被誉为巨大变革的电磁炮受哪些局限制约?

 军事资讯     |      2019-11-22 18:44

  出品:科普中国

问:每分钟发射超万发的近防炮,为何要用价格昂贵的钨芯弹?

  作者:熊 伟 兵器知识

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  监制:光明网科普事业部

事实上绝大多数近防炮的射速都在5000发/分以下,欧洲的守门员近防炮系统主武器是GAU-8A“复仇者”30毫米七管加特林速射炮,最高射速只有4200发/分钟,而美国的密集阵近防炮则采用6管20毫米M61A1加特林枪炮管,射速在3000到4500发/分钟左右,俄罗斯的AK630近防炮使用6管AO-18型30mm加特林机炮作为输出,射速在3000发/分钟。唯一超过万发每分的是我国最强的1130近防炮,其射速可达1.1万发/分,性能高居世界第一!(欧洲守门员近防炮系统)

  电磁炮适合打什么?

那么射速这么快的近防炮是不是使用的弹药很便宜呢?还真不是!近防炮主要装备穿甲弹、高爆榴弹、半穿甲榴弹等多型号弹种,而其中又以小口径的尾翼稳定脱壳穿甲弹使用最多。近防炮穿甲弹构造和坦克用穿甲弹基本类似,内部长杆式弹芯也多使用钨合金或者贫铀合金材料制造而成。(730近防炮装弹)

  磁炮是火炮发展史上的一次巨大变革,具有很多传统火炮无法比拟的优点。把127毫米炮弹打出2000米/秒,最大射程超过100千米。技术难度大,作战效果却并不比现在的反舰导弹强。先进一些的火箭增程弹、炮射导弹,也能打这么远。大口径炮弹里面有炸药、引信,还得考虑电磁干扰。因此用电磁炮发射爆炸型的炮弹,代替大中口径舰炮,不合算。

(30毫米脱壳穿甲弹外观)

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相比于一体成型的普通高爆弹和尖头穿甲弹而言,由于高规格的弹体材料和复杂的加工工艺,尾稳脱壳穿甲弹的价格也随之水涨船高,目前1130近防炮上所使用的30毫米口径钨合金弹体尾稳脱穿弹,单发价格大约为1000元人民币/发,密集阵和守门员近防系统则多采用贫铀穿甲弹。贫铀弹成本约为钨合金弹的一半,但是考虑到物价和汇率因素,密集阵所使用的贫铀弹价格应该与1130穿甲弹价格相差不多,甚至可能更贵!(30毫米脱壳穿甲弹钨合金弹芯)

  “密集阵”系统不仅是首款近防系统,也是美式近防系统核心理念。

1130近防炮射速每分钟1.1万发,每秒约183发单价1000元,也就是说一分钟持续射击能够泼洒出去1100万元人民币,每秒消费高达18.3万人民币,如果真是这样,那近防炮的花费是不是太高了点呢?(730近防炮对海射击训练,看看地上的弹壳)

  那就打没有炸药的炮弹,就像现代军舰上普遍装备的近防炮。美国“密集阵”20毫米近防炮,发射的穿甲弹重0.1千克,初速1113米/秒。这种炮最高射速3000发/分钟。要让电磁炮也以这样的射速持续射击,需要10.3兆瓦的供电。不过近防炮反导,不会那样持续射击。我们假设这门炮会向一个目标射击4秒,200发,然后转向下一个目标,每分钟能打5次。这样算下来,瞬时放电功率只需要75.6兆瓦。花些代价,得到一门火力性能与“密集阵”相当的舰炮,对驱逐舰来说还是不错的。

其实近防炮的攻击模式和我们想的并不相同,近防炮因为有火控雷达自动进行搜索瞄准,因此可以迅速完成对目标的方位锁定,所以只需要通过超高射速在指定空域形成密集弹幕就可以对空中目标进行有效拦截,不需要向老式防空火炮一样连续不停地对目标进行跟踪射击。

  如果把这门反导电磁炮的炮弹初速提高到2000米/秒,反导拦截成功率无疑会大大提高,有效射程也能提高一倍左右。瞬时放电功率要439兆瓦,这比航母上电磁弹射器的稍微大一点,难度不大。

(苏联卡什坦近防系统拦截目标过程,火控雷达指引,然后直接弹幕覆盖)

  因此和发射大口径炮弹相比,电磁炮更适合反导。搬到陆地上反装甲,2000米/秒也是威力十足。要知道现在最好的坦克炮穿甲弹,初速都还没到2000米/秒。当然,这需要进一步提高电磁炮的能量利用效率,减小它的体积和重量。

1130炮通常是以长短点射的方式进行防空拦截,每次拦截发射时间为0.1秒,也就是一次拦截只消耗约20发钨合金穿甲弹,换算下来也就是说2万人民币而已,如果再算上穿甲弹与高爆弹的搭配混合使用,费用还会更低,相对于反舰导弹动辄数十万甚至上百万的单价而言,还是非常划算的!(近防炮弹链通常穿甲弹与高爆弹组合装弹)

  电磁炮有多大威力?

那么为什么近防炮一定要使用昂贵的钨芯穿甲弹呢?这主要是由近防炮的战术任务决定!近防炮作为军舰防空系统的最后一道屏障,拦截距离通常在3公里以内,所以必须确保在短时间内对来袭目标做到一击必杀,如果不能在较远距离将目标打爆,其弹体仍旧会因为惯性冲击对军舰造成较大损伤。而且现代反舰导弹和飞机通常都有一定的防弹设计,特别是像苏24这样的对地攻击飞机拥有厚度十几毫米的钛合金防弹钢板,只有使用穿甲能力达到30毫米以上的钨芯脱壳穿甲弹才能做到真正的绝杀!

  有些报道说,电磁炮的优点之一是,“巨大动能的弹丸通过直接撞击目标将其摧毁,威力极大”。这个说法其实站不住脚。

军舰上的最后一道防线近防炮射速动辄五六千发甚至上万发,而且30毫米钨合金脱壳穿甲弹一发炮弹的价格就是将近1千元,也就是说,这个东西随随便便扫一轮就是几十万大洋。

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但是几十万上百万的近防炮炮弹的价格和动辄数以亿计的军舰,哪个更贵?

  LaWS舰载高能激光武器是“伯克”3最大亮点,但也可能是个败笔。

bet十博体育app ,这跟日系车为了省油疯狂减重有什么区别?不都是用安全换油耗么?

  美国在电磁炮试验中,已经让炮弹动能达到了33兆焦。美军现在M1坦克打的穿甲弹,炮口动能12兆焦。从这方面说,电磁炮足以超越坦克炮。但打军舰、打飞机,杀伤力就有问题了。首先,高速炮弹从目标上一穿而过,只留下个窟窿。这伤害对军舰来说基本没有,对飞机也不大。

如果为了节省2000万美元,而将数以亿计美元的军舰安危于不顾。

  那好,在炮弹上采取一些特殊设计,碰到目标后立刻把自己的动能都转化成杀伤力。可33兆焦相当于多少TNT炸药爆炸呢?只有7.27千克。打飞机够了,因为它是贴着飞机“爆炸”,相当于把一枚反坦克地雷按到飞机上炸。可对付军舰,就没戏了。要知道一枚“鱼叉”反舰导弹,战斗部里的炸药也有97.5千克,扎到大型军舰里爆炸也未必能击沉它。

短时间来看,确实省了不少钱。但是如果战争爆发,一发反舰导弹侥幸穿过了远程防空导弹与中程防空导弹的封锁线。那么接下来,战舰就再无还手之力。

  7.27千克炸药,和现在155毫米炮弹里装的差不多,因此这一发电磁炮弹的动能杀伤威力,也就相当于一发大口径榴弹。就算电磁炮进步的,炮弹动能达到330兆焦,那也才相当于一枚小型航空炸弹或中型反舰导弹的爆炸威力,算不上“极大”。

只能任人宰割。

  有的报道中,把“炮弹体积小、重量轻、更安全”,也列为电磁炮弹的优点之一。电磁炮的炮弹本体上,确实不需要发射药了,体积重量会减小。但配套的特殊电气设备,也是有体积和重量的,不算到“炮弹”里,也得算到“炮”上。至于安全性,实心穿甲弹的弹头,当然比爆炸性的弹头更安全,但一艘军舰、坦克能只带穿甲弹吗?所以这方面的优点,并不像传说的那么高。

所以,扣这点钱怕是疯了吧,更何况炮弹才多少钱?防空导弹价格那是以百万为单位的,一发导弹就购买一大堆的近防炮炮弹了,所以要不要连导弹一块取消了?

  电磁炮,只能代替某些炮

谢邀啊,W君神反问一句——不用钨芯用什么呢?

  因此总体来说,电磁炮适合发射小型穿甲弹,执行防空、反装甲等任务,代替近防炮、高炮、坦克炮。如要发射重量几十千克,带炸药的爆破弹,以及子母弹、燃烧弹等炮弹,电磁炮的优势就不大了。大中口径的传统火炮,将和小口径的电磁炮,一起在军舰、陆军共存。即便是彻底取消大中口径火箭,代替它们的也不会是电磁炮,而会是多种类型的导弹、巡飞弹、火箭炮、小型无人机。(本文图片来自网络)

首先说近防炮是一种小口径速射炮。

大家看近防炮的时候千万别被炮口的火焰所吸引,注意力放在掉出的弹壳上理解就能更深刻了。

看到下面瀑布一般涌出的弹壳了吧。可想而知这门炮的射速有多快。1分钟10000发炮弹的数字在动图里是不是具像化了一点点?

那么好——咱们先得讲讲火炮的三个要素:射速、初速、威力。

这是一个特别特别制约火炮发展的三角形结构。加大任何一个要素,其他两个部分都会受到影响。

例如,我们要提高火炮的威力,最简单的办法就是增大口径,但这样的一个结果就是,初速和射速都会大幅度的降低。

那么有没有在不提高口径的前提下提高威力的方式呢?还真有,这就是用次口径弹。

很多追求动能威力的弹药都是使用次口径弹。利用一个轻的弹托带动大质量的弹芯高速的射出。

如果使用普通弹药的时候,炮弹的初速是800米/秒 很容易将次口径弹达到1200米/秒甚至1800米/秒的速度。

为什么次口径弹药初速这么高?这就得从加速度的公式来看了 a=f/m:在同等膛压内炮弹在炮管里面所受到的推力和炮膛的截面积成正比,截面积越大初速就越大;同时这个加速度又和弹丸的质量成反比,质量越大的弹丸初速度就越低。

在这种条件下,人们很自然的就可以想到利用更大直径的炮口发射质量更轻的弹丸。

最早就是锥膛炮了,但锥膛炮在发射过程中有弹丸重铸造的过程,会导致损失大量能量——效率不高

于是基于滑膛炮的尾翼稳定脱壳穿甲弹就应孕而出了。

说回1130,1130的最大特定在于射速高,但是并不能因为射速高就忽略了弹药的威力。这样就只好使用脱壳穿甲弹了。

从结构上看,小口径的脱壳穿甲弹其实和坦克炮上使用的脱壳穿甲弹并没有太大区别:

依旧是弹芯+弹托的结构。这时另外一个指标就要起作用了——弹芯片质量。

过轻的弹芯在飞行过程中会受到空气阻力影响迅速的降低速度,因此质量越大的单芯的着靶速度则越快。

这就要求单芯用密度更高的金属制作,例如贫铀、金、钨等材料。

相对于贫铀和金来说,一方面钨的硬度足够,另一方面来说材料成本更低,因此我们就必然选择使用钨作为弹芯了。

其实,无论从哪个指标说,钨(比重19.35g/cm³) 都是最好的小口径动能弹材料的。

所以说,不用钨芯,还真想不出用什么其他的弹芯了。

兔哥回答,近防炮的炮弹有多种,就所使用的穿甲弹而言则是近防炮主要的弹种,那么近防炮为什么要使用高硬度的穿甲弹呢?这和近防炮的作战性质有关系。所谓近防炮就是对近距离的目标进行防御性的拦截,近防炮的射程都很近,通常根据口径不同在5000米左右,近防炮的主要作战目标是逼近的导弹等目标。近防炮被广泛的使用在陆地防空,舰船上的防御反舰导弹的攻击。近防炮在舰船上属于整个舰船的最后一个防御手段,也是最后的屏障。因此,近防炮的射速都很高,通常都达到数千至上万发,所以都采用多管布置力求射速满足防御反舰导弹的能力。

近防炮的拦截反舰导弹的方法很简单,就是在反舰导弹的前面形成一个弹幕,距离通常是2000千米左右,这个距离对于亚音速的反舰导弹来说也只有5~6秒左右的时间,而对于两倍音速的反舰导弹来说只有3秒左右的时间,这对于近防炮的拦截不光是能拦住的问题,还必须要保证击毁来袭的反舰导弹。否则即便是能够拦住而无法击毁反舰导弹,那么,如此高速飞行的反舰导弹即便是失去爆炸威力,巨大的惯性冲击力也会将舰体击破,这样的拦截显然是不成功的,也是不能被 受的。

那么,要加大近防炮的拦截成功率就只能是从近防炮所使用的炮弹上面下功夫了,近防炮的口径受多管安装布局和高射速要求的限制不能过大,通常只有20~30厘米的口径,口径小也意味着动能小,普通的弹药对于反舰导弹的击毁效率并不高。从反舰导弹方面来说,并不是纸糊的,反舰导弹为了能够获得突防的成功率和射入舰体内爆炸通常都是半穿甲弹头,弹头都具备抗击炮弹爆炸破片损伤的能力,前面兔哥说了,即便是被近防炮击中不能将其击毁或是改变弹道,那么近距离反舰导弹的残骸依然会对舰船造成损伤,所以就必须要增强弹头侵彻力。

近防炮为什么采用钨合金或者高硬度的弹头,这是因为,这是因为钨合金的硬度能够满足撞击反舰导弹所需穿透性能。只有这样才能把来袭的反舰导弹打爆,一旦反舰导弹爆炸也就失去了它自身的爆炸威力。其实,近防炮和反舰导弹的对撞并不容易,一分钟几千上万发的高射速,炮弹就像是一盆水一样的泼了过去,即便是这样能够命中导弹的数量也不多,主要是反舰导弹的体积太小了。反舰导弹长度不算短,但飞行至舰船两千米左右的距离时就是最后的冲刺了,这个距离上反舰导弹已经不会在采取机动规避动作了,因此,基本都和近防炮的射击角度近乎垂直,这无疑是增加了近防炮的拦截难度。

近防炮的钨合金弹药本身就是一个高价值的产品,加上几千上万发的高射速,一次拦截的费用是高昂的,但对于一艘军舰而言又算是小菜一碟,如果能够挽救军舰不被反舰导弹所击中,这个钱花的就太值了。在军舰的防御手段和导弹的攻击来说,导弹目前依然是战上风,发展也比军舰的防御武器要快速,目前,反舰导弹普遍向超音速的领域迈进,而且是速度越来越快,俗话说唯快不破,因此,面对反舰导弹的超音速甚至是高超音速的到来,近防武器的发展必将会发生改变,近防炮每分钟上万发的泼射炮弹已经到了极限,而且,拦截距离随着反舰导弹速度的提高,使拦截变的困难的同时,也必须要面对被近防炮击毁的反舰导弹高速破片来来的可能杀伤,另外,反舰导弹爆炸波束对军舰探测系统所产生的的波振扰动也是要面对的课题,为此,这种矛与盾的较量会继续下去。

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730近防炮,该舰炮主要用于拦截反舰导弹和对我舰攻击的飞机、直升机,也可对海面目标实施射击。该舰炮隶属于H/PJ12近程反导武器系统,以全自动工作方式工作。主要由舰炮本体、随动系统、射击控制系统及其他配套设备组成。中国还计划对该系统进行升级改造,增加配置近程导弹。

中国730型30毫米近防炮系统每座造价大约540万美元(自用型),重量是8吨,系7管加特林机炮,长度有110英寸(约合2.794米),火炮安置于箱形的炮塔上面,该系统可以提供对反舰导弹、飞机、近岸目标、小型舰艇和水雷等目标的点防御。730近防炮的射击速度在每分钟1200-4200发之间