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再談電磁砲.......王孟源.
送交者: sesameopen888[♂太守★☆♂] 于 2018-02-16 9:48 已读 8412 次 3 赞  
年多來,我已經寫了三篇有關電磁炮實戰效益的文章。一如我一生的原則,這些分析都只基於絕對客觀的事實與邏輯,對大辛餍械恼h法和心理的欲望,完全無視。我也知道一般人(包括許多成名的學術人員在内)沒有能力輕易放下主觀的偏見、專注在理性的思路上,所以也就難怪留言欄裏的質疑不斷,很多讀者面對鐵桶一樣密不透風的邏輯論述,仍然向其猛力衝撞,希望能打出一條裂縫。

事實上,我的分析涵蓋了空氣動力學、彈道學、電子技術、電力技術、商業宣傳、組織結構、以及軍事戰術和戰略上的考量,本身就很複雜;很多細節的討論,又零零星星地分散在留言欄裏,所以我想在此爲大家做個總結,順便設身處地地為不願接受負面結論的讀者,指出有一絲可能的救贖(Possible but improbable Salvation)方向。

首先開宗明義,這裏說的電磁炮就只是軌道炮;綫圈發射裝置,如電磁彈射器,已知是實用的,但原理不同,不適合用來發射Mach 5及以上的高速彈丸。其次,因爲工程問題能否解決,不是純依邏輯就可以事先預測的,所以我們忽略電磁炮身管發熱所帶來的射速和壽命問題,雖然它們很嚴重困難,我仍然假設工程人員能創造奇跡,完美解決到與火炮同級的地步,那麽電磁炮做爲艦炮,邏輯上就有三個可能的應用:對空反導、對海和對地。然而對空很明顯地完全不靠譜,我就不再多予著墨。

對海有長杆和傳統兩種可能的彈丸:前者的空氣阻力雖小,射程也不能超過40公里,而且因爲沒有高爆彈頭,只能打出一個小洞,除了對極小的快艇之外,欠缺有意義的破壞力,可以徑行忽略。後者以Mach 5初速發射時,平射射程不到15公里,自由彈道曲射射程不超過55公里,與現有火炮的性能沒有本質上的差別(共軍現有的130艦炮,平射射程約爲10公里,曲射射程約爲30公里,但是射速和壽命遠優於電磁炮),都不能承擔現代海戰所需的遠距離打擊任務,只能用來對付近程的小型或非正規的目標。如果采用特別彈丸來增程,這些技術都同樣可以用在火炮上,而且因爲電磁炮對彈丸質量和尺寸的限制極爲嚴格,原本20千克級彈丸的裝藥量就只與120毫米迫擊炮相當,不像火炮一樣有餘裕可以視需要而增大口徑,任何新功能和新技術都會因占用彈丸的質量和空間而進一步削減破壞力,對中大型敵艦完全失去實戰上的威脅。

所以電磁炮在海戰上的無用,最主要的限制因素其實還是炮口動能。上述的分析假設動能為32MJ,但是即使工程人員能創造第二個奇跡,在解決身管射速和壽命問題的同時,能把炮口動能加倍成爲64MJ,其最有效益的配置,仍然不是如美軍計劃的把炮口初速提升到Mach 7,而是把彈丸的質量加倍,那麽因爲空氣阻力係數的減低,自由彈道射程可以增加到70公里出頭,裝藥量也會提升到155火炮的水平,即6千克,終於對中型敵艦的上層建築有了威脅。但是在典型海戰距離已經開始超越1000公里的今日,這樣的性能連作為輔助打擊手段都遠遠不足。有實際意義的最低性能水平,是相當於能有效損毀4000噸以下目標的中小型反艦導彈,例如C-705。C-705的裝藥是130千克,對應著炮射彈丸質量不低於700千克,射程170公里倒是不難以Mach 5初速達成,但是這時的炮口動能必須超過1000MJ。由於電磁炮的能量轉換效率極低,這樣的炮口動能就算工程人員連創幾十個奇跡而做到,一次發射的廢熱也足以摧毀整個電磁炮。如果想用130/6=22發64MJ的電磁炮彈來達成同樣的破壞力,那麽就算忽略廢熱問題,這時候每發炮彈都必須有C-705級別的制導系統,還得要加固以承受高g力,即使命中率是100%,總價錢也會超過C-705達20倍以上,何苦呢?

所以美國廠商的公關宣傳,都有一個隱性假設,就是電磁炮會專用在對陸攻擊上,換句話說,不是用來替代主戰艦艇的艦炮,而是由專門的火力艦(例如DDG-1000 Zumwalt)來搭載。對陸和對海的關鍵性差異,在於前者的目標一般是固定的,所以可以用簡單便宜的衛星制導。如前所述,電磁炮對彈丸質量和尺寸的限制極爲嚴格,簡單的制導頭不但占據較小的質量和空間,而且價錢便宜也使得電磁炮必須使用多發彈丸來彌補單發裝藥量不足的尷尬,得到若干緩解。然而傳統的火箭炮和導彈也同樣得益於這個因素,所以兩相比較之下,炮射彈丸的效費比依舊低了超過一個數量級。例如美軍的JSOW滑翔彈,單價28萬美元,裝藥高達227千克(或者24個末敏彈),加裝一個10萬美元級的火箭助推器後,射程可以輕鬆超過250公里,價錢卻仍在40萬美元以下。為Zumwalt的155炮研發的LRLAP(Long Range Land Attack Projectile)彈丸,射程190公里,總重102千克,裝藥卻只有11千克,一次訂購2000枚時,總價是20億美元,相當於100萬美元的單價。它的炮口動能是47MJ,所以如果電磁炮發展到64MJ的地步,是可以發射這樣的彈丸的,射程也會進一步增加到250公里的級別。問題是電磁炮的彈丸比火炮更貴(因爲必須承受高電流),所以單價相對100萬美元只高不低,整體來説,依舊是以2.5倍以上的價錢來達到1/20的破壞力。中方的生產效率比美國高,彈藥價錢必然低於美軍的采購價,但是兩種彈丸的價錢比值卻沒有理由大幅變化;這是工程奇跡也無法改變的事實。

什麽樣的工程奇跡能改變上面的結論呢?電磁炮必須發展到128MJ的級別,這時可以加速90千克重(相當於傳統的8寸火炮)的彈丸到Mach 5,自由彈道射程達到100公里,加上底排減阻(底排技術優於火箭助推,除了用藥少得多之外,基本沒有精度損失也是很重要的特點,而且當年Bull博士的三個新火炮技術中,底排的功效最大,所以後來被抄襲也最廣汎,技術相當成熟),無制導、無火箭助推、無滑翔的射程也可以有140公里遠,與PHL-03的增程型簡易制導火箭炮彈類似,精度卻較高,價錢也較低,雖然尺寸仍然較小,整體的性價比還是可以勝出的。這個反轉是因爲把火箭、制導頭、滑翔翼、控制翼等等部件塞進狹小的炮彈而且要承受高g力,是價錢飛漲的根本因素,所以電磁炮要和火箭炮競爭,必須能做到無制導,而要在無制導前提下還有可接受的精度,就不能用火箭助推或滑翔增程。

以上的討論都假設決策的根據純粹是作戰應用上的效費比,然而實際上軍事只是國與國之間角力的最終硬實力底綫,以戰止戰的嚇阻才是最理想的結果,因此國防建設其實是國際大政略和大戰略的一部分,必須從世界整體的高度來統籌謩潯_@次共軍把一個很不成熟、效費比很低的技術,急急忙忙地投入測試,固然可能是軍費寬裕了,海軍將領不經仔細論證就做出好高蜻h的決定,但是這與中共海軍的傳統完全相違,而且破例忽視正常程序,在樣機未達實戰性能指標的前提下,就裝上現役作戰艦艇來做海上測試,更暗示著決策來自遠高於海軍的層級。

如果我們考慮當前的國際環境,所有背景都支持這個脚本:首先美國國内早已達成共識,必須圍堵壓制中國的興起,在Obama治下積極試圖從中東脫身,以專注於亞太。Trump更是把仇中作爲口頭禪,不惜透支美國財政,大幅增加軍費。中共在五年前習近平掌權之後,已經明白認識到“韜光養晦”不再有任何意義,只能一方面積極建軍以嚇阻妄動,一方面主動出擊進行和平鬥爭。而電磁炮做爲美軍常年高調提倡的下一代科幻武器,不但在宣傳和心理上有極大的象徵性意義,而且如果中共準備利用自己軍工數倍於美國的高效率,以軍備競賽來加速消磨對方國力,電磁炮也必然會是重點項目之一。這時實際工程上的可行性論證反而無關緊要,即使美軍自己已經充分認識到電磁炮的技術限制,也不可能頂著輿論和軍工界的利益來和Trump或國會講理;就如同冷戰末期美國的星戰計劃(Star Wars),蘇聯必然也有專家看出那是超越當時科技水準的空話,但是蘇聯的決策官僚仍然必須把它當真的來做應對。

如果電磁炮真如我所分析的,是心理戰、宣傳戰和軍備競賽的一部分,那麽我預期不論工程上的實際進展如何,它很快就會定型,並在兩三年後正式裝備055型的下一個改型055A。雖然這樣的電磁艦炮,在射速、壽命、費用和穩定性上都遠不如既有的火炮,而射程上的些許優勢又完全沒有戰術價值,但是055A這樣的現代防空巡洋/驅逐艦,原本就是完全以導彈為主戰武器,艦炮就像現代戰機上的機炮一樣是可有可無的鷄肋,所以非常適合獎杯式(Trophy,在英文裏指只有炫耀價值的東西)裝備的服役。

與此同時,大陸對電磁炮的輿論報導必然會被科盲獨占,出現天馬行空的諸般胡扯;這是因爲有足夠智商能理解電磁炮在實戰應用上沒有價值的人,若是以爲這是海軍的決定,就會懷疑自己的分析不夠專業深入;若是看出這有大戰略上的考量,更不敢戳穿明説,只能避重就輕、拐彎抹角地說不要過度解讀。我的讀者們看到這樣的文章時,給它會心的一笑吧。





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