Program LaWS američke mornarice istraživao je mogućnost korištenja jeftine laserske tehnologije kao osnove za lasersko oružje koje se može integrirati u postojeće instalacije Phalanx.
Po prvi put, američka mornarica potpuno je spremna demonstrirati rad laserskog oružja visoke energije, a nedavno je najavila planove za lansiranje prototipa elektromagnetske šine na moru. Razmotrite napredak u sljedećoj generaciji pulsnog oružja
Već nekoliko desetljeća američka mornarica samo govori o postavljanju lasera, impulsnih energetskih sustava i električnog oružja na brodovima. Niz vrlo atraktivnih teorijskih prednosti - gotovo neograničene trgovine, jeftino streljivo i brz utjecaj, i još mnogo toga - pridonijelo je značajnom ulaganju obrambene znanstveno -tehnološke zajednice u stvaranje, razvoj i demonstraciju relevantnih tehnologija u to vrijeme. Taj je proces rezultirao poplavom publikacija i patenata, nekoliko prototipova i mnoštvom slavnih svjetskih rekorda.
Međutim, s tehničkog stajališta pokazalo se da je takvo oružje preteško za projektiranje i proizvodnju. Tehnologija i tehnička sredstva nisu se uvijek dobro uklapali u predviđeni vremenski okvir, a neka su se isprva obećavajuća rješenja pokazala nepraktičnima ili nisu uspjela; zakoni fizike ponekad su ometali napredak.
Čak i u tom slučaju mornarica je zadržala vjeru u temeljnu znanost, a razborita raspodjela sredstava za istraživanje i razvoj radi ublažavanja rizika i razvoja ključnih naprednih tehnologija nedavno je počela isplaćivati dividende. Doista, mornarica je trenutno na korak od uvođenja svog prvog operativnog lasera visoke energije (HEL); planirano je i lansiranje prototipa elektromagnetskog šinskog pištolja u more 2016. godine.
Načelnik pomorskih istraživanja kontraadmiral Matthew Klunder opisuje ovo oružje visokog prinosa kao "budućnost pomorske borbe", dodajući da je mornarica "na čelu ove jedinstvene tehnologije".
Vrijedi podsjetiti, međutim, da je oružje usmjerene energije, poput lasera velike snage i mikrovalnih pećnica velike snage, proučavano više od četiri desetljeća. Na primjer, mornarica je otvorila odjel u okviru programa HEL davne 1971. godine i započela razvoj, proizvodnju i ispitivanje vojnog pokaznog modela snažnog (oko megavata) HEL -a na deuterij fluoridu.
Najnovija povijest razvoja oružja s usmjerenom energijom za američku mornaricu doista je započela ponovnom uspostavom u srpnju 2004. programskog ureda (PMS 405) za sustave usmjerene energije i električno oružje Zapovjedništva pomorskih sustava. Ovaj potez poslužio je kao novi poticaj za znanstveni i tehnički razvoj, koji su otprilike desetljeće odgađani u kutiji s oznakom "egzotika". Nije da je istraživanje stavljeno na čekanje, već tehnologija nije imala jasan put do uspjeha.
Tijekom posljednjeg desetljeća, PMS 405 služio je kao središte za prijenos tehnologije električnog oružja i usmjerene energije iz laboratorija u mornaricu. U toj je ulozi koordinirao istraživanje i razvoj između pomorskih istraživačkih centara, vladinih laboratorija i industrije.
Ovdje je također vrijedno istaknuti doprinos ONR -a (Ureda za pomorska istraživanja) i Dahlgrenove divizije Naval Surface Warfare Establishment Dahlgren (NSWCDD), Centra za razvoj pomorskog površinskog ratovanja u Dahlgrenu. ONR je nadzirao inovacije u tehnologiji laserskih i šinskih oružja velike snage, dok je NSWCDD osnovan kao "centar izvrsnosti" za istraživanje, razvoj i simulaciju usmjerene energije. Unutar Ureda za istraživanje usmjerene energije, Ured za usmjereni energetski rat (DEWO) seli HEL tehnologiju iz znanstveno -tehnološkog prostora na pomorsku liniju bojišnice.
Čar lasera
Apstraktno, oružani sustavi s moćnim HEL laserom nude mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne topove i vođeno streljivo: izvođenje udara brzinom svjetlosti i kratko vrijeme zračenja cilja; skalabilan utjecaj (u rasponu od smrtonosnog do nesmrtonosnog); točnost vidljivosti; visoko precizno navođenje; superbrzo ponovno stjecanje cilja; veliki i obnovljivi časopis bez opasnosti i logističkog opterećenja povezanih sa standardnim eksplozivnim sredstvima.
No, iznad svega, izgledi za vrlo nisku cijenu po metku - prema izračunima ONR -a, znatno manje od jednog dolara po metku - imali su očaravajući učinak na zapovjedništvo američke mornarice koja traži načine za nastavak financiranja.
Istodobno, unatoč činjenici da vrlo često govore o pozitivnim kvalitetama HEL sustava, složeni zadaci finalizacije laserskog oružja raspoređenog na brodovima dugo su proganjali fizičare i inženjere. Usredotočavanje moći na cilj jedan je od glavnih izazova. Lasersko oružje mora biti u stanju fokusirati snop visoke energije na malu i jasno definiranu ciljnu točku na meti kako bi se postigao udar. Međutim, s obzirom na mnoge vrste potencijalnih ciljeva, potrebna količina energije i raspon na kojem će se zajamčiti uništavanje mogu se značajno razlikovati.
Snaga nije jedini problem. Do toplinskog širenja može doći kada laserska zraka koja emitira dulje vrijeme uz istu liniju gledanja zagrijava zrak kroz koji prolazi, uzrokujući rasipanje i defokusiranje zrake. Ciljanje također otežavaju složena i dinamička svojstva okolnog morskog okoliša.
Zatim morate razmotriti različita pitanja integracije s platformom. Ogromni prototipni uređaji imaju veliki faktor oblika, a gotovi sustavi zahtijevaju značajno smanjenje veličine za integraciju s manjim platformama. Integracija HEL oružja u ratne brodove također postavlja nove zahtjeve na platformu nosača u smislu proizvodnje energije, distribucije energije, hlađenja i rasipanja topline.
ONR je sredinom 2000-ih identificirao laser slobodnih elektrona (FEL) kao najbolje dugoročno rješenje za brodski sustav naoružanja HEL. To je zato što se valna duljina FEL zrake može fino prilagoditi prevladavajućim uvjetima okoline kako bi se postigla najbolja "atmosferska propusnost".
S tim u vezi, pod vodstvom ONR-a, pokrenut je program Innovative Naval Prototype (INP) s ciljem razvoja FEL demonstratora klase 100 kW s radnom valnom duljinom u rasponu od 1,0-2,2 mikrona. Boeing i Raytheon dobili su paralelne godišnje ugovore o fazi IA u travnju 2009. za idejno projektiranje, a Boeing je izabran za nastavak faze IB u rujnu 2010., nakon čega je projekt prešao u fazu kritičkog pregleda dizajna.
Nakon što je dovršio kritički pregled elektrane na FEL, Boeing je krenuo u izradu i testiranje sljedeće demonstracije FEL snage 100 kW, dizajnirane za rad na tri različite valne duljine. Međutim, ONR je 2011. ukinuo INP kako bi usmjerio trenutne resurse u razvoj lasera u čvrstom stanju (SSL). Rad na FEL -u trenutno je usmjeren na nastavak rada na smanjenju rizika povezanih s ovim sustavom.
LaWS, označen kao AN / SEQ-3, bit će raspoređen u Ponce američke mornarice u sljedećih nekoliko mjeseci kao "vozilo za brzi odgovor". LaWS uređaj za navođenje bit će instaliran preko mosta broda Ponce
Ovo preusmjeravanje resursa posljedica je veće zrelosti SSL tehnologije i izgleda za ubrzano raspoređivanje pristupačnog HEL oružja u američkoj mornarici. ONR i PMS 405 prepoznali su ovaj razvojni put za sljedeće razdoblje još sredinom kasnih 2000-ih.
Prema kontraadmiralu Klanderu, SSL program "jedan je od naših znanstveno -tehnoloških programa s najvišim prioritetom". Dodao je da su ove nove sposobnosti posebno uvjerljive jer nude "pristupačno rješenje skupog problema zaštite od asimetričnih prijetnji. Naši se protivnici možda neće ni pojaviti znajući da laserom možemo uperiti metu za manje od dolara po metku.”
Posljednjih šest godina naglasak je bio na razvoju tehnologije čvrstog stanja, o čemu svjedoče razvoj i demonstracije u ovom području. Jedan je primjer Pomorska laserska demonstracija (MLD). U travnju 2011., Northrop Grumman instalirao je prototip SSL lasera na ispitno plovilo, koje je svojim snopom izbacilo malu ciljnu posudu. Peter Morrison, voditelj programa HEL -a u ONR -u, rekao je kako je to "prvi put da je HEL s takvim razinama snage instaliran na ratnom brodu, kojeg pokreće taj brod, i postavljen na udaljenom cilju u moru."
Demonstracija MLD -a bila je vrhunac dvije i pol godine dizajna, razvoja, integracije i testiranja. Na projektu MLD, zajedno s industrijom, Odjelom za visoku energetsku tehnologiju i Mornaričkim laboratorijima u Dahlgrenu, Kineskom jezeru, Port Huenemu i Point Muguu; ovaj projekt također utjelovljuje razvoj iz općeg laserskog programa za velike snage.
U međuvremenu, u ožujku 2007. započeli su radovi na prototipu sustava laserskog oružja Laser Weapon System (LaWS), zamišljenom kao dodatak postojećem 20-mm kompleksu kratkog dometa Mk 15 Phalanx (CIWS) kratkog dometa. LaWS će iskoristiti komercijalnu lasersku tehnologiju od stakloplastike kako bi osigurao dodatni tip oružja za djelovanje podskupa jeftinih "asimetričnih" ciljeva, poput malih bespilotnih letjelica i brzih borbenih brodova.
Programom LaWS upravlja PMS 405 u suradnji s Uredom za izvršenje programa integriranih borbenih sustava, DEWO Dahlgren i Raytheon Missile Systems (izvorni proizvođač Phalanx). Program predviđa stavljanje jeftine laserske tehnologije od stakloplastike u srce laserskog oružja koje bi se potencijalno moglo integrirati u postojeću instalaciju Phalanx. Ovaj zahtjev za integraciju lasera s postojećom instalacijom određuje njegovu masu do 1200-1500 kg. Također bi bilo poželjno da ovo dodatno naoružanje ne utječe na rad instalacije, azimut i kute elevacije, maksimalnu brzinu prijenosa ili ubrzanje.
Ograničenja snage
S obzirom na ta ograničenja, komercijalna laserska tehnologija s laserskim vlaknima prepoznata je kao rješenje koje najviše obećava. Iako ova SSL tehnologija ima neka ograničenja u snazi (postupno se uklanjaju kako se tehnologija poboljšava), upotreba optičkih lasera omogućila je smanjenje troškova ne samo tehnologije ugradnje oružja, već i izmjene sustav na postojećim instalacijama.
Nakon početnog razdoblja analize, procjene smrtnosti od prijetnji, pregleda kritičnih komponenti i kompromisa, tim LaWS -a dovršio je dizajn i implementaciju prototipnog sustava. Kako bi se postigla dovoljna snaga i, shodno tome, smrtonosnost na određenoj udaljenosti, ova vrsta tehnologije zahtijeva uporabu novog kombinovača snopa, koji bi mogao kombinirati šest zasebnih lasera od staklenih vlakana od 5,4 kW u slobodnom prostoru kako bi se postigao veći intenzitet zračenja na meti.
Kako bi se smanjili troškovi ovog programa, prikupljeno je mnogo opreme, prethodno razvijene i kupljene za druge istraživačke zadatke. To uključuje podršku za praćenje L-3 Brashear KINETO K433, teleskop od 500 mm i infracrvene senzore visokih performansi. Neke su komponente kupljene u prodaji, poput samih lasera s vlaknima.
U ožujku 2009. sustav LaWS (s jednim laserom na vlaknima) uništio je minobacačke granate na poligonu White Sands. U lipnju 2009. testirani su u Centru za borbene sustave pomorskog zrakoplovstva, tijekom kojeg je prototip pratio, hvatao i uništavao pet bespilotnih letjelica koje su imale "prijetnju" u letu.
Sljedeća serija opsežnih ispitivanja dogodila se na otvorenom moru u svibnju 2010., gdje je sustav LaWS uspješno uništio četiri bespilotna cilja u scenarijima "blizu borbe" na udaljenosti od približno jedne nautičke milje u četiri pokušaja. Ovaj događaj nazvan je značajnim u ONR -u - prvo uništavanje ciljeva s punim ciklusom od navođenja do hica u površinskom okruženju.
Međutim, povjerenje američke mornarice u njihovu želju za napretkom u ubrzanom razvojnom planu dali su pomorski testovi na raketnom razaraču DDG-51 USS Dewey (DDG 105) u srpnju 2012. godine. Tijekom ispitivanja na razaraču Dewey, sustav LaWS (privremeno instaliran na letačkoj palubi broda) uspješno je pogodio tri cilja bespilotne letjelice, čime je postigao rekord u hvatanju ciljeva 12 od 12.
Zapovjednik pomorskih operacija, admiral Jonathan Greenert, najavio je zapovjednik pomorskih operacija, admiral Jonathan Greenert, u travnju 2013. godine. AN / SEQ-3 se koristi kao "sposobnost brzog odgovora" koja će američkoj mornarici omogućiti procjenu tehnologije u operativnom prostoru. Eksperiment vodi Uprava za istraživanje pomorskih operacija u suradnji sa Središnjim zapovjedništvom mornarice / Pete flote.
Obraćanje delegatima na simpoziju Udruge površinskih flota u siječnju 2014.? Kontraadmiral Klunder rekao je kako je to "prvo operativno raspoređivanje oružja usmjerene energije u svijetu". Dodao je da je konačna montaža LaWS -a izvedena u centru NSWCDD, na poligonu Dahlgren, da su završena ispitivanja kompletnog sustava prije nego što su poslana u Perzijski zaljev radi ugradnje na brod Ponce. Testiranja na moru zakazana su za treće tromjesečje 2014.
LaWS će biti instaliran na palubi na vrhu mosta Ponce. "Sustav će biti potpuno integriran s brodom u smislu hlađenja, električne energije i snage", rekao je Klander. Također će biti potpuno integriran s brodskim borbenim sustavom i Phalanx CIWS sustavom kratkog dometa."
NSWCDD je nadogradio sustav i pokazao sposobnost Phalanx CIWS -a za praćenje i prijenos ciljeva u sustav LaWS radi daljnjeg praćenja i ciljanja. Na brodu Ponce zapovjednik raketne i topničke bojeve glave radit će na upravljačkoj ploči LaWS -a.
Podaci prikupljeni tijekom pomorskih demonstracija ići će u ONR -ov program SSL TM (SSL Technology Maturation). Glavni cilj programa SSL TM, pokrenutog 2012. godine, je uskladiti pragove i ciljeve programa znanosti i tehnologije s budućim potrebama istraživanja, razvoja i nabave.
Prema ONR -u, program SSL TM sastoji se od "nekoliko demonstracijskih događaja s prototipnim sustavima u konkurentnom prostoru". Tri industrijske grupe odabrane su za razvoj projekata SSL TM, koje su vodili Northrop Grumman, BAE Systems i Raytheon; predviđeno je da će analiza nacrta završiti do kraja drugog tromjesečja 2014. godine. ONR će sljedeće godine odlučiti koji su prikladni za pomorske demonstracije.
Željeznički pištolj u moru
Uz laser, američka mornarica razmatra elektromagnetski šinski top kao još jedan transformacijski sustav naoružanja koji omogućuje isporuku ultrabrzih projektila na proširenim dometima s vrlo velikom točnošću. Flota planira dobiti početni raspon od 50-100 nautičkih milja, povećavajući ga s vremenom na 220 nautičkih milja.
Elektromagnetski topovi nadilaze ograničenja tradicionalnih topova (koji koriste kemijske pirotehničke spojeve za ubrzavanje projektila cijelom duljinom cijevi) i nude proširene domete, kratko vrijeme leta i visokoenergetsku smrtnost meta. Korištenjem prolaska vrlo visoke naponske električne struje stvaraju se snažne elektromagnetske sile, na primjer, teoretski, morski elektromagnetski top mogao je ispaliti projektile brzinom većom od 7 maha. Projektil će vrlo brzo doseći putanju izvan atmosfere (let bez aerodinamičkog otpora), ponovno ući u atmosferu kako bi pogodio cilj brzinom većom od 5 Mahovih brojeva.
Program za prototip brodskog elektromagnetskog pištolja pokrenuo je ONR 2005. godine kao glavnu sastavnicu znanstveno -tehnološkog rada, u okviru kojega je potrebno usavršiti tehnologiju šinskih topova kako bi se potpuno gotov sustav stavio u funkciju flota oko 2030-2035.
Tijekom prve faze INP inovativnog projekta naglasak je bio na razvoju tehnologije lansiranja s odgovarajućim vijekom trajanja, razvoju tehnologije impulsne snage i smanjenju rizika za komponente projektila. BAE Systems i General Atomics isporučili su prototipove svojih šinskih topova NSWCDD -u na ispitivanje i ocjenjivanje.
Tijekom prve faze mornaričkog programa istraživanja i razvoja elektromagnetskih topova naglasak je na razvoju lansera s dovoljnim vijekom trajanja, razvijanju pouzdane impulsne snage i smanjenju rizika za projektil. BAE Systems i General Atomics isporučuju prototipove željezničkih topova Centru za razvoj naoružanja radi ispitivanja i ocjenjivanja
U prvoj fazi postignut je cilj demonstracije eksperimentalne postavke, u prosincu 2010. dobivena je početna energija od 32 MJ; obećavajući oružani sustav s ovom razinom energije bit će sposoban lansirati projektil na domet od 100 nautičkih milja.
BAE Systems dobio je ugovor s ONR-om u iznosu od 34,5 milijuna dolara za završetak 2. faze INP-a sredinom 2013., a izabran je prvi, ostavljajući iza sebe suparnički tim General Atomics. U fazi 2, tehnologije će se finalizirati na razinu dovoljnu za prijelaz na razvojni program. Pokretač i snaga impulsa bit će poboljšani, omogućujući prijelaz s pojedinačnih snimaka na višestruke mogućnosti. Također će se razviti tehnike toplinske regulacije za bacač i impulsni sustav energije, koji su neophodni za produženo paljenje. Prvi prototipovi bit će isporučeni tijekom 2014. godine; razvoj provodi BAE Systems u suradnji s IAP Research -om i SAIC -om.
Krajem 2013. godine ONR je dodijelio BAE Systems -u zaseban ugovor vrijedan 33,6 milijuna dolara za razvoj i demonstraciju hipersoničnog projektila Hyper Velocity Projectile (HVP). HVP je opisan kao vođeni projektil sljedeće generacije. Bit će to modularni projektil s niskim aerodinamičkim otporom, kompatibilan s elektromagnetskim topom, kao i s postojećim sustavima topova od 127 mm i 155 mm.
Početna faza ugovora s HVP-om dovršena je sredinom 2014. godine; cilj im je bio razviti idejno rješenje i razvojni plan za demonstraciju potpuno kontroliranog leta. Razvoj će provoditi BAE Systems u suradnji s UTC Aerospace Systems i CAES.
Trošak HVP projektila težine 10,4 kg za elektromagnetski top procjenjuje se na oko 25.000 USD po komadu; prema admiralu Klanderu, "projektil košta oko 1/100 cijene postojećeg raketnog sustava".
U travnju 2014. mornarica je potvrdila svoje planove da demonstrira šinsko oružje na svom velikom brodu Millinocket 2016. godine.
Prema kontraadmiralu Bryantu Fulleru, glavnom inženjeru Zapovjedništva pomorskih sustava NAVSEA, ova demonstracija na moru uključivat će oružani top 20 MJ (Faza 1 INP odabir bit će napravljen između prototipova koje proizvodi BAE Systems i General Atomics) koji će ispaliti pojedinačne hice.
"U centru pomorskog površinskog naoružanja u Dahlgrenu ispalili smo stotine granata iz obalne instalacije", rekao je. "Tehnologija je na ovoj razini dovoljno zrela pa je želimo izvaditi na more, staviti na brod, provesti punopravna ispitivanja, ispaliti brojne granate i proučiti je iz stečenog iskustva."
"Budući da željeznički pištolj neće biti integriran s brodom Millinocket za demonstracije 2016. godine, ovaj brod neće doživjeti proširenu modifikaciju kako bi se osigurale te sposobnosti", rekao je kontraadmiral Fuller.
Cijeli elektromagnetski šinski pištolj sastoji se od pet dijelova: akcelerator, sustav za skladištenje i skladištenje energije, oblikovač impulsa, projektil velike brzine i držač za okretanje pištolja.
Za demonstraciju, nosač oružja i pojačivač bit će instalirani na letačkoj palubi broda Millinocket, dok će spremnik, sustav za rukovanje streljivom i sustav za skladištenje energije koji se sastoji od nekoliko velikih baterija biti smješteni ispod palube, najvjerojatnije u kontejnerima u teretu odjeljci.
Američka mornarica namjerava se vratiti na more 2018. godine s ciljem ispaliti rafale elektromagnetskih topova s broda. Potpuna integracija s brodom može se provesti iste 2018. godine.
Kao dio zasebnog razvoja, istraživački laboratorij američke mornarice početkom 2014. godine testirao je novi malokalibarski šinski top (promjera jedan inč). Prvi hitac ispaljen je 7. ožujka 2014. godine. Razvijen uz podršku ONR -a, ovaj mali željeznički pištolj eksperimentalni je sustav koji koristi naprednu baterijsku tehnologiju za ispaljivanje više lansiranja u minuti s mobilne platforme.
Američka mornarica planira pokazati rad šinskog topa na moru tijekom ispitivanja na Millinocket -u (JHSV 3) 2016. godine.
