Americké námořnictvo vytváří zbraně na nových fyzikálních principech
Zdálo by se, že americké námořnictvo dnes disponuje dostatečným souborem prostředků ochrany proti řízeným a balistickým protilodním raketám (ASM). Někteří vojenští experti však pochybují, že tyto obrany budou schopné odolat nové generaci okřídlených a balistických protilodních raket vyvíjených v řadě zemí, především v Číně.
Salva za milion
Zářijová zpráva americké Kongresové výzkumné služby je věnována analýze práce v oblasti vytváření zbraní na základě nových fyzikálních principů. Tato zpráva jasně ukazuje znepokojení vojenských odborníků, že v řadě bojových scénářů během masivních útoků povrchových lodí různými prostředky leteckého útoku nemusí stávající zatížení municí tradičních obranných prostředků za prvé stačit, a za druhé náklady na námořní protiletadlové řízené střely (SAM) této munice budou jednoduše nesrovnatelné s náklady na útočící zbraň.
O raketových křižnících amerického námořnictva je známo, že nesou 122 raket, zatímco torpédoborce nesou 90–96 raket. Součástí celkového počtu raketových zbraní jsou však řízené střely Tomahawk pro údery proti pozemním cílům a protiponorkové zbraně. Zbývající částku tvoří střely, kterých může být až několik desítek jednotek. V tomto případě je třeba vzít v úvahu: pro zvýšení pravděpodobnosti zasažení vzdušného cíle lze proti němu vystřelit dvě rakety, což zvyšuje rychlost spotřeby munice. V univerzálních vertikálních odpalovacích zařízeních (UVPU) lodí jsou raketové zbraně různých typů instalovány společně, a proto je dobití UVPU možné pouze při návratu na základnu nebo na zastávce.
Analyzujeme -li náklady na konkrétní vzorky střel řízených americkým námořnictvem, pak je obrana povrchové lodi nákladná. Cena jedné jednotky protiletadlových raketových zbraní tedy u některých typů přesahuje několik milionů dolarů. Například střely RAM (Rolling Airframe Missile) stojí státní pokladnu 0,9 milionu dolarů za jednotku a rakety ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) za 1,1 -1,5 milionu. Pro ochranu ve středním pásmu před letadly a okřídlenými protilodními raketami, jakož i před balistickými protilodními raketami v závěrečném úseku trajektorie se používá SM-6 Block 1 SAM „Standard“v ceně 3,9 milionu dolarů. Střely „Standard“SM-3 Block 1B (14 milionů dolarů za jednotku) a střely „Standard“SM-3 Block IIA (více než 20 milionů) slouží k zachycení útočných balistických protilodních raket uprostřed mimo atmosféru trajektorie.
Aby se zlepšila účinnost obrany povrchových lodí, americké námořnictvo v současné době pracuje na laserových zbraních, elektromagnetických dělech a projektilech hypervelocity projectile (HPV). Dostupnost takových prostředků umožní čelit leteckým i povrchovým útočným prostředkům.
Silou světla
Práce námořnictva při vývoji vysoce výkonných vojenských laserů dosáhla úrovně, která mu umožňuje čelit určitým typům povrchových (NC) a vzdušných cílů (CC) na vzdálenost asi 1, 6 kilometru a zahájit jejich nasazení na válečných lodí (př. n. l.) za několik let. Výkonnější lodní lasery, které budou připraveny k nasazení v příštích letech, poskytnou povrchu amerického námořnictva BC schopnost čelit NC a CC v dosahu asi 16 kilometrů. Tyto lasery budou mimo jiné zajišťovat protiraketovou obranu poslední řady BC před určitými typy balistických raket, včetně nové čínské protilodní balistické rakety (ASBM).
Americké námořnictvo a americké ministerstvo obrany v současné době vyvíjejí tři typy laserů, které lze v zásadě použít na BC: polovodičové vlákno SSL (solid state laser), SSL štěrbinový laser a laser s volnými elektrony (FEL) laser. Jeden ze zkušených laserových demonstrátorů SSL byl vyvinut námořnictvem pod laserovým zbraňovým systémem LaWS (Laser Weapon System). Další varianta vláknového laseru SSL námořnictva byla vytvořena v rámci programu Tactical Laser System (TLS). Mezi řadou programů amerického ministerstva obrany na vývoj štěrbinového laseru SSL pro vojenské účely se objevuje námořní laserový program MLD (Maritime Laser Demonstration).
Námořnictvo také vyvinulo nízkoenergetický prototyp FEL, laser s volnými elektrony, a v současné době pracuje na prototypu tohoto laseru s vyšším výkonem.
Zpráva zdůrazňuje, že ačkoli námořnictvo vyvíjí laserové technologie a prototypy potenciálních lodních laserů a má také obecnou vizi vyhlídek na jejich další vývoj, v současné době neexistuje žádný konkrétní program na nákup sériových verzí těchto laserů ani program. to by u určitých typů sázkových kanceláří uvádělo konkrétní data pro instalaci laserů.
Jak je uvedeno ve zprávě, laserové zbraně mají určité výhody i řadu nevýhod v boji proti různým druhům hrozeb, včetně balistických raket.
Laser - profesionálové
Mezi výhody laserové zbraně patří její hospodárnost. Náklady na lodní palivo na výrobu elektřiny potřebné k vypálení elektricky pumpovaného laseru se ukázaly být nižší než jeden dolar na výstřel, zatímco náklady na jeden systém protiraketové obrany krátkého dosahu jsou 0,9–1,4 milionu dolarů a rakety dlouhého doletu jsou několik milionů dolarů. Použití laserů může poskytnout BC alternativu při ničení méně důležitých cílů, jako jsou UAV, zatímco rakety budou použity k zajištění zničení důležitějších cílů. BK je velmi drahý typ námořního vybavení, zatímco nepřítel proti němu používá relativně levné vojenské prostředky, malé čluny, UAV, protilodní rakety, balistické protilodní rakety. Díky použití laserů je tedy možné změnit poměr nákladů na obranu lodi. BC má omezené zatížení municí pro raketové a dělostřelecké zbraně, jejichž použití bude vyžadovat dočasné stažení lodi z bitvy k doplnění muniční zátěže. Laserové zbraně nemají žádná omezení počtu výstřelů a lze je použít ke zničení návnad, které se aktivně používají k vyčerpání lodní munice. Nadějná loď s laserovými a raketovými zbraněmi bude kompaktnější a levnější než loď URO s velkým počtem raket ve vertikálních odpalovacích zařízeních.
Laserové zbraně zajistí téměř okamžité zasažení cíle, což eliminuje potřebu vypočítat trajektorii zachycení útočícího cíle protiraketovou střelou. Cíl je deaktivován zaostřením laserového paprsku na několik sekund, poté lze laser znovu zaměřit na jiný objekt. To je zvláště důležité, když BC působí v pobřežní zóně, kdy na něj lze střílet z raketových, dělostřeleckých a minometných zbraní z relativně krátkých vzdáleností.
Laserové zbraně mohou zasáhnout super manévrovatelné cíle, které mají lepší aerodynamické vlastnosti než protiraketové střely lodi.
Laser poskytuje minimální vedlejší poškození, zejména při bojích v oblasti přístavu. Kromě funkcí zasažení cílů lze laser použít k detekci a sledování cílů a jejich nesmrtelnému ovlivnění, což zajišťuje potlačení palubních optoelektronických senzorů.
Laserové nevýhody
Patří sem implementace zachycení pouze v přímé viditelnosti cíle a nemožnost ničit cíle nad horizontem. Omezení schopnosti zachytit malé předměty na širém moři, které je skrývá v hřebenech vln.
Intenzita laserového záření při průchodu atmosférou je oslabena absorpcí spektrálních čar různých atmosférických složek nebo Rayleighovým rozptylem, jakož i makroskopickými nehomogenitami spojenými s atmosférickou turbulencí nebo ohřevem atmosféry stejným paprskem. V důsledku rozptylu těmito nehomogenitami se může laserový paprsek rozpínat, což povede ke snížení hustoty energie - nejdůležitější parametr charakterizující smrtelnost laserových zbraní.
Při odrážení masivního útoku nemusí jeden laser na lodi stačit kvůli potřebě jej opakovaně zaměřit v omezeném časovém období. V tomto ohledu bude nutné na poslední řadu umístit několik BC laserů typu protiletadlových dělostřeleckých systémů (ZAK) pro sebeobranu.
Nízkoenergetické kilowattové lasery mohou být při cílení na stíněné cíle méně účinné než megawattové lasery s vyšším výkonem (ablativní povrchová úprava, vysoce reflexní povrchy, rotace těla atd.). Zvýšení výkonu laseru zvýší jeho náklady a hmotnost. Vystavení laserovému paprsku v případě zmeškání může způsobit nežádoucí vedlejší poškození a poškození vašeho letadla nebo satelitů.
Na velikosti záleží
Nicméně potenciální cíle pro laserové zbraně mohou být optoelektronické senzory, včetně těch, které se používají na protilodních raketách; malé lodě a čluny; neřízené střely, granáty, miny, bezpilotní prostředky, letadla s posádkou, protilodní rakety, balistické střely, včetně balistických protilodních raket.
Lasery s výstupním výkonem asi 10 kilowattů mohou působit proti UAV na krátké vzdálenosti, s výkonem desítek kilowattů - UAV a člunů některých typů, výkonem sto kilowattů - UAV, čluny, NUR, projektily a doly, stovky kilowattů - všechny výše uvedené cíle, jakož i letadla s posádkou a některé typy řízených střel s kapacitou několika megawattů - na všechny dříve zmíněné cíle, včetně nadzvukových protilodních raket a balistických raket v dostřelu až 18 kilometrů.
BC s lasery o výkonu více než 300 kilowattů může chránit nejen sebe, ale i ostatní lodě v oblasti jejich odpovědnosti, například jako součást úderné skupiny letadlových lodí.
Podle amerického námořnictva mají křižníky se systémem protiraketové obrany Aegis a torpédoborce (lodě typů CG-47 a DDG-51), jakož i přistávací doky vrtulníků (DVKD) typu San Antonio LPD-17 dostatečné úroveň napájení pro bojové operace pomocí laserových zbraní, jako je LaWS.
Některé lodě amerického námořnictva budou v bojových podmínkách schopné používat lasery typu SSL s výstupním výkonem až 100 kilowattů.
Námořnictvo zatím nedisponuje muničními systémy, které by disponovaly dostatečnou úrovní napájecích nebo chladicích schopností pro zajištění provozu SSL laserů s výstupním výkonem přes 100 kilowattů. Vzhledem k velkým rozměrům laserů typu FEL nemohou být instalovány na stávající křižníky nebo torpédoborce. Rozměry letadlových lodí a obojživelných útočných lodí pro všeobecné použití (LHA / LHD) s velkou pilotní kabinou mohou poskytnout dostatečný prostor pro umístění laseru FEL, ale nemají dostatečný výkon na podporu megawattového laseru FEL.
Na základě těchto podmínek bude muset námořnictvo v příštích letech určit požadavky na návrhy slibných kosmických lodí a omezení, která jsou na ně kladena v případě instalace námořních laserů, zejména SSL laserů s výkonem přes 100 kilowattů, stejně jako lasery FEL.
Tato omezení vedla například k dokončení programu křižníku CG (X), protože tento projekt počítal s provozem SSL laseru s výkonem přes 100 kilowattů a / nebo laserem FEL megawattové třídy.
Po dokončení programu CG (X) námořnictvo neoznámilo žádné budoucí plány na pořízení BC schopné provozovat laser typu SSL s výkonem přes 100 kilowattů nebo laser FEL.
Laserové nosiče
Jak je však ve zprávě zdůrazněno, možnosti návrhů lodí, které by mohly v následujících letech rozšířit schopnost námořnictva instalovat na ně lasery, mohou zahrnovat následující možnosti.
Navrhování nové varianty torpédoborce DDG-51 Flight III, který námořnictvo plánuje koupit ve fiskálním roce 2016, s dostatečným prostorovým, energetickým a chladicím výkonem na podporu SSL laseru s výkonem 200-300 kilowattů nebo více. To bude vyžadovat prodloužení skříně DDG-51 a také poskytnutí prostoru pro laserové zařízení a další generátory energie a chladicí jednotky.
Návrh a pořízení nového torpédoborce, což je další vývoj varianty DDG-51 Flight III, která poskytne SSL laser s výstupním výkonem 200-300 kilowattů nebo více a / nebo megawattový FEL laser.
Úprava designu UDC, který bude v příštích letech zakoupen takovým způsobem, aby byl zajištěn provoz SSL laseru o výkonu 200-300 kilowattů nebo více a / nebo FEL laseru megawattové třídy.
V případě potřeby úprava konstrukce nové letadlové lodi typu „Ford“(CVN-78) tak, aby laser SSL o výkonu 200–300 kilowattů nebo více a / nebo laser FEL třídy megawattů lze provozovat.
V dubnu 2013 námořnictvo oznámilo, že plánuje instalaci laserových zbraní na USS Ponce, které byly převedeny z přistávacího plavidla na experimentální pro technologický vývoj laserových zbraní proti útočícím lodím a UAV. V srpnu loňského roku byl na tuto loď, která se nachází v Perském zálivu, nainstalován tento 30 kilowattový laser. Podle ústředního velení USA laser lodi během testování úspěšně zničil vysokorychlostní člun a UAV.
V rámci programu na vytvoření laserových zbraní přenášejících námořnictvo zahájilo námořnictvo projekt technologického zdokonalení polovodičové laserové technologie SSL-TM (solid-state technology maturation), v rámci kterého průmyslové skupiny vedené BAE Systems, Northrop Grumman) a Raytheon soutěží o vývoj lodního laseru o výkonu 100–150 kilowattů, který je účinný proti malým člunům a bezpilotním prostředkům.
Oddělení výzkumu a vývoje amerického námořnictva provede důkladnou analýzu výsledků testování laseru na Pons UDC pro jeho další využití v programu SSL-TM, jehož cílem je vytvořit prototyp laseru o výkonu 100- 150 kilowattů pro zkoušky na moři do roku 2018. Budou stanovena pravidla odposlechu a technologie pro používání LaWS v bojových podmínkách, které by pak měly být implementovány do výkonnějších laserových zbraní.
Další zvýšení výkonu laseru na 200-300 kilowattů umožní této zbrani čelit některým typům okřídlených protilodních raket a zvýšení výstupního výkonu na několik stovek kilowattů, stejně jako až na jeden megawatt a více, může aby byla tato zbraň účinná proti všem typům okřídlených a balistických protilodních raket.
Ale i když vyvinutá zbraň založená na polovodičových laserech má dostatečnou sílu k ničení malých člunů, člunů a UAV, ale nedokáže čelit okřídleným nebo balistickým protilodním raketám, její vzhled na lodích zvýší jejich bojovou účinnost. Laserové zbraně například sníží spotřebu raket k zachycení UAV a zvýší počet raket, které lze použít k boji proti protilodním raketám.
Silou indukce
Kromě polovodičových laserů vyvíjí námořnictvo od roku 2005 také elektromagnetickou zbraň, jejíž myšlenkou je přivést napětí ze zdroje energie na dvě paralelní (nebo koaxiální) proudové kolejnice. Když je obvod uzavřen, umístěním na přípojnice, například mobilního vozíku, který vede proud a má dobré kontakty s přípojnicemi, generuje se elektrický proud, který indukuje magnetické pole. Toto pole vytváří tlak, který má tendenci tlačit vodiče tvořící obvod od sebe. Ale protože jsou masivní kolejnice-pneumatiky pevné, jediným pohyblivým prvkem je vozík, který se pod tlakem začne pohybovat po kolejích tak, že se zvětšuje objem obsazený magnetickým polem, tj. Ve směru od zdroj energie. Vylepšení EM zbraní je zaměřeno na zvýšení konečné rychlosti na čísla M = 5, 9–7, 4 na úrovni hladiny moře.
Zpočátku námořnictvo začalo vyvíjet EM dělo jako zbraň pro přímou pobřežní podporu námořní pěchoty během obojživelných operací, ale poté přeorientovalo tento program na vytvoření EM zbraně na ochranu před protilodními raketami. Námořnictvo v současné době financuje práci BAe Systems a General Atomics na vytvoření dvou demonstrátorů EM zbraní, která začala vyhodnocovat v roce 2012. Tyto dva prototypy jsou určeny pro vrhání projektilů s energií 20-32 MJ, což zajišťuje let střely v dosahu 90-185 kilometrů.
V dubnu 2014 oznámilo námořnictvo plány na instalaci prototypu děla EM ve fiskálním roce 2016 na palubu víceúčelové rychlé obojživelné útočné lodi JHSV (Joint High Speed Vessel) třídy Spiehead pro zkoušky na moři. V lednu 2015 se dozvědělo o plánech námořnictva přijmout EM-zbraň v období 2020-2025. V dubnu bylo oznámeno, že námořnictvo zvažovalo instalaci EM děla na nový torpédoborec třídy Zumwalt (DDG-1000) v polovině roku 2020.
Na konci roku 2014 velení námořních systémů amerického námořnictva NAVSEA (Naval Sea Systems Command) omylem zveřejnilo žádost o informace RFI (Request for Information) pro program na vytvoření výkonné železniční EM-zbraně. Žádost byla vydána jménem NAVSEA (PMS 405), Úřadu pro námořní výzkum (ONR) a kanceláře ministra obrany. To se objevilo na vládním webu FedBizOpps 22. prosince 2014 a bylo zrušeno o čtyři hodiny později. Každý, kdo měl čas seznámit se s RFI, může získat představu o směru vývoje programu EM rail rail. Průmyslové a akademické instituce byly zejména vyzvány, aby předložily své návrhy na vývoj EM-pistole senzoru řízení palby (FCS) pro detekci, sledování a zasažení pozemních a vzdušných cílů a balistických raket.
Podle RF by senzor FCS budoucího EM železničního děla měl mít elektronické snímací zorné pole více než 90 stupňů (v azimutu a ve svislé rovině), sledovat cíle s malou efektivní rozptylovou plochou (ESR) při dlouhý dosah, sledování a zasílání balistických cílů v atmosféře, blokování rušení prostředí (počasí, terén a biologie), zajištění zpracování dat při odpuzování úderu balistické střely, zajišťování protivzdušné obrany a zasažení povrchových cílů, souběžné sledování útočných cílů a odpalovaných nadzvukových projektilů, a provést kvalitativní posouzení stupně bojového poškození. Senzor FCS musí navíc prokázat rychlé uzavření smyčky řízení palby, zvýšenou odolnost vůči technickým a taktickým protiopatřením, vysokorychlostní sledování a sběr dat, jakož i technologickou připravenost dostatečnou k vytvoření prototypu ve třetím čtvrtletí fiskálního roku 2018, a zajistit provozní připravenost. v letech 2020–2025.
RFI požádalo průmyslové společnosti a výzkumné ústavy, aby popsaly klíčové prvky a připravenost jejich technologií FCS, poskytly informace o jejich vhodnosti pro víceúčelové aplikace, možných problémech s integrací stávajících námořních bojových systémů a dopadu na dodavatelský řetězec.
Od výzkumného centra NAVSEA Surface Warfare Research Center v Dahlgrenu ve Virginii se očekávalo, že mezi 21. a 22. lednem 2015 přijme průmyslové návrhy a vydá konečnou odpověď 6. února. Ale nyní jsou všechna tato data přirozeně posunuta doprava.
Oddělení výzkumu a vývoje amerického námořnictva zahájilo v roce 2005 inovativní program na vytvoření prototypu EM železničního děla. Jako součást první etapy programu se předpokládalo vytvoření odpalovacího zařízení s přijatelnou životností a spolehlivou technologií pulzního napájení. Hlavní práce byla zaměřena na vytvoření hlavně zbraně, napájení, železniční technologie. V prosinci 2010 demonstrační systém vyvinutý SIC v Dahlgrenu dosáhl světového rekordu v úsťové energii 33 MJ a dostačující k odpálení střely na vzdálenost 204 kilometrů.
První demonstrátor EM kanónu postavený průmyslovou společností patří společnosti BAe Systems a má kapacitu 32 MJ. Tento demonstrátor byl do Dahlgrenu přivezen v lednu 2012 a konkurenční prototyp General Atomics dorazil o několik měsíců později.
Na základě úspěchů první etapy práce začala v roce 2012 druhá etapa, v jejímž rámci byla práce zaměřena na vývoj zařízení a metod zajišťujících rychlost střelby na úrovni 10 ran za minutu. Aby byla zajištěna konstantní rychlost střelby, je nutné vyvinout a implementovat nejefektivnější metody termoregulace EM pistole.
První testy prototypu EM-děla vyvinutého společností BAe Systems nebo General Atomics na moři proběhnou na palubě víceúčelového vysokorychlostního přistávacího katamaránu JHSV-3 Millinocket. Jsou naplánovány na fiskální rok 2016 a jsou jednorázové. Střílení v poloautomatickém režimu pomocí plně integrovaného lodního EM děla je naplánováno na rok 2018.
Hyper Velocity Projectiles
Vývoj EM kanónu také počítá s vytvořením speciálních řízených střel s vysokou rychlostí HVP (hypervelocity projectile), které by mohly být také použity jako standardní 127 mm námořní a 155 mm pozemní děla. Křižníky amerického námořnictva, kterých je 22, mají dva a torpédoborce (69 jednotek) mají jedno 127mm dělo. Tři nové torpédoborce DDG-1000 ve výstavbě Zumvolt mají po dvou dělech ráže 155 mm.
Podle společnosti BAe Systems má střela HVP délku 609 milimetrů a hmotnost 12,7 kilogramu včetně užitečného zatížení o hmotnosti 6,8 kilogramu. Hmotnost celé startovací soupravy HVP je 18,1 kilogramu s délkou 660 milimetrů. Experti ze společnosti BAe Systems tvrdí, že maximální rychlost střelby projektilů HVP je 20 ran za minutu z děla 127 mm Mk45 a 10 ran za minutu ze slibného torpédoborce 155 mm DDG 1000, označovaného AGS (pokročilý zbraňový systém). Rychlost střelby z EM kanónu je šest ran za minutu.
Dosah střel HVP z kanónu 127 mm Mk 45 Mod 2 přesahuje 74 kilometrů a při střelbě ze 155 mm kanónu torpédoborce DDG-1000-130 kilometrů. Pokud jsou tyto granáty vypalovány z EM kanónu, dostřel bude více než 185 kilometrů.
Žádost námořnictva o informace RFI zaslaná průmyslu v červenci 2015 na výrobu prototypu děla EM naznačovala hmotnost odpalovacího zařízení HVP přibližně 22 kilogramů.
Při výstřelu z dělostřeleckého kanónu ráže 127 mm dosáhne střela rychlosti odpovídající číslu M = 3, což je polovina oproti výstřelu z EM kanónu, ale více než dvojnásobek rychlosti konvenční střely ráže 127 mm vystřelené z lodní kanón Mk 45. Tato rychlost je podle odborníků dostačující k zachycení alespoň některých typů okřídlených protilodních raket.
Výhodou koncepce použití kanónu 127 mm a střely HVP je skutečnost, že taková děla jsou již nainstalována na křižnících a torpédoborcích amerického námořnictva, což vytváří předpoklady pro rychlé šíření nových projektilů v námořnictvu jako je dokončen vývoj HVP a tyto zbraně jsou integrovány do bojových systémů lodí výše uvedených typů.
Analogicky s lodními laserovými zbraněmi, i když hyperrychlé projektily vypálené ze 127mm dělostřeleckých děl nejsou schopny čelit balistickým protilodním raketám, přesto zlepší bojovou účinnost lodi. Přítomnost těchto granátů umožní použití menšího počtu raket k protiraketovým protilodním raketám a zároveň zvýší počet raket k zachycení balistických protilodních raket.
