A "Velocitas Eradico" szlogen, amelyet az amerikai haditengerészet az elektromágneses sínpisztolyok kutatása céljából vett fel, teljesen összhangban van a végső céllal. Ez a kifejezés latinul lazán lefordítva azt jelenti, hogy "a sebesség megöl". Az elektromágneses technológiák sikeresen fejlődnek a tengeri területen, kilátásokat nyitva a támadó fegyverekre és a repülőgép -hordozók működésére.
A Ronald O'Rurk által 2016 októberében a Kongresszusi Kutatószolgálatnak írt, Lézerek, sínpisztolyok és hiperszonikus lövedékek: Háttér és kihívások az Egyesült Államok Kongresszusának címmel készített jelentés kimondja: hajóellenes cirkálórakétákból (ASM) és hajóellenesekből ballisztikus rakétákat (ABM), néhány megfigyelőt aggaszt a felszíni hajók túlélése az esetleges harci összecsapásokban az ellenfelekkel, például Kínával, amelyek modern hajó- és ballisztikus rakétákkal vannak felfegyverkezve. A világ első és egyetlen közepes hatótávolságú FGM DF-21D (Dufeen-21), amelyet a kínai Changfeng Mechanikai és Elektronikai Akadémia fejlesztett ki, aktívan tárgyalt a világ haditengerészetében; ezt a rakétát Pekingben mutatták be 2015 szeptemberében a második világháborús felvonulás végén. Eközben a jelentés megjegyzi, hogy az orosz flotta továbbra is telepíti a 3M-54 Caliber típusú hajó- és szárazföldi cirkálórakétákat, amelyek a Novator tervezőiroda által kifejlesztett műholdas tehetetlenségi / radar-irányítással rendelkeznek.
Míg egyes országok, például Kína és Oroszország, továbbra is erős fegyverekkel szerelik fel hajóikat, az amerikai haditengerészet a többi nyugati haditengerészettel együtt egyre inkább aggódik felszíni hadihajóinak túlélhetősége miatt. A személyzet csökkenése pedig arra kényszeríti az egész világ flottáját, hogy egyre inkább ígéretes technológiák felé forduljanak. Például a globalsecurity.org weboldal szerint az amerikai hadsereg aktív tagjainak száma várhatóan 200 ezer fővel csökken 2017 végére, 1,28 millióra. Ebben az összefüggésben a védelmi szférában az elektromágneses technológiák gyorsan fejlődnek, mint ígéretes megoldás az összetett problémákra, amelyek nagyrészt a potenciális ellenfelek felfegyverzéséhez és a személyzet csökkentéséhez kapcsolódnak. A jelenlegi hagyományos rendszerekhez képest ezek a technológiák, a repülőgép-hordozó katapultjaitól a sínpisztolyokig (railguns), költséghatékonyabbak és csökkentik a személyzet számát.
Elektromosság és mágnesesség
Az elektromágneses energia az elektromos és mágneses mezők kombinációja. Az Egészségügyi Világszervezet honlapján közzétett meghatározás szerint: „Az elektromos mezők a feszültségkülönbség miatt jönnek létre, minél nagyobb a feszültség, annál erősebb lesz a keletkező mező. A mágneses mezők akkor jönnek létre, amikor a töltött részecskék mozognak: minél erősebb az áram, annál erősebb a mágneses mező."
A General Dynamics az EMALS-t (Electromagnetic Aircraft Launch System), egy ígéretes hordozó-alapú repülőgépek indítórendszerét fejlesztette ki a gőzkatapultok helyett, amelyek számos jelentős hátrányt tartalmaznak, beleértve a nagy tömeget, méretet és a nagyméretű tárolás szükségességét. vízmennyiség a hajón, amelyet a tengervíz agresszív kémiai tulajdonságai miatt nem lehet a fedélzetre venni. Az új rendszer két párhuzamos, sok indukciós tekerccsel ellátott elemből álló sínekből áll, amelyeket a repülőgép -hordozó fedélzetébe szereltek, valamint egy kocsiból, amely a repülőgép első kerékére van felszerelve. Megan Elke, a General Atomics (GA) kifejtette: „A vezetőelemek egymás utáni gerjesztése mágneses hullámot hoz létre, amely a vezetősínek mentén halad, és kényszeríti a kocsit és így a repülőgépet a vezetősínek teljes hosszában a szükséges sebességgel. sikeres felszállás a fedélzetről. Ez a folyamat több megawatt villamos energiát igényel."
Az elektromágneses tömeggyorsító, más néven railgun, más néven sínpisztoly működési elve hasonló az EMALS elektromágneses katapult működési elvéhez. A keletkező több megawatt energiát két vezetősín mentén vezetik (mint az EMALS rendszer két vezetősínje), hogy mágneses mezőt hozzanak létre. John Finkenaur, a Raytheon új technológiáinak vezetője kifejtette: „Miután a rendszer felhalmozott bizonyos mennyiségű energiát, a kondenzátorok (tárolják a keletkezett elektromos töltést) két sín mentén elektromos impulzust küldenek (az egyik negatív töltésű, a a másik pozitív), elektromágneses mezőt hoz létre. Ennek a mezőnek a hatására a lövedék két hosszú sínű hordóban nagyon nagy sebességgel mozogni kezd. A nyílt források azt állítják, hogy a sebesség elérheti a 7 Mach -számot (körülbelül 8600 km / h). A lövedék súlya körülbelül 11 kg, és nincs harci töltése. A lövedék volfrámütő elemekkel töltött teste egy alumíniumötvözet burkolatába van zárva, amelyet a lövedék kilépése után eldobnak. A lövedék és a célpont találkozásának nagy sebessége az ütőelemekkel kombinálva jelentős pusztítást okoz minden robbanóanyag nélkül.
Mágneses vonzerő
Az 50 -es évek óta számos országban vannak gőzkatapultok, amelyeket az EMALS rendszer vált fel. Sokáig a leghatékonyabb technológiának tartották őket, amely képes például 300 méteres fedélzethosszról felgyorsítani egy 27 300 kg súlyú repülőgépet 240 km / h sebességre. A feladat elvégzéséhez a katapultnak körülbelül 615 kg gőzre van szüksége minden belépéshez, plusz hidraulikus berendezésekhez, vízhez a katapult megállításához, valamint szivattyúkhoz, villanymotorokhoz és vezérlőrendszerekhez. Más szóval, a hagyományos gőzkatapult, bár tökéletesen végzi a dolgát, nagyon nagy és nehéz berendezés, amely jelentős karbantartást igényel. Ezenkívül a felszállás során fellépő hirtelen rázkódások lerövidítették a repülőgép-hordozó-alapú repülőgépek élettartamát. A gőzkatapultoknak korlátozásuk van az általuk indítható repülőgépek típusaira is; a helyzetet különösen bonyolítja az a tény, hogy a repülőgépek tömege folyamatosan növekszik, és hamarosan előfordulhat, hogy a hordozóra épülő repülőgépek korszerűsítése lehetetlenné válik. Például a flotta adatai szerint a Boeing F / A-18E / F Super Hornet hordozóalapú vadászgépének maximális felszálló tömege 30 tonna, míg az előző Douglas A-4F Skyhawk vadászgép, amely végül az 1980-as évek közepén kivonták a szolgálatból, felszálló tömege 11, 2 tonna volt.
Elke szerint: "A repülőgépek manapság egyre nehezebbek, gyorsabbak és funkcionálisabbak, hatékony indítórendszerre van szükségük, nagyobb hatékonysággal és rugalmassággal ahhoz, hogy az egyes repülőgép -típusok fedélzetéről történő felszálláshoz szükséges különböző indítási sebességet biztosítsák." A General Atomics szerint a gőzkatapultokhoz képest az EMALS rendszer 30 százalékkal hatékonyabb lesz, kevesebb hangerőt és karbantartást igényel, mint elődei, ami leegyszerűsíti a telepítését különböző hajókra, különböző katapult konfigurációkkal. Például a Nimitz-osztály repülőgép-hordozói négy gőzkatapultot, míg az egyetlen francia repülőgép-hordozót, Charles de Gaulle-t csak két katapultát. Ezenkívül a különböző EMALS-gyorsítások, az egyes pilóta- vagy pilóta nélküli repülőgépek felszálló tömegéhez igazítva, hozzájárulnak a repülőgép-házak hosszabb élettartamához. „Kevesebb telepítési hellyel, jobb hatékonysággal és rugalmassággal, valamint kevesebb karbantartással és létszámmal az EMALS jelentősen növeli a képességeket és csökkenti a költségeket, ami tovább támogatja a flotta fejlesztését” - tette hozzá Elke.
Alexander Chang, az Avascent tanácsadó cég munkatársa szerint a sínpisztolyoknak számos előnye is van. - És a legfontosabb persze az, hogy nagy sebességgel, hét Mach nagyságú lövedéket tudnak lőni robbanószer nélkül. Mivel a sínpisztoly energiaforrása az egész hajó általános áramellátó rendszere, a robbanóanyagok vagy hajtóanyagok szállításával kapcsolatos kockázatok kizártak. A sínpisztoly nagy kezdeti sebessége, nagyjából kétszerese a hagyományos hajóágyúk kezdeti sebességének, rövidebb ütési időt eredményez, és lehetővé teszi, hogy a hajó szinte egyszerre reagáljon több fenyegetésre. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy minden új lövedékkel nincs szükség harci vagy hajtóanyag -töltésre. Elke megjegyezte, hogy „robbanófejek és hajtóanyagok segítségével az ellátás leegyszerűsödik, egy lövés költsége és a logisztikai teher csökken, míg a sínpisztoly viszonylag kis méretei lehetővé teszik a magazin kapacitásának növelését … sokkal nagyobb hatótávolságú más fegyverekhez képest (például a felszíni hajók védelmére használt föld-levegő rakétákkal)”. A kongresszusi jelentés megjegyzi, hogy eddig két prototípusú sínpisztoly, amelyet a Raytheon és a General Atomics épített az amerikai haditengerészet számára, „20 és 32 megajoule közötti energiaszintű lövedékeket képes lőni, ami elegendő egy lövedék 92-185 km megtételéhez”. Ha összehasonlítjuk, akkor a nyílt források szerint az OTO Melara / Leonardo 76 mm-es hajópisztolyának kezdeti sebessége 2,6 Mach (3294 km / h) nagyságrendű, és eléri a 40 km maximális hatótávolságot. Finkenaur kijelentette, hogy "a sínpisztoly használható felszíni hajók tűzvédelmi céljaira, ha több száz tengeri mérföldes lövedéket kell küldeni, vagy közeli hatótávolságú lövedékekhez és rakétavédelemhez".
Kihívások előtt
Az EMALS rendszerben használt technológia már a gyártás bevezetési szakaszában van. Az amerikai haditengerészet, amely ezt a General Atomics által tervezett katapultot választotta, hogy felszálljon az új Ford osztályú repülőgép-hordozókról, 2016 novemberében elvégezte az első stresszteszteket. Az osztály első hajóján, a Gerald R. Fordon egy tipikus repülőgépet szimuláló ballasztsúlyt vetettek ki a tengerbe (az alábbi videó). 15 különböző súlyú kagylószekeret használt. Az első indítások sikertelenül fejeződtek be, de az alábbiakat sikeresnek találták. Például egy körülbelül 6800 kg súlyú forgóvázat felgyorsítottak majdnem 260 km / h sebességre, egy kisebb, 3600 kg súlyú forgóvázat pedig 333 km / h -ra. Elke szerint a rendszert John F. Kennedy repülőgép -hordozóra is gyártják és telepítik, amelyet a tervek szerint 2020 -ban adnak át a flottának. A GA -t választották az egyetlen EMALS vállalkozóként az Enterprise repülőgép -hordozó számára is, amelynek építését 2018 -ban kezdik meg. Elke megjegyezte, hogy "látjuk más államok érdeklődését is elektromágneses felszállási és leszállási rendszereink iránt, mivel új technológiákat és hordozóalapú repülőgépeket szeretnének a flottájukban". Érdemes azonban megjegyezni, hogy bár az EMALS technológia készen áll a gyártásra, maga a rendszer nem telepíthető a működő repülőgép -hordozók túlnyomó többségére a működtetéséhez szükséges energiamennyiség miatt.
A sínpisztolynak a fentieken kívül számos komoly hátránya is van. Finkenaur szerint "az egyik probléma az elektromágneses technológia alkalmazásával a védelmi szektorban a hordó működőképes állapotban tartása és a hordó kopásának csökkentése minden lövedék kilövése után". Valójában az a sebesség, amellyel a lövedék kilép a hordóból, olyan kopást okoz, hogy az első tesztek során a hordót minden egyes lövés után teljesen újjá kellett építeni. "Az impulzusteljesítmény azzal a kihívással jár, hogy óriási mennyiségű energiát szabadítson fel, és összehangolja az impulzus teljesítménymodulok együttes működését egyetlen lövéshez." Mindezeknek a moduloknak a megfelelő pillanatban el kell engedniük a felhalmozódott villamos energiát, hogy létrehozzák a szükséges mágneses térerősséget, és ki tudják tolni a lövedéket a hordóból. Végül, a lövedék ilyen sebességre történő felgyorsításához szükséges energiamennyiség magában foglalja a fegyver szükséges alkatrészeinek kellően kis fizikai méretekbe való csomagolásának problémáját, hogy a különböző osztályú felszíni hajókra fel lehessen szerelni. Ezen okok miatt a Finkenaur szerint a kisméretű sínpisztolyok a szolgálatba állhatnak a következő öt évben, míg egy 32 megajoule teljes teljesítményű sínpisztolyt valószínűleg a következő 10 évben szerelnek fel egy hajóra.
Hiperaktivitás
Chang szerint "az utóbbi időben az amerikai haditengerészet kevesebb figyelmet fordított a sínpisztoly technológiájának fejlesztésére, és figyelmét a HVP (Hyper Velocity Projectile) hiperszonikus lövedék képességeire fordította, amely könnyen illeszkedik a meglévő hagyományos fegyverekhez." A HVP-ről szóló technikai dokumentumban, amelyet az Egyesült Államok Haditengerészeti Kutatási Hivatala 2012 szeptemberében tett közzé, „sokoldalú, alacsony ellenállású, irányított lövedékként írják le, amely képes különféle feladatok végrehajtására különböző fegyverrendszerekből”. A sínpisztoly mellett szabványos amerikai haditengerészeti rendszereket is tartalmaz: 127 mm-es Mk. 45-ös haditengerészeti ágyú és 155 mm-es fejlett tüzérségi fegyver, amelyet a BAE Systems fejlesztett ki. A BAE Systems szerint a HVP kialakításának "különleges összetevője" az ultra alacsony aerodinamikai ellenállása, így nincs szükség rakéta motorra, amelyet széles körben használnak a hagyományos lőszerekben, hogy kiterjesszék hatótávolságát.
A CRS kutatószolgálat jelentése szerint, amikor egy Mk.45 -ös létesítményből tüzelnek, ez a lövedék csak a felét (ami 3 Mach, azaz körülbelül 3704,4 km / h) érheti el annak a sebességnek, amelyet elérhet, amikor sínről lő. pisztoly, amely azonban még mindig kétszer gyorsabb, mint egy Mk. 45 -ös fegyverből kilőtt hagyományos lövedék. Amint azt az amerikai haditengerészet sajtóközleménye is kifejti, „a HVP az Mk.45 -tel kombinálva különféle feladatok ellátását biztosítja, beleértve a felszíni hajók tűzvédelmi támogatását, és kiterjeszti a flotta képességeit a légi és felszíni fenyegetések elleni küzdelemben. … de felmerülő fenyegetésekkel is."
Chang szerint a Honvédelmi Minisztérium Kutatási Osztályának döntése, miszerint jelentős pénzeszközöket fektet be a HVP fejlesztésébe, célja annak megoldása, hogy a hajókat újra felszereljék a sínpisztoly felszerelésére. Így az amerikai haditengerészet képes lesz használni a HVP hiperszonikus lövedéket a Ticonderoga osztályú cirkálóin és az Arleigh Burke osztályú rombolóin, amelyek mindegyike két Mk.45 löveget hordoz. A sínpisztoly technológiailag még nem áll készen az új Zamvolt-osztályú rombolókra történő felszerelésre, amelyek közül az elsőt 2016 októberében fogadták el az amerikai haditengerészetben. De legalább a fejlesztés végén a HVP lövedék képes lesz belépni 155 mm-es tüzérszerkezetük, például az Advanced Gun System lőszer-töltetébe. A sajtóközlemény szerint a flotta januárban hajtott végre egy hadsereg haubicából származó HVP lövedék kilövési tesztjeit. Az amerikai haditengerészet nem ad információt arról, hogy a HVP mikor léphet szolgálatba hadihajóival.
Ipari fejlesztések
2013 -ban a BAE Systems 34,5 millió dolláros szerződést kapott a Haditengerészeti Kutatási és Fejlesztési Hivataltól a sínpisztoly kifejlesztésére a fegyver prototípus -építési program második szakaszában. Az első fázisban a Haditengerészet Felszíni Fegyverfejlesztő Központjának mérnökei sikeresen kilőtték a Raytheon EM Railgun prototípust, elérve a 33 megajoule energiaszintet. A BAE Systems információi szerint a második fázisban a vállalat az egyszeri lövésről a robbanástűzre kíván áttérni, és automatikus töltőrendszert, valamint termikus vezérlőrendszereket kíván kifejleszteni minden lövés után. 2013 -ban a BAE Systems is kapott szerződést ettől az osztálytól a HVP fejlesztésére és bemutatására.
A General Atomics 1983 -ban kezdte meg a sínpisztoly -technológia fejlesztését Ronald Reagan elnök stratégiai védelmi kezdeményezésének részeként. A kezdeményezés célja az volt, hogy "olyan űralapú rakétavédelmi programot dolgozzanak ki, amely megvédheti az országot egy nagyszabású nukleáris támadástól". A kezdeményezés a hidegháború befejezése után elvesztette jelentőségét, és gyorsan felhagyott vele, részben túlzott költségei miatt. Akkor több mint elég technikai probléma merült fel, és a vasúti fegyverek sem voltak kivételek. A sínpisztoly első verziója olyan sok energiát igényelt a fegyver működtetéséhez, hogy csak egy nagy hangárban lehetett elhelyezni, ezért Elke szerint "az elmúlt nyolc évben csökkentettük az elektronika és a félvezetők méretét, és szuper nagy kondenzátorokat hozott létre."
Ma a General Atomics már kifejlesztett egy 30 megajoule sínes ágyút és egy 10 megajoule Blitzer univerzális sínágyút. Eközben egy kondenzátort, amely leegyszerűsíti a földi járművek mentőfegyvereiből történő tüzeléshez szükséges energia tárolásának folyamatát, 2016 júliusában sikeresen demonstrálták nyílt tartományban. Elke ezzel kapcsolatban hozzátette: „Sikeresen demonstráltuk a Blitzer ágyú szállíthatóságát is. Az ágyút szétszerelték, és a Dagway -teszthelyről a Fort Sill -i teszthelyre szállították, és ott összeszerelték a sikeres katonai kísérletek során a 2016 -os hadsereg manőverei során.”
A Raytheon aktívan fejleszti a sínpisztoly -technológiát és az innovatív impulzusos energiahálózatot is. Finkenaur kifejtette: „A hálózat sok 6,1 m hosszú és 2,6 méter magas impulzusos tápegységből áll, amelyek tucatnyi kis blokkot tartalmaznak, amelyeket impulzusos teljesítménymoduloknak neveznek. Ezeknek a moduloknak az a feladata, hogy néhány másodpercre felhalmozzák a szükséges energiát, és egy pillanat alatt felszabadítsák. Ha felvesszük a szükséges számú modult és összekapcsoljuk őket, akkor képesek biztosítani a sínpisztoly működéséhez szükséges energiát.
A fenyegetések ellensúlyozása
2016. áprilisában Brüsszelben tartott beszédében Bob Work amerikai védelmi helyettes megjegyezte, hogy „Oroszország és Kína is javítja különleges műveleti erőinek azon képességét, hogy naponta működjenek a tengeren, a szárazföldön és a levegőben. Elég erősek lesznek a kibertérben, az elektronikus ellenintézkedésekben és az űrben. Az e fejlemények által jelentett fenyegetések arra kényszerítették az Egyesült Államokat és a NATO-országokat, hogy dolgozzák ki az úgynevezett közös „harmadik ellensúlyozó stratégiát”, a TOI-t (Third Offset Initiative). Ahogy Heigel akkori védelmi miniszter 2014-ben kijelentette, a TOI célja, hogy kiegyenlítse vagy uralja Kína és Oroszország katonai képességeit, amelyeket a legújabb technológia bevezetésével fejlesztettek ki. Ebben az összefüggésben a vasúti fegyverek és különösen a hiperszonikus lövedékek kulcsfontosságú képességeket képviselnek a Kína és Oroszország fegyverei által okozott potenciális veszélyek elleni küzdelemben vagy semlegesítésben, amelyeket a cikk bevezető részében említettünk.
