电磁轨道炮制作 电磁轨道炮的技术瓶颈
电源主要包括发电机、电池等初级电源和电容器、电机等储能装置的脉冲电源。近期电容型脉冲电源储能密度可达到1kJ/kg。发射器内膛寿命也由单发提高到了百发量级,制导弹药抗过载能力提高到了约2万个重力加速度。根据目前的技术现状和发展趋势,结合当前和长远的军事应用为目标,电磁炮关键技术的研究状态如下。
1)发射器长寿命技术
发射器寿命长期制约着电磁轨道炮技术的发展。寿命问题不解决电磁轨道炮就无军事应用价值可谈,这是目前电磁轨道炮技术发展面临的首要问题。早期的电磁轨道炮发射试验装置采用等离子体电枢技术,只能进行单次发射。20世纪90年代后开始采用固体电枢技术,相继解决了电弧烧蚀和高速刨削等问题后,使发射器的寿命提升到百发量级。
若发射器长寿命技术进一步获得突破,达到一定的战术技术要求后,如发射器具备数百发寿命,则电磁轨道炮可在不使用制导弹药的情况下,具备近程反装甲、近程(2~5km)防空反导和远程(10~50km)火力压制能力,可安装于武器系统体积重量要求相对低的平台和场所,用于要地防御和近程海岸防御等。
由此可见,只有长寿命技术突破后,电磁发射才具备武器化研制条件。对长寿命发射器的迫切需求与落后的发射器长寿命技术是目前电磁轨道炮技术发展面临的最主要矛盾。
2)制导弹药抗过载能力
发射器长寿命技术获得突破后,电磁炮就具备100km以上的弹药投送能力,但无控弹丸受气象等因素影响,飞行距离越远偏差越大,难以准确命中目标。所以,电磁炮要实现远程精确打击,其弹药还必须进行制导或弹道修正。达到100km的远程发射,初速需1700m/s以上,在目前的加速距离上弹药将承载约3万个g(重力加速度,此处取9.8m/s2)的高过载,超过现有约2万个g的承载能力。
所以制导弹药只有解决了抗高过载问题后,电磁炮才具备远程精确打击能力,可用于岸防\要地防御和大型舰载平台,且抗过载能力越高,初速就可以越大,对应射程就越远。初步估算,要达到300km以上的射程,初速需约2500m/s,弹药抗过载能力需达到4万个g。
制导弹药抗过载能力越强,精确打击射程就越远。日益增长的远射程需求与落后的抗高过载制导技术也是电磁炮技术中远期应用面临的一项主要矛盾。可见,电磁炮技术的应用也受制于其他关联技术的发展。
3)电源小型化
尽管当前电源水平已有显著提高,能满足某些情况下的军事需求,但其小型化水平离高机动作战使用要求还有相当大的差距,电源技术将长期制约电磁炮的应用范围。从黑火药发明产生土枪土炮以来,火炮发展了上千年,但火炮代替抛石机全面应用也才100多年历史,主要原因是黑火药可控性差、能量低和燃烧不完全等缺点,以及金属材料和机械制造能力的限制。
改变火炮命运的发明是无烟火药,它不仅储能密度高,而且便于做成各种形状来控制燃气的生成,从而控制膛压,使发射过程更加易控,提高安全性并降低火炮重量。对电磁炮而言,同样需要一个“无烟火药”的出现,它具有又小又轻的特征(储能密度达到10kJ/kg、功率密度大于1MW/kg),使电磁炮像传统火炮一样具备高机动能力,广泛应用于未来的战场,发挥其大威力、远射程和多功能的优点。
电源小型化水平越高,军事应用范围就越广高。由此可见,机动需求与落后的电源小型化技术也是电磁炮广泛应用长期面临的主要矛盾之一。从整体技术水平来看,电磁炮技术发展面临的上述3大主要矛盾中,对长寿命发射器的迫切需求与其相对落后的发展最为主要,是研发任何电磁炮武器系统必须首先解决的矛盾。
远射程需求与落后的抗高过载制导技术是发展远程精确火力打击电磁炮必须攻克的主要矛盾,此矛盾也是传统火炮发射精确制导弹药所面临的主要矛盾,我们可以利用不断出现的新成果来加以解决;日益增长的高机动需求与落后的电源小型化技术这对矛盾将长期存在,制约电磁炮的广泛应用。
