D01:01638j.isn091319.2002.09 武器系统 电磁发射武器的关键技术与发展 李薇林干 摘要介绍了电磁发射或器的概念.重点对电磁地 器。它具有射程远、速度快、杀伤力大：射击无声 和电热炮武器的发展过程进行了闸还，通过对典型电礁地 响、无烟雾、无炮口火焰等优点。因此，电磁发射 和电热地武器关健技术的分析，预测了电磺发射或器的发 武器是未来战场上防空、反导、反装甲、反舰的有 展趋势及应用前景， 效手段。目前，根据结构和原理的不同，电磁炮可 关键词电磁地电热炮 发射武器 分为线圈炮、轨道炮和重接炮。电热炮可分为直热 式电热炮和间热式电热炮（义称电执化学炮） 引言 11电磁地 随着高能量密度材料、电力技术及新材料等科 线圈炮是电磁炮的最早形式，轨道炮的发明者 技的高速发展与成熟21世纪必将是新概念武器 是一位法国人，20世纪70年代之后，轨道炮技术 称霸的时代。新概念武器代表着当今武器的发展趋 才开始得到迅速发展。重接炮是一种多级加速的无 势，它在技术上有重大突破在作战方式与作战效 接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入 能上与传统武器有明显不同。未来战争中，以动能 重接炮之前应有一定的初速度。重接炮是电磁炮的 武器为代表的新概念武器将引起作战方式的重大变 最新发展形式。 革，其中电磁炮(MG)、电热炮(EICG等新概念 20世纪70年代随着脉冲功率技术的兴起和 动能武器将异军突起，为防空、反导领域提供新的 相关技术的发展，电磁发射技术取得了长足的进 作战手段 步。20世纪80年代美国国防委员会得出“未来高 性能武器必然以电能为基础”的结论。自80年代中 1发展现状概述 期起，美国FMC公司开始为DARPA进行电磁炮方 传统身管火炮采用底部火药产生的火药气体点 案研究。1991年，美国防部成立了“电磁炮联合委 燃化学工质发射炮弹，存在初速低、炮温高、射程 员会”协调军队、能源部、国防原子能局及战略防 小等缺点。1822年，科学家安培发现了通电导体在 御倡议机构分别进行电磁炮研究工作。目前，美国 磁场中受力的现象并导出了定量公式，揭示了电和 正在研究电源技术，英国正在研究弹丸技术。1999 磁能产生机械力这一新动力源的重要性，为电动机 年底，美国陆军研究实验室制定了一项为期6年的 的产生奠定了理论基础。在第一、二次世界大战期 电磁炮研制计划。该计划分为两个阶段共6项合 间和战后，法、德、美、日等国都曾进行过利用电 同，价值119亿美元。 磁力代替火药加速弹丸的现代电磁发射系统（电磁 1989年6月，欧洲国际计划组织(EG)同意 炮研究。20世纪70年代，澳大利亚国立大学试验 投资1.355亿美元用于欧洲防御长期合作倡议工程 了第一门电磁炮轨道炮，将3重的塑料块加速 (DUL)电动炮技术是其中研究的一个重要领 到6km的速度。从此电磁发射技术在军事上的 域。德法圣路易斯研究所于1987年开始从事电磁 应用得到了长足的发展。 加球器的研究 电磁发射武器主要是利用电磁发射技术，以电 目前，从事电磁炮技术研究的国家有：美国、 磁力发射超高速弹丸并以其动能毁伤目标的动能武 俄罗斯、澳大利亚、日本、德国、英国、法国、荷兰 本文2009-0717收到作者分别系空军装备研究院防空所工程师、高级工程师 64-2016 China Academic Jouma Publishing House.All rights reserv飞导200年第2期
武器系统 本文 2009-07-17收到, 作者分别系空军装备研究院防空所工程师、 高级工程师 电磁发射武器的关键技术与发展 李 薇 林 干 摘 要 介绍了电磁发射武器的概念, 重点对电磁炮 和电热炮武器的发展过程进行了阐述, 通过对典型电磁炮 和电热炮武器关键技术的分析, 预测了电磁发射武器的发 展趋势及应用前景。 关键词 电磁炮 电热炮 发射 武器 引 言 随着高能量密度材料、 电力技术及新材料等科 技的高速发展与成熟, 21世纪必将是新概念武器 称霸的时代 。新概念武器代表着当今武器的发展趋 势 , 它在技术上有重大突破, 在作战方式与作战效 能上与传统武器有明显不同。未来战争中 , 以动能 武器为代表的新概念武器将引起作战方式的重大变 革 , 其中电磁炮 (EMG)、电热炮 (ETC-G)等新概念 动能武器将异军突起 , 为防空 、 反导领域提供新的 作战手段。 1 发展现状概述 传统身管火炮采用底部火药产生的火药气体点 燃化学工质发射炮弹 , 存在初速低、 炮温高、 射程 小等缺点。 1822年 , 科学家安培发现了通电导体在 磁场中受力的现象并导出了定量公式 , 揭示了电和 磁能产生机械力这一新动力源的重要性, 为电动机 的产生奠定了理论基础。在第一 、 二次世界大战期 间和战后 , 法、 德、 美、 日等国都曾进行过利用电 磁力代替火药加速弹丸的现代电磁发射系统 (电磁 炮 )研究 。 20世纪 70年代 , 澳大利亚国立大学试验 了第一门电磁炮 (轨道炮 ), 将 3 g重的塑料块加速 到 6 km/s的速度 。从此, 电磁发射技术在军事上的 应用得到了长足的发展。 电磁发射武器主要是利用电磁发射技术 , 以电 磁力发射超高速弹丸并以其动能毁伤目标的动能武 器。它具有射程远 、 速度快、 杀伤力大 ;射击无声 响、 无烟雾、 无炮口火焰等优点 。因此 , 电磁发射 武器是未来战场上防空 、 反导、 反装甲、 反舰的有 效手段 。目前 , 根据结构和原理的不同, 电磁炮可 分为线圈炮、 轨道炮和重接炮。电热炮可分为直热 式电热炮和间热式电热炮(又称电热化学炮 )。 1.1 电磁炮 线圈炮是电磁炮的最早形式 。轨道炮的发明者 是一位法国人 , 20世纪 70年代之后 , 轨道炮技术 才开始得到迅速发展。重接炮是一种多级加速的无 接触电磁发射装置 , 没有炮管, 但要求弹丸在进入 重接炮之前应有一定的初速度。重接炮是电磁炮的 最新发展形式 。 20世纪 70年代, 随着脉冲功率技术的兴起和 相关技术的发展, 电磁发射技术取得了长足的进 步。 20世纪 80年代美国国防委员会得出 “未来高 性能武器必然以电能为基础 ”的结论。自 80年代中 期起 , 美国 FMC公司开始为 DARPA进行电磁炮方 案研究。 1991年 , 美国防部成立了 “电磁炮联合委 员会 ”, 协调军队、 能源部、 国防原子能局及战略防 御倡议机构分别进行电磁炮研究工作 。目前, 美国 正在研究电源技术 , 英国正在研究弹丸技术 。 1999 年底 , 美国陆军研究实验室制定了一项为期 6年的 电磁炮研制计划。该计划分为两个阶段, 共 6项合 同, 价值 1.19亿美元。 1989年 6月, 欧洲国际计划组织 (IEPG)同意 投资 1.355亿美元用于欧洲防御长期合作倡议工程 (EUCLI), 电动炮技术是其中研究的一个重要领 域。德 -法圣路易斯研究所于 1987年开始从事电磁 加速器的研究 。 目前 , 从事电磁炮技术研究的国家有 :美国、 俄罗斯、 澳大利亚 、 日本 、德国、 英国、 法国 、荷兰 · 60· 飞航导弹 2010年第 2期 DOI :10.16338/j .issn.1009 -1319.2010.02.019
武器系统 展。美国是最先开展电热化学炮研究的国家，并且 直处于领先地位。 美国联合防务公司从20世纪80年代开始研究 电热化学炮技术如图2所示)至今该公司已采用 30mm60m四120mm127m155mm等不同 口径的电热化学炮进行了原理论证和试验研究，共 发射了1400余发炮弹。1993年6月，该公司向美 国海军作战中心交付了世界上第一门60mm电热 化学炮，以进行验收试验。 自1989年以来，联合防务公司参与了六项电 热炮研究工程.，其中包括实施美国陆军未来先进野 战火炮计划，该公司己与通用动力维克斯造船工 程有限公司组成联合研究小组。承接了这项合同 另外，还考虑在标准的M98式155mm榴弹炮上 采用CAP技术， 图1美国海军开发的概念电磁轨道舰炮 美国海军也于1990年底开始了电热技术的3 年研究和发展计划。电热技术在舰炮对岸火力支 援、对视作战、对付飞机反导弹防御等方面都拥 有用武之地.美国海军对MC公司的CAP技术备 感兴趣己经同时与MC公司的先进系统中心和 铺用动力地面系统两家研究部门签订了合同。合同 要求这两家公司为在以色列的60mm炮上进行高 速电热化学试验提供必要的试验装置。 俄罗斯在ST2坦克上试验了135m电热化 学炮，初速可达1890m/5以色列为美国弹道导弹 防御计划局研制的105m电热化学炮于1993 1995年在美国进行了一系列试验。法国与德国合作 图2电热化学炮 进行了电热化学炮的研究工作，德国的20mm和 等，迄今为止，研究试验中的电磁炮口径已从 45m试验炮的初速分别为2540my和2374my 20m增到90m四炮弹质量也从1跟高到2k 另外还计划建立一个电热化学炮试验场 电源功率从4M扩大到60MJ正按计划突破千兆 目前，电热化学炮试验已取得了令人振奋的成 焦耳级大关就炮弹所携带的动能而言，由美国 果。世界各国都对电热化学炮表现出很大兴趣，美 DARPA国防核武器局和陆军共同负责的Miraar 国、俄罗斯、英国、法国、德国、以色列等发达国家 B工程在麦克斯韦实验室进行试验的结果表明。 己在这一技术领域进行了理论研究和试验研究，尤 M irmar B炮已使L08k重的聚碳酸酯弹丸获得 以美国进展较快技术最为领先， 26my的速度.并穿破了130mm厚的钢板.图1 为美国开发的概念电磁轨道舰炮。 2关键技术 L.2电热地 21电磁地 电热炮的研究始于20世纪90年代初，进展相 1线圈炮 当迅速，特别是进入21世纪以来取得了突破性进 飞航号弹2o20L0年第2期mouElectone Publishing House.ll rights reserved.hup/:小www.ci61&
武器系统 等 , 迄今为止, 研究试验中的电磁炮口径已从 20 mm增到 90 mm, 炮弹质量也从 1 g提高到 2 kg; 电源功率从 4 MJ扩大到 60 MJ, 正按计划突破千兆 焦耳级大关;就炮弹所携带的动能而言, 由美国 DARPA、 国防核武器局和陆军共同负责的 Miramar B工程在麦克斯韦实验室进行试验的结果表明 , MiramarB炮已使 1.08 kg重的聚碳酸酯弹丸获得 2.6 km/s的速度, 并穿破了 130 mm厚的钢板。图 1 为美国开发的概念电磁轨道舰炮。 1.2 电热炮 电热炮的研究始于 20世纪 90年代初 , 进展相 当迅速 , 特别是进入 21 世纪以来取得了突破性进 展。美国是最先开展电热化学炮研究的国家, 并且 一直处于领先地位 。 美国联合防务公司从 20世纪 80年代开始研究 电热化学炮技术(如图 2所示 )。至今该公司已采用 30 mm、 60 mm、 120 mm、 127 mm、 155 mm等不同 口径的电热化学炮进行了原理论证和试验研究 , 共 发射了 1 400余发炮弹 。 1993年 6月 , 该公司向美 国海军作战中心交付了世界上第一门 60 mm电热 化学炮, 以进行验收试验。 自 1989年以来 , 联合防务公司参与了六项电 热炮研究工程 。其中包括实施美国陆军未来先进野 战火炮计划 , 该公司已与通用动力 /维克斯造船工 程有限公司组成联合研究小组 , 承接了这项合同。 另外 , 还考虑在标准的 M198式 155 mm榴弹炮上 采用 CAP技术。 美国海军也于 1990 年底开始了电热技术的 3 年研究和发展计划。电热技术在舰炮对岸火力支 援、 对舰作战 、 对付飞机 /反导弹防御等方面都拥 有用武之地。美国海军对 FMC公司的 CAP技术备 感兴趣, 已经同时与 FMC公司的先进系统中心和 通用动力地面系统两家研究部门签订了合同。合同 要求这两家公司为在以色列的 60 mm炮上进行高 速电热化学试验提供必要的试验装置。 俄罗斯在 FST-2坦克上试验了 135 mm电热化 学炮 , 初速可达 1 890 m/s。以色列为美国弹道导弹 防御计划局研制的 105 mm电热化学炮于 1993— 1995年在美国进行了一系列试验 。法国与德国合作 进行了电热化学炮的研究工作, 德国的 20 mm和 45 mm试验炮的初速分别为 2 540 m/s和 2 374 m/s, 另外还计划建立一个电热化学炮试验场 。 目前 , 电热化学炮试验已取得了令人振奋的成 果。世界各国都对电热化学炮表现出很大兴趣 , 美 国、 俄罗斯、 英国 、法国 、德国、 以色列等发达国家 已在这一技术领域进行了理论研究和试验研究 , 尤 以美国进展较快, 技术最为领先 。 2 关键技术 2.1 电磁炮 1)线圈炮 飞航导弹 2010年第 2期 · 61·
、。武器系统 线圈炮又称交流同轴线圈炮。是电磁炮的最早 形式由加速线圈和弹丸线圈构成。它根据通电线 圈之间的磁场相互作用而工作。线圈炮的构造原理 如图3所示，炮筒上固定有若干个线圈，依次将高 压交变电流引进这些静止的线圈，形成强大的磁 场。如先给线圈1加一脉冲交变电流。其它线圈先 不通电，则由于电磁感应，在弹体上的线圈中有感 应电流产生，该电流与加速线圈1的电流相位相 图3线阖炮构造原理 反，因而弹体受到一个斥力被推向前。当弹体离开 加速线圈1、2之间进人线圈23之间时，在线2 中接通电流，于是弹体受到一系列加速线圈的加速 等离子体电枢 而获得很高的发射速度。 线圈炮的优点在于它是一种无接触发射，可以 克服轨道炮的导轨烧蚀问题。可以加速尺寸、质量 都较大的弹。线圈炮的电动转换效率明显高于轨 道炮，可达50%，可以避免炮弹与加速器之间发 生摩擦，加速力施加在整个弹体长度上，能量转换 率高。但由于线圈炮的关键技术在于保证激励电流 与弹体的运动同步，因而使整个电路较为复杂。 2)轨道炮 轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力将 弹丸发射出去，构造如图4所示。坐标轴将载流薄 图4轨道炮的构造示意图 板看作由无数多根半无限长载流直导线组成。轨道 目前美国正在研究电源技术，英国正在研究弹 炮的发射速度与电流强度成正比，只要电流强度足 丸技术，与此同时，两国均在研究终点弹道和超高 够大，就可以获得很高的发射速度。轨道电磁炮遇 速弹丸技术，美国的研究难点是电源和系统轨道技 到的一个严重问题是炮弹内壁受到高温高压的等离 术等。就电源而言，是要研制一个强脉神电源系统 子体电弧的作用。产生烧蚀和变形影响发射，降 并减小电源系统的尺寸和质量。目前的电源可放在 低炮膛寿命。在过去的几年，美国经过深入研究， 一辆相克上，但数量级元不能大到要求 已使炮膛寿命增加了100倍，基本达到了战术系统 22电热炮 要求的指标 电热炮可分为纯电热炮和电热化学炮。纯电热 电磁发射技术是电磁炮武器的关健技术， 目 炮是使用特定的高功率脉冲电源向某些分子量小的 前，人们正致力于研究采用电磁推进技术来突破常 惰性第一工质放电，把工质加热转变成等离子体 规火炮的性能极限，发射高速运动的弹丸去打击目 利用含有热能和动能的等离子体推进弹丸运动. 标。然而，要使电磁炮达到实用阶段还需攻克 电热化学炮是靠强电激发等离子喷管产生高温 关鞋技术，尤其是能原方面，因为电磁炮必须有大 高速的等离子体点燃化学工质，化学工质燃烧生成 电流才能产生强磁场，如何适应战场机动性的需 高温高压气体，气体影胀做功推动弹丸前讲，申封 求、提供高密度储能装置以产生大电流是关键技术 化学炮在发射时利用电能和化学能两种能源是混 之一。若超导储能技术有所突破，则将为高密度储 合能源型武器。与纯电热炮相比，电热化学炮所需 能装置的研制带来新的曙光，给电磁发射技术带来 的电能要少得多，这是由于驱动弹丸的能源尽可能 革命性的变化。 地利用了含能工质化学反应所释放的能量。 2010年第2期
武器系统 线圈炮又称交流同轴线圈炮, 是电磁炮的最早 形式, 由加速线圈和弹丸线圈构成。它根据通电线 圈之间的磁场相互作用而工作 。线圈炮的构造原理 如图 3所示 , 炮筒上固定有若干个线圈 , 依次将高 压交变电流引进这些静止的线圈, 形成强大的磁 场 。如先给线圈 1加一脉冲交变电流, 其它线圈先 不通电 , 则由于电磁感应, 在弹体上的线圈中有感 应电流产生, 该电流与加速线圈 1 的电流相位相 反 , 因而弹体受到一个斥力被推向前。当弹体离开 加速线圈 1、 2之间进人线圈 2、 3 之间时, 在线 2 中接通电流 , 于是弹体受到一系列加速线圈的加速 而获得很高的发射速度。 线圈炮的优点在于它是一种无接触发射 , 可以 克服轨道炮的导轨烧蚀问题, 可以加速尺寸、 质量 都较大的弹。线圈炮的电-动转换效率明显高于轨 道炮, 可达 50 %, 可以避免炮弹与加速器之间发 生摩擦 , 加速力施加在整个弹体长度上 , 能量转换 率高。但由于线圈炮的关键技术在于保证激励电流 与弹体的运动同步, 因而使整个电路较为复杂。 2)轨道炮 轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力将 弹丸发射出去, 构造如图 4所示 。坐标轴将载流薄 板看作由无数多根半无限长载流直导线组成 。轨道 炮的发射速度与电流强度成正比, 只要电流强度足 够大, 就可以获得很高的发射速度。轨道电磁炮遇 到的一个严重问题是炮弹内壁受到高温高压的等离 子体电弧的作用, 产生烧蚀和变形, 影响发射, 降 低炮膛寿命。在过去的几年 , 美国经过深入研究 , 已使炮膛寿命增加了 100倍 , 基本达到了战术系统 要求的指标 。 电磁发射技术是电磁炮武器的关键技术 , 目 前 , 人们正致力于研究采用电磁推进技术来突破常 规火炮的性能极限, 发射高速运动的弹丸去打击目 标 。然而, 要使电磁炮达到实用阶段还需攻克一些 关键技术, 尤其是能源方面, 因为电磁炮必须有大 电流才能产生强磁场, 如何适应战场机动性的需 求 、 提供高密度储能装置以产生大电流是关键技术 之一。若超导储能技术有所突破 , 则将为高密度储 能装置的研制带来新的曙光 , 给电磁发射技术带来 革命性的变化。 目前美国正在研究电源技术 , 英国正在研究弹 丸技术, 与此同时 , 两国均在研究终点弹道和超高 速弹丸技术, 美国的研究难点是电源和系统轨道技 术等 。就电源而言 , 是要研制一个强脉冲电源系统 并减小电源系统的尺寸和质量。目前的电源可放在 一辆坦克上, 但数量级远不能达到要求。 2.2 电热炮 电热炮可分为纯电热炮和电热化学炮 。纯电热 炮是使用特定的高功率脉冲电源向某些分子量小的 惰性第一工质放电 , 把工质加热转变成等离子体, 利用含有热能和动能的等离子体推进弹丸运动。 电热化学炮是靠强电激发等离子喷管产生高温 高速的等离子体点燃化学工质, 化学工质燃烧生成 高温高压气体 , 气体膨胀做功推动弹丸前进。电热 化学炮在发射时利用电能和化学能两种能源, 是混 合能源型武器 。与纯电热炮相比, 电热化学炮所需 的电能要少得多, 这是由于驱动弹丸的能源尽可能 地利用了含能工质化学反应所释放的能量。 · 62· 飞航导弹 2010年第 2期
武器系统 电热炮发射技术的关键问题虽然有很多，但最 来越强，使得未来反装甲的任务也就越来越艰巨 关键的是电源系统的体积和质量小型化和功率调节 根据预测，2010年主战坦克的前装甲的防护能力可 的开关问题.闲际上由殿发射书术研究堂用的由泥 达1000mm0的装甲钢，武装直升机和导弹的防 有电容器、蓄电池、单扳发电机和补偿电极。就日 护能力可达80m0°~100m/0的装甲钢.而传 前的储能密度水平，只能用于非机动性炮系统。例 统身管火炮难以满足未来战争反装甲任务的需要， 如阵地式或舰载炮，己接近实际应用水平，用于机 4)坦克炮。美国等西方国家一直在对电热化 动炮系统还有一定的差距。四种能源中，补偿电机 学炮应用于坦克炮进行研究，从研究进程看，有可 更好些，其输出电压高。可直接驱动电热炮和轨道 能优先发展电热化学坦克炮；此外，电热化学发射 炮。省掉开关系统、不但避开了开关技术难题。而 技术还可以作为预加速器应用于电磁坦克炮. 且减小了整体体积和质量， 5)防空武器.作为对付空中目标的武器系统 目标的偏移运动或加速度是影响命中概率的关键参 3应用前景 数。电热化学炮弹丸的飞行速度快，提高了弹丸动 在战略防御方面。电磁炮可以拦截弹道导弹和 能.有于快谏兰击，提高击毁飞机的概率，可话 潜射导弹。天基可拦截助推段和中段的导弹，陆基 合应用于防空武器。同时，弹丸初速的提高，缩短 可拦截末段或再入段的导弹。在战略上，根据美国 了弹丸在空中的飞行时间，增加了对付空中快速移 前总统里根的战略防御倡议，电磁发射武器作为动 动目标的有效性。另外，火炮初速的增加还可使火 能武器己被正式列入反战略导弹的研究中。 控误差的影响大大降低，提高命中精度。 电磁炮有望首先应用在舰船上。日前舰炮的炮 口能量为10M而电磁舰炮的炮口能量可以达到 4结束语 60MJ-300M电磁舰炮一旦研制成功并投入使 电磁发射武器的发展方兴未艾，由于它能源简 用，海战的面貌也将改变。舰艇不再仅仅依靠昂贵 易、成本低、便于控制发射.必将成为21世纪战场 的巡航导弹攻击内陆目标，使用电磁炮就可以达到 上一支不可忽视的重要力量对军事斗争将产生深 相同的效果。电磁炮每发射一发炮弹仅需要136L 远影向。专家们认为电磁发射武器拥有优于火箭的 燃料，射程可达370k四不但可以为海军提供火力 许多优点，随着电磁发射技术、微波传输电力技 支援。而且可以攻击通常需要使用航空炸弹或巡航 术、陆基电源及其机动性和天基小型化等关键技术 导弹打击的目标。体积和质量是电磁炮武器化和战 的发展。必将使电磁发射技术大放异影 术应用的主要障碍之一，而这两者主要由脉冲功率 原及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定 参老文献 要减小体积、降低质量 必须实现能源小型化。因 【刂李刚孙江 樊浩.寻的制导综述.飞航导弹200 此，今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材 (12) 料，以研制小型轻质脉冲功率源。 张德源.舰空导弹超视距反导作战研究飞航导弹 电热化学发射技术将来可能应用于 200712) 1)舰上反导。在现代及未来战场上，各类军事 【3引徐向东曾凡童亚湘。巡航导弹的对抗技术。飞航 导弹2007(12) 运动目标中最易受到攻击的是水面舰艇。其中反舰 【4张伟.新概念武器.北京：航空工业出版社.2008 导弹是水面舰艇面临的主要威胁 I 5 A kexander J Fuue WarNonLethal weapons In 21 s 2)野战火炮。野战火炮要在未来战场上生存 cenury warare Now York StMartn s Press 19oo 并完成火力支援任务，就必须射程更远速度更 6 M Bradky and SWhie The deveppment and estng of 快，火力更猛。未来火炮发展的核心是提高纵深攻 60 n eectothema】chemical gun technology d相nons t 击水平，扩大火力控制范围发展远程打击能力. 3)反转甲。未来主战相克的转甲防护能力 飞林号2o20l0年第2期Jo Elecronie Publishing House.ll rihs reserved.hip:/www.ei63
武器系统 电热炮发射技术的关键问题虽然有很多 , 但最 关键的是电源系统的体积和质量小型化和功率调节 的开关问题 。国际上电磁发射技术研究常用的电源 有电容器 、 蓄电池 、 单扳发电机和补偿电极, 就目 前的储能密度水平, 只能用于非机动性炮系统。例 如阵地式或舰载炮, 已接近实际应用水平 , 用于机 动炮系统还有一定的差距。四种能源中 , 补偿电机 更好些 , 其输出电压高 , 可直接驱动电热炮和轨道 炮 。省掉开关系统 、 不但避开了开关技术难题, 而 且减小了整体体积和质量 。 3 应用前景 在战略防御方面, 电磁炮可以拦截弹道导弹和 潜射导弹。天基可拦截助推段和中段的导弹, 陆基 可拦截末段或再入段的导弹。在战略上 , 根据美国 前总统里根的战略防御倡议 , 电磁发射武器作为动 能武器已被正式列入反战略导弹的研究中 。 电磁炮有望首先应用在舰船上 。目前舰炮的炮 口能量为 10 MJ, 而电磁舰炮的炮口能量可以达到 60 MJ～ 300 MJ。电磁舰炮一旦研制成功并投入使 用 , 海战的面貌也将改变。舰艇不再仅仅依靠昂贵 的巡航导弹攻击内陆目标 , 使用电磁炮就可以达到 相同的效果 。电磁炮每发射一发炮弹仅需要 13.6 L 燃料, 射程可达 370 km, 不但可以为海军提供火力 支援, 而且可以攻击通常需要使用航空炸弹或巡航 导弹打击的目标 。体积和质量是电磁炮武器化和战 术应用的主要障碍之一, 而这两者主要由脉冲功率 源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定 。 要减小体积 、 降低质量, 必须实现能源小型化。因 此 , 今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材 料 , 以研制小型轻质脉冲功率源。 电热化学发射技术将来可能应用于: 1)舰上反导 。在现代及未来战场上, 各类军事 运动目标中最易受到攻击的是水面舰艇。其中反舰 导弹是水面舰艇面临的主要威胁。 2)野战火炮 。野战火炮要在未来战场上生存 并完成火力支援任务, 就必须射程更远, 速度更 快 , 火力更猛, 未来火炮发展的核心是提高纵深攻 击水平 , 扩大火力控制范围, 发展远程打击能力 。 3)反装甲 。未来主战坦克的装甲防护能力越 来越强, 使得未来反装甲的任务也就越来越艰巨。 根据预测 , 2010年主战坦克的前装甲的防护能力可 达 1 000 mm/0 °的装甲钢 , 武装直升机和导弹的防 护能力可达 80 mm/0°～ 100 mm/0°的装甲钢, 而传 统身管火炮难以满足未来战争反装甲任务的需要 。 4)坦克炮。美国等西方国家一直在对电热化 学炮应用于坦克炮进行研究 , 从研究进程看, 有可 能优先发展电热化学坦克炮 ;此外 , 电热化学发射 技术还可以作为预加速器应用于电磁坦克炮 。 5)防空武器 。作为对付空中目标的武器系统, 目标的偏移运动或加速度是影响命中概率的关键参 数。电热化学炮弹丸的飞行速度快 , 提高了弹丸动 能, 有利于快速拦击, 提高击毁飞机的概率, 可适 合应用于防空武器。同时 , 弹丸初速的提高, 缩短 了弹丸在空中的飞行时间, 增加了对付空中快速移 动目标的有效性。另外, 火炮初速的增加还可使火 控误差的影响大大降低 , 提高命中精度。 4 结束语 电磁发射武器的发展方兴未艾, 由于它能源简 易、 成本低、 便于控制发射, 必将成为 21世纪战场 上一支不可忽视的重要力量, 对军事斗争将产生深 远影响。专家们认为电磁发射武器拥有优于火箭的 许多优点, 随着电磁发射技术 、 微波传输电力技 术、 陆基电源及其机动性和天基小型化等关键技术 的发展, 必将使电磁发射技术大放异彩。 参考文献 [ 1] 李刚, 孙江, 樊浩.寻的制导综述.飞航导弹, 2007 (12) [ 2] 张德源.舰空导弹超视距反导作战研究.飞航导弹, 2007(12) [ 3] 徐向东, 曾凡, 童亚湘.巡航导弹的对抗技术.飞航 导弹, 2007(12) [ 4] 张伟.新概念武器 .北京:航空工业出版社, 2008 [ 5] AlexanderJ.FutureWar-Non-LethalweaponsIn21st centurywarfare.NewYork:StMartin' sPress, 1999 [ 6] MBradleyandSWhite.Thedevelopmentandtestingofa 60mmelectrothermalchemicalguntechnologydemonstrator, IEEETransactionsonMagnetics, 1995(1) 飞航导弹 2010年第 2期 · 63·