Лозунгът "Velocitas Eradico", възприет от американските военноморски сили за техните изследвания на електромагнитни релсови оръдия, е напълно в съответствие с крайната цел. Свободно преведен от латински, този израз означава „Скоростта убива“. Електромагнитните технологии се развиват успешно в морската сфера, отваряйки перспективи за офанзивни оръжия и експлоатацията на самолетоносачи.
В доклад, написан от Роналд О’Рурк през октомври 2016 г. за Изследователската служба на Конгреса, озаглавен „Лазери, железопътни оръдия и хиперзвукови снаряди: предистория и предизвикателства за Конгреса на САЩ“се посочва: от противокорабни крилати ракети (ASM) и противокорабни балистични ракети (ПРО), някои наблюдатели са загрижени за оцеляването на повърхностните кораби при евентуални бойни сблъсъци с противници като Китай, които са въоръжени със съвременни противокорабни ракети и антибалистични ракети. Първият и единствен в света FGM DF-21D (Dufeen-21) със среден обсег на действие, разработен от Китайската академия по механика и електроника China Changfeng, беше активно обсъждан във флотите на света; тази ракета беше показана в Пекин през септември 2015 г. в края на парада на Втората световна война. Междувременно в доклада се отбелязва, че руският флот продължава да разполага с семейство противокорабни и наземни крилати ракети 3М-54 Калибър със сателитни инерционни / радарни насоки, разработени от конструкторското бюро на Новатор.
Докато някои държави, като Китай и Русия, продължават да оборудват своите кораби с мощни оръжия, ВМС на САЩ, заедно с други западни флоти, са все по -загрижени за оцеляването на своите надводни военни кораби. Намаляването на персонала принуждава флотите на целия свят все повече да се обръщат към обещаващи технологии. Например, според уебсайта globalsecurity.org, броят на активните членове на американската армия се очаква да намалее с 200 000 до края на 2017 г., до 1,28 милиона. В този контекст в сферата на отбраната електромагнитните технологии се развиват бързо като обещаващо решение на сложни проблеми, които до голяма степен са свързани с въоръжаването на потенциални противници и съкращаването на персонала. В сравнение с настоящите традиционни системи, тези технологии, от катапултите на самолетоносачите до железопътните оръдия (релси), ще бъдат по-рентабилни и ще намалят броя на персонала.
Електричество и магнетизъм
Електромагнитната енергия е комбинация от електрическо и магнитно поле. Според определението, публикувано на уебсайта на Световната здравна организация: „Електрическите полета се създават поради разликата в напрежението, колкото по -високо е напрежението, толкова по -силно ще бъде полученото поле. Магнитните полета възникват при движение на заредени частици: колкото по -силен е токът, толкова по -силно е магнитното поле."
EMALS (система за изстрелване на електромагнитни самолети), обещаваща система за изстрелване на самолети-носители, се разработва от General Dynamics, за да замени парните катапулти, които имат редица значителни недостатъци, включително голямата им маса, размер и необходимостта от съхранение на голям обем вода на кораба, която не може да бъде взета зад борда поради агресивни химични свойства на морската вода. Новата система се състои от две паралелни релси, съставени от много елементи с индукционни намотки, монтирани вътре в пилотската кабина на самолетоносача, както и карета, която е монтирана на предното колело на самолета. Меган Елке, General Atomics (GA), обяснява: „Последователното възбуждане на водещите елементи създава магнитна вълна, която се движи по направляващите релси и принуждава каретата и по този начин самолета по цялата дължина на водещите релси със скоростта, необходима за успешно излитане от палубата. Този процес изисква няколко мегавата електроенергия."
Принципът на действие на електромагнитния ускорител на масата, известен също като релсов пистолет, известен също като релсов пистолет, е подобен на принципа на действие на електромагнитния катапулт EMALS. Генерираната няколко мегавата енергия се канализира по две направляващи релси (точно като двете направляващи релси на системата EMALS) за създаване на магнитно поле. Както е обяснено от Джон Финкенаур, ръководител на новите технологии в Raytheon: „След като системата е натрупала определено количество енергия, кондензаторите (съхраняват генерирания електрически заряд) изпращат електрически импулс по две релси (едната от тях е отрицателно заредена и друго е положително), създавайки електромагнитно поле . Под влияние на това поле снарядът започва да се движи в цев с две дълги релси с много висока скорост. Отворените източници твърдят, че скоростите могат да достигнат 7 числа на Мах (около 8600 км / ч). Снарядът тежи приблизително 11 кг и няма боен заряд. Тялото на снаряда, изпълнено с волфрамови удрящи елементи, е затворено в корпус от алуминиева сплав, който се изхвърля, след като снарядът напусне цевта. Високата скорост на срещата на снаряда с целта, в комбинация с поразителните елементи, причинява значително унищожаване без никакви експлозиви.
Магнитно привличане
Паровите катапулти, които трябва да бъдат заменени със системата EMALS, са на самолетоносачи в много страни от 50 -те години. Дълго време те се смятаха за най -ефективната технология, която е способна например да ускори самолет с тегло 27 300 кг до скорост 240 км / ч от дължина на палубата 300 метра. За да свърши тази работа, катапултът се нуждае от приблизително 615 кг пара за всеки вход, плюс хидравлично оборудване, вода за спиране на катапулта, както и помпи, електродвигатели и системи за управление. С други думи, традиционният парен катапулт, въпреки че върши работата си перфектно, е много голямо и тежко оборудване, което изисква значителна поддръжка. Освен това е доказано, че внезапните удари по време на излитане съкращават живота на самолетите, базирани на самолетоносачи. Паровите катапулти също имат ограничения за типовете самолети, които могат да изстрелват; ситуацията се усложнява особено от факта, че масата на самолетите непрекъснато се увеличава и скоро може да се случи модернизацията на самолетите на базата на превозвачи да стане невъзможна. Например, според данните, предоставени от флота, изтребителят на Boeing F / A-18E / F Super Hornet има максимално излетно тегло 30 тона, докато предишният изтребител Douglas A-4F Skyhawk, който накрая беше изтеглени от експлоатация в средата на 80-те години, имаха излетно тегло 11, 2 тона.
Според Елке: „Самолетите днес стават все по -тежки, по -бързи и по -функционални, те се нуждаят от ефективна система за изстрелване с по -голяма ефективност и по -голяма гъвкавост, за да имат различните скорости на излитане, необходими за излитане от палубата на всеки тип самолет“. Според General Atomics, в сравнение с катапултите на пара, системата EMALS ще бъде с 30 процента по -ефективна, изисквайки по -малък обем и поддръжка от предшествениците си, което ще опрости инсталирането й на различни кораби с различни конфигурации на катапулта. Например самолетоносачите от клас „Нимиц“имат четири парни катапулта, докато единственият френски самолетоносач „Шарл де Гол“има само два катапулта. В допълнение, различните ускорения на EMALS, коригирани към излитното тегло на всеки тип пилотирани или безпилотни въздухоплавателни средства, ще допринесат за увеличаване на експлоатационния живот на корпусите на самолета. „С по -малко място за инсталиране, по -добра ефективност и гъвкавост и намалена поддръжка и численост, EMALS значително увеличава възможностите и намалява разходите, което допълнително ще подпомогне развитието на флота“, добави Елке.
Според Александър Чанг от консултантска компания Avascent, железопътните оръжия също имат редица предимства. "И най -важното, разбира се, е, че те могат да изстрелват снаряди с висока скорост от порядъка на седем маха, без да използват никакви експлозиви." Тъй като енергийният източник на железопътната пушка е общата система за захранване на целия кораб, рисковете, свързани с транспортирането на експлозиви или горива, са изключени. Високите начални скорости на релсовия пистолет, приблизително два пъти по -високи от първоначалните скорости на традиционните корабни оръдия, водят до по -кратко време на поразяване и позволяват на кораба да реагира почти едновременно на множество заплахи. Това се дължи на факта, че с всеки нов снаряд няма нужда да се зареждат бойни или горивни заряди. Елке отбеляза, че „чрез бойни глави и горива доставките се опростяват, цената на един изстрел и логистичната тежест се намаляват, докато относително малките размери на релсовия пистолет позволяват увеличаване на капацитета на списанието … Той също има много по-голям обхват в сравнение с други оръжия (например с ракети земя-въздух, използвани за защита на надводни кораби)”. В доклада до Конгреса се отбелязва, че досега два прототипа железопътни оръдия, построени от Raytheon и General Atomics за ВМС на САЩ, „могат да изстрелват снаряди на енергийни нива между 20 и 32 мегаджаула, което е достатъчно, за да може един снаряд да измине 92-185 км“. Ако сравним, тогава според отворените източници 76-мм корабен пистолет от OTO Melara / Leonardo има начална скорост от порядъка на 2,6 маха (3294 км / ч), достигайки максимален обхват от 40 км. Финкенаур заяви, че "железопътната пушка може да се използва за огнева поддръжка на надводни кораби, когато е необходимо да се изпрати снаряд на стотици морски мили, или може да се използва за обстрел от близко разстояние и противоракетна отбрана".
Предизвикателствата напред
Технологията, използвана в системата EMALS, вече е на етап внедряване в производството. Американският флот, който избра този катапулт, проектиран от General Atomics за излитане от новите самолетоносачи от клас Ford, проведе първите си стрес тестове през ноември 2016 г. На първия кораб от този клас, Джералд Р. Форд, баластни тежести, симулиращи типичен самолет, бяха изхвърлени в морето (видео по -долу). Използвани са 15 каруци с различно тегло. Първите изстрелвания завършиха неуспешно, но следващите бяха признати за успешни. Например талигата с тегло около 6800 кг се ускорява до скорост от почти 260 км / ч, а по -малка талига с тегло 3600 кг се ускорява до 333 км / ч. Според Elke системата също се произвежда и инсталира на самолетоносача John F. Kennedy, който е планиран да бъде прехвърлен на флота през 2020 г. GA също е избран за единствен изпълнител на EMALS за самолетоносача Enterprise, който трябва да започне строителството през 2018 г. Елке отбеляза, че "виждаме и интереса на други държави към нашите електромагнитни системи за излитане и кацане, тъй като те искат да имат нови технологии и самолети на базата на превозвачи във флота си". Заслужава да се отбележи обаче, че докато технологията EMALS е готова за производство, самата система не може да бъде инсталирана на по -голямата част от самолетоносачите в експлоатация поради количеството енергия, необходимо за нейното функциониране.
В допълнение към горното, релсовият пистолет има редица сериозни недостатъци. Според Finkenaur „един от проблемите на използването на електромагнитни технологии в отбранителния сектор е поддържането на цевта в работно състояние и намаляване на износването на цевта след всяко изстрелване на снаряд“. Всъщност скоростта, с която снарядът напуска цевта, причинява такова износване, че при първоначалните тестове цевта трябваше да се възстановява напълно след всеки изстрел. "Импулсната мощност включва предизвикателството да се освободи огромно количество енергия и да се координира съвместната работа на импулсните захранващи модули за един изстрел." Всички тези модули трябва да освободят натрупаното електричество в подходящия момент, за да създадат необходимата сила на магнитното поле и да изтласкат снаряда от цевта. И накрая, количеството енергия, необходимо за ускоряване на снаряда до такава скорост, води до проблема с опаковането на необходимите компоненти на оръжието в достатъчно малки физически размери, така че да може да се инсталира на надводни кораби от различни класове. По тези причини, според Finkenaur, малките железопътни оръдия може да влязат в експлоатация през следващите пет години, докато релсовата пушка с пълна мощност от 32 мегаджаула вероятно ще бъде инсталирана на кораб през следващите 10 години.
Хиперактивност
Според Чанг, „напоследък ВМС на САЩ започнаха да обръщат по -малко внимание на подобряването на технологията на релсовия пистолет и насочиха вниманието си към възможностите на хиперзвуковия снаряд HVP (Hyper Velocity Projectile), който лесно може да се побере в съществуващите традиционни оръдия“. В технически документ за HVP, публикуван през септември 2012 г. от Изследователската служба на ВМС на САЩ, той е описан като „универсален, с ниско съпротивление, управляван снаряд, способен да изпълнява различни мисии от различни оръжейни системи“, който в В допълнение към релсовия пистолет, включва стандартни американски военноморски системи: 127-мм морски пистолет Mk.45 и 155-мм усъвършенствана артилерийска система Advanced Gun System, разработена от BAE Systems. Според BAE Systems "специална съставка" в дизайна на HVP е нейното свръхниско аеродинамично съпротивление, което елиминира необходимостта от ракетен двигател, който се използва широко в конвенционалните боеприпаси за разширяване на обхвата му.
Според доклад на изследователската служба CRS, при стрелба от инсталация Mk.45 този снаряд може да достигне само половината (което е 3 маха, или около 3704,4 км / ч) от скоростта, която би могла да достигне при стрелба от релса пистолет, който обаче все още е два пъти по -бърз от обикновения снаряд, изстрелян от пистолет Mk.45. Както се посочва в прессъобщение от ВМС на САЩ, „HVP в комбинация с Mk.45 ще осигури изпълнението на различни задачи, включително огнева поддръжка на надводни кораби, ще разшири възможностите на флота в борбата с въздушните и надводните заплахи но и с възникващи заплахи."
Според Чанг решението на отдела за научни изследвания на Министерството на отбраната да инвестира значителни средства в развитието на HVP е насочено към решаване на проблема с преоборудването на корабите за монтиране на релсов пистолет върху тях. По този начин ВМС на САЩ ще могат да използват хиперзвуковия снаряд HVP на своите крайцери от клас Ticonderoga и разрушители от клас Arleigh Burke, всеки от които носи по две оръдия Mk.45. Релсовият пистолет все още не е технологично готов за инсталиране на новите разрушители от клас Zamvolt, първият от които е приет във ВМС на САЩ през октомври 2016 г. Но поне в края на разработката, снарядът HVP ще може да влезе в натоварването с боеприпаси на своите 155-мм артилерийски установки, като например Advanced Gun System. Според прессъобщението флотът през януари е провел изпитвателни изпитания на снаряд HVP от армейска гаубица. ВМС на САЩ не предоставят информация кога HVP може да влезе в експлоатация със своите военни кораби.
Индустриални разработки
През 2013 г. BAE Systems получи договор от 34,5 милиона долара от Администрацията за военноморски изследвания и развитие за разработване на релсов пистолет за втората фаза от програмата за изграждане на прототип на оръжие. В първата фаза инженерите от Центъра за развитие на повърхностни оръжия на флота успешно изстреляха прототипа на Raytheon EM Railgun, достигайки енергийно ниво от 33 мегаджаула. Според BAE Systems, във втората фаза, компанията възнамерява да премине от единичен изстрел към ракетна стрелба и да разработи система за автоматично зареждане, както и системи за термичен контрол, за да охлажда пистолета след всеки изстрел. През 2013 г. BAE Systems също получи договор от този отдел за разработване и демонстрация на HVP.
General Atomics започнаха да развиват технологията за железопътни оръжия през 1983 г. като част от Инициативата за стратегическа отбрана на президента Роналд Рейгън. Инициативата беше насочена към „разработване на космическа програма за противоракетна отбрана, която би могла да защити страната от мащабна ядрена атака“. Инициативата загуби своята актуалност след края на Студената война и бързо беше изоставена, отчасти поради прекомерните си разходи. Тогава имаше повече от достатъчно технически проблеми и железопътните оръжия не бяха изключение. Първата версия на релсовия пистолет изискваше толкова много енергия, за да може пистолетът да се помещава само в голям хангар и затова според Елке „през последните осем години намалихме размера на електрониката и полупроводниците и създаде супер големи кондензатори."
Днес General Atomics вече е разработила 30 -мегаджаул релсово оръдие и универсално релсово оръдие Blitzer с 10 мегаджаула. Междувременно, кондензатор, който опростява процеса на съхранение на енергия за стрелба от релефни оръдия на наземни превозни средства, беше успешно демонстриран през юли 2016 г. на открит полигон. Елке добави в това отношение: „Ние също така успешно демонстрирахме транспортируемостта на оръдието Blitzer. Оръдието беше разглобено и транспортирано от полигона в Дагуей до полигона Форт Сил и отново сглобено там за поредица от успешни стрелкови тестове по време на армейските маневри през 2016 г.
Raytheon също активно развива технологията за железопътни оръжия и иновативната импулсна енергийна мрежа. Финкенаур обясни: „Мрежата се състои от много импулсни захранващи контейнери с дължина 6,1 м и височина 2,6 метра, в които се помещават десетки малки блокове, наречени импулсни захранващи модули. Работата на тези модули е да натрупат необходимата енергия за няколко секунди и да я освободят за миг. Ако вземем необходимия брой модули и ги свържем заедно, те могат да осигурят необходимата мощност за работата на релсовия пистолет.
Противовесие на заплахите
В реч през април 2016 г. в Брюксел заместник -министърът на отбраната на САЩ Боб Уорк отбеляза, че „и Русия, и Китай подобряват способността на своите сили за специални операции да действат ежедневно по море, на суша и във въздуха. Те стават доста силни в киберпространството, електронните противодействия и в космоса. Заплахите, породени от това развитие, принудиха САЩ и страните от НАТО да разработят т. Нар. Обща „Трета стратегия за противовес“TOI (Трета офсетна инициатива). Както тогавашният министър на отбраната Хайгел заяви през 2014 г., целта на TOI е да изравни или доминира военните възможности на Китай и Русия, разработени чрез въвеждането на най-новите технологии. В този контекст железопътните оръдия и по -специално хиперзвуковите снаряди представляват ключови способности за противодействие или неутрализиране на потенциални заплахи от оръжията на Китай и Русия, които бяха споменати във въвеждащата част на статията.
