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【信息化之家】--谢元泰的博客圈

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谢元泰,北京大学毕业,教授、信息化CIO、DYX发明者,核工业西南物理研究院信息化研究员、核工业情报系统先进工作者、英莱文化传播公司董事长,【中国专家大词典】、【世界名人录】、【21世纪人才大词典】等16种工具书收录。热衷于对信息、信息化工程、信息化管理、企业信息化、电子政务、电子商务、科研信息化、图书馆信息化、学校信息化、信息资源共享、一体化管理、情报检索(搜索引擎)、【“一卡通”万能信息化管理系统(DYX)】等方面的研究,发表了60多篇论文,著有【现代信息化管理】等6部专著

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军备知识:信息化炮兵的杀手锏---电磁炮  

2010-07-24 11:49:36|  分类: 信息化评论、建议 |  标签: |举报 |字号 订阅

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军备知识:信息化炮兵的杀手锏---电磁炮
       (一)前言
    电磁炮是一种信息化武器,其发射过程全部由计算机控制,弹头装有激光制导或其他制导装置。结构和原理很简单,成本低,精度高,体积小,重量轻,隐蔽性好,稳定性强,运输、使用方便,是信息化炮兵的最爱之一。上世纪60年代,美国和澳大利亚的科学家发现,通过瞬间释放高速旋转的飞轮所蕴含的能量,可以获得电磁炮所需的脉冲电源,电磁炮的研究和发展出现了契机。1980年,美国的研究人员在威斯汀·豪斯研究和发展中心用电磁炮成功地发射了一颗质量为317克的弹丸,其飞行速度达到了4200米/秒。一时间,电磁炮成了各个国家军事技术研究的热点,各种结构的电磁炮被纷纷试制出来。电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器.与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力,其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程.因而引起了世界各国军事家们的关注.自80年代初期以来,电磁炮在未来武器的发展计划中,已成为越来越重要的部分.   
     (二)电磁炮的结构和原理 
    电磁炮听起来很神秘,其实它的结构和原理很简单.电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统,它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成.目前,国外所研制的电磁炮,根据结构和原理的不同,可分为以下几种类型: 
1、线圈炮:线圈炮又称交流同轴线圈炮.它是电磁炮的最早形式,由加速线圈和弹丸线圈构成.根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的.加速线圈固定在炮管中,当它通入交变电流时,产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流.感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用,产生洛仑兹力,使弹丸加速运动并发射出去.
2、轨道炮:轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去.它由两条平行的长直导轨组成,导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸.当两轨接人电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另一导轨流回时,在两导轨平面间产生强磁场,通电流的滑块在安培力的作用下,弹丸会以很大的速度射出,这就是轨道炮的发射原理.
3、电热炮:电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮,其结构也有多种形式.最简单的一种是采用一般的炮管,管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极,燃烧器安装在炮后膛的末端.当等离子体燃烧器两极间加上高压时,会产生一道电弧,使放在两极间的等离子体生成材料(如聚乙烯)蒸发.蒸发后的材料变成过热的高压等离子体,从而使弹丸加速.
4、重接炮:重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置,没有炮管,但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度.其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置,之间有间隙.长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用,穿过间隙在其中加速前进.重接炮是电磁炮的最新发展形式.

             (三)电磁炮特点

        电磁泡与常规火炮相比,有以下特点:

       1、隐蔽性好:电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量,不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾,因而具有良好的隐蔽性.
       2、可调性好:电磁炮可根据目标的性质和距离,调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程.
       3、稳定性好:电磁炮在飞行时的空气阻力很小,发射稳定性很好,炮弹的速度快,射程远,精度高,威力大。普通炮弹的飞行速度最高约1800米/秒,而电磁炮炮弹弹丸的速度可达其3倍以上。巨大的速度又意味着巨大的动能,这些弹丸的动能是同等质量普通炮弹的9倍以上!.
       4、精度高:电磁炮的发射过程全部由计算机控制,由于弹头又装有激光制导或其他制导装置,所以具有很高的射击精度.弹丸的直接撞击即可将目标彻底摧毁。美国电磁炮的打靶试验表明,发射一颗相当于一枚鸡蛋重量、约50克的电磁炮弹,当其速度为3000米/秒时,就可有效穿透25.4毫米厚的装甲。同时,极高的飞行速度又可以减少炮弹的飞行时间,使炮弹不易受到干扰,保证了炮弹的精度。  
       5、成本低:从发射能量的成本来看,常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元,而电磁炮只需0.1美元.
       6、结构简单:电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置,没有圆形炮管,弹丸体积小,故而重量轻、体积小、结构简单。
       7、安全方便:运输以及后勤保障等方面安全可靠和方便.

 ,即使不用炸药,仅仅通过弹丸的直接撞击即可将目标彻底摧毁。美国电磁炮的打靶试验表明,发射一颗相当于一枚鸡蛋重量、约50克的电磁炮弹,当其速度为3000米/秒时,就可有效穿透25.4毫米厚的装甲。同时,极高的飞行速度又可以减少炮弹的飞行时间,使炮弹不易受到干扰,保证了炮弹的精度。

             (四)电磁炮用途

        电磁炮作为发展中的高技术兵器,其军事用途十分广泛.
        1、用于天基反导系统:电磁炮由于初速度极高,可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹,还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹.因此,在美国的“星球大战”计划中,电磁轨道炮成为一项主要研究的任务.
        2、用于防空系统:美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务.美国正在研制长7.5米、发射速度为500发/分、射程达几十千米的电磁炮,准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”.用它不仅能打击临空的各种飞机,还能在远距离拦截空对舰导弹.英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮. 
        3、用于反装甲武器:美国的打靶试验证明,电磁炮是对付坦克装甲的有效手段.发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹,可穿透25.4mm厚的装甲.有关资料还报道,用一种电磁炮做试验,完全可以穿透模拟的T-72、T-80坦克的装甲厚度.由此可见,电磁炮具有很强的穿透能力,是非常优良的反装甲武器.
       4、用于改装常规火炮:随着电磁发射技术的发展,在普通火炮的炮口加装电磁加速系统,可大大提高火炮的射程.美国利用这一技术,已将火炮射程加大到150km.

        (六)中国电磁炮进展

  1、首次实验:2006年8月,中国军方在内蒙古炮兵靶场对超高速电炮进行了首次实验,25公斤的弹丸被发射到250公里以外的预定区域,实验获得圆满成功。目前,中国设计师正在对超高速电炮进行改进,主要是加大弹丸的发射重量,以达到发射50公斤级以上制导炮弹的水平。 
中国超高速电炮研究已达17年之久,获得突破时间在2001年底。
    2、高温超导薄膜:2001年5月,北京有色金属研究总院2001年在京宣布,其承担的国家「九五」重点科研专案「大面积双面高温超导薄膜」通过国家评审验收。北京有色金属研究总院是中国唯一将大面积双面超导薄膜应用于器件的材料研究单位,具有稳定提供一定数量大面积优质双面薄膜的能力,实现了中国高温超导薄膜産业化生産。随即,这项技术被应用于电磁领域,使中国超高速电炮研究突飞猛进。 
3、新概念武器:经过17年的研究和实验,中国的新概念武器「超高速动能电炮」的研制于2006年进入最后试用阶段,即将问世。中国超高速电炮研究,虽起步稍晚,但在其先进的超导技术支持下进展迅速,现在世界一些主要的国家如美、俄等,都在研究这种新概念武器,,中国电磁发射技术并不比先进国家落后,更有可能首先拥有和使用这种超高速动能武器。
4、发展起点高:中国发展的电炮起点颇高,不仅将装备海、陆、空等常规军种,目前正在筹备而尚未正式成军的天战军种的相应武器装备也在考虑之列。有消息说,一种天基地磁道道炮正在研究之中,进展顺利,已接近成功。
5、建立电炮部队:根据有关专家预测,2008年中国将建立世界上首个电炮部队,如果一切顺利,对台湾军方来说那将是一场前所未有的噩梦。
    (七)美国、俄国动态
    1、美国:上世纪60年代,美国和澳大利亚的科学家发现,通过瞬间释放高速旋转的飞轮所蕴含的能量,可以获得电磁炮所需的脉冲电源,电磁炮的研究和发展出现了契机。1980年,美国的研究人员在威斯汀·豪斯研究和发展中心用电磁炮成功地发射了一颗质量为317克的弹丸,其飞行速度达到了4200米/秒。一时间,电磁炮成了各个国家军事技术研究的热点,各种结构的电磁炮被纷纷试制出来。 

  电磁炮之所以受到各个国家的关注,是因为它具有普通火炮无法比拟的优势:炮弹的速度快,射程远,精度高,威力大。普通炮弹的飞行速度最高约1800米/秒,而电磁炮炮弹弹丸的速度可达其3倍以上。巨大的速度又意味着巨大的动能,这些弹丸的动能是同等质量普通炮弹的9倍以上!因此,即使不用炸药,仅仅通过弹丸的直接撞击即可将目标彻底摧毁。美国电磁炮的打靶试验表明,发射一颗相当于一枚鸡蛋重量、约50克的电磁炮弹,当其速度为3000米/秒时,就可有效穿透25.4毫米厚的装甲。同时,极高的飞行速度又可以减少炮弹的飞行时间,使炮弹不易受到干扰,保证了炮弹的精度。  
   电磁炮作为发展中的高技术武器,具有广阔的军事前景。1980年,美国西屋公司为“星球大战”计划建造了实验电磁炮,若将这座电磁炮放在太空,它能把质量为300克的炮弹加速到8-10千米/秒。面对这种近30倍音速的电磁炮弹打击,太空中所有的航天器,小到几十公斤的卫星,大到几百吨的空间站,都将被撞击成为太空碎片。2004年7月,美国海军又成功进行了电磁炮的海上发射试验,下一步便将建造飞行速度2500米/秒,射程达370公里的电磁炮。可以预见,电磁炮将很快成长为现代战场强有力的杀伤武器。负责监督电磁炮试验的美国海军将军拉夫海德说:“我们应当定期完善我们的武器,保证使它成为战场中最好用的。说实话,(试验中)看到的一切让我感到震惊。”美军媒体已经报道了计划装备电磁炮的首艘战舰模型。
五角大楼在弗吉尼亚州美国海军靶场试验的电磁炮准确击中了数十个靶标。从画面上看,美军试验的电磁炮在外形上与传统火炮有着较大的区别,它的助推动力是电,而不是火药,其速度可达到宇宙速度
     2、俄国:俄罗斯科学院高温研究所所长福尔托夫院士指出,近几十年来世界各国都在努力研制电磁武器,其中包括美国和俄罗斯,电磁武器竞赛实际上已经开始。超级电磁炮将拥有无形的强大的破坏力,战斗使用前景非常广阔。一战期间德国人曾试图利用蓄电池能量发射炮弹,但是当时电子装备水平较差,未能取得任何良好效果。现在一切都发生了根本性的变化,美国人在电磁炮试验中能够把重达3公斤的炮弹加速到每秒2.5公里,它能轻松击穿金属护板,穿透水泥掩体则不会留下任何痕迹。其炮弹内部没有任何爆炸物,只借助动能和飞行力量产生破坏力。发射时形成与电流配合作用的磁场,产生推力,发射炮弹。 
  俄专家通过视频片断发现了美军电磁炮试验中的一个细节。炮弹出膛时有火云,说明这不是纯电磁炮,美国人先是使用普通火药发射炮弹,之后再击发第二助推力,形成加速度,但其来源无法根据视频判断。  俄海军武器装备和使用局专家指出,电磁炮作为新型武器前景非常广阔,但是其战斗使用的主要问题还没有解决,现在无论是美国,还是俄罗斯,都无法在现代战舰中实际使用这种武器,主要是动力不足。为此需要试验制造装备新型动力装置的新一代战舰,保证舰艇航行和电磁炮发射的动力充足。不过一旦形成战斗力,其杀伤力将非常强大,如果用于攻击坦克,坦克将根本无法防御,因为光速飞行的电磁炮弹能够轻松击穿一切装备。由于电磁炮速度极高,因此可以大幅缩减炮弹口径,至少能够缩减一倍,同时急剧降低弹药基数的重量。俄军在莫斯科郊外的沙图拉高温研究所实验室也在进行相应的试验,俄科学家研制出的电磁投射装置目前只是一种科学仪器,还不能称之为武器,其尺寸比美国的电磁炮小许多倍,重量约为3克,试验最大速度为每秒6.25公里,已经接近于第一宇宙速度。
美国电磁炮试验视频曝光 可用于猎杀卫星(图)
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