US Navy skaber våben efter nye fysiske principper
Det ser ud til, at den amerikanske flåde i dag har et tilstrækkeligt antal beskyttelsesmidler mod krydstogter og ballistiske anti-skibsmissiler (ASM). Nogle militære eksperter tvivler imidlertid på, at disse forsvar vil være i stand til at modstå den nye generation af bevingede og ballistiske anti-skibsmissiler, der udvikles i en række lande, primært i Kina.
En salve for en million
Septemberrapporten fra US Congress Research Service er afsat til analyse af arbejdet inden for oprettelse af våben baseret på nye fysiske principper. Denne rapport viser klart de militære eksperters bekymring for, at i en række kampscenarier under massive angreb fra overfladeskibe med forskellige luftangreb kan den eksisterende ammunitionslast af traditionelle forsvarsmidler for det første ikke være nok, og for det andet kan omkostningerne ved marine-luftfartsstyrede missiler (SAM) af denne ammunition vil simpelthen være uforlignelige med omkostningerne ved det angribende våben.
Den amerikanske flådes missilkrydsere er kendt for at bære 122 missiler, mens destroyere bærer 90–96 missiler. En del af det samlede antal missilvåben er imidlertid Tomahawk-krydstogtraketter til angreb mod terrænmål og anti-ubådsvåben. Det resterende beløb er missiler, hvoraf der kan være op til flere dusin enheder. I dette tilfælde er det nødvendigt at tage højde for: for at øge sandsynligheden for at ramme et luftmål kan der affyres to missiler mod det, hvilket øger ammunitionsforbruget. I universelle lodrette løfteraketter (UVPU) af skibe installeres missilvåben af forskellige typer sammen, og derfor er genopladning af UVPU kun mulig, når man vender tilbage til basen eller ved et stop.
Hvis vi analyserer omkostningerne ved specifikke prøver af US Navy skibsbårne missiler, så er forsvaret af et overfladeskib dyrt. Således overstiger prisen for en enhed af luftfartøjs missilvåben for nogle typer flere millioner dollars. For eksempel RAM -missiler (Rolling Airframe Missile), der koster statskassen 0,9 millioner dollar pr. Enhed og ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) missiler til 1,1 -1,5 millioner. Til beskyttelse i midterzonen mod fly og vingede anti-skibsmissiler samt fra ballistiske skibsfartøjsmissiler i den sidste sektion af banen bruges SM-6 Block 1 SAM "Standard", der koster 3,9 millioner dollar. Missiler "Standard" SM-3 Block 1B (14 millioner dollars pr. Enhed) og missiler "Standard" SM-3 Block IIA (mere end 20 millioner) bruges til at opfange angribende ballistiske anti-skibsmissiler i midten uden for atmosfæren bane.
For at forbedre effektiviteten af overfladeskibes forsvar arbejder den amerikanske flåde i øjeblikket på laservåben, elektromagnetiske kanoner og hypervelocity projektil (HPV) projektiler. Tilgængeligheden af sådanne midler vil gøre det muligt at modvirke både luft- og overfladeangrebsmidler.
Ved lysets kraft
Søværnets arbejde med udviklingen af højeffektive militære lasere har nået et niveau, der gør det muligt at modvirke visse typer overflade (NC) og luftmål (CC) i en afstand på ca. 1, 6 kilometer og begynde deres indsættelse på krigsskibe (BC) om få år. Mere kraftfulde skibsbårne lasere, som vil være klar til indsættelse i de kommende år, vil give den amerikanske flådes overflade BC mulighed for at modvirke NC og CC i områder på omkring 16 kilometer. Disse lasere vil blandt andet levere sidste linies anti-missil forsvar til BC mod visse former for ballistiske missiler, herunder det nye kinesiske anti-skib ballistiske missil (ASBM).
Den amerikanske flåde og det amerikanske forsvarsministerium udvikler i øjeblikket tre typer lasere, der i princippet kan bruges på BC: en solid state fiber SSL (solid state laser), en SSL spalte laser og en gratis elektron lasere (FEL) laser. En af de erfarne SSL -fiberlaserdemonstratorer blev udviklet af flåden under LaWS (Laser Weapon System) laservåbensystem. En anden variant af Søværnets SSL -fiberlaser blev oprettet under programmet Tactical Laser System (TLS). Blandt en række amerikanske forsvarsdepartementers programmer til at udvikle en SSL -slidslaser til militære formål fremkommer MLD (Maritime Laser Demonstration) marine laserprogram.
Søværnet har også udviklet en laveffektprototype FEL, en gratis elektronlaser, og arbejder i øjeblikket på en prototype af denne laser med højere effekt.
Rapporten understreger, at selvom flåden udvikler laserteknologier og prototyper af potentielle skibslasere og også har en generaliseret vision om udsigterne for deres videre udvikling, er der i øjeblikket ikke noget specifikt program til køb af serielle versioner af disse lasere eller et program det ville angive specifikke datoer for installation af lasere. for visse typer bookmakere.
Som bemærket i rapporten har laservåben både visse fordele og en række ulemper ved at imødegå forskellige former for trusler, herunder ballistiske missiler.
Laser - fordele
Blandt fordelene ved et laservåben er dets økonomi. Omkostningerne ved skibsbrændstof til produktion af elektricitet, der kræves for at affyre en elektrisk pumpet laser, viser sig at være mindre end en dollar pr. Skud, mens omkostningerne ved et kortdistance missilforsvarssystem er 0,9-1,4 millioner dollars, og langdistance missiler er flere millioner dollars. Brugen af lasere kan give BC et alternativ, når man ødelægger mindre vigtige mål som f.eks. UAV'er, mens missiler vil blive brugt til at sikre ødelæggelsen af vigtigere mål. BK er en meget dyr type flådeudstyr, mens fjenden anvender relativt billige militære midler, små både, UAV'er, anti-skibs missiler, ballistiske anti-skib missiler mod det. Derfor er det ved brug af lasere muligt at ændre forholdet mellem omkostningerne ved forsvaret af skibet. BC har en begrænset ammunitionslast for missil- og artillerivåben, hvis anvendelse vil kræve en midlertidig tilbagetrækning af skibet fra slaget for at genopbygge ammunitionslasten. Laservåben har ingen begrænsninger på antallet af skud og kan bruges til at ødelægge lokkefugle, der aktivt bruges til at bruge skibets ammunition. Et lovende skib med laser- og missilvåben vil vise sig at være mere kompakt og billigere end et URO -skib med et stort antal missiler i lodrette løfteraketter.
Laservåben vil give næsten øjeblikkelig ramme af målet, hvilket eliminerer behovet for at beregne banen for at opfange et angribende mål med et anti-missil missil. Målet deaktiveres ved at fokusere en laserstråle på det i et par sekunder, hvorefter laseren kan rettes mod et andet objekt igen. Dette er især vigtigt, når et BC opererer i kystzonen, hvor det kan affyres med missil-, artilleri- og mørtelvåben fra relativt korte afstande.
Laservåben kan ramme supermanøvrerbare mål, der er overlegne i aerodynamiske egenskaber end skibets anti-missil missiler.
Laseren giver minimal sikkerhedsskade, især når der kæmpes i havneområdet. Ud over funktionerne ved at ramme mål, kan laseren bruges til at detektere og spore mål og påvirke dem ikke-dødeligt, hvilket giver undertrykkelse af indbyggede optoelektroniske sensorer.
Laser ulemper
Disse omfatter implementering af aflytning kun inden for målets synsfelt og umuligheden af at ødelægge mål over horisonten. Begrænsning af evnen til at opfange små genstande i åbent hav, hvilket skjuler dem i bølgetoppene.
Intensiteten af laserstråling, når den passerer gennem atmosfæren, svækkes på grund af absorption i spektrale linjer af forskellige atmosfæriske komponenter eller på grund af Rayleigh -spredning, samt makroskopiske inhomogeniteter forbundet med atmosfærisk turbulens eller opvarmning af atmosfæren af den samme stråle. Som følge af spredning af sådanne inhomogeniteter kan laserstrålen ekspandere, hvilket vil føre til et fald i energitætheden - den vigtigste parameter, der kendetegner dødeligheden ved laservåben.
Ved afvisning af et massivt angreb er en laser på skibet muligvis ikke nok på grund af behovet for gentagne gange at målrette det igen i en begrænset periode. I denne henseende vil det være nødvendigt at placere flere lasere på BC af typen luftfartsartillerisystemer (ZAK) til selvforsvar ved den sidste linje.
Kilowatt -lasere med lav effekt kan være mindre effektive end megawatt -lasere med højere effekt, når de målrettes mod afskærmede mål (ablativ belægning, stærkt reflekterende overflader, kropsrotation osv.). Forøgelse af lasereffekt vil øge omkostningerne og vægten. Eksponering for en laserstråle i tilfælde af et savn kan forårsage uønsket kollateral skade og skade på dit fly eller satellitter.
Størrelse betyder noget
Ikke desto mindre kan potentielle mål for laservåben være optoelektroniske sensorer, herunder dem, der bruges på anti-skibsmissiler; små både og både; ikke-guidede missiler, skaller, miner, UAV'er, bemandede fly, anti-skib missiler, ballistiske missiler, herunder ballistiske anti-skib missiler.
Lasere med en udgangseffekt på omkring 10 kilowatt kan modvirke UAV'er på korte områder med en effekt på snesevis af kilowatt - UAV'er og både af nogle typer, hundrede kilowatt -effekt - UAV'er, både, NUR'er, projektiler og miner, hundredvis af kilowatt -strøm - alle de ovennævnte mål samt bemandede fly og nogle former for guidede missiler med en kapacitet på flere megawatt - til alle tidligere nævnte mål, herunder supersoniske anti -skibsmissiler og ballistiske missiler i områder på op til 18 kilometer.
BC med lasere med en effekt på mere end 300 kilowatt kan beskytte ikke kun sig selv, men også andre skibe inden for deres ansvarsområde, når de f.eks. Er en del af et hangarskib.
Ifølge den amerikanske flåde har krydsere med Aegis-missilforsvarssystem og destroyere (skibe af typerne CG-47 og DDG-51) samt helikopterlandingsdockskibe (DVKD) af typen San Antonio LPD-17 en tilstrækkelig niveau af strømforsyning til kampoperationer ved hjælp af laservåben såsom LaWS.
Nogle US Navy-skibe vil være i stand til at bruge lasere af SSL-type med en udgangseffekt på op til 100 kilowatt under kampforhold.
Indtil videre har flåden ikke ammunitionssystemer, der har et tilstrækkeligt niveau af strømforsyning eller kølekapacitet til at sikre driften af SSL -lasere med en udgangseffekt på over 100 kilowatt. På grund af de store dimensioner af FEL-lasere kan de ikke installeres på eksisterende krydsere eller destroyere. Dimensionerne på hangarskibe og amfibiske overfaldsskibe til generelle formål (LHA / LHD) med et stort flydæk kan give tilstrækkelig plads til at rumme en FEL -laser, men de har ikke tilstrækkelig strøm til at understøtte en megawatt FEL -laser.
På grundlag af disse betingelser skal flåden i de kommende år fastlægge kravene til design af lovende rumfartøjer og de begrænsninger, der er pålagt dem i tilfælde af installation af flådelasere, især SSL -lasere med en effekt på over 100 kilowatt, samt FEL -lasere.
Disse begrænsninger førte f.eks. Til afslutningen af CG (X) cruiser-programmet, da dette projekt forestillede driften af en SSL-laser med en effekt på over 100 kilowatt og / eller en megawatt-klasse FEL-laser.
Efter afslutningen af CG (X) -programmet annoncerede flåden ikke nogen fremtidige planer for erhvervelse af en BC, der er i stand til at operere en laser af SSL-type med en effekt på over 100 kilowatt eller en FEL-laser.
Laserbærere
Som fremhævet i rapporten kan muligheder for skibsdesign, der kan udvide flådens evne til at installere lasere på dem i de kommende år, dog omfatte følgende muligheder.
Design af en ny variant af DDG-51 Flight III destroyer, som flåden planlægger at købe i regnskabsåret 2016, med tilstrækkelig plads, strøm og kølekapacitet til at understøtte en SSL-laser med en kapacitet på 200-300 kilowatt eller mere. Dette vil kræve forlængelse af DDG-51-huset samt at give plads til laserudstyr og ekstra kraftgeneratorer og køleenheder.
Design og indkøb af en ny destroyer, som er en videreudvikling af DDG-51 Flight III-varianten, som vil levere en SSL-laser med en udgangseffekt på 200-300 kilowatt eller mere og / eller en megawatt FEL-laser.
Ændring af designet af UDC, som vil blive købt i de kommende år på en sådan måde, at det sikrer driften af en SSL-laser med en effekt på 200-300 kilowatt eller mere og / eller en FEL-laser af en megawatt-klasse.
Om nødvendigt ændring af designet af et nyt hangarskib af typen "Ford" (CVN-78), således at en SSL-laser med en effekt på 200-300 kilowatt eller mere og / eller en FEL-laser af en megawatt-klasse kan betjenes.
I april 2013 annoncerede flåden, at den planlagde at installere laservåben på USS Ponce, som var blevet omdannet fra et landingsfartøj til et eksperimentelt et til den teknologiske udvikling af laservåben mod angribende både og UAV'er. I august sidste år blev denne 30 kilowatt laser installeret på dette skib, der ligger i Den Persiske Golf. Ifølge den amerikanske centralkommando ødelagde skibets laser med succes en højhastighedsbåd og en UAV under testning.
Som en del af programmet for oprettelse af skibsbårne laservåben, iværksatte flåden et projekt for den teknologiske forfining af en solid-state laserteknologi SSL-TM (solid-state technology modning), inden for hvilken industrigrupper ledet af BAE Systems, Northrop Grumman) og Raytheon konkurrerer om udviklingen af en skibsbåren laser med en effekt på 100-150 kilowatt, effektiv mod små både og UAV'er.
R&D Department of the US Navy vil foretage en grundig analyse af resultaterne af testning af laseren ved Pons UDC til videre anvendelse i SSL-TM -programmet, hvis mål er at oprette en prototypelaser med en effekt på 100- 150 kilowatt til havforsøg inden 2018. Reglerne for aflytning og teknologien til brug af LaWS i kampforhold vil blive fastlagt, som derefter formodes at blive implementeret i mere kraftfulde laservåben.
En yderligere stigning i lasereffekten til 200-300 kilowatt vil gøre det muligt for dette våben at modvirke nogle typer bevingede anti-skibsmissiler og en stigning i udgangseffekten til flere hundrede kilowatt, såvel som op til en megawatt og derover, kan gøre dette våben effektivt mod alle former for vingede og ballistiske anti-skibsmissiler.
Men selvom det udviklede våben baseret på solid-state lasere har tilstrækkelig kraft til at ødelægge små både, både og UAV'er, men ikke kan modvirke bevingede eller ballistiske anti-skibsmissiler, vil dets udseende på skibe øge deres kampeffektivitet. Laservåben vil for eksempel reducere forbruget af missiler til at opfange UAV'er og øge antallet af missiler, der kan bruges til at modvirke anti-skibsmissiler.
Ved induktionskraften
Ud over solid-state lasere har flåden siden 2005 udviklet en elektromagnetisk pistol, hvis idé er at anvende spænding fra en strømkilde til to parallelle (eller koaksiale) strømførende skinner. Når kredsløbet er lukket og placerer på samleskinner for eksempel en mobil vogn, der leder strøm og har gode kontakter med samleskinnerne, genereres en elektrisk strøm, der inducerer et magnetfelt. Dette felt skaber tryk, der har tendens til at skubbe lederne, der danner kredsløbet fra hinanden. Men da de massive skinner-dæk er fastgjort, er det eneste bevægelige element vognen, som under påvirkning af tryk begynder at bevæge sig langs skinnerne, så volumenet optaget af magnetfeltet stiger, det vil sige i retning fra strømkilden. Forbedringen af EM -kanoner sigter mod at øge sluthastigheden til tallene M = 5, 9–7, 4 ved havets overflade.
I første omgang begyndte flåden at udvikle en EM-kanon som et våben til direkte kyststøtte til Marine Corps under amfibieoperationer, men omorienterede derefter dette program for at oprette et EM-våben til beskyttelse mod anti-skibsmissiler. Søværnet finansierer i øjeblikket BAe Systems og General Atomics arbejde med at oprette to EM -våbendemonstranter, som begyndte at evaluere i 2012. Disse to prototyper er designet til at kaste projektiler med en energi på 20-32 MJ, hvilket giver en projektilflyvning i en rækkevidde på 90-185 kilometer.
I april 2014 annoncerede flåden planer om at installere en prototype EM-kanon i regnskabsåret 2016 ombord på JHSV (Joint High Speed Vessel) multifunktionelt hurtigt amfibisk overfaldsskib til søforsøg i Spiehead-klassen. I januar 2015 blev det kendt om flådens planer om at vedtage EM-pistolen i perioden 2020-2025. I april blev det rapporteret, at flåden overvejede at installere en EM-kanon på en ny destroyer i Zumwalt-klassen (DDG-1000) i midten af 2020'erne.
I slutningen af 2014 offentliggjorde kommandoen over flådesystemerne i US Navy NAVSEA (Naval Sea Systems Command) utilsigtet en anmodning om information RFI (Request for Information) for programmet til at oprette en kraftig EM-pistol. Anmodningen blev udsendt på vegne af NAVSEA (PMS 405), Office of Naval Research (ONR) og forsvarsministerens kontor. Det dukkede op på regeringens websted FedBizOpps den 22. december 2014 og blev aflyst fire timer senere. Enhver, der har haft tid til at sætte sig ind i RFI, kan få en idé om retningslinjerne for udviklingen af EM -jernbanepistolprogrammet. Især blev industrien og akademiske institutioner opfordret til at indsende deres forslag til udvikling af en brand-kontrolsensor (FCS) EM-pistol til detektering, sporing og slagning af jord- og luftmål og ballistiske missiler.
Ifølge RF skal FCS -sensoren for den fremtidige EM -skinnepistol have et elektronisk scanningsfelt på mere end 90 grader (i azimut og i det lodrette plan), spore mål med en lille effektiv spredningsflade (ESR) ved en lang rækkevidde, spore og ramme ballistiske mål i atmosfæren, blokere miljøforstyrrelser (vejr, terræn og biologisk), sikre databehandling ved afvisning af et ballistisk missilangreb, levere luftforsvar og ramme overflademål, spore samtidig angribende mål og opsendte supersoniske projektiler, og foretage en kvalitativ vurdering af graden af bekæmpelse af skader. Derudover skal FCS -sensoren demonstrere hurtig lukning af brandkontrolsløjfen, øget modstandsdygtighed over for tekniske og taktiske modforanstaltninger, højhastighedssporing og dataindsamling samt teknologiklarhed, der er tilstrækkelig til at skabe en prototype i tredje kvartal af regnskabsåret 2018, og sikre driftsklarhed. i 2020–2025.
RFI bad industrivirksomheder og forskningsinstitutter om at beskrive nøgleelementerne og paratheden med deres FCS -teknologier, give oplysninger om deres egnethed til flerbrugsapplikationer, mulige integrationsproblemer med eksisterende skibskampsystemer og indvirkningen på forsyningskæden.
NAVSEA Surface Warfare Research Center i Dahlgren, Virginia forventedes at acceptere brancheforslag mellem 21. og 22. januar 2015 og afgive et endeligt svar den 6. februar. Men nu flyttes alle disse datoer naturligvis til højre.
R&D Department of the US Navy igangsatte et innovativt program til at lave en prototype EM -skinnepistol i 2005. Som en del af programmets første fase var det planlagt at oprette en affyringsrampe med en acceptabel levetid og pålidelig impulsteknologi. Hovedarbejdet var fokuseret på oprettelse af pistolløbet, strømforsyning, skinneteknologi. I december 2010 nåede demonstrationssystemet udviklet af SIC i Dahlgren en verdensrekord for snudeenergi på 33 MJ og tilstrækkelig til at skyde et projektil i en afstand på 204 kilometer.
Den første EM -kanon demonstrator bygget af et industrivirksomhed tilhører BAe Systems og har en kapacitet på 32 MJ. Denne demonstrator blev bragt til Dahlgren i januar 2012, og en konkurrerende General Atomics prototype ankom et par måneder senere.
Baseret på resultaterne af den første fase af arbejdet, begyndte den anden fase i 2012, inden for rammerne af hvilke arbejdet var fokuseret på udvikling af udstyr og metoder, der sikrer brandhastigheden i niveauet 10 runder i minuttet. For at sikre en konstant brandhastighed er det nødvendigt at udvikle og implementere de mest effektive metoder til termoregulering af en EM -pistol.
De første test af en prototype EM-pistol udviklet af BAe Systems eller General Atomics til søs vil finde sted ombord på den multifunktionelle højhastighedslandingsskibskatamaran JHSV-3 Millinocket. De er beregnet til regnskabsåret 2016 og er enkeltskud. Skydning i halvautomatisk tilstand ved hjælp af den fuldt integrerede skibsbårne EM-kanon er planlagt til 2018.
Hyper Velocity -projektiler
Udviklingen af EM-kanonen giver også mulighed for oprettelse af særlige HVP (hypervelocity projectile) guidede hyperspeed-projektiler, som også kan bruges som standard 127 mm flåde- og 155 mm landpistoler. Krydserne i den amerikanske flåde, og der er 22 af dem, har to, og destroyerne (69 enheder) har en 127 mm kanon. Tre nye DDG-1000 Zumvolt-klasse destroyere under opførelse har to 155 mm kanoner hver.
Ifølge BAe Systems har HVP -projektilet en længde på 609 millimeter og en masse på 12,7 kilo, inklusive en nyttelast på 6,8 kilo. Massen af hele HVP -lanceringssættet er 18,1 kilo med en længde på 660 millimeter. Eksperter fra BAe Systems hævder, at den maksimale brandhastighed for HVP -projektiler er 20 runder i minuttet fra en 127 mm Mk45 -kanon og 10 runder i minuttet fra en lovende 155 mm DDG 1000 -destroyerkanon, betegnet AGS (avanceret pistolsystem). Skudhastigheden fra EM -kanonen er seks runder i minuttet.
Skydningsområdet for HVP-projektiler fra 127 mm Mk 45 Mod 2-kanonen overstiger 74 kilometer, og ved affyring fra 155 mm-kanonen i DDG-1000-destroyeren-130 kilometer. Hvis disse skaller affyres fra en EM -kanon, vil skydeområdet være mere end 185 kilometer.
Søværnets anmodning om RFI -oplysninger sendt til industrien i juli 2015 til fremstilling af en prototype EM -kanon angav massen af HVP -projektilaffyringsrampen på omkring 22 kg.
Når der affyres fra en artilleri-127 mm kanon, når projektilet en hastighed svarende til tallet M = 3, hvilket er halvt så meget som ved affyring fra en EM-kanon, men mere end det dobbelte af hastigheden af et konventionelt 127 mm projektil, der blev affyret fra en skibskanon Mk 45. Denne hastighed er ifølge eksperter helt nok til at opfange i det mindste nogle typer af vingede anti-skibsmissiler.
Fordelen ved konceptet ved at bruge den 127 mm kanon og HVP-projektilet er det faktum, at sådanne kanoner allerede er installeret på krydsere og destroyere i den amerikanske flåde, hvilket skaber forudsætninger for hurtig spredning af nye projektiler i flåden som Navy udviklingen af HVP er afsluttet, og disse våben er integreret i kampsystemerne på skibene af de førnævnte typer.
Til analogi med skibsbårne laservåben, selvom de hurtige projektiler affyret fra 127 mm artillerikanoner ikke er i stand til at modvirke ballistiske anti-skibsmissiler, vil de ikke desto mindre forbedre skibets kampeffektivitet. Tilstedeværelsen af disse skaller vil tillade brug af et mindre antal missiler til at modvirke krydstogtskibsmissiler, samtidig med at antallet af missiler øges for at opfange ballistiske anti-skibsmissiler.
