„Rheinmetall“20 kW galios lazeris „Boxer 8x8“, pristatytas „DSEI 2015“
Technologinė pažanga pasiekė svarbų etapą, kai transporto priemonėje sumontuotos lazerinių ginklų sistemos tapo realybe. Pažiūrėkime, kaip vystosi šios kovos stiprinimo sistemos
Automobiliuose sumontuoti ginklai yra nebrangi kovos gerinimo priemonė, naudojama tiek reguliariose armijose, tiek netaisyklingose „asimetrinėse“formuotėse, dalyvaujančiose beveik visuose pasaulio konfliktuose.
Dar visai neseniai ginklų įrengimo kovinėse transporto priemonėse galimybės apsiribojo kulkosvaidžiais ir įvairių formų artilerijos sistemomis. Tačiau situacija čia pradėjo keistis atsiradus lazerinėms sistemoms arba nukreiptoms energijos sistemoms, turinčioms pakankamai galios sudeginti mažus orlaivius ir šaudmenis ore.
Tokių sistemų didelių energijos kaupiklių įrengimas visada buvo rimta problema, tačiau pastarieji įvykiai prisidėjo prie to, kad lazeriai sumažėjo iki tokio dydžio, kad juos būtų galima montuoti net dideliame džipe.
Technologinė revoliucija
Dešimtajame dešimtmetyje įvyko technologinė šviesolaidinio ryšio revoliucija, spartinanti didelės galios kietojo kūno lazerių kūrimą, kurie po dešimtmečio buvo pritaikyti pramoniniam apdorojimui, pavyzdžiui, prekės ženklo kūrimui, pjaustymui, suvirinimui ir lydymui.
Šie lazeriai buvo itin veiksmingi iš arti, tačiau pramonei buvo laiko klausimas, kaip rasti būdą išplėsti šią technologiją ir sukurti futuristinius ginklus, galinčius nukirsti ir ištirpinti taikinius kelių šimtų ar net tūkstančių metrų atstumu.
Amerikos gynybos milžinė „Lockheed Martin“tai padarė. Remdamasi nauja puslaidininkių gamybos, saulės elementų ir automobilių suvirinimo technologija, bendrovė sukūrė karinę lazerinę mašiną, kuri yra šimtus kartų galingesnė už savo komercinius pirmtakus.
Šios bendrovės vyresnysis mokslo darbuotojas Robertas Afzalas sako: „Šiandien šioje srityje vyksta tikra revoliucija, parengta daugelio metų milžiniško tyrėjų darbo. Ir mes tikime, kad lazerio technologija pagaliau yra paruošta ta prasme, kad dabar mes galime sukurti pakankamai galingą ir pakankamai mažą lazerį, kad tilptų į taktines transporto priemones “.
„Ankstesni lazeriai buvo tiesiog per dideli - tai buvo visos stotys. Tačiau atsiradus didelio efektyvumo pluošto lazerio technologijai su aukštos kokybės spinduliu, pagaliau turime paskutinę dėlionės dalį, tinkančią šioms mašinoms “.
Civilinė pramonė naudojo kelių kilovatų galios lazerius, tačiau Afzal pažymėjo, kad karinių lazerių galia turėtų būti 10–100 kW.
„Mes sukūrėme technologiją, leidžiančią padidinti pluošto lazerių galią ne tik sukuriant didesnį pluošto lazerį, bet ir derinant kelis kilovatų klasės modulius, kad būtų pasiekta kariuomenei reikalinga galia“.
Jis sakė, kad lazeris yra pagrįstas spindulių sujungimu-procesu, kuris sujungia kelis lazerio modulius ir sudaro vieną didelės galios, aukštos kokybės spindulį, kuris užtikrina didesnį efektyvumą ir mirtingumą nei keli atskiri 10 kW galios lazeriai.
Baltas kolimuotas spindulys
Aprašydamas šviesos pluošto praleidimo pro prizmę procesą, lūždamas į daugybę spalvotų srautų, jis paaiškino: „Jei turite kelis lazerio spindulius, kurių kiekviena yra šiek tiek kitokia spalva, įvesdami šią prizmę tiksliai tinkamu kampu, jie visi išeis šios prizmės uždedamos ir sudarys vadinamąjį baltą kolimuotą spindulį “.
„Iš esmės tai ir darome, tačiau vietoj prizmės naudojame kitą optinį elementą, vadinamą difrakcinėmis grotelėmis, kuris atlieka tą pačią funkciją. Tai yra, mes gaminame didelės galios lazerio modulius, kurių kiekvienas yra šiek tiek skirtingo bangos ilgio, tada juos sujungiame, atspindėdami nuo difrakcinės grotelės, ir esant išėjimui gauname vieną didelės galios lazerio spindulį “.
Afzal sakė, kad iš tikrųjų toks sprendimas yra bangų ilgio padalijimo multipleksavimo technologija iš telekomunikacijų sektoriaus, derinama su didelės galios pluošto lazeriais iš pramoninės gamybos.
„Pluoštinis lazeris yra efektyviausias ir galingiausias kada nors sukurtas lazeris“, - sakė jis. -Tai yra, mes kalbame apie visišką elektros efektyvumą, viršijantį 30%, apie kurį net nebuvo svajota prieš 10–15 metų, kai mes turėjome 15–18%efektyvumą. Tai labai susiję su galia ir aušinimu, todėl šios sistemos dabar gali būti mažesnės. Dabar lazeris keičiamas ne statant didelį lazerį, o pridedant naujų modulių “.
JAV kariuomenė neseniai įdarbino „Lockheed Martin“, kad sukurtų didelės galios lazerinių ginklų sistemą, pagrįstą jos ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) instaliacija, kurią būtų galima sumontuoti ant vienos iš lengvųjų taktinių transporto priemonių.
Praėjusių metų bandymų metu 30 kW pluošto lazerio prototipas sėkmingai išmušė nedidelio pikapo variklį, per kelias sekundes iš mylios sudegino groteles. Siekiant imituoti realias darbo sąlygas bandymo metu, pikapas buvo sumontuotas ant platformos, kai variklis veikia ir įjungta pavara.
Nauja karta
2015 metų spalį „Lockheed“paskelbė pradėjusi gaminti naujos kartos didelės galios modulinius lazerius, kurių pirmasis 60 kW galios bus sumontuotas ant amerikiečių kariuomenės taktinės transporto priemonės.
Afzal sakė, kad kariuomenė nori dislokuoti ant transporto priemonės sumontuotą lazerį priešlėktuvinėms misijoms, kovai su raketomis, artilerijos sviediniais ir minosvaidžio šaudmenimis bei UAV. „Mes žiūrime į taktinį gynybos lygį, o ne į priešraketinę gynybą strategine prasme“.
Pasak „Lockheed“, modulinis sprendimas leidžia reguliuoti galią pagal konkrečios užduoties ir grėsmės poreikius. Kariuomenė turi galimybę pridėti daugiau modulių ir padidinti galią nuo 60 kW iki 120 kW.
Afzal tęsė: „Architektūra atitinka jūsų reikalavimus: ar norite 30 kW, 50 kW ar 100 kW? Tai tarsi serverio moduliai serverio lentynoje. Manome, kad tai lanksti architektūra - geriau tinkama visapusiškai gamybai. Tai leidžia jums turėti modulį, kurį galite vėl ir vėl sukurti, o tai leidžia jums pritaikyti sistemą pagal savo skonį."
„Sistema prisitaiko prie bet kokios transporto priemonės, kurią norite naudoti šiandien, todėl ši technologija yra tokia įspūdinga, nes ji leis lanksčiai pritaikyti architektūrą prisitaikyti prie skirtingų transporto priemonių, nedaug keičiant tai, ką nusprendėte turėti. Tai leidžia gauti sistemą, kuri, pavyzdžiui, padėtų tiek kovinei brigadai, tiek pažangiai operatyvinei bazei “.
Sistemoje naudojami komerciniai pluošto lazeriai, surinkti į labai atkuriamus modulius, todėl ji yra labai prieinama. Kelių pluošto lazerinių modulių naudojimas taip pat sumažina nedidelių gedimų tikimybę, taip pat sumažina priežiūros ir remonto išlaidas ir apimtis.
Paklaustas, kada mūšio lauke gali pasirodyti kovos lazeris, sumontuotas taktinėje transporto priemonėje, Afzal pasiūlė apytikslį laiką: „Mes planuojame pristatyti savo lazerį 2016 m. Pabaigoje. Po to kariuomenė kurį laiką atliks savo darbą, o tada pamatysime “.
Lazerio patrauklumas
Yra keletas taktinių nukreiptų energetinių ginklų savybių, dėl kurių jie tampa labai patrauklūs šiuolaikinėms karinėms pajėgoms, įskaitant mažą „amunicijos“kainą ir jų greitį, tikslumą ir paprastą naudojimą.
„Visų pirma, tai labai tikslūs ginklai, turintys labai mažą papildomą žalą“, - pridūrė Afzalis. „Šviesos greitis leidžia akimirksniu apšvitinti taikinį, todėl galite pataikyti į labai manevringus taikinius, tai yra, galite išlaikyti spindulį ant taikinio, kurio kinetinė amunicija kartais negali valdyti“.
Bene svarbiausias privalumas yra maža vieno efektyvaus „šūvio“kaina.
„Šiuo metu nenorite išleisti brangių ir galingų gynybinių kinetinių ginklų pigiems daugybės grasinimams“, - tęsė Afzal. - Lazerinius ginklus laikome kinetinių sistemų papildymu. Manome, kad lazerinę sistemą naudosite prieš daugelį mažo intensyvumo mažo intensyvumo grėsmių, palikdami savo kinetinį žurnalą atakuojančioms sudėtingoms, šarvuotoms, tolimo nuotolio grėsmėms “.
Afzal siūlo, kad lazerinį ginklą būtų galima panaudoti kovos erdvėje operacinio valdymo jutiklių tinkle, kuris suteiks pradinį jo taikinį.
„Visų pirma tam tikra sistema turi informuoti apie grėsmės atsiradimą, o tada valdymo ir valdymo operatorius nusprendžia, kokią atsakomąją priemonę naudoti, nustato taikinį, meta ant jo lazerį ir užfiksuoja taikinį pagal radaro duomenis, po to operatorius, matydamas monitoriuje taikinį, nusprendžia pareikšti, ar lazeris veikia “.
„Šioje srityje susikaupė daug problemų, nes viso pasaulio kariuomenė jau prieš dešimtmečius fantazavo apie lazerinius ginklus, ir kyla klausimas, kodėl mes jų neturime šiandien. Manau, kad pagrindinė priežastis yra ta, kad mes neturėjome technologijos sukurti lazerinio ginklo komponento, kuris būtų pakankamai mažas ir pakankamai galingas, kad jį būtų galima įdėti į taktines transporto priemones “.
Paskutiniai etapai
Tuo tarpu „Boeing“taip pat keletą metų dirbo prie didelio energijos lazerinio mobiliojo demonstratoriaus (HEL MD), skirto JAV kariuomenei, kuri šiuo metu yra baigiamajame vystymosi etape. Ant sunkvežimio važiuoklės sumontuotas lazeris nukreipia didelės galios spindulį į grėsmes, su kuriomis greičiausiai susidurs kariuomenė, ir veikia kaip nevaldomų raketų, artilerijos sviedinių, minų ir UAV perėmimo sistema. Ši sistema iki šiol pasiekė tokį tikslumą, kad gali sunaikinti bepiločių orlaivių jutiklius, kaip buvo parodyta per 10 kW galios lazerio demonstravimą „White Sands Proving Ground“2013 m. Ir dar kartą „Eglin AFB“2014 m.
Remiantis karinėmis specifikacijomis, visą „HEL MD“sistemą sudarys didelio galingumo efektyvus lazeris ir didelio našumo posistemiai, kurie bus sumontuoti karinėje transporto priemonėje. Sistema kartu su kitomis naikinimo priemonėmis galės apsaugoti tam tikras zonas, nesvarbu, ar tai būtų priešakinės, karinės jūrų pajėgos, oro bazės ir kitos struktūros.
„Boeing“kuria kelias sistemas, kurias reikia integruoti į galutinį prototipą, kuris bus sumontuotas pakeistame sunkiojo išplėstinio mobilumo taktiniame sunkvežimyje (HEMTT).
Šie posistemiai apima lazerį; spindulių valdymas; maitinimo šaltinis; šilumos mainų valdymo sistema ir mūšio valdymo sistema.
JAV kariuomenės kosmoso gynybos vadovybė etapais kuria HEL MD. Per ateinančius kelerius metus bus patobulinta lazerio, maitinimo ir šilumos mainų sistema, siekiant padidinti posistemių galią ir technologinę plėtrą.
Tobulėjant technologijoms, modulinis komponentų pobūdis leis įdiegti galingesnius lazerius, integruotus su patobulintomis taikymo ir sekimo galimybėmis.
Visas ciklas
Pasak „Boeing“, „HEL MD“spindulių kreiptuvas užtikrina „viso dangaus“aprėptį, nes sukasi 360 ° ir yra pakeltas virš transporto priemonės stogo, kad būtų galima užfiksuoti horizonto tikslus. Nuolatinis taikinių naikinimas yra supaprastintas šilumos mainų ir maitinimo sistemomis.
Visa sistema veikia su dyzelinu; tai yra viskas, ko reikia ginklo „šaudmenims“papildyti, tai greitas degalų papildymas. „HEL MD“sistemos ličio jonų baterijas įkrauna 60 kW dyzelinis generatorius, todėl kol kariuomenė turi degalų, ji gali veikti neribotą laiką.
Sistemą valdo automobilio vairuotojas ir gamyklos operatorius, naudodamas nešiojamąjį kompiuterį ir „Xbox“tipo priedėlį. Dabartiniame demonstraciniame modelyje naudojamas 10 kW klasės lazeris. Tačiau artimiausiu metu lazeris bus sumontuotas 50 kW klasėje, o dar po dvejų metų jo galia padidės iki 100 kW.
Anksčiau „Boeing“Amerikos kariuomenei sukūrė mažesnę lazerinę instaliaciją ir ją sumontavo ant šarvuoto automobilio „AN / TWQ-1 Avenger“, pavadinto „Boeing Laser Avenger“. 1 kW kietojo kūno lazeris naudojamas kovoti su UAV ir neutralizuoti savadarbius sprogmenis (IED). Sistema veikia taip: ji nukreipta į IED arba nesprogusį ginklą kelio pusėje, palaipsniui didinant lazerio spindulio galią, kol sprogmuo sudegs mažos galios detonacijos metu. 2009 m. Bandymų metu „Laser Avenger“sistema sėkmingai sunaikino 50 tokių prietaisų, panašių į tuos, su kuriais susidūrė Irake ir Afganistane. Be to, buvo atliktas dar vienas šios sistemos veikimo demonstravimas, kurio metu ji sunaikino kelis mažus dronus.
„Boeing Laser Avenger“
Trejų metų planas
Pasak Vokietijos gynybos kompanijos „Rheinmetall“, po trejų metų ji rinkoje pasiūlys savo didelės galios didelės energijos lazerį (HEL), kuris yra sumontuotas transporto priemonėje.
Po 2013 m. Šveicarijoje atliktų bandymų, bendrovė stengėsi plėsti pluošto formavimo modulių programinės įrangos galimybes ir paties lazerio technologiją, o po to prognozavo, kad jos lazerinė sistema kovos su antžeminiais tikslais ir antžeminiais tikslais oro gynyba jau gali būti pasirengusi. 2018 m.
Buvo pasirinktos trys mašinos, skirtos veikti kaip mobiliosios HEL platformos. Kartu su šarvuota transporto priemone „Boxer“savo charakteristikas pademonstravo modifikuotas šarvuotas vežėjas M113 su 1 kW lazeriu („Mobile HEL Effector Track V“) ir sunkvežimis „Tatra 8x8“su dviem 10 kW lazeriais („Mobile HEL Effector Wheel XX“).
Visos trys lazerinės platformos
Šarvuotoje transporto priemonėje „GTK Boxer“sumontuotas 20 kW galios lazeris išsiskiria „HEL“vykdomuoju moduliu, kurio pranašumas slypi modulinės konstrukcijos principe. „Rheinmetall“teigia, kad „Boxer“dar neturėjo daugiau nei 20 kW galios lazerio, nors kelių lazerių derinimas naudojant spindulių derinimo technologiją gali padidinti jo bendrą galią. Be to, galima sujungti kelis „Boxer HEL“įrenginius, kad būtų sukurta sistema, kurios efektyvioji galia būtų didesnė nei 100 kW.
2013 m. Atliktų demonstracinių bandymų metu „Boxer“transporto priemonės įgula patvirtino HEL lazerio instaliacijos galimybes, išjungdama sunkvežimyje sumontuotą sunkų kulkosvaidį, nerizikuodama pačiu kulkosvaidininku (nuotrauka žemiau). Be to, dirbant kartu su „Skyguard“radarų stotimi, įrengimas „Tatra Mobile Effector Wheel XX“sunkvežimyje parodė visus sraigtasparnio tipo UAV neutralizavimo etapus.
Sraigtasparnių neutralizavimas buvo atliktas naudojant „SkyGuard“radarą, kuris aptiko ir nustatė taikinį. Be to, „HEL Boxer“instaliacija gavo iš jo duomenis, atliko grubų ir tikslų sekimą ir tada užfiksavo sunaikinimo tikslą.
„Boeing“HEL MD lazerinė sistema yra sudaryta pagal sutartį su JAV raketų ir kosmoso gynybos vadovybe
Jūrų tyrimai
Jungtinių Valstijų karinio jūrų laivyno tyrimų ir plėtros administracija (ONR) bando savo transporto priemonėje sumontuotą kietojo kūno kovos lazerį, vadinamą antžemine oro gynybos nukreipta energija judant (GBAD OTM). Tiesą sakant, sistema yra didelės galios lazeris, sumontuotas ant taktinės transporto priemonės ir skirtas apsaugoti ekspedicines pajėgas nuo priešo UAV.
Atsižvelgiant į didėjantį nepilotuojamų oro sistemų plitimą, JAV jūrų pėstininkų korpusas teigia, kad koviniai daliniai vis labiau bus priversti gintis nuo priešininkų, vykdančių stebėjimą ir žvalgybą iš oro.
„GBAD OTM“sistema skirta montuoti į lengvas taktines transporto priemones, tokias kaip HMMWV ir JLTV („Joint Light Tactical Vehicle“). Pasak ONR, GBAD OTM programa siekiama sukurti alternatyvą tradicinėms sistemoms, kurios gali apsaugoti jūrų pėstininkus nuo priešo žvalgybos ir atakų bepiločių orlaivių. „GBAD OTM“sistemos komponentus, įskaitant lazerį, spindulių nukreipimo įtaisą, baterijas, radarą, aušinimo ir valdymo sistemą, kartu sukūrė ONR, „Navy's Dahlgren Surface Weapons Development Center“ir kelios pramonės įmonės.
Programos tikslas - visus šiuos komponentus sujungti į vieną kompleksą, kuris bus pakankamai mažas, kad būtų sumontuotas lengvuose taktiniuose šarvuočiuose, tačiau pakankamai galingas, kad įveiktų numatytas grėsmes.
Platus pritaikymas
Per konferenciją „Sea-Air-Space 2015“Vašingtone ONR karių apsaugos programų vadovas Lee Mastroiani, kalbėdamas su žurnalistais, paaiškino, kad lazeriai gali veiksmingai sunaikinti grėsmes visame oro gynybos spektre, įskaitant raketos, artilerijos sviediniai, minosvaidžio šaudmenys, UAV, transporto priemonės ir IED. "Tačiau pirmiausia GBAD sistema skirta kovoti su mažais UAV, kurie kelia grėsmę mūsų koviniams vienetams."
„GBAD OTM sistemą sudaro trys pagrindiniai komponentai: 3 ašių radaro sekimo stotis, kuri nustato grėsmę; valdymo ir valdymo padalinys, kuris nustato ir nusprendžia, kaip neutralizuoti grėsmę panaudojus raketas ar artilerijos ginklus; ir tikroji platforma su lazeriu “.
Mastroiani pažymėjo, kad GBAD programos atveju pagrindinis dėmesys skiriamas didelio galingumo lazerio, skirto lengvosioms kovos mašinoms naikinti, naikinimui.
„Yra svarbus argumentas tokio sprendimo naudai, tai yra, kad tokios grėsmės yra nebrangios, tai yra, brangių raketų naudojimas šiuo atveju netelpa į mūsų problemos viziją. Todėl, naudodamiesi lazeriu, kainuojančiu centą už impulsą, galite saugiai kovoti su pigiais grasinimais naudodami pigią ginklų sistemą. Apskritai programos esmė yra kova su tokiais taikiniais net judant, siekiant paremti jūrų pėstininkų korpuso kovines operacijas “.
Pasak Mastroiani, ONR panaudojo kelis komponentus iš demonstracinės „LaWS“(lazerinių ginklų sistemos) instaliacijos, kurią JAV karinis jūrų laivynas sumontavo laive „Ponce“Persijos įlankoje.
„Mes naudojame nuspėjamo vengimo principą, kai kurias pagrindines technologijas ir programinę įrangą, tačiau yra ir daug kitų problemų“, - pridūrė Mastroiani. - Kalbant apie laivą „USS Ponce“, yra daug vietos ir visa kita, tuo tarpu turiu daug problemų dėl svorio, dydžio ir energijos suvartojimo charakteristikų, kai sistemą reikia sumontuoti lengvoje taktinėje transporto priemonėje. Turiu spindulių nukreipimo įtaisą, maitinimo šaltinį, aušinimo sistemas, nurodymus ir tikslo žymėjimą, ir visa tai turėtų veikti kartu ir be „kištukų“, todėl šiame atskirame projekte reikia išspręsti daug įvairių problemų “.
Pasak ONR, kai kurie sistemos komponentai buvo naudojami bandymuose, siekiant aptikti ir sekti įvairaus dydžio dronus, o visa sistema buvo išbandyta naudojant 10 kW galios lazerį, kuris yra tarpinis sprendimas pereinant prie 30 kW galios lazerio. Planuojama, kad 30 kW sistemos lauko bandymai vyks 2016 m., Kai programa pradės išsamius bandymus, kurių tikslas - nuo paprasto aptikimo ir sekimo pereiti prie šaudymo iš lengvųjų karinių transporto priemonių.
