科技注入引领发展的新概念火炮

2023-11-14黄羽

科学24小时 2023年11期

文/黄羽

火炮素来享有“战争之神”的美誉，它以强大的火力优势在近代以来的历次战争中立下赫赫战功。如今，随着科技的发展，高科技武器装备不断投入使用，成为影响战场局势的主要因素之一。当前，新概念火炮这种带有神秘色彩的高科技武器，越来越受到各军事强国的青睐，各国纷纷加大对此种新型武器的资金投入和研发力度。在未来战争中，这些新概念火炮或将在高科技的军事对抗中发挥举足轻重的作用。

那么，什么是新概念火炮呢？

目前来看，新概念火炮并没有明确的定义。传统火炮是指利用火药燃气压力抛射弹丸，且身管口径不小于20 毫米的射击武器。人们普遍认为新概念火炮是从传统火炮演变而来的，但它在结构、性能甚至原理上，都与传统火炮有着较大区别，可以说在一定意义上已经颠覆了传统火炮的定义，成为一种全新的高科技作战武器。

新概念火炮的特点包括打击速度快、精度高、射程远、机动性强、自动化程度高等，是未来战争中炮兵防空、反导、反装甲，甚至反舰、反卫星作战的火力骨干。

那么，目前问世的都有哪些新概念火炮呢？我们从其分类方式谈起。

新概念火炮可按照作用原理、弹道性能与毁伤方式进行分类。一般从作用原理上，将新概念火炮分为两类：一是通过动能作用方式，发射超高初速度或射速的实体弹丸，对目标进行机械性毁伤的“动能炮”，比如电磁炮、电热炮、轻气炮、液体发射药火炮、并行或串行火炮；二是通过高新能源技术，发射高能的激光、粒子、声波等，对特定目标进行功能性杀伤的“能量炮”，比如激光炮、射束炮、等离子炮。

以下我们就简单地了解其中的一些理论研究较为成熟、实践应用较为广泛的新概念火炮吧！

“动能之王”——电磁炮

电磁炮是一种用电磁做动力的发射装置，可分为轨道炮、线圈炮和重接炮。电磁炮技术利用电力产生强烈的电磁场，再将这一电磁场转化为推动力，推动炮弹以很快的速度出膛。

在电磁炮的装置结构方面，以轨道炮为例，常见的由导轨、大电流直流脉冲电源和开关等组成。两条导轨之间用一滑块连接，发射时将弹丸放在滑块前。当导轨接通大电流直流脉冲电源时，就会产生强磁场，在强磁场作用下，滑块上的金属箔片转化为高速等离子体，等离子体推动弹丸，将弹丸从导轨上发射出去。强大的电磁推力使弹丸发射速度极快，电磁炮装置可将3 克重的弹丸加速到11千米/秒，或将300 克的弹丸加速到4 千米/秒，可以说是目前所有动能武器的初速度“天花板”，也成为目前各国在新概念火炮领域中的重点研究方向之一。

电磁炮类型之一——线圈炮

电磁炮具有以下特点：一是污染小，成本低，使用安全性高；二是炮弹结构简单，没有弹壳、药筒和底火等材料和装置，易于建造；三是弹丸初速度大、射程远，适用于打击坦克、导弹发射架等活动目标；四是弹丸能量调节灵活，可根据目标性质和射程大小，快速调节电磁力的大小，从而控制弹丸的发射能量；五是隐蔽性好，电磁炮不再利用火药将炮弹从炮管射出，而是采用电磁场来驱动弹丸，使得电磁炮在作战中比较隐蔽，不易被敌军发现。

然而，电磁炮的炮管精密却烧蚀严重，因此其身管寿命短，仅数十发，带来了巨大的使用成本。此外，受空间和电力的限制，目前大多数国家的电磁炮主要用于军舰，若要提高电磁炮射速，使其射速能达到理想状态，就需要配置可冷却炮管并使载舰核动力化，此举无疑会大幅增加成本。

未来电磁炮发展将形成两个截然不同的趋势：一是重型化发展，通过可替代反舰导弹和巡航导弹对上百千米的目标进行攻击；二是轻型化发展，将小型电磁炮作为舰艇对空防御的最后一道屏障，借助电磁炮发射噪声小，弹丸飞行速度快的特点，能够真正做到一击必杀、一剑封喉。

“光弹之父”——激光炮

激光炮是一种高效精准的能量武器。它用反射镜将激光汇集成很窄的光束，通过专用瞄准系统对目标进行跟踪，利用激光的高烧蚀性达成战术目的。

激光炮按照作战应用方式可分为三类：一是致盲型，主要用于装备作战平台。比如，将激光炮装备在坦克上，它能够持续发射功率约为100 焦耳的蓝绿激光，其威力足以烧伤2 千米以外敌军士兵的视网膜，或直接给对方的光电设备造成毁伤。二是近距离战术型，主要用于打击临空导弹和飞机。目前已有一些国家使用激光炮成功拦截反坦克导弹。三是远距离战略型，主要用于反卫星、反洲际导弹。很多发达国家的大型水面舰艇将核能作为动力，中型水面舰艇的电动化改进也进入实质性阶段，这都为激光炮在舰艇上的应用铺平了道路。

总体而言，激光炮具有三大特点：一是发散性小，激光聚集性强、方向性好，能准确杀伤目标；二是激光能量密集且强大，亮度比太阳光高出100 多亿倍，用它照射焦炭半秒钟，就能把炭块加热到9000℃以上；三是传播速度快，激光以光速传播，用激光炮对运动目标实施打击，根本不需要考虑提前量，是对付敌军卫星、导弹、飞机等高速运动目标的制胜法宝。

“光弹之父”——激光炮

等离子炮

“后起之秀”——等离子炮

等离子态是物质除固态、液态、气态以外的第四种形态，如科幻影片《星球大战》中的光剑就是基于等离子态设计的高科技武器。等离子炮利用激光把重氢加热到百万摄氏度的高温，使之变成等离子态，并借助电磁技术，将这团带电的粒子包裹成“球状”并发射出去，从而摧毁目标。等离子炮主要由超高频电磁波束发生器、导向天线和大功率电源组成。

等离子炮发射的电磁波束以光速传播，可在瞬间打击各种空间目标，远近目标都能一并摧毁，可有效应对来自太空和高、中、低空内的各种飞行器与导弹的袭击。

“能量之最”——电热炮

电热炮又称“电热化学炮”，是一种全部或者部分地利用电能加热特定的工作物质，产生超高温、高压的等离子体以推进弹丸运动的火炮。电热炮主要由外部电源和加速器两大部分组成。燃烧室中用来产生等离子体的工作物质一般是容易电离产生大量气体的固态或液态物质，其所产生的等离子体与发射药燃烧生成的气体一起推进弹丸运动，从而使火炮获得较高初速度。

电热炮相对于传统火炮而言，最大的改变就是电热炮在炮尾中引入了高压电极和毛细管。因电热炮的身管基本没有变化，所以它的作战方式并没有实质性改变。此外，电热炮将电能和化学能综合使用，可使所需电能量减少80%，有利于实现小型化，更易于实战使用，技术实现手段也相对简单。然而，实际上电热炮在研制方面仍遇到一定的技术瓶颈。比如，电热炮发射时，药筒内的火药瞬间燃烧所带来的巨大炮膛膛压无法得到很好的控制，这直接导致电热炮现阶段仍处于试验阶段，尚未完全投入使用。如果这些问题能有效得以解决，那么电热炮必定会成为火炮界一颗冉冉升起的新星。

此外，还有一些新概念火炮也在逐渐登上军事舞台，比如理论射速可达每分钟1 万发的超高射速火炮、随行装药火炮、液体发射药火炮和轻气炮等，这些具备超高初速度、超远射程、超强火力的新概念火炮，也是各军事强国在这一领域中开展研究的基本方向。