ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun

в 20:18, , рубрики: railgun, Научно-популярное, рельсотрон
ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun - 1

Любой, кто играл в Quake, знает о рельсотроне (railgun). Термин рельсотрон был предложен в конце 1950-х годов советским академиком Львом Арцимовичем для замены существовавшего громоздкого названия «электродинамический ускоритель массы». Лев Арцимович, мировой специалист в области термоядерной физики и физики высокотемпературной плазмы. Изобретённый им ускоритель плазмы был выдвинут на Нобелевскую премию, но СССР снял кандидатуру учёного с обсуждения из-за секретности разработки.

Причиной разработки рельсотронов, являющихся перспективным оружием, стало то, что, по оценкам экспертов, использование порохов для стрельбы достигло своего предела — скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек. В 2005 году ВМС США запустили программу по разработке рельсовых орудий под названием Velocitas Eradico. Согласно Popular Mechanics, ВМС США потратили 500 миллионов долларов, чтобы попытаться создать настоящий рейлган, «использующий электричество и магнетизм вместо пороха и химической энергии для ускорения снаряда по паре рельсов». Но теперь разработчики явно сдались:
Это оружие стало жертвой изменения курса ВМФ на более быстрое и дальнобойное оружие, способное поражать корабли и наземные цели в крупной войне. США обладают самым большим военным бюджетом в мире. На 2022 год Пентагону собираются выделить рекордную сумму – свыше $750 млрд. Бюджетный запрос ВМФ не включает финансирование рельсотрона.

ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun - 2

Рейлганы теоретически безопаснее обычных орудий, поскольку они уменьшают количество летучего пороха, которое корабль хранит глубоко в недрах в магазине боеприпасов. Снаряды тоже быстрее. Но, несмотря на эти преимущества, есть причины, по которым ВМФ консервирует рельсотрон. Во-первых, в настоящее время есть только три корабля, на которые ВМФ мог бы предположительно установить рельсотрон. Следующая возможность оснастить военные корабли рельсотронами появится только в конце 2020-х годов, когда ВМФ начнет строительство эсминцев DDG (X) следующего поколения. Во-вторых, сама концепция рельсотрона также идет не в ногу с переориентацией ВМФ на конфликт великих держав, особенно возможную войну с Китаем или Россией. В третьих, в качестве наступательного оружия дальность действия рейлгана от 50 до 100 миль относительно невелика, поэтому оснащённый рейлганом корабль находится в пределах досягаемости дальнобойного оружия, в том числе китайской противокорабельной баллистической ракеты DF-21D.

Разработка велась 16 лет, активно рекламировалась и в итоге завершилась ничем. «Достигнутые технологии и данные по рельсотронам будут задокументированы и сохранены», — цитируют издания сообщение ВМС США.

Многие эксперты давно критиковали идею рельсотронов, обращая внимание на то, что при современном уровне развития технологий невозможно создать электромагнитный ускоритель нужной мощности в габаритах, приемлемых для военного корабля, пусть даже авианосца. В придачу к электромагнитной пушке требуется целая электростанция для снабжения его энергией. Кроме того, есть масса технических проблем с наведением такого оружия.

Начальные попытки создания рельсотронов, приходятся на Первую мировую войну, но и сегодня, сто лет спустя, это экспериментальное оружие имеет неплохие перспективы совершить революцию в конвенциональных вооружениях. Что же мешает электромагнитной пушке воцариться на полях сражений?

Высокий показатель рельсотронного разгона обусловлен работой электромагнитных сил Лоренца в механизме пушки. Они возникают и начинают действовать на снаряд при коротком замыкании двух параллельных токонесущих (со знаком "-" и со знаком "+") направляющих рельсов после подачи на них очень мощного, но очень короткого импульса тока. В качестве токозамыкательного элемента используется специальная арматура со встроенным в неё снарядом или сам снаряд, лежащий на рельсах и их замыкающий. Силы Лоренца направлены так, чтобы вытолкнуть снаряд из пушки, и он вылетает из ствола с гиперзвуковой скоростью. Разгону снаряда также способствует давление плазмы, которая образуется за снарядом от действия мощного дугового разряда. Плазма со скоростью 50–100 км/ч действует на снаряд, как своеобразная мощная реактивная струя.

В американских опытах по созданию электромагнитного оружия в качестве арматуры, как правило, используется специальной формы «башмак», в котором закреплен снаряд. Такая конструкция исключает контакт снаряда с рельсами. Направляющие, изготовленные из бескислородной меди с серебряным покрытием, сильно подвержены износу от трения и эрозии. При использовании металлических снарядов, выполняющих замыкание своим «телом», замена рельсов требуется после двух-трех выстрелов.

ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun - 3

Сам снаряд изготавливают из тугоплавкого вольфрама. Высокая плотность этого металла позволяет даже тяжелый снаряд сделать малогабаритным, что решает проблему размещения боеприпасов в ограниченных объёмах зарядных отделений или снарядных погребов.

Однако не только быстрый износ рельсов мешает рельсотрону превратиться в супероружие, есть и другие препятствия. Прежде всего это источники питания. Рельсотрон требует мощной системы электропитания в виде униполярных генераторов, компульсаторов, мегаваттных конденсаторов-ионисторов. Эти устройства позволяют формировать очень мощный короткий электрический импульс, передаваемый на рельсы. В лабораторных условиях можно мириться с солидными по размеру и весу блоками аппаратуры. На флоте фактор веса и объёма тоже не столь существенен: у корабля вполне хватит водоизмещения, чтобы упаковать 130 тонн оборудования вдобавок к самим стволам пушек.

С 2005 года ВМС США испытал как минимум два различных проекта рельсотрона, один от BAE Systems и один от General Atomics, причем первый был основным прототипом, который флот использовал в своих предыдущих исследованиях и разработках. Оба этих типа оружия функционировали примерно одинаково, выстреливая снаряды с использованием мощных электрических магнитных полей.

ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun - 4

Рейлган Blitzer производства компании General Atomics (США) размещён на двух трейлерах – на одном собственно пушка, на другом – энергетическая установка. Разработка ЭМП началась в 2005 году и завершилась в 2011-м.

Для наземных же армейских рельсотронов проблема представляется более сложной. Если разместить оборудование на танковых шасси, пришлось бы вести в бой 78-тонного монстра. Выходом стало распределение установки между двумя автомобильными трейлерами (на одном сама пушка, на другом – «энергетика»), этот вариант и был реализован на американской армейской пушке Blitzer. Ещё один тягач с прицепом отдали станции управления. Для питания корабельных рельсотронов (на напичканных хай-теком эсминцах проекта Zumwalt их предположительно будет два) предусмотрен запас мощности судовой установки  (зарезервированный только для рельсотронов) не менее 35–45 МВт. Энергии должно хватить, чтобы обеспечить разгон снаряда до 2000–2500 м/с. Тогда снаряд, получив дульную энергию в 64 МДж, сможет улететь на расстояние до 400 км и, сохранив 20 МДж энергии, поразить цель мощным кинетическим ударом. Уже подсчитано, что попадание такого снаряда весом 18–20 кг в авианосец произведёт эффект ядерного удара.

У армейских пушек меньшая дальность стрельбы – 80–160 км, отчего «энергетики» на выстрелы потребуется примерно вдвое меньше корабельной. Для справки: энергией 1 МДж обладает легковой Golf при скорости 160 км/ч. Снаряд рельсотрона весом 10 кг с дульной энергией 32 МДж при скорости 2500 м/с способен пробить три бетонные стенки или шесть 12-миллиметровых стальных листов, что по эффекту равносильно взрыву 150 кг тротила.

Серьёзными препятствиями на пути широкого использования рейлганов являются резонансные явления в рельсовой системе и эффект расталкивания рельсов от действия сил  Лоренца,  электромагнитная совместимость с электронными системами пушки, необходимость охлаждения ствола и блоков электроники и др.

В процессе натурных испытаний была выявлена также необходимость в быстром перезаряжании пушки для увеличения темпа стрельбы по крайней мере до 6–10 выстрелов в минуту. В этом году работающая в кооперации с американским ВПК британская компания BAE Systems провела огневые испытания на полигоне ВМС США в штате Вирджиния. Как заявляют британцы, они рассчитывают в ближайшие пару лет увеличить скорострельность своей установки до 10 выстрелов в минуту при весе снаряда 16 кг, так что эта проблема постепенно находит решение.

Электромагнитная пушка морского базирования, разрабатываемая компанией BAE SYSTEMS
Предполагаемый вес снаряда: 18 кг; Дульная скорость: 2,5 км/с (7,5 Маха), вдвое больше, чем у обычных пушек; Дальность действия: 400 км (у обычных корабельных орудий – не более 80 км); Снаряд: уничтожает цель за счет энергии удара, взрывчатых веществ не содержит; Длина ствола орудия: 10 м

Снаряд имеет наиболее приемлемую для гиперзвука коническую удлиненную форму с небольшим затуплением носка – это своего рода заострённый стержень. Стабилизатор в хвостовой части позволяет удерживать снаряд на траектории полета. Создание такого боеприпаса – это еще одна проблемная область рельсотронной программы.

ВМС США убирает в дальний ящик создание Railgun - 5

По состоянию на 2017 год Управление военно-морских исследований заявило, что продемонстрирована способность, по крайней мере, одного из этих видов оружия стрелять снарядами со скоростью более 4500 миль в час, или примерно в шесть раз быстрее скорости звука. В том же году испытания показали, что имеется возможность залповой стрельбы из прототипа рельсовой пушки компании BAE Systems. Заявленная цель в то время заключалась в разработке конструкции, способной поражать цели различного типа — от кораблей и береговых объектов до самолетов и управляемых ракет противника на расстоянии до 100 миль. ВМС США ожидали, что серийные образцы этого оружия будут приняты на оснащение флота к 2025 году.

Однако за последние четыре года статус этой программы становился все более неясным. Последним значимым решением ВМС было перенести все работы, в том числе над прототипом рельсотрона, из дивизиона Дальгрена Военно-морского центра надводных боевых действий в Вирджинии на ракетный полигон White Sands Сухопутных войск ВС США в Нью-Мексико.

В то время также велась дискуссия о возможном испытании этого оружия у побережья в северо-западной части Тихого океана. Первоначально ВМС США планировали осуществить испытания прототипа рейлгана с корабля в 2016 году. Однако мероприятия неоднократно откладывались.
В последние годы также появилось множество отчётов, указывающих на то, что ВМС США близки к отмене программы по созданию рельсотрона. Тем не менее, финансирование продолжалось на относительно стабильном уровне вплоть до текущего финансового года.

Также важно отметить, что ВМС США работали над сверхскоростным снарядом, основанным на конструкции снаряда для рейлгана, но который можно выпускать из другого оружия, включая 127-мм морские пушки и 155-мм гаубицы, со скоростью М — 3. Этой скорости достаточно для того, чтобы поразить широкий спектр целей по сравнению с традиционными артиллерийскими боеприпасами. 155-мм самоходная гаубица XM1299 Сухопутных войск ВС США в прошлом году в ходе эксперимента успешно сбила беспилотник-мишень BQM-167, служивший аналогом крылатой ракеты.

127-мм пушка и самоходная гаубица M107, модифицированная для использования в качестве испытательного стенда для 155-мм усовершенствованной артиллерийской системы Advanced Gun System (AGS), применялись в ходе тестов. Такие пушки могли бы использоваться в качестве основного вооружения эсминцев класса Zumwalt.

Однако в 2016 году ВМС США объявили, что не будут закупать 155-мм снаряды для ведения огня на большие расстояния после того, как стоимость боеприпасов взлетела до заоблачных высот, и в конечном итоге эти орудия остались без снарядов.

И хотя рейлган также имеет оборонительный потенциал, поскольку он может сбивать приближающиеся самолеты, ракеты и дроны, у ВМФ уже есть множество существующих ракет и орудий для борьбы с этими угрозами.

Рейлганы, похоже, стали жертвой нового тренда: гиперзвукового оружия. Новый Common Hypersonic Glide Body (C-HGB) ВМС, разработанный совместно с армией США, имеет максимальную скорость 17 Махов и дальность полета более 1700 миль. Этого достаточно, чтобы поразить цели с безопасного расстояния.

В мае ВМС объявили, что планируют добавить свой C-HGB к своим эсминцам класса Zumwalt. Служба неоднократно предлагала заменить две 155-миллиметровые Advanced Gun Systems (AGS) на Zumwalts на рельсотроны, поскольку стоимость высокоточного снаряда, разработанного для этого оружия, стала недоступной. Теперь «гиперзвук» заполнит пустоту, оставленную пушками AGS. Военно-морской флот вполне логично решил, что лучше оснастить корабли оружием дальностью 1700 миль, а не 100 миль (в лучшем случае).

«Мы многому научились, и создание чего-то подобного, способного справиться с таким большим количеством электромагнитной энергии, и не взорваться, является сложной задачей», — сказал ныне отставной адмирал ВМФ Джон Ричардсон, в то время начальник военно-морских операций, во время выступления на конференции Аналитического центра Атлантического совета в 2019 году.

Китай, по сообщениям прессы, находится на стадии НИР и НИЭР, которые сосредоточены в специально созданной корпорации CASIC в научном центре Ухань (WUHAN). Представители КНР заявили, что разрабатывают наземный рельсотрон наподобие американского Blitzer и обещают по проекту 055А к 2022 году создать орудие калибра 130 мм.

Хотя кажется, что американская система рельсотрона закрыта, судьба китайской программы рельсотрона все ещё неизвестна. Наблюдатели впервые заметили китайский рельсотрон, установленный на десантном корабле на реке Янцзы, в 2018 году. Ещё неизвестно, последует ли Пекин примеру Вашингтона в области консервирования артиллерийских орудий на основе электромагнитного излучения или же Народно-освободительная армия решит, что это оружие по-прежнему имеет определённую ценность.

Автор:
TilekSamiev

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js