Američka mornarica stvara oružje na novim fizičkim principima
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 ova obrana moći izdržati novu generaciju krilatih i balističkih protubrodskih projektila koji se razvijaju u brojnim zemljama, prvenstveno u Kini.
Odbojka za milion
Septembarski izvještaj Istraživačke službe američkog Kongresa posvećen je analizi rada na polju stvaranja oružja zasnovanog na novim fizičkim principima. Ovaj izvještaj jasno pokazuje zabrinutost vojnih stručnjaka da u brojnim borbenim scenarijima tijekom masovnih napada površinskih brodova različitim sredstvima zračnog napada postojeće opterećenje streljivom tradicionalnih sredstava obrane možda, prvo, neće biti dovoljno, a drugo, troškovi mornaričkih protivavionskih vođenih projektila (SAM) ove municije jednostavno će biti neuporedivi s cijenom napadačkog oružja.
Poznato je da raketne krstarice 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 desetina jedinica. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir: da bi se povećala vjerojatnost pogađanja zračnog cilja, na njega se mogu lansirati dvije rakete, što povećava stopu potrošnje municije. U univerzalnim vertikalnim bacačima (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 određenih uzoraka raketa s američke mornarice, obrana površinskog broda je skupa. Tako cijena jedne jedinice protivavionskog raketnog naoružanja za neke vrste prelazi nekoliko miliona dolara. Na primjer, rakete RAM (Rolling Airframe Missile) koje koštaju 0,9 miliona USD po jedinici i ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) rakete za 1,1 -1,5 miliona USD. Za zaštitu u srednjoj zoni od avionskih i krilatih protubrodskih projektila, kao i od balističkih protubrodskih projektila u posljednjem odjeljku putanje, koristi se SM-6 Block 1 SAM "Standard" čija je cijena 3,9 miliona dolara. Rakete "Standard" SM-3 Block 1B (14 miliona dolara po jedinici) i rakete "Standard" SM-3 Block IIA (više od 20 miliona) 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 i zračnim i površinskim napadnim sredstvima.
Snagom svetlosti
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 upotrebu u narednim godinama, dat će površini površinske BC američke mornarice mogućnost da se suprotstavi NC i CC na dometima od oko 16 kilometara. Ovi laseri će, između ostalog, pružiti protivraketnu odbranu posljednje linije BC-u protiv određenih vrsta balističkih projektila, uključujući novu kinesku protubrodsku balističku raketu (ASBM).
Mornarica SAD -a i Ministarstvo obrane SAD -a trenutno razvijaju tri vrste lasera koji se, u principu, mogu koristiti na BC -u: čvrsti vlaknasti SSL (solid state laser), SSL laserski prorez i laseri sa slobodnim elektronima (FEL) laser. Jedan od iskusnih laserskih demonstratora SSL vlakana razvila je mornarica u okviru sistema laserskog naoružanja LaWS (Laser Weapon System). Druga varijanta mornaričkog SSL lasera napravljena je u okviru programa Tactical Laser System (TLS). Među brojnim programima američkog Ministarstva obrane za razvoj SSL lasera s prorezima za vojne svrhe, pojavljuje se MLD (Maritime Laser Demonstration) pomorski laserski program.
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 ima i opću viziju izgleda za njihov daljnji razvoj, trenutno ne postoji poseban program za kupnju serijskih verzija ovih lasera niti program koji bi označavao određene datume ugradnje lasera za određene vrste kladionica.
Kao što je navedeno u izvještaju, lasersko oružje ima i određene prednosti i niz nedostataka u suzbijanju različitih vrsta prijetnji, uključujući balističke rakete.
Laser - profesionalci
Među prednostima laserskog oružja je i njegova ekonomičnost. Cijena brodskog goriva za proizvodnju električne energije potrebne za ispaljivanje lasera s električnom pumpom ispostavlja se da je manja od jednog dolara po metku, dok je cijena jednog obrambenog sistema kratkog dometa 0,9-1,4 miliona dolara, a projektili velikog dometa su nekoliko miliona 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 letelice, protubrodske rakete, balističke protubrodske rakete. Stoga je upotrebom lasera moguće promijeniti omjer troškova odbrane broda. BC ima ograničeno opterećenje streljivom za raketno i topničko naoružanje, čija će upotreba zahtijevati privremeno povlačenje broda iz bitke radi dopune tereta streljiva. Lasersko oružje nema ograničenja u broju hitaca i može se koristiti za uništavanje mamca koji se aktivno koriste za trošenje brodske municije. Obećavajući brod s laserskim i raketnim naoružanjem bit će kompaktniji i jeftiniji od URO broda s velikim brojem projektila u vertikalnim bacačima.
Lasersko oružje omogućit će gotovo trenutan pogodak cilja, što eliminira potrebu za izračunavanjem putanje presretanja napadačkog cilja projektilom. Meta se onemogućuje fokusiranjem laserskog snopa na nju nekoliko sekundi, nakon čega se laser može ponovno usmjeriti na drugi objekt. Ovo je posebno važno kada BC djeluje u obalnom području, kada se na njega može pucati iz projektila, topničkog i minobacačkog oružja 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, posebno u borbama u lučkom području. Osim funkcija gađanja ciljeva, laser se može koristiti i za otkrivanje i praćenje ciljeva i nesmrtonosno djelovanje na njih, pružajući 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 oslabljen je uslijed apsorpcije u spektralnim linijama različitih komponenti atmosfere ili zbog Rayleighovog raspršenja, kao i makroskopskih nehomogenosti povezanih s atmosferskim turbulencijama ili zagrijavanjem atmosfere istim zrakom. Kao rezultat rasipanja po takvim nehomogenostima, laserski zrak 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 da ga se u ograničenom vremenskom periodu više puta ponovno cilja. S tim u vezi, bit će potrebno postaviti nekoliko lasera na BC tipa protuzračnih topničkih sustava (ZAK) za samoodbranu 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 aviona ili satelita.
Veličina je važna
Ipak, potencijalne mete za lasersko oružje mogu biti optoelektronički senzori, uključujući i one koji se koriste na protivbrodskim raketama; mali čamci i čamci; nevođene rakete, granate, mine, bespilotne letelice, avioni sa posadom, protivbrodske rakete, balističke rakete, uključujući balističke protivbrodske rakete.
Laseri izlazne snage oko 10 kilovata mogu se suprotstaviti bespilotnim letjelicama na malim udaljenostima, sa snagom od nekoliko desetina kilovata - bespilotnih letjelica i čamaca nekih vrsta, snage stotinu kilovata - bespilotnih letjelica, čamaca, nula, projektila i mina, snage stotina kilovata - sve gore navedene mete, kao i avioni sa posadom i neke vrste vođenih 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 zoni svoje odgovornosti, na primjer, kao dio udarne grupe nosača aviona.
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 nivo napajanja za borbena dejstva koristeći lasersko oružje poput LaWS -a.
Neki brodovi američke mornarice moći će koristiti borbene lasere tipa SSL izlazne snage do 100 kilovata u borbenim uslovima.
Do sada mornarica nema sisteme streljiva koji imaju dovoljan nivo napajanja ili hlađenja kako bi osigurali rad SSL lasera izlazne snage preko 100 kilovata. Zbog velikih dimenzija lasera tipa FEL, oni se ne mogu instalirati na postojeće krstarice ili razarače. Dimenzije nosača aviona 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, posebno SSL lasera snage preko 100 kilovata, kao i FEL laseri.
Ova ograničenja dovela su, 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 izvještaju, opcije za dizajn brodova koje bi mogle proširiti sposobnost mornarice da u narednim godinama na njih instalira lasere mogu pokriti sljedeće opcije.
Dizajniranje nove varijante razarača DDG-51 Flight III, koju Mornarica planira kupiti u fiskalnoj 2016. godini, s dovoljno prostora, snage i mogućnosti hlađenja za podršku SSL laseru kapaciteta 200-300 kilovata ili više. To će zahtijevati produženje kućišta DDG-51, kao i osiguravanje prostora za lasersku opremu i dodatne generatore energije i rashladne jedinice.
Dizajn i nabavka 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 megavat FEL laser.
Izmjena dizajna UDC-a, koji će se kupiti u narednim godinama na način 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 aviona tipa "Ford" (CVN-78), tako da SSL laser snage 200-300 kilovata ili više i / ili FEL laser klase megavata može se upravljati.
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 napadajućih brodova i bespilotnih letjelica. U avgustu prošle godine ovaj laser od 30 kilovata instaliran je na ovaj brod koji se nalazi u Perzijskom zalivu. Prema podacima američke Centralne komande, brodski laser uspješno je uništio brzi čamac i bespilotnu letjelicu tokom testiranja.
Kao dio programa za stvaranje brodskog laserskog naoružanja, mornarica je pokrenula projekt tehnološkog usavršavanja solid-state laserske tehnologije SSL-TM (sazrijevanje solid-state tehnologije), u okviru kojeg su industrijske grupe predvođene BAE Systems, Northrop Grumman) i Raytheon natječu se za razvoj lasera na brodu snage 100-150 kilovata, efikasnog protiv malih brodova i bespilotnih letjelica.
Odsjek za istraživanje i razvoj američke mornarice provest će temeljitu analizu rezultata ispitivanja lasera na Pons UDC-u za daljnju upotrebu u programu SSL-TM, čiji je cilj stvaranje prototipa lasera snage 100- 150 kilovata za probe na moru do 2018. Utvrdit će se pravila presretanja i tehnologija korištenja LaWS -a u borbenim uslovima, 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 učinite ovo oružje efikasnim protiv svih vrsta krilatih i balističkih protubrodskih projektila.
Ali čak i ako razvijeno oružje zasnovano na čvrstim laserima ima dovoljnu snagu za uništavanje malih čamaca, čamaca i bespilotnih letjelica, ali ne može se suprotstaviti krilatim ili balističkim protubrodskim raketama, njegovo pojavljivanje na brodovima povećat će njihovu borbenu učinkovitost. Lasersko oružje 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 čvrstog lasera, mornarica od 2005. godine razvija i elektromagnetski pištolj čija je ideja primijeniti napon iz izvora napajanja na dvije paralelne (ili koaksijalne) strujne šine. Kada se krug zatvori, postavljajući, na primjer, na 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 teži da razdvoji vodiče koji čine 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 nivou mora.
U početku, mornarica je počela razvijati EM top kao oružje za direktnu obalnu podršku Korpusa marinaca tokom amfibijskih operacija, ali je zatim preorijentirala ovaj program kako bi stvorila EM oružje za zaštitu od protubrodskih projektila. Mornarica trenutno financira rad kompanija 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 omogućava let projektila na dometu 90-185 kilometara.
U travnju 2014., mornarica je objavila planove za instaliranje prototipa topa EM u fiskalnoj 2016. godini na brod klase Spiehead JHSV (Joint High Speed Vessel), višenamjenski brzi amfibijski jurišni brod za probe na moru. U januaru 2015. postalo je poznato o planovima mornarice da usvoji EM-top u periodu 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 stvaranja moćnog željezničkog EM-topa. Zahtjev je objavljen u ime NAVSEA -e (PMS 405), Ureda za pomorska istraživanja (ONR) i ureda sekretara obrane. Pojavio se na državnoj web stranici FedBizOpps 22. decembra 2014. godine, 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 trebao bi imati elektronsko vidno polje za skeniranje više od 90 stepeni (po azimutu i u okomitoj ravnini), pratiti ciljeve s malom efektivnom površinom rasipanja (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, i provesti kvalitativnu procjenu stepena borbenih oštećenja. Osim toga, FCS senzor 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 stvaranje prototipa u trećem tromjesečju fiskalne godine 2018, i osigurati operativnu spremnost 2020-2025.
RFI je zatražio od industrijskih kompanija i istraživačkih instituta da opišu ključne elemente i spremnost njihovih FCS tehnologija, pruže informacije o njihovoj prikladnosti za višenamjenske aplikacije, mogućim problemima integracije s postojećim pomorskim borbenim sistemima i utjecaju na lanac opskrbe.
Očekivalo se da će NAVSEA Surface Warfare Research Center u Dahlgrenu u Virdžiniji prihvatiti prijedloge industrije između 21. i 22. januara 2015. godine, a konačan odgovor dati 6. februara. Ali sada su, naravno, svi ti datumi pomaknuti udesno.
Odsjek za istraživanje i razvoj američke mornarice pokrenuo je inovativni program za stvaranje 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 posao bio je usmjeren na stvaranje cijevi topa, napajanje, tehnologiju šina. U decembru 2010. godine, demonstracijski sistem koji je razvio SIC u Dahlgrenu dostigao 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 kompanije pripada BAe Systems i ima kapacitet od 32 MJ. Ovaj demonstrator je doveden u Dahlgren u januaru 2012. godine, a konkurentski prototip General Atomics stigao je nekoliko mjeseci kasnije.
Na osnovu dostignuća prve faze rada, druga faza je započela 2012. godine, u okviru koje je rad bio usmjeren na razvoj opreme i metoda koje osiguravaju brzinu paljbe na nivou od 10 metaka u minuti. Da bi se osigurala konstantna brzina paljbe, potrebno je razviti i primijeniti najefikasnije 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.
Projektili sa velikom brzinom
Razvojem topa EM predviđeno je i stvaranje posebnih HVP (projektila s velikom brzinom) projektila s hiperbrzinom, koji bi se mogli koristiti i kao standardni mornarički topovi kalibra 127 mm i kopneni topovi kalibra 155 mm. Krstarice američke mornarice, a ima ih 22, imaju dvije, 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, HVP projektil ima dužinu od 609 milimetara i masu od 12,7 kilograma, uključujući teret težak 6,8 kilograma. Masa cijelog lansirnog kompleta HVP -a je 18,1 kilogram s dužinom od 660 milimetara. Stručnjaci iz kompanije BAe Systems tvrde da je maksimalna brzina paljbe projektila HVP 20 metaka u minuti iz topa 127 mm Mk45 i 10 metaka u minutu iz obećavajućeg topa razarača DDG 1000 od 155 mm, označenog AGS (napredni sistem naoružanja). Brzina paljbe iz topa EM iznosi šest metaka u minuti.
Domet gađanja projektila HVP iz topa 127 mm Mk 45 Mod 2 prelazi 74 kilometra, a pri pucanju 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 pucanja iz topa EM, ali više od dvostruke brzine od konvencionalnog projektila kalibra 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 127 mm i projektila HVP je činjenica da su takvi topovi već instalirani na krstaricama i razaračima američke mornarice, što stvara preduvjete za brzo širenje novih projektila u mornarici kao razvoj HVP -a je završen i ovo oružje je integrirano u borbene sisteme brodova navedenih tipova.
Po analogiji s brodskim laserskim naoružanjem, čak i ako projektili sa velikom brzinom ispaljeni iz topničkih topova kalibra 127 mm nisu u stanju suprotstaviti se balističkim protubrodskim raketama, oni će ipak poboljšati borbenu efikasnost broda. Prisustvo ovih granata omogućit će upotrebu manjeg broja projektila za suzbijanje krstarećih protubrodskih projektila, dok će se povećati broj projektila za presretanje balističkih protubrodskih projektila.
