Program LaWS američke mornarice istražio je mogućnost korištenja jeftine laserske tehnologije kao osnove za lasersko oružje koje se može integrirati u postojeće instalacije Phalanx.
Po prvi put, američka mornarica je potpuno spremna za demonstraciju rada laserskog oružja visoke energije, a nedavno je najavila planove za lansiranje prototipa elektromagnetne šine na moru. Razmotrite napredak u sljedećoj generaciji pulsnog oružja
Već nekoliko desetljeća američka mornarica samo govori o postavljanju lasera, impulsnih energetskih sistema i električnog oružja na brodovima. Brojne vrlo atraktivne teorijske prednosti - gotovo neograničene trgovine, jeftina municija i brz udar, i još mnogo toga - doprinijele su značajnom ulaganju naučne i tehnološke zajednice odbrane u stvaranje, razvoj i demonstraciju relevantnih tehnologija u to vrijeme. Ovaj proces rezultirao je 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 prvobitno obećavajuća rješenja pokazala su se nepraktičnima ili nisu uspjela; zakoni fizike ponekad su ometali napredak.
Čak i u tom slučaju, mornarica je zadržala vjeru u osnovne znanosti, a oprezna raspodjela resursa za istraživanje i razvoj za umanjivanje rizika i razvoj ključnih naprednih tehnologija nedavno je počela isplaćivati dividende. Zaista, mornarica je trenutno na korak od uvođenja svog prvog operativnog lasera visoke energije (HEL); planirano je i lansiranje prototipa elektromagnetnog šinskog pištolja u more 2016. godine.
Šef pomorskog 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 se oružje usmjerene energije, poput lasera velike snage i mikrovalnih pećnica velike snage, proučavalo više od četiri decenije. Na primjer, mornarica je otvorila odjel u okviru programa HEL davne 1971. godine i započela razvoj, proizvodnju i testiranje vojnog demonstracijskog modela snažnog (oko megavat) HEL -a na deuterij fluoridu.
Najnovija istorija razvoja oružja sa usmjerenom energijom za američku mornaricu zaista je započela ponovnim uspostavljanjem u julu 2004. programske kancelarije (PMS 405) za sisteme usmjerene energije i električno oružje Komande pomorskih sistema. Ovaj potez poslužio je kao novi poticaj za naučni i tehnički razvoj, koji je odlagan otprilike jednu deceniju u kutiju označenu kao "egzotična". Nije da je istraživanje stavljeno na čekanje, već tehnologija nije imala jasan put do uspjeha.
U posljednjoj deceniji PMS 405 služio je kao čvorište za prijenos tehnologije električnog oružja i usmjerene energije iz laboratorija u mornaricu. U ovoj ulozi koordinirao je istraživanje i razvoj između pomorskih istraživačkih centara, vladinih laboratorija i industrije.
Ovdje je također vrijedno napomenuti doprinos ONR -a (Ureda za pomorska istraživanja) i Dahlgrenove divizije za pomorsko površinsko ratovanje (NSWCDD), Centra za razvoj pomorskog površinskog ratovanja u Dahlgrenu. ONR je nadgledao inovacije u tehnologiji laserskih i šinskih oružja velike snage, dok je NSWCDD osnovan kao "centar izvrsnosti" za istraživanje, razvoj i simulaciju usmjerene energije. U okviru Kancelarije za istraživanje usmerene energije, Kancelarija za usmereni energetski rat (DEWO) premešta HEL tehnologiju iz naučno -tehnološkog prostora na pomorsku liniju fronta.
Čar lasera
Apstraktno, sistemi naoružanja sa moćnim HEL laserom nude mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne topove i navođenu municiju: izvođenje udara brzinom svjetlosti i kratko vrijeme zračenja mete; skalabilan uticaj (u rasponu od smrtonosnog do nesmrtonosnog); tačnost vidnog polja; visoko precizno navođenje; super brzo ponovno postizanje cilja; veliki i obnovljivi časopis bez opasnosti i logističkog opterećenja povezanih sa standardnim eksplozivnim sredstvima.
Međutim, iznad svega, izgled za vrlo nisku cijenu po metku - prema proračunima ONR -a, znatno manji od jednog dolara po metku - imao je očaravajući učinak na komandu američke mornarice, koja traži načine za nastavak financiranja.
U isto vrijeme, unatoč činjenici da vrlo često govore o pozitivnim kvalitetama HEL sistema, složeni zadaci finalizacije laserskog oružja raspoređenog na brodovima dugo su proganjali fizičare i inženjere. Fokusiranje snage 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 domet na kojem će biti zagarantirano uništenje mogu se značajno razlikovati.
Snaga nije jedini problem. Do toplotnog širenja može doći kada laserski snop emitovan duži vremenski period duž iste linije gledanja zagrijava zrak kroz koji prolazi, uzrokujući rasipanje i defokusiranje zraka. Ciljanje također otežavaju složena i dinamička svojstva okolnog morskog okoliša.
Zatim morate razmotriti različita pitanja integracije s platformom. Zapremljeni prototipni uređaji imaju veliki faktor oblika, a sistemi koji se prodaju u stalnoj prodaji zahtijevaju značajno smanjenje veličine za integraciju s manjim platformama. Integracija HEL oružja u ratne brodove nameće i nove zahtjeve platformi nosača u pogledu proizvodnje energije, distribucije energije, hlađenja i rasipanja topline.
ONR je sredinom 2000-ih identificirao laser slobodnih elektrona (FEL) kao najbolje dugoročno rješenje za brodski sistem naoružanja HEL. To je zato što se valna duljina FEL zraka može fino podesiti prema vladajućim uvjetima okoline kako bi se postigla najbolja "atmosferska propusnost".
S tim u vezi, pod vodstvom ONR-a, pokrenut je program Innovative Naval Prototype (INP) sa ciljem razvoja FEL demonstratora klase 100 kW s radnom valnom duljinom u rasponu od 1,0-2,2 mikrona. Boeing i Raytheon su u aprilu 2009. godine dobili paralelne godišnje ugovore o fazi IA za preliminarni projekat, a Boeing je izabran za nastavak faze IB u septembru 2010. godine, nakon čega je projekt prešao u fazu kritičkog pregleda dizajna.
Nakon što je završio 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. godine ukinuo INP kako bi usmjerio trenutne resurse u razvoj čvrstog lasera (SSL). Rad na FEL -u je trenutno fokusiran na nastavak rada na smanjenju rizika povezanih sa ovim sistemom.
LaWS, označen kao AN / SEQ-3, bit će raspoređen u američkoj mornarici Ponce u narednih 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 mogućnosti ubrzanog raspoređivanja pristupačnog HEL oružja u američkoj mornarici. ONR i PMS 405 prepoznali su ovaj razvojni put za naredni period još sredinom kasnih 2000-ih.
Prema kontraadmiralu Klanderu, SSL program "jedan je od naših naučno -tehnoloških programa s najvećim prioritetom". On je dodao da su ove nove mogućnosti posebno upečatljive jer nude "pristupačno rješenje skupog problema zaštite od asimetričnih prijetnji. Naši protivnici se možda neće ni pojaviti znajući da možemo usmjeriti laser u metu za manje od dolara po hicu.”
U posljednjih šest godina naglasak je bio na razvoju tehnologije čvrstog stanja, o čemu svjedoče razvoj i demonstracije u ovoj oblasti. Jedan primjer je pomorska laserska demonstracija (MLD). U aprilu 2011. godine, Northrop Grumman je instalirao prototip SSL lasera na ispitno plovilo, koje je svojim snopom izbacilo mali ciljni brod. Peter Morrison, voditelj programa HEL -a pri ONR -u, rekao je da je to "prvi put da je HEL s takvim nivoima 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 projekat takođe obuhvata razvoj koji je preuzet iz opšteg laserskog programa za velike snage.
U međuvremenu, u ožujku 2007. počeli su radovi na prototipu laserskog sistema oružja Laser Weapon System (LaWS), zamišljenom kao dodatak postojećem kompleksu Mk 15 Phalanx (CIWS) kratkog dometa od 20 mm. LaWS će iskoristiti komercijalnu lasersku tehnologiju od stakloplastike kako bi pružio dodatni tip oružja za gađanje podskupa jeftinih "asimetričnih" ciljeva, poput malih bespilotnih letjelica i brzih borbenih brodova.
Programom LaWS upravlja PMS 405 u saradnji sa Uredom za izvršenje programa integriranih borbenih sistema, DEWO Dahlgren i Raytheon Missile Systems (originalni proizvođač Phalanx -a). 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 sa postojećom instalacijom određuje njegovu masu do 1200-1500 kg. Također bi bilo poželjno da ovo dodatno naoružanje ne utječe na rad instalacije, azimut i uglove elevacije, maksimalnu brzinu prijenosa ili ubrzanje.
Ograničenja snage
S obzirom na ta ograničenja, gotova komercijalna laserska tehnologija sa vlaknima identificirana 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 sistem na postojećim instalacijama.
Nakon početnog perioda analize, procjene smrtnosti od prijetnji, pregleda kritičnih komponenti i kompromisa, tim LaWS -a završio je dizajn i implementaciju prototipnog sistema. Kako bi se postigla dovoljna snaga i, shodno tome, smrtonosnost na određenoj udaljenosti, ova vrsta tehnologije zahtijeva upotrebu novog kombinatora snopa, koji bi mogao kombinirati šest zasebnih lasera sa staklenim vlaknima 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. Ovo 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 vlakana lasera.
U ožujku 2009. godine sistem LaWS (s jednim laserom na vlaknima) uništio je minobacačke granate na poligonu White Sands. U junu 2009. godine testirani su u Centru za borbene sisteme mornaričke avijacije, tokom kojih je prototip pratio, hvatao i uništavao pet bespilotnih letelica koje su imale "prijetnju" u letu.
Sljedeća serija opsežnih testova održana je na otvorenom moru u svibnju 2010., gdje je sistem 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 julu 2012. Tokom ispitivanja na razaraču Dewey, sistem LaWS (privremeno instaliran na letačkoj palubi broda) uspješno je pogodio tri cilja bespilotne letjelice, čime je postigao rekord u hvatanju ciljeva 12 od 12.
Komandant mornaričkih operacija, admiral Jonathan Greenert, najavio je planove za instaliranje LaWS-a označenog sa AN / SEQ-3 (XN-1) na brod USS Ponce koji služi kao plutajuća napredna baza (srednja) u Perzijskom zaljevu, u aprilu 2013. godine. AN / SEQ-3 se koristi kao "sposobnost brzog odgovora" koja će omogućiti američkoj mornarici da procijeni tehnologiju u operativnom prostoru. Eksperiment vodi Uprava za istraživanje pomorskih operacija u saradnji sa Centralnom komandom mornarice / Petom flotom.
Obraćanje delegatima na Simpozijumu Udruženja površinskih flota u januaru 2014.? Kontraadmiral Klunder rekao je da je to "prvo operativno raspoređivanje oružja usmjerene energije u svijetu". On je dodao da je konačna montaža LaWS -a izvedena u centru NSWCDD, na poligonu Dahlgren, da su završena ispitivanja kompletnog sistema prije nego što su poslana u Perzijski zaljev radi ugradnje na brod Ponce. Testiranja na moru zakazana su za treći kvartal 2014.
LaWS će biti instaliran na palubi na vrhu mosta Ponce. "Sustav će biti potpuno integriran s brodom u smislu hlađenja, električne energije i energije", rekao je Klander. Također će biti potpuno integriran s brodskim borbenim sistemom i Phalanx CIWS sistemom kratkog dometa."
NSWCDD je nadogradio sistem i pokazao sposobnost Phalanx CIWS -a da prati i prenosi ciljeve u LaWS sistem radi daljeg praćenja i ciljanja. Na brodu Ponce, komandant raketne i artiljerijske bojeve glave radiće na kontrolnoj tabli LaWS -a.
Podaci prikupljeni tokom pomorskih demonstracija ići će u ONR -ov program SSL TM (sazrijevanje tehnologije SSL -a). Glavni cilj programa SSL TM, pokrenut 2012. godine, je uskladiti pragove i ciljeve naučno -tehnološkog programa sa budućim potrebama istraživanja, razvoja i nabavke.
Prema ONR -u, program SSL TM sastoji se od "nekoliko demonstracijskih događaja sa prototipnim sistemima u konkurentnom prostoru". Tri industrijske grupe su odabrane za razvoj projekata SSL TM, predvođene Northrop Grumman, BAE Systems i Raytheon; predviđeno je da se analiza nacrta završi do kraja drugog tromjesečja 2014. godine. ONR će sljedeće godine odlučiti koje su pogodne za pomorske demonstracije.
Šina u moru
Zajedno s laserom, američka mornarica razmatra elektromagnetski šinski top kao još jedan transformacijski sustav naoružanja koji omogućava isporuku ultrabrzih projektila na velikim udaljenostima s vrlo velikom preciznošću. Flota planira doseći početni domet od 50-100 nautičkih milja, povećavajući ga s vremenom na 220 nautičkih milja.
Elektromagnetni topovi prevladavaju ograničenja tradicionalnih topova (koji koriste kemijske pirotehničke spojeve za ubrzavanje projektila po cijeloj dužini cijevi) i nude proširene domete, kratko vrijeme leta i visokoenergetsku smrtnost meta. Korištenjem prolaska visokonaponske električne struje stvaraju se moćne elektromagnetske sile, na primjer, teoretski, morski elektromagnetski top mogao je ispaliti projektile brzinom većom od 7 maha. Projektil će vrlo brzo doseći van-atmosfersku putanju (let bez aerodinamičkog otpora), ponovo ući u atmosferu kako bi pogodio cilj brzinom većom od 5 Mahovih brojeva.
Program za prototip brodskog elektromagnetnog pištolja pokrenuo je ONR 2005. godine kao glavnu komponentu naučno -tehnološkog rada, u okviru kojeg je potrebno usavršiti tehnologiju šinskih topova kako bi se potpuno gotov sistem 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 testiranje i procjenu.
Tijekom prve faze mornaričkog programa istraživanja i razvoja elektromagnetnih 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 šinskih topova Centru za razvoj naoružanja radi testiranja i vrednovanja
U prvoj fazi postignut je cilj demonstracije eksperimentalnog postavljanja, u decembru 2010. godine dobijena je početna energija od 32 MJ; obećavajući sistem naoružanja s ovim nivoom energije moći će lansirati projektil na dometu od 100 nautičkih milja.
BAE Systems je od ONR-a dobio ugovor u iznosu od 34,5 miliona dolara za završetak Faze 2 INP-a sredinom 2013., a izabran je prvi, ostavljajući iza sebe rivalski tim General Atomics. U fazi 2, tehnologije će biti finalizirane do nivoa dovoljnog za prelazak na razvojni program. Pokretač i snaga impulsa bit će poboljšani, omogućavajući prijelaz sa pojedinačnih snimaka na višestruke mogućnosti. Također će se razviti tehnike toplinske regulacije za bacač i impulsni sustav energije, koje su potrebne za produženo paljenje. Prvi prototipovi bit će isporučeni tijekom 2014. godine; razvoj sprovodi BAE Systems u saradnji sa IAP Research i SAIC.
Krajem 2013. godine ONR je dodijelio BAE Systems -u zaseban ugovor vrijedan 33,6 miliona dolara za razvoj i demonstraciju hipersoničnog projektila Hyper Velocity Projectile (HVP). HVP je opisan kao vođeni projektil nove generacije. To će biti modularni projektil sa niskim aerodinamičkim otporom, kompatibilan sa elektromagnetnim topom, kao i sa postojećim sistemima topova od 127 mm i 155 mm.
Početna faza ugovora o HVP-u završena je sredinom 2014. godine; njihov cilj je bio razviti idejno rješenje i razvojni plan za demonstraciju potpuno kontroliranog leta. Razvoj će izvoditi BAE Systems u saradnji sa UTC Aerospace Systems i CAES.
Cijena HVP projektila težine 10,4 kg za elektromagnetski top procjenjuje se na oko 25.000 USD po komadu; prema riječima admirala Klandera, "projektil košta oko 1/100 cijene postojećeg raketnog sistema."
U travnju 2014., mornarica je potvrdila svoje planove da demonstrira šinsko oružje na svom velikom brodu Millinocket 2016. godine.
Prema riječima kontraadmirala Bryanta Fullera, glavnog inženjera Zapovjedništva pomorskih sistema NAVSEA, ove demonstracije na moru uključivat će oružani top od 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 on. "Tehnologija je dovoljno zrela na ovom nivou, pa je želimo izvaditi na more, staviti na brod, provesti punopravna ispitivanja, ispaliti brojne granate i proučiti je iz stečenog iskustva."
"Budući da šinski 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, sistem 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, sistem za rukovanje municijom i sistem za skladištenje energije koji se sastoji od nekoliko velikih baterija biti smješteni ispod palube, najvjerojatnije u kontejnerima u teretu pregrade.
Američka mornarica namjerava se vratiti na more 2018. godine s ciljem ispaljivanja rafala elektromagnetskih topova s broda. Potpuna integracija s brodom može se provesti iste 2018. godine.
Kao dio zasebnog razvoja, istraživačka laboratorija američke mornarice početkom 2014. godine testirala je novi malokalibarski šinski top (promjera jedan inč). Prvi hitac ispaljen je 7. marta 2014. Razvijen uz podršku ONR -a, ovaj mali šinski 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 tokom ispitivanja na Milinoketu (JHSV 3) 2016. godine.
