Pulse Race:准备出海的高能武器
根据美国海军的LaWS计划,使用低成本光纤激光技术作为激光基础的可能性 武器可以集成到现有的Phalanx安装中
美国海军第一次准备好展示高能激光武器的工作,并最近宣布计划在海上发射原型电磁轨道炮。 考虑新一代脉冲武器的进展。
几十年来,美国海军只谈到了激光,脉冲能量系统和电动武器在船上的部署。 一些非常有吸引力的理论优势 - 几乎无限的商店,廉价的弹药和快速的影响,以及更多 - 促成了国防科技界在当时相关技术的创造,开发和示范方面投入大量资源。 这一过程带来了一系列出版物和专利,一些原型和大量杰出的世界纪录。
然而,从技术角度来看,这种武器的设计和制造过于困难。 技术和技术并不总是在预期的时间范围内,并且一些最初有希望的解决方案被证明是不切实际的或不起作用的; 物理定律有时会妨碍进步。
即便如此,车队仍然坚持对基础科学的信心,谨慎使用研发资源来降低风险和开发关键的先进技术最近开始产生效益。 事实上,该机队目前即将部署其首款高功率高能激光(HEL)高功率激光器; 2016还计划在海上发射原型电磁轨道枪。
海军研究和发展理事会负责人,海军少将马修克兰德将这些高性能武器描述为“海战的未来”,并补充说海军“处于这一独特技术的最前沿”。
值得回顾的是,定向能武器,如高功率激光器和高功率微波,已经研究了四十多年。 例如,海军在1971开设了一个HEL计划部门,并开始开发,制造和测试一个强大的(约兆瓦)HEL氟化氘的军事示范样本。
最新的 故事 为美国海军开发的定向能武器真正开始于7月2004重建PMS 405软件办公室,用于海军系统司令部海军系统和电动武器。 这一步骤成为科学和技术发展的新动力,在标有“异国情调”的方框中被推迟了大约十年。 并非研究被暂停;相反,技术并没有明确的成功之路。
在过去十年中,PMS 405已成为电动武器技术和定向能武器从实验室转移到机队的中心。 在此职位上,他负责协调海军研究中心,政府实验室和工业界之间的研发。
此外值得注意的还有ONR(海军研究办公室)海军研究和海军水面作战建立达尔格伦海军陆战队海军武器发展中心的贡献。 ONR监督高功率激光和轨道炮技术的创新发展,而NSWCDD则成为定向能研究,开发和建模的“卓越中心”。 作为定向能源研究理事会的一部分,使用定向能源战办公室(DEWO)的军事行动研究中心致力于将HEL技术从科技空间转移到先进的海军部队。
激光魅力
如果我们看一下摘要,与传统的大炮和制导弹药相比,具有强大HEL激光的武器系统具有许多优点:以光速和短目标照射时间提供冲击; 可扩展的影响(从致命到非致命); 视线精度; 高精度的指导; 超快速目标重新获取; 一个大型可再生商店,没有与标准爆炸性弹药相关的危险和后勤负担。
但是,首先,根据ONR的计算,单发成本非常低的前景-远低于单发XNUMX美元-对指令产生了令人着迷的效果 舰队 美国正在寻找继续提供资金的方式。
与此同时,尽管人们常常对HEL系统的积极品质进行评论,但长期在船上部署激光武器的复杂任务却困扰着物理学家和工程师。 将力量集中在目标上是主要问题之一。 激光武器必须能够将高能射束聚焦在目标上的小且清晰标记的瞄准点上,以便产生冲击。 然而,考虑到许多类型的潜在目标,所需的能量和破坏保证的范围可能有很大差异。
权力不是唯一的问题。 当沿着相同视线长时间发射的激光束加热其通过的空气时,可能发生热扩散,导致光束散射和散焦。 周边海洋环境的复杂和动态特性也阻碍了目标定位。
接下来,您需要考虑与平台集成的各种问题。 庞大的原型设备具有大的外形尺寸,串行系统需要显着缩小尺寸以便与较小的平台集成。 将HEL武器整合到战舰中也对航母平台提出了关于能量产生,能量分配,冷却和散热的新要求。
在2000中间的ONR发现自由电子激光(FEL)自由电子激光器是HEL舰载武器系统的最佳长期解决方案。 这是因为FEL光束的波长可以精细地调节到主要的外部条件,以便获得最佳的“大气渗透率”。
在这方面,在ONR的领导下,创新的海军原型(INP)创新海洋原型计划的启动旨在开发100千瓦级的演示FEL,其工作波长在1,0-2,2微米范围内。 波音和雷神公司于4月份收到了IA相的平行年度合同,用于初步设计,9月,2009波音公司被选中继续进行IB阶段,之后该项目进入关键结构分析阶段。
在完成对FEL发电厂的关键分析后,波音公司希望制造并测试下一个设计用于三种不同波长的FEL 100 kW演示。 然而,在2011年度的ONR转向了INP的工作,以便引导当前资源开发固态SSL激光器(固态激光器)。 目前,FEL的工作重点是继续努力降低与该系统相关的风险。
名称为AN / SEQ-3的LaWS系统将在未来几个月内作为“快速响应工具”安装在美国海军的庞塞船上。 LaWS指南将安装在庞塞船桥的上方。
这种资源的重定向是SSL技术日益成熟的结果,也是美国海军加速部署经济型HEL武器的前景。 ONR和PMS 405在2000-s中期到晚期都认识到这种近期发展道路。
根据海军少将Klander的说法,SSL计划“是我们最重要的科技计划之一。” 他补充说,这些新兴机会特别具有吸引力,因为它们为防止不对称威胁的代价高昂的问题提供了“经济实惠的解决方案”。 我们的对手可能甚至不会出现,因为他们知道我们可以以每次射击不到1美元的价格将激光瞄准目标。“
在过去六年中,重点放在固态技术的发展上,这一领域的发展和示范就是证明。 一个例子是海事激光演示(MLD)海洋激光演示器。 在4月2011,诺斯罗普格鲁曼公司在一艘试验船上安装了原型SSL激光器,该射束的光束击中了一艘小型目标船。 ONR的HEL项目经理Peter Morrison表示,这是“首次在战舰上安装了具有此类功率等级的HEL,从该船获得能量,并在海况下用于远程目标。”
MLD演示是两年半设计,开发,集成和测试的结晶。 在MLD项目之上,以及Dahlgren,China Lake,Hunem和Point Mugu的工业,高能技术和海军实验室; 该项目还体现了一般大功率固态激光器的开发成果。
与此同时,在3月2007,激光武器系统(LaWS)的原型激光系统开始工作,被认为是对现有20-mm Mk 15 Phalanx(CIWS)短程复合体的补充。 LaWS将实现商用玻璃纤维激光技术的优势,以获得额外类型的武器,以击败低成本“不对称”目标的子群,如小型无人机和高速战斗艇。
LaWS与综合作战系统程序执行管理局,Dahlgren的DEWO中心和Raytheon Missile Systems(原始制造商Phalanx)合作管理PMS 405。 作为该计划的一部分,建议将廉价玻璃纤维激光技术应用于激光武器的基础,激光武器可能会集成到现有的Phalanx装置中。 将激光与现有装置集成的要求将其质量确定为1200-1500 kg。 还希望这种附加武器不影响装置的操作,方位角和仰角,最大传递速度或加速度。
功率限制
鉴于这些限制,现成的商业光纤激光技术被认为是最有希望的解决方案。 尽管这种SSL技术在功率方面存在一些局限性(随着技术的进步,它们逐渐被消除),但光纤激光器的使用使得降低武器技术的价格成为可能,同时也降低了现有装置系统的修改价格。
经过最初的分析,评估威胁的致命性,审查最重要的组件和权衡,LaWS团队完成了实验系统的设计和创建。 为了在一定距离上获得足够的功率和相应的致死率,这种类型的技术需要使用新的光束加法器,其可以在自由空间中组合六个单独的玻璃光纤激光器和5,4 kW,以便在目标上获得更高的辐射强度。
为了降低该计划的成本,收集了许多设备,这些设备之前已经开发并购买用于其他研究任务。 在这里,您可以拨打跟踪支持L-3 Brashear KINETO K433,500-mm望远镜和高性能红外传感器。 已经购买了一些组件,例如光纤激光器本身。
2009年2009月,LaWS系统(使用单光纤激光器)摧毁了White Sands射击场的迫击炮弹。 XNUMX年XNUMX月,在海军艾滋病中心进行了测试 航空在此期间,原型机追踪,捕获并摧毁了五架在飞行中扮演“威胁角色”的无人机。
下一系列的现场测试于5月份在公海上进行,2010,距离大约一海里的LaWS系统在“近战”情景中四次尝试以无人机的形式成功摧毁了四个目标。 ONR中的这个事件被称为重要事件 - 第一次破坏目标,从指向地表环境中的射击完整循环。
然而,DDG-51 USS杜威海上导弹试验(DDG 105)在7月2012中给出了美国海军对加速发展计划前进的信心。 在对杜威驱逐舰进行测试期间,LaWS系统(暂时安装在船的驾驶舱上)成功击中了三个无人机目标,设定了从12捕获12目标的记录。
LaWS安装计划在船舶USS庞塞号上获得了名称AN / SEQ-3(XN-1),该船在波斯湾作为浮动前线基地(中间),于4月2013宣布为海军作战指挥官,海军上将乔纳森格里特一年。 AN / SEQ-3被部署为“快速响应能力”,这将使美国海军能够评估作战空间中的技术。 该实验由与海军/第五舰队中央指挥部合作进行的舰队作战使用研究管理。
1月2014向代表参加水面舰队协会的研讨会? 海军少将克兰德说,“这是世界上第一次有针对性能源武器的作战部署。” 他补充说,LaWS的最后组装是在NSWCDD中心完成的,整个系统的测试在Dahlgren测试现场完成,然后被送到波斯湾安装在庞塞船上。 海上试验计划在2014的第三季度进行。
LaWS指南将安装在庞塞桥顶部的甲板上。 “该系统将在冷却,电力和动力方面与船舶完全整合,”Klander说。 它还将与船舶战斗系统和Phalanx CIWS短程系统完全集成。“
NSWCDD对系统进行了升级,并展示了Phalanx CIWS跟踪目标并将其转移到LaWS系统以进一步跟踪和定位的能力。 在庞塞号上,导弹和炮兵弹头的指挥官将在LaWS控制面板上操作。
在海事演示期间收集的数据将转到ONR控制的SSL TM程序(SSL技术成熟 - 固态激光技术的开发)。 在2012中推出的SSL TM计划的主要目标是使科学和技术计划的门槛和目标与未来的研发,测试和采购需求保持一致。
根据ONR的说法,SSL TM计划的活动是在竞争空间中进行“几个系统原型的示范活动”。 由Northrop Grumman,BAE Systems和Raytheon领导的三个工业集团被选中开发SSL TM项目; 草案设计的分析计划在2014第二季度末完成。 明年,ONR将决定哪些适合海事示范。
铁路枪在海中
与美国海军激光器一起,他们将电磁轨道枪视为另一种变形武器系统,它允许以非常高的精度在扩展范围内提供高速射弹。 该舰队计划获得50-100航海里程的初始射程,随着时间的推移增加到220海里。
电磁枪克服了传统枪支的限制(使用化学烟火化合物沿炮筒的整个长度加速射弹),并提供增加的射程,短飞行时间和目标的高能量致死率。 由于使用非常高电压的电流通道,产生了强大的电磁力,例如,理论上,海洋电磁枪可以以高于7移动的速度发射射弹。 射弹将很快达到超大气压轨迹(没有气动阻力的飞行),重新进入大气层,以高于5马赫数的速度撞击目标。
船舶电磁枪的原型程序由ONR在2005中作为科学和技术工作的主要组成部分发起,其中有必要修改轨道枪的技术,以便为舰队配备2030-2035年代的完整系统。
在INP创新项目的1阶段,重点是开发具有适当寿命的发射器技术,脉冲功率技术的发展以及降低射弹组件的风险。 BAE Systems和General Atomics提供了他们的轨道炮原型,用于NSWCDD中心的测试和评估。
在海军电磁枪研发控制计划的1阶段,重点是开发一种具有足够使用寿命的发射器,开发可靠的脉冲功率并降低射弹的风险。 BAE Systems和General Atomics将武器枪的原型放在武器开发中心进行测试和评估。
作为1阶段的一部分,实现了演示实验装置的目标;在12月2010中,获得了初始能量32 MJ; 具有这种能量水平的有前景的武器系统将能够在100海里范围内发射射弹。
在2013的中间,BAE Systems从管理ONR获得了价值34,5百万美元的合同,以完成INP计划的2阶段;它是第一个被选中的人,留下了竞争对手General Atomics团队。 在2阶段,技术将被提升到足以转向开发计划的水平。 发射器和冲击功率将得到改善,从而可以从单次发射转变为多次充电功能。 对于发射器和脉冲功率系统也将开发热调节方法,这是长时间点火所必需的。 第一批原型将在2014年度交付; BAE Systems与IAP Research和SAIC合作开展了开发。
在2013结束时,ONR向BAE Systems颁发了一份价值33,6百万美元的独立合同,用于开发和演示超高速弹丸高超声速弹(HVP)。 HVP被描述为下一代导弹。 它将是一个模块化射弹,具有与电磁枪兼容的低气动阻力,以及现有的127-mm和155-mm枪系统。
HVP合同的初始阶段在2014中间结束; 他们的目标是制定概念设计和发展计划,以展示完全控制的飞行。 BAE Systems将与UTC航空航天系统和CAES一起进行开发。
用于电磁枪的质量为10,4 kg的HVP弹丸的成本估计为每个25 000美元; 根据海军上将Klander的说法,“射弹成本约为1 / 100现有导弹系统的成本。”
4月,该舰队2014证实了其计划在2016的高速Millinocket船上展示铁路加农炮。
根据首席海军系统指挥工程师NAVSEA海军少将Bryant Fuller的说法,这次海上演示将包括一台20 MJ轨道炮(将在BAE系统和通用原子公司制造的原型之间的1 INP阶段进行选择),这将拍摄单发。
“在达尔格伦的海军水面武器系统的中心,我们从沿海装置射击了数百枚炮弹,”他说。 “这个技术在这个层面上相当成熟,所以我们想把它带到海上,把它放在船上,进行全面的测试,射击一些炮弹并研究获得的经验。”
“由于轨道加农炮不会与Millinocket船一体化以便在2016上进行演示,因此这艘船不会经过长期修改以提供这些能力,”海军少将富勒指出。
整个电磁轨道枪由五部分组成:加速器,储能和存储系统,脉冲整形器,高速射弹和旋转加农炮。
为了演示,枪支架和加速器将安装在Millinocket的驾驶舱上,而由几个大型电池组成的商店,弹药处理系统和储能系统将被放置在甲板下区域,最有可能放在货舱的容器中。
美国海军打算在2018年度返回海上,以便用船上的电磁枪射击。 与船舶完全集成可以在同一个2018年份进行。
作为单独开发的一部分,美国海军研究实验室在2014开始时测试了一种新型小口径火炮(直径1英寸)。 第一枪是今年的7 March 2014。 这种小型轨道炮是在ONR的支持下开发的,是一种实验系统,采用先进的电池技术,每分钟从移动平台产生多次启动。
美国海军计划在3的Millinocket船(JHSV 2016)试验期间展示海上铁路炮的工作
使用的材料:
www.janes.com
www.navsea.navy.mil
www.ga.com
www.baesystems.com
www.navy.mil
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