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电磁火箭炮弹和炮射冲压导弹的差距在哪里
送交者: 王文清23[☆品衔R3☆] 于 2025-01-20 1:36 已读 713 次  

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土共军工弄了个多管电磁远程火箭炮,是用电磁炮先把火箭弹射出去,然后火箭点火,以期射得更远,军蠢们声称要把土共原射程500公里的火箭弹射程提高到800公里。

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然而军蠢们不懂的是,电磁炮的电磁发射器需要电能储存系统,这个系统很沉重,其重量跟其发射的东西的动能相关,老美航母的电磁弹射系统弹射能量122兆焦,重量630吨,体积1061.4立方米。美国海军的轨道炮弹重10.4公斤,射弹的动能达到了32兆焦,以2500米/秒的初速度射出炮口,据说射程200公里。军蠢们吹嘘的500公里火箭炮口径750毫米,弹重近两吨,军蠢们要把射程从500公里提高到800公里,那么发射时的初始速度也要到2500米/秒左右。能量跟跑弹重量成正比,老美电磁炮弹重10.4公斤,所需的能量就高达32兆焦,如果要把2000公斤的导弹加速到2500米/秒,那么需要的能量要高达32x2000/10.4=6154兆焦。老美航母的电磁弹射系统弹射能量122兆焦,重量630吨,体积1061.4立方米。那么要发射6154兆焦的导弹,所需的电磁储存系统重量要高达630x6154/122=31778吨。军蠢设计的火箭炮有六管,那么总重量19万吨,体积则高达53540立米,需要装在一个高5米,长200米,宽54米的巨大车子上。军蠢们设计的陆上的电磁火箭炮重19万吨,那么重的炮还能装车上么?,可见这种设计是多么地不靠谱。实际上就是把两种技术机械地搞到了一起,破坏了火箭炮的机动性。同时,火箭炮能做成多管,是因为没后坐力。电磁弹射却是有后坐力的,它若做大,总后座力就太大了,需要很大的地盘,进一步增加了总重量。

另外火箭弹是用固体火箭发动机推进。火箭发动机的最大特点是:它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,常用的氧化剂为过氯酸铵(NH4ClO4),而常用的还原剂是某些碳氢化合物如聚丁二烯。下面给出一个烯(为简化反应式,用己烯)与过氯酸铵的反应:

C6H12 + 6NH4ClO4 = 3N2 + 6HCl + 14H2O + 5CO2

上面的反应中,氢碳是还原剂,总的原子量是94,氧和氯是氧化剂,氮是打酱油的,氧氯氮原子量加起来是681。对喷气发动机来说,氧化剂是用的空气里的氧,氧氮氯都是不需携带的,氧氯氮的原子量加起来是氢碳的7.2倍,因此固体火箭发动机比同样航程的涡轮发动机或冲压发动机理论上要多带至少7.2倍的推进剂,实际上可能是8-10倍。所以固体火箭发动机的缺点是“比冲”小,不适合于远程导弹。另外在上面反应中过氯酸铵重量占总重量的90%,而市场上一吨过氯酸铵的价格是3000-4000美元,而一吨煤油价格大概不到一千美元,过氯酸铵的价格比煤油高约4倍,同样射程需要的量是喷气发动机所需煤油量的10倍,那么价格就高出了40倍了。由此可见远程导弹使用火箭发动机是很不经济的,而电磁火箭弹不合适地把两个技术机械地结合了起来,既大幅增加了炮的重量,又大幅增加了弹的重量。 6park.com

相对之下老王设计的超级大炮则使用冲压发动机提供推力。使用冲压发动机推导炮射导弹。 https://club.6parkbbs.com/nz/index.php?app=forum&act=threadview&tid=1821106 6park.com

同火箭发动机相比,冲压发动机从空气中获取氧,不须自带氧化剂,因此需要携带的推动导弹飞行的燃料重量比火箭推进剂少得多,大概只有火箭推进剂的1/8。因此同样重量的炮弹炮射冲压导弹要比火箭弹射程远得多。这种发动机没有旋转的涡轮叶片,就两个圆筒,一个大圆筒套中心的一个小圆筒,制造起来很容易,制造成本很低,另外冲压发动机推重比很高。现代涡轮喷气发动机的推重比约为3.5~4.0;中国的WS10推重比大概是8左右,WS15推重比可以达到10;美国F-14战斗机使用的F110推重比大约是7-8,F-22战斗机使用的F119可以达到10,相对之下,冲压发动机在2~3倍音速时,推重比在20左右,因此发动机占导弹重量不大。 6park.com

       冲压发动机(上) 和涡轮喷气发动机(下) 6park.com

但冲压发动机有一点麻烦,就是低速时不工作,只有在速度达到0.5马赫时才能启动,下图是冲压发动机速度与推力的关系,冲压发动机的推力在马赫2-3左右(816米/秒)达到最高值,此后又会逐渐减少,所以这种发动机需要另备加速装置,先把它加速才行,一个解决问题的办法就是把炮和冲压式发动机结合在一起。一般炮口初速很容易达到2-3马赫,这足够启动冲压式发动机了,于是我们就可以制备廉价的炮射冲压式发动机炮弹。其实也不用一开始就加速到推力最大值,因为发动机工作时自己会给导弹加速。估计开始时加速到推力最大值的67%就够了,从图上看,就是速度大概在380米/秒左右。这个速度大概比一般的迫击炮的初速快一点。比如老美造的小大卫迫击炮,初速381米/秒,因此可以使用炮管给带冲压发动机的导弹加速,制造大口径炮射导弹。

冲压发动机推力与速度的关系

二战末期,为了突破德军修建的有7英尺厚的钢筋墙的齐格非防线,老美造了个小大卫迫击炮,该炮口径914毫米,炮筒重36吨,还有一个呈盒子形式的要埋在地下的固定底座,长4.8m,宽2.7m 高3.0m,重约46吨。炮弹重1678 kg(3700磅),其中726kg(1600磅)是爆炸物的质量,就是装药量高达43%。该炮炮筒长7.1米,不过为了多装炸药,需要降低加速度,以减轻结构重量,炮弹重量保持在1.7吨左右,可把炮筒要延长到21米左右.炮管延长三倍,加速度相应下降到原来的1/3,膛压也降到原来的1/3,由于膛压相应降低,因此炮筒可以做薄些,炮管总重量并不会增加,底座重量则因后座力大幅下降,重量降低到15吨,总重51吨,单节火车载重量60吨,这炮重量低于火车承载量,安在火车上,做成列车炮也不是不可能。现在钢铁价格大概4000元/吨,那么一门炮的材料成本也就20万元出头。小大卫是线膛炮,线膛炮的膛线加工非常困难,成本相当高。可是发射炮射导弹的炮不能让炮弹旋转,必须是滑膛炮,滑膛炮就一根光溜的炮管,加工制造比线膛炮容易得多,成本也低得多。小大卫迫击炮能够俯仰也能左右转动,带瞄准装置。而台湾不大,外形有如蕃薯,南北纵长394公里(245哩),东西最大宽度144公里,台湾海峡平均宽度只有180公里,导弹射程500公里就足够了。对一个射程500公里的导弹来说,发射装置不需挪动,固定在一个地方就可以了。由于发射的不是炮弹,而是炮射导弹,导弹自己在空中是可以拐弯的,因此该炮都不需要转动瞄准目标,只需对着台湾,俯仰角30-60度即可,射出去后,制导炮弹会自己转向,射向目标。所以系统简化很多,制造成本可以进一步降低,估计每门炮成本应该不会超过5百万元人民币。大和号上的460毫米炮是线膛炮,寿命也有250发。超级炮是滑膛,没有膛线磨损问题,估计炮管寿命增加到500发不成问题,那么发射一颗巨型炮弹的设备成本只要1万元,相当便宜。 6park.com

        口径914毫米的小大卫迫击炮 6park.com

射出的炮弹重1.7吨,出口速度380米/秒,但射出后用冲压发动机逐渐加速到3-4马赫。使用冲压发动机推动,只要携带燃料,不需要携带氧化剂,氧可以从空气中获取。小大卫迫击炮炮弹重1678kg,其中726kg是爆炸物的质量,老王的超级大炮,炮管比小大王迫击炮长度延长三倍,膛压进一步降低,因此装药量可以进一步增加,但扣除冲压发动机质量和燃料重量后,1.7吨重的冲压炮弹,估计也可装700公斤炸药,爆炸威力很大,所以精度只要在10米之类就足够了,导弹可以用惯性导航加卫星信号修正。弹头也可以携带榴霰弹用于破坏机场跑道。当年日本就造出三式通常弹,其实就是发射后分出很多小弹头的炮弹,这些分弹头可达几十甚至几百个,其效果大于只把机场炸一个坑。当然分弹头也可以是地雷,用于阻止机场维修。

老美的战斧巡航导弹重1300公斤能够携带一个重450公斤的弹头,射程1300公里,一枚战斧巡航导弹就是50万美元左右。这种炮射冲压发动机导弹不用复杂昂贵的涡轮,因此价格应该大幅下降,估计中国制造的成本应该在每枚100万人民币以下。

影响火炮发射速度的主要是发热问题,发射药在炮膛中燃烧会使炮管温度升高,要增加发射速度,就要冷却炮管,日本大和级460mm舰炮用水冷却炮管,单炮射速能够达到30秒/发,其发射的炮弹重量也与914毫米的小大卫迫击炮相近,约1.5吨。那种舰炮是高膛压的厚壁舰炮,管壁越厚冷却越难,而914毫米的小大卫迫击炮是低膛压迫击炮,管壁本来就薄,现在延长了炮管,管壁进一步变薄了,如果用水冷却,加上机械后膛进弹,估计射速也能达到每分钟两发。如果在台海沿线设置1万门炮,那么每分钟可往台湾输送两万发1.7吨重的炮弹,就是每分钟3.4万吨炮弹。当年美国投往广岛的那枚原子弹当量大约为15000吨TNT,投在长崎的要大一些,约为 21000吨左右,加起来3.6万吨,那么超级大炮每分钟输送到台湾的炮弹就大致相当于当年美国投往台湾的两颗原子弹的威力。 6park.com

结论:超远程制导炮弹用火箭发动机提供推力是完全不靠谱的,这种发动机既要携带燃料,又要携带氧化剂,而氧化剂比燃料重得多。相对之下使用冲压发动机的超级大炮的炮弹只须携带燃料,氧化剂可从空中获得,因此适合远程飞行。用电磁炮来发射火箭弹也不靠谱,因为电磁发射设备的电能储存系统太沉重而且体积很大。相对之下,用火药在炮管里推动冲压炮弹,则火炮的重量要轻得多,估计只有51吨,只有马大神电磁火箭炮的0.2%,装车上也不是不可能。所以马大神电磁火箭炮是两个技术的不适当结合,而老王的炮射冲压导弹则是火炮技术和冲压发动机的适当结合。


贴主:王文清23于2025_01_20 1:40:48编辑
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