ВМС на САЩ създават оръжия на нови физически принципи
Изглежда, че ВМС на САЩ днес разполагат с достатъчен набор от средства за защита срещу круизни и балистични противокорабни ракети (ASM). Някои военни експерти обаче се съмняват, че тази отбрана ще може да издържи на новото поколение крилати и балистични противокорабни ракети, разработвани в редица страни, предимно в Китай.
Залп за милион
Докладът от септември на изследователската служба на Конгреса на САЩ е посветен на анализа на работата в областта на създаването на оръжия, базирани на нови физически принципи. Този доклад ясно показва загрижеността на военните експерти, че в редица бойни сценарии по време на масирани атаки от надводни кораби с различни средства за въздушна атака, съществуващият боеприпас с традиционни средства за отбрана може, първо, да не е достатъчен, и второ, цената на военноморските зенитни управляеми ракети (ЗРК) на този боеприпас просто ще бъде несравнима с цената на атакуващото оръжие.
Известно е, че ракетните крайцери на ВМС на САЩ носят 122 ракети, докато разрушителите носят 90–96 ракети. Въпреки това, част от общия брой ракетни оръжия са крилатите ракети Tomahawk за удари по наземни цели и противолодочни оръжия. Останалото количество са ракети, от които може да има до няколко десетки единици. В този случай е необходимо да се вземе предвид: за да се увеличи вероятността от поразяване на въздушна цел, срещу нея могат да бъдат изстреляни две ракети, което увеличава скоростта на потребление на боеприпаси. В универсалните вертикални пускови установки (UVPU) на кораби ракетни оръжия от различни типове се инсталират заедно и следователно презареждането на UVPU е възможно само при връщане към базата или при спиране.
Ако анализираме цената на конкретни проби от ракети на корабите на ВМС на САЩ, тогава защитата на надводния кораб струва скъпо. Така цената на една единица зенитно-ракетно оръжие за някои видове надхвърля няколко милиона долара. Например ракети RAM (Rolling Airframe Missile), струващи на хазната 0,9 милиона долара за единица, и ракети ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) за 1,1 -1,5 милиона. За защита в средната зона от самолетни и крилати противокорабни ракети, както и от балистични противокорабни ракети в последния участък от траекторията, се използва ЗРК „Стандарт“SM-6 Block 1 на стойност 3,9 милиона долара. Ракети "Standard" SM-3 Block 1B (14 милиона долара за единица) и ракети "Standard" SM-3 Block IIA (повече от 20 милиона) се използват за прихващане на атакуващи балистични противокорабни ракети в средата извън атмосферата траектория.
За да се подобри ефективността на защитата на надводните кораби, ВМС на САЩ в момента работят върху лазерни оръжия, електромагнитни оръдия и снаряди с свръхскоростни снаряди (HPV). Наличието на такива средства ще направи възможно противодействието както на въздушните, така и на наземните средства за атака.
Чрез силата на светлината
Работата на ВМС при разработването на мощни военни лазери достигна ниво, което му позволява да противодейства на определени видове надводни (NC) и въздушни цели (CC) на разстояние около 1, 6 километра и да започне тяхното разполагане на военни кораби (пр.н.е.) за няколко години. По -мощните кораби на лазерите, които ще бъдат готови за разполагане през следващите години, ще дадат на повърхността BC на ВМС на САЩ способността да противодейства на NC и CC на обхвати от около 16 километра. Тези лазери, наред с други неща, ще осигурят противоракетна отбрана от последната линия за БК срещу определени типове балистични ракети, включително новата китайска противокорабна балистична ракета (ASBM).
В момента ВМС на САЩ и Министерството на отбраната на САЩ разработват три типа лазери, които по принцип могат да бъдат използвани на BC: твърдотел SSL (твърдотелен лазер), SSL лазер с разрези и лазери със свободни електрони (FEL) лазер. Един от опитните лазерни демонстратори на SSL влакна е разработен от ВМС под системата за лазерно оръжие LaWS (Laser Weapon System). Друг вариант на SSL влакновия лазер на флота е създаден по програмата Tactical Laser System (TLS). Сред редица програми на Министерството на отбраната на САЩ за разработване на SSL лазер с прорез за военни цели се появява морската лазерна програма MLD (Maritime Laser Demonstration).
Военноморските сили също са разработили прототип с ниска мощност FEL, лазер със свободни електрони, и в момента работят по прототип на този лазер с по-висока мощност.
В доклада се подчертава, че въпреки че ВМС разработват лазерни технологии и прототипи на потенциални корабни лазери, а също така имат обобщена визия за перспективите за по -нататъшното им развитие, в момента няма конкретна програма за закупуване на серийни версии на тези лазери или програма това би посочило конкретни дати за инсталиране на лазери.за определени видове букмейкъри.
Както е отбелязано в доклада, лазерните оръжия имат както определени предимства, така и редица недостатъци в противодействието на различни видове заплахи, включително балистични ракети.
Лазер - плюсовете
Сред предимствата на лазерното оръжие е неговата икономичност. Цената на корабното гориво за генериране на електроенергия, необходима за изстрелване на лазер с електрическа помпа, се оказва по-малко от един долар на изстрел, докато цената на една система за противоракетна отбрана с малък обсег е 0,9-1,4 милиона долара, а ракетите с голям обсег са няколко милиона долара. Използването на лазери може да даде на БК алтернатива при унищожаването на по -малко важни цели като безпилотни летателни апарати, докато ракетите ще бъдат използвани, за да се гарантира унищожаването на по -важни цели. BK е много скъп вид военноморско оборудване, докато противникът използва сравнително евтини военни средства, малки лодки, БЛА, противокорабни ракети, балистични противокорабни ракети срещу него. Следователно, чрез използването на лазери, е възможно да се промени съотношението на разходите за отбраната на кораба. BC има ограничен боеприпас за ракетни и артилерийски оръжия, чието използване ще изисква временно изтегляне на кораба от битката за попълване на товара с боеприпаси. Лазерните оръжия нямат ограничения за броя на изстрелите и могат да се използват за унищожаване на примамки, които активно се използват за изразходване на корабните боеприпаси. Обещаващ кораб с лазерни и ракетни оръжия ще се окаже по -компактен и по -евтин от кораб URO с голям брой ракети във вертикални пускови установки.
Лазерните оръжия ще осигурят почти моментално поразяване на целта, което елиминира необходимостта от изчисляване на траекторията на прихващане на атакуваща цел от противоракетна ракета. Целта се деактивира чрез фокусиране на лазерен лъч върху нея за няколко секунди, след което лазерът може да бъде насочен отново към друг обект. Това е особено важно, когато BC действа в крайбрежната зона, когато може да бъде обстрелян с ракетни, артилерийски и минохвъргачни оръжия от относително къси разстояния.
Лазерните оръжия могат да поразят свръхманеврени цели, които превъзхождат аеродинамичните си характеристики спрямо корабните противоракетни ракети.
Лазерът осигурява минимални съпътстващи щети, особено когато се биете в пристанищната зона. В допълнение към функциите за поразяване на цели, лазерът може да се използва за откриване и проследяване на цели и несмъртоносно въздействие върху тях, осигурявайки потискане на бордовите оптоелектронни сензори.
Недостатъци на лазера
Те включват изпълнението на прихващане само в рамките на видимата линия на целта и невъзможността за унищожаване на над-хоризонтални цели. Ограничаване на възможността за прихващане на малки обекти в открито море, което ги крие в гребените на вълните.
Интензивността на лазерното лъчение при преминаване през атмосферата се отслабва поради абсорбция в спектрални линии на различни атмосферни компоненти или поради разсейване на Рейли, както и макроскопични неоднородности, свързани с атмосферни турбуленции или нагряване на атмосферата от същия лъч. В резултат на разсейване от такива неоднородности лазерният лъч може да се разшири, което ще доведе до намаляване на енергийната плътност - най -важният параметър, характеризиращ смъртността на лазерните оръжия.
Когато отблъсквате масивна атака, един лазер на кораба може да не е достатъчен поради необходимостта от повторно прицелване за ограничен период от време. В тази връзка ще е необходимо да се поставят няколко лазера на ВС от типа зенитно-артилерийски системи (ЗАК) за самозащита на последния ред.
Киловатните лазери с ниска мощност могат да бъдат по -малко ефективни от мегаватните лазери с по -висока мощност при насочване към екранирани цели (аблативно покритие, силно отразяващи повърхности, въртене на тялото и т.н.). Увеличаването на мощността на лазера ще увеличи цената и теглото му. Излагането на лазерен лъч в случай на пропуск може да причини нежелани странични щети и щети на вашия самолет или спътници.
Размерът има значение
Независимо от това, потенциални цели за лазерни оръжия могат да бъдат оптоелектронни сензори, включително тези, използвани на противокорабни ракети; малки лодки и лодки; неуправляеми ракети, снаряди, мини, безпилотни летателни апарати, пилотирани самолети, противокорабни ракети, балистични ракети, включително балистични противокорабни ракети.
Лазерите с изходна мощност от около 10 киловата могат да противодействат на безпилотни летателни апарати на къси разстояния, с мощност от десетки киловати - безпилотни летателни апарати и лодки от някои видове, мощност от сто киловата - безпилотни летателни апарати, лодки, NUR, снаряди и мини, стотици киловат мощност - всички горепосочени цели, както и пилотирани самолети и някои видове управляеми ракети, с мощност от няколко мегавата - към всички споменати по -горе цели, включително свръхзвукови противокорабни ракети и балистични ракети на обсег до 18 километра.
BC с лазери с мощност над 300 киловата могат да защитават не само себе си, но и други кораби в зоната си на отговорност, когато например като част от ударна група на самолетоносачи.
Според ВМС на САЩ крайцерите със система за противоракетна отбрана Aegis и разрушители (кораби от типове CG-47 и DDG-51), както и десантни докорационни кораби за хеликоптери (DVKD) от типа San Antonio LPD-17 имат достатъчно ниво на захранване за бойни операции, използващи лазерни оръжия като LaWS.
Някои кораби на ВМС на САЩ ще могат да използват лазери от тип SSL с изходна мощност до 100 киловата в бойни условия.
Досега ВМС не разполагат с боеприпасни системи, които имат достатъчно ниво на захранване или охлаждане, за да осигурят работата на SSL лазери с изходна мощност над 100 киловата. Поради големите размери на лазерите от типа FEL, те не могат да бъдат инсталирани на съществуващи крайцери или разрушители. Размерите на самолетоносачи и десантно -десантни кораби с общо предназначение (LHA / LHD) с голяма пилотна палуба могат да осигурят достатъчно място за поставяне на FEL лазер, но те нямат достатъчна мощност, за да поддържат мегават FEL лазер.
Въз основа на тези условия ВМС през следващите години ще трябва да определи изискванията за проектите на обещаващи космически кораби и ограниченията, наложени им в случай на инсталиране на военноморски лазери, по -специално SSL лазери с мощност над 100 киловата, както и FEL лазери.
Тези ограничения доведоха например до завършването на програмата за крайцери CG (X), тъй като този проект предвиждаше работа на SSL лазер с мощност над 100 киловата и / или FEL лазер от клас мегават.
След завършването на програмата CG (X), ВМС не обявиха никакви бъдещи планове за придобиване на BC, способен да управлява лазер от тип SSL с мощност над 100 киловата или FEL лазер.
Лазерни носители
Както е подчертано в доклада, опциите за дизайн на кораби, които биха могли да разширят възможностите на ВМС да инсталират лазери върху тях през следващите години, могат да обхванат следните опции.
Проектиране на нов вариант на разрушителя DDG-51 Flight III, който ВМС планира да закупи през фискалната 2016 г., с достатъчно пространство, мощност и хладилни възможности за поддържане на SSL лазер с мощност 200-300 киловата или повече. Това ще изисква удължаване на корпуса на DDG-51, както и осигуряване на място за лазерно оборудване и допълнителни генератори на енергия и хладилни агрегати.
Проектиране и закупуване на нов разрушител, който е по-нататъшно развитие на варианта DDG-51 Flight III, който ще осигури SSL лазер с изходна мощност 200-300 киловата или повече и / или мегават FEL лазер.
Промяна на дизайна на UDC, който ще бъде закупен през следващите години по такъв начин, че да гарантира работата на SSL лазер с мощност 200-300 киловата или повече и / или FEL лазер от клас мегават.
Промяна, ако е необходимо, на дизайна на нов самолетоносач от тип "Форд" (CVN-78), така че SSL лазер с мощност 200-300 киловата или повече и / или FEL лазер от клас мегават може да се оперира.
През април 2013 г. ВМС обявиха, че планират да инсталират лазерни оръжия на USS Ponce, които бяха преобразувани от десантни кораби в експериментални за технологично развитие на лазерни оръжия срещу атакуващи лодки и безпилотни летателни апарати. През август миналата година този 30 киловат лазер беше инсталиран на този кораб, който се намира в Персийския залив. Според Централното командване на САЩ лазерът на кораба успешно е унищожил високоскоростна лодка и БЛА по време на изпитанията.
Като част от програмата за създаване на корабни лазерни оръжия, ВМС инициира проект за технологично усъвършенстване на твърда лазерна технология SSL-TM (съзряване на твърдотелни технологии), в рамките на която индустриалните групи, ръководени от BAE Systems, Northrop Grumman) и Raytheon се състезават за разработването на корабен лазер с мощност 100-150 киловата, ефективен срещу малки лодки и БЛА.
Отделът за научноизследователска и развойна дейност на ВМС на САЩ ще извърши задълбочен анализ на резултатите от тестването на лазера в UDC Pons за по-нататъшното му използване в програмата SSL-TM, чиято цел е да създаде прототип на лазер с мощност 100- 150 киловата за морски изпитания до 2018 г. Ще бъдат определени правилата за прихващане и технологията за използване на LaWS в бойни условия, които след това трябва да бъдат внедрени в по -мощни лазерни оръжия.
По-нататъшното увеличаване на мощността на лазера до 200-300 киловата ще позволи на това оръжие да противодейства на някои видове крилати противокорабни ракети, а увеличаването на изходната мощност до няколко стотин киловата, както и до един мегават и повече, може направи това оръжие ефективно срещу всички видове крилати и балистични противокорабни ракети.
Но дори и разработеното оръжие на базата на твърдотелни лазери да има достатъчна мощ за унищожаване на малки лодки, лодки и БЛА, но не може да противодейства на крилати или балистични противокорабни ракети, появата му на кораби ще увеличи тяхната бойна ефективност. Лазерните оръжия например ще намалят потреблението на ракети за прихващане на безпилотни летателни апарати и ще увеличат броя на ракетите, които могат да се използват за противодействие на корабни ракети.
Чрез силата на индукция
В допълнение към твърдотелните лазери, ВМС от 2005 г. разработва електромагнитен пистолет, чиято идея е да се приложи напрежение от източник на захранване към две паралелни (или коаксиални) релси с ток. Когато веригата е затворена, поставяйки например на шините например мобилна количка, която провежда ток и има добри контакти с шините, се генерира електрически ток, който индуцира магнитно поле. Това поле създава налягане, което има тенденция да изтласква проводниците, които образуват веригата. Но тъй като масивните релси-гуми са фиксирани, единственият движещ се елемент е количката, която под въздействието на налягане започва да се движи по релсите, така че обемът, зает от магнитното поле, се увеличава, тоест в посока от източника на захранване. Подобрението на ЕМ пушките е насочено към увеличаване на крайната скорост до числата M = 5, 9–7, 4 на морското равнище.
Първоначално ВМС започнаха да разработват оръдие за ЕМ като оръжие за директна брегова подкрепа на морската пехота по време на амфибийни операции, но след това преориентира тази програма, за да създаде ЕМ оръжие за защита от противокорабни ракети. В момента ВМС финансират работата на BAe Systems и General Atomics за създаването на два демонстратора на оръжия за ЕМ, които започнаха да оценяват през 2012 г. Тези два прототипа са предназначени за хвърляне на снаряди с енергия 20-32 MJ, което осигурява полет на снаряд на обхват 90-185 километра.
През април 2014 г. ВМС обявиха планове за инсталиране на прототип на ЕМ оръдие през фискалната 2016 г. на борда на многоцелевия бърз десантно-десантно-десантно кораб JHSV (Joint High Speed Vessel) за морски изпитания. През януари 2015 г. стана известно за плановете на ВМС да приемат EM-оръдието в периода 2020-2025. През април беше съобщено, че ВМС обмислят да инсталират ЕМ оръдие на нов разрушител от клас Zumwalt (DDG-1000) в средата на 2020-те.
В края на 2014 г. командването на военноморските системи на ВМС на САЩ NAVSEA (Naval Sea Systems Command) случайно публикува искане за информация RFI (Request for Information) за програмата за създаване на мощна железопътна EM-пушка. Искането е отправено от името на NAVSEA (PMS 405), Службата за военноморски изследвания (ONR) и секретаря на отбраната. Той се появи на правителствения уебсайт FedBizOpps на 22 декември 2014 г. и беше отменен четири часа по -късно. Всеки, който е имал време да се запознае с RFI, може да добие представа за насоките за развитие на програмата за железопътни оръжия EM. По-специално, промишлеността и академичните институции бяха поканени да представят своите предложения за разработване на EM-оръдие за сензор за управление на огъня (FCS) за откриване, проследяване и поразяване на наземни и въздушни цели и балистични ракети.
Според RF, сензорът FCS на бъдещото релсово оръдие за ЕМ трябва да има електронно зрително поле за сканиране над 90 градуса (по азимут и във вертикална равнина), да следи цели с малка ефективна разсейваща повърхност (ESR) при дълъг обсег, проследяване и поразяване на балистични цели в атмосферата, блокиране на смущения в околната среда (метеорологични, теренни и биологични), осигуряване на обработка на данни при отблъскване на балистична ракета, осигуряване на ПВО и поразяване на повърхностни цели, едновременно проследяване на атакуващи цели и изстрелване на свръхзвукови снаряди, и да извърши качествена оценка на степента на бойна повреда. В допълнение, сензорът FCS трябва да демонстрира бързо затваряне на веригата за управление на огъня, повишена устойчивост на технически и тактически противодействия, високоскоростно проследяване и събиране на данни, както и технологична готовност, достатъчна за създаване на прототип през третото тримесечие на финансовата 2018 година, и да осигури оперативна готовност. през 2020–2025 г.
RFI поиска от индустриалните компании и изследователските институти да опишат ключовите елементи и готовността на техните технологии за FCS, да предоставят информация за тяхната годност за многофункционални приложения, възможни проблеми при интеграцията със съществуващите военноморски бойни системи и въздействието върху веригата на доставки.
Очакваше се изследователският център за повърхностни войни на NAVSEA в Далгрен, Вирджиния, да приеме предложенията на индустрията между 21-22 януари 2015 г. и да даде окончателен отговор на 6 февруари. Но сега, естествено, всички тези дати са изместени надясно.
Отделът за научноизследователска и развойна дейност на ВМС на САЩ инициира иновативна програма за създаване на прототип на ЕМ релсов пистолет през 2005 г. Като част от първия етап на програмата се предвиждаше създаването на стартер с приемлива продължителност на живота и надеждна технология за импулсно захранване. Основната работа беше съсредоточена върху създаването на дулото на пистолета, захранването, железопътната технология. През декември 2010 г. демонстрационната система, разработена от SIC в Далгрен, достигна световен рекорд за дулна енергия от 33 MJ и достатъчна за изстрелване на снаряд на разстояние 204 километра.
Първият демонстратор на оръдия за ЕМ, построен от индустриална компания, принадлежи на BAe Systems и има капацитет от 32 MJ. Този демонстратор беше доведен в Далгрен през януари 2012 г., а конкурентният прототип на General Atomics пристигна няколко месеца по -късно.
Въз основа на постиженията на първия етап на работа, вторият етап започна през 2012 г., в рамките на който работата беше насочена към разработването на оборудване и методи, които осигуряват скорострелност на ниво от 10 патрона в минута. За да се осигури постоянна скорострелност, е необходимо да се разработят и внедрят най -ефективните методи за терморегулация на ЕМ пистолет.
Първите изпитания на прототип на EM-пистолет, разработен от BAe Systems или General Atomics в морето, ще се проведат на борда на многофункционалния високоскоростен десантен кораб-катамаран JHSV-3 Millinocket. Те са предвидени за фискалната 2016 г. и са еднократни. Стрелбата в полуавтоматичен режим с напълно интегрирано корабно ЕМ оръдие е насрочена за 2018 г.
Снаряди с висока скорост
Развитието на ЕМ оръдието предвижда и създаването на специални HVP (хиперскоростни снаряди) насочени хиперскоростни снаряди, които биха могли да се използват и като стандартни 127-мм морски и 155-мм сухопътни оръдия. Крейсерите на ВМС на САЩ, а те са 22, имат две, а есминците (69 единици) имат едно 127-мм оръдие. Три нови разрушители от клас Zumvolt DDG-1000 имат по две 155-мм оръдия.
Според BAe Systems, снарядът HVP има дължина 609 милиметра и маса 12,7 килограма, включително полезен товар с тегло 6,8 килограма. Масата на целия стартов комплект HVP е 18,1 килограма с дължина 660 милиметра. Експерти от BAe Systems твърдят, че максималната скорострелност на снарядите HVP е 20 изстрела в минута от 127 -мм оръдие Mk45 и 10 изстрела в минута от обещаващото 155 -милиметрово оръдие DDG 1000, обозначено като AGS (усъвършенствана оръдейна система). Скоростта на стрелба от оръдието на ЕМ е шест патрона в минута.
Обхватът на стрелба на снаряди HVP от 127-мм оръдие Mk 45 Mod 2 надвишава 74 километра, а при стрелба от 155-мм оръдие на разрушителя DDG-1000-130 километра. Ако тези снаряди бъдат изстреляни от ЕМ оръдие, обсегът на стрелба ще бъде повече от 185 километра.
Искането на ВМС за RFI информация, изпратено до индустрията през юли 2015 г. за производството на прототип на EM оръдие, показва масата на ракетната установка HVP на около 22 килограма.
При изстрел от артилерийско 127-мм оръдие снарядът достига скорост, съответстваща на числото M = 3, което е наполовина по-малко от това при изстрел от оръдие на ЕМ, но повече от два пъти повече от скоростта на конвенционален 127-мм снаряд, изстрелян от корабно оръдие Mk 45. Тази скорост според специалистите е напълно достатъчна, за да прихване поне някои видове крилати противокорабни ракети.
Предимството на концепцията за използване на 127-мм оръдие и снаряд HVP е фактът, че такива оръдия вече са инсталирани на крайцери и разрушители на ВМС на САЩ, което създава предпоставки за бързото разпространение на нови снаряди във ВМС като разработването на HVP е завършено и тези оръжия са интегрирани в бойните системи на корабите от гореспоменатите типове.
По аналогия с корабните лазерни оръжия, дори ако свръхскоростните снаряди, изстреляни от 127-мм артилерийски оръдия, не са в състояние да противодействат на балистични противокорабни ракети, те все пак ще подобрят бойната ефективност на кораба. Наличието на тези снаряди ще позволи използването на по-малък брой ракети за противодействие на крилатите противокорабни ракети, като същевременно ще се увеличи броят на ракетите за прихващане на балистични противокорабни ракети.
