[科普中國(guó)]-電熱化學(xué)炮如何讓坦克的“矛”變得更加銳利

出品：科普中國(guó)

作者：蘭順正

策劃：宋雅娟

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

近日，俄羅斯《紅星報(bào)》援引國(guó)防工業(yè)綜合體的保密數(shù)據(jù)報(bào)道稱，將取代T-14“阿瑪塔”坦克的全新一代俄羅斯坦克有可能會(huì)安裝電熱化學(xué)炮。

坦克炮威力提升遭遇“瓶頸”

目前，隨著主戰(zhàn)坦克裝甲防護(hù)能力的不斷增長(zhǎng)，很多的坦克炮已經(jīng)面臨威力不足窘境。有研究表明，提高120毫米和125毫米火炮炮彈初速的現(xiàn)有方法幾乎已窮盡，如不能在材料學(xué)等方面獲得突破性進(jìn)展，想要進(jìn)一步提升其穿甲能力基本上不可能。要提高坦克炮的威力，通常思路是擴(kuò)大火炮的口徑。如2019年德國(guó)開(kāi)始試驗(yàn)用于升級(jí)英國(guó)“挑戰(zhàn)者”坦克的萊茵金屬130毫米炮，法國(guó)正測(cè)試用于升級(jí)“勒克萊爾”坦克的140毫米炮，日本正研究在90式和10式坦克上安裝135毫米炮的問(wèn)題。而俄方相關(guān)人員也曾表示，俄羅斯已經(jīng)為“阿瑪塔”平臺(tái)上的T-14坦克研制了152毫米火炮2A83，該火炮的次口徑彈能夠貫穿厚度超過(guò)1000毫米的裝甲，明顯超過(guò)了任何一種國(guó)外坦克的裝甲防護(hù)力。

坦克炮口徑不能無(wú)限提高

但問(wèn)題是，火炮口徑還受到載具承受力的限制，所以并非越大越好。而且火炮的口徑越大，其所使用的炮彈體積和重量也會(huì)增大。所以如果想要裝備152毫米或更大口徑反坦克火炮就必須將坦克總重提升，同時(shí)還有可能需要減少?gòu)椝巸?chǔ)備量和降低生存力。

“土洋結(jié)合”的電熱化學(xué)炮

以目前的技術(shù)而言，除了加大火炮口徑外，可行的方案還有利用電熱化學(xué)炮。

電熱化學(xué)炮由電源、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)、炮身、炮架等部分組成，其炮彈則由等離子體噴管、發(fā)射藥和彈丸等組成。據(jù)介紹，電熱炮的發(fā)射原理是:由電源發(fā)出的高電壓大電流經(jīng)脈沖成形網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)，使其成為波形符合彈道要求的電流脈沖，輸入等離子體噴管，引起電極間產(chǎn)生電弧，燒蝕塑料毛細(xì)管壁，產(chǎn)生高溫、高壓、含氫量高的等離子體射流，高速噴入發(fā)射藥，使發(fā)射藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成高溫高壓燃燒氣體，驅(qū)動(dòng)彈丸高速運(yùn)動(dòng)，從炮口射出。

電熱化學(xué)炮不像純電磁炮那么具備科幻色彩，加速?gòu)椡璧哪芰咳縼?lái)自電能，而是將常規(guī)發(fā)射藥的化學(xué)能與電能“土洋結(jié)合”，加速?gòu)椡璧拇蟛糠帜芰咳詠?lái)自化學(xué)發(fā)射藥。因此一方面可以降低對(duì)電能的需求（可使電能需要量減少80%），有利于電源的小型化；另一方面也利于與傳統(tǒng)火炮技術(shù)的銜接。電熱化學(xué)炮的主要優(yōu)點(diǎn)是:彈丸的初速度大，射程遠(yuǎn)，其炮口動(dòng)能比傳統(tǒng)火炮提高約25~55%，典型根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理估算，電熱化學(xué)炮彈彈丸的初速度最高可達(dá)3~4千米/秒。由于其推進(jìn)劑的化學(xué)反應(yīng)速率可由輸入的電流脈沖調(diào)節(jié)控制，所以射程改變靈活，同時(shí)除發(fā)射電熱化學(xué)炮彈以外，也可發(fā)射普通炮彈。

美國(guó)進(jìn)行電熱化學(xué)炮射擊試驗(yàn)

電熱化學(xué)炮的研究始于1980年初，到目前為止已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，各國(guó)都在這一技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了理論探索和實(shí)驗(yàn)研究，其中尤其以美國(guó)的進(jìn)展最快。在2005年美國(guó)聯(lián)合防務(wù)公司進(jìn)行了首次電熱化學(xué)炮射擊試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)美方將M8型裝甲車作為平臺(tái)，安裝了一門改裝的120毫米XM291型坦克炮，據(jù)悉該炮具備一個(gè)點(diǎn)火脈沖電源系統(tǒng)，可對(duì)120毫米炮彈進(jìn)行等離子點(diǎn)火，同時(shí)仍保留了常規(guī)的點(diǎn)火裝置。

按照此次俄媒的報(bào)道，俄方的電熱化學(xué)炮已經(jīng)成功地獲得了比傳統(tǒng)火炮更平滑的炮膛內(nèi)壓力曲線，最終彈丸初速度被提高約4500米/秒，而這已經(jīng)超過(guò)13倍音速，遠(yuǎn)在目前各國(guó)的主力火炮之上。另外該報(bào)還指出，由人工智能操作員控制的無(wú)人作戰(zhàn)車輛也可以安裝這種炮。

軍事小詞典

電熱化學(xué)炮：這種火炮利用高壓電流產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而引燃發(fā)射藥，使彈丸高速?gòu)呐诳谏涑觥ｋ姛峄瘜W(xué)炮將常規(guī)發(fā)射藥的化學(xué)能與電能相結(jié)合，既可以降低對(duì)電能的需求，有利于電源的小型化；也便于與傳統(tǒng)火炮技術(shù)的銜接。