Pháo điện từ được bắt đầu nghiên cứu phát triển từ những năm 1970, tuy nhiên phải đến những năm đầu thế kỷ 21 các nhà khoa học mới đạt được nhiều đột phát trong lĩnh vực phát triển loại vũ khí này. Do những ưu điểm vượt trội của nó so với pháo thông thường nên hiện nay thu hút được nhiều cường quốc tập trung phát triển.
Và trên thế giới hiện nay chỉ có duy nhất Mỹ là quốc gia đã sở hữu các nguyên mẫu pháo điện từ hoàn thiện nhất có thể được đưa vào trang bị. Trong tương lai gần pháo điện từ sẽ là loại vũ khí đặc biệt giúp Hải quân Mỹ tiếp tục thống trị biển xanh với các biên đội tàu chiến tiên tiến được trang bị hoàn toàn bằng pháo điện từ.
Dưới đây là một số ưu điểm và nguyên lý hoạt động của mẫu khí tương lai này:
 |
| Khoảng khắc pháo điện từ khai hỏa trong một đợt thử nghiệm do Hải quân Mỹ thực hiện vào tháng 3 năm nay. Nguồn ảnh: BAE Systems. |
- Ưu điểm của pháo điện từ
Thực tiễn nghiên cứu đã chứng minh, pháo điện từ có các ưu điểm vượt trội sau: 1/Sơ tốc cao, động năng đầu nòng lớn, tầm bắn xa. Sơ tốc của pháo điện từ trên tàu chiến được thử nghiệm của Mỹ lên tới 2500m/s, động năng đầu nòng đạt 64MJ, tầm bắn xa 370km; 2/Thời gian đạn bay ngắn, có thể nâng cao độ chính xác, giản đơn hóa hệ thống điều khiển; 3/Không cần đến liều phòng và thuốc súng với năng lượng hóa học, tính an toàn cao; 4/Không có khí cháy nổ như thuốc phóng, lực giật phía sau khá nhỏ; 5/Trọng lượng đạn nhẹ, có thể nâng cao cơ số đạn; 6/Dễ nạp đạn tự động, có thể nâng cao tốc độ bắn.
Tuy nhiên, pháo điện từ vẫn còn một số hạn chế như ray dẫn bị cháy mòn nghiêm trọng, thiết bị tích năng lượng quá lớn, công tắc đóng mở dòng điện không chịu được cháy mòn, trang bị đồng bộ quá cồng kềnh.
- Cấu tạo của pháo điện từ
Pháo điện từ gồm 3 bộ phận là nguồn năng lượng, bộ gia tốc (ray dẫn), thiết bị điều khiển đóng mở và quả đạn là ba bộ phận then chốt của pháo điện từ.
+ Nguồn năng lượng: Do pháo điện từ đòi hỏi phải cung cấp tức thì nguồn điện xung công suất cao, dòng điện lớn để đầu đạn đạt sơ tốc cần thiết nên các thiết bị tích nguồn điện có thể đáp ứng yêu cầu đó thường là bộ ắc quy, thiết bị nén từ thông, máy phát điện đơn cực, bộ tích năng lượng phức hợp điện từ - động năng (MDS)… trong đó, kỹ thuật MDS được tập trung nghiên cứu hơn cả. MDS là bộ tích năng lượng phức hợp, vừa có khả năng tích trữ năng lượng điện từ (năng lượng cảm ứng điện và điện dung), vừa tích trữ được động năng tuabin.
Thiết bị MDS do Đức nghiên cứu chế tạo đã đạt đến trình độ tích năng lượng đến 78MJ, công suất 5000kw, tốc độ vòng quay 9000 vòng/phút, đường kính 1,25m, cao 0,95m, nặng 2.100 tấn. Như vậy, có thể thấy, đối với pháo điện từ, thiết bị tích năng lượng là bộ phận quan trọng bậc nhất, có tác dụng điều tiết, cung cấp dòng điện một chiều. Vấn đề hiện nay là thể tích của thiết bị tích năng lượng vẫn khá lớn, do đó vẫn cần một thời gian nữa để thu nhỏ và đưa vào ứng dụng thực tiễn.
 |
| Một mẫu pháo điện từ của General Atomics. Ảnh: GeneralAtomics.com |
+ Bộ gia tốc (Ray dẫn): Ray dẫn của pháo điện từ cũng giống như nòng của hỏa pháo, là cấu kiện then chốt để chuyển hóa năng lượng điện từ thành động năng của quả đạn. Ray dẫn phải có đủ độ dài để quả đạn có đủ gia tốc. Ray dẫn pháo điện từ thường có chiều dài 10 - 20m, thậm chí dài hơn nữa. Đối với pháo điện từ, yêu cầu quan trọng nhất là phải làm việc với dòng điện siêu mạnh hàng triệu Ampe (3 - 4 triệu Ampe), chịu đựng được xung kích dòng điện lớn để cho ray dẫn bị bào mòn ở mức tối thiểu, đồng thời phải có tính dẫn điện tốt. Do đó, nguyên liệu làm ray dẫn là vấn đề then chốt và thường được lựa chọn là hợp kim đồng hoặc Tungsten Carbide (WC).
+ Thiết bị điều khiển đóng mở và quả đạn: Thiết bị này vừa phải đảm bảo điều khiển chính xác thời cơ phóng đạn, vừa phải chịu được xung kích dòng điện lớn. Thiết bị đóng mở dòng điện bao gồm: Ống van, kỹ thuật silic điều khiển, công tắc trạng thái rắn, công tắc không khí. Trong khi đó, quả đạn của pháo điện từ cũng đặt ra yêu cầu rất cao về khả năng chịu được cháy mòn, thông thường được cấu thành từ phần điện, phần thân đạn và phần đầu đạn.
 |
| Pháo điện từ do tập đoàn General Atomics phát triển. Ảnh: WSJ |
Tương lai phát triển
Hiện nay, các nhà khoa học quân sự Mỹ đang nghiên cứu phát triển ứng dụng pháo điện từ trang bị trên tàu chiến mặt nước và xe tăng. Do tàu chiến có kích thước lớn, boong tàu rộng, nên rất thuận lợi đối với pháo điện từ có uy lực lớn. Năm 2015, Hải quân Mỹ đã xây dựng lộ trình phát triển pháo điện từ đến năm 2030. Theo đó, đến năm 2020 Hải quân Mỹ sẽ nghiên cứu chế tạo pháo điện từ loại 16 MJ và 32 MJ, phấn đấu tới năm 2030 nghiên cứu chế tạo thành công pháo điện từ 64 MJ đưa vào sử dụng trong thực tế nhằm thay thế pháo hạm 155mm hiện nay. Các loại pháo điện từ trên sẽ có sơ tốc đầu nòng là 2500m/s, quả đạn có điều khiển được bắn với tốc độ 16 phát/phút, bay với tốc độ 5Mach trong 6 phút tấn công mục tiêu cách xa 370km.
Trong khi đó, đối với biến thể siêu vũ khí này lắp trên xe tăng sẽ có động năng đầu nòng của quả đạn khoảng 10MJ, tốc độ bắn không dưới 6 phát/phút, tuổi thọ ray dẫn ít nhất trên 100 phát bắn.