電磁炮發(fā)射高速動(dòng)能鎢合金炮彈的殺傷力為何驚人!


昨天談到了某方艦載電磁炮打出了8馬赫以上的高速度,射程超過了200公里,而且仍然可以精確擊中海上靶標(biāo),一個(gè)重量只有十幾公斤的鎢合金彈丸,命中目標(biāo)后的殺傷力不亞于數(shù)噸重的反艦導(dǎo)彈。那么就有用戶質(zhì)疑,一個(gè)十幾公斤的彈丸還沒有蘋果大,一旦命中艦船也不過打個(gè)窟窿,是如何做到大當(dāng)量殺傷的?實(shí)際這種想法,是把我們平時(shí)見到的中低速物體碰撞和彈丸命中的效果,想像到了超高速物體碰撞的后效上,實(shí)際上是不對(duì)的。因?yàn)?倍以上音速的物體互相碰撞,就是超高速碰撞,此時(shí)的物理和化學(xué)碰撞后效,已經(jīng)和我們平時(shí)見到的碰撞效果大為不同。高速碰撞,是作為高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的宏觀物體之間的相互碰撞,是爆炸力學(xué)的一個(gè)研究?jī)?nèi)容。高速碰撞能導(dǎo)致宏觀物體嚴(yán)重變形、破壞,甚至瞬間熔化和氣化。自然界的隕石碰撞或流星體與航天飛行器之間的碰撞。
常規(guī)武器中高速穿甲彈與裝甲的碰撞,爆炸焊接工藝中金屬板之間的碰撞等都屬于高速碰撞的范圍。而電磁炮炮彈和目標(biāo)之間的高速碰撞,是高速碰撞研究的新課題。高速碰撞將釋放巨大的能量。在物理學(xué)中屬于運(yùn)動(dòng)物體的TNT當(dāng)量。使碰撞物體變形、破壞乃至熔化和氣化的能量來源于碰撞前物體的動(dòng)能。物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越大,碰撞時(shí)釋放的能量就越大。因此,動(dòng)能的大小,特別是單位質(zhì)量物質(zhì)動(dòng)能的大小,即能量密度,是碰撞導(dǎo)致破壞程度的標(biāo)志。通常用TNT三硝基甲苯當(dāng)量表示運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能。每克TNT的標(biāo)準(zhǔn)能量為1千卡,以每秒1千米速度運(yùn)動(dòng)的1克物質(zhì)的動(dòng)能為500焦耳,約相當(dāng)于0.1196千卡,因此 TNT當(dāng)量為0.1196克。若物體的質(zhì)量為Μ千克,運(yùn)動(dòng)速度為v千米/秒,則其動(dòng)能的TNT當(dāng)量為119.6Μv。例如:爆破1立方米堅(jiān)硬巖石需1千克TNT炸藥。

因此,如用質(zhì)量為2千克的炮彈完全破碎1立方米的堅(jiān)硬巖石,炮彈的飛行速度必須為2千米每秒。在自然界中,流星體相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)速度為每秒10千米到幾十千米。以每秒40千米計(jì)算,每噸流星體的TNT當(dāng)量約為191噸,這是很大威力的數(shù)字。 隕石同地球、月球及其他行星和衛(wèi)星的碰撞,流星體同人造衛(wèi)星或空間飛行器的碰撞。流星體進(jìn)入大氣時(shí),氣動(dòng)加熱引起燒蝕使流星體損失質(zhì)量。由于流星體的動(dòng)量與質(zhì)量成正比,而作用于流星體的空氣阻力與流星體質(zhì)量的三分之二次方成正比。因此只有大的流星體才能穿過大氣層落到地面成為隕石,并在與地面碰撞前保持高的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。高能量的隕石與地面碰撞會(huì)形成相當(dāng)可觀的隕石坑。上世紀(jì)50年代以來對(duì)隕石或流星體碰撞的力學(xué)問題進(jìn)行了大量的研究。 是為了保證人造衛(wèi)星和空間飛行器安全飛行,需要研究微流星體與飛行器殼體的碰撞問題,并采取相應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)。但是這些對(duì)自然隕石和隕星的殺傷效果和能量體系的研究,最終卻可以越來越多的運(yùn)用到高速動(dòng)能武器的碰撞研究上,比如反導(dǎo)的KKV高速碰撞彈頭,高速穿甲彈和比這個(gè)速度更高的電磁炮炮彈的殺傷效果上。

高空反導(dǎo)的KKV彈頭的碰撞相對(duì)速度可以達(dá)到十幾馬赫,而電磁炮的碰撞速度也逐步接近10馬赫,這樣的彈頭高速碰撞威力,就可以以幾十千克的彈頭,達(dá)數(shù)噸甚至十幾噸TNT炸藥的爆炸威力,這個(gè)效果足夠輕易摧毀一艘萬噸級(jí)的艦船或者地面一個(gè)數(shù)千平米的地下埋藏的工事,因此高速電磁炮的炮彈,已經(jīng)被稱為人造流星!一旦有一顆落在頭上,都是效果非常美好的。若一艘艦船或者一輛未來戰(zhàn)車,能邊運(yùn)動(dòng)邊連續(xù)發(fā)射幾百顆這樣的人造流星,那真是神仙也擋不住!