电磁武器研究与发展状况

题目：电磁武器研究与发展状况学生：学号：专业班级：电气自动化指导教师：目录一.电磁武器.............................................21.什么是电磁武器.....................................22.电磁武器分类.......................................23.电磁武器应用.......................................2二.电磁武器的发展.......................................31.电磁武器的发展史...................................32.我国电磁武器的发展史...............................4三.电磁武器现状.........................................41.电磁武器在中国的现状..............................42.电磁武器在国外的现状..............................43.哈工大电磁武器研发的状况..........................5四.电磁炮的优势与劣势....................................61.电磁炮的优点.......................................62.电磁炮的缺点.......................................6一．电磁武器1.什么是电磁武器所谓电磁武器,就是用电磁能驱动的,或以电磁能杀伤目标的、或传输电磁能进行人工智能监控的一类武器装备群体;也可以说凡是使用电气科学技术的一类具有软硬杀伤功能的机电一体化装备;简言之,电磁武器就是全部或部分地使用电磁能的武器群体。从学科看,电磁(能)武器是以脉冲功率技术、电工技术和电子科学为基础的。2.电磁武器分类以电物理科学分类,目前电磁武器应分为五大类,即电磁动能武器、电磁脉冲武器、人工智能武器、信息武器和电磁失能武器等;而每类又可分为若干种。3.电磁武器应用对各种武器系统的破坏，主要是破坏武器系统中的电子设备，使其丧失作战效能。当微波功率较小时，可以干扰相应频段的雷达、通信、导航设备的正常工作；功率稍大时，可使探测系统、C4I系统和武器系统设备中的电子元器件失效或烧毁；功率较大时，微波辐射形成的瞬变电磁场可使金属表面产生感应电流，通过天线、导线、电缆和各种开口或缝隙耦合到卫星、导弹、飞机、舰艇、坦克、装甲车辆等部，破坏各种敏感元件，如传感器和电子元器件，使元器件产生状态反转、击穿，出现误码、记忆信息抹掉等；功率极高时，会在很短的时间使目标受高热而破坏，甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。对隐身武器装备的攻击，主要是由于隐身武器为了减少对雷达波的反射，采用了能够吸收雷达波的材料，另外还在装备表面涂有能够吸收雷达波的涂料，使之达到隐身的目的，但遇到强度比雷达波高出几个数量级的微波波束武器，情况就大不一样了。轻者瞬间被加热，导致机毁人亡；重者会立即化为一缕青烟。而现有的普通武器装备主要由金属材料构成，它们对微波能量吸收较少，故微波波束武器摧毁隐身武器要比摧毁普通武器容易得多。所以说微波武器一旦投入战场，必将成为各种隐身武器装备的“克星”。二．电磁武器的发展1.电磁武器的发展史电磁发射概念的提出可以上溯到一百多年前。1844年,ColonelDixon在“NewlyInvented,EeltricGun”广告中就首次提到了“电磁炮”的概念。1845年哥伦比亚学院的harles教授制造了世界上第一台线圈式电磁炮,他采用电池供电。1901年10月16日挪威奥斯陆大学物理学家伯克兰教授第一个获得了“电火炮”专利(见图1-1),在0slo的科学博物馆里仍保存着这个实物,这是电磁发射技术发展的里程碑。在以后他相继又申请了2个专刊,伯克兰教授提出的许多观点延续至今。1916年6月22日法国科学家Fauchon等人申请了第一个导轨炮专利(如图1-2所示)。该装置在2m将50g的弹丸加速到200m/s,供电电压为40~50V,电流为5kA。他也是第一个阐述导轨炮和线圈炮的差别,提出电磁发射器概念武器化的潜在可能性和利用电磁力发射有翼炮弹的设想。在此期间美国和俄罗斯的科学家也对电磁发射进行了研究。图1-1伯克兰教授图申请的第一个电炮专利图1-2Fauchon制造的第一个导轨武器二战期间,电磁发射研究在德国达到了一个高潮。1944年德国科学家Hansler等从原理上阐述了导轨炮走向实用化面临的两个难题:一是电枢;二是电源。这两个问题直到现在仍在困扰着我们。Hansler等人进行了大量的实验研究,在2m长导轨将10g重的发射体加速到1500m/s,同时脉冲电源也得到了进一步的发展。设计了针对防空用的电磁炮,提出了使用电磁炮推进代替火箭的设想,并计划使用该装置在法国袭击英国。同期日本也对电磁炮进行了深入的研究。进入20世纪80年代,电磁发射引起了各国军方的极大关注,纷纷投入大量的人力、物力对电磁发射进行试验研究,其中主要包括美国、俄国、英国、法国、日本、以色列、德国、荷兰、中国等,其中美国处于领先地位。2.我国电磁武器的发展史在我国,进行电磁发射技术的研究工作起步较晚。20世纪80年代初,在刊物上相继发表了一些关于电磁发射的介绍。1987年新概念、新原理兵器课题组在提供的兵工情报研究报告“新概念、新原理兵器的发展与分析”一文中,将电磁发射装置(电磁炮)列为八项新概念兵器之一。1986年中国工程物理研究院流体物理研究所、中科院等离子体研究所分别建立了电磁导轨炮试验装置:中国工程物理研究院流体物理所于1986年底率先建造了我国第一台导轨式电磁发射实验装置。中科院等离子体物理所于1990年建成了一台线圈式电磁发射装置。1995年,军械工程学院的王莹教授在世界电磁发射技术领域第一次出版了《电炮原理》等3本相关专箸,对电磁发射技术进行了系统的总结。此外,国尚有几个单位在“九五”期间进行电磁发射装置的理论研究或部件性能单元技术的跟踪研究工作。三．电磁武器现状1.电磁武器在中国的现状解放军最强大的电子战武器就是电磁脉冲炸弹，而且，这项技术已经非常成熟。中国电磁脉冲武器不仅技术领先，而且，已经成为该项武器研发的佼佼者，开发出多种不同型号的反辐射导弹，战时可先于对手摧毁其防空雷达，反导系统指挥中心。2.电磁武器在国外的现状至2012年2月，美国海军的电磁轨道炮项目共进行了一千多次试射，发射能量已提高到32MJ，大威力电磁炮已基本成型，开始接受性能评估。与传统舰载火箭相比，EMRG以其炮弹速度快、节约空间和安全性好等潜在优越性，可以为海上提供高速、超视距火力支援，在雷达侦测围外发动攻击。虽然这项耗资2.37亿美元的项目尚处于初始研发阶段，但前景广阔，海军计划在2020年到2025年之间在下一代巡洋舰上安装电磁炮，发射能量将达到64MJ，EMRG可能成为美国海军未来的杀手锏。美国陆军也在研发小型的电磁炮，如果用于攻击坦克，坦克将根本无法防御，因为电磁炮能够轻松击穿一切装备。近几十年来世界各国都在努力研制电磁武器，EMRG将拥有强大的硬杀伤破坏力，战斗使用前景非常广阔，甚至有专家相信它可用来对付弹道导弹。图2美海军电磁轨道武器打靶效果电磁轨道炮的发射功率与寿命的提高，使得航母由高压蒸汽弹射改用电磁弹射为期不远，主要瓶颈是大功率、高效脉冲的电源。3.哈工大电磁武器研发的状况在工程大学(HarbinEngineeringUniversity)的使用线圈炮(coilgun)的装甲。现代坦克的装甲由一层高爆物质夹在两层金属板组成；当击中时高爆物质爆炸，进而摧毁像shapedchanges之类的常规武器。图3中国电磁武器中国的装甲将比这种反应装甲更进一步。它用传感器侦察到来袭的炮弹之后，线圈炮(coilgun)抛出一片装甲在炮弹打到坦克之前阻断它。这种方式的一个问题就是发射物不能含铁，因为线圈炮的脉冲磁场会加热铁，而不是加速它。哈工大的研究者们试验了其他金属比如铝，但是发现它太容易融化了，而且作为装甲来说太弱。根据一篇最近文章，在他们的钢装甲与铝线圈的实验中发现“来袭炮弹的冲击力不仅没减弱反而增加了一点”。四．电磁炮的优势与劣势1.电磁炮的优点a.能量成本低以电磁炮使用的发电燃料为柴油或汽油为例，其每兆焦能量需0.1美元左右，而常规化学炮的发射药产生每兆焦能量需10美元。相比之下，电磁武器很划算。b.炮弹速度快电磁炮发送的炮弹初速可达几十甚至上百千米每秒，远快于传统火武器的初速（传统火炮的初速很少超过2千米每秒）。由于速度快，炮弹飞行时间变短，很大程度上提高了炮弹的命中率（尤其是对于运动目标），也加强了炮弹的杀伤力。c.射程改变简单可控常规火武器为了改变火炮的射程，通常是改变发送药装药量，或改变火武器仰角，这些方法能改变的射程十分有限。电磁炮不同，它的原理机制就很好地解决了这个问题。d.装换效率高常规火炮的化学能与动能转换效率只有20%左右，而电磁炮的电能与动能转换效率最高可达50%。e.隐蔽性好电磁炮发射时产生的炮口火焰、噪音和后坐力都很小，不易被发现。炮兵阵地隐蔽性很好。f.载荷大电磁发射技术运用十分广泛，发射平台广。同时，电磁炮炮弹尺寸和重量小，其弹药基数很大。2.电磁炮的缺点寿命短是电磁炮的最大缺点。参考文献[1].王明东，王天祥.新概念武器的现状与发展趋势[J].兵工学报，2014(6)：1-5.[2].电磁发射的历史及发展趋势立毅，小鹏[3].中国新闻.未来网[4].电磁武器与微波的发展黄志洵[5].论电磁发射开启电磁武器时代王莹[6].荣刚《“电磁炮”：冲破极限》兵器总141期2011.02[7].《电磁炮的基本原理及发展趋势》[8].《21世纪的主力大炮——电磁炮》