日本海上自衛隊 完成世界首次「艦載軌道炮實彈射擊」測試 - INSIDE

日本已經悄悄地把軌道炮搬上軍艦海試成功!馬赫7+、射程200公里起跳、射擊成本超低,槍管壽命還比美國當年強太多!
美國放棄的超級武器,日本撿起來認真搞,隨著中共武力叫囂,迫使日本加蘇裝上神盾艦
這東西一旦部署,台海戰局將徹底翻盤,中共毫無對策。
日本海上自衛隊 完成世界首次「艦載軌道炮實彈射擊」測試 - INSIDE


日本是真的做出低耗損的電磁軌道炮了,只需要電力,平均一分鐘可以打十發,射程300公里,如果一艘船裝六部….射程提高到600公里,中共的船艦根本就是靶船,還沒看到日本軍艦就被擊沈了,目前沒有任何防空飛彈能防禦這種攻擊⋯⋯中國航母就是大型鐵棺材
日本電磁砲發展順利贏在「這項」技術 專家:看好打擊極音速飛彈
2025/04/24 15:52
日本電磁砲技術正在穩定發展,國防院學者詹祥威分析,未來可利用電磁砲的砲彈速度優勢,作為攔截中國超音速,甚至極音速飛彈的利器。(圖:日本海上自衛艦隊)
〔記者劉宇捷/綜合報導〕日本防衛裝備廳(ATLA)日前與自衛隊合作,在「飛鳥號」測試艦上安裝持續穩定研發的「電磁軌道炮(レールガン)」,該武器已領先美國,安裝耐高溫、耐磨的砲管正進入下一階段的艦艇測試。國防院學者詹祥威近日發表評析分析,陶瓷塗層的加工技術是突破砲管壽命的關鍵,此外小體積的電池開發也是幫助成功登艦的重要推手;未來,可利用電磁砲的砲彈速度優勢,作為攔截中國超音速,甚至極音速飛彈的利器。
日本海上自衛艦隊日前發布新聞表示,艦隊司令官大町勝志少將親自登上測試艦「飛鳥號」,視察了電磁砲開發項目的最新情況,並曝光了電磁砲在船上的近照。對此,國防安全研究院網路安全與決策推演研究所助理研究員詹祥威昨(23)日發布觀察評論表示,雖然釋出的照片有限,但基本可看出整體武器外型與過去差異不大,延續陸上測試的基礎,並完成單發、連發不同階段的測試,如今在船艦上進行進一步測試,顯示整體研發進度持續正向進展。
自衛艦隊司令官大町勝志少將親自登上測試艦「飛鳥號」,視察了電磁砲開發項目的最新情況,並曝光了電磁砲在船上的近照。(圖:日本海上自衛艦隊)
研發過程與打擊目標
綜觀研發過程與優勢,日本防衛裝備廳於2016財政年「中長期防衛技術優勢確保」方針下,將「電磁加速」的原型概念列入6年期發展計畫,編列2億3000萬元新台幣用以技術開發。2021年,陸基型的40公厘電磁砲原型成功開發,完成初始「單次發射」的開發測試階段性目標,預期目標設定砲彈初速每秒2000公尺,而實際測試結果達每秒2297公尺,相較傳統戰車火炮初速約為每秒1750公尺。
從防衛省釋出過的測試畫面來看,基本電磁砲砲彈本身並未含有爆炸裝藥,而是僅依靠自身速度、動能打擊目標;如同戰車砲彈在打出後彈藥與外衣脫離,子彈本身擊發後持續依動能慣性飛向目標。
詹祥威進一步認為,由於其速度達6.5馬赫,因此預期設定用以攔截、打擊敵方的超音速導彈,如解放軍「東風17」或「鷹擊21」等。當艦隊防空網難以攔截對方戰術突穿,電磁軌道砲作為近距離的超高音速反制武器,形成了實際的「多層次防空網」;乃至於對敵方艦隊的打擊成效上,也會使敵方傳統反導產生一定難度,預期優於一般艦對艦導彈的打擊成效。
「儲能設備小型化」以及「快速反覆充電放電」的落實,讓日本電磁砲能順利搬上艦體進行下一步測試。圖為裝上電磁砲的「飛鳥號」測試艦。(圖片擷取自@Ogawa_reaacco的X帳號)
基礎技術研究開發促成穩定進展
日本科研單位能領先已放棄的美國,克服砲管易過熱的問題,其關鍵之一在於「化學沉積表面塗層」技術的研發,該技術主要係於室溫減壓條件下,將固態粒子噴附薄膜上使其固化的技術,減少高溫加工可能造成的耗能與材料異劣,並且將欲加工的塗層材料如陶瓷,研磨或以其他工法製成微米乃至奈米級粉末,再以氣溶膠方式藉由高速熱能噴附於加工表面,形成極致薄膜的陶瓷塗層。
此化學沉積工法一般廣泛應用於半導體工業的微製程,其加工材質則依據產品特性而定,如廣為人知的「西門子製程法」即採用多晶矽去除過度金屬與雜質。而作為耐熱、耐磨耗性絕佳的陶瓷,過去亦被大量運用於太空乃至軍工產業;也由於此項技術開發,成功於2007年獲得日本社團法人發明協會的「21世紀發明獎」,並於後續成功加工應用於電磁軌道砲管,因此奠定了承受更能量,與裝備小型化的基礎,並克服電磁軌道砲身因高速而需承受熱能的風險。
此外,為達成艦射型「連續發射」的目標,其整體必須要能將電能進行「儲能設備小型化」以及「快速反覆充電放電」的實用目標,雖未有進一步的公開資訊揭露其採用的商品,但日本川崎重工的既有電池開發技術,依評估顯然已足以達成設定。再對照過去陸基型測試照片或原理示意圖可發現,過去使用至少3個貨櫃用以供電與控制鏈路,如今艦測照片似乎僅剩一個貨櫃,因此大膽判斷自衛隊的開發已初步達成小型化、少供電、快速反覆放電的目標。
過往美國2005年就展開相關技術的開發,但由於諸多因素在2021年後便擱置,其中幾項重大因素便是電磁砲自身的高耗能特性,難以有效裝載於高耗能的現代化軍艦,並且發射過程產生對砲身的磨耗,以及熱能難以處理等因素。
對照過去陸基型測試照片或原理示意圖可發現,過去使用至少3個貨櫃用以供電與控制鏈路,如今艦測照片似乎僅剩一個貨櫃,因此大膽判斷已初步達成小型化、少供電、快速反覆放電的目標。(圖:日本防衛省)
對照過去陸基型測試照片或原理示意圖可發現,過去使用至少3個貨櫃用以供電與控制鏈路,如今艦測照片似乎僅剩一個貨櫃,因此大膽判斷已初步達成小型化、少供電、快速反覆放電的目標。(圖:日本防衛省)
目標多邊合作與性能穩定化
日本已於去(2024)年5月與法國、德國共同簽署《電磁軌道砲技術合作實施指南》,旨在加速電磁軌道砲技術交流、共同研發與加速實用化,同時也已派遣官員前往美國海軍吸取過往開發的數據、技術與經驗,預計能加速後續研發的進度並減少誤區嘗試。
後續的研發目標,將是聚焦在模擬實戰狀態下的連續、多發射擊,以其強化電磁軌道砲的穩定性與可靠性,在連續、多發射擊下將預期產生更高的熱能與動能,既有砲管與砲身是否能承受此嚴苛條件,以及在此條件下砲擊初速是否因此改變等,都是正式完成艦載化研發前必須考量的重點。
最後,詹祥威也點出,外界不應過度樂觀的部分是,依據過往美國開發與研究的經驗,認為此電磁軌道砲至少需能產生64兆焦耳的發射能量才具備實戰性,而目前日本研發進度約為7.9兆焦耳,若按美軍過往標準恐怕距離實戰化仍有相當進程
"日本電磁砲發展順利贏在「這項」技術 專家:看好打擊極音速飛彈 - 自由軍武頻道" https://def.ltn.com.tw/article/breakingnews/5022184
磁軌炮(英語:railgun),也稱軌道炮,是一種與單極馬達原理相似的電磁炮發射裝置。磁軌炮以電流產生的勞侖茲力加速載物,令其沿平行的導軌移動,並進入下一個軌道繼續加速[2]。
磁軌炮的動力來源與其他武器不同,不使用炸藥與推進劑,而是使用電磁力取得巨大動能來發射砲彈,傳統軍事用槍械的槍口初速無法超越每秒1000公尺,而磁軌炮能達到每秒1700至3000公尺。另外磁軌炮能避免傳統炸藥與彈頭存儲的風險,以及相對低廉的成本亦是磁軌炮的優勢[3]。
除了軍事應用,美國國家航空暨太空總署也建議運用磁軌炮將載荷送入外太空的地球同步軌道[4];然而在過程中將產生強大的G力,限制了載荷的使用。這種交通工具被稱為質量投射器。
基本介紹[編輯]
磁軌砲的運作概要圖。
電磁炮與傳統馬達的不同之處在於其結構不需場磁鐵(永久磁鐵)[5],它的基本結構由單環電流組成,因此需要極大電流(超過百萬安培)來產生足夠的槍口初速。其中一種常見的變種是利用驅動電流通過平行導線,增加電樞產生的磁場(直流串繞馬達的設置),稱為增強磁軌炮[6],這種設置減少了電流的需求量。
電樞可以是子彈組成的一部份,也能被用以加速絕緣、不導電的子彈。通常固態金屬導體是磁軌炮電樞較好的材料來源,但也可以使用電漿電樞與混合電樞[7]。與傳統槍受火藥爆炸的瞬間氣壓推進的原理相同,電漿電樞以類似的方式推動非導體的固態載荷。電漿電樞以電漿將金屬電樞與槍軌連結,在速度超過閾值後,固體電樞亦能轉型為混合電樞。
對於軍事應用來說,磁軌炮的優勢在於它能達到遠超過傳統武器的槍口初速[8]。槍口初速的提升可以有效改善射程,並且提高終端速度,令其剩餘的動能產生榴彈的爆破效應。典型磁軌炮的槍口初速通常能達到每秒2000-3500公尺[9]。對於單迴路磁軌炮而言,它需要在幾微秒間經過五百萬安培,產生的磁場強度約為10特斯拉,現代磁軌炮的設計通常為「空芯」(不使用磁性材料),以提高磁通量。
磁軌炮的速度處於輕氣炮的範圍,然而後者被認為更適合應用於實驗室,而磁軌炮在軍事應用上具有十足潛力。理論上,如果能開發重量輕、穩定的電源技術,應用於磁軌炮,系統總體積與質量將會遠小於常規推進劑的彈藥量,克服傳統彈藥的不穩定性(大大減少敵軍炮火的威脅)。
應用[編輯]
美國海軍亞里·伯克級驅逐艦的後繼實驗艦朱瓦特級驅逐艦(USS Zumwalt DDG-1000)設計好一套整體電力系統 (IPS),能夠有效輸送電力往馬達或是武器,以利日後裝配磁軌砲,但礙於成本問題,目前只裝配先進火炮(AGS)代替。
2018年2月1日,幾張安裝了新型號艦砲的072III型大型登陸艦海洋山號的照片在網上廣傳,輿論認為是中國解放軍試驗中的磁軌砲,但也有說法指其設計更接近線圈炮。
2023年10月17日,日本防衛裝備廳稱日本海上自衛隊已成功在海上試射中口徑電磁砲,其採用40毫米砲管,砲身長達6公尺、重約8噸,充電能量達5百萬焦耳(MJ),發射40毫米的鋼彈後,能使彈藥初速達到約6.7馬赫的超音速,砲管壽命能發射超過120發。
"磁軌砲 - 維基百科,自由的百科全書" https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E8%BB%8C%E7%A0%B2
BAE System的電磁軌道砲原型在美國海軍水面作戰中心
達爾格倫分部(NSWCDD)進行試射的畫面,約在2017年7月中旬。
電磁軌道砲基本原理"美國海軍電磁軌道砲(EMRG)發展計畫" http://www.mdc.idv.tw/mdc/navy/usanavy/ergm.htm
電磁 軌道砲(Electromagnetic Railgun ,EMRG)由兩條通上電源的固定平行導軌,以及一個沿平行導軌軸線方向可滑動的砲彈底推板作為電樞組,電樞與兩個導軌接觸,而電磁砲彈就放置在電樞(砲彈底推板)前方;發射時,電流由一條導軌流經電樞,然後由另一條導軌流回,構成閉合電流迴路;而強大的電流在兩平行導軌間產生感應磁場,並與流經電樞的感應電流相互作用,產生強大的電磁力,推動電樞沿著平行導軌方向快速加速,而砲彈也被電樞帶動而言著導軌加速,最後就從沿著導軌以高速射出。
理論上,電磁軌道砲比起傳統的化學裝藥,能賦予砲彈更高的動能,砲彈不僅不需要發射用的裝藥,甚至不需要使用高爆戰鬥部就能有效摧毀軍艦等目標, 如此可降低彈丸成本,並提高船艦安全性(不需要在船艦上儲存大量高爆彈藥)。美國海軍最初發展電磁砲作為海上火力支援(Naval Surface Fire Support,NSFS)任務,主要是攻擊沿岸目標、支援海軍陸戰隊攻勢,但隨後進一步擴大到攔截彈道飛彈與巡航飛彈等防禦性任務。
由於電磁軌道砲的砲彈 飛行速度快(以初速7馬赫級計算,即便射擊遠在110海里外的目標,理論上彈道末端速度可望還有5馬赫以上),短時間內對一個扇面進行連射(由於單次發射成本低,每次接戰可投擲更多彈藥),砲彈體積小巧更難及時追蹤,敵方 船艦欲躲避或攔截的難度極高。而由於砲彈體積較小,相較於飛彈,相同單位空間裡能攜帶更大的彈藥基數,能對付更多目標。除了攻擊陸地固定目標之外,美國海軍也希望開發電磁軌道砲對付海上目標乃至空中巡航飛彈、彈道飛彈的能力;過去通常以防空飛彈攔截戰術彈道飛彈或巡航飛彈等空中威脅,而這類防空飛彈的成本往往高於來襲的武器,例如以愛國者防空飛彈系統攔截低廉而簡陋的飛雲戰術彈道飛彈,或如以色列鐵穹式(Iron Dome)系統以每一枚4萬美元的飛彈攔截真主黨勢力每一枚數百美元的戰術火箭;如果能以電磁軌道砲防禦巡航飛彈與彈道飛彈,每次攔截的彈藥成本可望比多數來襲武器低兩個數量級。
不過,電磁砲雖然理論上擁有比化學能砲彈更高的發射能量,但仍然面對大量的實務與理論問題。技術上,電磁砲每次發射需要很高的電能,而欲縮短每次發射之間的間隔,意味必須具備在短時間內再次充電蓄能,這意味著需要更高的發電能力、變電系統以及發射前儲存能量的電容系統,使船艦平台的供電需求大增。另一個更根本的問題是,即便發電與蓄電系統能夠不斷提升,電磁軌道砲能給予砲彈的能量依舊受到限制;電磁砲發射時的能量是經由軌道(即砲管)傳遞給砲彈,軌道通電之後必然生熱,一味地提高發射時的電能將使軌道燒毀,此外發射時與軌道連結的電樞高速運動時會嚴重磨損軌道並產生電弧(電樞跟導軌是同一個電流迴路),這兩項因素決定電磁砲能給予砲彈能量的物理上限。由於發射時的強大電能以及電樞、軌道間劇烈的摩擦,電磁砲發射時軌道都會燃燒,這意味電磁砲的軌道 (砲身)壽命將是一大挑戰,發射期間電樞與軌道摩擦產生的電弧甚至可能燒穿電樞前方的砲彈;而傳統火砲發射能量來自於砲彈自帶的化學裝藥,加上砲彈發射初速相對較低,砲管本身不需承受如此大的熱量 。即便電磁砲發射後軌道沒有立即全毀,然而受到磨損的軌道可能會使砲彈發射時偏離直線,連續射擊時精確度和可靠度會迅速降低。為了增加發射初速,美國海軍電磁砲計畫將砲彈重量減低,僅23磅(一般五吋艦砲的砲彈約重70磅),然而較輕砲彈在飛行中因空氣阻力作功,在飛行中會更快速地喪失速度(即動能),使更多的能量被浪費掉 ;因此,減低飛行阻力就成為輕量高速砲彈的一大設計重點。 此外,電磁砲飛行距離長,飛行速率比一般砲彈更高,如何減少長距離飛行的誤差、確保射擊精確度,或者在高速砲彈上結合導引修正系統,都是必須面對的技術難關。 而電磁砲發射初速極大(可能達傳統火砲的10倍),過去在砲彈上使用的高爆炸藥、引信乃至導引電子裝置(美國海軍打算在電磁砲彈上使用GPS導引)等,在高速發射的強大應力之下很容易損壞;而如果只用來發射實心金屬砲彈,則電磁砲的戰術用途將大受限制。其中一種可能用於電磁砲砲彈的材料是美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research,ONR)進行的重啟活性材料(Reactive material,RM),在平時的強度以及特性類似惰體金屬,高速撞擊目標時就會發生類似化學炸藥的爆炸,如此就不需要引信,平時儲存運輸也十分安全;不過即便是重啟活性材料領域,要適應電磁砲的極高發射速度,也是極大的工程挑戰。
美國海軍發展電磁軌道砲概述
美國海軍研究辦公室( Office of Naval Research,ONR)在2005年展開艦載電磁軌道砲計畫,隨後委由美國通用原子(General Atomics)與英國航太集團(BAE Systems)等兩家廠商各研製一種原型砲進行第一階段測試,並在2012年展開評估程序 。在兩家廠商的第一期測試程序中,廠商先準備一批電磁軌道砲的軌道(即砲身),每一批次試射作業使用一組軌道,完成射擊就將軌道從砲身卸下,送入實驗室分析磨損結果,以評估軌道的壽命;至2011年,電磁軌道砲的原型砲已經射擊了1000發以上。
在2014年7月8日,美國海軍在聖地牙哥基地舉行電磁砲研討會時,在聯合高速艦
米利諾基特號(USNS Millinocket JHSV-3 )的甲板上展示正在發展的兩種電磁軌道砲原型,
左為美國通用原子(General Atomics)的第一階段測試原型,右為英國航太集團(BAE Systems)
的測試原型;此時這兩門電磁軌道砲已經進行了數年測試。
(上與下二張)美國通用原子發展的電磁軌道砲第一階段測試原型。
通用原子的電磁砲系統(GA-EMS)的第一階段3MW原型進行陸地測試的畫面。
通用在2018年試射更大型的10MW級電磁砲,以及搭配砲彈的強化導引電子單元(GEU)。
(上與下 二張)BAE System電磁軌道砲第一階段測試原型。
在2014年4月,美國海軍作戰部長(Chief of Naval Operations,CNO)強納森.葛林奈特(Jonathan Greenert )宣布,由於初期測試進度十分裡養,艦載電磁砲將在2016財年於艘聯合高速船艦(JHSV)上進行海上測試。通用原子與BAE System研製的電磁軌道砲的砲口初速可達4500至5600英里/小時(約海平面5.9至7.4馬赫)等級,砲彈質量23磅(10.43kg),發射時動能 約20~32MW,能以GPS導向砲彈攻擊距離最遠100海里以外的目標,每次發射的成本(含砲彈)約25000美元 ,約略為飛彈系統每次攻擊的成本的百分之一。配合電磁軌道砲,美國海軍也發展「高速投射彈藥」(Hypervelocity Projectile,HVP),這是一種質量輕、低空氣阻力的高速砲彈。
在2015年1月,美國海軍提出分佈式殺傷(Distributed Lethality)概念。過去美國海軍水面艦隊的長程攻擊能力集中在航空母艦上,巡洋艦、驅逐艦、巡防艦主要負責防空、反潛等防禦性任務;而「分佈式殺傷」概念則是讓一般水面艦艇也具備長距離攻擊火力(包括對陸地和對水面目標),並使水面艦艇具備獨自發動攻擊的能力。以往美國海軍水面艦隊多半圍繞著航空母艦編組,而「分佈式殺傷」概念下,水面艦艇能分散部署在戰區裡,每一艘都能獨力作戰、對海上和陸地目標進行打擊;這會讓敵方更難判斷美軍的部署與戰術意圖,並使防禦的困難度大幅增加。「分佈式殺傷」並不會發展新的作戰平台,而利用現有平台結合新武器以及新的作戰思維,創造出更大的作戰效益。電磁軌道砲就是實現「分佈式殺傷」的一 一個選項,憑藉著砲彈超高的飛行速度與更遠的射程、更小的體積以及高於飛彈的火力密度,廣泛部署在水面艦上,將使敵方沿岸目標很難有效防禦。而具備長距離反艦能力的LRASM以及戰術型戰斧的反艦衍生型亦是「分佈式殺傷」武器庫的良好選項。
電磁砲發射瞬間的照片。畫面中的等離子火焰是發射時磁軌砲管與砲彈外罩因高溫氣化而產生。
電磁砲給予砲彈能量的物理上限,是發射時軌道能承受的熱量,這包括通在軌道上的電能
以及砲彈加速時帶來的磨耗。
原本美國海軍希望電磁軌道砲 能在2020年之前展開部署,在2020年代能大規模實戰部署;依照2015年1月導,美國海軍估計在2020至2025年之間開始裝艦服役。在2015年時,美國海軍海洋系統司令部(Naval Sea Systems Command)指揮官威廉·希拉瑞德中將(Vice Adm. William Hilarides)就曾表示,因為電磁砲 發射時所需的巨大能量(牽涉到船艦機電系統的根本性變革),電磁砲需要再等10年才能開始裝上新艦服役,美國海軍起碼還需要再等30年才可能開始考慮完全取消傳統式艦砲。
BAE System為電磁砲開發的高速砲彈(HVP),彈丸外部的容器只是發射初期與軌道保持接觸,
射出軌道後就拋棄。相較於傳統砲彈,電磁砲的砲彈重量輕得多,發射初速更高。
美國海軍也在研究利用傳統裝藥,使傳統的127mm與155mm艦砲發射這種高速砲彈。
在2015年2月初,消息傳出美國海軍正評估在松華特級三號艦上(DDG-1002,可望2018年交付)裝置電磁軌道砲的可能性(包括松華特級的空間與電力餘裕等),可能性包括替換原本兩座AGS艦砲之一或全部替換。松華特級排水量高於柏克級飛彈驅逐艦,而且由於採用全電力推進系統,供電餘裕較大,是美國海軍現有最可能首先正式作戰部署電磁軌道砲的戰艦。
在2015年4月上旬的海上-空中-太空展(Sea-Air-Space 2015)中,美國海軍透露,將在2016年夏季在佛羅里達州附近的艾格林空軍基地海上試驗場進行電磁軌道砲首次海上試射,打算安裝在屆時新交付的聯合高速艦特倫頓號(USNS Trenton JHSV-5)上進行測試(更早之前消息傳出打算使用的測試平台是聯合高速艦米利諾基特號,USNS Millinocket JHSV-3 );此次測試預計發射44枚砲彈,項目包括在電磁軌道砲搭載艦的25到30海里以外設置靜態浮動目標,朝目標發射五枚GPS導引的砲彈。電磁軌道砲預定在2018財年 進行進一步的海上測試,並考慮在第三艘松華特級(Zumwalt class)驅逐艦林登.約翰遜號(USS Lyndon B. Johnson,DDG-1002)上裝置一門。隨後,美國海軍將預定在特倫頓號的電磁軌道砲測試工作推遲到2017年,而有美國海軍有官員建議乾脆再延期一年(到2018),將電磁軌道砲原型直接安裝在林登.約翰遜號驅逐艦上測試 ;不過,由於將電磁砲整合在林登.約翰遜號會涉及不少工程修改,導致該艦延期交付,所以這個構想很快就作罷。
在2016年1月中旬水面艦艇協會(Surface Navy Association's,SNA 2016)國家學術研討會(National Symposium)中,通用原子電機(General Atomics Electromagnetics)表示,正在開發適合LCS近海戰鬥艦裝備的57mm多用途中程電磁軌道砲(Multi-mission Medium Range Railgun),直接結合LCS現有的MK-110型57mm 70倍徑快砲的砲座與砲塔,成為一種能有效對付水面目標、戰機、飛彈、UAV的多用途武器系統。
BAE System的32MW級原型電磁砲於2017年初在美國海軍水面作戰中心達爾格倫分部(NSWCDD)測試場安裝妥當,在2017年7月中旬開始試射作業。BAE System這座原型電磁砲會以2000m/s的初速(約5.8馬赫),將重35磅(15.876kg)的金屬砲彈發射升空,每次發射耗能約32MW(美國海軍電磁軌道砲的最終目標是將能量提高到64MJ級),持續射速的目標為每分鐘10發(意味每兩次發射的間隔需在6.7秒以內),砲管壽命目標為1000發(十年前最早的電磁砲原型,發射一發就會損壞電磁軌道)。依照 此階段的計畫,陸地試射完成後,BAE System的原型電磁砲就會移到聯合高速艦特倫頓號進行試射(2018財年)。
而通用原子的電磁砲系統(General Atomics Electro Magnetic Systems,GA-EMS)首先在2016至2017年以3MW級原型砲進行降低風險(risk reduction)測試,隨後在猶它州的測試場安裝一座10MW級原型砲,在2018年進行測試。通用10MW級電磁砲測試包括強化導引電子單元(Enhanced Guidance Eectronics Unit ,GEU) ,使得砲彈在飛行途中能與火砲射控系統進行雙向資料傳輸;如此,射控系統就能根據砲彈彈道計算修正資料,將修正指令傳輸到砲彈上來調整航道,增加精確度。在測試中,GEU在飛行7公里時仍能與發射位置進行資料傳輸。
雷松公司為電磁軌道砲原型提供的「脈衝電 電源集裝箱」(PPC)。
在2016年5月下旬,消息傳出雷松公司已經向美海軍交付了第一具配合電磁軌道砲的「脈衝電源集裝箱」(PPC),這個裝在標準集裝箱的模組能提供18KW的能量,理論上足供應電磁軌道砲每分鐘發射10次,每次發射後能在數秒內重新充電。PPC可大幅度減少電磁砲發射過程中無法被用於發射彈丸而浪費變成廢熱的電能,從而降低發射電磁砲所需的電力。
對於32MW級電磁砲而言,每次發射要消耗32MW的功率;如果每分鐘射擊10枚,意味每分鐘需要20MW電力,美國海軍目前只有核子動力航空母艦以及採用全電力系統的三艘松華特級驅逐艦能提供這麼龐大的電力專門供給電磁砲系統;這意味除非未來美國海軍大量建造擁有全電力系統的大型船艦,否則32MW級電磁軌道砲將難以廣泛部署。 在美國海軍早先的規劃中,曾打算結合多個可安裝在20英尺標準級裝箱的CONEX電池作為電磁砲電源(主要使用商規現成技術),這些CONEX電池充電完成後,可支持射擊約50次,前述雷松的「脈衝電源集裝箱」(PPC)應該就是這類裝備;然而,這樣的電源設備尺寸過於龐大,連松華特級驅逐艦這樣的艦體都無法容納。因此在2017年11月於NSWCDD的BAE電磁軌道砲試射作業中,使用海軍研究辦公室(ONR)開發的20MW級超級電容, 兩次發射間隔最短約12秒,換算成持續發射速度最多只能達每分鐘4.8發,與 目標(每分鐘10發)有一段距離。ONR在2018年的試射作業中則會使用32MW級的超級電容,預計可達成每分鐘10發的射速。砲管壽命方面,此時ONR公布的電磁砲身平均壽命只有100發 (據說最高紀錄達400發),距離實用化的1000發仍有一大段距離。
美國海軍調整電磁砲發展進度
依照2017年5月中旬美國海軍研究辦公室(ONR)發佈的消息,美國海軍電磁軌道砲研究計畫的方向有 所調整。原本美國海軍希望在2017年左右進行電磁砲海上測試,但經過三年的執行,海軍 已經改變了計畫,先集中力量在兩處陸地測試場進行更完整的測試,包括在維吉尼亞州的美國海軍水面作戰中心達爾格倫分部(Naval Surface Warfare Center , Dahlgren Division,NSWCDD)的測試場(位於波多馬克河邊),以及美國陸軍在新墨西哥州沙漠的白沙飛彈測試場(White Sands Missile Range , WSMR ,New Mexico)。相比於在海上試射,在這兩處陸地測試場進行試射能提供更多更完整的資料(包括可以確切觀察砲彈具體落點),更換發射軌道也容易得多。其中,NSWCDD測試場首先在2017年安裝BAE System的電磁砲原型,主要測試電磁砲系統本身的運作,重點包括火砲持續射擊速度、砲管壽命等;而空間更為廣大的白沙測試場則用來測試電磁砲砲彈(即HVP高速砲彈)的彈道性能,此一場地能提供超過100海里的試射工作。
在2017年1月中旬,美國海軍作戰部長約翰·理查德森視察美國海軍水面作戰中心
達爾格倫分部(NSWCDD),背景是正在進行地面測試的BAE System 32MW級電磁軌道砲原型。
位於NSWCDD的BAE Systems的電磁軌道砲原型。
BAE Systems的32MW級電磁軌道砲原型發射瞬間,約在2017年7月下旬。
電磁軌道砲原型安裝在JHSV聯合戰區高速艦上測試的構型圖。照原訂計畫,BAE System的
32MW電磁砲原型完成地面測試後,會安裝在聯合高速艦特倫頓號(USNS Trenton JHSV-5)
上進行海上測試。然而,2017年美國海軍調整發展計畫之後,可能就不會進行艦上測試。
在2017年12月上旬,消息傳出美國海軍可能會在完成預定的第二階段測試(至2018財年)之後,於2019財年劃下休止符,而且不會進行上艦測試。此時,美國國防部打算優先集中力量發展HVP砲彈,並配合現有 陸軍與海軍的傳統火砲(預計搭配155mm傳統火砲時能有30海里級的射程)。 在此同時,美國海軍決定優先發展雷射武器,例如水面海軍雷射武器(Surface Navy Laser Weapon,SNLW)計畫的高能雷射與整合光學殺傷監視系統(High Energy Laser and Integrated Optical-dazzler with surveillance system,HELIOS),耗能60~150KW。在2015財年時,美國海軍電磁軌道砲項目編列了4700萬美元的預算,兩年後這個項目的預算就剩下不到2000萬美元。在2019財年預算中,美國海軍為直接能量武器與電磁武器項目合計編列4580萬美元的研究發展(Research and Development)預算,比前一財年少了1000萬美元以上。
依照當前美國國防部計畫的進度,電磁砲不太可能在2020年之前突破所有的關鍵技術難題(包括儲能、體積、砲身壽命、可靠度等)並達到實用化的程度,也不會以目前開發的形式成為制式武器。如同前述,32MW級的電磁軌道砲,就已經需要DDG-1000這樣擁有最先進全電力系統的大型驅逐艦才能供應,然而美國海軍在一段時間內建造的主戰艦艇都是柏克Flight 3飛彈驅逐艦,根本沒有足夠的電力與空間來裝備電磁砲,遑論美國海軍原先最終希望開發的64MW級電磁砲;而如果此時只有三艘DDG-1000有部署電磁砲的條件,則火砲系統與砲彈需求勢必稀少、單位成本昂貴,與目前AGS艦砲與其砲彈的問題如出一轍。更何況此時美國海軍的發展方向又回到以正規防空、制海和反彈道飛彈作戰為主,電磁砲作為陸攻武器的優先性自然大幅下降(而防空、反彈道飛彈則已經有其他更成熟完備的系統)。相較於現階段成本昂貴但效益成疑、技術尚未成熟的電磁砲,將HVP砲彈轉用於傳統火砲才是更符合成本效益、更快速生效的投資。然而長期而言,美國國防部仍會繼續發展電磁軌道砲。
在2019年4月23日,美國海軍作戰部長(CNO)約翰.李查森上將(Adm. John Richardson)在華盛頓大西洋理事會(Atlantic Council)提到電磁軌道砲時表示:「這個創新也許不應該發生」。李查森上將表示,過程中美國海軍學到很多相關工程經驗,例如研究處理龐大電磁能量而不是讓它爆炸;然而,李查森上將也表示,美國海軍會繼續電磁砲的研發工作。
在2019年初,美國海軍繼續在白沙測試場(WSMR)進行電磁軌道砲的試射工作。在2019年5月15日,美國海軍報導,水面作戰中心(aval Surface Warfare Center)懷尼米港分部(Port Hueneme Division, NSWC PHD )派駐白沙測試場分隊開始進行新一輪電磁軌道砲試射,此次總共試射五發,結果十分良好。依照白沙測試場負責人John Winstead表示,電磁軌道砲在2019年稍早時安裝完畢,包括砲座、砲身、能源控制、顯控介面等等。美國海軍並未完全停止電磁軌道砲研發工作,可能是受到2018年初中國測試艦載電磁軌道砲消息曝光的刺激。
在2020年12月1日至4日,美國海軍水面作戰中心達爾格倫分部進行電磁軌道砲射擊測試,附近區域交通管制範圍從前兩天的10000碼(5.68英里)增加到後兩天的15000碼(8.5英里),可能是測試新的彈藥。
HVP高速投射彈藥配合傳統艦砲
美國海軍研究中也發現,透過傳統 艦砲發射為電磁砲開發的低阻力輕型砲彈,一樣能達到提高初速的效果,而且不需要開發昂貴的電磁砲以及昂貴高功率供電/儲能系統,整體成本自然低廉得多 ,只需少許修改就能立刻裝備於美國海軍現役水面艦艇的五吋砲。HVP砲彈的研發單位包括美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research,ONR)以及國防部的戰略能力辦公室( the Strategic Capabilities Office,SCO) 等,執行承包商是BAE Systems。
在2012年9月美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research)一篇名為「高速投射彈藥」(Hypervelocity Projectile,HVP)的文章中提到,可以透過現有的MK-45 五吋艦砲或發展中的155mm艦砲來發射為電磁砲設計的彈藥(透過傳統的裝藥推進);因此,以傳統艦砲投射HVP就成為與電磁軌道砲、固態雷射(Solid State Laser,SSL)一同發展的海軍三大低成本攔截技術。估計以MK-45發射這種彈藥,砲口初速約可達3馬赫,雖然無法與電磁砲的7馬赫相比,但這已經是傳統5吋砲艦砲初速的兩倍左右 ;配合HVP砲彈,不僅增加MK-45對地與對海攻擊的射程,也能對付巡航飛彈等空中威脅。
BAE System在2014年的「高速投射彈藥」報告中提到,使用HVP彈藥時,MK-45 Mod2 五吋54倍徑艦砲射程可超過40海里,MK-45 5吋62倍徑艦砲射程可超過50海里,AGS 155mm艦砲射程可超過70海里,使用電磁軌道砲時射程超過100海里。美國國防部打算在2018年進行HVP砲彈用於陸軍、海軍防禦的概念展示(包括防禦基地、港口、船艦),這套概念展示系統會以空軍戰鬥機使用的機載雷達來提供追蹤與射控。 此外,HVP砲彈也具有精確制導能力。直到約2014年左右,HVP砲彈主要都是配合電磁軌道砲的測試發展。日後,HVP砲彈項目名稱改城砲射導引彈藥(Gun-Launched Guided Projectile,GLGP)。
在2019年1月上旬,美國海軍新聞社(USNI)引述美國海軍官員透露, 柏克級飛彈驅逐艦杜威號( USS Dewey DDG-105) 在2018年環太平洋演習(RIMPAC 2018)的一項測試中,以未經修改的MK-45 Mod4五吋艦砲發射了20枚HVP砲彈;此項測試屬於海軍與國防部戰略能力辦公室( Strategic Capabilities Office )的一個項目。在2019年1月7日, 戰略與預算評估中心(Center for Strategic and Budgetary Assessments)資深專家Bryan Clark向 USNI透露,將HVP高速砲彈轉用到傳統艦砲,能為艦隊防空提供另一種有效而廉價的選擇:目前每一枚ESSM防空飛彈價格約200萬美元,一枚RAM短程防空飛彈也需要約100萬美元,用來對付中東地區常見的低端空中威脅(如水平較低的反艦巡航飛彈或大型UAV)十分不划算;而每一枚HVP砲彈估計價格最高也不過75000至10萬美元,以MK-45 Mod.4艦砲每分鐘至少15發的投射量,可提供相當程度的防空能力。
電磁軌道砲項目中止
依照2021年5月28日美國國防部提交國會的2022財年國防預算申請,電磁軌道砲研發項目以及砲射導引彈藥(GLGP,原HVP超高速砲彈)不再申請任何經費;在2021財年,電磁軌道砲研發項目從美國創新海軍原型應用研究(Innovative Naval Prototypes (INP) Applied Research)帳戶獲得將近950萬美元的預算,再加上國會追加的2000萬美元預算。2022財年預算文件說明,電磁軌道砲研發項目從2021到2022財年的預算刪減,是因為相關的先進技術發展活動(Advanced Technology Development)已經告一段落;在2022財年預算書中,電磁軌道砲項目沒有設定任何目標,也沒有提到任何未來發展工作。依照國會在2021財年預算中為電磁軌道砲項目撥款的說明文件,「軌道砲技術以及知識會被紀錄城文件並予以保存」。取消GLGP項目能釋出約590萬美元的預算。
HVP砲彈作為低成本防空攔截器研究(2024)
在2024年10月美國陸軍協會(Association of the U.S. Army,AISA)年會向,BAE Systems透露,美國海軍將會進行HVP砲彈試射(由MK-45 5吋艦砲發射),測試其用於防空作戰的潛力 。在2024財年美國海軍預算中,包括持續進行HVP砲彈射控組件研發以及初步測試的預算;此項發展是在精準射控(The Precision Fire Control,PFC)的名義下,發展一種射控架構,具備 高精確度、高更新率的特點,並使用小型低成本攔截器對抗如巡航飛彈、無人機等目標,使船艦上攜帶的攔截器數量顯著增加。此種射控架構能支援多種攔截器(含飛彈、砲彈),形成多層次 防禦體系來防衛水面船艦、遠征部隊以及國土防衛等。BAE Systems透露,測試用HVP砲彈來防空是與美國海軍、空軍、國防部戰略能力辦公室(Strategic Capabilities Office,SCO)一起合作的項目,課題包括讓迫擊砲發射HVP這類高速導向砲彈來擊落飛彈、無人航空系統(UAS)或一般飛機。
2023年10月以哈戰爭爆發以及隨後胡賽叛軍以大量無人機、反艦彈道飛彈、巡航飛彈攻擊紅海航線以來,美國以及盟邦海軍在紅海護航船艦的 昂貴防空飛彈的消耗量激增,也刺激了增加艦載攔截器數量以及降低攔截器成本的需求,以因應敵方使用大量低成本無人機進行飽和攻擊的戰術。 在紅海交戰中,盟國海軍已經有使用MK-45艦砲擊落無人機的紀錄,包括美國與希臘海軍船艦;而HVP高速砲彈具有尋標器,在防空作戰領域具備更高潛力,用來對付敵方巡航飛彈跟無人機。一枚標準SM-2 Block IIIC防空飛彈價格超過200萬美元,一枚SM-6 Block IA價格超過400萬美元,一枚射程較短的ESSM防空飛彈也需要200萬美元,一枚RAM短程防空飛彈也需要100萬美元;而一發HVP砲彈估計最多也只有7500萬至10萬美元左右。"美國海軍電磁軌道砲(EMRG)發展計畫" http://www.mdc.idv.tw/mdc/navy/usanavy/ergm.htm















日本防衛省防衛裝備廳日前罕見公開照片,展示今年電磁砲(Rail Gun)在海上測試的實戰打擊能力驗證成果,目標是未來能投入實戰部署,這打破了美國自2021年暫停電磁砲研發後,民主陣營的多年沉寂狀態,美方可能也會重啟研發工作,不讓中國聲稱研製成功的巨型電磁砲專美於前。前拉法葉艦艦長、國防院助理研究員江炘杓指出,日本研發電磁砲的動機,是面對中、俄等國的極音速武器,提供一種新的、相對經濟的攔截手段,江炘杓也建議台灣可進行科研與可行性評估,以便未來若技術成熟、國際環境許可時能快速切入。
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日本防衛省防衛裝備廳(ALTA)2025年以艦用電磁砲對靶艦發射「載體」(彈丸)測試性能。照片取自X@atla_kouhou_jp)
日本防衛省防衛裝備廳(ALTA)2025年以艦用電磁砲對靶艦發射「載體」(彈丸)測試性能。照片取自X@atla_kouhou_jp)
根據軍事新聞網站「The War Zone」報導,日本防衛省防衛裝備廳(ATLA)在11月11日舉行的「防衛裝備廳2025年技術研討會」上,對外公布配備電磁砲的「飛鳥號」實驗艦(ASE-6102)出海測試情況,還有電磁砲擊中靶船的損傷狀況,引起國際軍事科技專家們的高度關注。
電磁砲又被稱為「磁軌砲」或「軌道砲」,20世紀之前被認為是科幻小說中的武器。而美國國防部早在1978年就率先展開研究。為何電磁砲會稱為「磁軌砲」(Rail Gun),因為其發射原理是把要投射的「載體」(projectile,投射物)置放在軌道上,以強大電流通過線圈產生電磁脈衝把載體加速後、順著軌道衝出,其與傳統火藥藥包在砲膛內擊發高速燃燒後、產生巨大壓力把砲彈推出砲管的原理不同。
跨國軍工大廠貝宜系統為美國海軍研製的艦用電磁砲(軌道砲)2017年7月測試射擊資料照。BAE Systems
跨國軍工大廠貝宜系統為美國海軍研製的艦用電磁砲(軌道砲)2017年7月測試射擊資料照。BAE Systems
由於以火藥推進的傳統槍砲,彈頭離開砲口/槍口的初速無法超越每秒1000公尺,但電磁砲卻能達到每秒1700至3000公尺,可提供倍數以上的動能,擊毀地方堅固目標。另外,電磁砲能避免傳統火藥藥包與彈頭存放的危險,尤其在軍艦上被擊中彈藥庫時,常造成「殉爆」將艦艇炸沉,還有相對於每一枚反艦飛彈動轍數百萬美元的造價,電磁砲發射每一顆「載體」(投射物)的成本相對在數萬美元左右,因此較低成本也成為電磁砲的優勢。
冷戰時期,美國軍方在1978年成立「電磁炮發展研究顧問委員會」之後,電磁砲的技術開研發,一開始是美國陸軍主導,因為希望能開發新型的反裝甲砲,用來擊敗數量佔優勢的蘇聯華沙集團國家戰車大軍。1990年代末期,負責研發電磁砲的美國國家桑迪亞實驗室(Sandia National Laboratories),展示研發測試成果,達到可發射2.4公斤重的「載體」。
隨後電磁砲逐漸受到美國海軍注意,美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research, ONR)決定於2005年推動艦載電磁軌道砲計畫,由美國通用原子(General Atomics)與貝宜系統(BAE Systems)等兩家廠商各自研製原型砲,進行第一階段測試,在2012年展開評估程序。到了2011年,以軌道發射的電磁砲的原型砲射擊已超過1000發以上,測試結果受到肯定。美國海軍於是在2014年宣布,艦載電磁砲在2016會計年度裝到「聯合高速艦」(JHSV)上進行海測。
跨國軍工大廠貝宜系統(BAE Systems)研製的電磁砲「高速載體」(HVP,或稱高速砲彈)。貝宜系統
跨國軍工大廠貝宜系統(BAE Systems)研製的電磁砲「高速載體」(HVP,或稱高速砲彈)。貝宜系統
各國武力競賽 中國緊追美國研發「秘密武器」
配合軌道型的電磁砲加速後,載體飛行速度遠比傳統砲彈彈頭更高速的特性,美國海軍發展「高速投射載體」(Hypervelocity Projectile, HVP),質量較傳統砲彈輕,降低空氣阻力,已達到更高飛行速度。
通用原子與BAE System研製的電磁軌道砲設計,在當時發射的載體(砲彈)質量為23磅(10.43kg),其砲口初速可達4500至5600英里/小時(也就是7242公里/小時至9012公里/小時),約為海平面的5.9至7.4馬赫,給予動能達到20~32MW(百萬瓦),威力相當驚人。
美國海軍當時若採用具GPS導向能力的「載體」(砲彈)、最大攻擊距離達到100海里以外的話,包括「載體」在內的每次發射成本約為2萬5千美元,也就是大致是反艦飛彈的百分之一。
不過,美國於2021年叫停電磁砲研發工作後,中國的腳步逐漸追上美國。在2018年就有流出的照片顯示,疑似一門電磁線圈砲的「新型號艦砲」安裝到中共解放軍海軍「072III型」的大型登陸艦「海洋山號」,進行相關測試。
中共解放軍海軍「072III型」大型登陸艦「海洋山號」2018年3月曝光進行線圈型電磁砲測試,砲長約為21公尺,射程達100公里。資料照
中共解放軍海軍「072III型」大型登陸艦「海洋山號」2018年3月曝光進行線圈型電磁砲測試,砲長約為21公尺,射程達100公里。資料照
隨後根據香港《南華早報》2023年8月25日報導,中國軍方正秘密測試一款世界上威力最大的電磁砲,但未透露這門測試電磁砲的具體口徑和彈丸質量。但是有外媒消息稱,這門電磁線圈砲目前已經可以在0.05秒的時間內,把一枚質量124公斤的載體(或稱彈丸)以700公里每小時的初速度發射出去。據該報導換算,這門所謂新型電磁砲的初速度為0.5馬赫。
對於日本為何積極日本為何積極研發艦用電磁砲,國防安全研究院國防戰略與資源研究所助理研究員江炘杓指出,日本積極研發艦用電磁砲(Railgun)有多重戰略與技術考量,這與其當前面臨的防衛環境高度相關。首先是電磁砲具備高速攔截能力(反飛彈∕反極音速武器)。
日本海上自衛隊的首艘最上級巡防艦,參加令和4年(2022年)觀艦式。翻攝自維基百科
日本海上自衛隊的首艘最上級巡防艦,參加令和4年(2022年)觀艦式。翻攝自維基百科
江炘杓指出,電磁砲的彈頭初速(可達5-7倍音速甚至更高)遠超傳統火砲,使其具備優異的防空和反飛彈能力,特別是用於攔截新興的極音速滑翔載具(Hypersonic Glide Vehicles, HGV)。這對於面對中國、俄羅斯等國發展的極音速武器,提供一種新的、相對經濟的攔截手段。
日本研發艦用的電磁砲,另一重要考量是要應對中國艦隊數量的「質量優勢」。江炘杓說,中國人民解放軍海軍(PLAN)的艦隊數量持續成長,日本希望在數量劣勢下取得質量優勢。電磁砲具有極低的單發成本(相對於昂貴的飛彈)和極高的彈藥儲存量,能進行連續高射速攻擊,極大地延長艦艇持續作戰時間。
日本或其他國家研發艦用電磁砲,是否有希望「一發癱瘓」敵艦的構想?江炘杓指出,電磁砲的極高動能確實能造成巨大的穿透性毀傷。它可能無法「一發癱瘓」大型戰艦,但能持續、低成本地對敵方艦艇及其上層建築、雷達、武器系統造成結構性、系統性的嚴重損壞,使其喪失戰鬥力。
美國海軍電磁砲試射畫面,左方黑色物體為沿著導引軌道(導軌)高速飛行的「載體」(或稱彈丸或砲彈),初速為傳統火砲的2至3倍,電磁砲彈丸速度甚至可達超音速10倍(10馬赫)。US NAVY
美國海軍電磁砲試射畫面,左方黑色物體為沿著導引軌道(導軌)高速飛行的「載體」(或稱彈丸或砲彈),初速為傳統火砲的2至3倍,電磁砲彈丸速度甚至可達超音速10倍(10馬赫)。US NAVY
電力發射動能跟笨重火藥說byebye
另外,降低成本與彈藥儲存,也是日方積極研發電磁砲的考量之一。江炘杓指出,電磁砲使用電力發射動能「彈丸」(載體),不再需要儲存和搬運笨重的火藥推進劑,這不僅降低單發成本,還能提升艦艇的安全性(避免彈藥殉爆),並在有限空間內攜帶更多彈藥。
江炘杓還說,遠程打擊潛力,更是日本研發電磁砲的重要因素之一。目前電磁砲的射程已可達到100公里以上,遠超傳統艦砲,能為日本海上自衛隊提供一種新的「超視距」火力支援能力。
不過,美國海軍曾是電磁砲研發的領導者,但在2021年左右幾乎暫停相關研究,江炘杓指出,主要瓶頸首先在於龐大的供電需求,因為發射一枚高速「彈丸」需要數百萬焦耳(MJ)的能量,且必須在極短時間內(毫秒級)完成充能,這是最大的挑戰。
江炘杓進一步指出,現有美軍艦艇(如「勃克級」驅逐艦)的電力系統難以提供持續且快速充能的脈衝功率。雖然朱瓦特級(Zumwalt-class)驅逐艦具備全電力推進系統,理論上電力充裕,但其系統整合複雜度高,成本極高。這個問題與福特級(Gerald R. Ford-class)航空母艦的電磁彈射系統(EMALS)面臨的挑戰類似,兩者都要求極高的瞬間大功率輸出,需要先進的電力儲存和轉換技術。
美商RTX(原為雷神公司)為艦用電磁砲研發的脈衝電源櫃,支撐電磁砲發射時需要極大電量與極短時間回復供電能力。US NAVY
美商RTX(原為雷神公司)為艦用電磁砲研發的脈衝電源櫃,支撐電磁砲發射時需要極大電量與極短時間回復供電能力。US NAVY
儘管電磁砲是以導軌供「載體」(彈丸)高速滑出,並非傳統砲管,但同樣有「砲管」(導軌)壽命與可靠性的問題,江炘杓說,電磁砲發射時產生的巨大熱量和電弧會快速侵蝕砲管導軌,導致壽命很短,因此必須頻繁更換導軌,但這會嚴重影響戰鬥可靠性。
江炘杓也指出,還有個問題是「彈頭(丸)」的導引難度,因為發射後的「彈丸」在極音速下飛行,如何進行精確的末端導引,特別是遠距離射擊時是個難題。
由於中國聲稱已研製成功「砲口」初速達到1700公尺/秒的線圈電磁砲,未來美方是否可能重啟電磁砲研究,江炘杓研判,美方極有可能會重啟或變相部署。
美軍伯克級飛彈驅逐艦強生號(前)與提康德羅加級飛彈巡洋艦(後)普林斯頓號。取自維基百科
美軍伯克級飛彈驅逐艦強生號(前)與提康德羅加級飛彈巡洋艦(後)普林斯頓號。取自維基百科
反制極音速武器 戰力大幅提升
江炘杓強調,由於極音速武器的威脅日益嚴重,電磁砲是一種經濟有效的反極音速手段,其戰略價值較之前大幅提高。美國海軍可能會將研發重點從「全尺寸部署」轉向「關鍵技術突破」(如脈衝功率系統和砲管材料),或將其與雷射武器等其他導能武器(DEW)整合為多功能艦載電力武器系統。一旦電力系統問題能在新一代戰艦上(如取代勃克級的艦艇)得到解決,電磁砲的部署幾乎是必然的。
另外,由於美國總統川普也表示,將發展新型2萬噸的「黃金戰艦」,整合無人機等不對稱戰力,國防院國防戰略與資源研究所所長蘇紫雲也表示,「黃金戰艦」應該是新一代的「火力艦」,因此兼具經濟成本效益與攔截高超音速武器需求的電磁砲,一定會被採用,美國應會重啟研發電磁砲。
相較於數百萬美元的飛彈,電磁砲每一發成本僅為百分之一,成為新時代海軍火力打擊的相對經濟選項。資料圖美國海軍「戰斧」戰術巡弋飛彈第四批次彈(Tomahawk Block IV cruise missile)。US NAVY
相較於數百萬美元的飛彈,電磁砲每一發成本僅為百分之一,成為新時代海軍火力打擊的相對經濟選項。資料圖美國海軍「戰斧」戰術巡弋飛彈第四批次彈(Tomahawk Block IV cruise missile)。US NAVY
江炘杓也建議台灣對電磁砲技術進行科研與「可行性評估」,而非立即投入全系統研發部署。
首先是可行性評估的必要性,因為從技術儲備來說,台灣應至少跟進國際電磁武器發展趨勢,從事基礎物理、高壓電容、脈衝功率系統等關鍵技術的理論研究與儲備,以便未來若技術成熟、國際環境許可時能快速切入。
另一方面是「不對稱戰力」的考量,江炘杓分析,電磁砲的高射速、低成本攔截特性,對台灣需要面對大量飛彈與機艦威脅的防衛體系來說,理論上極具吸引力。
漢光41號演習2025.7.10執行平戰轉換,海巡署安平級巡防艦萬里艦完成反艦飛彈掛載,包括雄風二型(前)與雄風三型(中)飛彈。軍聞社
漢光41號演習2025.7.10執行平戰轉換,海巡署安平級巡防艦萬里艦完成反艦飛彈掛載,包括雄風二型(前)與雄風三型(中)飛彈。軍聞社
至於台灣電磁砲研發的挑戰,首先要面對巨大的技術與成本門檻,江炘杓指出,電磁砲需要龐大的電力系統、耐高溫高壓的砲管材料以及複雜的射控系統。這對臺灣的國防資源和工業基礎來說,是一項高風險與高成本的投資。
江炘杓建議,台灣的發展策略可先聚焦在「電能技術」,把科研重點放在脈衝功率、電容儲能以及新型高強度複合材料等基礎技術上,這些技術也能應用於雷射武器、先進電力推進系統等其他領域。
江炘杓強調,鑑於電磁砲高昂的成本與風險,若未來技術成熟,台灣優先考慮與盟友(如美國)合作或採購,會是更具效益的選項。
【太說軍武】這不是科幻電影! 美日中研發艦用電磁砲 極音速武器都擋得下 https://bit.ly/4oUmxgT
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