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王孟源 再谈共军的电磁炮
作者:PBSNPR
发表时间:2018-02-12
更新时间:2018-02-12
浏览:112次
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三年多来,我已经写了三篇有关电磁炮实战效益的文章。一如我一生的原则,这些分析都只基于绝对客观的事实与逻辑,对大众流行的说法和心理的欲望,完全无视。我也知道一般人(包括许多成名的学术人员在内)没有能力轻易放下主观的偏见、专注在理性的思路上,所以也就难怪留言栏里的质疑不断,很多读者面对铁桶一样密不透风的逻辑论述,仍然向其猛力衝撞,希望能打出一条裂缝。

事实上,我的分析涵盖了空气动力学、弹道学、电子技术、电力技术、商业宣传、组织结构、以及军事战术和战略上的考量,本身就很複杂;很多细节的讨论,又零零星星地分散在留言栏里,所以我想在此爲大家做个总结,顺便设身处地地为不愿接受负面结论的读者,指出有一丝可能的救赎(Possible but improbable Salvation)方向。

首先开宗明义,这里说的电磁炮就只是轨道炮;綫圈发射装置,如电磁弹射器,已知是实用的,但原理不同,不适合用来发射Mach 5及以上的高速弹丸。其次,因爲工程问题能否解决,不是纯依逻辑就可以事先预测的,所以我们忽略电磁炮身管发热所带来的射速和寿命问题,虽然它们很严重困难,我仍然假设工程人员能创造奇迹,完美解决到与火炮同级的地步,那么电磁炮做爲舰炮,逻辑上就有三个可能的应用:对空反导、对海和对地。然而对空很明显地完全不靠谱,我就不再多予著墨。

对海有长杆和传统两种可能的弹丸:前者的空气阻力虽小,射程也不能超过40公里,而且因爲没有高爆弹头,只能打出一个小洞,除了对极小的快艇之外,欠缺有意义的破坏力,可以径行忽略。后者以Mach 5初速发射时,平射射程不到15公里,自由弹道曲射射程不超过55公里,与现有火炮的性能没有本质上的差别(共军现有的130舰炮,平射射程约爲10公里,曲射射程约爲30公里,但是射速和寿命远优于电磁炮),都不能承担现代海战所需的远距离打击任务,只能用来对付近程的小型或非正规的目标。如果采用特别弹丸来增程,这些技术都同样可以用在火炮上,而且因爲电磁炮对弹丸质量和尺寸的限制极爲严格,原本20千克级弹丸的装药量就只与120毫米迫击炮相当,不像火炮一样有馀裕可以视需要而增大口径,任何新功能和新技术都会因占用弹丸的质量和空间而进一步削减破坏力,对中大型敌舰完全失去实战上的威胁。

所以电磁炮在海战上的无用,最主要的限制因素其实还是炮口动能。上述的分析假设动能为32MJ,但是即使工程人员能创造第二个奇迹,在解决身管射速和寿命问题的同时,能把炮口动能加倍成爲64MJ,其最有效益的配置,仍然不是如美军计划的把炮口初速提升到Mach 7,而是把弹丸的质量加倍,那么因爲空气阻力系数的减低,自由弹道射程可以增加到70公里出头,装药量也会提升到155火炮的水平,即6千克,终于对中型敌舰的上层建筑有了威胁。但是在典型海战距离已经开始超越1000公里的今日,这样的性能连作为辅助打击手段都远远不足。有实际意义的最低性能水平,是相当于能有效损毁4000吨以下目标的中小型反舰导弹,例如C-705。C-705的装药是130千克,对应著炮射弹丸质量不低于700千克,射程170公里倒是不难以Mach 5初速达成,但是这时的炮口动能必须超过1000MJ。由于电磁炮的能量转换效率极低,这样的炮口动能就算工程人员连创几十个奇迹而做到,一次发射的废热也足以摧毁整个电磁炮。如果想用130/6=22发64MJ的电磁炮弹来达成同样的破坏力,那么就算忽略废热问题,这时候每发炮弹都必须有C-705级别的制导系统,还得要加固以承受高g力,即使命中率是100%,总价钱也会超过C-705达20倍以上,何苦呢?

所以美国厂商的公关宣传,都有一个隐性假设,就是电磁炮会专用在对陆攻击上,换句话说,不是用来替代主战舰艇的舰炮,而是由专门的火力舰(例如DDG-1000 Zumwalt)来搭载。对陆和对海的关键性差异,在于前者的目标一般是固定的,所以可以用简单便宜的卫星制导。如前所述,电磁炮对弹丸质量和尺寸的限制极爲严格,简单的制导头不但占据较小的质量和空间,而且价钱便宜也使得电磁炮必须使用多发弹丸来弥补单发装药量不足的尴尬,得到若干缓解。然而传统的火箭炮和导弹也同样得益于这个因素,所以两相比较之下,炮射弹丸的效费比依旧低了超过一个数量级。例如美军的JSOW滑翔弹,单价28万美元,装药高达227千克(或者24个末敏弹),加装一个10万美元级的火箭助推器后,射程可以轻鬆超过250公里,价钱却仍在40万美元以下。为Zumwalt的155炮研发的LRLAP(Long Range Land Attack Projectile)弹丸,射程190公里,总重102千克,装药却只有11千克,一次订购2000枚时,总价是20亿美元,相当于100万美元的单价。它的炮口动能是47MJ,所以如果电磁炮发展到64MJ的地步,是可以发射这样的弹丸的,射程也会进一步增加到250公里的级别。问题是电磁炮的弹丸比火炮更贵(因爲必须承受高电流),所以单价相对100万美元只高不低,整体来说,依旧是以2.5倍以上的价钱来达到1/20的破坏力。中方的生产效率比美国高,弹药价钱必然低于美军的采购价,但是两种弹丸的价钱比值却没有理由大幅变化;这是工程奇迹也无法改变的事实。

什么样的工程奇迹能改变上面的结论呢?电磁炮必须发展到128MJ的级别,这时可以加速90千克重(相当于传统的8寸火炮)的弹丸到Mach 5,自由弹道射程达到100公里,加上底排减阻(底排技术优于火箭助推,除了用药少得多之外,基本没有精度损失也是很重要的特点,而且当年Bull博士的三个新火炮技术中,底排的功效最大,所以后来被抄袭也最广帆),无制导、无火箭助推、无滑翔的射程也可以有140公里远,与PHL-03的增程型简易制导火箭炮弹类似,精度却较高,价钱也较低,虽然尺寸仍然较小,整体的性价比还是可以胜出的。这个反转是因爲把火箭、制导头、滑翔翼、控制翼等等部件塞进狭小的炮弹而且要承受高g力,是价钱飞涨的根本因素,所以电磁炮要和火箭炮竞争,必须能做到无制导,而要在无制导前提下还有可接受的精度,就不能用火箭助推或滑翔增程。

以上的讨论都假设决策的根据纯粹是作战应用上的效费比,然而实际上军事只是国与国之间角力的最终硬实力底綫,以战止战的吓阻才是最理想的结果,因此国防建设其实是国际大政略和大战略的一部分,必须从世界整体的高度来统筹谋划。这次共军把一个很不成熟、效费比很低的技术,急急忙忙地投入测试,固然可能是军费宽裕了,海军将领不经仔细论证就做出好高骛远的决定,但是这与中共海军的传统完全相违,而且破例忽视正常程序,在样机未达实战性能指标的前提下,就装上现役作战舰艇来做海上测试,更暗示著决策来自远高于海军的层级。

如果我们考虑当前的国际环境,所有背景都支持这个脚本:首先美国国内早已达成共识,必须围堵压制中国的兴起,在Obama治下积极试图从中东脱身,以专注于亚太。Trump更是把仇中作爲口头禅,不惜透支美国财政,大幅增加军费。中共在五年前习近平掌权之后,已经明白认识到“韬光养晦”不再有任何意义,只能一方面积极建军以吓阻妄动,一方面主动出击进行和平斗争。而电磁炮做爲美军常年高调提倡的下一代科幻武器,不但在宣传和心理上有极大的象徵性意义,而且如果中共准备利用自己军工数倍于美国的高效率,以军备竞赛来加速消磨对方国力,电磁炮也必然会是重点项目之一。这时实际工程上的可行性论证反而无关紧要,即使美军自己已经充分认识到电磁炮的技术限制,也不可能顶著舆论和军工界的利益来和Trump或国会讲理;就如同冷战末期美国的星战计划(Star Wars),苏联必然也有专家看出那是超越当时科技水准的空话,但是苏联的决策官僚仍然必须把它当真的来做应对。

如果电磁炮真如我所分析的,是心理战、宣传战和军备竞赛的一部分,那么我预期不论工程上的实际进展如何,它很快就会定型,并在两三年后正式装备055型的下一个改型055A。虽然这样的电磁舰炮,在射速、寿命、费用和稳定性上都远不如既有的火炮,而射程上的些许优势又完全没有战术价值,但是055A这样的现代防空巡洋/驱逐舰,原本就是完全以导弹为主战武器,舰炮就像现代战机上的机炮一样是可有可无的鷄肋,所以非常适合奖杯式(Trophy,在英文里指只有炫耀价值的东西)装备的服役。

与此同时,大陆对电磁炮的舆论报导必然会被科盲独占,出现天马行空的诸般胡扯;这是因爲有足够智商能理解电磁炮在实战应用上没有价值的人,若是以爲这是海军的决定,就会怀疑自己的分析不够专业深入;若是看出这有大战略上的考量,更不敢戳穿明说,只能避重就轻、拐弯抹角地说不要过度解读。我的读者们看到这样的文章时,给它会心的一笑吧。

提示: 本博文来自于 Military 版

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