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2010年12月10日，伴随着一道亮光和一声巨响，一发重10.4公斤的矩形钢制炮弹以每秒2500米的速度从炮口飞出。 美国海军电磁轨道炮创下了33兆焦耳枪口动能新纪录。 这种能量本身并不惊人。 最多相当于美国现役的155毫米ACS先进舰炮。 早在20世纪80年代美国的星球大战计划中，电磁炮就与激光等大量先进原理武器一起成为未来战争的代言人之一。 然而，从可行原理到实用武器的旅程何时完成仍未定。 那么她的电磁学到底有什么困难呢？
要了解电磁炮的难点，首先要明确一个概念。 其实电磁枪是电动枪的一种。 电炮利用电能代替或辅助化学推进剂发射炮弹。 根本目的是突破化学推进剂每秒约2000米的初速极限。 这个限制主要是由于气体膨胀速度的限制。 电磁炮可分为轨道炮和线圈炮。 线圈枪利用围绕枪管的多个线圈依次加速弹丸。 它非常有效，因为弹丸和枪管之间没有摩擦。 它可以发射更重的射弹并且可以达到非常高的速度。 但该技术非常复杂，目前进展甚微。 轨道炮利用电流流经两条平行导轨时产生的电磁力将弹丸推出。 它结构简单，理论上可以达到每秒6000-8000米的枪口速度。 电热枪中还有一种电热枪，可分为纯电热枪和电热化学枪。 前者利用强电流在壳体内产生等离子体，使惰性工作液迅速膨胀并推动壳体。 如果不使用惰性工作流体，而是使用碳氢燃料和氧化剂，则在等离子体的作用下发生燃烧，发射弹丸。 这是一门电热化学炮。 它的最大优点是可以用常规火炮进行改装，20%的发射能量来自电能。 80%来自化学反应，但速度潜力不大。
▲电磁轨道炮原理
▲电磁线圈枪原理
虽然常规火炮发射药爆炸时没有惊天动地的力量，但电磁轨道炮的发射却绝非有轨电车那么温和。 弹丸发射时承受了巨大的力量。 在以毫秒为单位的瞬间，气动阻力和数百万安培的强电流可以将弹丸加热到1000°C，点燃塌陷的铝颗粒，并在空气中迅速燃烧。 留下一道道火痕。 当然，由于没有后坐力，电磁轨道炮发射时后膛保持打开状态，研究人员有时甚至可以在后膛内放置相机进行拍照。 就像闪电划过空气一样，电磁轨道炮产生的电弧也会发出“爆裂”的声音。 它并不像很多人想象的那么安静。 虽然没有重大技术障碍，但电磁轨道炮的未来并不平坦。
▲最初的想法是利用电磁炮进行对地攻击。
1993年之前，当德克萨斯大学先进技术研究所电磁材料与器件中心以9兆焦耳的枪口动能为美军创造纪录时，目前每支枪300万安培的需求已达到技术极限当时。 直到2008年1月31日，在弗吉尼亚州海军水面作战中心，电磁轨道炮将3公斤重的铝弹丸加速到每秒2438米，创下了10.64兆焦耳枪口动能的新世界纪录。 根据BAE的设想，真正的舰载电磁轨道炮的炮口动能将达到64兆焦耳，可以在6分钟内将18公斤重的炮弹射到370公里外。 射程是现役Mk45 127毫米舰炮的10倍。 。 CPS制导弹将在大气层中飞行约1分钟，以151公里的弹道峰值飞出大气层约4分钟，然后再花1分钟降落在目标上，终端速度约为5马赫. 为了达到 64 兆焦耳的要求，需要 600 万安培的电流。 当时参与开发的机电专家乔恩·基茨米勒 (Jon ) 表示：“要在电容器柜中存储高达 64 兆焦耳的射击能量，就必须在一艘航空母舰上装满电容器。幸运的是，还有其他解决方案：可以用脉冲交流发电机代替传统电容器，BAE电磁轨道炮项目经理Amir 博士就更有信心了，根据他的计算：全电动DDG-1000，如果安装64兆轨道炮船舶配件，需要16兆瓦的电力电能每分钟发射6发，通过将速度降低到10-18节就可以保证，但更大的挑战是轨道炮本身的威力，巨大的电磁力在推动炮弹时，炮管被推出去时，同样的力和热效应也在撕裂着导轨。每发射三四发子弹，导轨就会发生偏移。海军水面作战中心官员查尔斯·加内特表示：武器只能是如果它可以发射数千次船舶配件，则被视为武器。 火炮制导系统也正在进行4万发的加速，这是现有炮弹的两倍。美国海军计划到2011年完成100次试射，最终达到身管寿命3000发的目标。目前，看来这一目标将依赖于2020年之前材料技术的重大突破。
自2005年8月启动电磁炮计划以来，美国海军每年投入2.7亿美元，直至2011年，重点攻克发射器本身、炮弹、脉冲形成网络和舰载一体化四大关键技术，力争4-这技术将在8年内成熟，并将开发成全尺寸原型机。 该计划第一阶段重点关注技术风险最大的发射器，关键是先进的约束发射器技术。 现有的实验室发射器体积庞大且固定。 具有战术价值的电磁炮必须能够抑制发射时巨大的电磁力，并且在尺寸、重量和重量分布上必须适合安装在悬臂支架上。 否则，很难调整发射器。 向。 为了实现这一要求，还需要对管几何形状、先进材料、约束技术和制造工艺进行研究。
中国电磁炮研究明显领先美国
总体而言高斯枪制作，电磁技术领域近年来也处于快速发展时期。 磁浮列车、飞机电磁弹射器、全电力推进船舶等取得实质性进展。 在材料、精确制导、超高速杀伤机构等方面也有令人满意的技术储备。 虽然具体时间很难预测，但完全可以想象，美国海军在十几年内就会拥有实用化的电磁舰炮。 到那时，海战的游戏规则可能已经改变。 事实上，电磁轨道炮给我们带来的还有另一个启示：新概念武器的概念往往并不新鲜。 在现代物理、化学、生物的形成过程中，各种新颖的武器基本已经构思出来，但其武器的正规化和实用化往往需要几十年的犹豫。 真正的突破只能来自包括民用技术在内的相关技术群体，或者一个国家的基础科学和应用科学实力全面提升到更高水平。 ，可以实现。
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