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下周更一更大家都感兴趣的电磁炮

番外篇：电磁炮
1、概述
楼猪开始打算给被寄予厚望的科幻大炮另开一贴，但想想这玩意毕竟开始打算装在猪母上边来着，而且不打算展开太多，就放在这了。
电磁炮顾名思义就是用电磁力驱动弹丸的炮，由于传统火炮使用发射药燃气推动弹丸，其弹丸获得的速度取决于燃气温度，温度越高，燃气膨胀力越大，然而对于火药，这个终归是有极限的，但电磁炮不存在这个极限，从理论上其发射弹丸比传统火炮可以具有更大的初速。
因此电磁炮被视为取代传统火炮的明日之星，甚至有人认为电磁炮的出现会使战列舰重回战场，然而理想总是很丰满现实总是很骨感，火枪刚诞生时并没有取代弓箭，二者并存了相当长一段时间，电磁炮现在也仅处于实验阶段，要想走向实战，其必须以诸多基础应用科学如能源、材料、测控等方面取得突破为前提。另外，战列舰确实死透了，实用化电磁炮即使诞生，仅就射程来说，其面对航母上千公里的打击范围仍然只有挨揍的命。
2000年，海军鹰提出实用化电磁炮研究目标，要求射程400km，弹丸质量20kg，命中目标时至少具有17MJ的动能，确保不装炸药的情况下用动能摧毁目标，各大军火集团纷纷开始研制。海军鹰甚至做过理论计算，如果这门电磁轨道炮的射速可以达到6-12发每分钟，在对320公里距离上的目标实施攻击的情况下，与一个F/A-18超级虫航空联队比较的话，在战斗最初的8小时内，电磁炮投放的弹药数量是战斗机投放的2倍，能量释放是后者的3倍，打击目标的数量是后者的10倍。当然，从后来的研发结果来看，这已经成笑话了。
下面楼猪来简要扒一扒电磁炮这种超科幻的东西。
图：变形金刚中的电磁炮（吊打霸天虎哦）

强度高不用解释，超高速弹丸带给导轨的反作用力不是盖的，另外炮管短是相对于线圈炮说的，对比与传统火炮，轨道炮的炮管并不短，需要有足够的强度承受其自重。
最重要电阻要低，如果电阻高，根据Q=（I^2）RT，超高电流的发热量将烧熔导轨，即使电阻很低，也会降低电流，使弹丸初速下降，同时有电阻就会产生热量，导轨一发热会进一步升高电阻，恶性循环，使用寿命堪忧，最好是超导体，但超导体都工作在低温环境下，要想使用必须在导轨外加液氮冷却护套，这样炮管就又沉重了，保养能累死后勤系列，而常温超导体还在理论研究阶段。同时弹丸也最好是超导体，因为弹丸的电阻同样会降低电流。
当然表面还要足够光滑，不光是为降低摩擦力。导轨和弹丸需要紧密接触传到电流，粗糙的表面会显著增大局部电阻，造成局部过热，局部过热会引起材料内部应力失衡造成断裂，其后果比整体过热还要严重，光滑是必须的，最好摩擦力为0，但是理论上不存在摩擦力为0的材料（什么？你说水滴？确实是个造轨道炮的好材料，但都能造水滴了，谁特么还用电磁炮。）
而当一种高强度高光滑常温超导材料真的诞生时，你猜它的价格；尤其是还要把它作为一次性的炮弹，到时可以和LRLAP比一比价格了。

再是能源问题，这也是电磁炮的通病了，传统弹药的发射能量来源于弹药自身的化学能，电磁炮则来源于军舰的动力系统，不仅需要强大的动力系统，核动力最好，还需要储能设备，而且还会对船舶自身电力系统造成强大的冲击，加速电力系统老化，要想实现电磁炮的实用化，一体化动力系统是必须的，而这个系统现在看来问题多多，需要完善。
还有电磁冲击的问题，由楞次定律可以知道，电流的变化会产生电磁波，强度跟电流变化量和时间有关，而电磁炮的超高电流变化在极短的时间内完成，产生的电磁脉冲对舰载电子设备是个巨大的考验，即使你的设备能经受住考验，那么这强大的电磁冲击波早就被地方发现了，你还谈隐身？
所以现阶段楼猪一点也不看好电磁炮，其在材料、能源领域取得极大突破之后才用实用化的可能性。

今天更新到此结束
预知电磁炮在材料和能源取得突破后，还需要解决哪些问题才能吊打霸天虎，切听下回分解

好了，假设我们的轨道炮不仅有成熟的导轨和能源，现在还有了成熟的尾翼稳定弹丸和弹拖，其实际发射弹道误差极小几乎相当于理论弹道，那么我们能不能成功命中400km外的目标呢（电磁炮的立项要求）？
这里还要涉及到控制技术，轨道炮的射控机构能否把炮管快速的朝向精确的角度。
我们先简化模型，假设该轨道炮在太空发射并与目标相对静止，剔除空气阻力、地球曲面、地球引力、目标运动等因素的影响，目标距大炮400km。根据简单的三角形运算，弹丸的偏差量=400000*tan(偏角)，当偏角仅为1分（1度的1/60）时，偏差量为117米，基本就打不着了，偏差角为0.1度时，偏差量更是达到了698米，你还能打倒谁？即使只是LRLAP的185km，偏差角0.1度偏差也有323米，偏差角1分时偏差也有53米，你是动能弹，不是爆炸弹，不直接命中目标怎么摧毁，只有把误差控制在0.1分左右，这样才能有可看的命中率，1分就基本靠信仰了，0.1度就是笑话了。而且这还没考虑空气阻力、地球引力，地表曲率、地球自转、气象条件、自身速度、目标速度、海上的摇摆、响应时间等一大串因素……
所以那些说电磁炮会使战列舰复活的言论，洗洗睡吧。
所以要想提高如此不靠谱的命中率，只能给弹丸加制导模块了（啥？你说像战列舰一样用弹幕弥补误差？那啥动力系统能承受住这么多电磁炮同时开炮？），那么问题来了，目前的特种电子元器件最高能承受3万G的加速度，再高就嗝屁了，那么10米长的导轨，最终也只能得到7倍音速的初速，与计划目标相去甚远，而且价格嘛，你猜
因此，电磁炮要想实用化不仅依赖材料、能源技术突破，还依赖于电子技术的进步啊，继续等吧。

5、研发历程
简要扒了下轨道炮先实用化需要面临的问题，可以看出当前状况下，轨道炮是一种极度不靠谱的武器，这也是为什么海军鹰最终放弃轨道炮，而选择了AGS。其实电磁炮完全可以退而求其次，放弃做一种进攻武器，缩小尺寸，去掉导航模块，减少动能，做CIWS，这是现阶段明智的选择。下面扒一下轨道炮的研发历程，看一看那些为电磁炮最终实用化而铺路的先驱。
电磁轨道炮的原理早在1918年就已经被提出，法国人维勒鲁伯于1920年发明。而轨道炮推向实战化，还能追溯到元首的黑科技，德国汉斯勒于1944年研制出长2米、口径20毫米的轨道炮，能把重10克的圆柱体铝弹丸加速到1080m/s，同年，汉斯设计了第一门计划用于实战的轨道高射炮，要求初速达到2000m/s，随后汉斯战败，这门炮从未脱离图纸阶段。
图：早期的轨道炮图纸

随后在50年代核能大量应用以后，电磁轨道炮被重新提出，原因很简单，核能用来发电，几乎就是“无穷无尽”，用电力发射弹丸的话，就可以摆脱发射药的限制，仅此一条，就足以让世界各国军人对这种武器感兴趣了。
但以当年的材料技术，合格的电磁轨道炮不可能被造出来。随后经过战后发展，在材料技术、能源技术等各方面经取得了长足的进步后，尤其是毛熊千古后踌躇满志的鹰酱，在90年代开始打起了电磁轨道炮实用化的主意。

2010年，BAE公司研制的轨道炮样机进行了弹丸动能32MJ的试验，也就是广为流传的那张拖着长长尾焰飞出的弹丸的照片，也成了无数公蜘精蝇高潮的g点。
图：32MJ原型机打靶，确实很震撼

图：拖着尾焰的弹丸

但从那之后到现在，电磁炮研制工作进展寥寥，至今也没能进行64MJ的相关实验。到现在，也就是2016年末，电磁炮项目仍然停留在32MJ炮口动能阶段。
2011年，当时负责研制工作的海军少将Nevin Carr在国会听证会上就曾说过，“成本-效率曲线在32MJ处会出现一个拐点。由于在这个拐点之后，加速度会导致这种炮弹的研制很困难（目前研制的最先进的抗过载电子设备能抵御3万G的加速度，但再高就嗝屁了，前文分析过，没有制导，想命中目标就得靠信仰），出于种种理由考虑，轨道炮研究的重点应集中在20-32MJ的范围”。也就是说，炮口初速为7马赫，射程90-180km，这已经根本无法和当初计划中64MJ动能，射程400km的目标相提并论了。这种电磁炮与猪母的AGS相比已经没有什么优势了。

根据最新的报道，海军鹰已经开始为电磁炮项目准备善后。据悉，电磁炮的研制方向将从进攻转为防御，研究用32MJ炮口动能的电磁炮进行反导的可能。这种电磁炮所发射的重10kg的炮弹将可能打到100km的高度，且射速较快。另一方面，对陆攻击任务交给现有的AGS，并研究电磁炮弹丸用于AGS的可能性（然而现在AGS自己都然并卵了），并开发小型电磁炮进行舰载CIWS武器试验。
图：BAE系统公司的32兆焦电磁炮原型机，其后方为诺斯罗普公司的巨大的电源模块，想让其上舰基本是不可能的

图：雷神公司的新型电源模块，尺寸比原来大有缩小（没缩多少），能量效率据称已经超过30%以上

与导弹相比，各种制导炮弹的性能并不占优势，尤其是威力很小，由于命中目标的速度并不高，并不足以直接通过动能摧毁目标，质量又轻，威力自然小得多，威力换射程罢了。至于什么比舰载机高几倍的攻击力？开什么国际玩笑，竟然还有公蜘信。
图：通用原子能公司的“闪电”小型电磁炮样机，但这个样机炮口动能仅2MJ，也许会被用于CIWS

图：轨道炮弹丸，确实很小。

番外篇电磁炮到此结束，以后看看有空的话更一更其他番外篇，如兔纸的火力支援舰什么的，想到再说吧
不过呼声如此之高的电磁炮观众却不多，楼猪是不是要把电磁炮部分单开一贴呢

2、魔改大法
516号原为053H型导弹护卫舰首舰（北约代号：江湖I级，话说北约代号本国命名的高大上，别国命名的矮穷丑），于1975年2月2日开工，同年12月31日交付，服役于东海舰队。
交付时舷号526，舰名“长沙”，1978年1月改舷号为516，1981年8月改舰名为“九江”。2002年4月开始魔改，这是海军兔第一次探索火力支援舰。
053HG型516号基本数据：船长103m宽10.8m吃水3.19m，标排1425t满排1662t，双桨双舵，航速26节，航程7200km，编制190人。武器：两座79A双联100mm舰炮，两座双联37mm舰炮，5座50管122mm火箭炮。（吨位土鳖，航速土鳖，火力丧心病狂，兔纸啊你是有多爱火箭炮）
图：516九江舰（看看5座火箭炮都在哪里）

图：100mm舰炮开火

图：122mm火箭炮开火

3、综合评价
战略层面：516的出现，弥补了海军兔对岸火力投射的短板，虽然只是实验性质，但放眼未来，海军兔确实需要一种火力支援舰来应对越来越可能进行的两栖登陆作战，一艘516是不够的，待其理论与实践得到充分验证完善后，用退役驱护舰大改个四五艘是比较可能的方向，海军兔短期内不会新建此类舰，毕竟不适应海军新战略的老旧驱护舰不在少数，而且此类舰对信息、雷达等新技术无太大需求，魔改可一向是兔纸的好传统。
战术层面：516舰的1662吨身躯在近岸浅水活动有猪母这类大舰无法比拟的优势，而且小吨位也意味着更机动灵活，更不易被命中（ps：那么多弹药被打中一定很杯具），但其并不小的火力配备确保了完美胜任炸岛任务，仅就单舰火力密度，其远强于猪母，更别说费效比了。但缺点一样明显，516的任务和功能太单一了，自卫武器只有2座双联37炮和一部分火箭深弹，执行任务时必须由其他军舰或战机提供掩护，生存能力堪忧。
综合来说，516更多是奉行兔纸小步快跑的发展战略，验证火力支援舰的思路，其本身也有诸多问题需要解决。待到时机成熟，516后续舰的攻陆小分队建成，火箭弹雨炸岛画面太美猪母同志不要羡慕哈。
图：再来感受下火箭弹的怒火

番外篇——关于稳性
今天科普一下船舶稳性，总是有人不相信猪母的内倾船体对船舶性能的不良影响，甚至还有鼓吹内倾船体的优越性的，真是冥煮的设计啥都好啊……
1、稳心
稳性是船舶在外力作用下发生倾斜后，在外力消失后能回复到正浮状态的能力，是非常重要的性能。
稳性可分为横稳性、纵稳性、初稳性（小倾角稳性）、大倾角稳性、静稳性、动稳性、完整稳性、破舱稳性等等，在船舶设计时都需要严密计算，这里就最简单的小倾角静横稳性进行定性分析。
稳性取决于重力和浮力的位置关系。船舶正浮状态下，船舶重力G与浮力F大小相等、方向相反、且在同一条铅垂线上。浮力作用中心——浮心即为船舶排水体积的几何中心。
图：正浮状态受力（通常重心都比浮心高）

当船舶受外力横倾时，重心位置和重力的大小方向不变，浮力的大小和方向也不变，唯一变的是浮心位置，因为排水形状变了，排水体积的几何中心就向倾斜的一侧偏移，这样重力与浮力形成力矩使船舶回复正浮状态。
这个力矩叫做复原力矩，正浮状态和倾斜状态浮力作用线的交点叫做横稳心M。
图：倾斜状态受力

只有横稳心在重心之上，船舶才能回复正浮；如果稳心低于重心，船舶将倾覆；如果横稳心恰好和重心重合，船舶将保持倾斜状态。
横稳心在小角度横倾时位置变化很小，计算中可作为一个定点；横稳心与重心的距离叫初稳性高度GM，数值越大，复原力矩越大，回复速度越快；
但复原力矩也不是越大越好，过大的力矩会使船舶摇晃剧烈，对结构、设备、人员都有不利影响。插句题外话，因为船舶的纵稳心都非常高，所以纵向复原力矩都很大，所以船舶艏艉都较瘦，不光为减少阻力，也是减少艏艉部排水量从而限制纵稳心高度。

2、船形对稳心的影响
小倾角横倾时，横稳心位置几乎不变，所以稳心位置的最大影响因素就是船舶横截面形状，由于船体是复杂形状，每个截面的M又不相同，实际的稳性计算是非常复杂的过程，这里简化模型，只分析船体中部的截面。
一般民用船舶方形系数较大，船型宽肥，其横稳心相对也较高，为简化工艺，节约成本，船体横截面都近似矩形。但对于军用船舶，由于追求高航速，普遍采用较小方形系数，船型瘦长，但这样的话，横稳心就会降低，稳性变差。
图：肥船与瘦船的稳性对比

这样通常采取的解决措施是船体适当外飘，改善横倾状态下排水形状，以增加横稳心高度，而且还可以增加甲板面积，扩展船体空间，一举多得。
图：垂直船体与外飘船体稳性对比

但猪母为追求隐身效果反其道而行之，采用内倾式船体，这样在横倾时，排水形状的变化很小，以至于横稳心高度很低，稳性很差。
图：垂直船体与内倾船体稳性对比