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老和山下:电磁炮什么时候可投入现役,实战效果如何?|2022-11-4

如果你觉得电磁炮是一门炮,那就误会它了。

说得学术一点,电磁炮是一种新式的火力投送方式。

本质上就是一套「多用途电磁发射器」。

稍微改一改,就能「想扔啥就扔啥」。

为了帮助大家理解,先来说说「什么是电磁炮」。

电磁炮的原理全在中学课本上,不知道的同学快去把学费要回来。

简单来说,通电导体在磁场中会受到一个力的作用,电流越大、磁场越强,这个力就越大。

所以,把炮弹通上电,放到磁场中就可以飞出去了。

结构最简单的叫「轨道炮」,把炮弹放轨道上加磁场通电就行,只是能量转化率有点低,而且轨道磨损相当严重,不好玩。

图 1:轨道炮
图 1:轨道炮

后来就出现了「线圈炮」。

炮弹和线圈可以不接触,但结构复杂很多,线圈同步也不容易做。

不过前景还是比轨道炮靠谱一点,成了主流玩法。

图 2:线圈炮
图 2:线圈炮

原理有点枯燥,无非就是电场和磁场那点事,咱还是说说电磁炮好在哪吧。

媒体给电磁炮的定义就是「快」。

很多人认为电磁炮发射一个七八马赫的铁疙瘩,就能打遍天下了。

甚至能把 600 公里外的军舰,吊着打。

这实在是天大的误会。

在低空大气层内飙速度,初速度是没多大意义的。

空气摩擦产生的飞行阻力,与空气密度成正比,与速度平方成正比,即速度加一倍,阻力变四倍。

所以,通过提高初速度的方式来增加射程是一个非常不划算的事情。

这还没算超音速飞行产生的激波阻力。

啥是激波?

声音的本质,是空气振动。

当声源速度达到声速时,空气振动的波峰波谷就会无限叠加。

所以超音速的一瞬间,飞行器就像撞上了一堵密度很高的空气墙,能把空气中的水蒸气撞成白色的水雾。

这个过程的受力情况相当复杂,是超音速飞行的一个门槛。

这俩阻力加一块儿,算到后来,炮弹的初速度增加一倍,末速度或射程不见得能增加多少。

现在主流的电磁炮出膛速度,大约在 2000 米/秒~3000 米/秒。

传统用炸药推动的炮弹速度,大约 1500 米/秒,极限大约 2000 米/秒。

你想想,初速 1500 米/秒的炮弹飞 50 公里就顶天了,末速度撑死几百米每秒。

初速 3000 米/秒的电磁炮,何德何能可以飞 500 公里?

最后还能靠撞击让军舰一发入魂?

难道电磁炮再快点也不行吗?

理论上当然没问题,只要加大电流,电磁炮速度可以任意快。

但实际上,除非你有数量级的差异,不然在四倍空气阻力和激波阻力的作用下,基本都是白费力气。

既然如此,那就把速度增加一个数量级呗?

呵呵,要让炮弹出膛速度达到几万米/秒,差不多就是 100 马赫,天文数字般的阻力。

同时,还有空气摩擦产生的高温。

炮弹即便顶住压力不散架,也会被高温化成铁水的。

这事还不如请大罗神仙下凡更靠谱。

还没完呢,炮弹飞出几十公里误差就得有上百米了。

要知道,空气扰动是不规则的。

你瞄得再准都白扯,最厉害的狙击手用最好的狙击枪,击中 2000 米外的目标,一半以上要靠运气。

其实,现在的远程火炮打的都是「制导炮弹」,一边飞行一边修正飞行轨迹。

因此,电磁炮打出的炮弹,同样也得制导。

这就需要在弹头里,装电子设备。

悲剧的是,目前的电子元器件抗过载能力撑死就五万个 G,再快就得振坏了。

按 50000G 加速度计算。

假设炮管长度 10 米,那么电磁炮出膛速度,也就 3000 米/秒左右。

如果要加速到丧心病狂的 100 马赫,炮管长度就得要 1 公里了。

就算能加工出这么妖孽的炮管,那你打算如何安装?如何瞄准?

电磁炮想要再加速,还是先等一等半导体 技术吧。

退一万步说,就算你啥技术都解决了。

100 马赫的炮弹打得嗖嗖的。

还有一本账你是逃不掉的:

炮弹的绝大部分能量,都用来克服飞行阻力了,性价比肯定还不如导弹。

再退两万步说,咱不考虑性价比,咱就是这么任性。

那还有最后一个问题。

电磁炮辛辛苦苦飞行几百公里,终于逮着目标了,然后呢?

撞击威力能比导弹还大?

电磁炮靠高速撞毁目标,就是纯扯淡。

只有速度达到 3000 米/秒,炮弹动能,才能达到同等质量的炸药所含的能量。

不然的话,还是老老实实塞炸药吧。

若要炮弹在飞行几百公里后,保持 3000 米/秒的速度,1000 马赫的初速度都不嫌多。

就算请神仙下凡都得跪。

更何况,3000 米/秒的撞击威力只是达到了炸药水平,凭什么吊打军舰呢?

综上所述,「快」绝对不是电磁炮的优势。

代价呢

先不说好处,继续把账盘盘清。

按美国人的算,毕竟人家的账捋得最清楚:弹体 10kg,初速 2500m/s,炮口动能 32MJ,平均加速度 31800g,最高加速度 45500g,单发充电 142MJ,放电 80MJ,转换到炮弹的动能 32MJ,大约 10 秒一发。

也就是说,10 秒充电 142MJ,折算功率 14MW。

啥概念呢?

055 大驱作为世界上动力最强劲的驱逐舰。

4 台燃气轮机的最大功率,相当于法国核动力航母的两倍,足足有 110MW。

就算啥都不干,都用来做发电机。

发电效率按 60% 算,也只能驱动 5 门电磁炮……

看起来,不带一个发电厂上船,是玩不转电磁炮的。

注意,这只是一颗仅仅 10 公斤的 32MJ 能量的炮弹,而一枚轻型反舰导弹的打击能量,轻轻松松就有 120MJ,包括撞击能量和炸药能量。

换句话说,055 大驱把所有功率加到一门电磁炮上,抵近射击,对着人家脑门开一炮,威力相当于一枚轻型反舰导弹,顶多也就钻个窟窿。

如果拉开距离,估计就只能打出个印子了。

至于重型反舰导弹嘛,威力还要加个 0,电磁炮是拍马难及。

这活儿干得实在有点离谱啊!

即便未来技术再发展一点,物理规律还是摆在那的。

从你发射电磁炮消耗的能量,到对方受到打击的能量,折扣实在有点大,怎么算都不划算。

第二本账,除了用电功率,还有体积和重量的问题。

电磁炮作为一个耗电大户,家当自然是少不了的。

你看到的电磁炮:

实际的电磁炮:

美国人的电磁炮同样小不了。

如下图,注意看周边类似集装箱的东西,全是伺候电磁炮的。

 

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