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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）

3、最被看好的轨道炮
轨道炮由两条平行的导轨组成，弹丸夹在两条导轨之间。两轨接入电源，电流经一导轨流向弹丸再流向另一导轨产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的洛伦兹力推动弹丸，达到很高的速度，理论上可以到达准相对论速度（理论上而已）。
图：轨道炮原理图平面版

图：轨道炮原理图立体版

轨道炮的优点显而易见：不需要线圈炮那样的繁多附属设备，仅需两根导轨，结构简单，重量轻，布置灵活；相比传统火炮有着极高的初速，可以再很短的距离内把弹丸加速到极高的速度。可以说有着明显的军事应用优势。
缺点嘛，当然有了，世界上不存在完美的东西，首先是导轨和弹丸材料问题，要想推动弹丸达到超高速，必须要有超高的电流，这对导轨提出了苛刻的要求——强度要高、电阻要低、表面要光滑。

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

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