金屬風暴（英文名：Metal Storm）是一種全電發射武器系統，采用電子脈沖點火系統和電子控制系統，可以通過設置不同的發射方式及選擇不同的發射頻率達到最佳射擊效果，可以方便地與火控和信息系統結合構成網絡防御系統。
20世紀90年代，澳大利亞槍械發明家邁克·奧德懷爾提出了電子化武器發射系統“金屬風暴”，由其創立的金屬風暴公司研發。1996年，邁克·奧德懷爾試射了第一支只有一根槍管僅串聯裝填兩發彈丸的“金屬風暴”原型槍。1997年6月，邁克·奧德懷爾在美國戰備協會輕武器年會上提交了一篇關于金屬風暴”技術和應用的論文，并首次演示了4根身管的“金屬風暴”手槍。1998年，澳大利亞金屬風暴公司開始嘗試將多管武器概念應用于榴彈發射器、地面車輛和艦船的近程防御，前后設計了從單根身管到36根身管的11種演示裝置。2000年，澳大利亞國防科技局嘗試將“金屬風暴”技術使用在大口徑身管武器上，研制了采用串聯裝填發射技術的40mm口徑彈藥，并在6月成功完成了試驗。2002年3月，金屬風暴公司進一步將射彈發展到60mm，并取得了實驗成功。2003年4月，金屬風暴公司使用多管發射箱成功發射了按照金屬風暴結構堆棧在發射管中的常規40mm彈丸，并且采用了“聲光時差”彈藥。2006年，金屬風暴公司完成采用“金屬風暴”技術的“赤背蜘蛛”武器站研制。2008年，金屬風暴研制工作已告完成，重點開始轉移到野戰系統的鑒定和生產。2010年，金屬風暴公司演示了安裝在“勇士”無人車上的“烈焰風暴40mm遙控武器站系統，并于次年推出了“激怒者”金屬風暴武器系統。
金屬風暴武器系統的核心特征是在單個槍管內串聯放置多個彈頭，通過電子擊發連續不斷的將彈丸從槍管內“推”出來。單管射速最高可達60000發/分，變頻發射的范圍可從傳統的低射速變到以前無法得到的射速，多管最高射速可超過1600000發/分。金屬風暴武器主要由多根預裝有彈藥的身管、電子脈沖點火頭、電子控制器等組成，從結構上可分為電子點火控制裝置和發射裝置兩部分。金屬風暴具有超高射速、威力大、可控性好、生存力強、可靠性高的特點，可用作單兵作戰武器、車載和艦載防御武器系統、迫擊炮武器系統、機載武器、地域防御武器系統。
歷史沿革
20世紀90年代，澳大利亞人邁克·奧德懷爾發明了基于串聯發射技術的超高射速“金屬風暴”武器。該發明靈感來源于烏賊的啟示，當奧德懷爾為找不到提高射速的方法而苦惱時，偶然在水族館觀賞海洋動物，看見一只烏賊遇到了強敵時噴出濃濃的墨汁而逃生，從而激發了奧德懷爾的靈感。烏賊遇到強敵的瞬間，體內壓力陡升，之后壓力激發墨囊，連續噴出濃濃的墨汁。這種連續發射的方式拓寬了奧德懷爾的思路:用機械式擊發，只能是擊發一次發射一發，無法做到連續，這正是槍炮射速無法提高的關鍵原因。而若是膛內能夠提供持續不斷的作用力，彈丸就可以連續不斷地發射出去。機械動作的速度不可能很快，機械方式顯然無法滿足連續發射的要求，奧德懷爾尋求別的發射方式，可以用電子點火。電脈沖點火的速度是不受限制的，間隔1ms的電脈沖就可以在1s內點火1000次，射速可以達到60000發/min，從而在槍管前方形成極為密集的“彈幕墻”。
1996年，邁克·奧德懷爾試射了第一支只有一根槍管僅串聯裝填兩發彈丸的“金屬風暴”原型槍。在為澳大利亞軍官進行的一次演示中，他的6管樣槍以24萬發/min的射速發射了90發子彈，瞬間將木質槍靶打得粉碎。同年，一種36管的樣槍發射了180顆子彈，射速達到了100萬發/min。
1997年6月，邁克·奧德懷爾在美國戰備協會輕武器年會上提交了一篇關于金屬風暴”技術和應用的論文，并首次演示了4根身管的“金屬風暴”手槍。從此，“金屬風暴”超高射速技術開始為世人所知，并引起各國軍方的高度重視。
1998年，在美國政府的資助下，澳大利亞金屬風暴公司開始嘗試將多管武器概念應用于榴彈發射器、地面車輛和艦船的近程防御，金屬風暴武器系統既可以實現預裝填彈藥與多個發射管一起組成一個整體發射裝置，也可以單獨的發射管裝填多發射彈；每個發射管都裝有多發由計算機控制發射的彈丸及發射藥，由于沒有任何機械部件往復運動，因此，可根據操作人員的需要設定不同的射速。金屬風暴公司前后設計了從單根身管到36根身管的11種演示裝置，單根身管的射速能夠提高到4.5萬發/min，36管試驗系統射速超過100萬發/min。
2000年3月，金屬風暴公司從美國國防部獲得1025萬美元的資金，利用金屬風暴技術發展為期3年的原型先進狙擊步槍計劃。金屬風暴先進狙擊步槍的口徑不會是0.50in或20mm這樣的大口徑，而會采用0.45in口徑。金屬風暴狙擊步槍研制的彈藥有兩種：一種是0.17in口徑的鎢合金尾翼穩定彈，另一種是0.22in口徑的旋轉穩定彈，這兩種彈藥都采用無殼結構和電子點火的方式。同年，澳大利亞國防科技局嘗試將“金屬風暴”技術使用在大口徑身管武器上，研制了采用串聯裝填發射技術的40mm口徑彈藥并在6月成功完成了試驗。
2000年4月，金屬風暴公司與布里斯班彈道技術公司聯合發表的一項公報中提到，他們已成功地設計并試射了專為警察部隊和軍隊使用而設計的，世界上第一支完全電子化的原型手槍。該原型手槍沒有彈匣，彈藥成串預裝在槍管里。手槍握把里裝有3套電子裝置，一套用于控制手槍的射擊操作，一套用于為使用者提供手槍設置確認信息，第3套用來管理和限制武器使用權。尤其是第3套電子裝置，它使該槍具有空前先進的電子安全準許保險功能，可以限定一支武器只能由唯一的授權者使用。授權者手上的一只裝飾性戒指實際是一個微型異頻雷達發射機，當信號匹配時，手槍上的鍵控系統可在幾毫秒之內激活手槍。
2001年5月，金屬風暴公司從澳大利亞國防部獲得了先進單兵戰斗武器（AICW）的研發資金。AICW結合兩管的火力，成為一個上下布局的武器系統。下面的槍管是現行的斯太爾AUG突擊步槍的改進型，發射5.56mmNATO標準動能彈；上面的槍管發射不同種類的彈藥，從20/40mm空爆彈到非致命彈。此外，還將先進的晝/夜瞄具和激光目標指示系統整合到該武器上。
2002年3月，金屬風暴公司進一步將射彈發展到60mm，并取得了實驗成功。7月11日，金屬風暴公司宣布，DSTO在系統的高壓應用研究中，首次成功利用50倍口徑樣機進行了層疊發射，藥室壓力已經超過了49.64MPa，彈丸炮口初速達到了420m/s。此次的研究成果為金屬風暴速射技術在更大口徑高壓系統上的應用打開了突破口，也為加強軍用和民用產品帶來巨大的潛力。同年底，金屬風暴公司進一步宣稱，他們結合該項技術研制一種能為艦船提供一流自動化防御的數字化彈道系統，稱為“近距離艦艇防御”（VCSD）系統。該系統利用電子速射技術，可以為艦艇提供對付超近程攻擊的綜合性安全防御，使其能夠以極短的反應時間對付秘密攻擊性武器。金屬風暴武器系統不僅應用領域不斷拓寬，而且在彈丸結構、彈道性能等方面也不斷得到優化。
2003年4月，金屬風暴公司使用多管發射箱成功發射了按照金屬風暴結構堆棧在發射管中的常規40mm彈丸，并實現了單管射速600發/min、多管射速24萬發/min發射。此次所發射的常規40mm彈丸均被轉化成金屬風暴多層堆棧結構并且采用了“聲光時差”彈藥。“聲光時差”意味著彈丸在沖擊時點燃了一小部分發射藥這項特殊發射的成功，意味著金屬風暴設計從技術上引發以金屬風暴堆棧結構發射高爆彈藥的趨勢。
2006年，金屬風暴公司完成采用“金屬風暴”技術的“赤背蜘蛛”武器站研制。該武器站由4管40mm口徑“金屬風暴”發射控制原理的榴彈發射器組成，可裝填不同類型的彈藥，包括榴彈、空爆彈和非致命彈等，系統質量70kg可安裝在卡車和裝甲車車頂上，對付來襲導彈和炮彈等多種威脅，實施護航、邊界控制和區域防御等，能夠鎖定已發射的導彈，進行低空射擊。“赤背蜘蛛”多管遙控武器系統是“金屬風暴”武器系統中的龍頭產品。
2008年，金屬風暴研制工作已告完成，重點開始轉移到野戰系統的鑒定和生產。
2010年，金屬風暴公司演示了安裝在“勇士”無人車上的“烈焰風暴40mm遙控武器站系統，該系統有4根發射管，配有24發榴彈，采用半自動發射模式低致命易碎彈頭，能夠對目標產生明顯的鈍擊傷效果，可用于執行人群控制和道路清障任務。
2011年，金屬風暴公司推出了“激怒者”金屬風暴武器系統。它采用塊化結構，最多可安裝30根發射管，每根發射管內裝有6發彈，發射40mm榴彈，最大射速約2萬發/min，可混裝殺傷性彈藥和非致命彈藥，適用于執行多種任務。該武器系統可集成在輪式戰車或裝甲車上使用。
動作原理
金屬風暴發射時，通過電子控制裝置設置在身管中的電子脈沖點火頭，可靠地點燃最前面一發彈的發射藥，發射藥燃燒后，產生的火藥燃氣壓力推動彈丸沿身管加速運動飛出管口。根據設計，在前方火藥燃氣壓力作用下，金屬風暴的彈丸會一端立即膨脹，緊貼身管膛內側，承受彈丸前部的高壓燃氣，并保持在身管中的位置不變。它不會導致高壓、高溫的火藥燃氣泄漏到后面，而點燃次發彈的發射藥，從而起到很好的封閉作用，對后面彈丸的發射不會產生影響。前一發彈啟動一定時間后，后一發彈的發射藥被點燃，繼而彈丸“解鎖”并擊發。依此過程，每發彈按順序從身管中發射出去，形成串行發射。將多根身管并聯在一起，由電腦控制各個身管以及各個彈丸的發射，形成密集“彈雨”。
單發內彈道過程
金屬風暴武器系統采用全電子控制擊發，大多數采用無殼彈藥，同一身管中的首發彈丸的內彈道與傳統火炮相差不大。
單發彈丸單獨發射的內彈道過程為:發射時，通過電子點火控制系統設置在身管中的電子脈沖點火節點，使其中的點火藥燃燒，產生高溫、高壓的氣體和灼熱的固體小粒子，這些氣體及粒子通過對流和輻射加熱主裝藥火藥。當主裝藥火藥的表面溫度達到著火溫度時，使靠近點火源的一部分火藥藥粒開始燃燒。然后，火藥氣體和點火藥氣體混合在一起，逐漸而又迅速地點燃整個主裝藥床。彈后的高溫、高壓氣體推動彈丸向前運動。隨著火藥的繼續燃燒，不斷產生具有很大做功能力的高溫、高壓火藥氣體。在火藥氣體的作用下，彈丸運動速度不斷增加，彈后空間加大，彈后壓力將在某一時刻達到峰值，隨后氣體壓力開始下降。在彈丸運動的同時，主裝藥和火藥氣體的混合物也隨著彈丸一起向前運動。當全部火藥燃燒完全之后，火藥氣體繼續膨脹做功，一直到整個彈丸飛出炮口。
多發內彈道過程
多發彈丸高頻發射的內彈道過程為:當發出發射指令時，電子點火控制系統根據發射頻率或發射時間間隔要求，控制最前端彈丸的電子脈沖點火節點開始點火，進而點火藥、發射藥被逐步引燃，之后產生的氣體將第1發彈丸推出身管。第1發彈丸擊發之后，經過一段時間延遲，控制裝置擊發第2發彈丸的電子脈沖點火節點，重復內彈道過程，再經過一段時間的延遲，控制裝置擊發第3發彈丸，重復內彈道過程。第2發及后續的后發彈丸發射過程與第1發彈丸不同，后發彈丸被擊發的同時，有可能前一發彈丸還沒有出炮口，那么后發彈丸的彈頭阻力就是前一發彈丸的膛底壓力。對于前一發彈丸來說，同樣意味著膛底也將由原來的靜止邊界變化為運動邊界。或者后一發彈丸被擊發的同時，前一發彈丸已經出炮口，但是前一發彈丸的火藥燃氣還未排凈，膛內壓力還未下降到外界壓力，這樣后一發彈丸的彈頭阻力也可能和前一發彈丸的彈頭阻力不同。
多管“金屬風暴”武器
多管“金屬風暴”武器炮管數量可根據需要選定，炮管的口徑可任意選定，可以采用多個口徑混裝使用，發射后可換裝炮管組，還可調整彈重和發射藥的質量改變初速和射程。
結構組成
金屬風暴武器主要由多根預裝有彈藥的身管、電子脈沖點火頭、電子控制器等組成，可以看作是串行發射與并行發射的組合。在每根身管中都裝填一定數量的彈丸，彈丸與彈丸之間用發射藥隔開，彈丸在前，發射藥在后，依次在身管中串聯排列；身管中對應每組發射藥都設置有電子脈沖點火頭，電子控制處理器用以控制每節發射藥的點火間隔。
炮管是“金屬風暴”武器系統最具創造性的關鍵組件，實質上是在一根炮管內裝有數發至十幾發炮彈，依次發射。“金屬風暴”武器從結構上可分為電子點火控制裝置和發射裝置兩部分。
電子點火控制裝置主要由具有不同功能的眾多電子控制模塊組成，完成火炮系統的控制任務，包括發射方式的選擇與控制，系統狀態的描述與反饋，最主要的是控制系統完成各種方式的發射。
“金屬風暴”武器的發射裝置可根據任務需要，將多根不同口徑、不同種類彈藥的單元發射管，按照一定的順序排列成發射陣列。單元發射管通常由一根彈藥總成管和一根身管軸向對接而成。一定數量的彈丸預裝填在彈藥總成管中，彈丸與彈丸之間用發射藥隔開，彈丸在前，發射藥在后，依次在彈藥總成管中串聯排列，對應每組發射藥都設置有電子脈沖點火頭，各電子脈沖點火頭均與發射控制裝置連接。一般彈藥總成管和身管可分離，便于“金屬風暴武器彈藥再裝填。
在電子點火控制裝置的控制下，超高射頻火炮可實現單發彈丸單獨發射和多發彈丸高頻發射。
關鍵技術
瞬時密封技術
發射時，最前面一發彈的發射藥產生的火藥燃氣壓力推動彈丸沿槍管加速運動飛出槍口，與此同時，要確保高溫、高壓的火藥燃氣不進入次一發彈丸后而點燃仍在身管中的次一發彈丸及更后面彈丸的發射藥，這當中還要避免引起彈丸圓柱部的損壞，不能妨礙后發彈丸的運動。
彈丸定位技術
這是指在前一發彈的高溫、高壓火藥燃氣壓力作用下，確保后面的彈丸準確、可靠定位。如果后面的彈丸不能準確、可靠定位，在射擊過程中因受到干擾而發生變化，將改變彈后燃燒空間的容積，影響火藥燃燒規律，從而帶來諸如彈丸炮口初速不一致等問題。并且由于火藥發射是依靠火藥的結構來保證火藥燃燒規律性的，即依靠火藥藥粒的形狀和大小來保證內彈道規律性，如果后面的彈丸不能準確、可靠定位，在射擊過程中因受到干擾而發生運動，將會直接造成彈后火藥藥粒的破碎，不僅影響內彈道規律，而且會造成膛內壓力異常，甚至帶來災難性后果。
點火技術
單發炮彈獨立發射時，都是彈底點火，先由外部能源引燃底火，再由底火引燃發射藥。即使是出現瞎火或延遲發火，也不會對整個火炮系統產生嚴重影響。金屬風暴是串并聯發射，電子控制點火。首先要切實解決能點著火的問題，尤其是前面幾發可靠點火問題；其次要切實解決有序點火問題；還要切實解決點火安全問題，點火單元既連接著外部控制電路裝置，又連接著發射管內的火藥，確保系統的密封、絕緣、防腐、防潮及防腐蝕是非常重要的，同時，還要解決防電磁干擾問題。
結構及優化技術
結構包括彈丸結構、點火結構、裝藥結構、發射裝置結構等，這些結構也是相互影響的，必須進行系統結構優化。尤其是發射裝置結構是主體，首先是解決承受發射過程中巨大發射載荷的問題，結構強度、射擊靜止性和穩定性都取決于發射載荷的大小；其次是解決裝填問題，如果一次性使用，則成本太高，重復使用是火炮設計的最基本要求；再次是解決瞄準問題；最后還要考慮結構實現的可能性、易操作性和經濟性等。進一步優化彈丸結構，在保證前后彈頭發射藥密封的前提下，重點解決彈丸的可靠定位問題。多彈頭裝藥結構設計的重點是解決每一個藥室的裝藥量和藥室容積分配的問題，最終使得每發射彈的炮口處速度保持一致，從而降低射擊完成后外彈道過程的危險系數。點火結構設計主要包含兩方面內容一是電子點火控制電路的設計實現，二是點火單元的安全性設計。
特點
金屬風暴武器系統在武器的結構設計上，沒有了開閉鎖、供彈和拋殼系統及運動部件并且采用了電子控制發射裝置，因此，呈現了以下幾個特點。
優點
由于金屬風暴武器系統發射原理與傳統的槍炮武器相比完全不同，這使得它沒有傳統機械上的運動部件，發射之前也不用物理方法閉鎖尾部，這樣，身管的數量就不受限制。此外，沿著身管配置的多個電子點火頭，可使預先裝在身管的多發彈的發射藥點燃，而相繼發射出去，所以，該武器系統的結構設計非常簡單緊湊，大大降低了系統的故障率。
金屬風暴武器預裝了電子脈沖點火系統和電子控制處理器，通過設置不同的發射方式及選擇不同的發射頻率，可以實現單發、連發射擊和超高頻率射擊，通過電子控制器的裝定頻率，可以將武器的射頻提高到令人難以想象的程度（假設彈丸膛內運動時間為3ms，對串行發射，一發彈丸出炮口時就發射下一發，則射速可達到20000發/min），若采用多管組合，還將超過這一數字。這種令人匪夷所思的超高射速是現今任何自動炮都無法比擬的。它可在來襲目標的航向上形成一堵名副其實的鋼鐵彈幕，輕而易舉地突破一切阻擋彈丸飛行的障礙，瞬間摧毀一切來襲目標。由于射速極高，初速也不低于常規火炮，所以，在使用相同彈藥時，金屬風暴在單位時間內所產生的動能是其他同類火炮無法比擬的（據計算，是“密集陣”的“彈雨”動能的378倍）。
由于除彈丸運動外，沒有其他機械構件運動，也就沒有機械構件做往復運動所產生的撞擊，故振動小，便于射手在輔助設施的幫助下控制武器，可以提高射擊精度。另外，按照預先裝定的射擊頻率，能以極高的射頻發射多發彈丸，這對提高毀傷概率是極其有利的。例如，在抗擊巡航導彈的過程中，若以此系統形成的“彈幕”實施打擊，必將提高命中率。
該系統除了身管外，發射藥和彈丸都和傳統火炮一樣。而使用之后，可用預裝彈架重新裝彈，當然也可棄之不用。如此，降低了造價和維護費用。另外，該系統對環境要求不高有全天候作戰能力，戰場生存力好。
根據不同的使用要求，可隨意地將金屬風暴組成不同形式的多管發射器，構成不同的武器系統，且不需要在裝艦時在艦體上開孔（當然，也可安裝在陸上移動平臺）。它既可以單管使用，也可以多管、多口徑、多彈種組合使用，所以具有很好的模塊化特點，可以同時具有致命或非致命、不同威力的多重功效。
雖然使用了傳統發射藥，但使用了電子點火和全電子化射擊控制，射速的變化完全取決于電子點火脈沖的頻率。全電子化射擊控制帶來了優異的操作性能（快速反應，即無須待發動作，基本無須擊發時間、可遙控操作，基本沒有扳機力）以及與火控和信息系統良好的結合能力。這樣，可以根據目標特性威脅程度和距離來選擇不同射速（單管可選擇1~20000發/min）和火力密度，從而靈活選擇“非致命性針刺式打擊”“密集火力的面式打擊”和“絕對集中的點式打擊”這三種不同的作戰方式，以可控的射速實現對不同目標的最大殺傷。
缺點
金屬風暴的技術缺陷首先是電磁干擾問題。由于“金屬風暴”發射控制采用完全電子火控系統，因此有受到電磁干擾的可能。其次是存儲問題，這是由其自身特點所決定的。其發射裝置和彈藥是一體的，發射裝置同時用于運載、儲存、發射，因此無法使用傳統彈藥密封技術，長期存儲時如何保證發射藥性能是必須要解決的技術難題之一。最后是容彈量和再次裝填問題。由于“金屬風暴”采用了在彈膛預裝填串聯的彈丸，因而無須傳統自動武器中極易產生故障的供彈機構，但同時也造成了單管一次容彈量有限（一般單管不超過10發）的問題，而且一般情況只能人工再次裝填。而作戰效能是命中概率和容彈量兩方面的因素，如要保證必要的容彈量，就需要多管組合，這將導致武器整體質量增加，在設計一次發射需要較大耗彈量的武器時，會面臨這個問題。
應用前景
金屬風暴具有超高射速、威力大、可控性好、生存力強、可靠性高的特點，具有廣闊的應用前景。
用作單兵作戰武器
“金屬風暴”概念最早應用于單兵作戰武器，包括“金屬風暴”手槍、“金屬風暴”沖鋒槍、“金屬風暴”狙擊步槍等輕武器。
“金屬風暴”手槍是一種通過電子方法選擇射速和射彈數量的手槍，有兩種方案。第一種手槍方案是采用一根槍管，內裝10發子彈，發射完即可更換槍管，已完成驗證發射；第二種手槍方案采用4根槍管，其中2根槍管每根裝10發子彈，另2根槍管裝非致命子彈，用于準軍事任務和維持治安。
“金屬風暴”多管沖鋒槍，每支槍管射速可達4.5萬發/min，根據用途和需要不同，可把各種槍管組合起來。
“金屬風暴”12.7mm狙擊步槍，射速高達27萬發/min。
用作車載和艦載防御武器系統
“金屬風暴”近程武器系統由于沒有運動部件，可以顯著減小對付威脅的反應時間，用于地面車輛和艦船防御時，大大提高作戰效能。金屬風暴公司和福斯特-米勒公司成立了聯合項目組開發“雷電盾牌”，該系統可以為美國艦艇提供對付多種空中和水面威脅的武器系統。“雷電盾牌”項目概念包括兩種尖端防御手段。利用“金屬風暴”多管發射箱對潛在目標實施密集射擊，這就是所謂的“雷”；而“電”則是將金屬風暴技術和福斯特-米勒公司的“黃貂魚”失能網絡技術相結合。金屬風暴公司研制的車載“金屬風暴”武器系統，采用多管發射箱發射串聯排列的彈藥。
用作迫擊炮武器系統
“金屬風暴”迫擊炮系統概念是將多個發射管密排在蜂巢形格子中，試驗中這種迫擊炮系統射速高達2萬發/min。此外該型迫擊炮系統還可代替傳統殺傷地雷。
用作機載武器
“金屬風暴”公司研究的一種無人機機載40mm“金屬風暴”武器系統使輕型無人機具備小規模打擊能力，可以為地面部隊、護衛隊以及執行道路清理和對抗機動便攜式武器等任務提供晝夜支援，改變以往無人機只能執行偵察與監視任務的狀況。
用作地域防御武器系統
“金屬風暴”武器作為地域防御武器系統，采用可再裝填的24管40mm感應點火發射器，集成演示樣機射速為45萬發/min，可發射多種彈藥包括榴彈煙幕彈、照明彈等，并可進行直瞄和間瞄射擊；模塊化結構使其可根據不同任務需求附加發射管或模塊，武器平臺可機動、空運和牽引，可組合到網絡環境中，并能進行有人、無人遙控或自主操作。
參考資料 >
金屬風暴突破彈道學傳統 美軍新武器揭秘(組圖).搜狐網.2024-12-07