新概念武器之电炮、火炮武器
Ｎｅｗ Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｗｅａｐｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｕｔｕｒｅ Ｗａｒｆａｒｅ未来海战的杀手锏
人们在科幻读物和科幻电影中常常会看到这样一些可怖的情景：死光、电火、射束等神秘杀手会使敌手的导弹、火炮、火箭等在瞬间化为灰烬；狂风巨浪、天崩地裂等凶险天象会使敌手的庞大舰队立马陷于万劫而不复的境地；瘟疫、声响等无孔不入的死神会使敌手的千军万马在不知不觉中横尸遍野；而微生物、病毒等看不见的幽灵又会使敌手先进的战斗机在数秒之间变成一堆废钢烂铁……。随着现代军事科学技术的发展，又有谁敢说这些神话般的、乍听起来似乎是痴人说梦的战争场面不会展现在世人面前呢？
近３０年来，以美国为代表的世界军事大国在继续完善其核武库的同时，又纷纷投入巨资，殚精竭虑地竞相开发一些足以翻江倒海、惊天动地的杀手锏式武器，以图实现其独步海洋、独霸世界的目的，可以想象，这类新概念兵器一旦投入使用，战争（包括海、陆、空、天、电五维战场）的场面将更加惊心动魄，战争的样式将发生根本性的变化，整个军事领域必将出现一场人类历史上真正意义的革命。
［ 电磁轨道炮 ］
电磁轨道炮是一种全新概念的动能武器，可以说是一种最具发展潜力的未来型舰载火力装备。３０余年来，美、英等国的军事工业界为其实现付出了锲而不舍的努力。
所谓电磁轨道炮，指的是以电能为动力、采用电磁发射技术使弹丸获得高速的发射装置。其基本结构和工作原理是，在两条平行的金属导轨间放置弹丸，弹丸底部有一可移动的引导电枢，电源开关接通后，流经轨道的电流产生的磁场与流经引导电枢的电流之间产生强大的电磁力，从而将弹丸发射出去。
早在上世纪２０年代，法国人就率先提出了电磁发射技术的概念并因此获得了三项专利。限于科学技术发展的滞后，虽然武器专家们进行了长达数十年旷日持久的不懈努力，但电磁轨道炮的研究始终未取得突破性的进展。１９７０年，澳大利亚科学家用电磁力将３克重的塑料弹丸发射出去，初速竟达５．９千米／秒，首开电磁发射技术成功的先河。从此，电磁轨道炮才从概念研究进入试验研究阶段。
人们之所以对电磁轨道炮孜孜以求又宠爱有加，是因为它具有其它常规武器（如导弹、火炮、火箭等）无可比肩的卓越技战术性能。这其中主要有：
■弹丸飞行速度快
电磁轨道炮依靠持续时间极短的大功率电脉冲产生的电磁力发射弹丸，其动能的增量从理论上讲可不受限制，弹丸的初速最多可达每秒数十千米；而传统火炮是通过化学推进药剂燃烧产生的膨胀气体把弹丸推出炮管，由于受火药气体热参数的限制，弹丸的速度至今未能超过１．５千米／秒，可以说已达极限。虽然目前试验用电磁轨道炮因考虑到大气烧蚀等因素而将弹丸速度控制在５千米／秒以内，但这已是传统火炮的４倍以上。弹丸速度快可以缩短交战时间，提高对机动目标的攻击有效性，增大命中率。
■目标杀伤力强
由于电磁轨道炮弹丸的飞行速度极快，因而其动能要比传统炮弹的动能大得多，仅靠直接撞击就足以摧毁目标。美国海军官员称，电磁轨道炮发射的是“聪明的岩石”，是用“能量作用于目标”，而不是传统火炮的“弹丸作用于目标。”研究表明，电磁轨道炮发射的７６厘米长的弹丸，其对目标的撞击能量是１５５毫米远程对地攻击炮弹的２倍，是１２７毫米增程制导炮弹的７倍，对坚硬地面的穿彻深度高达１２米。而且，能够承受极高发射加速度的弹载ＧＰＳ装置一旦研制成功，弹丸对目标的杀伤破坏力更会成倍增大。
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谯怎么读沃尔顿家族
美国海军电磁轨道炮构想图
■ 海天
■火力投放量大
电磁轨道炮的重复发射率大大高于传统火炮，可在同样时间内发射更多的弹丸。美国武器评估专家的研究表明，在海上对地攻击作战中，如对１８５千米远的目标发起１５分钟攻击，那么射速１２发／分的电磁轨道炮可投送的弹丸数量是同射速１５５毫米先进火炮的２倍；如对３２０千米远的目标发起８小时连续攻击，那么射速６～１２发／分的电磁轨道炮所能投的弹丸数量可达一支舰载航空联队Ｆ／Ａ－１８战斗机的弹药投放总量。
■平台贮弹量多
电磁轨道炮采用电磁力发射动能杀伤机理，其弹丸既无发射药，亦无药筒和战斗部，纯系无寄生重量的有效载荷，所以尺寸小，重量轻，作战平台可以大量携载。据计算，１５５毫米先进火炮存放１５００发弹药的弹库中可存贮电磁轨道炮弹丸１００００发。这不仅大大减轻了后勤供应上的负担，而且有利于连续作战能力的发挥，对作战平台的设计也将产生深刻的影响。
■作战使用灵活
电磁轨道炮的射程（数千米至数百千米）和弹丸飞行速度（５００米／秒～５０千米／秒）可以通过改变电流的大小加以控制，而且不受偶然因素
的影响，因此可用于对付各种不同类型的目标，不仅可用来防空反导，而且还可用于反舰作战和海上对地攻击，甚至还可用于攻击航天兵器和战略弹道导弹。
■战场生存力强
电磁轨道炮靠电磁力发射弹丸，作战射击时几乎不产生传统火炮的火焰、烟雾、响声和后坐力，阵位不易暴露，敌方难以发现，有利于隐蔽攻击，战场生存力大大提高。而且，电磁轨道炮的弹库即使遭敌方攻击也不会爆炸，平台安全性因此大为改善。
■效费比高
传统火炮为增大射程和弹丸速度，往往要采用加长炮管、改进发射药、为弹丸加装火箭发动机等措施，这无疑增加了造价（如美国海军１２７毫米增程制导炮弹单价至少为３．５万美元，１５５毫米远程对地攻击炮弹的单价估计为４万美元），而电磁轨道炮弹丸的单价据称可控制在１万美元以内，加之电磁发射的能量转换效率较高，发射能量又都用于有效载荷，因此作战总效费比显著提高。
正因为电磁轨道炮具有以上一些突出的优点，所以各海军强国都对其寄予了很高的希望。美国海军上将科恩指出，“我们已经达到了传统火炮和化学推进剂的极限，如果想实现更远的打击范围并显著缩短目标的反应时间，我们就必须寻求其它手段，电磁炮则是最有吸引力的。”美国海军在一份报告中宣称，电磁轨道炮是“以接近传统火炮的成本而达到高超音速导弹作战效能”的最有希望的舰载武器。
美国从上世纪７０年代末开始了电磁轨道炮的开发工作。８０年代开始推行“战略防御倡议”计划以来，
美国海军对舰载电磁轨道炮的研发更是加紧进行。１９８０年，罗伦茨・利弗莫尔国立研究所研制出磁通压缩轨道炮并进行了基础原理试验，使质量为３克的弹丸加速到７０００～９０００米／秒的最大速度，１９８１年，威斯汀豪斯公司用电磁发射装置将３００克重的弹丸加速到３０００米／秒；１９８２年，通用动力公司研制并试验了电磁轨道炮使用的特种丸；１９８８年８月，麦克斯韦实验室用８米长的电磁轨道炮发射了一枚长２８０毫米、重５００克的锥形弹丸，初速达到２１００米／秒，曾洞穿了一块厚装甲板；同年９月，该实验室又用电磁发射装置发射了一枚重１０８０克的塑料弹丸，使其速度达到３４００米／秒。进入２１世纪以来，美国海军更加重视电磁轨道炮的研发并投入了大量的人力和经费。２００２年１１月，美海军作战部长宣布，美海军海上系统司令部、海军研究局和国防部高级研究设计局将通力协作，
争取几年内对全尺寸电磁
■美国海军电磁轨道炮装舰构想图
■美海军电磁轨道炮试验样机，预计可以７马赫的速度将弹丸发射到３７０千米之外
炮和超高速弹丸进行试验，同时尽早在海上作战平台上对电磁发射装置／炮管／弹丸／制导系统这一整个系统进行演示；２００２年底，美海军海上系统司令部成立了电磁武器办公室，专门协调电磁轨道炮的全面研发；从２００３年４月开始，美国海军水面战中心道尔格兰分部、德克萨斯大学和英国国防研究设计局的研究人员在英格兰的柯尔库布里试验场对电磁轨道炮进行了一系列演示发射试验。演示使用了１／８比例的弹丸和３千克的运载器（含电枢和弹托），电磁炮样机产生的出口能量达７．２５兆焦，弹丸初速达２千米／秒，弹丸承受高过载的能力及其强大的杀伤能力得到多次成功验证。美国海军认为，此次一系列试验的成功不仅为电磁轨道炮的下一步工程研制铺平了道路，而且也为研制出能承受高过载、不受电磁干扰且具有更大杀伤力的高超音速制导弹丸提供了可能性。
目前，美国海军对未来舰载电磁轨道炮的技战术要求是：炮管长度１２米，发射速率６～１２发／分；弹丸发射重量２０千克（含推进式弹托），飞行重量５千克；弹丸初速２．５千米／秒，最大射程３６０千米，命中精度（圆概率误差）小于３米；初始动能６３兆焦，命中目标动能１７兆焦，系统电能消耗１５～３０兆瓦；全自动弹仓贮弹量２５６０发；弹丸应以８马赫的速度进入外大气层，
应在不到３分钟的时间内飞抵３６０千米外的目标区；除现今计划使用的实心动能弹外，未来还可使用具有杀伤／爆破用途的弹丸。
有资料称，美国海军２００４年对电磁轨道炮的投资为１亿美元，计划首先在夏威夷的太平洋导弹靶场建造一台二分之一缩比的电磁轨道炮样机，研制出造价不高于１万美元的钨钢棒式结构动能弹丸，此项工作预计在２～３年内完成。２００４年夏，美国海军在水面战中心道尔格兰分部的电磁轨道炮专用试验场已经破土动工。据美国海军宣称，其最终目标是在５～１０年内用全尺寸电磁轨道炮作战样机对实战用弹丸进行海上发射试验，争取２０１５年左右装备ＤＤ（Ｘ）级对地攻击驱逐舰。
英国国防研究局于１９９５年６月第一次组织了电磁轨道炮的整个作战循环试验。试验采用了９０毫米和４０毫米的电磁炮，用３２兆焦的电容器供电，结果弹丸初速分别达到２０００米／秒和２３４０米／秒，而炮上电枢几乎没有损伤。
目前的问题是，电磁轨道炮是一项高风险项目，工程技术上尚有很多问题需要解决，例如电源技术、开关技术、炮弹技术等（其中电源技术是重中之重），而每一项技术的突破都可能对电磁轨道炮的开发产生里程碑式的影响。针对技术上的种种挑战，美国海军正在联合有关研究部门加紧攻关。在电源技术方面，美国海军曾提出过电容器组、脉冲发电机等方案，目前正在对两种最新方案进行研究和论证，一是具有高能量储存功能的旋转飞轮装置，二是脉冲功率系统（专家认为该系统可以装在现役１长歌行的古诗
２７毫米舰炮炮架上）和能储存２０５兆焦能量的贮能模块，以便最终解决如何储存并快速释放为保持电磁炮连续射击所需的３０兆瓦电能的问题。
美国海军认为，未来ＤＤ（Ｘ）对地攻击驱逐舰采用的全电力推进技术为这一问题的最终解决提供了可能。在开关技术方面，美国海军曾提出过诸如变阻器开关、液态金属开关等方案，目前又在着重研究固态开关，以便最终解决其应承受兆安级电流和数万度高温的问题。在炮弹技术方面，美国海军的努力是一方面研究各种最新材料并把弹丸初速限制在２．５千米／秒以内，另一方面是加紧研制能承受高加速度的弹载ＧＰＳ装置，据称一种实用性的微型制导组件已投入型号研制。另外，与电磁轨道炮相关的其它一些技术问题（如电磁轨道的烧蚀和磨损、电力传输用电缆、高速弹丸的稳定性、全套发射装置的隐形性等）也已提到了美国海军的研究日程。
电磁轨道炮采用非常规发射机理，使人们脱离了从七世纪就置身于其中的火药世界，是一种在速度、射程、杀伤力、反应能力等诸多方面都具有革命性的新概念武器，其无与伦比的作战性能正符合美国海军对地攻击作战的远景构想。如果电磁轨道炮正式形成装备，那么将引发一场真正的海战革命，具有不亚于“帆船至蒸汽舰船”的划时代意义。［ 电热化学炮 ］
电热化学炮和电磁轨道炮一样属于动能武器的范畴，但严格说来它并■
美海军ＤＤ（Ｘ）对地攻击驱逐舰舰载电磁炮攻击作战示意图
力强的优势，可用于攻击坚硬目标；利用射程远的优势，可用于对远程目标进行压制；利用重复发射率高的优势，可对目标实施饱和攻击。
作战使用灵活。电热化学炮不但可发射专用的弹药，而且也可配用制式弹药和精确制导的灵巧弹药，具有常规火炮和导弹的综合优势。
经济性好。作为常规火炮向电磁发射技术的延伸和过渡，电热化学炮基本上不用改变火炮结构，并与原有弹药相兼容；其发射能源仍以火药的化学能为主，所需电能相对较少，研制技术难度较电磁轨道炮为低，因此具有很好的经济性。
不过，应当指出的是，由于发射药组分、爆温及电能转换效率的限制，电热化学炮的发展潜力远不及电磁轨道炮。
从上世纪８０年代起，世界上许多国家就开始了电热化学炮的概念和原理研究，至９０年代初，美国人的研究已取得阶段性成果。当时的主要研制商美国食品机械公司的专家声称，如果在巡洋舰和驱逐舰上装备中口径的电热化学炮，则其对海上和岸上目标的打击能力将相当于“依阿华”号战列舰上的三联装４０６毫米火炮。随后，美国对电热化学炮进行了一系列试验研究。１９８９年，美国海军提出了电热化学炮的开发计划，要求研制６０毫米炮和自动装填机，研制６０毫米电热炮弹和指令制导弹，整合脉冲动力源系统并使舰载雷达、光电跟踪系统综合化。１９９０年，美国海军授予食品机械公司４６０万美元的合同，委托其设计可装在ＭＫ１５“密集阵”近防炮标准炮座上的６０毫米对空电热化学炮的演示样炮；１９９１年４月，通用动力公司受命开始研制与６０毫米电热化学炮演示炮相配用的指令制导脱壳弹（弹重３．５千
克，弹长３５０毫米）；１９９２年１０月，美海军水面战中心道尔格兰分部用脉冲形成电路活动拖车进行了两发脱壳弹点射，这是世界上电热化学发射技术的第一次试验；１９９３年初，食品机械公司推出的６０毫米电热化学炮开始进行炮架验证性试验、常规速射试验、电热功率传输试验和电热速射试验；１９９３年６月，电热化学炮／自动装填系统交付海军水面战中心，随之开始了一系列鉴定和验收试验；１９９３年年底，６０毫米电热化学炮全系统（包括自动装填装置、先进的火控子系统）
对空中来袭目标进行了１０发灵巧弹药的实弹发射试验，试验获得了极大的成功，各项指标均达到设计要求。
不是一种全新的新概念武器，而只是传统火炮向电磁发射技术的延伸和过度。电热化学炮的发射能量一部分来自电源的电能，另一部分来自传统发射药（固体发射药或液体发射药）的化学能，“电热化学”一说即由此而来。
所谓电热化学炮，简单地说就是一种用发射火药为作功工质的电增强化学能来驱动弹丸的发射装置。其基本工作原理是：利用大容量的高功率脉冲电源向等离子体发生器实施高电压、大电流放电，将由此产生的高温高压等离子体射流注入火炮的药室中，使发射药均匀地点火、燃烧并气化，从而产生高温高压燃气，将弹丸推出炮口。
电热化学发射技术融合了常规化学能发射和电磁发射的优势，是一种能明显提升身管发射武器战技性能的先进发射技术，具有以下一些优点：
弹丸初速高。注入火炮药室的等离子体射流有两个作用，一是点燃发射药并使其均匀燃烧，提高火药利用效率；二是作为一种附加能源，向火药燃气补充能量。这两种能量的综合和互补作用可显著增大炮口动能和弹丸初速，实现火炮的超高速发射。试验表明，电热化学
炮弹丸的初速可达常规火炮的２～３倍（达
３０００～５０００米／秒）。
发射过程最佳化。通过调整注入药室的电脉冲（等离子体射流）的频率和功率，可以控制发射药的燃烧速度和过程，从而改善弹丸的内弹道性能，实现发射过程的可控化。
用途广泛。利用弹丸初速高的优势，可用
于近程防空与反导；利用弹丸动能大、穿甲能
■美海军试验中的电热化学炮
等离子体发生器
弹丸
比较好看的韩剧身管
功率压缩 功率调节 储能元件燃烧室脉冲功率源系统
■电热化学炮发射原理图
在６０毫米电热化学炮取得成功的基础上，美国食品机械公司又与国防核武器局联合推出了１２７毫米舰载电热化学炮。１９９４年，１２７毫米电热化学演示炮在“伯克”级驱逐舰上进行了首次试验，使２５千克的弹丸达到１３００米／秒的初速；１９９７年，在１２７毫米电热化学炮的第二阶段试验中，２５千克重的弹丸初速达到了１４１４米／秒；据称，海军的最终要求是使弹丸初速达到２５００米／秒以上。１９９７年以来，美国海军开始了包括改造武器作战平台在内的电热化学炮工程化研制，其中１９９９财年的投资达２．２亿美元。目前，有关电热化学炮的几项关键技术正逐步得到解决，其中高功率脉冲电源技术已列入了国防关键技术计划，一种基于电容贮能原理的模块化电源已达实用化程度；等离子体发生器技术以及武器与载舰的集成技术也已取得突破。美国海军宣称，水面舰艇全电力推进系统的发展趋势可以使舰载电热化学炮在
不久得以实现。
三亚旅游景点大全除美国海军外，美国陆军及其它一些国家也都在加速研制电热化学炮。２００３年，美国陆军委托超导公司研制电热化学炮的点火脉冲电源系统；２００４年９月，美国陆军武器发展中心委托食品机械公司研制的１２０毫米反坦克电热化学炮开始试验，试验中，电热化学炮被安装在一辆电传动战车上，配用一套１００千焦的综合动力系统，通过调节火控系统发射了两种弹药（专用弹药和常规弹药），弹丸初速达到３０００米／秒，试验取得了完全的成功。有资料称，俄罗斯已在坦克上试验了１３５毫米电热化学炮，初速达１９００米／秒；德国研制的２０毫米电热化学炮已进入试验，初速达到２５４０米／秒；英国声称其电热化学炮可望很快形成装备；以列与美国合作开发的１０５毫米电热化学反导高炮也取得了重大进展。
作为一种舰载新概念武器，电热化学炮不但
将大大提升水面舰艇的防空反导和对岸火力支援能力，而且也将为传统火炮的发展开辟一个全新的领域，它的最终服役将对未来战争产生重大的影响。
［ 超高射速小口径火炮 ］
在海上近程防空反导作战中，素有水面舰艇“贴身卫士”之称的小口径火炮和近程武器系统发挥着重要
的作用。自上世纪７０年代以来，世界上一些国家相继推出了一系列由多联装小口径火炮组成的舰载近程武器系统（如美国的“密集阵”系统、荷兰的“守门员”系统、意大利的“万发”系统、俄罗斯的ＡＫ—６３０系统等），在很大程度上加强了水面舰艇的近程反导能力。但是，随着反舰导弹的速度更快，机动能力更强，这类小口径火炮存在的“结构复杂、射速和初速基本上已达极限”的固有不足使其在与导弹的对抗中日益显现出“力不从心”之势。为了克服这一固有缺点，许多国家都在积极探索全新概念的小口径火炮武器，试图以新的发射机理突破传统火炮的射速极限，夺取近程反导作战的绝对优势。９０年代中期，澳大利亚人提出了“金属风暴”超射速小口径火炮概念，其极具创造性的炮管组件、全新的点火机制和计算机发射控制技术终使传统火炮技术有了革命性的进展。
作为小口径火炮发展史上迄今最重大、最彻底、最具突破性的成果，“金属风暴”超射速火炮是由澳大利亚械师迈克・奥德怀尔率先发明的。这位澳大利亚人潜心研究械技术逾２０年，终于在一次观察“乌贼遇险时可在瞬间高压喷出浓墨”的情景中爆发出创新灵感，进而研制出了和传统火炮结构设计完全不同的超射速小口径火炮。在首次样机发射试验中，该火炮的单管射速竟达不可思议的４５０００发／分，令观摩专家们惊叹不已，遂被称为“金属风暴”。
灭火器使用方法四步“金属风暴”超射速小口径火炮仍然采用传统发射药作为发射能源，因而严格说来不像电磁轨道炮和电热化学炮那样是一种纯粹的新概念武器。但是，该火炮彻底打破了传统火炮的概念，完全称得上是一种具有里程碑意义的全新火炮。与现有的近程小口径火炮相比，“金属风暴”具有多种绝无仅有的特点。
■发射率极高
试验表明，“金属风暴”的单管射速高达４．５万发／分，３６管样炮的理论射速高达１６２万发／分，这种令人匪夷所思的超高射速使现有的任何一种速射型近程火炮系统（最新“密集阵”６管转管炮的射速为６０００发／分；“守门员”７管炮的射速为４２００发／分；“万发”７管炮的射速接近１００００发／分；ＡＫ－６３０的６管最大射速为５０００发／分）都不可同日而语。这种惊人射速在来袭目标的航向上可以形成一堵名符其实的钢铁弹幕，轻而易举地突破一切阻挡弹丸飞行的障碍，瞬间摧毁一切来袭目标。
■杀伤威力强
由于射速极高，加之初速也不低于常规火炮，所以在使■拟装备电热化学炮的美军未来战斗系统车辆
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