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【戰略】【海軍】再談共軍的電磁炮
2018/02/11 07:30:42瀏覽43270|回應41|推薦16

三年多來,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,對大衆流行的説法和心理的欲望,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謀劃。這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騖遠的決定,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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2018/03/26 22:43
王博士您好,小弟是學生,進來要做一個關於電磁炮的報告,由於網路上的資料讓學生對電磁炮充滿了許多的信心,直到看到您的文章讓學生不知如何是好,想請問,這個題目是否還有可看性呢?
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-27 02:40 回覆:
你可以寫一篇樂觀的文章,然後在最後一段說“然而也有批評反對的聲音,例如王孟源。。。”

游客 越雷
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2018/03/21 21:56
重要情报,观察者网的席亚洲在自己的微信里面透露鹰击18的最后20公里虽然是三马赫但是没有雷达和红外引导,我把原文摘录了下来,网址http://mp.weixin.qq.com/s/VM3VyLJoUT-VzCxEb2dUqA

首先,亚超结合虽然能够大幅度提高射程,但正如我们此前提到的,它在飞行中段其实是亚音速飞行,也没有什么隐身特性,面对E-2D+标准6的拦截,还是比较容易被击落的。
其次,它的最后一段,也就是启动火箭发动机以3马赫实施末段冲刺这一段,大概20公里左右(也就是ESSM之类短程防空导弹拦截距离边缘)——这一段其实是没有制导的,就是根据目标最后的运动方向算一下提前量,打出去拉倒——当然了,由于它速度够快,敌舰在最后不到20秒时间里面也来不及进行大幅度机动回避了,而且这样干也可以让美国人寄予厚望的干扰什么的全部失效”

还有,席和扬基说解放军之前被曝光的武器(被称为东风17的那个)是鹰击系列。我觉得他们说的可能是另外的一种武器,毕竟什么高超音速武器装在弹道导弹上应该很有用,不过应该装在东风26而不是东风16
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-23 00:22 回覆:

這是合理的。

鷹擊18的弱點是中途亞音速階段可以被攔截,但是敵方必須有預警機做遠程的下視掃描,這在隱身機時代並不容易。


游客 越雷
等級:7
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2018/03/19 22:50
好消息,貌似解放军终于有内行的领导了https://m.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2464068&extra=page%3D1&mobile=2不过这些只够一个团吧,不知道是不是装备那些面对从叙利亚途径阿富汗去中国西北的恐怖分子的新疆武警或特战有过
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-20 04:47 回覆:

美國已經進步到用最新一代,ISO=50000的夜視鏡,黑夜真正有如白晝。

https://www.cinema5d.com/x27-a-5-million-iso-true-low-light-night-vision-camera/


caspase
2018/03/12 17:47
关于新一代舰载机是FC31还是歼20我觉得还是没有定论吧。一个月以前花花爆料说是歼20,成飞也放出员工拿着歼20模型摆航母style的照片。现在pb说是31,连那么详细的参数都给出了,总感觉不够真实。在新舰载机真正进行地面弹射试验之前,我觉得都不算盖棺定论。当然我肯定是希望歼20上舰的。沈飞的文化实在太有问题,如果FC31上舰,从交付使用到真正形成战斗力拖上十年我都不奇怪,岂不是要坏大事?(caspase1985@gmail.com)
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-13 01:00 回覆:

希望是謠傳吧。

PB說是2025年服役,的確會比J-20改艦載型慢上好幾年。


游客-tiger
2018/03/11 17:05

感谢王博士的回复。既然航母平台上中型舰载机无法通过增加战机数量来弥补与重型舰载机的战力差距,为何美军这样有丰富航母经验的航母超级强国选择了F35C这样的中型机作为新一代舰载机,而不是选择重型机,美军和土共犯了同样的错误吗?依然疑惑不解。

 

请教王先生,日韩的翻版阿利伯克(金刚,爱宕,计划中的27DDG,世宗大王)战力如何?我知道和美军自用版相比肯定要差一个档次。但是和土共的052D相比,在综合战力上谁更胜一筹?比如信息化水平,防空反导反舰能力。如果和土共的055相比结果又如何?

(s_j_w_5@126.com)
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-11 17:47 回覆:

F-35C是美國海軍被國會硬塞的;受F-35B短起垂降的要求影響,必須采用單發,尺寸也過小,美國海軍心不甘情不願是明載於史冊的。

日韓版其實與當時美軍自用的Burke級基本一致,載彈量大於052系列,但是雷達落後了一代。


游客-tiger
2018/03/09 21:08

有关土共隐身舰载机采用中型常规布局的决策应该没王博士想的那么悲观。

综合消息来看,海军是希望航母上能够搭载更多数量的隐身舰载机,同代战机海上决战,舰载机数量多的一方在制空权能力上更占优(同样的航母甲板面积,能搭载的中型机明显比重型机数量多),而海军认为航母编队的制空权是最重要的(尹卓就曾说过,土共海军航母在考虑选择重型还是中型舰载机方面,首要考虑的因素是希望能够搭载更多的舰载机,有足够制空优势才能保证制海权)

从PB透漏的信息来看,隐身舰载机采用了很多J20上的技术,总体性能不会比F35差,且军方内部认为美军F35的威胁比F22要大

(s_j_w_5@126.com)
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-10 09:04 回覆:

錯了。制空雖然不像攻擊一樣,沒有大航程、大載重就免談,但是除非敵方同意定時約戰,否則必須長期維持巡邏,所以戰鬥力仍然與滯空時間成正比。中型艦載機和大型機的數量比頂多是5:4,但是滯空時間比卻是2:3,所以總效益比是5*2:4*3=5:6.

以上的分析還沒有算上甲板地勤調度更爲麻煩複雜的問題。如果降落、重新整備加油挂彈、再起飛所需的時間大於零,那麽戰鬥力會與滯空時間的高次方成正比。假設是平方,則總效益比是5*2*2:4*3*3=5:9。

所以你現在看到的分析,其實都是粉飾一個錯誤的政治性決定的謊言。


游客 越雷
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2018/03/07 12:17
王先生先别感慨中共上了沈飞的当,毕竟超大不靠谱的多着呢。

接着上次的问,欧洲各国上次没给中国市场经济地位可是开了个坏头,现在欧洲对中国各种反倾销,中共的宣传和智库又是一塌糊涂,感觉一带一路政策有点危险了啊。

顺便问一下,特朗普和印度的莫迪其实有一点很像——不明真相的支持者都把他们当做美国(印度)的大救星,莫迪尤其突出,真是恶心,就像台湾的蓝绿两党一样恶心
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-07 13:11 回覆:

歐洲現在正面對著一個選擇:中國代表著實惠和正義,美國則代表空話和自私。雖然歐洲人被洗腦了70多年,但是Trump太噁心,所以他們還猶豫不決。我真正擔心的是中方如果沒有趁機趕快拉攏歐洲,美國2020年大選換了總統後,歐洲又會被忽悠了。

Modi的政策有些還是對症下藥的,例如廢除各邦不同的貨物稅,只不過執行的效率很可笑就是了。然而他的運氣很好,這幾年油價低、世界經濟復蘇、電子支付的興起又使徵稅容易許多,再加上他的前任所辦的全民Biometrics ID(生物識別身份證),印度的政治、社會和經濟結構的確有進步,只是比起中國還差得遠。



2018/03/06 19:55

王博士你好

共軍隱身艦載機看超大的消息, 似乎是要上殲31(常規布局, 2台中推的話就不可能是殲20改型了)

中型機要戰勝F35C好像不太現實. 以艦載機的維護成本當成上艦的主要理由似乎走了彎路.

爆料的是pb可信度很高,不知王先生怎麼看?

(h19821223@yahoo.com)
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-07 12:58 回覆:

我覺得是很不幸的。預定2025年服役,所以連時間上都是次優的選擇。

中共海軍的文化可能有些問題;例如海軍陸戰隊在訓練和演習都還穿著藍制服,這明顯是形式壓倒實質的決定。


游客 越雷
等級:7
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2018/03/06 07:26
王先生,我是游客 越雷,昨天意大利的选举出了结果,就是没有一个党有绝对优势……话说德国前几个月也有类似情况,结果默克尔接着档总理,上次马克龙来中国,据说没有签空中客车的单子,这是怎么回事?

最后也是最想问的,为什么美国总统大选大家都一口一个China(不管是中国威胁还是与中国合作)欧洲怎么基本上不提中国,主要是欧洲各国国内的难民和经济问题,反倒是日本和澳大利亚总说中国威胁论
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-07 07:09 回覆:
因爲歐洲列强在二戰後,早已被美國强迫放棄了亞洲的殖民利益。

姚广孝
2018/03/05 18:22
王大哥,我是姚广孝。很久不见了。(ming74210@gmail.com)
王孟源(MengyuanWang) 於 2018-03-06 03:43 回覆:
是,好久不見。
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