美海军固态激光、电磁轨道炮与极初速弹的开发挑战与目标

军迷圈
文|支点军事
尽管美国海军近年来所着重开发的固态激光(Soild State Lasers,SSL)、电磁轨道炮(Electronmagnetic Railgun,EMRG)和极初速炮弹(Hyper Velocity Projectile,HVP)都被视为是未来的重要武器,但这些科技装备目前仍然需要数年的时间研发,且海军尚无法保证是否能克服技术困难,使其具备实用化意义。
电磁轨道炮(EMRG)与极初速炮弹(HVP)
电磁炮的研究,主要围绕如何提高弹丸速度这一核心问题,开展了许多相关单项技术的研究,并取得了长足的发展。单项技术发展到一定程度时,系统总体技术就成为武器系统研制的一项十分重要的关键技术,而且必须先行一步,必须从系统的总体部置和各组成部分的功能,以及选择的技术途径和实施方案等全局出发,为各分系统和零部件的研究发展提出量化指标及相应的约束条件,以求得系统总体综合性能的优化。
相较于传统的火炮,电磁轨道炮(EMRG)靠的是电磁相斥原理发射来发射炮弹,这种发射方式虽然较传统火药推进复杂,但射程与初速却远超过火药推进,其发射的极初速炮弹可以达到5.9~7.4马赫的极初速。
极初速炮弹(HVP)是一种重10.4公斤、长45.7公分,且同时能被磁轨炮和传统火炮所发射的炮弹,但与刻板印象较为不同的是,HVP有高爆弹头(HE)的选择,且弹头的导引功能则可以让HVP在48.1~75.9公里的距离上实施岸际火力支援、拦截反舰巡弋飞弹和实施反水面作战(ASuW)等需要高精准度的任务。
有趣的是,当HVP从传统的5吋舰炮发射时,其初速虽然降为3马赫,初速为磁轨炮发射时的一半,但仍然超越传统5吋舰炮弹约三分之一,因此即便使用5吋舰炮发射,HVP炮弹仍具备拦截某些反舰巡航导弹的能力。
目前这两项师美海军开发成熟度较高的未来武器,不过电磁轨道炮(EMRG)目前所面对的主要问题为炮管寿命尚未达标,而装载至船舰上所需结合的供电系统和EMRG舰载化亦未完成测试与整合。极初速炮弹(HVP)则在实装给5吋炮、155mm炮前尚需要整合进作战系统。
EMRG自2005年开始开发以来已经获得许多重大突破,包括在近期展示连射多发的能力,射速为每分钟发射6发,其功率达到32MJ。(点击阅读支点军事视频专题报道)不过,目前的EMRG仍然像中世纪的大炮一样,一天仅能发射数发,因此研发团队还在试图改进其设计,使EMRG在2017年底实现每分钟10发的目标。
此外,在射速问题解决之后,接下来的目标则是让炮管寿命达到1,000发(目前为400发),如同当年战舰的16吋舰炮一样。
固态激光(SSL)武器
固态激光是美国海军中最科幻的武器之一,同时也具备了多项传统武器所无法达到的优点。
让水面舰搭载高能固态激光(Solid State Laser,SSL)一直是美国海军的梦想,透过固态激光,水面舰将拥有廉价且精准反制小艇、无人机的能力,其有效射程预估将达1.6公里,属于近迫防御武器,而在未来随着功率的提升,射程将可能再延长数公里且拥有反制反舰巡航导弹(ASCM)与反舰弹道导弹(ASBM)的能力。由于固态激光拥有极高精准度、单发成本低、射击容量大、可由载具补充弹药等传统武器不及的优势,因此适用于应付高机动来袭导弹/敌机且可以快速接战。
由于激光几乎在瞬间就能从发射器抵达目标,因此也无须计算前置量,而在聚焦于目标达数秒后往往就能瘫痪目标,接着在几秒后又能继续接战下个目标。
对于现有导弹难以拦截的不规则机动闪避导弹,激光可以轻易地命中这类型导弹。
激光光束可能仅宽达数英吋,而即便击中目标,激光顶多只会以折射的方式造成间接影响,因此间接伤害较传统武器低。
激光光束的精准性和可控制性,让海军可以针对目标的个别能力进行瘫痪或摧毁,例如特别针对飞机的光电系统实施射击,或者瘫痪飞机的子系统以达成警告之效,当然在持续照射之下,目标依然可以被激光所摧毁。
激光武器目前面对的挑战有三。
系统尚不清楚是否耐用到可以上舰使用,例如吸收船舰在海洋上行驶以及使用其他武器系统产生的摇晃与震动。
激光发射镜头尚不清楚是否适用于海洋环境,包括在高盐分、湿气环境下是否能保有可靠度、光束效率与品质、精准度等。
海军尚未找出将激光武器整合入舰上供电系统与战斗系统的最佳方式,而目前激光的能量效率仅为30%。
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