独特的发射原理

发展现状

应用前景

研究状况

为了更好地完成火炮的作战任务，未来的火炮必须大幅度提高性能，但传统的方法已接近极限。从20世纪70年代开始，西方各军事大国纷纷对新的发射源进行了广泛研究和探索，开展了诸如电热化学炮、电磁炮、定向能武器等电能武器的研究，以期取代传统火炮，但其中取得了突破性进展，发展最迅速，即将投入实战使用的是电热化学炮。

独特的发射原理

电热化学炮是将电能转变为热能使推进剂燃烧，产生高温高压气体推动弹丸高速发射的武器，由电源、脉冲形成网络、炮身、炮架等部分组成。电热化学炮的炮弹由等离子体喷管、推进剂和弹丸等组成。电热化学炮综合使用电能和化学能，可使电能需要量减少80％，有利于实现小型化，易于实战使用。

典型电热炮的发射原理是：由电源发出的高电压大电流经脉冲成形网络的调节，使其成为波形符合弹道要求的电流脉冲，输入等离子体喷管，引起电极间产生电弧，烧蚀塑料毛细管壁，产生高温、高压、含氢量高的等离子体射流，高速喷入推进剂，发生化学反应生成高温高压燃烧气体，驱动弹丸高速运动，从炮口射出。根据气体动力学原理估算，电热化学炮弹弹丸的初速度最高可达3～4千米／秒。

发展现状

电热化学炮的研究始于1980年初，但进展相当迅速，特别是进入20世纪90年代以来取得了突破性的进展。目前，电热化学炮的研究和试验已经取得了令人振奋的成果，世界各国都对电热化学炮表现出了很大的兴趣，美国、俄罗斯、以色列、英国、法国、日本等发达国家已在这一技术领域进行了理论探索和实验研究，尤其以美国的进展最快，技术最为领先。

电热化学炮的主要优点是：弹丸的初速度大，射程远，其炮口动能比传统火炮提高约25～55％，推进剂的化学反应速率可由输入的电流脉冲调节控制，射程改变灵活，除发射电热化学炮弹以外，也可发射普通炮弹

应用前景

1、坦克炮。未来坦克为了更好地完成作战任务，必须大幅度提高威力及弹丸的初速度。从目前的研制进程来看，电热化学坦克炮是优先发展的项目。美国国防部1998年公布的国防技术领域计划中，提出的发展目标是：3～5年内，ＸＭ291进行120毫米电热化学坦克炮的试验，使10千克的弹丸初速度达到1825米／秒，炮口动能17兆焦，比传统的坦克炮动能增加50％，穿甲能力提高10％；远期（6年以后）目标是将电热化学炮技术用于产品改进计划或装备未来战斗系统；最终的目标是发展炮口动能达到20兆焦以上的电热化学坦克炮，这相当于传统的140毫米固体发射药火炮的炮口动能。美陆军正在研究Ｍ1Ａ2坦克用的电热化学炮，计划2005年进行装车试验。

2、野战火炮。电热化学炮是在传统火炮发射技术基础上的一个飞跃，可以大幅度地提高弹丸的初速和射程，且与目前装备的火炮衔接性能好（可发射普通炮弹），比电磁炮更容易作为火力支援武器应用在野战火炮上。1995年，以色列核研究中心为美国军方研制的口径为105毫米的固体推进电热化学炮野外试验，已使质量3.8～5.2千克的弹丸初速度达到1.80～2.03千米／秒，且膛压曲线可控、重复性好。

3、舰船武器：美国海军和国防特种武器局正在实施一项联合计划，由国际科学应用公司作为主承包商进行研制。在水面火力支援计划中，中期目标是演示127毫米电热化学舰炮系统，炮口动能22兆焦；远期（6年以后）目标是将电热化学舰炮技术用于产品改进计划。

电热化学炮很好地解决了动能武器“快”的问题，既可取代传统火炮用于远程火力支援，又可用于执行反装甲、防空、舰艇近距离防御等作战任务，具有广阔的应用前景。如今，电热化学炮技术已经进入靶场试验的实用阶段，由于具有威力大、射程远、体积小、适用性广和实用性强等显著优点，它已成为液体发射药火炮和电磁炮等新概念火炮最有力的竞争者，将带来兵器发展史上一场大革命。

研究状况

美国是最先开展电热化学炮研究的国家，并且一直处于领先地位。1980－1990年间，美国有关公司进行了一系列试验，以期能把电热化学炮装备到美国M1坦克上。通用公司和食品机械公司分别把120毫米口径的M256制式坦克炮改装成电热化学炮进行了试验。令人遗憾的是，这些试验并不成功，不仅没能达到预期目的，而且令人感到电热化学炮并不比电磁炮更有前途。认同这一观点的美陆军科技部在1990年曾建议把发展基金从支持电热化学炮转为支持电磁炮。但是即使这样，由于电热化学炮是从化学能炮到电能炮的过渡产物，一些化学能火炮的技术可以利用，又比电磁炮的电源简单，因此电热化学炮仍被看作是未来坦克炮最直接的候选对象，电热化学炮取代传统坦克炮的研究仍在有步骤地进行。

美国陆军先在30毫米和60毫米口径的缩尺寸坦克炮上进行了电热化学发射试验，后来又扩大到120毫米口径火炮上。这一工作是在美国陆军的资助下完成的。1991年，美陆军与食品机械公司签订了《电增强因素改进项目》的研究合同，资助食品机械公司从事电热化学发射技术研究。

除美国外，其他一些发达国家也在从事电热化学炮的研究。特别值得关注的是以色列索伦克核研究中心。该中心自1986年从事电热化学炮研究以来，已取得了很大成就。1993年在实验室里进行了60毫米口径电热化学炮的发射试验后，又成功地进行了105毫米口径固体发射药电热化学炮的野外射击试验。

德国于1986年开始电热化学他的研究，从1991年开始，德国与法国开始联合研究，并且曾计划于1999年进行120毫米口径的电热化学炮的野外射击试验。

电热化学炮源于人们对电热炮的研究。按工作方式，电热炮可分为两大类，一类是利用特定的高功率脉冲电源向某些工质放电，把工质加热变为等离子体，利用含有热能和动能的等离子体直接去推动弹丸运动，这类电热炮我们称作直热式电热炮；另一类称为电热化学炮。

在直热式电热炮中，为了减小等离子体的高温效应对弹丸的影响，在弹丸和电爆炸材料（产生等离子体的工质）之间用流体工质隔离，电加热产生的等离子体推动流体工质，流体工质再推动弹丸。在这种电热炮中，由于流体工质是惰性的，椎进弹丸的能量全部来自电能，这种电热炮又被称作“纯”电热炮。在1995年，德国进行的105毫米口径电热炮试验已能够把2公斤的弹丸加速到2400米／秒。由于从电能转化为机械能的效率很低，为“纯”电热炮提供能量的高功率脉冲电源的体积甚至和电磁炮电源相当，“纯” 电热炮不能成为未来坦克炮的可行选择，因此，人们把注意为全部放到电热化学炮的研究上。

电热化学炮的发展经历了液体发射药电热化学炮和固体发射药电热化学炮两个阶段。

液体发射药电热化学炮

把“纯”电热炮的惰性流体工质替换成含能的流体工质，就成为大家熟知的液体发射药电热化学炮。除了电能外，流体工质发生化学反应提供弹丸运动所需要的大部分能量。同电磁炮相比，电热化学炮需要的电能大为减少，使得电热化学炮变得实用性更强。美国食品机械公司的电热化学炮就是电热炮和液体发射药火炮融合的产物，曾一度被认为可用于坦克上。同其它使用含能流体工质的电热化学炮相似，食品机械公司的电热化学炮象整装的液体发射药火炮，这类大炮的内弹道存在压力波，不能保证内弹道的一致性，这是采用流体工质电热化学炮要克服的最大障碍。

固体发射药电热化学炮

90年代初期，以色列索伦克核研究中心率先从事用于坦克炮的固体发射药电热化学炮的研究。后来美国也介入该研究领域。最近几年，德国和法国也从事了固体发射药电热化学炮的研究。

固体发射药电热化学炮的概念是这样形成的：为了增加传统固体发射药火炮的初速，发射药在炮膛内燃烧的同时，注入由高功率脉冲电源产生的等离子体。这样做的确能使炮口速度达2000－2500米／秒。不过，对等离子体发生器产生等离子体的时机有严格要求。

在最新的固体电热化学炮中，由于原来的等离子体注入器被功率点火器取代，对电能的需求又有所降低。每发射击所需要的电能已减少到0.5兆焦耳，脉冲电流已降到10－30千安之间（以往为3000－4000千安），这使得把固体电热化学炮应用到装甲车辆的问题迎刃而解。

安装有等离子体发生器的固体电热化学炮与传统固体发射药火炮相比有如下优点：首先，等离子体点火使火炮有较高的装填密度。对于给定尺寸的火炮来说，装填密度的提高意味着发射药作功能力的增大，弹丸初速的提高。其次，固体发射药电热化学炮能够使用稳定性更高的发射药。而用传统的点火方式点燃稳定性好的固体发射药是很困难的。

等离子体点火系统的不断改进可能于近期使现有坦克火炮的炮口动能增加25％。这意味着用固体电热化学炮发射现有制式坦克炮的炮弹，能够使初速由1750米／秒提高到1950米／秒。

美国陆军的研究目标是利用低于1兆焦的电能，把现有120毫米口径的坦克炮的炮口动能提高40％，德国的目标也基本相同，预期的炮口速度可达到2100米／秒。应该指出，即使美国、德国预期的目标得以实现，120毫米口径坦克炮的性能也比不上140毫米口径坦克炮的指标。美英等国之所以没有积极发展传统的140毫米口径的坦克炮，主要是考虑到该口径坦克炮的弹丸的体积较大，重量也大，随车携行的弹丸数量将大为减少。

目前在国外，直接从事电热化学炮研究的机构多达数十个，至于涉及研究脉冲功率电源和脉冲形成网络等配套设施的机构更是不计其数。80年代末以来，国外在电热化学发射技术的研究方面取得了很大突破，电热化学发射技术已经成熟。可以预见，在不远的将来，固体发射药电热化学坦克炮必将走向实用化，在未来战场上大显身手。