七年前,在科技盛典颁奖典礼上,主持人问马伟明,电磁能发射取代化学能发射需要多久?他答道,大概再有十年左右吧,因为这是由它的原理和特点决定的,更快更强更远更高,以及更加安全,这个更高是指的效率。
六年前,在谈到某型装备时,马伟明极为自信地说,领先就领先美国,美国也是沿这条路线走的,这个是下一代核潜艇,现在已经在应用了。
在电磁领域,从跟踪模仿到国际领先,并实现集群式突破,对于那年的国人而言,幸福来的如此突然,是既兴奋,也多多少少有些“难以置信”,有些人不免有这样的感觉,这是真的吗?是吹牛吗?
“大概再有十年左右吧”,如今十年之期即将到来,电磁发射取代化学能发射的大幕也在缓缓拉开。
近日,南华早报刊文披露了一条有关我国电磁轨道炮的重磅消息:中国工程师成功制造出连续射击后不会损坏的电磁轨道炮。
电磁轨道炮是一种利用电磁力将弹丸加速至超高速的新型武器,有着射程远、初速高、威力猛等诸多优点,可胜任目前已知的各类海上战斗任务。
文章披露,该型电磁轨道炮的初速达到了2000米/秒,约5.9马赫,射程可达200公里,而传统化学能炮弹的射程通常只有几十公里,这款电磁炮通过120次密集连续发射试验证明了自己的能力。
与之对比,传统化学能舰炮的身管寿命次数一般是1000次至1500次发射,要注意到的是,我电磁炮120次发射测试,是连续密集发射性能测试,并不是最终的寿命测试,说明该型电磁炮已经达到现役舰炮的寿命指标要求,或者是正在迅速接近寿命指标要求,同时还表现出了极佳的打击精度。
放眼世界,致力于电磁轨道炮研究的国家有不少,它们也大多都进行了科研样机的试验性发射,但包括美国在内都没有突破,电磁轨道炮炮管中支撑弹丸的绝缘支撑体与炮管高速相对运动产生的大电流、高压强、瞬时高温、高马赫数运动带来的系统损伤技术瓶颈。
对于我们而言,这已经不再是瓶颈,因为一种能够抵御电磁炮极端工况环境的复合材料研发成功。
为什么中国科学家可以突破瓶颈,而外国科学家不能突破,是我们的人更聪明吗?
并不是。身处崇尚唯物主义的国度,我们并不喜欢主观臆断。
那又是为什么?
工欲善其事必先利其器,正如高超音速装备领域的集群式突破,要归功于一系列高超音速风洞设施一样,我们的电磁轨道炮之所以可以如此顺利,也要归功于一种基于人工智能的先进测量诊断系统。
高速摄像机镜头里的电磁轨道炮发射的弹丸
我们常说失败是成功之母,就是因为可以从失败中总结经验教训,但是失败往往要付出更大的代价,比如昔日航天领域 CZ-5 Y2 运载火箭发射失利后,为了定位氢氧发动机故障,不得不投入大量的人力物力进行十几轮长程试车试验,最终还是靠人工定位了问题,这才有了后续嫦娥五号、天问一号、中国空间站等发射任务的成功。
电磁轨道炮有了先进测量诊断系统,不仅可以将失败消灭于无形,还能得到哪怕是失败也不一定拿得到的高价值数据。据披露,这套系统能同时分析10万组数据,可以在发射试验进行之前对全系统进行诊断,进而可以及时快速地发现问题、定位问题,如果问题对试验成败影响较大,还可以自动终止试验,在实践中曾3次挽救昂贵的电磁轨道炮试验装置。
初速2000米/秒对应的射程是100公里到200公里,感觉还有点意犹未尽,南华早报编辑所知的这款电磁轨道炮只是我们众多成果中的其中一个。
据马伟明院士披露,我们并不局限于某个单一口径,而是成功研制了适应多种作战任务的多种口径电磁轨道炮样机,掌握了发射系统总体技术、发射身管及绝缘体长寿命技术、脉冲储能高射速小型化技术、集成化冷却设计技术、高速高过载制导控制技术等一系列核心关键技术。
在多种口径电磁轨道炮中就包括射程可达300公里的产品,对应初速区间2000米/秒至3000米/秒,可以实现8马赫暴力弹射,约28万平方公里海区火力覆盖。
300公里射程电磁轨道炮火力覆盖范围示意图
300公里射程是什么概念?052C型驱逐舰配置的鹰击-62反舰导弹射程就是300公里,意味着炮弹可以取代导弹。
鹰击-62反舰导弹
不仅在射程上可以取代,而且还能持续以高马赫数超音速速度飞行,同时弹丸体积也较小,备弹量远超传统驱逐舰的导弹搭载数量,火力持续性更强。
谈及至此,笔者不免感慨,我们真的是在引领世界潮流,当舰载反舰导弹射程突破上千公里之际(鹰击-21),舰载主炮的射程与速度也是水涨船高,概括而言,就是“全舰火力延伸”。
鹰击-21
就在两个多月前,日本在海上实施了电磁轨道炮发射试验,他们当时大言不惭地说,这是世界首次电磁炮海上试验,然而通过他们公开的试验画面可以看到,其炮管上还有裸露的线缆,说明该炮仅仅只是一个试验装置,炮口初速只能达到6马赫,还没有突破长寿命技术瓶颈,距离真正上舰应用还有非常遥远的距离。
日本电磁轨道炮
反观我们,早在5年前就已经将成熟度很高的电磁炮装载于海洋山号坦克登陆舰舰艏,在这5年时间里,该舰频频出海测试,其中一次测试直接划出了长达220公里的禁航区,这意味着该炮可以实现7马赫的炮口初速,射程至少可达200公里,也意味着我们实现了美国人未曾实现的同类装备上舰测试目标。
海洋山号登陆舰
5年前就能上舰,也难怪马伟明院士为何7年前敢于自信地说再有十年左右,电磁发射就可以取代化学能发射。
电磁炮与航母用电磁弹射器一样,都是高功率装备,单纯依靠舰上日常供电是不行的,需要与储能装置配合使用,虽然是高功率装备,但它是瞬时的,因此所需总电量并没有超出舰上供电能力。
与电磁弹射航母使用飞轮储能不同,我国电磁炮应用的储能方案是“混合储能”,满足了电磁轨道炮高速射击的连续能源需求,它是以超大倍率磷酸铁锂电池为初级电源,再以脉冲电容为二级储能,这样一来就既有高能量密度也有高功率,此项技术的突破为电磁炮上舰开辟了技术通路。美国走的也是这条技术路线,然而他们最终失败了。
热心网友制作的电磁炮登上055万吨大驱效果图
谈到这就又有一个领先就领先美国的案例,电磁炮储能装置中的脉冲储能,美国实现的是100兆焦储能规模,而我们实现的是数百兆焦。
笔者说的这些都是我国多年前就已经掌握的技术能力,否则5年前电磁炮就登不上海洋山号登陆舰。
电磁发射取代化学能发射所指的可不仅仅是电磁炮,要知道我们实现的是集群式突破,我们还在“武器载荷通用电磁发射技术领域”实现了全面突破,提出了基于直线电机驱动和自动装填的新技术,实现了各型武器的通用发射,注意这里的武器还不仅仅是舰载武器,而是涵盖车载、舰载、水下等多种作战平台的武器载荷通用电磁发射。
电磁发射导弹也属于“冷发射”,它所获取的能量远大于传统冷发射。图为055万吨大驱发射舰空导弹。
什么是“武器载荷通用电磁发射技术”?以驱逐舰为例,其舰载导弹为了追求远射程,通常需要越来越大的大口径垂发,比如DDG-1000驱逐舰为了适配新研制的高超反舰导弹,需要增配口径超2米的大口径垂发,因而不得不拆除一座主炮,更大的垂发口径,就可以装填更大弹径的导弹,更大弹径的导弹才能拥有更大的推力、更多的燃料装载量,从而获得远射程、高飞行速度。
导弹发射通常在初始飞行阶段速度最慢,同时也最消耗燃料,“武器载荷通用电磁发射技术”可以使舰载导弹在飞行初段由电磁能赋予更高的初速,进而节省燃料用量,同时还能因此获得更远的射程,弹径可以做得更小,如此一来舰载导弹的装载量仍然可以维持在较高水平。
就在我们实现各型武器载荷的电磁发射应用技术的同时,美国配套CG(X)巡洋舰的电磁导弹助推器系统项目又下马了,看来这又是美国负责想中国负责干的经典案例。
电磁发射的应用场景是空前广阔的,它还可以用于临近空间作战,比如拦截来袭洲际导弹,基于大型电磁发射器,还能应用于太空空间作战领域。
虽然全面展示我国军用领域的电磁发射成就尚需时日,但是其民用转化成果却也已经崭露头角,比如:
电磁轨道灭火炮:
电磁轨道橇:
高超音速装备、电磁发射、5G通信、电动汽车、高铁、新能源应用……为什么中国总能在关键的战略领域高歌猛进?
仍以电磁发射为例,我们对这项技术的认识,用马伟明院士的话说就是,发射是人类最原始的社会活动之一,目的是获得发射体的末端动能。从发射能量来源的角度,目前为止人类社会经历了机械能发射、化学能发射和电磁(复合)能发射三个阶段。电磁发射是指包含电磁能的发射方式,它的出现是电气化集成与电能变革的必然结果。
有了科学的认识,那我们就整合资源统一行动,除此之外再无其它人为障碍。反观他国,以日本为例,就在他们进行电磁炮海上试验的同时,其内部的争吵可以说是此起彼伏笑话连连,一位防卫省官员接受采访时说,电磁炮10年前美军就开始研发,就连他们都放弃研发,是落后时代的武器,如果高额预算被追究,我只能说,电磁炮不用火药不排二氧化碳,所以利于环保。
因为美军搞不出来,所以日本也不要搞,而美军为什么搞不出来?还不是因为他们犯了和你们一样的错误,“科学技术方向”因为各种立场扯皮而变得“不再科学”,连思想认识都无法协调,更遑论工程实施。所以,他们的落后是必然,而我们的领先也是必然。
评论(0)