Az amerikai haditengerészet LaWS programja megvizsgálta annak lehetőségét, hogy olcsó szál lézertechnológiát használhassanak a lézerfegyverek alapjául, amelyeket be lehet építeni a meglévő Phalanx berendezésekbe.
Az amerikai haditengerészet először készen áll a nagy energiájú lézerfegyverek működésének bemutatására, és nemrégiben bejelentette, hogy egy prototípusú elektromágneses sínpisztolyt bocsát ki a tengeren. Vegye figyelembe az impulzusfegyverek következő generációjának fejlődését
Az amerikai haditengerészet több évtizede csak lézerek, impulzusos energiarendszerek és elektromos fegyverek hajókra történő telepítéséről beszél. Számos nagyon vonzó elméleti előny - szinte korlátlan tárolóhelyek, olcsó lőszerek és gyors hatás, és még sok más - hozzájárult ahhoz, hogy a honvédelmi tudomány és technológia közösség jelentős befektetéseket hajtott végre az akkori releváns technológiák létrehozásában, fejlesztésében és bemutatásában. Ez a folyamat publikációk és szabadalmak özönét eredményezte, számos prototípust és számos világhírű rekordot.
Technikai szempontból azonban az ilyen fegyverek túl nehéznek bizonyultak a tervezéshez és a gyártáshoz. A technológia és a technikai eszközök nem mindig illeszkedtek jól a várt időkerethez, és néhány kezdetben ígéretes megoldás nem volt praktikus vagy nem működött; a fizika törvényei néha akadályozták a haladást.
Ennek ellenére a haditengerészet továbbra is hitt az alapvető tudományban, és a K + F erőforrások körültekintő elosztása a kockázatok csökkentése és a kulcsfontosságú fejlett technológiák kifejlesztése érdekében nemrég kezdett osztalékot fizetni. Valóban, a haditengerészet jelenleg az első nagy teljesítményű lézer (HEL) telepítésének küszöbén áll; a tervek szerint egy elektromágneses sínpisztoly prototípusát is 2016 -ban bocsátják a tengerbe.
Matthew Klunder, a haditengerészet kutatási főigazgatója, admirális ezt a nagy hozamú fegyvert a "tengeri harc jövőjeként" írja le, hozzátéve, hogy a haditengerészet "élen jár ennek az egyedülálló technológiának".
Érdemes azonban emlékeztetni arra, hogy az irányított energiafegyvereket, például a nagy teljesítményű lézereket és a nagy teljesítményű mikrohullámokat több mint négy évtizede tanulmányozták. Például a haditengerészet 1971 -ben megnyitott egy osztályt a HEL program keretében, és megkezdte egy erős (körülbelül megawattos) HEL katonai bemutató modelljének fejlesztését, gyártását és tesztelését deutérium -fluoridon.
Az amerikai haditengerészet irányított energiafegyvereinek kifejlesztésének közelmúltbeli története valójában azzal kezdődött, hogy 2004 júliusában újra létrehozták a haditengerészeti parancsnokság irányított energiarendszereire és elektromos fegyvereire vonatkozó programirodát (PMS 405). Ez a lépés új lendületet adott a tudományos és technikai fejlesztéseknek, amelyeket körülbelül egy évtizedre elhalasztottak egy „egzotikus” feliratú dobozban. Nem arról van szó, hogy a kutatást felfüggesztették, inkább a technológia nem vezetett egyértelmű úthoz a sikerhez.
Az elmúlt évtizedben a PMS 405 az elektromos és irányított energiafegyverek technológiájának laboratóriumokból a haditengerészethez való átvitelének központjaként szolgált. Ebben a szerepében a tengeri kutatóközpontok, a kormánylaboratóriumok és az ipar közötti kutatást és fejlesztést koordinálta.
Itt is érdemes megjegyezni az ONR (Naval Research Office) és a Naval Surface Warfare Establishment Dahlgren Division (NSWCDD), a dahlgren -i Naval Surface Warfare Development Center hozzájárulását. Az ONR felügyelte a nagy teljesítményű lézer- és sínpisztoly -technológia innovációit, míg az NSWCDD -t a kutatás, fejlesztés és irányított energiaszimuláció "kiválósági központjaként" alapították. Az Irányított Energiakutatási Irodán belül az Irányított Energia Háborús Iroda (DEWO) a HEL technológiát a tudomány és a technológia teréről a haditengerészeti frontvonalba helyezi át.
A lézer varázsa
Összefoglalva, az erőteljes HEL lézerrel ellátott fegyverrendszerek számos előnyt kínálnak a hagyományos ágyúkkal és irányított lőszerekkel szemben: ütés leadása fénysebességgel és rövid besugárzási idő; skálázható ütközés (halálos és nem halálos); látómező pontossága; nagy pontosságú vezetés; a cél szupergyors újbóli megszerzése; egy nagy és megújuló folyóirat, amely mentes a szabványos robbanószerrel kapcsolatos veszélyektől és logisztikai terhektől.
Mindenekelőtt azonban a nagyon alacsony lövésenkénti költség kilátása - az ONR számításai szerint lényegesen kevesebb, mint egy dollár lövésenként - megbabonázó hatással volt az amerikai haditengerészet parancsnokságára, amely a finanszírozás folytatásának módját keresi.
Ugyanakkor annak ellenére, hogy nagyon gyakran beszélnek a HEL -rendszerek pozitív tulajdonságairól, a hajókra telepített lézerfegyverek véglegesítésének bonyolult feladatai régóta kísértik a fizikusokat és a mérnököket. Az erő egyik célra való összpontosítása az egyik fő kihívás. A lézerfegyvernek képesnek kell lennie egy nagy energiájú sugárzás fókuszálására egy kis és egyértelműen meghatározott célpontra egy célpontra annak érdekében, hogy hatás érje. Tekintettel azonban a sok lehetséges célpontra, a szükséges energiamennyiség és hatótávolság, amelynél a megsemmisítés garantálható, jelentősen változhat.
Nem csak a teljesítmény a probléma. Hőterjedés akkor fordulhat elő, ha ugyanazon látómező mentén hosszabb ideig kibocsátott lézersugár felmelegíti a levegőt, amelyen áthalad, és a sugár szóródását és elmosódását okozza. A célzást a környező tengeri környezet összetett és dinamikus tulajdonságai is megnehezítik.
Ezután figyelembe kell vennie a platformmal való integráció különböző kérdéseit. A terjedelmes prototípusú eszközök nagy formatervezési tulajdonságokkal rendelkeznek, és a polcon kívüli rendszerek jelentős leépítést igényelnek a kisebb platformokkal való integrációhoz. A HEL -fegyverek hadihajókba való integrálása új követelményeket támaszt a hordozóplatformra az energiatermelés, az energiaelosztás, a hűtés és a hőelvezetés tekintetében.
Az ONR a szabad elektron-lézert (FEL) a 2000-es évek közepén azonosította a hajó HEL fegyverrendszerének legjobb hosszú távú megoldásaként. Ennek oka, hogy a FEL sugár hullámhossza finomhangolható az uralkodó környezeti feltételekhez a legjobb "légköri permeabilitás" elérése érdekében.
Ebből a szempontból az ONR vezetésével elindult az Innovatív Haditengerészeti Prototípus (INP) program azzal a céllal, hogy kifejlesszenek egy 100 kW-os osztályú FEL demonstrátort, amelynek működési hullámhossza 1,0-2,2 mikron között van. A Boeing és a Raytheon 2009 áprilisában párhuzamos éves, I. fázisú szerződést nyert el előzetes tervezés céljából, a Boeing -et pedig kiválasztották az IB szakasz folytatására 2010 szeptemberében, ezt követően a projektet a tervezés kritikus felülvizsgálati szakaszába vitték.
Miután befejezte a FEL erőmű kritikus felülvizsgálatát, a Boeing nekilátott a következő 100 kW -os FEL demó elkészítéséhez és teszteléséhez, amelyet három különböző hullámhosszon való működésre terveztek. Az ONR azonban 2011 -ben selejtezte az INP -t annak érdekében, hogy a jelenlegi erőforrásokat egy szilárdtest lézer (SSL) kifejlesztésére irányítsa. A FEL -en folyó munka jelenleg a rendszerrel kapcsolatos kockázatok csökkentésére irányuló folyamatos munkára összpontosít.
Az AN / SEQ-3 jelzésű LaWS-t az amerikai haditengerészet Ponce-jába telepítik a következő hónapokban "gyorsreagálású járműként". A LaWS vezérlőeszközt a Ponce hajó hídjára kell felszerelni
Ez az erőforrás -átirányítás az SSL -technológia nagyobb érettségének és a megfizethető HEL -fegyverek felgyorsításának kilátása az amerikai haditengerészetben. Az ONR és a PMS 405 a 2000-es évek közepén ismerte fel ezt a fejlődési utat a következő időszakban.
Klander kontradmirális szerint az SSL program "a legmagasabb prioritású tudományos és technológiai programjaink közé tartozik". Hozzátette, hogy ezek a feltörekvő képességek különösen meggyőzőek, mert „megfizethető megoldást kínálnak az aszimmetrikus fenyegetések elleni védelem költséges problémájára. Ellenfeleink talán nem is jelennek meg, tudva, hogy lézerrel lövésenként kevesebb mint egy dollárért tudunk célozni.”
Az elmúlt hat évben a hangsúlyt a szilárdtest -technológia fejlesztésére helyezték, amit az ezen a területen zajló fejlesztések és demonstrációk is bizonyítanak. Az egyik példa a tengeri lézeres demonstráció (MLD). 2011 áprilisában a Northrop Grumman egy tesztedényre telepített egy prototípus SSL lézert, amely egy kis célhajót vert ki a sugárral. Peter Morrison, az ONR HEL programmenedzsere elmondta, hogy "először telepítettek ilyen teljesítményszintű HEL -t egy hadihajóra, amelyet a hajó hajt, és egy távoli tengeri célpontra telepítenek".
Az MLD demonstráció a két és fél éves tervezés, fejlesztés, integráció és tesztelés csúcspontja volt. Az MLD projektben az Ipar, a High Energy Technology Division és a Navy Laboratories mellett Dahlgren, China Lake, Port Huenem és Point Mugu; ez a projekt az általános nagy teljesítményű szilárdtest lézerprogramból származó fejlesztéseket is magában foglalja.
Eközben 2007 márciusában megkezdődött a lézerfegyver-rendszer prototípusának, a Laser Weapon System-nek (LaWS) a kidolgozása, amelyet a meglévő 20 mm-es rövid hatótávolságú Mk 15 Phalanx (CIWS) komplexum kiegészítéseként terveztek. A LaWS ki fogja használni a kereskedelmi üvegszálas lézertechnológiát, hogy további fegyvertípust biztosítson az alacsony költségű "aszimmetrikus" célpontok, például a kis UAV-k és a gyors harci csónakok egy részhalmazának bevetéséhez.
A LaWS programot a PMS 405 kezeli az Integrált Harci Rendszerek Programvégrehajtó Irodájával, a DEWO Dahlgren és a Raytheon Missile Systems (eredeti Phalanx gyártó) közreműködésével. A program azt tervezi, hogy az olcsó üvegszálas lézertechnológiát olyan lézerfegyver középpontjába kell helyezni, amely potenciálisan integrálható egy meglévő Phalanx berendezésbe. Ez a követelmény a lézer integrálásához a meglévő berendezéssel meghatározza a tömegét 1200-1500 kg-ig. Kívánatos lenne továbbá, hogy ez a kiegészítő fegyverzet ne befolyásolja a berendezés működését, az azimut- és magassági szögeket, a maximális átviteli sebességet vagy gyorsulást.
Teljesítménykorlátok
Tekintettel ezekre a korlátokra, a kereskedelmi forgalomban kapható szál lézertechnológiát jelölték meg a legígéretesebb megoldásnak. Annak ellenére, hogy ennek az SSL technológiának vannak bizonyos teljesítménykorlátozásai (ezeket a technológia fejlődésével fokozatosan eltávolítják), az üvegszálas lézerek használata lehetővé tette nemcsak a fegyvergyártás technológiájának, hanem a rendszer a meglévő telepítéseknél.
Az elemzés kezdeti időszaka, a fenyegetettségi mortalitás felmérése, a kritikus komponensek felülvizsgálata és a kompromisszumok után a LaWS csapata befejezte a prototípusrendszer tervezését és megvalósítását. Ahhoz, hogy elegendő teljesítményt és ennek megfelelően bizonyos távolságban halálos kimenetelt érjünk el, ez a fajta technológia új fénysugár -kombináló használatát igényli, amely hat különálló 5,4 kW -os üvegszálas lézert kombinálhat a szabad térben a nagyobb sugárzásintenzitás elérése érdekében. a célponton.
A program költségeinek csökkentése érdekében sok berendezést gyűjtöttek össze, amelyeket korábban fejlesztettek ki és vásároltak más kutatási feladatokhoz. Ide tartozik az L-3 Brashear KINETO K433 nyomkövető támogatás, 500 mm-es távcső és nagy teljesítményű infravörös érzékelők. Egyes alkatrészeket a polcról vásároltak, például magukat a szál lézereket.
2009 márciusában egy LaWS rendszer (egy szál lézerrel) megsemmisítette a habarcshéjakat a White Sands termékcsaládban. 2009 júniusában tesztelték őket a Naval Aviation Combat Systems Centerben, amelynek során a prototípus öt UAV -t követett, rögzített és megsemmisített, amelyek repülés közben betöltötték a "fenyegetési szerepet".
A következő teljes körű tesztsorozatra 2010 májusában került sor a nyílt tengeren, ahol a LaWS rendszer négy kísérlet során sikeresen megsemmisített négy UAV-célpontot "közel harci" forgatókönyvekben, közel egy tengeri mérföld távolságban. Ezt az eseményt jelentősnek nevezték az ONR -ben - a célpontok első megsemmisítésében, amelynek teljes ciklusa volt az útmutatástól a felszíni környezetben történő lövésig.
A 2012 júliusában a DDG-51 USS Dewey (DDG 105) rakétapusztítón végzett tengeri tesztek azonban bizalmat adtak az amerikai haditengerészetnek abban, hogy fel akarnak lépni a gyorsított fejlesztési tervben. A Dewey rombolón végzett tesztek során a LaWS rendszer (amelyet ideiglenesen a hajó fedélzetére telepítettek) sikeresen eltalált három UAV célpontot, és ezzel 12 -ből 12 -et rögzített.
A LaWS-t, amelyet AN / SEQ-3 (XN-1) jelzéssel telepítettek a USS Ponce fedélzetére, amely lebegő előrebázisként (köztes) szolgál a Perzsa-öbölben, Jonathan Greenert tengerészparancsnok 2013 áprilisában jelentette be. az év … ja. Az AN / SEQ-3-at "gyors reagálási képességként" telepítik, amely lehetővé teszi az amerikai haditengerészet számára, hogy felmérje a technológiát az operatív térben. A kísérletet a Haditengerészeti Műveletek Kutatási Igazgatósága vezeti a Haditengerészet Központi Parancsnokságával / Ötödik Flottával együttműködve.
Meghívottakat szólít fel a Felszíni Flotta Egyesület Szimpóziumára 2014 januárjában? Klunder admirális azt mondta, hogy "ez az első irányított energiafegyverek hadműveleti bevetése a világon". Hozzátette, hogy a LaWS végső összeszerelését az NSWCDD központban, a Dahlgren -teszthelyen végezték el, a teljes rendszer tesztjeit befejezték, mielőtt elküldték a Perzsa -öbölbe a Ponce -hajóra. Az offshore teszteket 2014 harmadik negyedévére tervezik.
A LaWS -t a Ponce -híd tetején lévő fedélzetre kell felszerelni. "A rendszer teljesen integrált lesz a hajóval hűtés, elektromos és teljesítmény tekintetében" - mondta Klander. Teljesen integrálva lesz a hajó harci rendszerével és a Phalanx CIWS rövid hatótávolságú rendszerével is."
Az NSWCDD korszerűsítette a rendszert, és bemutatta a Phalanx CIWS azon képességét, hogy képes nyomon követni és továbbítani a célokat a LaWS rendszerhez a további követés és célzás érdekében. A Ponce fedélzetén a rakéta- és tüzérségi robbanófej parancsnoka dolgozik a LaWS vezérlőpultján.
A tengeri demonstráció során gyűjtött adatok az ONR SSL TM (SSL Technology Maturation) programjába kerülnek. A 2012 -ben indított SSL TM program fő célja, hogy a tudományos és technológiai program küszöbértékeit és célkitűzéseit összehangolja a jövőbeli kutatási, fejlesztési és beszerzési igényekkel.
Az ONR szerint az SSL TM program "több demonstrációs eseményből áll prototípus -rendszerekkel versenyképes térben". Három iparági csoportot választottak ki SSL TM projektek kidolgozására, a Northrop Grumman, a BAE Systems és a Raytheon vezetésével; a tervezetek elemzését a tervek szerint 2014 második negyedévének végére fejezik be. Az ONR jövőre dönti el, melyik alkalmas tengeri bemutatóra.
Sínpisztoly a tengerben
A lézerrel együtt az amerikai haditengerészet az elektromágneses sínágyúkat egy másik átalakító fegyverrendszernek tekinti, amely lehetővé teszi az ultra-nagy sebességű lövedékek szállítását nagy hatótávolságon, nagyon nagy pontossággal. A flotta a kezdeti 50-100 tengeri mérföldes hatótávolságot tervezi, és idővel 220 tengeri mérföldre növeli azt.
Az elektromágneses ágyúk leküzdik a hagyományos ágyúk korlátait (amelyek kémiai pirotechnikai vegyületeket használnak a lövedék gyorsítására a cső teljes hosszában), és kiterjesztett hatótávolságot, rövid repülési időt és nagy energiájú célhalált jelentenek. Egy nagyon nagyfeszültségű elektromos áram áthaladásával erőteljes elektromágneses erők jönnek létre, például elméletileg egy tengeri elektromágneses ágyú lövedékeket tud lőni 7 Mach -nál nagyobb sebességgel. A lövedék nagyon gyorsan eléri a légkörön kívüli pályát (repülés aerodinamikai ellenállás nélkül), és ismét belép a légkörbe, hogy elérje a célt 5 Mach-os számot meghaladó sebességgel.
A hajó prototípus elektromágneses fegyverének programját az ONR 2005 -ben, a tudományos és technológiai munka fő összetevőjeként indította útjára, amelynek keretében finomítani kell a sínpisztolyok technológiáját a teljesen kész rendszer üzembe helyezése érdekében. a flotta 2030-2035 körül.
Az INP innovatív projektjének első fázisában a hangsúly a megfelelő élettartamú indítótechnológia fejlesztésén, az impulzusos energiatechnika fejlesztésén és a lövedékkomponensek kockázatának csökkentésén volt. A BAE Systems és a General Atomics szállította a sínpisztolyok prototípusait az NSWCDD -hez tesztelésre és értékelésre.
A haditengerészet elektromágneses ágyúk kutatás -fejlesztési programjának 1. fázisában a hangsúly a kellő élettartamú hordozórakéta kifejlesztésén, a megbízható impulzuserő kifejlesztésén és a lövedék kockázatának csökkentésén van. A BAE Systems és az General Atomics szállítja a sínpisztolyok prototípusait a Fegyverfejlesztési Központba tesztelésre és értékelésre
Az 1. fázisban elérték a kísérleti beállítás bemutatásának célját, 2010 decemberében 32 MJ kezdeti energiát kaptak; egy ígéretes fegyverrendszer ezzel az energiaszinttel képes lesz lövedéket indítani 100 tengeri mérföld távolságban.
A BAE Systems 34,5 millió dolláros szerződést kapott az ONR-től az INP 2. fázisának befejezésére 2013 közepén, és őt választották ki elsőnek, hátrahagyva a rivális General Atomics csapatot. A 2. fázisban a technológiákat a fejlesztési programra való áttéréshez elegendő szintre véglegesítik. Az indító és az impulzus teljesítménye javulni fog, lehetővé téve az átmenetet az egyszeri felvételekről a többfelvételi képességekre. Hőszabályozó technikákat is kifejlesztenek az indító és az impulzusos energiarendszer számára, amelyek szükségesek a hosszú távú tüzeléshez. Az első prototípusokat 2014 folyamán szállítják le; fejlesztését a BAE Systems végzi az IAP Research és a SAIC együttműködésével.
2013 végén az ONR külön szerződést ítélt oda a BAE Systems -nek, 33,6 millió dollár értékben a Hyper Velocity Projectile (HVP) hiperszonikus lövedék fejlesztésére és bemutatására. A HVP a következő generációs irányított lövedék. Ez egy moduláris lövedék lesz, alacsony aerodinamikai ellenállással, kompatibilis az elektromágneses ágyúval, valamint a meglévő 127 mm-es és 155 mm-es ágyúrendszerekkel.
A HVP-szerződés kezdeti szakasza 2014 közepén fejeződött be; céljuk egy koncepcionális tervezési és fejlesztési terv kidolgozása volt a teljesen irányított repülés demonstrálására. A fejlesztést a BAE Systems végzi az UTC Aerospace Systems és a CAES együttműködésében.
Egy 10,4 kg súlyú HVP lövedék költsége egy elektromágneses ágyúra darabonként körülbelül 25 000 dollárra becsülhető; Klander admirális szerint "a lövedék a meglévő rakétarendszer költségeinek mintegy 1/100 -ba kerül".
2014 áprilisában a haditengerészet megerősítette azon terveit, hogy 2016-ban bemutatja a sínpisztolyt a nagy sebességű Millinocket hajó fedélzetén.
Bryant Fuller kontradmirális, a NAVSEA Naval Systems Command főmérnöke szerint ez a demonstráció a tengeren 20 MJ sínpisztolyt fog tartalmazni (az 1. fázis INP kiválasztása a BAE Systems és a General Atomics által gyártott prototípusok között történik), amely egyetlen lövést ad le..
"A dahlgren -i haditengerészeti felszíni fegyverközpontban több száz lövedéket lőttünk ki egy parti létesítményből" - mondta. "A technológia elég érett ezen a szinten, ezért ki akarjuk vinni a tengerre, hajóra rakni, teljes körű teszteket végezni, számos kagylót lelőni és a megszerzett tapasztalatokból tanulmányozni."
"Mivel a sínpisztoly nem lesz integrálva a Millinocket hajóval a 2016 -os demonstrációhoz, ez a hajó nem lesz kiterjesztett módosításon ezen képességek biztosítása érdekében" - mondta Fuller ellentengernagy.
A teljes elektromágneses sínpisztoly öt részből áll: egy gyorsítóból, egy energiatároló és tároló rendszerből, egy impulzusformázóból, egy nagy sebességű lövedékből és egy forgó pisztoly tartóból.
A demonstrációhoz a fegyvertartót és az erősítőt a Millinocket hajó pilótafülkéjére kell felszerelni, míg a tár, a lőszerkezelő rendszer és a több nagy elemből álló energiatároló rendszer a fedélzet alatt lesz elhelyezve, valószínűleg a rakomány konténereiben rekeszek.
Az amerikai haditengerészet 2018 -ban szándékozik visszatérni a tengerre azzal a céllal, hogy elektromágneses fegyvereket lőjön ki a hajóról. A hajóval való teljes integráció ugyanebben a 2018 -ban hajtható végre.
Külön fejlesztés részeként az amerikai haditengerészet kutatólaboratóriuma 2014 elején új kis kaliberű sínpisztolyt tesztelt (egy hüvelyk átmérőjű). Az első lövés 2014. március 7 -én történt. Az ONR támogatásával kifejlesztett kisvasúti pisztoly egy kísérleti rendszer, amely fejlett akkumulátortechnológiát használva percenként több indítást végez mobil platformról.
Az amerikai haditengerészet azt tervezi, hogy 2016 -ban a Millinocket (JHSV 3) tesztjein bemutatja a sínpisztoly működését a tengeren.
