中国的电磁步枪亮相!威力绝对超乎你的想象?

前阵子,中国军视网发布的一则视频,引起了小伙伴们的注意——解放军研制出了电磁枪!

看到这个电磁枪,不少人坐不住了。

我兔及电磁炮之后,新搞出来的一款“科幻”武器。

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▲之前亮相的“电磁验证炮”

然而从视频上看,这款新电磁枪的威力并不是很大,抵近射击也只能击穿几层薄木板或一张薄钢板。

这到有点让不少军迷失望了,不过大家也别失望,世界范围内能达到的水平,也就如此了。

今天小兵兵就和大家聊一聊这件事。

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其实电磁炮、枪,都可以归于“新概念武器”这个大类。

现在各国的现役武器,其基本原理都是以火药燃烧产生高温高压气体推动弹丸高速前进,相对于以人力为能源的“冷兵器”而言,以火药为能源的“热兵器”就是当时的“新概念武器”了,如果从元代的铜火铳算起,历史已经接近700年。

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▲曾经热过一段时间的电热化学炮方案

在这几百年的时间里,尽管武器的性能指标翻天覆地,材料更加结实,结构更加精巧,但基本“概念”却是一点没变,这也在无形中被物理规律设定了一个上限——无论枪炮,初速都很难超过2000米/秒。

为了能突破这个极限,各种脑洞大开的新方案被陆续提出——轻气炮、液体炮、电热化学炮、随行装药……

但目前来看,最有希望成为全新概念的下一代主战武器,还是电磁炮(枪),美军早在90年代就已经做出了这个判断,早早地进行了研发,而中国也后来居上,追赶了上来。

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▲还记得判断受力方向的左手法则吗?

尽管电磁炮(枪)听上去很科幻,但原理却非常简单,任何一个中学物理能及格的学生都能理解——洛伦兹力(Lorentz force),就是带电粒子在磁场中运动时所受到的作用力。

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简单的讲,把一根位于磁场中的导线通上电,这根线就会在洛伦兹力的作用下开始运动了。

把这根导线换成弹丸,两边接上轨道,一通电,弹丸就往前跑了,这就是电磁炮(枪)的方案之一轨道炮。

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为什么说是之一呢?

因为还有线圈炮和重接炮两种方案。

线圈炮,简单的讲就是使用一系列绕圈,精确控制好时间,依次通电形成磁场,以接力的方式把弹丸“吸”出去。至于重接炮,由于相关研究较少,这里就不再叙述了。

为什么说是之一呢?

因为还有线圈炮和重接炮两种方案。

线圈炮,简单的讲就是使用一系列绕圈,精确控制好时间,依次通电形成磁场,以接力的方式把弹丸“吸”出去。至于重接炮,由于相关研究较少,这里就不再叙述了。

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目前来看,轨道和线圈各有优劣,是最有可能实现的两种方案。

相对而言,轨道方案被研究的更多,更接近实用化。

美国朱姆沃尔特级驱逐舰原定装备的电磁轨道炮,其射程指标超过200海里,飞行速度达6倍音速,每分钟12发。

20磅重的炮弹在6分钟内即可击中约300英里之外的目标,仅靠动能即可以穿透数十英尺厚的混凝土。

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▲美国海军的电磁炮实验平台预定为一艘快速输送舰

这是上舰之后的想象图

但朱姆沃尔特最终还是没有装备电磁炮,而是以传统形式,射程仅59海里的“先进舰炮”代之。

为什么呢?

因为电磁武器的研发还存在着不少难以解决的障碍。

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▲游戏《使命召唤 尖峰战争》中的双联舰载电磁炮

要达到这效果可不容易

首先是电源,电磁炮发射时需要非常大的脉冲电功率(10亿瓦级别),脉冲持续时间为毫秒(1/1000秒)级,普通电源满足不了。所以,只能先将能量储存起来,然后瞬间释放。

这一过程大约可想象为马桶冲水——水管压力不足,就先把水一点点存起来,装满后再一下子放掉。

目前,电源技术的难点并不是存储能力,而是如何小型化的问题。

所以,从电源角度看,体积硕大的军舰是最有可能率先用上电磁武器的。

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▲额定电压400-600伏的民用IGBT

其次是“开关”,“开关”上的关键部件是“绝缘栅双极晶体管(IGBT)”。

还是以马桶冲水为例,就相当于装上几十吨水,平时要顶得住高压,用的时候还要轻轻一拔就能开,难度不小。

英国一家媒体在恭维了一番中国电磁炮发展迅速后表示,这是因为中国收购英国企业Dynex(丹尼斯)电了公司的75%股份而获得的此项技术。这就有点无耻了,因为收购这事倒是有,丹尼斯也确实有此技术,但仅限于民用铁路车辆,远远达不到军用标准,而我国所用技术的际研发单位,是中国科学院微电子研究所,

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▲电磁武器在科幻片早已是常客

第三是材料,由于电流能达到100万安培,与空气高速摩擦生热,所以要求弹丸材料要能抗烧蚀,还要摩擦系数小,导电性好。

因为要承受几十万倍于重力的加速度,还要有超高强度,因为要实用化,还得成本足够低……所以现在并没有发现合适的材料。

除此之外,还存在着热管理、制造工艺、高应力循环等一系列难题,使电磁炮距离实用阶段还非常遥远,只是电磁炮高达6000m/s的超高初速、静音、无后座、全电动(不用额外配发射药)等优点,依然强烈具有强大的诱惑力。

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▲初速相当于弓箭,因为弹丸质量轻

实际威力不如弓箭

相比之下,搞出电磁枪就容易多了,在不追求高指标的前提下,用电池加导线,民用级别的开关,你自己都可以造一把。

因为电磁枪只要电路,枪机、抽壳、导气之类装置全免,只需电池、线圈,供弹机构、控制电路就够了。

如这款EMG-01A,是美国两个电磁枪发烧友——詹森·莫雷(Jason Murray)和大卫·沃斯(David Wirth)搞出来的,外部零件为3D打印,使用8级IGBT模块开关作为电磁驱动轨道,能全自动发射,射速每秒4发,枪口初速达到45米/秒,枪口动能为4.65焦耳,售价950美元。

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这哥俩已经是这方面的老手了,早在10年前,詹森·莫雷就被他自己命名为CG-33的电磁枪,2013年又造出CG-42。2015年大卫·沃斯造出了XPR-1,外形非常科幻。

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在他们的网站上,花个几百美元,合人民币五六千,就能买到一支电磁枪,可选的规格还不少。因为要卖,所以做工还是比较精细的,看上去也像把枪。

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▲要不说这是电磁枪,你会把它们想成什么?

不过,那些并不为了出售,只为自己好玩的老外,做出来的电磁枪可就五花八门,天马行空了,什么样的都有,有的压根就不像把枪,而更像是一个模样奇怪的电器。

老外这些肯定是不如前面解放军的那种,但正因如此,实现的难度也更小,能在10米内保证有精度就不错了。

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▲国外爱好者的作品,看上去更像玩具

既然电磁枪这么容易搞出来,那么它的应前景如何呢?

其实前面已经提到了,个人手工造电磁枪,前提是不追求杀伤力之类的指标,如果按军用标准来衡量,那么上面这些统统不行。

而要达到军用标准,电磁炮面临的那些难题,电磁枪一样不少,甚至还更难。

比如说电源的小型化,军舰的容忍度相对就比较大,能缩到一个舱室那么大,几十立方米就算合格了,重点也没关系。

步兵用的枪,电源大概就得缩到充电宝那么大才行,还不能太重,导轨也同样存在大电流烧蚀的问题。

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总之,如同传统枪械一样,在成本、可靠性、制造工艺解决之前,电磁枪是不可能投入战场的,所以,路还很长。

不过,任何新东西,都需要一个成长完善的过程。

第一架飞机,只能飞几十米远,早期的热兵器,要几分钟才能打一发……

解放军已经迈出了第一步,相信电磁枪的未来应有可期。

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