Програмата LaWS на ВМС на САЩ изследва възможността за използване на евтина технология за лазерни влакна като основа за лазерни оръжия, които могат да бъдат интегрирани в съществуващите инсталации на Фаланга.
За първи път ВМС на САЩ са напълно готови да демонстрират действието на високоенергийни лазерни оръжия и наскоро обявиха планове за пускане на прототип електромагнитно релсово оръдие в морето. Помислете за напредъка в следващото поколение импулсни оръжия
В продължение на няколко десетилетия американският флот говори само за разполагането на лазери, импулсни енергийни системи и електрически оръжия на кораби. Редица много атрактивни теоретични предимства - почти неограничени магазини, евтини боеприпаси и бързо въздействие и други - допринесоха за значителните инвестиции на отбранителната научно -технологична общност в създаването, развитието и демонстрацията на съответните технологии по онова време. Този процес доведе до поредица от публикации и патенти, няколко прототипа и множество прочути световни рекорди.
От техническа гледна точка обаче такива оръжия се оказаха твърде трудни за проектиране и производство. Технологията и техническите средства не винаги се вписват добре в очакваната времева рамка и някои първоначално обещаващи решения се оказват непрактични или не работят; законите на физиката понякога пречеха на прогреса.
Въпреки това ВМС запазиха вярата си в фундаменталната наука, а разумното разпределение на ресурсите за научноизследователска и развойна дейност за намаляване на риска и разработване на ключови напреднали технологии наскоро започна да изплаща дивиденти. Всъщност ВМС в момента са на върха на разполагането на първия си оперативен високоенергиен лазер (HEL); също така се планира изстрелването на прототип на електромагнитен релсов пистолет в морето през 2016 г.
Началникът на военноморските изследвания контраадмирал Матю Клундер описва това високопроизводително оръжие като „бъдещето на военноморските битки“, добавяйки, че ВМС „е в челните редици на тази уникална технология“.
Струва си да припомним обаче, че оръжията с насочена енергия, като лазери с висока мощност и микровълни с висока мощност, са били изследвани повече от четири десетилетия. Например Военноморските сили откриха отдел по програмата HEL през 1971 г. и започнаха разработването, производството и тестването на военен демонстрационен модел на мощен (около мегават) HEL върху деутериев флуорид.
Най-новата история на разработването на оръжия с насочена енергия за ВМС на САЩ наистина започна с възстановяването през юли 2004 г. на програмния офис (PMS 405) за енергийните системи за насочване и електрическите оръжия на Командването на военноморските системи. Този ход послужи като нов тласък за научните и техническите разработки, които бяха отложени за около десетилетие в кутия с надпис „екзотика“. Не че изследванията са задържани, по -скоро технологията не е имала ясен път към успеха.
През последното десетилетие PMS 405 е служил като център за трансфер на електрически и насочени енергийни оръжия от лаборатории към флота. В тази роля той координира научноизследователската и развойна дейност между военноморските изследователски центрове, правителствените лаборатории и индустрията.
Тук също заслужава да се отбележи приносът на ONR (Office of Naval Research) и Naval Surface Warfare Establishment Dahlgren Division (NSWCDD), Naval Surface Warfare Development Center в Dahlgren. ONR надзирава иновациите в технологиите за мощни лазерни и релсови оръжия, докато NSWCDD е основан като "център на върхови постижения" за изследвания, разработки, симулация на насочена енергия. В рамките на Службата за насочени енергийни изследвания, Службата за насочена енергийна война (DEWO) премества технологията HEL от научно -технологичното пространство към морската фронтова линия.
Очарованието на лазера
Абстрактно, оръжейните системи с мощен HEL лазер предлагат много предимства пред традиционните оръдия и управляеми боеприпаси: нанасяне на удар със скоростта на светлината и кратко време на облъчване на целта; мащабируемо въздействие (вариращо от смъртоносно до несмъртоносно); точност на видимостта; насочване с висока точност; свръхбързо повторно придобиване на целта; голямо и възобновяемо списание без опасности и логистични тежести, свързани със стандартните взривни средства.
Преди всичко обаче перспективата за много ниска цена на изстрел - според изчисленията на ONR, значително по -малко от един долар на изстрел - имаше хипнотизиращ ефект върху командването на ВМС на САЩ, което търси начини за продължаване на финансирането.
В същото време, въпреки факта, че те много често говорят за положителните качества на системите HEL, сложните задачи за финализиране на лазерните оръжия, разположени на корабите, преследват физици и инженери от дълго време. Съсредоточаването на силата върху целта е едно от основните предизвикателства. Лазерното оръжие трябва да може да фокусира лъч с висока енергия в малка и ясно определена точка на прицел върху цел, за да се постигне удар. Като се имат предвид обаче многото видове потенциални цели, необходимото количество енергия и обхват, при който ще бъде гарантирано унищожаване, могат да варират значително.
Захранването не е единственият проблем. Топлинното разпръскване може да възникне, когато лазерен лъч, излъчен за продължителен период от време по същата видима линия, нагрява въздуха, през който преминава, причинявайки разсейването и разсейването на лъча. Насочването също се усложнява от сложните и динамични свойства на заобикалящата морска среда.
След това трябва да разгледате различни въпроси на интеграцията с платформата. Обемните прототипни устройства имат голям форм-фактор, а готовите системи изискват значително намаляване на размера, за да се интегрират с по-малки платформи. Интегрирането на оръжия HEL във военни кораби също налага нови изисквания към платформата на превозвача по отношение на генериране на енергия, разпределение на енергия, охлаждане и разсейване на топлината.
ONR определи Free Electron Laser (FEL) в средата на 2000-те години като най-доброто дългосрочно решение за корабната оръжейна система HEL. Това е така, защото дължината на вълната на FEL лъча може да бъде фино настроена към преобладаващите условия на околната среда, за да се постигне най -добрата "атмосферна пропускливост".
В тази връзка, под ръководството на ONR, стартира програмата Innovative Naval Prototype (INP) с цел разработване на демонстратор FEL клас 100 kW с работна дължина на вълната в диапазона 1.0-2.2 микрона. Boeing и Raytheon получиха паралелни годишни договори за фаза IA през април 2009 г. за предварителен проект, а Boeing беше избран да продължи фаза IB през септември 2010 г., след което проектът беше придвижен до фазата на критичен преглед на проектирането.
След като завърши критичен преглед на електроцентралата FEL, Boeing се зае да изгради и тества следващата 100 kW FEL демонстрация, проектирана да работи при три различни дължини на вълните. Въпреки това, ONR премахна INP през 2011 г., за да насочи настоящите ресурси към разработването на твърдотелен лазер (SSL). Понастоящем работата по FEL е насочена към продължаване на работата за намаляване на рисковете, свързани с тази система.
LaWS, обозначен като AN / SEQ-3, ще бъде разположен в американския флот Ponce през следващите няколко месеца като „средство за бързо реагиране“. Водещото устройство LaWS ще бъде инсталирано над моста на кораба Ponce
Това пренасочване на ресурси е следствие от по -голямата зрялост на SSL технологията и перспективата за ускорено разполагане на достъпни оръжия HEL във ВМС на САЩ. ONR и PMS 405 разпознаха този път на развитие за следващия период от време в средата и края на 2000-те.
Според контраадмирал Кландер, програмата SSL „е сред нашите най -приоритетни програми за наука и технологии“. Той добави, че тези нововъзникващи възможности са особено убедителни, защото предлагат „достъпно решение на скъпия проблем за защита срещу асиметрични заплахи. Нашите противници може дори да не се появят, знаейки, че можем да насочим лазер към цел за по -малко от долар на изстрел."
През последните шест години акцентът беше върху развитието на твърдотелни технологии, което се доказва от развитието и демонстрациите в тази област. Един пример е морската лазерна демонстрация (MLD). През април 2011 г. Northrop Grumman инсталира прототип SSL лазер на тестов съд, който нокаутира малък мишен кораб с лъча си. Питър Морисън, мениджър на програмата HEL в ONR, заяви, че „за първи път HEL с такива нива на мощност е инсталиран на боен кораб, задвижван от този кораб, и е разположен на отдалечена цел в морето“.
Демонстрацията на MLD беше кулминацията на две години и половина проектиране, разработване, интегриране и тестване. По проекта MLD, заедно с промишлеността, Отдела за високоенергийни технологии и Военноморските лаборатории в Далгрен, Китайското езеро, Порт Хуенем и Пойнт Мугу; този проект също олицетворява разработките, взети от общата твърдотелна лазерна програма с висока мощност.
Междувременно през март 2007 г. започна работа по прототип на система за лазерно оръжие Laser Weapon System (LaWS), замислена като допълнение към съществуващия 20-мм комплекс Mk 15 Phalanx (CIWS) с къси разстояния. LaWS ще се възползва от комерсиалната лазерна технология от фибростъкло, за да осигури допълнителен тип оръжие за нанасяне на подмножество от евтини "асиметрични" цели, като малки безпилотни летателни апарати и бързи бойни лодки.
Програмата LaWS се управлява от PMS 405 в сътрудничество с Службата за изпълнение на програмата за интегрирани бойни системи, DEWO Dahlgren и Raytheon Missile Systems (първоначален производител на Phalanx). Програмата предвижда поставянето на евтина лазерна технология от фибростъкло в сърцето на лазерно оръжие, което потенциално би могло да бъде интегрирано в съществуваща инсталация Phalanx. Това изискване за интегриране на лазера със съществуващата инсталация определя неговата маса до 1200-1500 кг. Също така би било желателно това допълнително въоръжение да не влияе върху работата на инсталацията, азимута и ъглите на кота, максималната скорост на трансфер или ускорение.
Ограничения на мощността
Предвид тези ограничения, модерната търговска лазерна технология с влакна е определена като най-обещаващото решение. Въпреки че тази SSL технология има някои ограничения на мощността (те постепенно се премахват с усъвършенстването на технологията), използването на оптични лазери даде възможност да се намалят разходите не само за технологията на оръжейните инсталации, но и за модифицирането на система на съществуващи инсталации.
След първоначален период на анализ, оценки на смъртността от заплахи, прегледи на критични компоненти и компромиси, екипът на LaWS завърши проектирането и внедряването на прототипната система. За да се постигне достатъчна мощност и съответно леталност на определено разстояние, този тип технология изисква използването на нов комбиниращ лъч, който може да комбинира шест отделни лазера със стъклени влакна с мощност 5,4 kW в свободно пространство, за да се получи по -висок радиационен интензитет на целта.
За да се намалят разходите за тази програма, беше събрано много оборудване, предварително разработено и закупено за други изследователски задачи. Това включва поддръжка за проследяване L-3 Brashear KINETO K433, 500 мм телескоп и високоефективни инфрачервени сензори. Някои от компонентите са закупени в продажба, като самите влакнести лазери.
През март 2009 г. система LaWS (с един влакнен лазер) унищожи минохвъргачни снаряди на полигона White Sands. През юни 2009 г. те бяха тествани в Центъра за бойни системи на военноморската авиация, по време на които прототипът проследи, залови и унищожи пет БЛА, изпълняващи „ролята на заплаха“по време на полет.
Следващата серия от пълномащабни тестове се проведе на открито море през май 2010 г., където системата LaWS успешно унищожи четири БЛА цели по сценарии „близо до бой“на разстояние приблизително една морска миля в четири опита. Това събитие беше наречено значимо в ONR - първото унищожаване на цели с пълен цикъл от насочване до изстрел в повърхностна среда.
Въпреки това доверието на ВМС на САЩ в желанието им да продължат напред по ускорен план за развитие бе дадено от морските тестове на ракетния есминец DDG-51 USS Dewey (DDG 105) през юли 2012 г. По време на изпитанията на разрушителя Dewey, системата LaWS (временно инсталирана на пилотската кабина на кораба) успешно удари три цели на БЛА, поставяйки своя рекорд за улавяне на цели 12 от 12.
Плановете за инсталиране на LaWS, означен като AN / SEQ-3 (XN-1), на борда на USS Ponce, служещ като плаваща предна база (междинна) в Персийския залив, бяха обявени от командира на военноморските операции адмирал Джонатан Гринерт през април 2013 г. на годината. AN / SEQ-3 се използва като "способност за бързо реагиране", която ще даде възможност на ВМС на САЩ да оценят технологиите в оперативното пространство. Експериментът се ръководи от Дирекцията за изследване на военноморските операции в сътрудничество с Централното командване на ВМС / Пети флот.
Обръщане към делегатите на симпозиума на Асоциацията на повърхностния флот през януари 2014 г.? Контраадмирал Клундер заяви, че това е "първото оперативно разполагане на оръжия с насочена енергия в света". Той добави, че окончателното сглобяване на LaWS е извършено в центъра NSWCDD, на полигона Dahlgren, тестове на цялата система са завършени, преди да бъдат изпратени в Персийския залив за инсталиране на кораба Ponce. Офшорните тестове са насрочени за третото тримесечие на 2014 г.
LaWS ще бъде инсталиран на палубата в горната част на моста Ponce. „Системата ще бъде напълно интегрирана с кораба по отношение на охлаждането, електричеството и мощността“, каза Кландър. Той също така ще бъде напълно интегриран с бойната система на кораба и системата за къси разстояния Phalanx CIWS."
NSWCDD обнови системата и демонстрира способността на Phalanx CIWS да проследява и предава цели към системата LaWS за по -нататъшно проследяване и насочване. На борда на Ponce командирът на ракетно -артилерийската бойна глава ще работи върху контролния панел на LaWS.
Данните, събрани по време на морската демонстрация, ще отидат в програмата на ONR SSL TM (SSL Technology Maturation). Основната цел на програмата SSL TM, стартирана през 2012 г., е да приведе праговете и целите на програмата за наука и технологии с бъдещите нужди от научни изследвания, разработки и обществени поръчки.
Според ONR програмата SSL TM се състои от „няколко демонстрационни събития с прототипни системи в конкурентно пространство“. Три индустриални групи бяха избрани за разработване на проекти за SSL TM, ръководени от Northrop Grumman, BAE Systems и Raytheon; планира се анализът на проектите да приключи до края на второто тримесечие на 2014 г. ОНР ще реши догодина кои са подходящи за морска демонстрация.
Релсов пистолет в морето
Заедно с лазера, ВМС на САЩ разглеждат електромагнитното релсово оръдие като друга трансформационна оръжейна система, която позволява доставянето на свръхбързи снаряди на разширени дистанции с много висока точност. Флотът планира да получи начален обхват от 50-100 морски мили, увеличавайки го с времето до 220 морски мили.
Електромагнитните оръдия преодоляват ограниченията на традиционните оръдия (които използват химически пиротехнически съединения, за да ускорят снаряда по цялата дължина на цевта) и предлагат разширен обхват, кратко време на полет и високоенергийна летална смъртност на целта. Чрез преминаване на електрически ток с много високо напрежение се създават мощни електромагнитни сили, например теоретично морско електромагнитно оръдие може да стреля със снаряди със скорост над 7 маха. Снарядът много бързо ще достигне извън атмосферна траектория (полет без аеродинамично съпротивление), като отново влезе в атмосферата, за да удари целта със скорост над 5 числа на Мах.
Програмата за прототип на корабно електромагнитно оръдие е стартирана от ONR през 2005 г. като основен компонент на научно -технологичната работа, в рамките на която е необходимо да се усъвършенства технологията на железопътните оръдия, така че да се пусне напълно завършена система с флота около 2030-2035 г.
По време на фаза 1 на иновативния проект на INP акцентът беше върху разработването на технология за изстрелване с подходяща продължителност на живота, разработване на технология с импулсна мощност и намаляване на риска за компонентите на снаряда. BAE Systems и General Atomics са доставили прототипи на своите железопътни оръдия на NSWCDD за тестване и оценка.
По време на фаза 1 фаза на програмата за научноизследователска и развойна дейност на електромагнитните оръдия на ВМС акцентът е върху разработването на стартер с достатъчна продължителност на живота, развиване на надеждна импулсна мощност и намаляване на риска за снаряда. BAE Systems и General Atomics доставят прототипи на железопътни оръдия до Центъра за разработка на оръжия за тестване и оценка
Във фаза 1 целта за демонстриране на експерименталната настройка беше постигната, през декември 2010 г. беше получена първоначална енергия от 32 MJ; обещаваща оръжейна система с това енергийно ниво ще може да изстреля снаряд на обсег от 100 морски мили.
BAE Systems получи договор от ONR за 34,5 милиона долара за завършване на Фаза 2 на INP в средата на 2013 г. и беше избран първи, оставяйки съперничещия екип на General Atomics. На етап 2 фаза технологиите ще бъдат финализирани до ниво, достатъчно за преминаване към програмата за развитие. Мощността на стартера и импулса ще бъде подобрена, което ще позволи преход от единични изстрели към възможности за много изстрели. Ще бъдат разработени и техники за термично регулиране за пусковата установка и импулсната енергийна система, които са необходими за продължителна стрелба. Първите прототипи ще бъдат доставени през 2014 г.; разработването се извършва от BAE Systems в сътрудничество с IAP Research и SAIC.
В края на 2013 г. ONR възложи на BAE Systems отделен договор на стойност 33,6 милиона долара за разработването и демонстрацията на хиперзвуков снаряд с хиперскоростен снаряд (HVP). HVP е описан като следващо поколение управляван снаряд. Това ще бъде модулен снаряд с ниско аеродинамично съпротивление, съвместим с електромагнитно оръдие, както и със съществуващи 127-мм и 155-мм оръдейни системи.
Първоначалната фаза на договора за HVP приключи в средата на 2014 г.; целта им беше да разработят идеен дизайн и план за развитие, за да демонстрират напълно контролиран полет. Разработката ще се извършва от BAE Systems в сътрудничество с UTC Aerospace Systems и CAES.
Цената на снаряд HVP с тегло 10,4 кг за електромагнитно оръдие се изчислява на около 25 000 долара на брой; според адмирал Кландер, „снарядът струва около 1/100 от цената на съществуващата ракетна система“.
През април 2014 г. ВМС потвърди плановете си да демонстрира релсовия пистолет на борда на своя високоскоростен кораб „Милинокет“през 2016 г.
Според контраадмирал Брайънт Фулър, главен инженер на командването на военноморските системи на НАВСЕА, тази демонстрация в морето ще включва 20 MJ релсов пистолет (фаза 1 INP селекция ще бъде направена между прототипи, произведени от BAE Systems и General Atomics), които ще изстрелват единични изстрели.
„В центъра на военноморските повърхностни оръжия в Далгрен изстреляхме стотици снаряди от крайбрежна инсталация“, каза той. "Технологията е достатъчно зряла на това ниво, затова искаме да я изведем в морето, да я поставим на кораб, да проведем пълноценни тестове, да изстреляме няколко снаряда и да я изучим от натрупания опит."
„Тъй като железопътният пистолет няма да бъде интегриран с кораба Millinocket за демонстрацията през 2016 г., този кораб няма да претърпи разширена модификация, за да осигури тези възможности“, каза контраадмирал Фулър.
Целият електромагнитен релсов пистолет се състои от пет части: ускорител, система за съхранение и съхранение на енергия, оформящ импулс, високоскоростен снаряд и въртящ се пистолет.
За демонстрацията, пистолетът и усилвателят ще бъдат инсталирани на пилотската палуба на кораба Millinocket, докато списанието, системата за обработка на боеприпаси и системата за съхранение на енергия, състояща се от няколко големи батерии, ще бъдат разположени под палубата, най -вероятно в контейнери в товара отделения.
ВМС на САЩ възнамеряват да се върнат в морето през 2018 г. с цел да изстрелват ракети от електромагнитни оръдия от кораба. Пълната интеграция с кораба може да бъде осъществена през същата 2018 година.
Като част от отделна разработка, изследователската лаборатория на ВМС на САЩ в началото на 2014 г. тества нов малокалибрен релсов пистолет (един инч в диаметър). Първият изстрел е произведен на 7 март 2014 г. Разработен с подкрепата на ONR, този малък железопътен пистолет е експериментална система, която използва усъвършенствана батерийна технология, за да изстрелва няколко изстрела в минута от мобилна платформа.
Военноморските сили на САЩ планират да покажат работата на релсовия пистолет в морето по време на изпитанията на Millinocket (JHSV 3) през 2016 г.
