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电磁武器时代来临 距离全面普还有多远?
发布时间:2019-09-05     作者:   来源:科普中国   分享到:

虽然在各类影视作品中,电磁武器已经成为了未来人类单兵武器的“标准配置”,中美等科技实力较强的国家也开始了实验性的武器级电磁炮装备,电磁武器成为满足基本军用可靠性要求的武器装备还有很远的距离。

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图为美军电磁炮试验平台

  电磁武器首先最重要的问题就是能源问题。相比于依靠化学发射药、能量密度极高的现代化学能武器,电磁武器虽然可以更容易更有效的提高弹丸杀伤力,但是其供能设备能量密度却远低于化学能武器。目前常见的铅酸蓄电池、锂电池等多次复用电池能量密度往往比化学能发射药低2-3个数量级,即使是将化学电池结构提升到极限的石墨烯电池,在能量密度上也难以和已经成熟的化学发射药相媲美,只有刚刚进入实验性阶段的飞轮电池、超导电池有可能满足其能量供应。

  而对于海军战舰来说,威力强大的电磁炮仅作为驱逐舰、护卫舰的辅助性武器自然是不合适的。电磁武器的大规模装备一定是建立在主要使用电磁武器的主力舰上的。这种主力舰将会更加接近于二战期间的战列舰,拥有高初速电磁武器防空炮、激光武器作为自我防卫手段,依靠多具电磁炮获得超水天线的反舰打击能力。对于这类主力舰来说,现代航母使用的压水堆或许可以满足正常射速下的充能和航行需求,却很难满足海战中双方爆发射速时惊人的能量消耗。由于海军战舰的体积限制,必然不可能携带过多的电容器和蓄电池,这就对主反应堆的输出提出了更高要求。在体积没有太大变化的情况下,主反应堆需要能够支持电磁主炮持续射击。而目前的核裂变压水堆自然不可能再出现大幅度提高,仅有尚不成熟的液态金属芯反应堆和聚变反应堆有可能达到要求。

而除开能量供应外,电磁武器的材质也是相当重要的问题。对于电磁炮来说,最好的电磁结构自然是超导线圈,可以保证能量几乎全部用于推动弹丸飞行。但是对于现在已有的超导材料来说,其超导能力的维持一直建立在超低温的基础上,这将会消耗大量液氮等冷却液体以维持电磁炮的正常使用。而液氮本身又会导致其他固定材料在低温下更为脆弱,不得不使用更多的保护措施以保证电磁线圈的完好,这将会导致电磁炮的体积空前庞大。因此,目前基本上还是使用普通导体制作电磁炮,这导致了电磁炮在使用时将会散发出惊人的废热,导致寿命降低。

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美军正在进行电磁炮试验

  而对于电热化学炮来说,更大的问题则来自于发射药室。由于电热化学炮使用的发射药并非全部能量来源,其等离子形态下的体积膨胀温度也超过了此前的大部分化学能发射药。如何在如此高的温度下维持身管和等离子发生器坚固则变得尤为重要。而为了降低每次发射需要的成本,身管寿命也必须得到保障,否则对于低价值的软目标,电热化学炮的发射成本将会远超过军队所能接受的范围。

  对于电磁武器来说,更难解决的一点则是后坐力问题。在各类影视作品中,成年人类总是能够轻松的手持电磁步枪,甚至单手握持步枪射击,这自然是不可能的。电磁武器的威力大幅度提升一方面是建立在更小弹丸的更高飞行速度上,另外一方面则是由于电磁武器更高的动能——弹丸必须有一定的物理尺寸,以造成最基本的杀伤效果,否则高速击穿坦克的一根针也难以对坦克造成有效破坏。而电磁武器也没有火药燃气,除了电热化学炮外都不需要枪口、炮口制退器,其后坐力完全由射手或发射单位承担。弹丸动能的飞跃却并不会伴随着人类身体素质的飞跃,或者炮架强度的飞跃。对于单兵来说,使用电磁武器要么依靠动力装甲,要么依靠外骨骼。对于装甲单位来说,电磁武器要么配置于空间更大、后座空间更充分的装甲单位上,要么大幅度强化炮架结构,强行压缩后座距离。

当然,无论是能源、材料还是后坐力问题,其难点也并非不可解决。伴随着飞轮电池、超导电池等一系列先进科技逐步出现并进入试验阶段,电磁武器的有无问题或许会很快得到解决。在早期不成熟电磁武器装备部队后,更多的问题会被发现、提出并得到解决,最终发展出可靠并且性能优良的先进武器系统。



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