Bằng việc đưa vào thử nghiệm thành công mô hình pháo điện từ cuối tháng 2/2012, HQ Mỹ phần nào tìm ra lời giải cho bài toán khó về tầm hoạt động, sức công phá.
Ý đồ của quân đội Mỹ chế tạo khẩu súng có thể tiêu diệt mục tiêu cách xa hơn 180 km, lợi hại hơn cả những loại thuốc nổ cực mạnh, làm thay đổi phương thức tác chiến biển, dần lộ diện.
“Hệ thống vũ khí mới sẽ thay đổi hoàn toàn phương thức tác chiến trên biển của Hải quân”, ông Joe Biondi, phó Giám đốc phụ trách mảng công nghệ cao thuộc Dự án “Các hệ thống quốc phòng tích hợp” của tập đoàn Raytheon, tiết lộ.
Cuộc đua nước rút
Mỹ đã để tâm đến pháo điện từ ngay từ thập niên 1990 của thế kỷ trước. Được bật đèn xanh, hãng BAE System đã bắt tay vào nghiên cứu những mẫu thử nghiệm của pháo điện từ có công suất nhỏ. Đến cuối năm 2006, một mẫu thử nghiệm hoàn chỉnh của pháo điện từ với công suất là 10 megajoule (một megajoule tương đương với chiếc ô tô nặng 1 tấn được đẩy đi với tốc độ gần 170 km/giờ) đã ra đời. Việc thử nghiệm và những lần bắn thử đầu tiên được tiến hành vào nửa cuối năm 2007.
Tháng 2/2008 xuất hiện hàng loạt đoạn video về những lần bắn thử cùng với thông tin về vận tốc ban đầu của vật phóng đạt 2,5 km/giây, gấp 8 lần vận tốc âm thanh, tầm xa là 100 hải lý (khoảng 185 km). Sau đó, các nhà sản xuất thông báo chính thức về sự tồn tại của pháo thử nghiệm. Tháng 12/2010, pháo vẫn chỉ ở dạng mẫu thử nghiệm, dù công suất lúc này đã đạt 32 megejoule.
Tuy nhiên, giới quân sự Mỹ ráo riết thúc đẩy chương trình chế tạo mẫu pháo điện từ thử nghiệm tiên tiến cho Hải quân nước này. Một cuộc đua nước rút đã diễn ra. Giai đoạn đầu của dự án tập trung phát triển bệ phóng để có thể đạt được tuổi thọ tương đối, chú trọng đến nguồn cung cấp điện năng và nghiên cứu giảm thiểu những rủi ro cho “viên đạn”.
Giai đoạn 2 bắt đầu từ năm 2012, với nỗ lực nâng tốc độ bắn lên 10 lần mỗi phút, điều này đồng nghĩa với việc phải tiếp tục nghiên cứu, phát triển hệ thống cung cấp điện và bệ phóng của mẫu thử. Hải quân Mỹ từng bước hiện thực hoá công nghệ đầy hứa hẹn này và ứng dụng vào lĩnh vực quân sự.
Giải mã cơ chế phóng
Tuy đạt được tốc độ “khủng”, nhưng hệ thống pháo điện từ lại hoạt động dựa trên một nguyên tắc hết sức đơn giản. Bộ nguồn là nơi tạo ra dòng điện và pháo có cỡ nòng càng lớn, dòng điện sử dụng có cường độ càng lớn, lên đến hàng triệu ampe.
Hai thanh kim loại (thanh ray), có chiều dài lên đến 9m, làm bằng chất liệu dẫn, như đồng, để giảm thiểu thất thoát do điện trở của thanh dẫn gây nên, đồng thời tránh được tình trạng quá nóng và đứt gãy cho 2 thanh kim loại này, được đặt song song.
Lõi cảm ứng dùng để nối 2 thanh ray, có thể làm bằng kim loại dẫn hoặc sabot dẫn. Một dòng điện chạy từ cực dương của thiết bị cung cấp điện đến thanh kim loại mang điện tích dương, thông qua lõi cảm ứng, truyền xuống thanh kim loại mang điện tích âm và về lại nguồn.
Dòng điện khi chạy qua các thanh ray sẽ tạo ra một từ trường quanh nó. Lực từ của từ trường quay theo hướng ngược kim đồng hồ quanh thanh kim loại mang điện tích dương và xuôi theo kim đồng hồ quanh thanh kim loại mang điện tích âm. Từ trường giữa 2 thanh ray có hướng thẳng đứng. Giống như những sợi dây xoắn trong điện trường khi có dòng điện đi qua, vật phóng (đạn) cũng chịu 1 lực Loren.
Lực Loren tác dụng vào từ trường và hướng của dòng điện chạy qua lõi cảm ứng theo hướng vuông góc. Độ lớn của lực Loren được tính theo công thức F=i*L*B, trong đó i là dòng qua lõi cảm ứng, L là chiều dài của thanh kim loại, B là từ trường.
Do hai thanh ray quá dài gây khó khăn trong khâu thiết kế, nên để tăng lực F, các nhà thiết kế sử dụng những dòng điện có cường độ lớn, khoảng hàng triệu Ampe. Lực này sẽ đẩy vật phóng ra khỏi 2 thanh ray, làm đứt mạch và luồng điện cũng bị ngắt.
Thay đổi táo bạo
Thay vì tạo ra một tiếng nổ đinh tai nhức óc để đẩy vật phóng bay xa giống như cơ chế của các vũ khí thông thường khác, hệ thống pháo điện từ (railgun) sử dụng dòng điện từ để phóng một “viên đạn” không chứa thuốc nổ bay với vận tốc gấp mấy lần tốc độ âm thanh. Hệ thống pháo điện từ tạo ra một gia tốc vô cùng lớn mà những loại vũ khí thông thường không thể đạt được. Nhờ nguồn động năng lớn mà vật phóng của loại vũ khí này có sức công phá chẳng hề thua kém những loại thuốc nổ cực mạnh.
Một bản hợp đồng trị giá 10 triệu USD đã được kí với Raytheon để thiết kế “mạng tạo xung” nhằm mục đích tiếp tục nâng cao nguồn động năng. Đây là một hệ thống biến đổi năng lượng khá lớn, dùng để tích năng lượng điện và sau đó chuyển nó thành các xung điện, rồi truyền thẳng đến nòng pháo. Từ trường được tạo ra này cùng với những dòng xung điện tác động một lực lên “viên đạn”, đẩy nó bay đi với tốc độ Mach 7.
Vì sao Quân đội Mỹ lại bị loại vũ khí mới này “hút hồn”? Lý do thật đơn giản, đó là chi phí. Cùng đạt được độ sát thương lớn như vũ khí thông thường, nhưng pháo điện từ có giá thành thấp hơn bởi không sử dụng thuốc nổ.
Ngoài ra, pháo dùng điện, nên được cho là an toàn hơn so với sử dụng thuốc súng. Nếu so sánh, tên lửa hành trình có thể đạt được tầm xa như pháo điện từ, nhưng tốc độ bay chậm, khiến nó mất nhiều thời gian tiêu diệt mục tiêu hơn.
Khi được trang bị pháo điện từ, các tàu chiến sẽ giành thế thượng phong, có thể dễ dàng chế áp đối phương. Pháo điện từ có góc bay đường đạn khá rộng, vì vậy nó hoàn toàn có thể tìm ra những mục tiêu khuất phía sau đồi núi. Đây được coi là một ưu thế vượt trội so với những vũ khí hải quân hiện dùng.
Theo ĐVO
