USA mereväe programm LaWS uuris võimalust kasutada odavate kiudlaseritehnoloogiat laserrelvade aluseks, mida saaks integreerida olemasolevatesse Phalanxi rajatistesse.
Esmakordselt on USA merevägi täielikult valmis demonstreerima suure energiaga laserrelvade toimimist ning teatas hiljuti plaanist lasta merel välja elektromagnetilise rööppüstoli prototüüp. Mõelge järgmise põlvkonna impulssrelvade edusammudele
USA merevägi on juba mitu aastakümmet rääkinud ainult laserite, impulss -energiasüsteemide ja elektrirelvade kasutuselevõtmisest laevadele. Mitmed väga atraktiivsed teoreetilised eelised - peaaegu piiramatud kauplused, odav laskemoon ja kiire mõju ning palju muud - aitasid kaasa kaitseteaduse ja -tehnoloogia kogukonna märkimisväärsetele investeeringutele tolleaegsete asjakohaste tehnoloogiate loomisse, arendamisse ja tutvustamisse. Selle protsessi tulemuseks on väljaannete ja patentide tulv, mitu prototüüpi ja hulgaliselt silmapaistvaid maailmarekordeid.
Kuid tehnilisest seisukohast osutusid sellised relvad konstrueerimiseks ja valmistamiseks liiga keeruliseks. Tehnoloogia ja tehnilised vahendid ei sobinud alati oodatud ajaraamiga hästi ning mõned esialgu paljulubavad lahendused osutusid ebapraktilisteks või ei töötanud; füüsikaseadused takistasid mõnikord edusamme.
Sellegipoolest säilitas merevägi usu põhiteadustesse ning teadus- ja arendustegevuse ressursside heaperemehelik eraldamine riski maandamiseks ja peamiste arenenud tehnoloogiate arendamiseks on hiljuti hakanud dividende maksma. Tõepoolest, merevägi on praegu oma esimese operatiivse suure energiaga laseriga (HEL) juurutamise tipus; samuti on kavas 2016. aastal merre lasta elektromagnetilise rööppüstoli prototüüp.
Mereväeuuringute juht kontradmiral Matthew Klunder kirjeldab seda suure tootlikkusega relva kui "merelahingu tulevikku", lisades, et merevägi "on selle ainulaadse tehnoloogia esirinnas".
Tasub aga meenutada, et suunatud energiarelvi, nagu suure võimsusega laserid ja suure võimsusega mikrolained, on uuritud üle nelja aastakümne. Näiteks avas merevägi HEL -programmi raames osakonna juba 1971. aastal ning alustas võimsa (umbes megavatise) HEL -i deuteeriumfluoriidil sõjalise näidismudeli väljatöötamist, tootmist ja katsetamist.
Ameerika Ühendriikide mereväele suunatud energiarelvade väljatöötamise lähiajalugu algas tõepoolest 2004. aasta juulis taasasutamisega, mille eesmärk oli taastada mereväesüsteemide juhtkonna energiasüsteemide ja elektrirelvade programmibüroo (PMS 405). See samm andis uue tõuke teaduse ja tehnika arengule, mis lükati umbes kümneks aastaks edasi eksootilise sildiga kastis. Asi pole selles, et teadusuuringud on ootele pandud, pigem pole tehnoloogial olnud selget edu teed.
Viimase kümne aasta jooksul on PMS 405 olnud elektriliste ja suunatud energiarelvade tehnoloogia laboritest mereväele ülekandmise keskus. Selles rollis koordineeris ta teadus- ja arendustegevust mereväe uurimiskeskuste, valitsuslaborite ja tööstuse vahel.
Siinkohal väärib märkimist ka ONR -i (mereväeuuringute büroo) ja Dahlgreni mereväesõja arenduskeskuse Naval Surface Warfare Establishment Dahlgren Division (NSWCDD) panus. ONR on jälginud uuendusi suure võimsusega laser- ja rööppüstolitehnoloogias, samas kui NSWCDD asutati teadusuuringute, arendustegevuse ja suunaenergia simulatsiooni tippkeskuseks. Suunatud energiauuringute büroos viib Directed Energy Warfare Office (DEWO) HEL -tehnoloogia teadus- ja tehnoloogiaruumist mereväe eesliinile.
Laseri võlu
Kokkuvõttes pakuvad võimsa HEL -laseriga relvasüsteemid traditsiooniliste suurtükkide ja juhitava laskemoona ees palju eeliseid: löögi andmine valguse kiirusel ja lühike sihtkiiritusaeg; skaleeritav mõju (ulatudes surmavast kuni mittesurmavani); vaatevälja täpsus; suure täpsusega juhendamine; sihtmärgi ülikiire uuesti omandamine; suur ja uuenev ajakiri, mis ei sisalda standardse lõhkekehaga seotud ohte ja logistilisi koormusi.
Eelkõige mõjus aga väga väikese väljalaskehinna väljavaade - ONRi arvutuste kohaselt oluliselt alla ühe dollari löögi kohta - hüpnotiseerivalt USA mereväe juhtkonnale, kes otsib võimalusi rahastamise jätkamiseks.
Samal ajal, hoolimata asjaolust, et nad räägivad väga sageli HEL -süsteemide positiivsetest omadustest, on laevadele paigutatud laserrelvade viimistlemise keerulised ülesanded füüsikuid ja insenere juba pikka aega kummitanud. Jõu keskendumine eesmärgile on üks peamisi väljakutseid. Laserrelv peab löögi saavutamiseks suutma fokuseerida suure energiaga tala väikesele ja selgelt määratletud sihtpunktile. Arvestades aga mitut tüüpi potentsiaalseid sihtmärke, võib vajalik energiakogus ja ulatus, mille juures hävitamine garanteerida, oluliselt erineda.
Toide pole ainus probleem. Termiline levik võib toimuda, kui pikemat aega sama vaatevälja kiirgav kiirgus soojendab läbivat õhku, põhjustades kiir hajumist ja teravustamist. Sihtimist raskendavad ka ümbritseva merekeskkonna keerukad ja dünaamilised omadused.
Järgmisena peate kaaluma erinevaid platvormiga integreerimise küsimusi. Mahukatel prototüüpseadmetel on suur vormitegur ja riiulil olevad süsteemid vajavad väiksemate platvormidega integreerimiseks märkimisväärset vähendamist. HEL -relvade integreerimine sõjalaevadesse seab kandeplatvormile ka uued nõuded elektritootmise, energiajaotuse, jahutuse ja soojuse hajumise osas.
ONR tuvastas laeva HEL-relvasüsteemi parima pikaajalise lahendusena vabade elektronide laser (FEL) 2000. aastate keskel. Selle põhjuseks on asjaolu, et FEL -kiirguse lainepikkust saab peenelt häälestada valitsevatele keskkonnatingimustele, et saavutada parim "atmosfääri läbilaskvus".
Sellega seoses käivitati ONRi juhtimisel programm Innovative Naval Prototype (INP), mille eesmärk on välja töötada 100 kW klassi FEL-demonstraator töölainepikkusega vahemikus 1,0–2,2 mikronit. Boeing ja Raytheon sõlmisid 2009. aasta aprillis eelprojekteerimiseks paralleelsed iga -aastased IA faasi lepingud ning Boeing valiti jätkama IB etappi 2010. aasta septembris, misjärel projekt viidi edasi disainikriitilise läbivaatamise etappi.
Pärast FEL -elektrijaama kriitilise ülevaatuse lõpetamist asus Boeing ehitama ja katsetama järgmist 100 kW FEL -demo, mis on kavandatud töötama kolmel erineval lainepikkusel. Ent ONR lammutas 2011. aastal INP, et suunata praegused ressursid tahkislaseri (SSL) arendamisse. Töö FEL -i kallal on praegu keskendunud töö jätkamisele, et vähendada selle süsteemiga seotud riske.
LaWS, mis on tähistatud AN / SEQ-3, paigutatakse lähikuudel USA mereväe Ponce'i "kiirreageerimisvahendiks". LaWSi juhtimisseade paigaldatakse üle Ponce laeva silla
See ressursside ümbersuunamine on tingitud SSL -tehnoloogia suuremast küpsusest ja väljavaatedest kiirendada taskukohaste HEL -relvade kasutuselevõttu USA mereväes. ONR ja PMS 405 tunnistasid seda arenguteed järgmiseks ajaperioodiks juba 2000ndate keskel.
Kontradmiral Klanderi sõnul on SSL -programm "üks meie kõrgeima prioriteediga teadus- ja tehnoloogiaprogramme". Ta lisas, et need uued võimalused on eriti veenvad, kuna pakuvad „taskukohast lahendust asümmeetriliste ohtude eest kaitsmise kulukale probleemile. Meie vastased ei pruugi isegi kohale ilmuda, teades, et suudame laseri sihtida sihtmärgi eest alla dollari löögi kohta.”
Viimase kuue aasta jooksul on rõhk pandud tahkis -tehnoloogia arendamisele, mida tõendavad selle valdkonna arengud ja meeleavaldused. Üks näide on merelaserteemonstratsioon (MLD). 2011. aasta aprillis paigaldas Northrop Grumman katselaevale SSL -laseri prototüübi, mis lõi oma kiirgusega väikese sihtlaeva välja. Peter Morrison, ONR -i programmijuht ONR -ist, ütles, et see on "esimene kord, kui sellise võimsustasemega HEL on paigaldatud sõjalaevale, mille toiteallikaks on laev ja mis on paigutatud kaugele sihtmärgile meres."
MLD demonstratsioon oli kahe ja poole aasta pikkuse projekteerimise, arendamise, integreerimise ja testimise kulminatsioon. MLD projektis koos tööstuse, kõrgtehnoloogiatehnoloogia osakonna ja mereväelaboritega Dahlgreni, Hiina järve, Port Huenemi ja Point Mugu juures; see projekt hõlmab ka üldisest suure võimsusega tahkis-laserprogrammist saadud arenguid.
Vahepeal alustati 2007. aasta märtsis tööd laserrelvasüsteemi prototüübiga Laser Weapon System (LaWS), mis loodi täiendusena olemasolevale 20 mm lähitoimega Mk 15 Phalanx (CIWS) kompleksile. LaWS kasutab kaubanduslikku klaaskiust lasertehnoloogiat, et pakkuda täiendavat relvatüüpi, et kaasata odavate "asümmeetriliste" sihtmärkide alamhulk, näiteks väikesed UAV-d ja kiire lahingulaevad.
Programmi LaWS haldab PMS 405 koostöös integreeritud lahingusüsteemide programmi täitmise bürooga, DEWO Dahlgreniga ja Raytheoni raketisüsteemidega (Phalanxi algne tootja). Programm näeb ette asetada odava klaaskiust lasertehnoloogia laserrelva keskmesse, mille võiks potentsiaalselt integreerida olemasolevasse Phalanxi installatsiooni. See nõue laseri integreerimiseks olemasoleva paigaldisega määrab selle massi kuni 1200-1500 kg. Samuti oleks soovitav, et see täiendav relvastus ei mõjutaks käitise tööd, asimuuti ja tõusunurka, maksimaalset ülekandekiirust ega kiirendust.
Võimsuse piirangud
Arvestades neid piiranguid, on kõige lootustandvamaks lahenduseks riiulil olev kommertskiudlasertehnoloogia. Kuigi sellel SSL-tehnoloogial on mõningaid võimsuspiiranguid (need järk-järgult eemaldatakse, kui tehnoloogia paraneb), on kiudoptiliste laserite kasutamine võimaldanud vähendada mitte ainult relvapaigaldustehnoloogia, vaid ka relvaseadmete muutmise kulusid. süsteem olemasolevatele seadmetele.
Pärast esialgset analüüsiperioodi, ohu suremuse hindamist, oluliste komponentide ülevaatamist ja kompromisse lõpetas LaWSi meeskond prototüübisüsteemi kavandamise ja juurutamise. Piisava võimsuse ja sellest tulenevalt surmavuse saavutamiseks teatud kaugusel nõuab seda tüüpi tehnoloogia uue kiirguse kombineerija kasutamist, mis võiks vabas ruumis ühendada kuus eraldi 5,4 kW klaaskiudlaserit, et saavutada suurem kiirgusintensiivsus sihtmärgi peal.
Selle programmi kulude vähendamiseks koguti palju seadmeid, mis olid varem välja töötatud ja ostetud muudeks uurimisülesanneteks. See hõlmab L-3 Brashear KINETO K433 jälgimise tuge, 500 mm teleskoopi ja suure jõudlusega infrapunaandureid. Osa komponente osteti riiulilt, näiteks kiudlaserid ise.
2009. aasta märtsis hävitas LaWS -süsteem (ühe kiudlaseriga) mördi kestad White Sandsi piirkonnas. 2009. aasta juunis katsetati neid mereväe lennunduslahingusüsteemide keskuses, mille käigus prototüüp jälgis, tabas ja hävitas viis UAV -d, mis täitsid lennu ajal "ohurolli".
Järgmine täiemahuliste testide seeria toimus avamerel 2010. aasta mais, kus LaWS-süsteem hävitas nelja katsega edukalt neli UAV-sihtmärki "võitluslähedaste" stsenaariumide korral ligikaudu ühe meremiili kaugusel. Seda sündmust nimetati ONR -is oluliseks - esimene sihtmärkide hävitamine täistsükliga alates juhendamisest kuni laskmiseni pinnakeskkonnas.
Usaldust USA mereväele nende soovis kiirendatud arengukavaga edasi liikuda andsid aga 2012. aasta juulis raketipurustaja DDG-51 USS Dewey (DDG 105) merekatsed. Hävitaja Dewey peal tehtud katsete käigus tabas LaWS -süsteem (ajutiselt laeva pardatekile paigaldatud) edukalt kolme UAV sihtmärki, püstitades oma sihtmärkide tabamise rekordi 12 -st 12 -st.
Laevade operatsiooni ülem, admiral Jonathan Greenert teatas 2013. aasta aprillis plaanist paigaldada LaWS, mis on tähistatud AN / SEQ-3 (XN-1) pardaga USS Ponce, mis toimib Pärsia lahes ujuvlaevandusbaasina (vahepealne). aasta kohta. AN / SEQ-3 on kasutusel kui "kiire reageerimise võimalus", mis võimaldab USA mereväel hinnata operatsiooniruumi tehnoloogiat. Katset juhib mereväeoperatsioonide uurimisdirektoraat koostöös mereväe / viienda laevastiku keskjuhatusega.
Pöörduda delegaatide poole 2014. aasta jaanuaris Surface Fleet Associationi sümpoosionil? Kontradmiral Klunder ütles, et see on "esimene suunatud energiarelvade operatiivne kasutuselevõtt maailmas". Ta lisas, et LaWSi lõplik kokkupanek viidi läbi NSWCDD keskuses, Dahlgreni katseplatsil, enne kui see Pärsia lahele Ponce laevale paigaldamiseks saadeti, viidi lõpule kogu süsteemi testid. Avamere testid on kavandatud 2014. aasta kolmandasse kvartalisse.
LaWS paigaldatakse tekile Ponce silla ülaosas. "Süsteem integreeritakse laevaga täielikult jahutuse, elektri ja võimsuse osas," ütles Klander. Samuti integreeritakse see täielikult laeva lahingusüsteemi ja Phalanx CIWS lühimaa süsteemiga."
NSWCDD täiendas süsteemi ja demonstreeris Phalanxi CIWS -i võimet jälgida ja edastada sihtmärke LaWS -süsteemile edasiseks jälgimiseks ja sihtimiseks. Ponce pardal töötab raketi ja suurtükiväe juht LaWS juhtpaneelil.
Merendusdemonstratsiooni ajal kogutud andmed lähevad ONRi SSL TM (SSL Technology Maturation) programmi. 2012. aastal käivitatud programmi SSL TM põhieesmärk on viia teadus- ja tehnoloogiaprogrammi künnised ja eesmärgid vastavusse tulevaste teadus-, arendus- ja hankevajadustega.
ONR andmetel koosneb programm SSL TM "mitmest demonstratsioonüritusest koos prototüübisüsteemidega konkurentsitihedas ruumis". SSL TM projektide väljatöötamiseks valiti kolm tööstusgruppi, mida juhtisid Northrop Grumman, BAE Systems ja Raytheon; eskiisprojektide analüüs on plaanis lõpetada 2014. aasta teise kvartali lõpuks. ONR otsustab järgmisel aastal, millised neist sobivad meredemonstratsiooniks.
Raudteepüstol meres
Koos laseriga kaalub USA merevägi elektromagnetilist rööpakahurit kui teist ümberkujundavat relvasüsteemi, mis võimaldab ülikiireid mürske laiaulatuslikult väga suure täpsusega kohale toimetada. Laevastik plaanib saada esialgse vahemiku 50–100 meremiili, suurendades seda aja jooksul 220 meremiilini.
Elektromagnetilised kahurid ületavad traditsiooniliste suurtükkide (mis kasutavad keemilisi pürotehnilisi ühendeid mürsu kiirendamiseks kogu tünni pikkuses) piiranguid ja pakuvad laiendatud laskeulatust, lühikesi lennuaegu ja suure energiaga sihtmärgi surma. Kasutades väga kõrgepinge elektrivoolu läbipääsu, tekivad võimsad elektromagnetilised jõud, näiteks teoreetiliselt võib mereelektromagnetiline kahur tulistada mürske kiirusega üle 7 Machi. Mürsk jõuab väga kiiresti atmosfäärivälisele trajektoorile (lend ilma aerodünaamilise takistuseta), sisenedes uuesti atmosfääri, et tabada sihtmärki kiirusega üle 5 Machi.
Laeva elektromagnetilise relva prototüübi programmi käivitas ONR 2005. aastal teadusliku ja tehnoloogilise töö põhikomponendina, mille raames on vaja täiustada rööbaste relvade tehnoloogiat, et võtta kasutusele täielikult valmis süsteem koos laevastik umbes 2030–2035.
INP uuendusliku projekti 1. etapi ajal oli rõhk sobiva elueaga kanderaketitehnoloogia arendamisel, impulssvõimsustehnoloogia arendamisel ja mürsukomponentide riski vähendamisel. BAE Systems ja General Atomics on NSWCDD -le testimiseks ja hindamiseks tarninud oma rööppüstolite prototüübid.
Mereväe elektromagnetiliste kahurite uurimis- ja arendusprogrammi 1. etapi faasis on rõhk piisava elueaga kanderaketi väljatöötamisel, usaldusväärse impulssvõimsuse arendamisel ja mürsu riski vähendamisel. BAE süsteemid ja üldine aatomika toimetavad relvaarenduskeskusele katsetamiseks ja hindamiseks rööbastee prototüübid
1. etapis saavutati katse demonstreerimise eesmärk, 2010. aasta detsembris saadi esialgne energia 32 MJ; paljutõotav sellise energiatasemega relvasüsteem on võimeline laskma mürsu 100 meremiili kaugusele.
BAE Systems sai ONRilt 34,5 miljoni dollari suuruse lepingu INP teise etapi lõpuleviimiseks 2013. aasta keskel ja valiti esimeseks, jättes rivaali General Atomics meeskonna maha. Teises etapis viimistletakse tehnoloogiad tasemele, mis on piisav arenguprogrammile üleminekuks. Parandatakse kanderakettide ja impulsside võimsust, võimaldades üleminekut üksikutelt võtetelt mitme võtte võimalustele. Samuti töötatakse välja termilise reguleerimise tehnikad kanderaketi ja impulssvoolusüsteemi jaoks, mis on vajalikud pikaajaliseks tulistamiseks. Esimesed prototüübid tarnitakse 2014. aasta jooksul; arendust teostab BAE Systems koostöös IAP Researchi ja SAIC -iga.
2013. aasta lõpus sõlmis ONR BAE Systemsile eraldi lepingu 33,6 miljoni dollari väärtuses hüperhelise mürsu Hyper Velocity Projectile (HVP) väljatöötamiseks ja tutvustamiseks. HVP -d kirjeldatakse kui järgmise põlvkonna juhitavat mürsku. See on madala aerodünaamilise takistusega moodulmürsk, mis ühildub elektromagnetilise kahuriga, aga ka olemasolevate 127 mm ja 155 mm kahurisüsteemidega.
HVP lepingu algfaas lõpetati 2014. aasta keskel; nende eesmärk oli välja töötada ideekavand ja arengukava, mis demonstreeriks täielikult kontrollitud lendu. Arendust teostab BAE Systems koostöös UTC Aerospace Systems'i ja CAESiga.
10,4 kg kaaluva HVP mürsu maksumus elektromagnetilise kahuri kohta on hinnanguliselt umbes 25 000 dollarit tükk; admiral Klanderi sõnul "maksab mürsk umbes 1/100 olemasoleva raketisüsteemi maksumusest".
2014. aasta aprillis kinnitas merevägi oma plaane demonstreerida raudteekahurit oma kiirlaeva Millinocket pardal 2016. aastal.
NAVSEA mereväesüsteemide juhtkonna peainseneri kontradmiral Bryant Fulleri sõnul hõlmab see demonstratsioon merel 20 MJ rööppüstolit (1. etapi INP valik tehakse BAE Systems ja General Atomics toodetud prototüüpide vahel)..
"Dahlgreni mereväe relvakeskuses tulistasime rannikualadelt sadu mürske," ütles ta. "Tehnoloogia on sellel tasemel piisavalt küps, nii et me tahame selle merele viia, laevale panna, teha täieõiguslikke katseid, tulistada mitmeid mürske ja uurida saadud kogemuste põhjal."
"Kuna rööpapüstolit ei integreerita Millinocket'i laevaga 2016. aasta demonstratsiooni jaoks, ei tehta seda laeva nende võimete tagamiseks laiendatud modifikatsioonidele," ütles kontradmiral Fuller.
Kogu elektromagnetiline rööppüstol koosneb viiest osast: gaasipedaal, energiasalvestus- ja salvestussüsteem, impulsskujundaja, kiire mürsk ja pöördpüstoli kinnitus.
Demonstratsiooniks paigaldatakse relvakinnitus ja võimendi laeva Millinocket piloodikabiinile, samas kui salv, laskemoona käitlemise süsteem ja mitmest suurest patareist koosnev energiasalvestussüsteem asuvad teki all, tõenäoliselt lasti konteinerites. sektsioonid.
USA merevägi kavatseb 2018. aastal merele naasta, eesmärgiga laevalt tulistada elektromagnetilisi relvi. Täieliku integreerimise laevaga saab teostada samal 2018. aastal.
Eraldi arenduse osana katsetas USA mereväe uurimislabor 2014. aasta alguses uut väikese kaliibriga rööbasteepüstolit (ühe tolli läbimõõduga). Esimene pauk tulistati 7. märtsil 2014. See ONR -i toel välja töötatud väike rööppüstol on eksperimentaalne süsteem, mis kasutab täiustatud akutehnoloogiat mobiiliplatvormilt mitu korda minutis käivitamiseks.
USA merevägi kavatseb 2016. aastal Millinocket (JHSV 3) katsetuste käigus näidata raudteepüstoli tööd merel.
