现代化电磁炮的炮弹,是怎样对舰船造成损伤的
与传统大炮利用火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛伦兹力来对金属炮弹进行加速,使其达到打击目标所需的功能。与传统的靠火药发射弹丸的火炮的区别,电磁炮不使用火药而是靠电力产生电磁,由电磁产生的洛伦兹力推动弹丸前进。和传统的火炮相比,电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程,目前的实验距离达到了200公里左右,速度也是在5马赫以上。
目前的电磁炮是靠动能攻击目标。也就是说,电磁炮的弹丸是实芯的,并没有火药,也没有可制导的弹头。这样的距离,又是实芯,精度能否保障先不说,就威力而言,对付飞机,坦克,小型军舰够用了。美国的电磁炮是通过特制的弹丸,利用动能攻击舰船,当弹丸高速接触目标时,会产生破裂,据说其动能效果堪比一发导弹的威力。回头再说说精度,目前的导弹射程越来越远,电磁炮200公里左右的射程肯定无法突破舰船的防御圈,因此必须加大射程,而射程大了,精度就无法保障,因此,电磁炮肯定会使用能装炸药,并且能制导精度的弹丸。应该是这样的形式,高速度,远射程,能制导。至于装药与否,要看弹丸造成的威力,舰船都是高强度钢制成的框架结构,整个舰体彼此结构相连,,电磁炮弹丸击中后,必会造成大面积的舰船结构的损伤,并不是只穿个一二十公分直径的小洞洞这么简单。
公开研发电磁炮信息的国家有美,中,俄,英,印。其中,俄罗斯和应国还没有公开样炮原型,只有中美电磁炮接近实战,公开讯息,中国装备的电磁炮很久以前就经历了陆上打靶,去年已经搬到海洋三号补给舰上测试,海试也已经结束,具体参数不得而知。美国电磁炮样机也一直在进行陆试,效果不太满意,距离上舰还有一段时间。从公开资料来看,第一代电磁炮中美处于同一水平,但炮机和炮弹中美还是有很大差别,因为中国有海军少将马明伟这个天才,中国炮机采用中压直流电路,美国采用高压直流,中国炮机发射频率高,维修方便,能耗低,发射成本低,动能大。炮弹的材质也不同。
当一枚动能穿甲弹射入坦克的时候,其实也只是给坦克打了个洞而已,虽然模拟动画中弹芯折断在坦克内来回的反弹,但是这些“贯穿伤”其实还真不是最主要的伤害形式。其实真正的作用来自于瞬间的动能释放,这些动能被转化为热能在一瞬间散发出来。“散发”出来的动能有多大这里我们就可以简单的利用公式计算了E=0.5 * m * V * V,以中国的125mm ZPT-98坦克炮为例,发射动能穿甲弹的炮口初速大约是1800米/秒,其中钨合金弹芯的质量为4.8公斤,末速度为1200米/秒 。
这时打中坦克后一共会释放3456000焦耳的动能,这个动能代表什么呢?一克TNT炸药爆炸后所产生的能量是4184焦耳,因此在我们的动能弹的穿甲行进路径上一共会释放相当于806克TNT爆炸所产生的能量。这就是真正的威力了。说的再形象一点就是差不多相当于在坦克内部引爆十几枚枚MK2手雷的感觉。而实际上来换算,坦克炮的末端能量才传递了3.4兆焦。而电磁炮的动能更大,现在有数据的电磁炮,炮口初动能为32兆焦。命中就相当于8公斤左右的TNT炸药爆炸。这样的动能对于船只来说可真的不是穿一个小孔这么简单的事情了。
炮弹既然要在身管内加速,就会在加速过程中受到加速度带来的惯性力,而炸药作为活性物质,如果受到的冲击能量超过一定值,就会发生爆炸。一般情况下,火炮发射初速越高,最大膛压越大,而在最大膛压处炮弹的加速度也最大,炸药受到的惯性力也最大。因此在这个惯性思维下,很多军迷推断出了电磁炮初速高,所以炮弹加速度更大的结论,才会产生电磁炮弹无法装填炸药的误解。但是,传统火炮和电磁炮之间有个很重要的差别,就是加速度曲线。传统火炮的膛压是一个炮弹、发射药和身管三者之间相互影响的复杂数据,在发射过程中随时间变化,其中的最高值被称为最大膛压,而平均值就叫平均膛压。传统火炮的最大膛压和平均膛压之间的的差距其实相当大,比如某型坦克炮,最大膛压接近700兆帕,而平均膛压不到400兆帕。
相应的,炮弹在设计中,安全性设计针对的就是其中最大膛压处的数据,只要炮弹撑过此时的加速度,就能撑过发射过程。但是电磁炮不使用发射药,它发射炮弹的加速度很简单,就是一条直线。因为最大膛压远大于平均膛压,所以初速相同的电磁炮和传统火炮,前者炮弹加速度反而比后者更小。所以除非是初速高的离谱,否则电磁炮炮弹也不需要承受多大加速度,能和普通炮弹一样安全装填炸药。在保持和普通火炮相同威力的情况下能达到更远的射程,才是电磁炮最引人瞩目的一点,否则如果电磁炮的炮弹威力很小的话,为什么科学家要这么大力去研制它呢。