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【校场答疑】镜子能用来对抗激光武器吗?

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问:激光用镜子能反射吗?

答:

这个问题有些复杂,不是一句能或者不能可以解决的。我们生活中常见的绝大部分物体都是既吸收电磁波又反射电磁波的。镜子也不例外,只不过镜子的反射率更高,通常都在90%以上。

而激光武器的作用原理其实就是目标吸收激光中的能量而升温烧毁。此时我们可以简单的理解成,没有反射掉的激光的能量就被吸收了。假设我们需要20千瓦的功率来烧毁一个目标,而这个目标对于激光的反射率有50%,那相应的我们就至少需要40千瓦的激光发射器来烧毁它。所以镜子能不能防止激光武器的攻击,归根结底还是镜子的反射率和激光功率的问题。即使一面镜子的反射率达到了99%,只要提高激光功率,我们照样能烧毁它。

另外还有一个值得注意的因素:镜子不可能时刻保持洁净。一旦上面落有灰尘,灰尘会更加容易被激光加热,从而导致镜子烧毁。

最后一个问题是:激光是有自己的频率和波长的,而镜子一般做不到广谱高反射率。比如我有一面对于波长在400~500纳米范围内,反射率高达99.9%的镜子,那么这个波长范围内的激光可能很难烧毁这面镜子。但如果换做波长为500~500纳米的激光,这时镜子的反射率可能骤降到50%,那么激光烧毁这面镜子也会变得更加容易。

问:如果使用气囊拉来作为长杆穿甲弹的弹托是否有可行性?

答:

如何降低弹托质量是目前的研究方向之一,主要原因是相比于飞行体,弹托的质量还是太重了。以美军M829A3为例,其射弹质量为10公斤,铝合金弹托质量为3公斤。相当于发射药做功的23%都被弹托带走了。而如果能把弹托质量下降到0.5公斤,则这个值会下降到4%。相当于能把M829A3的初速度从现在的1555m/s提升至1736m/s,出膛动能提升25%。这对于目前已经发展至瓶颈的长杆穿甲弹来说,是一项巨大的提升。

至于说气囊能不能用,理论层面上确实是可以的。即将传统的弹托简化为闭气环。在炮弹发射时药室中的高温燃气将气囊吹起来形成弹托。可问题在于,以目前的材料学技术来讲,这种方案在工程上尚不具备可行性。比如气囊弹托要耐高温、耐高压、耐磨损。这一要求和某两个航天大国双双实验失败的充气式再入减速器有很大的相似之处,只不过要求可能更高一些。于是问题来了——以现在的技术手段,连充气式再入减速器都搞不出来,何谈气囊弹托呢?

问:待技术成熟,坦克是否可以换装电磁炮?

答:

这个问题有点刁钻,如果技术完全成熟,说明不存在什么困难了,那当然可以上。但问题是,现在我们都面临了哪些困难。

首先是供电的问题,目前坦克炮的出膛动能都在10MJ20MJ之间我们暂时假定初代坦克用电磁炮的动能对比化学能坦克炮没有飞跃性的提升,出膛动能也为20MJ,同时能量完全没有内部损失(虽然这显然是不可能的)。那么以现在三代坦克的1500马力发动机,在能量同样完全没有损失的情况下给电磁炮充电要多久呢?答案是20000/1103=18秒。如果考虑到发动机为蓄电设备充电的损耗以及电磁炮内部的损耗,则要多更多。那么问题来了——在最理想的情况下,一门动能和化学能火炮差不多的电磁炮,需要在坦克发动机只负责给电磁炮供电而不能驱动坦克移动的前提下,这门电磁炮的射速只有传统化学能坦克炮的三分之一到六分之一,我们还为什么要用电磁炮呢?

此外还有空间问题、重量问题和储能问题,上图是美国海军试验型10MJ电磁炮及其供电设备,全套系统的重量在数十吨以上,远远高于目前坦克炮塔的重量。其全套设备更是难以塞进坦克大小的空间里。

问:为什么没有轮式主战坦克?

答:

一般对主战坦克的要求有这么几项:火力、防护、机动。以火力来说,120/125毫米坦克炮基本算是标配,但是越大口径的坦克炮就越重,其后坐力、后座行程一般也越大。对于一般的轮式底盘来说,重量、后座都是很难承受的。所以一般轮式突击炮不会使用口径太大的火炮,火炮本身一般也要进行轻量化和降后座设计。目前世界各国的轮式突击炮口径基本都在100毫米~105毫米左右,只有意大利的半人马II采用了轻量化低后座的120毫米坦克炮。

在机动性方面,合格的主战坦克不仅要有优秀的速度、加速性能,还要有极强的通过性。轮式底盘一般在硬质平整路面上的速度、加速上有优势,因为轮胎接地面积比较小,所以行进的阻力也就比较小。但在越野性能和通过性方面,履带式底盘相对于轮式底盘的优势却是压倒性的。首先是垂直越障能力,轮式底盘越障一般要求较大的轮径,但轮径一大能够装的轮子数量就会变少,每一处悬挂的承力就会增加,这又会导致底盘承重能力的下降。而就算轮径够大,因为轮子与轮子间没有连接,也很容易被垂直障卡住。

其次是复杂地形的通过性。一般履带式主战坦克的平均对地压强为1kg/cm^2上下。而斯特瑞克8轮运兵车的对地压强则高达2kg/cm^2,如果车重上升这一数字还会继续上升。这意味着轮式底盘比履带式底盘更容易陷进松软、泥泞的地形中。

最后是防护。在相同的技术条件下,重量越大防护性越好。而坦克越重,对悬挂系统的负担就越大。这时候我们就需要增加轮子数量来减轻悬挂系统的负担,但这会导致轮子本身变小而影响通过性。但履带式底盘并不在乎这个问题,因为其越障能力是诱导轮高度决定的,负重轮再小都不怕。综上所述,主战坦克更加适合使用履带式底盘而非轮式底盘。

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