US Navy lager våpen etter nye fysiske prinsipper
Det ser ut til at den amerikanske marinen i dag har et tilstrekkelig sett med beskyttelsesmidler mot cruise- og ballistiske anti-skipsmissiler (ASM). Noen militære eksperter tviler imidlertid på at disse forsvarene vil være i stand til å motstå at den nye generasjonen av bevingede og ballistiske anti-skipsmissiler blir utviklet i en rekke land, først og fremst i Kina.
En volley for en million
Septemberrapporten fra US Congress Research Service er viet til analyse av arbeidet med å lage våpen basert på nye fysiske prinsipper. Denne rapporten viser tydelig bekymringen til militære eksperter at i en rekke kampscenarier under massive angrep fra overflateskip med forskjellige luftangrep, kan den eksisterende ammunisjonslasten av tradisjonelle forsvarsmidler for det første ikke være nok, og for det andre kan kostnaden for marine anti-fly guidede missiler (SAM) for denne ammunisjonen vil ganske enkelt være uforlignelig med kostnaden for angrepsvåpenet.
Den amerikanske marines missilkryssere er kjent for å bære 122 missiler, mens destroyere bærer 90–96 missiler. En del av det totale antallet missilvåpen er imidlertid Tomahawk cruisemissiler for angrep mot bakkemål og anti-ubåtvåpen. Det gjenværende beløpet er missiler som det kan være opptil flere titalls enheter. I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til: For å øke sannsynligheten for å treffe et luftmål, kan to raketter skuttes mot det, noe som øker ammunisjonsforbruket. I universelle vertikale bæreraketter (UVPU) av skip er missilvåpen av forskjellige typer installert sammen, og derfor er lading av UVPU bare mulig når du returnerer til basen eller ved et stopp.
Hvis vi analyserer kostnaden for spesifikke prøver av US Navy skipsbårne missiler, er forsvaret av et overflateskip kostbart. Dermed overstiger prisen på en enhet av luftfartsrakettvåpen for noen typer flere millioner dollar. For eksempel koster RAM (Rolling Airframe Missile) missiler som koster statskassen 0,9 millioner dollar per enhet og ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) missiler for 1,1 -1,5 millioner. For beskyttelse i midtre sone mot fly og bevingede anti-skip missiler, samt fra ballistiske anti-skip missiler i den siste delen av banen, brukes SM-6 Block 1 SAM "Standard" som koster 3,9 millioner dollar. Missiler "Standard" SM-3 Block 1B (14 millioner dollar per enhet) og missiler "Standard" SM-3 Block IIA (mer enn 20 millioner) brukes til å fange opp angripende ballistiske anti-skipsmissiler i midten utenfor atmosfæren bane.
For å forbedre effektiviteten til overflateskipets forsvar, jobber den amerikanske marinen for tiden med laservåpen, elektromagnetiske kanoner og hypervelocity projectile (HPV) prosjektiler. Tilgjengeligheten av slike midler vil gjøre det mulig å motvirke både luft- og overflateangrepsmidler.
Ved lysets kraft
Sjøforsvarets arbeid med utvikling av høyeffektive militære lasere har nådd et nivå som gjør det mulig å motvirke visse typer overflate (NC) og luftmål (CC) i en avstand på omtrent 1, 6 kilometer og begynne utplasseringen på krigsskip (BC) om noen år. Mer kraftige skipsbårne lasere, som vil være klare til utplassering i årene som kommer, vil gi den amerikanske marinen overflaten BC muligheten til å motvirke NC og CC i områder på omtrent 16 kilometer. Disse laserne vil blant annet sørge for siste linje anti-missilforsvar for BC mot visse typer ballistiske missiler, inkludert det nye kinesiske anti-skip ballistiske missilet (ASBM).
Den amerikanske marinen og det amerikanske forsvarsdepartementet utvikler for tiden tre typer lasere som i prinsippet kan brukes på BC: en solid state fiber SSL (solid state laser), en SSL slit laser og en gratis elektronlasere (FEL) laser. En av de erfarne SSL -fiberlaserdemonstratorene ble utviklet av marinen under laservåpensystemet LaWS (Laser Weapon System). En annen variant av marinens SSL -fiberlaser ble opprettet under programmet Tactical Laser System (TLS). Blant en rekke amerikanske forsvarsdepartementets programmer for å utvikle en SSL -spalte -laser for militære formål, vises MLD (Maritime Laser Demonstration) marint laserprogram.
Sjøforsvaret har også utviklet en lav-effekt prototype FEL, en gratis elektronlaser, og jobber for tiden med en prototype av denne laseren med høyere effekt.
Rapporten understreker at selv om marinen utvikler laserteknologier og prototyper av potensielle skipsbaserte lasere, og også har en generell visjon om utsiktene for deres videre utvikling, er det foreløpig ikke noe spesifikt program for kjøp av serieversjoner av disse laserne eller et program som indikerer spesifikke datoer for installasjon av lasere. for visse typer bookmakere.
Som nevnt i rapporten har laservåpen både visse fordeler og en rekke ulemper ved å motvirke ulike typer trusler, inkludert ballistiske missiler.
Laser - proffene
Blant fordelene med et laservåpen er økonomien. Kostnaden for drivstoff til skip for å generere elektrisitet som kreves for å skyte en elektrisk pumpet laser viser seg å være mindre enn en dollar per skudd, mens kostnaden for et missilforsvarssystem for kortdistanse er 0,9-1,4 millioner dollar, og langdistanse missiler er flere millioner dollar. Bruk av lasere kan gi BC et alternativ når man ødelegger mindre viktige mål som UAV, mens missiler vil bli brukt for å sikre ødeleggelse av viktigere mål. BK er en veldig dyr type sjøutstyr, mens fienden bruker relativt billige militære midler, småbåter, UAV, anti-skip missiler, ballistiske anti-skip missiler mot det. Derfor, ved bruk av lasere, er det mulig å endre forholdet mellom kostnadene ved forsvaret av skipet. BC har en begrenset ammunisjonslast for missil- og artillerivåpen, hvis bruk vil kreve midlertidig tilbaketrekning av skipet fra slaget for å fylle opp ammunisjonslasten. Laservåpen har ingen begrensninger på antall skudd og kan brukes til å ødelegge lokkeduer som aktivt brukes til å bruke opp skipets ammunisjon. Et lovende skip med laser- og missilvåpen vil vise seg å være mer kompakt og rimeligere enn et URO -skip med et stort antall missiler i vertikale løfteraketter.
Laservåpen vil gi nesten øyeblikkelig treff på målet, noe som eliminerer behovet for å beregne banen for å fange opp et angripende mål av en antimissilrakett. Målet deaktiveres ved å fokusere en laserstråle på den i noen sekunder, hvoretter laseren kan rettes på nytt mot et annet objekt. Dette er spesielt viktig når en BC opererer i kystsonen, når den kan avfyres med rakett-, artilleri- og mørtelvåpen fra relativt korte avstander.
Laservåpen kan treffe supermanøvrerbare mål som er overlegne i aerodynamiske egenskaper enn skipets anti-missil missiler.
Laseren gir minimal kollateral skade, spesielt når du kjemper i havneområdet. I tillegg til funksjonene til å treffe mål, kan laseren brukes til å oppdage og spore mål og ikke-dødelig påvirke dem, noe som gir undertrykkelse av innebygde optoelektroniske sensorer.
Laser ulemper
Disse inkluderer implementering av avlytting bare innenfor siktlinjen til målet og umuligheten av å ødelegge mål over horisonten. Begrensning av evnen til å fange opp små gjenstander i åpent hav, som gjemmer dem i bølgetoppene.
Intensiteten til laserstråling når den passerer gjennom atmosfæren svekkes på grunn av absorpsjon i spektrale linjer av forskjellige atmosfæriske komponenter eller på grunn av Rayleigh -spredning, samt makroskopiske inhomogeniteter forbundet med atmosfærisk turbulens eller oppvarming av atmosfæren av den samme strålen. Som et resultat av spredning av slike inhomogeniteter, kan laserstrålen ekspandere, noe som vil føre til en reduksjon i energitettheten - den viktigste parameteren som kjennetegner dødeligheten til laservåpen.
Når du avviser et massivt angrep, er det ikke sikkert at en laser på skipet er nødvendig på grunn av behovet for å målrette det gjentatte ganger i løpet av en begrenset periode. I denne forbindelse vil det være nødvendig å plassere flere lasere på BC av typen anti-fly artillerisystemer (ZAK) for selvforsvar på den siste linjen.
Kilowatt -lasere med lav effekt kan være mindre effektive enn megawatt -lasere med høyere effekt når de retter seg mot skjermede mål (ablativt belegg, svært reflekterende overflater, kroppsrotasjon, etc.). Økende laserkraft øker kostnadene og vekten. Eksponering for en laserstråle i tilfelle en glipp kan forårsake uønsket kollateral skade og skade på flyet eller satellittene dine.
Størrelse er viktig
Likevel kan potensielle mål for laservåpen være optoelektroniske sensorer, inkludert de som brukes på anti-skip-missiler; små båter og båter; ikke-guidede missiler, skjell, gruver, UAV, bemannede fly, anti-skip missiler, ballistiske missiler, inkludert ballistiske anti-skip missiler.
Lasere med en utgangseffekt på omtrent 10 kilowatt kan motvirke UAV på korte avstander, med en effekt på titalls kilowatt - UAVer og båter av noen typer, hundre kilowattkraft - UAVer, båter, NUR, prosjektiler og gruver, hundrevis av kilowattkraft - alle de ovennevnte målene, samt bemannede fly og noen typer guidede missiler, med en kapasitet på flere megawatt - til alle tidligere nevnte mål, inkludert supersoniske anti -skipsmissiler og ballistiske missiler i områder på opptil 18 kilometer.
BC med lasere med en effekt på mer enn 300 kilowatt kan beskytte ikke bare seg selv, men også andre skip innenfor deres ansvarsområde når de for eksempel er en del av et hangarskip streikegruppe.
I følge den amerikanske marinen har kryssere med missilforsvarssystemet Aegis og destroyere (skip av typen CG-47 og DDG-51), samt helikopterlandingsdokkskip (DVKD) av typen San Antonio LPD-17, tilstrekkelig nivå av strømforsyning for kampoperasjoner ved bruk av laservåpen som LaWS.
Noen amerikanske marinefartøyer vil være i stand til å bruke lasere av SSL-type med en utgangseffekt på opptil 100 kilowatt under kampforhold.
Så langt har marinen ikke ammunisjonssystemer som har tilstrekkelig strømforsyning eller kjølekapasitet for å sikre driften av SSL -lasere med en utgangseffekt på over 100 kilowatt. På grunn av de store dimensjonene til laserne av FEL-typen, kan de ikke installeres på eksisterende kryssere eller destroyere. Dimensjonene til hangarskip og amfibiske overfallsskip (LHA / LHD) for generelle formål med et stort flydekk kan gi tilstrekkelig plass til å ta imot en FEL -laser, men de har ikke tilstrekkelig kraft til å støtte en megawatt FEL -laser.
Basert på disse forholdene, må marinen i de kommende årene bestemme kravene til design av lovende romfartøy og begrensningene som er pålagt dem ved installasjon av marinelasere, særlig SSL -lasere med en effekt på over 100 kilowatt, samt FEL -lasere.
Disse begrensningene førte for eksempel til fullføringen av CG (X) cruiser-programmet, siden dette prosjektet planla drift av en SSL-laser med en effekt på over 100 kilowatt og / eller en megawatt-klasse FEL-laser.
Etter fullføringen av CG (X) -programmet kunngjorde marinen ingen fremtidige planer for anskaffelse av en BC som kan operere en laser av SSL-type med en effekt på over 100 kilowatt eller en FEL-laser.
Laserbærere
Imidlertid, som fremhevet i rapporten, kan alternativer for skipsdesign som kan utvide marinens evne til å installere lasere på dem i de kommende årene dekke følgende alternativer.
Designet en ny variant av DDG-51 Flight III-ødeleggeren, som marinen planlegger å kjøpe i regnskapsåret 2016, med tilstrekkelig plass, kraft og kjølekapasitet til å støtte en SSL-laser med en kapasitet på 200-300 kilowatt eller mer. Dette vil kreve forlengelse av DDG-51-huset, i tillegg til å gi plass til laserutstyr og ekstra kraftgeneratorer og kjøleenheter.
Design og anskaffelse av en ny destroyer, som er en videreutvikling av DDG-51 Flight III-varianten, som vil gi en SSL-laser med en utgangseffekt på 200-300 kilowatt eller mer og / eller en megawatt FEL-laser.
Modifikasjon av utformingen av UDC, som vil bli kjøpt i de kommende årene på en slik måte at driften av en SSL-laser med en effekt på 200-300 kilowatt eller mer og / eller en FEL-laser i megawattklasse sikres.
Endring, om nødvendig, av designet til et nytt hangarskip av typen "Ford" (CVN-78), slik at en SSL-laser med en effekt på 200-300 kilowatt eller mer og / eller en FEL-laser i megawattklasse kan betjenes.
I april 2013 kunngjorde marinen at den planla å installere laservåpen på USS Ponce, som hadde blitt omgjort fra et landingsfartøy til et eksperimentelt for teknologisk utvikling av laservåpen mot angripende båter og UAV. I august i fjor ble denne 30 kilowatt laseren installert på dette skipet, som ligger i Persiabukta. Ifølge den amerikanske sentralkommandoen ødela skipets laser vellykket en høyhastighetsbåt og en UAV under testing.
Som en del av programmet for opprettelse av skipsbårne laservåpen, startet marinen et prosjekt for den teknologiske foredlingen av en solid state laser-teknologi SSL-TM (solid-state technology modning), innenfor hvilken industrigrupper ledet av BAE Systems, Northrop Grumman) og Raytheon konkurrerer om utviklingen av en skipsbåren laser med en effekt på 100-150 kilowatt, effektiv mot små båter og UAV.
R&D Department of the US Navy vil gjennomføre en grundig analyse av resultatene av testing av laseren ved Pons UDC for videre bruk i SSL-TM -programmet, hvis mål er å lage en prototypelaser med en effekt på 100- 150 kilowatt for sjøforsøk innen 2018. Avlyttingsreglene og teknologien for bruk av LaWS under kampforhold vil bli bestemt, som deretter skal implementeres i kraftigere laservåpen.
En ytterligere økning i lasereffekten til 200-300 kilowatt vil tillate at dette våpenet motvirker noen typer bevingede anti-skipsmissiler, og en økning i utgangseffekten til flere hundre kilowatt, så vel som opptil en megawatt og over, kan gjøre dette våpenet effektivt mot alle typer bevingede og ballistiske raketter mot skip.
Men selv om det utviklede våpenet basert på solid-state lasere har tilstrekkelig kraft til å ødelegge små båter, båter og UAV, men ikke kan motvirke bevingede eller ballistiske anti-skipsmissiler, vil dets utseende på skip øke deres kampeffektivitet. Laservåpen vil for eksempel redusere forbruket av missiler for å avskjære UAV-er og øke antallet raketter som kan brukes til å motvirke anti-skipsmissiler.
Av induksjonskraften
I tillegg til solid-state lasere, har marinen utviklet en elektromagnetisk pistol siden 2005, hvis idé er å bruke spenning fra en strømkilde til to parallelle (eller koaksiale) strømførende skinner. Når kretsen er lukket og plasserer på samleskinnen, for eksempel en mobil vogn som leder strøm og har gode kontakter med samleskinnene, genereres en elektrisk strøm som induserer et magnetfelt. Dette feltet skaper trykk som har en tendens til å skyve lederne som danner kretsen fra hverandre. Men siden de massive skinne-dekkene er fikset, er det eneste bevegelige elementet vognen, som under påvirkning av trykk begynner å bevege seg langs skinnene slik at volumet som opptar magnetfeltet øker, det vil si i retning fra strømkilden. Forbedringen av EM -kanoner er rettet mot å øke sluttfarten til tallene M = 5, 9–7, 4 ved havnivå.
Opprinnelig begynte marinen å utvikle en EM-kanon som et våpen for direkte kyststøtte for marinekorpset under amfibiske operasjoner, men omorienterte deretter dette programmet for å lage et EM-våpen for å beskytte mot raketter mot skip. Marinen finansierer for tiden arbeidet til BAe Systems og General Atomics for å lage to EM -våpendemonstranter, som begynte å evaluere i 2012. Disse to prototypene er designet for å kaste prosjektiler med en energi på 20-32 MJ, som gir en prosjektilflyging i en rekkevidde på 90-185 kilometer.
I april 2014 kunngjorde marinen planer om å installere en prototype EM-kanon i regnskapsåret 2016 ombord på JHSV (Joint High Speed Vessel) multifunksjons raskt amfibisk angrepsskip for sjøforsøk. I januar 2015 ble det kjent om marinens planer om å adoptere EM-pistolen i perioden 2020-2025. I april ble det rapportert at marinen vurderte å installere en EM-kanon på en ny destroyer i Zumwalt-klassen (DDG-1000) i midten av 2020-årene.
På slutten av 2014 publiserte kommandoen for marinesystemene til US Navy NAVSEA (Naval Sea Systems Command) ved et uhell en forespørsel om informasjon RFI (Request for Information) for programmet for å lage en kraftig EM-pistol. Forespørselen ble sendt på vegne av NAVSEA (PMS 405), Office of Naval Research (ONR) og forsvarssekretærens kontor. Den dukket opp på regjeringsnettstedet FedBizOpps 22. desember 2014, og ble kansellert fire timer senere. Alle som har hatt tid til å gjøre seg kjent med RFI, kan få en ide om retningslinjene for utviklingen av EM -jernbanepistolprogrammet. Spesielt ble industrien og akademiske institusjoner invitert til å sende sine forslag til utvikling av en brannkontrollsensor (FCS) EM-pistol for å oppdage, spore og treffe bakken og luftmål og ballistiske missiler.
I følge RF skal FCS -sensoren til den fremtidige EM -skinnepistolen ha et elektronisk skanningsfelt på mer enn 90 grader (i asimut og i vertikalplanet), spormål med en liten effektiv spredningsflate (ESR) ved en lang rekkevidde, spore og treffe ballistiske mål i atmosfæren, blokkere miljøforstyrrelser (vær, terreng og biologisk), sikre databehandling ved avvisning av et ballistisk rakettangrep, sørge for luftforsvar og treffe overflatemål, spore angripende mål og oppskytede supersoniske prosjektiler samtidig, og foreta en kvalitativ vurdering av graden av kampskade. I tillegg må FCS -sensoren demonstrere rask nedleggelse av brannkontrollsløyfen, økt motstand mot tekniske og taktiske motforanstaltninger, høyhastighetssporing og datainnsamling, samt teknologi som er tilstrekkelig for å lage en prototype i tredje kvartal av regnskapsåret 2018, og sikre driftsklarhet. i 2020–2025.
RFI ba industriselskaper og forskningsinstitutter om å beskrive nøkkelelementene og beredskapen til deres FCS -teknologier, gi informasjon om egnethet for flerbruksapplikasjoner, mulige integreringsproblemer med eksisterende sjøkampsystemer og virkningen på forsyningskjeden.
NAVSEA Surface Warfare Research Center i Dahlgren, Virginia, forventet å godta bransjeforslag mellom 21. og 22. januar 2015 og gi et endelig svar 6. februar. Men nå, naturligvis, flyttes alle disse datoene til høyre.
FoU -avdelingen i den amerikanske marinen startet et innovativt program for å lage en prototype EM -skinnepistol i 2005. Som en del av den første fasen av programmet, ble det tenkt å lage en bærerakett med en akseptabel levetid og pålitelig pulskraftteknologi. Hovedarbeidet var fokusert på opprettelsen av pistolløpet, strømforsyning, jernbaneteknologi. I desember 2010 nådde demonstrasjonssystemet utviklet av SIC i Dahlgren en verdensrekord for snutenergi på 33 MJ og tilstrekkelig til å skyte et prosjektil i en avstand på 204 kilometer.
Den første EM -kanon demonstratoren bygget av et industriselskap tilhører BAe Systems og har en kapasitet på 32 MJ. Denne demonstranten ble brakt til Dahlgren i januar 2012, og en konkurrerende General Atomics -prototype ankom noen måneder senere.
Basert på prestasjonene i den første fasen av arbeidet, begynte den andre fasen i 2012, innenfor rammen av hvilken arbeidet var fokusert på utvikling av utstyr og metoder som sikrer brannhastigheten på nivået 10 runder per minutt. For å sikre en konstant brannhastighet er det nødvendig å utvikle og implementere de mest effektive metodene for termoregulering av en EM -pistol.
De første testene av en prototype EM-pistol utviklet av BAe Systems eller General Atomics til sjøs vil finne sted ombord på flerbrukshastighets landingsskip-katamaran JHSV-3 Millinocket. De er beregnet for regnskapsåret 2016 og er enkeltskudd. Avfyring i halvautomatisk modus ved hjelp av den fullt integrerte skipsbårne EM-kanonen er planlagt til 2018.
Hyper Velocity -prosjektiler
Utviklingen av EM-kanonen gir også mulighet for å lage spesielle HVP (hypervelocity projectile) guidede hyperspeed-prosjektiler, som også kan brukes som standard 127 mm marine og 155 mm landpistoler. Krysserne til den amerikanske marinen, og det er 22 av dem, har to, og ødeleggerne (69 enheter) har en 127 mm kanon. Tre nye DDG-1000 Zumvolt-klasse destroyere under bygging har to 155 mm kanoner hver.
I følge BAe Systems har HVP -prosjektilet en lengde på 609 millimeter og en masse på 12,7 kilo, inkludert en nyttelast som veier 6,8 kilo. Massen til hele HVP -lanseringssettet er 18,1 kilo med en lengde på 660 millimeter. Eksperter fra BAe Systems hevder at maksimal brannhastighet for HVP -prosjektiler er 20 runder i minuttet fra en 127 mm Mk45 -kanon og 10 runder i minuttet fra en lovende 155 mm DDG 1000 -ødeleggerkanon, betegnet AGS (avansert pistolsystem). Skuddhastigheten fra EM -kanonen er seks runder i minuttet.
Skyteområdet til HVP-prosjektiler fra 127 mm Mk 45 Mod 2-kanonen overstiger 74 kilometer, og ved avfyring fra 155 mm-kanonen til DDG-1000-ødeleggeren-130 kilometer. Hvis disse skjellene skytes fra en EM -kanon, vil skyteområdet være mer enn 185 kilometer.
Sjøforsvarets forespørsel om RFI -informasjon som ble sendt til industrien i juli 2015 for fremstilling av en prototype EM -kanon indikerte massen til HVP -prosjektilskytteren på rundt 22 kilo.
Når det skytes fra en artilleri-127 mm kanon, når prosjektilet en hastighet som tilsvarer tallet M = 3, som er halvparten av det når det avfyres fra en EM-kanon, men mer enn det dobbelte av hastigheten til et konvensjonelt 127 mm prosjektil som ble skutt fra en skipets kanon Mk 45. Denne hastigheten er ifølge eksperter ganske nok til å fange opp i det minste noen typer vingede anti-skipsmissiler.
Fordelen med konseptet med å bruke 127 mm kanonen og HVP-prosjektilet er det faktum at slike kanoner allerede er installert på kryssere og ødeleggere av den amerikanske marinen, noe som skaper forutsetninger for rask spredning av nye prosjektiler i marinen som utviklingen av HVP er fullført og disse våpnene er integrert i kampsystemene til skipene av de nevnte typene.
Tilsvarende med skipsbårne laservåpen, selv om hyperspeed-prosjektilene som avfyres fra 127 mm artillerikanoner ikke er i stand til å motvirke ballistiske anti-skipsmissiler, vil de likevel forbedre skipets kampeffektivitet. Tilstedeværelsen av disse skjellene vil tillate bruk av et mindre antall missiler for å motvirke cruiseskip missiler, samtidig som antallet raketter øker for å fange opp ballistiske anti-skip missiler.
