Rheinmetalli 20 kW laser Boxer 8x8 -l esitleti DSEI 2015
Tehnoloogia areng on nüüd jõudnud verstapostini, kui sõidukile paigaldatud laserrelvasüsteemid on saanud reaalsuseks. Vaatame, kuidas need lahingutäiustamissüsteemid arenevad
Sõidukile paigaldatavad relvad on odav võitlusvahend, mida kasutavad nii tavalised armeed kui ka ebakorrapärased „asümmeetrilised” koosseisud, mis on seotud peaaegu kõigi maailma konfliktidega.
Kuni viimase ajani piirdusid relvade paigaldamise võimalused lahingumasinatele kuulipildujate ja erinevat tüüpi suurtükisüsteemidega. Kuid olukord hakkas siin muutuma lasersüsteemide või suunatud energiasüsteemide tulekuga, millel oli piisav võimsus väikelennukite ja laskemoona õhus põletamiseks.
Selliste süsteemide mahukate energiasalvestite paigutamine on alati olnud tõsine probleem, kuid hiljutised arengud on aidanud vähendada laserite suurust, mis võimaldab neid paigaldada isegi suure džiibiga.
Tehnoloogiline revolutsioon
1990ndatel toimus tehnoloogiline revolutsioon kiudoptilises kommunikatsioonis, mis kiirendas suure võimsusega tahkislaserite väljatöötamist, mis kümmekond aastat hiljem leidsid rakendusi tööstuslikus töötlemises, nagu kaubamärgi tootmine, lõikamine, keevitamine ja sulatamine.
Need laserid olid lähedalt väga tõhusad, kuid tööstuse jaoks oli aja küsimus leida viis selle tehnoloogia skaleerimiseks ja futuristlike relvade loomiseks, mis suudaksid mitmesaja või isegi tuhande meetri kaugusel olevaid sihtmärke lõigata ja sulatada.
Ameerika kaitsehiiglane Lockheed Martin tegi just seda. Tuginedes uuele tehnoloogiale pooljuhtide tootmiseks, päikesepatareide ja autode keevitamiseks, on ettevõte välja töötanud sõjalise lasermasina, mis on sadu kordi võimsam kui tema kaubanduslikud eelkäijad.
Selle ettevõtte vanemteadur Robert Afzal ütleb: „Selles valdkonnas toimub täna tõeline revolutsioon, mille on ette valmistanud paljude aastate pikkune hiiglaslik teadlaste töö. Ja me usume, et lasertehnoloogia on lõpuks valmis selles mõttes, et oleme nüüd võimelised looma piisavalt võimsa ja piisavalt väikese laseri, mis mahub taktikalistesse sõidukitesse.”
„Varasemad laserid olid lihtsalt liiga suured - need olid terved jaamad. Kuid tänu kõrgekvaliteedilise valgusvihuga suure tõhususega kiudlaseritehnoloogia tulekule on meil lõpuks nende masinate jaoks sobiv mõistatuse osa."
Tsiviiltööstus kasutas mitme kilovati suuruseid lasereid, kuid Afzal märkis, et sõjaväelaserite võimsus peaks olema 10–100 kW.
"Oleme välja töötanud tehnoloogia, mis võimaldab meil fiiberlaserite võimsust skaleerida, mitte ainult suurema kiudlaseri ehitamisega, vaid ka mitme kilovatt-klassi mooduli kombineerimisega, et saavutada sõjaväele vajalik võimsus."
Ta ütles, et laser põhineb kiirte kombineerimisel-protsessil, mis ühendab mitu lasermoodulit, et moodustada üks suure võimsusega ja kvaliteetne valgusvihk, mis tagab suurema efektiivsuse ja surmavuse kui üksikud 10 kW võimsusega laserid.
Valge kollimeeritud tala
Kirjeldades valgusvihu läbimist läbi prisma, murdudes paljudeks värvilisteks voogudeks, selgitas ta: „Kui teil on mitu laserkiirt, igaüks veidi erineva värviga, sisenedes sellesse prismasse täpselt õige nurga all, tulevad nad kõik välja selle prisma peale ja moodustab nn valge kollimeeritud tala."
"See on sisuliselt see, mida me teeme, kuid prisma asemel kasutame teist optilist elementi, mida nimetatakse difraktsioonivõreks ja mis täidab sama funktsiooni. See tähendab, et me ehitame suure võimsusega lasermooduleid, millest igaüks on veidi erineval lainepikkusel, seejärel kombineerime need, peegeldudes difraktsioonivõrest, ja väljundis saame ühe suure võimsusega laserkiire."
Afzal ütles, et tegelikult on selline lahendus telekommunikatsioonisektori lainepikkusega jaotus multipleksimise tehnoloogia koos tööstusliku tootmise suure võimsusega kiudlaseritega.
"Kiudlaser on kõige tõhusam ja võimsam laser, mis kunagi välja töötatud," ütles ta. -See tähendab, et me räägime täielikust elektritõhususest, mis ületab 30%, millest ei osatud isegi unistada 10-15 aastat tagasi, kui meil oli kasutegur 15–18%. See on palju seotud toite ja jahutusega, nii et need süsteemid võivad nüüd väiksemaks muutuda. Laserit ei skaleerita nüüd suure laseri ehitamisega, vaid uute moodulite lisamisega."
USA armee värbas hiljuti Lockheed Martini, et luua selle ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) installatsioonil põhinev suure võimsusega laserrelvasüsteem, mille saab paigaldada ühele ettevõtte kergetele taktikalistele sõidukitele.
Eelmise aasta katsetuste käigus lõi 30 kW kiudlaser -prototüüp edukalt välja väikese pikapi mootori, põletades võre sekunditega kilomeetri kauguselt. Et simuleerida katse ajal tegelikke töötingimusi, paigaldati pikap platvormile töötava mootori ja käiguga.
Uus põlvkond
Oktoobris 2015 teatas Lockheed, et alustas uue põlvkonna suure võimsusega moodullaserite tootmist, millest esimene võimsusega 60 kW paigaldatakse Ameerika armee taktikalisele sõidukile.
Afzal ütles, et armee soovib õhutõrjemissioonide, rakettide, suurtükiväe ja mördi laskemoona ning mehitamata õhusõidukite jaoks kasutada sõidukile paigaldatud laserit. "Me vaatame taktikalist kaitsetaset, mitte raketitõrjet strateegilises mõttes."
Lockheedi sõnul võimaldab modulaarne lahendus võimsust reguleerida vastavalt konkreetse ülesande ja ohu vajadustele. Armeel on võimalus lisada rohkem mooduleid ja suurendada võimsust 60 kW -lt 120 kW -ni.
Afzal jätkas: „Arhitektuur skaleerib vastavalt teie vajadustele: kas soovite 30 kW, 50 kW või 100 kW? See on nagu serverimoodulid serveririiulis. Usume, et see on paindlik arhitektuur - sobib paremini täismahus tootmiseks. See võimaldab teil mooduli, mida saate uuesti ja uuesti luua, mis võimaldab teil süsteemi oma maitse järgi kohandada."
„Süsteem kohaneb iga sõidukiga, mida soovite täna kasutada, ja seetõttu on see tehnoloogia nii muljetavaldav, kuna võimaldab arhitektuuri paindlikkust kohanduda erinevate sõidukitega, ilma et peaksite otsustama. See võimaldab hankida süsteemi, mis pakub toetust näiteks lahingubrigaadile ja näiteks arenenud operatiivbaasile."
Süsteem kasutab kaubanduslikke kiudlasereid, mis on kokku pandud väga reprodutseeritavatesse moodulitesse, muutes selle väga taskukohaseks. Mitme kiudlasermooduli kasutamine vähendab ka väiksemate rikete tõenäosust, samuti hooldus- ja remondikulusid ning ulatust.
Küsimusele, millal võib taktikalisele sõidukile paigaldatud lahinglaser lahinguväljale ilmuda, soovitas Afzal ligikaudset ajavahemikku: „Plaanime oma laseri tarnida 2016. aasta lõpus. Pärast seda teeb armee mõnda aega oma tööd ja siis näeme."
Laseri atraktiivsus
Taktikaliselt suunatud energiarelvadel on mitu omadust, mis muudavad need tänapäevastele sõjavägedele väga atraktiivseks, sealhulgas "laskemoona" madal hind ning nende kiirus, täpsus ja kasutusmugavus.
"Esiteks on need väga täpsed relvad, millel on potentsiaalselt väga väike lisakahjustus, mis on oluline," lisas Afzal. "Valguskiirus võimaldab teil sihtmärki koheselt kiiritada ja seetõttu võite tabada väga manööverdatavaid sihtmärke, see tähendab, et saate hoida kiirt sihtmärgil, millega kineetiline laskemoon mõnikord hakkama ei saa."
Võib -olla on kõige olulisem eelis ühe tõhusa “lasu” madal hind.
"Praegu ei taha te kulutada kalleid ja võimsaid kaitsvaid kineetilisi relvi odavatele mitmetele ähvardustele," jätkas Afzal. - Peame laserrelvi kineetiliste süsteemide lisandiks. Eeldame, et kasutate lasersüsteemi suure hulga madala intensiivsusega madala intensiivsusega ohtude vastu, jättes oma kineetilise ajakirja ründavate keerukate, soomustatud ja kaugete ohtude jaoks."
Afzal soovitab, et laserrelva saab operatiivjuhtimisandurite võrgustikus lahinguruumis kasutada, mis annab selle esialgse sihtmärgi.
„Esiteks peab teatud süsteem teavitama ohu ilmnemisest ja seejärel otsustab juhtimis- ja juhtimisoperaator, millist vastumeetet kasutada, määrab sihtmärgi, viskab selle peale laseri ja lukustab sihtmärgi vastavalt radari andmetele, mille järel operaator, nähes monitoril sihtmärki, otsustab tuua, kas laser on tegevuses”.
„Selles valdkonnas on kogunenud palju probleeme, kuna sõjavägi üle maailma on juba aastakümneid tagasi fantaseerinud enda jaoks laserrelvadest ja küsimus on selles, miks meil neid täna pole. Arvan, et peamine põhjus on see, et meil puudus tehnoloogia laserrelvakomponendi loomiseks, mis oli piisavalt väike ja piisavalt võimas, et seda taktikalistele sõidukitele paigutada.”
Lõplikud etapid
Vahepeal on Boeing töötanud ka mitu aastat USA armee jaoks mõeldud suure energiaga laseri mobiilse demonstraatori (HEL MD) kallal, mis on praegu arengu lõppjärgus. Veoauto šassiile paigaldatud laser suunab suure võimsusega tala ähvardustele, millega armee tõenäoliselt toime tuleb, toimides juhitavate rakettide, suurtükiväe, miinide ja mehitamata õhusõidukite tabamissüsteemina. See süsteem on siiani saavutanud sellise täpsuse, et võib hävitada droonidel olevad andurid, nagu näidati 2013. aastal White Sandsi prooviplatsil 10 kW võimsusega laseri demonstratsioonil ja 2014. aastal uuesti Eglini AFB -l.
Sõjaliste spetsifikatsioonide kohaselt koosneb terviklik HEL MD süsteem suure võimsusega tõhusast laserist ja raskeveokite alamsüsteemidest, mis tuleb paigaldada sõjaväesõidukile. Süsteem suudab koos muude hävitamisvahenditega kaitsta teatud piirkondi, olgu selleks siis ründebaasid, mereväeobjektid, lennubaasid ja muud rajatised.
Boeing arendab mitmeid süsteeme, et integreerida see lõplikku prototüüpi, mis paigaldatakse muudetud raske laienenud liikuvusega taktikalisele veoautole (HEMTT).
Nende alamsüsteemide hulka kuulub laser; tala juhtimine; toiteallikas; soojusvahetuse juhtimissüsteem ja lahingu juhtimissüsteem.
USA armee kosmosekaitsekomando arendab HEL MD etapiviisiliselt. Laseri-, toite- ja soojusvahetussüsteemi täiustatakse järgmise paari aasta jooksul, eesmärgiga suurendada alamsüsteemide võimsust ja tehnoloogilist arengut.
Tehnoloogia arenedes võimaldab komponentide modulaarne olemus tuua kasutusele võimsamaid lasereid, mis on integreeritud täiustatud sihtimis- ja jälgimisvõimalustega.
Terve tsükkel
Boeingu sõnul pakub HEL MD talajuhik 360-kraadise pöörlemise ja kogu sõiduki katuse kohale tõstetud horisontaalsete sihtmärkide tabamiseks kõikjal taevast. Sihtmärkide pidevat hävitamist lihtsustavad soojusvahetus- ja toitesüsteemid.
Kogu süsteem töötab diislikütusel; ehk relva "laskemoona" täiendamiseks on vaja vaid kiiret tankimist. Süsteemi HEL MD liitium-ioonakusid laeb 60 kW diiselgeneraator, seetõttu võib see seni, kuni sõjaväel on kütust, töötada lõputult.
Süsteemi juhib autojuht ja tehaseoperaator sülearvuti ja Xboxi tüüpi digiboksi abil. Praegune demomudel kasutab 10 kW klassi laserit. Kuid lähitulevikus paigaldatakse laser 50 kW klassi ja veel kahe aasta pärast suureneb selle võimsus 100 kW -ni.
Boeing töötas varem välja Ameerika armee jaoks väiksema laserinstallatsiooni ja paigaldas selle soomukile AN / TWQ-1 Avenger, mis kannab nime Boeing Laser Avenger. UAV-de vastu võitlemiseks ja improviseeritud lõhkeseadeldiste (IED) neutraliseerimiseks kasutatakse 1 kW tahkislaserit. Süsteem töötab nii: see on suunatud IED-le või lõhkemata laskemoonale tee ääres, suurendades järk-järgult laserkiire võimsust, kuni lõhkeaine põleb väikese võimsusega plahvatuse käigus. 2009. aastal tehtud katsete käigus hävitas Laser Avenger süsteem edukalt 50 sellist seadet, sarnaselt Iraagis ja Afganistanis esinenud seadmetega. Lisaks viidi läbi veel üks demonstratsioon selle süsteemi toimimisest, mille käigus hävitati mitu väikest drooni.
Boeing Laser Avenger
Kolme aasta plaan
Saksa kaitsefirma Rheinmetall sõnul pakub ta kolme aasta pärast turule oma suure võimsusega suure energiaga laserit (HEL), mis on sõidukile paigaldatud.
Pärast 2013. aastal Šveitsis läbiviidud testide sarja laiendas ettevõte kiirgusmoodulite tarkvaravõimalusi ja laseri enda tehnoloogiat, misjärel ennustas, et tema lasersüsteem nii maapealsete sihtmärkide vastu võitlemiseks kui ka maapinna jaoks õhukaitse võib olla juba valmis. 2018.
Mobiilsete HEL -platvormidena töötamiseks valiti kolm masinat. Koos soomukiga Boxer näitasid oma omadusi modifitseeritud soomustransportöör M113 koos 1 kW laseriga (Mobile HEL Effector Track V) ja veoauto Tatra 8x8 koos kahe 10 kW võimsusega laseriga (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Kõik kolm laserplatvormi
Soomukile GTK Boxer paigaldatud 20 kW laser eristab HEL -i juhtmoodulit, mille eelis seisneb modulaarse disaini põhimõttes. Rheinmetall ütleb, et Boxeril ei ole veel laserit võimsusega üle 20 kW, kuigi mitme laserite kombineerimine kiirguse joondamise tehnoloogia abil võib selle koguvõimsust suurendada. Lisaks saab kombineerida mitu Boxer HEL seadet, et luua süsteem, mille efektiivne võimsus on üle 100 kW.
2013. aastal läbiviidud demotestide käigus kinnitas Boxeri sõiduki meeskond HEL -laserpaigalduse võimalusi, keelates pikapile paigaldatud raske kuulipilduja ilma kuulipilduja enda ohtu seadmata (foto allpool). Lisaks sellele, töötades koos Skyguard radarijaamaga, on Tatra Mobile Effector Wheel XX veokile paigaldamine näidanud kõiki helikopteritüüpi UAV neutraliseerimise etappe.
Kopteriväljakute neutraliseerimine viidi läbi SkyGuardi radari abil, mis tuvastas ja tuvastas sihtmärgi. Lisaks sai HEL Boxeri installatsioon temalt andmeid, teostas jämedat ja täpset jälgimist ning tabas seejärel sihtmärgi hävitamiseks.
Boeingu HEL MD lasersüsteem on lepingus Ameerika Ühendriikide raketi- ja kosmosekaitse juhtkonnaga
Mereuuringud
Ameerika Ühendriikide mereväe uurimis- ja arendusamet (ONR) katsetab oma sõidukile paigaldatud tahkis-lahinglaserit, mis on määratud maapealse õhutõrjealase energiaga liikumiseks (GBAD OTM). Tegelikult on süsteem suure võimsusega laser, mis on paigaldatud taktikalisele sõidukile ja mille eesmärk on kaitsta ekspeditsioonivägesid vaenlase UAV-de eest.
Arvestades mehitamata õhusüsteemide üha suurenevat levikut, soovitab USA mereväe korpus, et lahinguüksused on üha enam sunnitud kaitsma õhust jälgimist ja luuret teostavate vastaste eest.
GBAD OTM süsteem on ette nähtud paigaldamiseks kergetele taktikalistele sõidukitele nagu HMMWV ja JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). ONR -i andmetel on programmi GBAD OTM eesmärk luua alternatiiv traditsioonilistele süsteemidele, mis suudavad hoida mereväelasi vaenlase luure- ja ründedroonide eest. GBAD OTM süsteemi komponendid, sealhulgas laser, kiirte sihtimisseade, patareid, radar, jahutus- ja juhtimissüsteem, on ühiselt välja töötanud ONR, mereväe Dahlgreni pinnarelvade arenduskeskus ja mitmed tööstusettevõtted.
Programmi eesmärk on ühendada kõik need komponendid üheks kompleksiks, mis on piisavalt väike, et paigaldada kergetele taktikalistele soomukitele, kuid piisavalt võimas, et tulla toime kavandatud ohtudega.
Lai rakendus
Washingtonis toimunud konverentsil Sea-Air-Space selgitas ONR-i vägede kaitse programmide juht Lee Mastroiani ajakirjanikega vesteldes, et laserid võivad tõhusalt hävitada ohte kogu õhukaitse ulatuses, sealhulgas rakette, suurtükiväe mürske, mördi laskemoona, UAV -sid, transpordivahendeid ja IED -sid. "Esiteks on aga GBAD-süsteem mõeldud võitlema väikeste UAV-dega, mis kujutavad ohtu meie lahinguüksustele."
„GBAD OTM süsteem koosneb kolmest põhikomponendist: 3-teljeline radari jälgimisjaam, mis tuvastab ohu; juhtimis- ja juhtimisüksus, mis tuvastab ja otsustab, kuidas ohtu neutraliseerida raketi või suurtükirelva kasutamise korral; ja tegelik platvorm laseriga."
Mastroiani märkis, et programmi GBAD puhul on rõhk pandud suure võimsusega laseri väljatöötamisele kergele lahingumasinale paigaldatud UAV-de hävitamiseks.
„Sellise otsuse kasuks on märkimisväärne argument, milleks on see, et sellised ähvardused on odavad, st kallite rakettide kasutamine antud juhul ei sobi meie nägemusega probleemist. Seega, kasutades laserit, mis maksab senti impulsi kohta, saate odava relvasüsteemiga ohutult võidelda odavate ohtudega. Üldiselt on programmi olemus võidelda selliste sihtmärkide vastu isegi liikvel, et toetada merejalaväe lahingutegevust."
Mastroiani sõnul kasutas ONR mitut LaWS (Laser Weapon System) näidisinstallatsiooni komponenti, mille USA merevägi paigaldas Pärsia lahe Ponce laeva pardale.
"Me kasutame etteaimatava vältimise põhimõtet, mõningaid võtmetehnoloogiaid ja tarkvara, kuid on ka palju muid probleeme," lisas Mastroiani. - Mis puudutab laeva USS Ponce, siis seal on palju ruumi ja kõike muud, samas kui mul on palju probleeme kaalu, suuruse ja energiatarbimise omadustega seoses, kui süsteem tuleb paigaldada kergele taktikalisele sõidukile. Mul on kiirte juhtimisseade, toiteallikas, jahutussüsteemid, juhised ja sihtmärk ning see kõik peaks toimima kooskõlastatult ja ilma "pistikuteta", seega tuleb selles eraldi projektis lahendada palju erinevaid probleeme."
ONR -i andmetel kasutati süsteemi mõningaid komponente testides erineva suurusega droonide avastamiseks ja jälgimiseks ning kogu süsteemi testiti 10 kW võimsusega laseriga, mis on vahelahendus 30 kW võimsusega laserile üleminekul. Plaanis on 30 kW süsteemi välikatsetused toimuda 2016. aastal, mil programmi raames alustatakse igakülgseid katseid, mille eesmärk on liikuda lihtsalt avastamise ja jälgimise juurest kergete sõjaväesõidukite vallandamise poole.
