Američka mornarica stvara oružje na novim fizičkim načelima
Čini se da američka mornarica danas ima dovoljan skup sredstava za zaštitu od krstarećih i balističkih protubrodskih projektila (ASM). Međutim, neki vojni stručnjaci sumnjaju da će ta obrana moći izdržati novu generaciju krilatih i balističkih protubrodskih projektila koji se razvijaju u brojnim zemljama, prvenstveno u Kini.
Odbojka za milijun
Rujansko izvješće istraživačke službe američkog Kongresa posvećeno je analizi rada na području stvaranja oružja na temelju novih fizičkih načela. Ovo izvješće jasno pokazuje zabrinutost vojnih stručnjaka da u brojnim borbenim scenarijima tijekom masovnih napada površinskih brodova raznim zračnim napadima, postojeće opterećenje streljivom tradicionalnih sredstava obrane možda, prvo, neće biti dovoljno, a drugo, cijena pomorskih protuzrakoplovnih navođenih projektila (SAM) ovog streljiva jednostavno će biti neusporediva s cijenom napadačkog oružja.
Poznato je da raketni kruzeri američke mornarice nose 122 projektila, dok razarači nose 90–96 projektila. Međutim, dio ukupnog broja raketnog naoružanja čine krstareće rakete Tomahawk za udare po kopnenim ciljevima i protupodmorničkom naoružanju. Preostali iznos su projektili kojih može biti i do nekoliko desetaka jedinica. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir: kako bi se povećala vjerojatnost pogađanja zračnog cilja, protiv njega se mogu lansirati dvije rakete, što povećava stopu potrošnje streljiva. U univerzalne okomite lansere (UVPU) brodova, raketno naoružanje različitih vrsta instalirano je zajedno, pa je stoga punjenje UVPU -a moguće samo pri povratku u bazu ili pri zaustavljanju.
Ako analiziramo cijenu pojedinih uzoraka raketa s američke mornarice, obrana površinskog broda je skupa. Dakle, cijena jedne jedinice protivavionskog raketnog naoružanja za neke vrste prelazi nekoliko milijuna dolara. Na primjer, rakete RAM (Rolling Airframe Missile) koje koštaju 0,9 milijuna USD po jedinici i ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) projektili za 1,1 -1,5 milijuna. Za zaštitu u srednjoj zoni od zrakoplova i krilatih protubrodskih projektila, kao i od balističkih protubrodskih projektila u posljednjem dijelu putanje koristi se SM-6 Block 1 SAM "Standard" koji košta 3,9 milijuna dolara. Rakete "Standard" SM-3 Block 1B (14 milijuna dolara po jedinici) i rakete "Standard" SM-3 Block IIA (više od 20 milijuna) koriste se za presretanje napadajućih balističkih protubrodskih projektila u sredini izvan atmosfere putanja.
Kako bi poboljšala učinkovitost obrane površinskih brodova, američka mornarica trenutno radi na laserskom oružju, elektromagnetskim topovima i projektilima s velikom brzinom (HPV). Dostupnost takvih sredstava omogućit će suprotstavljanje zračnim i površinskim napadnim sredstvima.
Snagom svjetlosti
Rad mornarice u razvoju vojnih lasera velike snage dosegao je razinu koja joj omogućuje da se suprotstavi određenim vrstama površinskih (NC) i zračnih ciljeva (CC) na udaljenosti od oko 1,6 kilometara i započne njihovo raspoređivanje ratni brodovi (BC) za nekoliko godina. Snažniji brodski laseri, koji će biti spremni za primjenu u idućim godinama, dat će površini površinske BC američke mornarice mogućnost suprotstavljanja NC i CC na dometima od oko 16 kilometara. Ti će laseri, između ostalog, pružiti posljednju liniju proturaketne obrane BC-u protiv određenih vrsta balističkih projektila, uključujući novu kinesku protubrodsku balističku raketu (ASBM).
Američka mornarica i Ministarstvo obrane SAD -a trenutno razvijaju tri vrste lasera koji se, u načelu, mogu koristiti na BC -u: čvrsti vlaknasti SSL (solid state laser), SSL laser s prorezima i laseri sa slobodnim elektronima (FEL) laser. Jedan od iskusnih demonstratora lasera SSL vlakana razvila je mornarica u okviru sustava laserskog naoružanja LaWS (Laser Weapon System). Druga varijanta mornaričkog SSL laserskog lasera stvorena je u okviru programa Tactical Laser System (TLS). Među brojnim programima američkog Ministarstva obrane za razvoj SSL lasera s rasporima za vojne svrhe pojavljuje se program pomorskih lasera MLD (Maritime Laser Demonstration).
Mornarica je također razvila prototip male snage FEL, laser sa slobodnim elektronima, a trenutno radi na prototipu ovog lasera veće snage.
U izvješću se naglašava da, iako Mornarica razvija laserske tehnologije i prototipove potencijalnih brodskih lasera, te također ima općenitu viziju izgleda za njihov daljnji razvoj, trenutno ne postoji poseban program za kupnju serijskih verzija ovih lasera niti program koji bi naznačio određene datume ugradnje lasera.za određene vrste kladionica.
Kao što je navedeno u izvješću, lasersko oružje ima i određene prednosti i niz nedostataka u suzbijanju različitih vrsta prijetnji, uključujući balističke projektile.
Laser - profesionalci
Među prednostima laserskog oružja je njegova ekonomičnost. Pokazalo se da su troškovi brodskog goriva za proizvodnju električne energije potrebni za ispaljivanje lasera s električnom pumpom manji od jednog dolara po metku, dok je cijena jednog obrambenog sustava kratkog dometa 0,9-1,4 milijuna dolara, a projektili velikog dometa su nekoliko milijuna dolara. Korištenje lasera može BC -u dati alternativu pri uništavanju manje važnih ciljeva poput bespilotnih letjelica, dok će se rakete koristiti za osiguravanje uništavanja važnijih ciljeva. BK je vrlo skupa vrsta mornaričke opreme, dok protivnik koristi relativno jeftina vojna sredstva, male čamce, bespilotne letjelice, protubrodske rakete, balističke protubrodske rakete. Stoga je upotrebom lasera moguće promijeniti omjer troškova obrane broda. BC ima ograničeno opterećenje streljivom za raketno i topničko naoružanje, čija će uporaba zahtijevati privremeno povlačenje broda iz bitke radi dopune tereta streljiva. Lasersko oružje nema ograničenja u broju hitaca i može se koristiti za uništavanje varalica koje se aktivno koriste za trošenje brodskog streljiva. Obećavajući brod s laserskim i raketnim naoružanjem ispostavit će se kompaktnijim i jeftinijim od broda URO s velikim brojem projektila u vertikalnim bacačima.
Lasersko oružje omogućit će gotovo trenutačno gađanje cilja, što eliminira potrebu za izračunavanjem putanje presretanja napadačkog cilja projektilom. Meta se onemogućuje fokusiranjem laserske zrake na nju nekoliko sekundi, nakon čega se laser može ponovno usmjeriti na drugi objekt. To je osobito važno kada BC djeluje u obalnom pojasu, kada se na njega može pucati projektilom, topništvom i minobacačkim oružjem s relativno kratkih udaljenosti.
Lasersko oružje može pogoditi super upravljive ciljeve koji su aerodinamičkim karakteristikama superiorniji od brodskih proturaketnih projektila.
Laser pruža minimalnu kolateralnu štetu, osobito u borbama u lučkom području. Osim funkcija gađanja ciljeva, laser se može koristiti za otkrivanje i praćenje ciljeva te nesmrtonosno djelovanje na njih, osiguravajući potiskivanje ugrađenih optoelektroničkih senzora.
Nedostaci lasera
To uključuje provedbu presretanja samo unutar vidnog polja cilja i nemogućnost uništavanja nad-horizontnih ciljeva. Ograničavanje mogućnosti presretanja malih objekata na otvorenom moru, što ih skriva u grebenima valova.
Intenzitet laserskog zračenja pri prolasku kroz atmosferu slabi zbog apsorpcije u spektralnim linijama različitih komponenti atmosfere ili zbog Rayleighovog raspršenja, kao i zbog makroskopskih nehomogenosti povezanih s atmosferskim turbulencijama ili zagrijavanjem atmosfere istim zrakom. Kao rezultat rasipanja po takvim nehomogenostima, laserski snop se može proširiti, što će dovesti do smanjenja gustoće energije - najvažnijeg parametra koji karakterizira smrtnost laserskog oružja.
Prilikom odbijanja masovnog napada, jedan laser na brodu možda neće biti dovoljan zbog potrebe za ponovnim ciljanjem u ograničenom vremenskom razdoblju. S tim u vezi, bit će potrebno postaviti nekoliko lasera na BC tipa protuzračnih topničkih sustava (ZAK) za samoobranu na posljednjoj liniji.
Kilovatni laseri male snage mogu biti manje učinkoviti od lasera veće snage megavata kada ciljaju zaštićene mete (ablativni premaz, visoko reflektirajuće površine, rotacija tijela itd.). Povećanje snage lasera povećat će njegovu cijenu i težinu. Izlaganje laserskom zraku u slučaju promašaja može uzrokovati neželjena kolateralna oštećenja i oštećenja vašeg zrakoplova ili satelita.
Veličina je bitna
Ipak, potencijalne mete za lasersko oružje mogu biti optoelektronički senzori, uključujući one koji se koriste na protubrodskim raketama; mali čamci i čamci; nevođene rakete, granate, mine, bespilotne letjelice, zrakoplovi s posadom, protubrodske rakete, balističke rakete, uključujući balističke protubrodske rakete.
Laseri s izlaznom snagom od oko 10 kilovata mogu se suprotstaviti bespilotnim letjelicama na kratkim udaljenostima, sa snagom od nekoliko desetaka kilovata - bespilotnim letjelicama i čamcima nekih vrsta, sa sto kilovata snage - bespilotnim letjelicama, čamcima, NUR -ovima, projektilima i minama, stotinama kilovata snage - sve gore navedene ciljeve, kao i zrakoplove s ljudskom posadom i neke vrste vodenih projektila, snage nekoliko megavata - do svih prethodno navedenih ciljeva, uključujući nadzvučne protubrodske rakete i balističke rakete na dometima do 18 kilometara.
BC s laserima snage veće od 300 kilovata mogu zaštititi ne samo sebe, već i druge brodove u svom području odgovornosti kada su, primjerice, u sastavu udarne skupine nosača zrakoplova.
Prema podacima američke mornarice, krstaši sa sustavom proturaketne obrane Aegis i razarači (brodovi tipa CG-47 i DDG-51), kao i pristanišni brodovi za slijetanje helikoptera (DVKD) tipa San Antonio LPD-17 imaju dovoljno razina napajanja za borbena djelovanja pomoću laserskog oružja poput LaWS -a.
Neki brodovi američke mornarice moći će koristiti borbene lasere tipa SSL izlazne snage do 100 kilovata.
Do sada mornarica nema sustave streljiva koji imaju dovoljnu razinu napajanja ili hlađenja kako bi osigurali rad SSL lasera izlazne snage veće od 100 kilovata. Zbog velikih dimenzija lasera tipa FEL, oni se ne mogu instalirati na postojeće krstarice ili razarače. Dimenzije nosača zrakoplova i amfibijskih jurišnih brodova opće namjene (LHA / LHD) s velikom letačkom palubom mogu pružiti dovoljno prostora za smještaj FEL lasera, ali nemaju dovoljnu snagu da podrže megavat FEL laser.
Na temelju ovih uvjeta, Mornarica će u narednim godinama morati utvrditi zahtjeve za dizajn perspektivnih svemirskih letjelica i ograničenja koja im se nameću u slučaju ugradnje pomorskih lasera, posebice SSL lasera snage preko 100 kilovata, kao i FEL laseri.
Ta su ograničenja dovela, na primjer, do završetka programa za krstarenje CG (X), budući da je ovaj projekt predviđao rad SSL lasera snage preko 100 kilovata i / ili FEL lasera klase megavata.
Nakon završetka programa CG (X), Mornarica nije objavila nikakve buduće planove za nabavku BC-a sposobnog za rad lasera tipa SSL snage preko 100 kilovata ili FEL lasera.
Nosači lasera
Međutim, kako je istaknuto u izvješću, mogućnosti dizajna brodova koje bi mogle proširiti sposobnost mornarice da u narednim godinama na njih instalira lasere mogu pokriti sljedeće opcije.
Projektiranje nove varijante razarača DDG-51 Flight III, koju Mornarica planira kupiti u fiskalnoj 2016., s dovoljno prostora, snage i mogućnosti hlađenja za podršku SSL laseru kapaciteta 200-300 kilovata ili više. To će zahtijevati produljenje kućišta DDG-51, kao i osiguravanje prostora za lasersku opremu i dodatne generatore energije i rashladne jedinice.
Dizajn i nabava novog razarača, što je daljnji razvoj varijante DDG-51 Flight III, koji će osigurati SSL laser izlazne snage 200-300 kilovata ili više i / ili FEL laser od megavata.
Izmjena dizajna UDC-a, koji će se u narednim godinama kupiti tako da se osigura rad SSL lasera snage 200-300 kilovata ili više i / ili FEL lasera klase megavata.
Izmjena, ako je potrebno, dizajna novog nosača zrakoplova tipa "Ford" (CVN-78), tako da SSL laser snage 200-300 kilovata ili više i / ili FEL laser klase megavata može se operirati.
U travnju 2013. mornarica je objavila da planira instalirati lasersko oružje na USS Ponce, koje je iz desantnog broda pretvoreno u eksperimentalno za tehnološki razvoj laserskog oružja protiv napadačkih brodova i bespilotnih letjelica. U kolovozu prošle godine ovaj laser od 30 kilovata instaliran je na ovaj brod koji se nalazi u Perzijskom zaljevu. Prema američkom središnjem zapovjedništvu, brodski je laser tijekom ispitivanja uspješno uništio brzi brod i bespilotnu letjelicu.
U sklopu programa za stvaranje brodskog laserskog naoružanja, Mornarica je pokrenula projekt tehnološkog usavršavanja laserske solid-state tehnologije SSL-TM (sazrijevanje solid-state tehnologije), u okviru kojega su industrijske skupine na čelu s BAE Systems, Northrop Grumman) i Raytheon natječu se za razvoj lasera na brodu snage 100-150 kilovata, učinkovitog protiv malih brodova i bespilotnih letjelica.
Odjel za istraživanje i razvoj američke mornarice provest će temeljitu analizu rezultata ispitivanja lasera na Pons UDC-u za daljnju uporabu u programu SSL-TM, čiji je cilj stvaranje prototipa lasera snage 100- 150 kilovata za probe na moru do 2018. godine. Odredit će se pravila presretanja i tehnologija korištenja LaWS -a u borbenim uvjetima, koja bi se zatim trebala implementirati u snažnije lasersko oružje.
Daljnje povećanje snage lasera na 200-300 kilovata omogućit će ovom oružju da se suprotstavi nekim vrstama krilatih protubrodskih projektila, a povećanje izlazne snage na nekoliko stotina kilovata, kao i do jedan megavat i više, može učiniti ovo oružje učinkovitim protiv svih vrsta krilatih i balističkih protubrodskih projektila.
No čak i ako razvijeno oružje temeljeno na čvrstim laserima ima dovoljnu snagu za uništavanje malih čamaca, čamaca i bespilotnih letjelica, ali ne može se suprotstaviti krilatim ili balističkim protubrodskim raketama, njegova pojava na brodovima povećat će njihovu borbenu učinkovitost. Lasersko naoružanje će, na primjer, smanjiti potrošnju projektila za presretanje bespilotnih letjelica i povećati broj projektila koji se mogu koristiti za suprotstavljanje protubrodskim raketama.
Silama indukcije
Osim solid-state lasera, mornarica od 2005. godine razvija i elektromagnetski pištolj čija je ideja primijeniti napon iz izvora napajanja na dvije paralelne (ili koaksijalne) strujne tračnice. Kad je krug zatvoren, postavljajući, na primjer, sabirnice, pokretna kolica koja provode struju i imaju dobre kontakte sa sabirnicama, stvara se električna struja koja inducira magnetsko polje. Ovo polje stvara pritisak koji nastoji razdvojiti vodiče koji tvore krug. No budući da su masivne tračnice-gume fiksirane, jedini pokretni element su kolica koja se pod utjecajem pritiska počinju kretati po tračnicama tako da se volumen koji zauzima magnetsko polje povećava, odnosno u smjeru od izvor napajanja. Poboljšanje EM topova ima za cilj povećanje konačne brzine na brojeve M = 5, 9–7, 4 na razini mora.
U početku je mornarica započela s razvojem EM topa kao oružja za izravnu obalnu potporu Korpusa marinaca tijekom amfibijskih operacija, ali je zatim preorijentirala ovaj program na stvaranje EM oružja za zaštitu od protubrodskih projektila. Mornarica trenutno financira rad BAe Systems i General Atomics na stvaranju dva demonstratora EM oružja, koji su započeli evaluaciju 2012. godine. Ova dva prototipa dizajnirana su za bacanje projektila s energijom od 20-32 MJ, što omogućuje let projektila na dometu 90-185 kilometara.
U travnju 2014., mornarica je objavila planove za instaliranje prototipa EM topa u fiskalnoj 2016. godini na brod klase Spiehead JHSV (Joint High Speed Vessel) višenamjenski brzi amfibijski jurišni brod za probe na moru. U siječnju 2015. postalo je poznato o planovima mornarice da usvoji EM-top u razdoblju 2020.-2025. U travnju je objavljeno da mornarica razmatra ugradnju EM topa na novi razarač klase Zumwalt (DDG-1000) sredinom 2020-ih.
Krajem 2014. godine, zapovjedništvo pomorskih sustava američke mornarice NAVSEA (Naval Sea Systems Command) slučajno je objavilo zahtjev za informacijama RFI (Request for Information) za program za stvaranje moćne željezničke EM-topove. Zahtjev je objavljen u ime NAVSEA -e (PMS 405), Ureda za pomorska istraživanja (ONR) i ureda tajnika obrane. Pojavio se na državnoj web stranici FedBizOpps 22. prosinca 2014., a otkazan je četiri sata kasnije. Svatko tko je imao vremena upoznati se s RFI -om može steći predodžbu o smjerovima razvoja programa EM šina za oružje. Konkretno, industrijske i akademske institucije pozvane su da dostave svoje prijedloge za razvoj EM-pištolja sa senzorom za kontrolu vatre (FCS) za otkrivanje, praćenje i gađanje zemaljskih i zračnih ciljeva i balističkih projektila.
Prema RF -u, FCS senzor budućeg EM šina za šinu trebao bi imati elektroničko vidno polje za skeniranje više od 90 stupnjeva (po azimutu i u okomitoj ravnini), pratiti ciljeve s malom efektivnom površinom raspršivanja (ESR) na dugog dometa, praćenja i gađanja balističkih ciljeva u atmosferi, blokiranja smetnji u okolišu (vremenskih, terenskih i bioloških), osiguravanja obrade podataka pri odbijanju udara balističkim projektilom, pružanja protuzračne obrane i gađanja površinskih ciljeva, istodobnog praćenja napadajućih meta i lansiranja nadzvučnih projektila, te provesti kvalitativnu procjenu stupnja borbenih oštećenja. Osim toga, FCS osjetnik mora pokazati brzo zatvaranje petlje za kontrolu požara, povećanu otpornost na tehničke i taktičke protumjere, brzo praćenje i prikupljanje podataka, kao i tehnološku spremnost dovoljnu za izradu prototipa u trećem tromjesečju fiskalne godine 2018., i osigurati operativnu spremnost. 2020-2025.
RFI je zatražio od industrijskih tvrtki i istraživačkih instituta da opišu ključne elemente i spremnost njihovih FCS tehnologija, daju informacije o njihovoj prikladnosti za višenamjenske primjene, mogućim problemima integracije s postojećim pomorskim borbenim sustavima i utjecaju na opskrbni lanac.
Očekivalo se da će istraživački centar NAVSEA Surface Warfare Research u Dahlgrenu u Virginiji prihvatiti prijedloge industrije između 21. i 22. siječnja 2015., a konačan odgovor dati 6. veljače. Ali sada su, naravno, svi ti datumi pomaknuti udesno.
Odjel za istraživanje i razvoj američke mornarice pokrenuo je inovativan program za izradu prototipa EM šina za pištolj 2005. godine. Kao dio prve faze programa, bilo je predviđeno stvaranje lansera s prihvatljivim vijekom trajanja i pouzdanom tehnologijom impulsnog napajanja. Glavni rad bio je usmjeren na stvaranje cijevi topa, napajanje, željezničku tehnologiju. U prosincu 2010. godine demonstracijski sustav koji je razvio SIC u Dahlgrenu postigao je svjetski rekord u energiji njuške od 33 MJ i dovoljan za lansiranje projektila na udaljenost od 204 kilometra.
Prvi demonstrator topova EM izgrađen od strane industrijske tvrtke pripada BAe Systems i ima kapacitet od 32 MJ. Ovaj demonstrator doveden je u Dahlgren u siječnju 2012., a konkurentski prototip General Atomics stigao je nekoliko mjeseci kasnije.
Na temelju postignuća prve faze rada, 2012. započela je druga faza u okviru koje je rad bio usmjeren na razvoj opreme i metoda koje osiguravaju brzinu paljbe na razini od 10 metaka u minuti. Kako bi se osigurala stalna brzina paljbe, potrebno je razviti i primijeniti najučinkovitije metode termoregulacije EM pištolja.
Prvi testovi prototipa EM-pištolja koje su razvili BAe Systems ili General Atomics na moru održat će se na brodu višenamjenskog desantnog broda velikih brzina-katamarana JHSV-3 Millinocket. Predviđeni su za fiskalnu 2016. godinu i pojedinačni su. Pucanje u poluautomatskom načinu rada pomoću potpuno integriranog brodskog topa EM planirano je za 2018. godinu.
Projektili velike brzine
Razvojem topa EM predviđeno je i stvaranje posebnih projektila HVP (hypervelocity projektil) s hiperbrzinom, koji bi se mogli koristiti i kao standardne mornaričke puške kalibra 127 mm i kopneni topovi kalibra 155 mm. Kruzeri američke mornarice, a ima ih 22, imaju dva, a razarači (69 jedinica) imaju jedan top kalibra 127 mm. Tri nova razarača klase Zumvolt DDG-1000 u izgradnji imaju po dva topa kalibra 155 mm.
Prema BAe Systems, projektil HVP ima duljinu od 609 milimetara i masu od 12,7 kilograma, uključujući korisni teret težak 6,8 kilograma. Masa cijelog lansirnog kompleta HVP -a je 18,1 kilogram s duljinom od 660 milimetara. Stručnjaci iz tvrtke BAe Systems tvrde da je maksimalna brzina paljbe projektila HVP 20 metaka u minuti iz topa 127 mm Mk45 i 10 metaka u minuti iz obećavajućeg topa razarača DDG 1000, 155 mm, označenog AGS (napredni sustav naoružanja). Brzina paljbe iz topa EM iznosi šest metaka u minuti.
Domet ispaljivanja projektila HVP iz topa 127 mm Mk 45 Mod 2 premašuje 74 kilometra, a pri gađanju iz topa 155 mm razarača DDG-1000-130 kilometara. Ako se te granate ispaljuju iz topa EM, domet će biti veći od 185 kilometara.
Zahtjev mornarice za RFI informacijama poslan industriji u srpnju 2015. za proizvodnju prototipa EM topa naznačio je masu lansera projektila HVP na oko 22 kilograma.
Prilikom ispaljivanja iz topničkog topa kalibra 127 mm projektil dostiže brzinu koja odgovara broju M = 3, što je upola manje od ispaljivanja iz topa EM, ali više od dvostruke brzine od konvencionalnog projektila od 127 mm lansiranog iz brodski top Mk 45. Ova brzina, prema mišljenju stručnjaka, sasvim je dovoljna za presretanje barem nekih vrsta krilatih protubrodskih projektila.
Prednost koncepta korištenja topa od 127 mm i projektila HVP je činjenica da su takvi topovi već instalirani na kruzerima i razaračima američke mornarice, što stvara preduvjete za brzo širenje novih projektila u mornarici kao razvoj HVP -a je dovršen i to oružje je integrirano u borbene sustave brodova navedenih tipova.
Po analogiji s brodskim laserskim oružjem, čak i ako projektili sa velikom brzinom ispaljeni iz topničkih topova kalibra 127 mm nisu u stanju suprotstaviti se balističkim protubrodskim projektilima, oni će unatoč tome poboljšati borbenu učinkovitost broda. Prisutnost ovih granata omogućit će korištenje manjeg broja projektila za suzbijanje krstarećih protubrodskih projektila, dok će se povećati broj projektila za presretanje balističkih protubrodskih projektila.
