作为最先涉及电磁轨道炮项目的美国海军,早在24年前,就开始论证安装在新一代舰艇上的可能性,可以说美国海军是电磁轨道炮最积极的推动者。随着试验的推进,美国军方也已经暂缓了开发,理由是现有技术不足以支持该炮高效率发射。不过其他国家仍在继续探索电磁轨道炮的潜力,包括中国、英国、日本。就在本月初,法国国防创新局之下的相关研究所,也宣布投入到该领域的研发之中。

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(美国的电磁轨道炮样品)

法国海军期望新型的电磁轨道炮能成为未来的舰载武器。法国军备总局认为,电磁炮是一种攻守兼备的武器,精准而有效,圆周误差极小;另一方面它能对付高超音速与饱和攻击,其超过200公里在防御行动中具有明显的优势。中国海军的电磁炮项目在2018年首次曝光,当时由一艘专门改装的072型登陆舰承担海上试验任务;日本的电磁炮也在2023年10月进行首次测试,其发射直径4厘米的弹丸飞行初速达到6.5马赫;为了加速电磁炮发展,日本还与法国、德国建立了合作关系。

电磁炮的三大优势

电磁炮理论上并不复杂,和传统火炮相比,它可以达到前所未有的性能。

首先就是射弹初速高,射程远。美国海军的MK45型127毫米主炮使用增程炮弹的最大射程可超过100千米,接近极限,传统火炮射程有限最根本的原因是炮弹初速太低,基本没有多少提高的潜力。电磁轨道炮恰恰在初速性能上具有巨大的优越性。在目前已知的试验中,突破过每秒11千米的高速,而发射较大质量的射弹时,速度也突破了每秒5千米,无论是理论还是试验中,都展示了诱人的前景。

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(美国海军的MK45型127毫米主炮)

美国海军MK 45型舰炮发射普通炮弹的炮口动能仅有11至18兆焦,而目前试验型号的电磁轨道炮射弹炮口动能已达到32兆焦,未来正式装备的电磁轨道炮射弹的炮口动能有望达到64兆焦,最大射程将高达400千米。

第二就是综合成本低,使用灵活。电磁轨道炮可以持续向数百千米外的目标投放火力,美国海军曾对一门射速每分钟6至12发的电磁轨道炮与一个舰载FA18联队在320千米范围内的火力支援能力进行过评估,结果显示,最初8小时内电磁轨道炮打击目标数量是舰载机联队的10倍,而且避免了战机穿透防空网的危险,其全天候作战能力更不是舰载机所能比拟的。

同时,它可以通过调整电流灵活地控制射弹的初速和射程,兼顾远中近范围的对地和对空攻击任务。而传统火炮受到设计的限制,要么追求高射速,要么追求高初速,炮弹无法同时满足多任务需求,因此目前舰载火炮基本分为大口径低射速远射程的主炮和小口径高射速短射程的副炮,分别用于不同任务。

第三就是使用安全,持续作战能力强。传统舰载火炮不仅分为大小口径,更要携带不同类型的弹药,海上补给相当麻烦,储存、运输和使用也有较大安全隐患。俄乌冲突中,莫斯科号巡洋舰据说就是被殉爆了弹药库导致无可挽回。

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(损毁的莫斯科号巡洋舰)

电磁轨道炮则不同,本身不使用易爆物质,降低了使用的风险,遭到毁伤时附带杀伤也不大,显著提高舰艇在战时的生存能力。由于无需携带易爆的火药,电磁轨道炮射弹的尺寸和质量都比传统炮弹要小很多,原有弹药库空间可以携带更多的数量,有助于提高火力持续能力。

电磁炮应用的瓶颈

随着舰艇动力系统的快速发展,一体化全电设计的新战舰登上舞台,为电磁轨道炮等高耗电装备投入实用铺垫了有利条件,但这并不意味着就毫无问题了,以美国海军为例,电磁轨道炮虽然验证了32兆焦炮口动能的发射,但射弹自动装填、大功率电源控制和能量回收、身管热管理和射弹飞行制导控制等诸多关键技术,都尚未获得可靠验证。

根据美国海军的性能需求,如果舰艇上装备两门64兆焦的电磁轨道炮,以每分钟12发的射速持续发射,所需持续供电功率在30至40兆瓦之间,只有使用综合电力系统的全电一体化设计战舰,如朱姆瓦尔特级驱逐舰或是福特级航母,才能满足这一需求,随着前者任务的转变和区区3艘的建造数量,恐怕也不具备安装条件了;目前批量建造的伯克3型驱逐舰,只是增加了一台2500千瓦的发电机,总发电功率不过10兆瓦,更远远无法满足电磁轨道炮的电力需求。未来美国海军电磁轨道炮研制成功后,只能安装于正在设计中的DDGX驱逐舰上。

后续发展

受制于全球各国防务预算削减和海军造舰计划变化的大趋势下,电磁轨道炮的进度也受到了影响。总体来看,电磁轨道炮是未来火炮的发展方向,但在技术上存在巨大的障碍,即使是投资最多、进度最快的美国海军仍有很多难题需要突破;中国海军在2018年经过试验之后,也并没有相关的下一步动作,原本军迷期望新批次的055型装备电磁轨道炮,但随着两艘的下水亮相,短期内恐怕难以实现了。

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(中国电磁轨道炮三维图)

不过,相关的跟踪研制信息和预研、探索、试验还是相当有必要的,法国海军的电磁轨道炮计划,目前来说也是初始阶段,距离造出样炮和上舰试验,还有相当长的路要走。

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(055型安装电磁轨道炮三维想象图)