电磁轨道炮的作战效能,归根到底要通过弹药体现出来。电磁轨道炮研发是一个系统性工程,除了加速投射装置外,弹药是同等重要的关键,但这往往又易为人们所忽略。超高速炮弹(Hyper Velocity projectile,HVp)的相关研究便是如此。目的是为电磁轨道炮进行系统配套,提供能够充分发挥其作战效能的新概念弹药。
HVp炮弹是一种和传统炮弹截然不同的新型炮弹,它拥有更高炮口速度和更低的减速,其打击速度至少达6倍声速,主要利用动能而非化学能来摧毁目标。更关键的是,HVp炮弹成本极低,只需要2.5万美元(美国海军的目标是1.5万美元),是一项有望以低成本来实现高性能的革命性技术。大体来说超高速炮弹(HVp)采用次口径低阻力空气动力学技术,速度高、机动性强;采用精确电子制导系统,可以有效拦截当前及未来的各种高机动性目标威胁。
炮弹在飞出炮管后,仅留下中间具有稳定翼的弹芯,由于弹芯的空气阻力很小,所以可以飞得极快,弹翼可以控制飞行方向,以精准击中目标。与传统化学能弹药相比,超高速炮弹(HVp)拥有如下优势:通过次口径弹药的设计来实现极高的速度,从而避免了使用火箭发动机来增加弹药的射程;发射更小型化、更精确的弹药可以减轻附带毁伤的程度,并可在更大程度上提高弹药库的备弹量,同时非装药设计也增强了舰艇平台的安全性;避免使用火箭发动机则直接降低了弹药的总成本造价。
美国海军在HVp领域已经取得了相当的进展。目前为炮口动能达32兆焦的电磁轨道炮样机研发的超高速炮弹(HVp)长约610 毫米、重12.7千克,射程约185千米。而若使用64兆焦炮口动能的电磁轨道炮发射20千克的HVp,射程将超过245千米。美国海军远景规划的目标是,用187.5MJ炮口动能的电磁轨道炮将60千克级别的HVp投掷到400千米外,可执行远程火力支援、反巡航导弹、反弹道导弹及反水面战((ASuW))在内的几乎全频谱任务。
这是意义重大的。电磁轨道炮发射HVp炮弹来承担海基防空反导任务的例子,就很能说明问题。近日,美国国防部战略和预算评估中心的布莱恩克拉克少将公开宣称:“……以往,海军战舰一般都使用‘先进海麻雀’‘标准’‘拉姆’等来抵御巡航导弹和一些其他空中威胁,尽管它们非常有效,但也非常昂贵。‘超高速炮弹’则能解决这个问题……美国海军战舰在中东面临很多低档巡航导弹、自杀式无人机或是低成本智能灵巧弹药的袭击,‘超高速炮弹’可以替代动辄200万美元的‘先进海麻雀’或者100万美元的‘海拉姆’,而且成本只有数万美元一发……”
事实上,这位美军少将一针见血地指出了问题的关键。今天人类的战争已经迈入了网络中心战的门槛。而网络中心战的要素不仅包括战场信息的获取和分享,也包括打击手段的分布化和智能弹药的泛平台化、低成本化、技术扩散化。它们的态势感知、电子对抗、精确制导、高效毁伤、毁伤评估甚至是弹际通信等能力,更多地依赖于数据链而非弹载系统,实际上每一枚弹药都成为了战场网络的一部分。
在提高精确打击能力的同时,弹药本身的造价成本和投掷成本都在呈指数级下降。这样一来,在如何高密度对抗来袭弹药的问题上,传统的防空反导系统就不可避免地要陷入效费比的陷阱不是不能拦截这些威胁,但成本太高了,而且覆盖面和发射速率方面容易百密一疏,功亏一篑。只有寻求低成本、高效能的手段,这才是有效和可持续的作战理念。超高速炮弹(HVp)的作战效能具有足够的颠覆性。
当然,HVp的工程化同样面临着诸多的难点问题:比如受发射过程的强磁场作用,电子器件很容易受到影响失灵,如何解决强磁场下可靠性问题还需要在工程上有效解决;HVp与电磁轨道炮构成的打击系统组合,与当前传统舰载火控系统的兼容性也存在疑问。不过即便如此,相比电磁轨道炮这个投掷系统,美国海军对HVp工程应用性能的优化还是要更为乐观一些。现在完全有理由认为,美国海军HVp的几个关键技术基本获得了突破。
超高速炮弹(HVp)项目早先由BAE系统公司和通用原子能公司两个团队同时承担。但在2014年,美国海军研究院在将项目调整到“海军未来能力”项目集群后,选定BAE系统公司作为HVp的主承包商,授予其3360万美元的开发和验证合同。2015年,完成了HVp关键部件设计、炮弹飞行模拟、毁伤效能评估、弹载电子器件开发等工作。









