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电热化学炮如何让坦克的“矛”变得更加锐利

来源:科普中国
发布时间:2021-01-07
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     近日,俄罗斯《红星报》援引国防工业综合体的保密数据报道称,将取代T-14“阿玛塔”坦克的全新一代俄罗斯坦克有可能会安装电热化学炮。

  坦克炮威力提升遭遇“瓶颈”

  目前,随着主战坦克装甲防护能力的不断增长,很多的坦克炮已经面临威力不足窘境。有研究表明,提高120毫米和125毫米火炮炮弹初速的现有方法几乎已穷尽,如不能在材料学等方面获得突破性进展,想要进一步提升其穿甲能力基本上不可能。要提高坦克炮的威力,通常思路是扩大火炮的口径。如2019年德国开始试验用于升级英国“挑战者”坦克的莱茵金属130毫米炮,法国正测试用于升级“勒克莱尔”坦克的140毫米炮,日本正研究在90式和10式坦克上安装135毫米炮的问题。而俄方相关人员也曾表示,俄罗斯已经为“阿玛塔”平台上的T-14坦克研制了152毫米火炮2A83,该火炮的次口径弹能够贯穿厚度超过1000毫米的装甲,明显超过了任何一种国外坦克的装甲防护力。
  
                                                                             坦克炮口径不能无限提高

  但问题是,火炮口径还受到载具承受力的限制,所以并非越大越好。而且火炮的口径越大,其所使用的炮弹体积和重量也会增大。所以如果想要装备152毫米或更大口径反坦克火炮就必须将坦克总重提升,同时还有可能需要减少弹药储备量和降低生存力。

  “土洋结合”的电热化学炮

  以目前的技术而言,除了加大火炮口径外,可行的方案还有利用电热化学炮。

  电热化学炮由电源、脉冲形成网络、炮身、炮架等部分组成,其炮弹则由等离子体喷管、发射药和弹丸等组成。据介绍,电热炮的发射原理是:由电源发出的高电压大电流经脉冲成形网络的调节,使其成为波形符合弹道要求的电流脉冲,输入等离子体喷管,引起电极间产生电弧,烧蚀塑料毛细管壁,产生高温、高压、含氢量高的等离子体射流,高速喷入发射药,使发射药发生化学反应生成高温高压燃烧气体,驱动弹丸高速运动,从炮口射出。

  电热化学炮不像纯电磁炮那么具备科幻色彩,加速弹丸的能量全部来自电能,而是将常规发射药的化学能与电能“土洋结合”,加速弹丸的大部分能量仍来自化学发射药。因此一方面可以降低对电能的需求(可使电能需要量减少80%),有利于电源的小型化;另一方面也利于与传统火炮技术的衔接。电热化学炮的主要优点是:弹丸的初速度大,射程远,其炮口动能比传统火炮提高约25~55%,典型根据气体动力学原理估算,电热化学炮弹弹丸的初速度最高可达3~4千米/秒。由于其推进剂的化学反应速率可由输入的电流脉冲调节控制,所以射程改变灵活,同时除发射电热化学炮弹以外,也可发射普通炮弹。


                                                                     美国进行电热化学炮射击试验

  电热化学炮的研究始于1980年初,到目前为止已经取得了较大的进展,各国都在这一技术领域进行了理论探索和实验研究,其中尤其以美国的进展最快。在2005年美国联合防务公司进行了首次电热化学炮射击试验,当时美方将M8型装甲车作为平台,安装了一门改装的120毫米XM291型坦克炮,据悉该炮具备一个点火脉冲电源系统,可对120毫米炮弹进行等离子点火,同时仍保留了常规的点火装置。

  按照此次俄媒的报道,俄方的电热化学炮已经成功地获得了比传统火炮更平滑的炮膛内压力曲线,最终弹丸初速度被提高约4500米/秒,而这已经超过13倍音速,远在目前各国的主力火炮之上。另外该报还指出,由人工智能操作员控制的无人作战车辆也可以安装这种炮。

  军事小词典

  电热化学炮:这种火炮利用高压电流产生等离子体,进而引燃发射药,使弹丸高速从炮口射出。电热化学炮将常规发射药的化学能与电能相结合,既可以降低对电能的需求,有利于电源的小型化;也便于与传统火炮技术的衔接。
知识点问答
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2019年德国开始试验用于升级英国“挑战者”坦克的莱茵金属()毫米炮。
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