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世界电磁武器装备发展概述

2019-01-17 来源:北京太阳谷咨询有限公司 发布:高端装备产业研究中心

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  电磁现象从古至今一直伴随着人类文明的发展,但是人类真正客观地认识并掌握电磁技术的历史不过只有一两百年的历史。而电磁武器装备的技术突破则更晚,直到20世纪70年代以后,以电磁炮和电磁弹射为代表的电磁技术装备才驶入高速发展的“快车道”。如今,以电磁技术为基础的电磁武器和作战系统正加速改变现代战争攻防体系和作战样式,未来的战争形态势必会因为电磁武器装备而产生巨大的变革。

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  电磁轨道炮

  电磁轨道炮(railgun)是一种与单极马达原理相似的电磁炮发射装置。对于军事应用来说,电磁轨道炮的优势在于它能达到远超过传统武器的枪口初速。枪口初速的提升可以有效改善射程,并且提高终端速度,令其剩余的动能产生榴弹的爆破效应。典型电磁轨道炮的炮口初速通常能达到每秒2000-3500米。对于单回路磁道炮而言,它需要在几微秒间经过五百万安培的直流电流,产生的磁场强度约为10特斯拉,现代磁道炮的设计通常为“空芯”(不使用磁性材料),以提高磁通量。

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电磁轨道炮工作原理

  电磁轨道炮的概念由来已久,于1920由法国人维勒鲁伯最早发明,但是由于当时难以解决材料和电力等技术难题,在之后很长一段时间都没有突破性的研究进展。直到上世纪70年代起,相关的技术难题得到突破,电磁轨道炮技术进入快速发展阶段。现在电磁轨道炮已经成为世界各国未来武器计划的重要组成部分。

  目前世界上电磁轨道炮技术最为先进的国家主要有美国、俄罗斯和中国。美国海军从2001年起就开始研究舰载电磁轨道炮技术。在2017年底在达尔格伦研究分部的陆基试验中,其研究中的电磁轨道炮样机可发射16千克的弹药,炮弹的飞行速度为2千米/秒,每分钟可发射四发炮弹,每发炮弹产生的动能是32兆焦耳。美国海军研究署(Office of Naval Research, ONR)希望接下来能继续改善它的射速与炮口初速,未来能达到每分钟十发与64MJ的能量。

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达尔格伦分部进行的电磁轨道炮试验台

  而中国的电磁轨道炮技术则走得更远。

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“海洋山”号装载的大尺寸炮塔,根据分析极有可能为电磁轨道炮

  2018年一月,国内曝光了936号坦克登陆舰疑似装备电磁轨道炮的消息,该舰舰属于072III型坦克登陆舰,满载排水量4800吨左右,舰名是“海洋山”号。根据该炮艇尺寸推断此炮很有可能是电磁轨道炮,如果推断属实,我国将会是全球第一个在舰艇上装载电磁炮的国家。不过目前的电磁炮体积还过大,之后上舰试验成功后,我国将需要对电磁炮进行一系列改进,以适应实战。首先对电磁炮进行“瘦身”,使其适合在一般驱逐舰上使用;其次,综合电力系统与强大的供电设施也是必须的部分;最后,电磁炮与舰上设备的兼容问题也需要进行研究。

  电磁弹射技术

  电磁弹射器(Electromagnetic Aircraft Launch System)技术来源于电磁线圈炮(Coilgun)的研究,是目前最先进的航空母舰专用飞机弹射器。目前世界上只有美国海军公开宣布研制成功,并且安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。

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美国的电磁弹射计划

  美国海军的电磁弹射器由通用原子公司负责研发,2010年底第一次测试成功。2013年5月8日,第一套电磁弹射器被安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。

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美国福特号航母电磁弹射器

  而我国目前也在研发电磁弹射器,据悉目前进展顺利,已经成功完成了测试,技术先进程度还要胜过美国福特号航空的电磁弹射器。未来我国的第三艘航母很可能就会使用电磁弹射器。

  电磁脉冲武器

  电磁脉冲(Electromagnetic Pulse,缩写:EMP)是一种从空投核弹中发现的物理现象,由爆炸(特别是核爆炸)、闪电、太阳黑子、导管效应或者电器火花等状况下产生的剧烈变化的交变电磁场,这个电磁场可能会对用电设备或电子设备发生耦合,并产生具破坏性的电流和电涌。由此而来的电磁脉冲武器,被称为“第二原子弹”,其在现代战争中的杀伤力可见一斑。

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电磁脉冲炸弹的攻击范围与其爆炸高度有很大关系

  美国不仅在该领域的研发居于世界先进水平,也是世界上最早使用这种武器的国家。1991年,美军在海湾战争中向伊拉克发射了一枚配备非核爆电磁脉冲弹头的战斧巡航导弹,以攻击伊拉克防空指挥中心的电子系统。1999年3月,美国在对南联盟的轰炸中,使用了尚在试验中的电磁微波武器,使南联盟部分地区通信设施瘫痪3个多小时。2003年3月26日,美军又用电磁脉冲弹空袭了伊拉克国家电视台,造成其转播信号中断。

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波音CHAMP试验宣传视频画面

  波音公司的CHAMP(反电子设备高功率微波先进导弹)于2012年10月16日在犹他州测试和训练靶场进行试验,CHAMP按照既定路线,在犹他沙漠低空飞行1个小时,在沙漠上空自毁之前使7个不同目标中的电子系统降级或失效。CHAMP飞过时,沿线房屋中放置的计算机全部黑屏,甚至关闭了试验记录用的遥控TV相机,此次试验取得了巨大的成功。

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东风-26B电磁脉冲导弹残骸

  而我国的东风-26导弹也已经具备了装载电磁脉冲弹头的条件。2017年5月9号,中国西部沙漠发现一枚弹道导弹的助推段残骸,残骸上标有E/ADF-26B的字样,其中E/A是electronic attack“电磁攻击”的意思,而字母DF则表示东风导弹,因此这枚导弹应该是东风-26电磁脉冲导弹。

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俄罗斯武器制造商卡拉什尼科夫的REX-1反无人机枪

  当然小功率的电磁脉冲武器目前已经有很多的民用案例,如用于防御无人机的反无人机枪等设备。2017年9月,俄罗斯最大的军火制造商Kalashnikov Concern公司在首都莫斯科举行的2017年军事展览会上首次展示了其最新生产的REX-1电磁反无人机枪。REX-1电磁反无人机枪的外形类似步枪,枪身是一个电磁脉冲发射器,枪管也是一个发射天线。具体的工作原理就是用反无人机枪瞄准无人机以后,发射一束强功率的电磁脉冲干扰波,以干扰无人机的电子系统,使其通信导航系统失灵,失去控制,然后降落地面。

  电磁波定向能武器

  电磁波定向能武器,是利用激光束、微波束等各种电磁波束能的能量,产生高温、电离、辐射等综合效应,采取束的形式向一定方向发射,用以摧毁或损伤目标的武器系统。目前世界上的电磁波定向能武器发展出了诸多种类,有杀伤性较大的高功率微波定向能武器和高能激光器武器,也有非杀伤性的主动拒绝系统等。

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Bofors HPM Blackout系统

  BAE公司的Bofors HPM Blackout系统是一个可以关闭未受保护的电子系统的移动微波源,虽然最初被设计用于评估和研究用途,但其也具备作战能力。一份关于该系统的介绍称,已经证明它可以在很远的距离外对一大片地域内的商用现成技术(COTS)设备造成破坏;该系统由调幅器、微波源和天线组成。该系统总重不超过500kg,长约2m。军用型系统可用于打击关键目标,关闭敌方多数商用电子设备和一些军用电子系统,如移动电话、智能手机、平板电脑、电子器件以及武器系统等。

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2014年,舰载激光武器LaWS系统首次在美国“庞塞”号成功部署和使用20

  而波音公司和雷神公司则主要负责美国海军的舰载激光武器的研发。美国《国家利益》双月刊网站在2018年2月28日发表题为《美国海军需要3亿美元发展激光武器来阻止中国的“航母杀手”导弹》的报道称,美国海军计划在2019财年花费2.99亿美元用于开发激光武器系统,以保护其舰艇免遭当前和未来的威胁。

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主动拒绝系统ADS

  主动拒绝系统(ADS)是美军研发的一种非致命性定向能武器,专为区域封锁,周边安全和人群控制而开发。这种武器也被称为热射线,因为它通过加热目标表面(如目标人体的皮肤)来工作。美国军方在2010年在阿富汗战争中部署了ADS系统,但在未见战斗的情况下撤回。2010年8月20日,洛杉矶警局宣布其有意将这项技术用于洛杉矶Pitchess拘留中心的囚犯,并称其打算在诸如终止斗殴等情况下的“操作评估”中使用该技术。尽管美国海军陆战队和警察都在使用便携版本,但目前ADS只是一款车载武器。ADS是在国防部非致命武器计划的支持下开发的,空军研究实验室是该计划的牵头机构。现在俄罗斯和中国正在开发自己的主动拒绝系统。

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俄罗斯国防部公布的新型移动高能激光武器系统

  总结

  可以看到,目前世界上电磁武器装备的发展还是以美国最为先进,不过中国则紧随其后,甚至在很多领域已经有赶超的势头。从这之中也可以看出,电磁武器装备在未来的军事装备中具有重要的战略地位,因此我国才会如此重视这一领域的发展。未来的世界各国的武装实力,很可能就会因为电磁武器装备的发展水平而拉开差距,在那个没有硝烟的战场中,谁能率先取得制电磁权,谁就能在战场中占尽先机。

  主要参考资料:

  [1] 张乃千,陈诗漪. 电磁技术:改写未来战争的“无形之手”[N].解放军报. 2017-4-14(11)

  [2] 李艳明. 电磁技术:看不见的科技如何影响战争[N].中国航天报. 2017-5-13(3)

  [3] 马伟明,鲁军勇. 电磁发射技术[J]. 国防科技大学学报. 2016,12(6):1-5

  [4] 姜百汇 米小川 查旭. 国外电磁脉冲武器的应用[J].航天制造技术. 2010,2(1):12-16