JAV karinio jūrų laivyno LaWS programoje buvo nagrinėjama galimybė naudoti pigią pluošto lazerio technologiją kaip pagrindą lazeriniams ginklams, kuriuos būtų galima integruoti į esamas „Phalanx“instaliacijas.
Pirmą kartą JAV karinis jūrų laivynas yra visiškai pasirengęs pademonstruoti didelės energijos lazerinių ginklų veikimą ir neseniai paskelbė apie planus jūroje paleisti elektromagnetinio bėginio ginklo prototipą. Apsvarstykite naujos kartos impulsinių ginklų pažangą
Jau keletą dešimtmečių JAV karinis jūrų laivynas kalba tik apie lazerių, impulsinių energijos sistemų ir elektros ginklų dislokavimą laivuose. Daugybė labai patrauklių teorinių pranašumų - beveik neribotos parduotuvės, pigūs šaudmenys ir greitas poveikis ir dar daugiau - prisidėjo prie didelių gynybos mokslo ir technologijų bendruomenės investicijų į to meto atitinkamų technologijų kūrimą, kūrimą ir demonstravimą. Šis procesas sukėlė daugybę publikacijų ir patentų, keletą prototipų ir daugybę puikių pasaulio rekordų.
Tačiau techniniu požiūriu tokius ginklus buvo per sunku suprojektuoti ir pagaminti. Technologijos ir techninės priemonės ne visada gerai atitiko numatytą laikotarpį, o kai kurie iš pradžių daug žadantys sprendimai pasirodė nepraktiški arba neveikiantys; fizikos dėsniai kartais trukdė pažangai.
Nepaisant to, karinis jūrų laivynas išlaikė tikėjimą pagrindiniais mokslais, o apdairus mokslinių tyrimų ir plėtros išteklių paskirstymas rizikai sumažinti ir pagrindinėms pažangioms technologijoms plėtoti neseniai pradėjo duoti dividendų. Iš tiesų karinis jūrų laivynas šiuo metu yra pasirengęs dislokuoti savo pirmąjį veikiantį didelės energijos lazerį (HEL); taip pat planuojama 2016 metais į jūrą paleisti elektromagnetinio bėginio pistoleto prototipą.
Karinio jūrų laivyno tyrimų vadovas kontradmirolas Matthew Klunder apibūdina šį didelio našumo ginklą kaip „karinio jūrų laivyno ateitį“ir priduria, kad karinis jūrų laivynas „yra šios unikalios technologijos priešakyje“.
Tačiau verta prisiminti, kad daugiau nei keturis dešimtmečius buvo tiriami nukreipti energijos ginklai, tokie kaip didelės galios lazeriai ir didelės galios mikrobangos. Pavyzdžiui, karinis jūrų laivynas 1971 m. Atidarė skyrių pagal HEL programą ir pradėjo kurti, gaminti ir išbandyti galingo (apie megavato) HEL deuterio fluorido karinį demonstracinį modelį.
Naujausia JAV karinio jūrų laivyno nukreiptų energetinių ginklų kūrimo istorija iš tikrųjų prasidėjo nuo 2004 m. Liepos mėn. Vėl įsteigto Jūrų sistemų vadovybės kryptinių energetinių sistemų ir elektros ginklų programos biuro (PMS 405). Šis žingsnis buvo naujas postūmis mokslo ir technikos raidai, kuri maždaug dešimtmetį buvo atidėta dėžutėje, pažymėtoje „egzotiška“. Tai nereiškia, kad tyrimai buvo sustabdyti, o technologija neturėjo aiškaus kelio į sėkmę.
Per pastarąjį dešimtmetį PMS 405 buvo elektrinių ir nukreiptų energijos ginklų technologijų perdavimo iš laboratorijų į laivyną centras. Atlikdamas šį vaidmenį, jis koordinavo jūrų tyrimų centrų, vyriausybinių laboratorijų ir pramonės mokslinius tyrimus ir plėtrą.
Čia taip pat verta paminėti ONR (Jūrų tyrimų biuro) ir Jūrų paviršinio karo sukūrimo Dahlgreno skyriaus (NSWCDD), Dahlgreno jūrų paviršiaus karo plėtros centro, indėlį. ONR prižiūrėjo naujoves didelės galios lazerinių ir bėginių ginklų technologijų srityje, o NSWCDD buvo įkurtas kaip „kompetencijos centras“tyrimams, plėtrai ir kryptingam energijos modeliavimui. „Directed Energy Research Office“, nukreipto energijos karo biuras (DEWO) perkelia HEL technologiją iš mokslo ir technologijų erdvės į jūrų priešakinę liniją.
Lazerio žavesys
Abstrakčiai, ginklų sistemos su galingu HEL lazeriu suteikia daug pranašumų prieš tradicines patrankas ir valdomą amuniciją: smūgis šviesos greičiu ir trumpas tikslinis švitinimo laikas; keičiamo poveikio (nuo mirtino iki mirtino); matymo linijos tikslumas; didelio tikslumo nurodymai; itin greitas tikslo atkūrimas; didelis ir atsinaujinantis žurnalas be pavojų ir logistinės naštos, susijusios su standartine sprogmenimi.
Tačiau svarbiausia, kad labai mažos išlaidos vienam šūviui - ONR skaičiavimais, žymiai mažiau nei vienas doleris už šūvį - užburiančiai paveikė JAV karinio jūrų laivyno vadovybę, kuri ieško būdų, kaip tęsti finansavimą.
Tuo pačiu metu, nepaisant to, kad jie labai dažnai kalba apie teigiamas HEL sistemų savybes, sudėtingos užduotys užbaigti laivuose dislokuotus lazerinius ginklus ilgą laiką persekioja fizikus ir inžinierius. Galios sutelkimas į tikslą yra vienas iš pagrindinių iššūkių. Norint pasiekti smūgį, lazerinis ginklas turi sugebėti sufokusuoti didelės energijos spindulį į mažą ir aiškiai apibrėžtą taikinio tašką. Tačiau, atsižvelgiant į daugybę galimų taikinių tipų, reikalingas energijos kiekis ir diapazonas, kuriais bus garantuotas sunaikinimas, gali labai skirtis.
Galia nėra vienintelė problema. Šiluminis plitimas gali atsirasti, kai ilgesnį laiką toje pačioje matymo linijoje skleidžiamas lazerio spindulys kaitina orą, kuriuo jis praeina, todėl spindulys išsisklaido ir sutelkia dėmesį. Tikslą taip pat apsunkina sudėtingos ir dinamiškos supančios jūrų aplinkos savybės.
Toliau turite apsvarstyti įvairius integracijos su platforma klausimus. Didelių apimčių prototipų įtaisai turi didelį formų koeficientą, o sistemoms, kurias reikia parduoti, reikia gerokai sumažinti, kad jos būtų integruotos su mažesnėmis platformomis. HEL ginklų integravimas į karo laivus taip pat kelia naujus reikalavimus nešiklio platformai dėl energijos gamybos, energijos paskirstymo, aušinimo ir šilumos išsklaidymo.
2000-ųjų viduryje ONR nustatė, kad laisvas elektronų lazeris (FEL) yra geriausias ilgalaikis laivo HEL ginklų sistemos sprendimas. Taip yra todėl, kad FEL spindulio bangos ilgis gali būti tiksliai sureguliuotas pagal vyraujančias aplinkos sąlygas, kad būtų pasiektas geriausias „atmosferos pralaidumas“.
Šiuo atžvilgiu, vadovaujant ONR, buvo pradėta įgyvendinti programa „Innovative Naval Prototype“(INP), kurios tikslas buvo sukurti 100 kW klasės FEL demonstratorių, kurio veikimo bangos ilgis būtų 1,0–2,2 mikronų. 2009 m. Balandžio mėn. „Boeing“ir „Raytheon“buvo sudarytos lygiagrečios metinės IA fazės sutartys dėl preliminarių projektų, o „Boeing“buvo pasirinkta tęsti IB etapą 2010 m. Rugsėjo mėn.
Baigęs kritinę FEL jėgainės apžvalgą, „Boeing“nusprendė sukurti ir išbandyti kitą 100 kW FEL demonstracinę versiją, skirtą veikti trimis skirtingais bangų ilgiais. Tačiau 2011 m. ONR atsisakė IA, kad dabartinius išteklius nukreiptų į kietojo kūno lazerio (SSL) kūrimą. Darbas su FEL šiuo metu yra sutelktas tęsti darbą, siekiant sumažinti su šia sistema susijusią riziką.
LaWS, paskirtas AN / SEQ-3, per artimiausius kelis mėnesius bus dislokuotas JAV karinio jūrų laivyno „Ponce“kaip „greito reagavimo priemonė“. LaWS kreipiamasis įrenginys bus sumontuotas virš „Ponce“laivo tilto
Šis išteklių peradresavimas yra didesnio SSL technologijos brandumo ir greitesnio prieinamų HEL ginklų dislokavimo JAV kariniame laivyne pasekmė. ONR ir PMS 405 pripažino šį vystymosi kelią kitam laikotarpiui 2000-ųjų viduryje.
Pasak kontradmirolo Klanderio, SSL programa „yra viena iš mūsų prioritetinių mokslo ir technologijų programų“. Jis pridūrė, kad šie atsirandantys pajėgumai yra ypač įtikinami, nes jie siūlo „nebrangų sprendimą brangiai kainuojančiai apsaugai nuo asimetrinių grėsmių“. Mūsų priešininkai gali net nepasirodyti žinodami, kad galime nukreipti lazerį į taikinį mažiau nei už dolerį už šūvį “.
Pastaruosius šešerius metus didžiausias dėmesys buvo skiriamas kietojo kūno technologijų plėtrai, ką patvirtina šios srities pokyčiai ir demonstracijos. Vienas iš pavyzdžių yra jūrų lazerio demonstracija (MLD). 2011 m. Balandžio mėn. „Northrop Grumman“ant bandymo indo sumontavo SSL lazerio prototipą, kuris savo spinduliu išmušė mažą taikinį. Peteris Morrisonas, ONR programos vadovas ONR, sakė, kad „tai pirmas kartas, kai tokio galingumo HEL buvo sumontuotas karo laive, varomame to laivo ir dislokuotas atokiame taikinyje jūroje“.
MLD demonstracija buvo pustrečių metų projektavimo, kūrimo, integravimo ir bandymų kulminacija. Dėl MLD projekto kartu su pramone, Aukštųjų energijos technologijų skyriumi ir „Navy Laboratories“Dahlgren, China Lake, Port Huenem ir Point Mugu; šis projektas taip pat įkūnija pokyčius, paimtus iš bendros didelės galios kietojo kūno lazerio programos.
Tuo tarpu 2007 m. Kovo mėn. Buvo pradėti kurti lazerinių ginklų sistemos „Lazerinė ginklų sistema“(LaWS) prototipai, sumanyti kaip esamo 20 mm trumpo nuotolio „Mk 15 Phalanx“(CIWS) komplekso priedas. „LaWS“pasinaudos komercinės stiklo pluošto lazerio technologijos galimybėmis ir suteiks papildomą ginklo tipą, skirtą nebrangių „asimetrinių“taikinių pogrupiui, pvz., Mažiems UAV ir greitiems koviniams laivams, panaudoti.
„LaWS“programą valdo PMS 405, bendradarbiaudama su Integruotų kovos sistemų programų vykdymo tarnyba, „DEWO Dahlgren“ir „Raytheon Missile Systems“(originalus „Phalanx“gamintojas). Programa numato, kad pigių stiklo pluošto lazerių technologija yra lazerinio ginklo pagrindas, kuris gali būti integruotas į esamą „Phalanx“įrenginį. Šis lazerio integravimo į esamą įrenginį reikalavimas lemia jo masę iki 1200–1500 kg. Taip pat pageidautina, kad ši papildoma ginkluotė nepaveiktų įrenginio veikimo, azimuto ir pakilimo kampų, maksimalaus perdavimo greičio ar pagreičio.
Galios ribos
Atsižvelgiant į šiuos apribojimus, komercinė pluošto lazerio technologija buvo pripažinta perspektyviausiu sprendimu. Nors ši SSL technologija turi tam tikrų galios apribojimų (jie palaipsniui pašalinami tobulėjant technologijai), naudojant optinio pluošto lazerius buvo galima sumažinti ne tik ginklų įrengimo technologijos, bet ir ginklų modifikavimo išlaidas. sistemą esamuose įrenginiuose.
Po pradinio analizės laikotarpio, mirtingumo nuo grėsmių įvertinimo, kritinių komponentų peržiūrų ir kompromisų, „LaWS“komanda baigė kurti ir įdiegti prototipų sistemą. Norint pasiekti pakankamą galią ir atitinkamai mirtį tam tikru atstumu, šios rūšies technologijai reikia naudoti naują spindulių jungiklį, kuris laisvoje erdvėje galėtų sujungti šešis atskirus 5,4 kW stiklo pluošto lazerius, kad būtų pasiektas didesnis spinduliuotės intensyvumas ant taikinio.
Siekiant sumažinti šios programos išlaidas, buvo surinkta daug įrangos, kuri anksčiau buvo sukurta ir įsigyta kitoms tyrimų užduotims atlikti. Tai apima „L-3 Brashear KINETO K433“sekimo palaikymą, 500 mm teleskopą ir aukštos kokybės infraraudonųjų spindulių jutiklius. Kai kurie komponentai, pavyzdžiui, patys pluošto lazeriai, buvo įsigyti iš lentynos.
2009 m. Kovo mėn. „LaWS“sistema (su vienu pluošto lazeriu) sunaikino skiedinio apvalkalus „White Sands“gamykloje. 2009 m. Birželio mėn. Jie buvo išbandyti Karinio jūrų laivyno aviacijos kovos sistemų centre, kurio metu prototipas stebėjo, užfiksavo ir sunaikino penkis UAV, kurie skrydžio metu atliko „grėsmės vaidmenį“.
Kita visapusiškų bandymų serija įvyko 2010 m. Gegužės mėn. Atviroje jūroje, kur „LaWS“sistema sėkmingai sunaikino keturis UAV taikinius „arti kovos“scenarijais maždaug vienos jūrmylės atstumu per keturis bandymus. Šis įvykis buvo vadinamas reikšmingu ONR - tai pirmasis taikinių sunaikinimas su visu ciklu nuo orientavimo iki šūvio paviršiaus aplinkoje.
Tačiau 2012 m. Liepos mėn. JAV raketų naikintojo DDG-51 USS Dewey (DDG 105) jūrų bandymai suteikė pasitikėjimo JAV kariniu jūrų laivynu, norinčiu judėti į priekį pagal spartesnį plėtros planą. Atliekant bandymus su naikintoju Dewey, LaWS sistema (laikinai sumontuota laivo kabinoje) sėkmingai pataikė į tris UAV taikinius ir užfiksavo 12 iš 12 taikinių.
Apie planus įrengti „LaWS“, pažymėtą AN / SEQ-3 (XN-1), į „USS Ponce“, tarnaujantį kaip plaukiojančią priekinę bazę (tarpinę) Persijos įlankoje, paskelbė karinių jūrų pajėgų operacijų vadas admirolas Jonathanas Greenertas 2013 m. Balandžio mėn. metų. AN / SEQ-3 yra diegiamas kaip „greito reagavimo pajėgumas“, kuris leis JAV kariniam jūrų laivynui įvertinti technologijas operatyvinėje erdvėje. Eksperimentui vadovauja Karinių jūrų pajėgų operacijų tyrimų direktoratas, bendradarbiaudamas su Karinio jūrų laivyno centrine vadovybe / penktuoju laivynu.
Kreiptis į delegatus į „Surface Fleet Association“simpoziumą 2014 m. Sausį? Kontradmirolas Klunderis sakė, kad tai „pirmasis operacinis nukreiptų energetinių ginklų dislokavimas pasaulyje“. Jis pridūrė, kad galutinis LaWS surinkimas buvo atliktas NSWCDD centre, Dahlgreno bandymų vietoje, visos sistemos bandymai buvo baigti prieš išsiunčiant į Persijos įlanką montuoti Ponce laive. Bandymai atviroje jūroje planuojami 2014 m. Trečiąjį ketvirtį.
LaWS bus sumontuotas ant denio Ponce tilto viršuje. „Sistema bus visiškai integruota į laivą aušinimo, elektros ir galios požiūriu“, - sakė Klanderis. Jis taip pat bus visiškai integruotas į laivo kovos sistemą ir mažo nuotolio sistemą „Phalanx CIWS“.
NSWCDD atnaujino sistemą ir pademonstravo „Phalanx CIWS“galimybę sekti ir perduoti taikinius į „LaWS“sistemą tolimesniam stebėjimui ir taikymui. Laive „Ponce“raketų ir artilerijos kovos galvutės vadas dirbs LaWS valdymo pulte.
Jūrų demonstracijos metu surinkti duomenys bus skirti ONR SSL TM (SSL technologijos brandinimo) programai. Pagrindinis SSL TM programos, pradėtos vykdyti 2012 m., Tikslas - suderinti mokslo ir technologijų programos slenksčius ir tikslus su būsimais mokslinių tyrimų, plėtros ir viešųjų pirkimų poreikiais.
Pasak ONR, SSL TM programą sudaro „keli demonstraciniai renginiai su prototipinėmis sistemomis konkurencinėje erdvėje“. SSL TM projektams plėtoti buvo atrinktos trys pramonės grupės, kurioms vadovavo „Northrop Grumman“, „BAE Systems“ir „Raytheon“; projektų projektų analizę planuojama baigti iki 2014 m. antro ketvirčio pabaigos. ONR kitais metais nuspręs, kurie iš jų yra tinkami demonstruoti jūrą.
Geležinkelio pistoletas jūroje
Kartu su lazeriu JAV karinis jūrų laivynas svarsto elektromagnetinę bėgio patranką kaip dar vieną transformacinę ginklų sistemą, leidžiančią labai dideliu tikslumu pristatyti itin greitus sviedinius išplėstame diapazone. Laivynas planuoja gauti pradinį 50–100 jūrmylių nuotolį, laikui bėgant jį padidindamas iki 220 jūrmylių.
Elektromagnetinės patrankos įveikia tradicinių patrankų (kurios naudoja cheminius pirotechninius junginius, kad pagreitintų sviedinį per visą statinės ilgį) apribojimus ir siūlo išplėstą nuotolį, trumpą skrydžio laiką ir didelės energijos tikslinį mirtingumą. Naudojant labai aukštos įtampos elektros srovę, sukuriamos galingos elektromagnetinės jėgos, pavyzdžiui, teoriškai jūrinė elektromagnetinė patranka gali paleisti sviedinius daugiau nei 7 Macho greičiu. Šovinys labai greitai pasieks ne atmosferos trajektoriją (skrydis be aerodinaminio pasipriešinimo), vėl patekęs į atmosferą, kad pasiektų taikinį greičiu, viršijančiu 5 Macho skaičių.
Laivo elektromagnetinio pistoleto prototipo programą ONR pradėjo 2005 m., Kaip pagrindinį mokslinio ir technologinio darbo komponentą, kurio metu būtina patobulinti bėgio pistoletų technologiją, kad būtų pradėta eksploatuoti visiškai baigta sistema. laivynas apie 2030–2035 m.
IAE novatoriško projekto 1 etapo metu pagrindinis dėmesys buvo skiriamas tinkamo tarnavimo laiko paleidimo technologijos kūrimui, impulsinės energijos technologijos kūrimui ir sviedinių komponentų rizikos mažinimui. „BAE Systems“ir „General Atomics“perdavė NSWCDD savo bėginių ginklų prototipus bandymams ir įvertinimui.
Karinio jūrų laivyno elektromagnetinių patrankų mokslinių tyrimų ir plėtros programos 1 etapo metu pagrindinis dėmesys skiriamas paleidimo įrenginio, kurio tarnavimo laikas yra pakankamas, sukūrimui, patikimos impulsinės galios kūrimui ir sviedinio pavojaus mažinimui. „BAE Systems“ir „General Atomics“pristato geležinkelių ginklų prototipus ginklų kūrimo centrui bandymams ir vertinimui
1 etape buvo pasiektas tikslas parodyti eksperimentinę sąrangą, 2010 m. Gruodžio mėn. Buvo gauta pradinė 32 MJ energija; perspektyvi ginklų sistema, turinti tokį energijos lygį, galės paleisti sviedinį 100 jūrmylių atstumu.
2013 m. Viduryje „BAE Systems“iš ONR gavo 34,5 mln. JAV dolerių sutartį, skirtą užbaigti 2-ąjį INP etapą, ir buvo išrinkta pirmoji, palikusi varžovą „General Atomics“komandą. Antrojo etapo technologijos bus baigtos iki tokio lygio, kurio pakanka pereiti prie plėtros programos. Bus pagerinta paleidimo ir impulsų galia, o tai leis pereiti nuo vieno kadro prie kelių kadrų galimybių. Šilumos reguliavimo metodai taip pat bus sukurti paleidimo įrenginiui ir impulsinei elektros sistemai, kurie yra būtini ilgam šaudymui. Pirmieji prototipai bus pristatyti 2014 m. kūrimą atlieka „BAE Systems“, bendradarbiaudama su „IAP Research“ir SAIC.
2013 m. Pabaigoje ONR skyrė „BAE Systems“atskirą sutartį, kurios vertė - 33,6 mln. HVP apibūdinamas kaip naujos kartos valdomas sviedinys. Tai bus modulinis sviedinys, turintis mažą aerodinaminį pasipriešinimą, suderinamas su elektromagnetine patranka, taip pat esamomis 127 mm ir 155 mm patrankų sistemomis.
Pradinis HVP sutarties etapas buvo baigtas 2014 m. Viduryje; jų tikslas buvo parengti koncepcinį projektą ir plėtros planą, kuris pademonstruotų visiškai kontroliuojamą skrydį. Kūrimą vykdys „BAE Systems“, bendradarbiaudama su „UTC Aerospace Systems“ir CAES.
HVP sviedinio, sveriančio 10,4 kg, kaina už elektromagnetinę patranką yra maždaug 25 000 USD už vienetą; pasak admirolo Klanderio, „sviedinys kainuoja apie 1/100 esamos raketų sistemos kainos“.
2014 m. Balandžio mėn. Karinis jūrų laivynas patvirtino savo planus demonstruoti geležinkelio pistoletą savo greitaeigiame laive „Millinocket“2016 m.
Pasak kontradmirolo Bryanto Fullerio, NAVSEA Naval Systems Command vyriausiojo inžinieriaus, šioje demonstracijoje jūroje bus 20 MJ bėgio pistoletas (1 fazės INP atranka bus atlikta tarp „BAE Systems“ir „General Atomics“pagamintų prototipų)..
„Dahlgreno karinio jūrų laivyno ginklų centre mes išmetėme šimtus sviedinių iš pakrantės įrenginių“, - sakė jis. „Tokio lygio technologija yra pakankamai subrendusi, todėl norime ją išnešti į jūrą, pastatyti į laivą, atlikti pilnavertius bandymus, nušauti daugybę sviedinių ir ištirti iš įgytos patirties“.
„Kadangi bėgių pistoletas nebus integruotas į„ Millinocket “laivą 2016 m. Demonstracijai, šis laivas nebus plačiai modifikuotas, kad suteiktų šias galimybes“, - sakė kontradmirolas Fulleris.
Visas elektromagnetinis bėgių pistoletas susideda iš penkių dalių: akceleratoriaus, energijos kaupimo ir kaupimo sistemos, impulsų formuotojo, greitaeigio sviedinio ir sukamojo pistoleto laikiklio.
Demonstracijai ginklo laikiklis ir stiprintuvas bus sumontuoti laivo „Millinocket“piloto kabinoje, o žurnalas, šaudmenų tvarkymo sistema ir energijos kaupimo sistema, susidedanti iš kelių didelių baterijų, bus po deniu, greičiausiai krovinio konteineriuose. skyriai.
JAV karinis jūrų laivynas ketina grįžti į jūrą 2018 m., Siekdamas iš laivo paleisti elektromagnetinių ginklų pliūpsnius. Visiška integracija su laivu gali būti atlikta tais pačiais 2018 m.
Vykdydama atskirą plėtrą, JAV karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorija 2014 m. Pradžioje išbandė naują mažo kalibro bėgio pistoletą (vieno colio skersmens). Pirmasis šūvis buvo paleistas 2014 m. Kovo 7 d. Šis mažas bėgių pistoletas, sukurtas palaikant ONR, yra eksperimentinė sistema, kuri naudoja pažangią baterijų technologiją, kad iš mobiliosios platformos būtų paleista daug kartų per minutę.
JAV karinis jūrų laivynas planuoja parodyti geležinkelio pistoleto veikimą jūroje per „Millinocket“(JHSV 3) bandymus 2016 m.
