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电磁炮制胜论之迷思(1)  

2015-02-12 09:44:12|  分类: 海军 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电磁炮制胜论之迷思 - puffinus - 剪水鹱的博客
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帝国海军舰载电磁炮项目启动以来看似进展顺利,已安装于 JHSV 3 “米利诺基特” 号联合高速运输舰直升机甲板上,准备开始海上测试。帝国海军方面同时启动了 DDG-1002 “林登约翰逊” 号陆攻驱逐舰搭载 1 具电磁炮的工程可行性研究。包括电磁炮在内的能量武器也被帝国智库看作 “第三次对消战略” 的重要组成部分。科幻迷,炮战粉,拜鹰兔等无不欢欣鼓舞,电磁炮时代似乎已近在眼前。

很可惜,这鸡血打得太早了一点。所有的陆上测试发射次数加在一起还未必能打完 1 套大/中口径舰炮弹药基数的情况下,就奢谈什么电磁炮实战部署指日可待,与核心机地面试车几十小时即宣称新型战斗机发动机随时可以列装部队同样荒谬 (羊皮盾战舰标配的 Mk45 型 127 毫米舰炮身管寿命为 7000/8000 发 - 1000 发的差值是 62 倍长身管 Mod 4 以寿命换性能的结果,弹药基数为 600/680 发 - 巡洋舰/驱逐舰)。低能量水平(相对而言)的早期电磁炮与传统武器相比毫无性能优势。帝国海军适合接纳电磁炮的水面战舰数量屈指可数。高科技并不是强大战斗力的同义词。

1. 内层防空
有观点认为 8 兆焦级电磁炮可以取代现役中口径舰炮承担对空防御任务。这不知道是真糊涂还是装糊涂。帝国军水面战舰对空防御已基本导弹化,随着残存的数艘 FFG-7 “佩里” 级退出现役,76 毫米速射舰炮将从帝国海军战斗序列中消失。羊皮盾战舰装备的 Mk45 型 127 毫米炮射速仅 20 发/分,几乎不承担防空任务。“取代” 云云不知从何谈起。

长靴国 76 毫米 62 倍身管速射舰炮的 DART  (Driven Ammunition Reduced Time of flight) 高初速无线电指令制导 (Ka 波段) 弹道修正弹炮口初速 1200 米/秒,弹重 3.5 千克,炮口动能 2.52 兆焦。76 毫米舰炮发射 5.25 千克重的常规预制破片弹时炮口初速 1053 米/秒,炮口动能 2.91 兆焦。相比之下,8 兆焦级电磁炮的性能提升幅度似乎颇为明显,发射 4 千克投射体时炮口初速可达 2000 米/秒,比 DART 和常规 76 毫米炮弹分别快出 2/3 和 90%。据说这样的高初速使得电磁炮弹能够在两级式双速制反舰导弹释放超音速突防级之前对其实施拦截,真相确实如此吗?

受到地球曲率的限制,即便是日已落帝国 45 型导弹驱逐舰高高在上的 1045 型有源电扫描阵列雷达,对低空目标的探测半径也只有大约 40 千米。而 YJ-18/3M-54E 超音速突防级的释放距离恰恰也是 40 千米,更有资料称 3M-54E 的固体火箭动力突防级在距目标 60 千米处即已激活。考虑到舰载防空系统不可避免的反应时间,如果上述数据成立,电磁防空炮弹就算能以光速飞行,也无法在 YJ-18/3M-54E 突防级分离之前实现拦截,较化学能火炮显著提升的炮口初速毫无意义。同样采用固体火箭动力的波音 AGM-69  “短程攻击导弹” (Short Range Attack Missile, SRAM) 长 4.27 米,重 1010 千克,飞行速度 3 马赫,空中投放时射程可达 100 海里级,1972 年开始服役。就算兔子的固体火箭发动机技术落后白头鹰 40 年,并且计入反舰导弹战斗部较重 (SRAM 使用原子能战斗部) 的因素,也没有理由怀疑 YJ-18 具备在舰载防空雷达低空探测范围边缘/之外释放超音速突防段的能力。

哪怕 YJ-18/3M-54E 的末段射程象个别资料宣称的一般仅 20 千米,电磁防空炮的日子也并不好过。由于空气阻力的存在,炮弹离开炮口后飞行速度持续下降,炮弹重量越轻,存速能力越差。76 毫米预制破片弹炮口初速 1053 米/秒,飞行至 1000,2000,3000,4000,5000,6000 米距离消耗的时间分别为 1.00,2.09,3.30,4.64,6.14,7.86 秒 (公开资料数据),在第 1,2,3,4,5,6 个千米航段中的平均飞行速度分别是 1000,917,826,746,667,581 米/秒,每飞行 1000 米平均损失 20% 的动能。DART 采用了迎风面小,存速性能较好的细长外形,但飞行 5000 米仍耗时 5 秒,平均速度 1000 米/秒,为炮口初速的 83.3%,虽较常规预制破片弹 (5000 米平均飞行速度为炮口初速的 77.3%) 颇有改善,依然无法回避无动力炮弹飞行过程中速度持续下降的铁律。如果乐观估计 8 兆焦电磁炮弹的存速能力,假定其每千米飞行距离动能损失仅 10% (即表现比 DART 还好),离开炮口 20 千米后弥散于低空稠密大气之中的能量还是高达炮口动能的 87.8%,飞行速度锐减至不足 700 米/秒,覆盖 20 千米距离耗时约 18 秒,平均速度略高于 3 马赫,与高性能近程舰空导弹相比已经没有明显的优势。如果拦截位置继续拉远至离炮口 30 千米,初速为 2000 米/秒的 8 兆焦电磁炮弹与目标接触时,速度将下降至 412 米/秒,飞行时间超过 37 秒,平均速度约 800 米/秒或 2.35 马赫,已经比 ESSM 级别的舰空导弹还要慢了。即使水面战舰反应时间为零,37 秒内以马赫 0.8 巡航的 YJ-18/3M-54E 也已跨越 10.06 千米距离,穿透了 30 千米防御环。

换句话说,在对电磁炮最为有利的假设下 (YJ-18 超音速段射程仅 20 千米,电磁炮弹存速表现优于 DART,防御舰反应时间为零且探测掠海目标的距离达到理论极限),其截击窗口的宽度仍然不到 10 千米,按照导弹飞行速度为 0.8 马赫计算,在超音速段激活之前只有大约 36 秒的接战时间。DDG-51 “伯克” 级羊皮盾导弹驱逐舰共配备 3 台 2.5 兆瓦发电机 (较新批次升级至 3 兆瓦),7.5/9 兆瓦的电气功率被 AN/SPY-1D 雷达,通讯指挥控制系统,环境控制系统等一番狼吞虎咽之后所剩无几,哪来的余力支持电磁防空炮? 难道为了给火炮储能把其它设备全部关掉? 就算想方设法压缩用电,挤出 1/3 即 2.5/3 兆瓦的电气功率拨给电磁炮,按照 40% 能效计算,8 兆焦电磁炮的战斗射速将只有每分钟 7.5/9 发,不到 76 毫米常规舰炮的 1/10,37 秒时间内至多能发射 5/6 枚拦截弹。无线电指令制导的火控精度随着距离增加成比例下降,DART 的最大有效交战距离为 8 千米级,而试图在超音速段分离前拦截(某些人臆想中的)阉割版 YJ-18/3M-54E 的电磁炮弹则需要在 20-30 千米处歼灭来袭目标,使用相同的无线电指令制导系统时圆公算误差将达到 DART 的 2.5-3.75 倍,单发杀伤概率随之高台跳水,5/6 枚炮弹打完之后能否击落 1 枚导弹都很值得怀疑。如果选择末端制导炮弹以提高杀伤概率,防空电磁炮与近程防空导弹相比的接战成本优势也就不复存在。

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DART 结构示意图。
 
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DART 作战模式示意图。
 
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1046 型双面阵列旋转式 AESA 舰载防空雷达。

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3M-54E 模型。

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AGM-69 SRAM。
 
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7 兆焦电磁炮弹发射瞬间。

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CAMM (Common Anti-air Modular Missile) 近程防空导弹,飞行速度 3 马赫 (1020 米/秒)。

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RIM-162 ESSM 中近程舰空导弹,飞行速度超过 4 马赫。
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