Slogan „Velocitas Eradico“, prijatý americkým námorníctvom pre ich výskum elektromagnetických železničných zbraní, je v úplnom súlade s konečným cieľom. Voľne preložené z latinčiny, tento výraz znamená „Rýchlosť zabíja“. V námornom poli sa úspešne rozvíjajú elektromagnetické technológie, ktoré otvárajú perspektívy pre útočné zbrane a prevádzku lietadlových lodí.
V správe, ktorú napísal Ronald O'Rurk v októbri 2016 pre Kongresovú výskumnú službu s názvom Lasery, železničné zbrane a hypersonické projektily: pozadie a výzvy pre Kongres USA, sa uvádza: z protilodných riadených striel (ASM) a protilodných balistické rakety (ABM), niektorí pozorovatelia majú obavy z prežitia povrchových lodí v prípade možných bojových stretov s nepriateľmi, ako je Čína, ktorí sú vyzbrojení modernými protilodnými raketami a protibalistickými raketami. “O prvom a jedinom FGM DF-21D stredného dosahu na svete (Dufeen-21) vyvinutom Čínskou akadémiou mechaniky a elektroniky China Changfeng sa aktívne diskutovalo v námorných lodiach sveta; táto raketa bola ukázaná v Pekingu v septembri 2015 na konci prehliadky 2. svetovej vojny. Správa medzitým poznamenáva, že ruská flotila naďalej rozmiestňuje rodinu protilodných a pozemných riadených rakiet kalibru 3M-54 so satelitným inerciálnym / radarovým navádzaním vyvinutou konštrukčnou kanceláriou Novator.
Zatiaľ čo niektoré krajiny, ako napríklad Čína a Rusko, naďalej vybavujú svoje lode silnými zbraňami, americké námorníctvo spolu s ďalšími západnými námorstvami má čoraz viac obáv o prežitie svojich povrchových vojnových lodí. A zníženie počtu zamestnancov núti flotily celého sveta stále viac sa obracať k sľubným technológiám. Napríklad podľa webu globalsecurity.org sa očakáva, že počet aktívnych príslušníkov americkej armády sa do konca roku 2017 zníži o 200 000, na 1,28 milióna. V tejto súvislosti sa v obrannej oblasti rýchlo rozvíjajú elektromagnetické technológie ako sľubné riešenie komplexných problémov, ktoré do značnej miery súvisia s vyzbrojovaním potenciálnych protivníkov a znižovaním počtu zamestnancov. V porovnaní so súčasnými tradičnými systémami budú tieto technológie, od katapultov lietadlových lodí až po koľajnicové pištole (railguns), nákladovo efektívnejšie a znížia počet zamestnancov.
Elektrina a magnetizmus
Elektromagnetická energia je kombináciou elektrických a magnetických polí. Podľa definície zverejnenej na webovej stránke Svetovej zdravotníckej organizácie: „Elektrické polia vznikajú v dôsledku rozdielu napätia, čím vyššie napätie, tým silnejšie bude výsledné pole. Magnetické polia vznikajú pri pohybe nabitých častíc: čím silnejší je prúd, tým silnejšie je magnetické pole. “
Spoločnosť General Dynamics vyvíja sľubný štartovací systém pre nosné lietadlá EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System), ktorý má nahradiť parné katapulty, ktoré majú množstvo významných nevýhod vrátane ich veľkej hmotnosti, veľkosti a potreby skladovať veľké objem vody na lodi, ktorý nemožno vziať cez palubu kvôli agresívnym chemickým vlastnostiam morskej vody. Nový systém sa skladá z dvoch rovnobežných koľajníc, tvorených mnohými prvkami s indukčnými cievkami, inštalovaných vo vnútri letovej paluby lietadlovej lode, a z vozíka, ktorý je namontovaný na prednom kolese lietadla. Megan Elke, General Atomics (GA), vysvetlila: „Sekvenčné budenie vodiacich prvkov vytvára magnetickú vlnu, ktorá sa pohybuje po vodiacich koľajniciach a núti vozík a tým aj lietadlo po celej dĺžke vodiacich koľajníc rýchlosťou potrebnou na úspešný štart z paluby. Tento proces vyžaduje niekoľko megawattov elektrickej energie. “
Princíp činnosti elektromagnetického urýchľovača hmotnosti, alias railgun, alias železničnej pištole, je podobný princípu činnosti elektromagnetického katapultu EMALS. Vygenerovaných niekoľko megawattov energie je vedených po dvoch vodiacich koľajniciach (rovnako ako dve vodiace koľajnice systému EMALS), aby sa vytvorilo magnetické pole. Ako vysvetľuje John Finkenaur, vedúci nových technológií v Raytheone: „Potom, čo systém nahromadil určité množstvo energie, kondenzátory (ukladajú generovaný elektrický náboj) vysielajú elektrický impulz pozdĺž dvoch koľajníc (jedna z nich je záporne nabitá a iné je pozitívne), vytvárajúce elektromagnetické pole “. Pod vplyvom tohto poľa sa projektil začne pohybovať v sude s dvoma dlhými koľajnicami veľmi vysokou rýchlosťou. Otvorené zdroje tvrdia, že rýchlosti môžu dosiahnuť 7 Machových čísel (asi 8600 km / h). Projektil váži približne 11 kg a nemá bojový náboj. Telo strely, vyplnené prvkami narážajúcimi na volfrám, je uzavreté v puzdre zo zliatiny hliníka, ktoré je odhodené, keď strela opustí hlaveň. Vysoká rýchlosť stretu strely s cieľom v kombinácii s údernými prvkami spôsobuje značnú deštrukciu bez akýchkoľvek výbušnín.
Magnetická príťažlivosť
Parné katapulty, ktoré majú byť nahradené systémom EMALS, sú na lietadlových lodiach v mnohých krajinách od 50. rokov. Dlho boli považovaní za najúčinnejšiu technológiu, ktorá je napríklad schopná zrýchliť lietadlo s hmotnosťou 27 300 kg na rýchlosť 240 km / h z dĺžky paluby 300 metrov. Na túto prácu potrebuje katapult približne 615 kg pary na každý vstup, plus hydraulické zariadenie, vodu na zastavenie katapultu, ako aj čerpadlá, elektromotory a riadiace systémy. Inými slovami, tradičný parný katapult, aj keď svoju úlohu plní perfektne, je veľmi veľké a ťažké zariadenie, ktoré si vyžaduje výraznú údržbu. Navyše sa ukázalo, že náhle otrasy počas štartu skracujú životnosť lietadiel na báze lietadlových lodí. Parné katapulty majú tiež obmedzenia na typy lietadiel, ktoré môžu spustiť; situáciu komplikuje najmä skutočnosť, že hmotnosť lietadiel sa neustále zvyšuje a čoskoro sa môže stať, že modernizácia lietadiel na báze nosičov bude nemožná. Napríklad podľa údajov poskytnutých flotilou má stíhačka Boeing F / A-18E / F Super Hornet maximálnu vzletovú hmotnosť 30 ton, zatiaľ čo predchádzajúca stíhačka Douglas A-4F Skyhawk, ktorá bola nakoniec vyradený z prevádzky v polovici osemdesiatych rokov minulého storočia, mal vzletovú hmotnosť 11,2 tony.
Podľa Elkeho: „Lietadlá sú dnes stále ťažšie, rýchlejšie a funkčnejšie, potrebujú účinný štartovací systém s vyššou účinnosťou a flexibilitou, aby mohli mať rôzne rýchlosti štartu potrebné na štart z paluby každého typu lietadla.“Podľa spoločnosti General Atomics bude systém EMALS v porovnaní s parnými katapultmi o 30 percent účinnejší a bude vyžadovať menší objem a údržbu ako jeho predchodcovia, čo zjednoduší jeho inštaláciu na rôzne lode s rôznymi konfiguráciami katapultu. Lietadlové lode triedy Nimitz majú napríklad štyri parné katapulty, zatiaľ čo jediná francúzska lietadlová loď Charles de Gaulle má iba dva katapulty. Rôzne zrýchlenia EMALS, prispôsobené vzletovej hmotnosti každého typu lietadla s posádkou alebo bez posádky, navyše prispejú k predĺženiu životnosti trupov lietadiel. "Vďaka menšiemu inštalačnému priestoru, lepšej efektivite a flexibilite, menšej údržbe a nižším nákladom, EMALS výrazne zvyšuje možnosti a znižuje náklady, čo ďalej podporí rozvoj flotily," dodal Elke.
Podľa Alexandra Changa z poradenskej spoločnosti Avascent majú železničné zbrane aj množstvo výhod. „A hlavnou vecou je samozrejme to, že môžu strieľať projektily vysokou rýchlosťou rádovo sedem Machov bez použitia výbušnín.“Pretože zdrojom energie železničnej pištole je všeobecný systém napájania celej lode, riziká súvisiace s prepravou výbušnín alebo pohonných hmôt sú vylúčené. Vysoká počiatočná rýchlosť železničnej pištole, zhruba dvojnásobok počiatočných rýchlostí tradičných lodných kanónov, má za následok kratšie zásahy a umožňuje lodi reagovať takmer súčasne na viacero hrozieb. Dôvodom je skutočnosť, že s každým novým projektilom nie je potrebné nabíjať bojové alebo hnacie náboje. Elke poznamenal, že „pomocou hlavíc a hnacích plynov sa zjednodušuje dodávka, znižujú sa náklady na jeden výstrel a logistické zaťaženie, pričom relatívne malé rozmery železničnej zbrane umožňujú zvýšenie kapacity zásobníka … Má tiež oveľa dlhší dosah v porovnaní s inými zbraňami (napríklad s raketami zem-vzduch používanými na ochranu povrchových lodí) “. Správa pre Kongres poznamenáva, že zatiaľ dve prototypy železničných zbraní, ktoré vyrobili spoločnosti Raytheon a General Atomics pre americké námorníctvo, „môžu odpaľovať projektily na úrovni energie medzi 20 a 32 megajoulami, čo je dosť na to, aby projektil prešiel 92-185 km“. Ak porovnáme, potom podľa otvorených zdrojov má 76 mm lodný kanón od OTO Melara / Leonardo počiatočnú rýchlosť rádovo 2,6 Mach (3294 km / h) a dosahuje maximálny dosah 40 km. Finkenaur uviedol, že „železničnú zbraň možno použiť na palebnú podporu povrchových lodí, keď je potrebné vyslať projektil stovky námorných míľ, alebo ju možno použiť na ostreľovanie zblízka a protiraketovú obranu“.
Výzvy pred nami
Technológia použitá v systéme EMALS je už vo fáze implementácie do výroby. Americké námorníctvo, ktoré vybralo tento katapult navrhnutý spoločnosťou General Atomics na štart z nových lietadlových lodí triedy Ford, vykonalo svoje prvé záťažové testy v novembri 2016. Na prvú loď tejto triedy, Gerald R. Ford, boli do mora vyhodené balastové závažia simulujúce typické lietadlo (video nižšie). Použitých 15 škrupinových vozíkov rôznych hmotností. Prvé štarty sa skončili neúspešne, ale nasledujúce boli uznané za úspešné. Napríklad podvozok s hmotnosťou asi 6800 kg bol zrýchlený na rýchlosť takmer 260 km / h a menší podvozok s hmotnosťou 3600 kg bol zrýchlený na 333 km / h. Podľa Elkeho sa systém vyrába a inštaluje aj na lietadlovú loď John F. Kennedy, ktorá má byť podľa plánu presunutá do flotily v roku 2020. Spoločnosť GA bola tiež vybraná ako jediný dodávateľ EMALS pre lietadlovú loď Enterprise, ktorá sa má začať stavať v roku 2018. Elke poznamenal, že „taktiež vidíme záujem iných štátov o naše elektromagnetické systémy vzletu a pristátia, pretože chcú mať vo svojich flotilách nové technológie a lietadlá na báze nosičov“. Stojí však za zmienku, že hoci je technológia EMALS pripravená na výrobu, samotný systém nie je možné nainštalovať na drvivú väčšinu lietadlových lodí v prevádzke kvôli množstvu energie potrebnej na jeho prevádzku.
Okrem vyššie uvedeného má železničná pištoľ niekoľko vážnych nevýhod. Podľa Finkenaura „jedným z problémov využívania elektromagnetickej technológie v obrannom sektore je udržanie hlavne v prevádzkyschopnom stave a zníženie opotrebovania hlavne po každom spustení projektilu“. Skutočne, rýchlosť, ktorou strela opustí hlaveň, spôsobuje také opotrebovanie, že pri počiatočných testoch musela byť hlaveň po každom výstrele úplne prestavaná. „Pulzný výkon znamená výzvu uvoľniť obrovské množstvo energie a koordinovať spoluprácu modulov impulzného výkonu na jeden výstrel.“Všetky tieto moduly musia v správnom momente uvoľniť nahromadenú elektrinu, aby sa vytvorila potrebná sila magnetického poľa a vytlačila strela z hlavne. Nakoniec, množstvo energie potrebné na zrýchlenie projektilu na také rýchlosti znamená problém zbaliť potrebné súčasti zbrane do dostatočne malých fyzických rozmerov, aby bolo možné ich nainštalovať na povrchové lode rôznych tried. Z týchto dôvodov je podľa Finkenaura možné, že malé železničné delá budú uvedené do prevádzky v najbližších piatich rokoch, zatiaľ čo v najbližších 10 rokoch bude na loď pravdepodobne nainštalovaná železničná zbraň s plným výkonom 32 megajoulov.
Hyperaktivita
Podľa Changa „nedávno americké námorníctvo začalo venovať menšiu pozornosť zlepšovaniu technológie železničného dela a svoju pozornosť zameralo na schopnosti hypersonického projektilu HVP (Hyper Velocity Projectile), ktorý sa ľahko zmestí do existujúcich tradičných zbraní“. V technickom dokumente o HVP, ktorý v septembri 2012 publikoval Výskumný úrad amerického námorníctva, je opísaný ako „všestranný navádzaný projektil s nízkym odporom, ktorý je schopný vykonávať rôzne misie z rôznych zbraňových systémov“, ktorý v r. Okrem železničného dela obsahuje štandardné americké námorné systémy: 127 mm námorné delo Mk. 45 a 155 mm pokročilý delostrelecký držiak Advanced Gun System vyvinutý spoločnosťou BAE Systems. Podľa spoločnosti BAE Systems je „špeciálnou prísadou“konštrukcie HVP jeho extrémne nízky aerodynamický odpor, čím sa eliminuje potreba raketového motora, ktorý sa v konvenčnej munícii široko používa na rozšírenie dosahu.
Podľa správy výskumnej služby CRS môže tento projektil pri streľbe z inštalácie Mk.45 dosiahnuť iba polovicu (čo je Mach 3 alebo asi 3704,4 km / h) rýchlosti, ktorú by mohol dosiahnuť pri streľbe z koľajnice. delo, čo je však stále dvojnásobok rýchlosti konvenčného projektilu vystreleného z kanónu Mk.45. Ako sa uvádza v tlačovej správe amerického námorníctva, „HVP v kombinácii s Mk.45 zabezpečí plnenie rôznych úloh vrátane palebnej podpory povrchových lodí, rozšíri možnosti flotily v boji proti vzdušným a povrchovým hrozbám … ale aj s objavujúcimi sa hrozbami."
Podľa Changa je rozhodnutie výskumného odboru ministerstva obrany investovať značné prostriedky do rozvoja HVP zamerané na vyriešenie problému s opätovným vybavením lodí na inštaláciu železničného dela. Americké námorníctvo teda bude môcť použiť hypersonický projektil HVP na svoje krížniky triedy Ticonderoga a torpédoborce triedy Arleigh Burke, z ktorých každý nesie dve delá Mk.45. Železničný kanón ešte nie je technologicky pripravený na inštaláciu na nové torpédoborce triedy Zamvolt, z ktorých prvý bol prijatý do amerického námorníctva v októbri 2016. Ale prinajmenšom na konci vývoja bude projektil HVP schopný vstúpiť do náboja ich 155 mm delostreleckých držiakov, ako je Advanced Gun System. Podľa tlačovej správy flotila v januári vykonala strelecké testy strely HVP z armádnej húfnice. Americké námorníctvo neposkytuje informácie o tom, kedy môže HVP začať používať svoje vojnové lode.
Priemyselný vývoj
V roku 2013 získala spoločnosť BAE Systems od Námornej správy pre výskum a vývoj zmluvu na 34,5 milióna dolárov na vývoj koľajnicového dela pre druhú fázu programu stavby prototypu dela. V prvej fáze inžinieri z vývojového centra námorných povrchových zbraní úspešne odpálili prototyp Raytheon EM Railgun a dosiahli energetickú úroveň 33 megajoulov. Podľa spoločnosti BAE Systems má spoločnosť v druhej fáze v úmysle prejsť od jednoranového výstrelu k výbuchu a vyvinúť automatický nabíjací systém, ako aj systémy tepelnej regulácie na chladenie zbrane po každom výstrele. V roku 2013 spoločnosť BAE Systems tiež získala od tohto oddelenia zmluvu na vývoj a predvádzanie HVP.
Spoločnosť General Atomics začala vyvíjať technológiu železničných zbraní v roku 1983 ako súčasť iniciatívy strategickej obrany prezidenta Ronalda Reagana. Iniciatíva mala za cieľ „vyvinúť program protiraketovej obrany založený na vesmíre, ktorý by mohol krajinu ochrániť pred rozsiahlym jadrovým útokom“. Iniciatíva stratila význam po skončení studenej vojny a bola rýchlo opustená, čiastočne kvôli jej prehnaným nákladom. Technických problémov bolo vtedy viac než dosť a železničné zbrane neboli výnimkou. Prvá verzia železničného dela vyžadovala na beh zbrane toľko energie, že ho bolo možné umiestniť iba vo veľkom hangári, a preto podľa Elkeho „za posledných osem rokov sme zmenšili veľkosť elektroniky a polovodičov a vytvorili super veľké kondenzátory. “
Spoločnosť General Atomics dnes vyvinula 30 -megajoulové železničné delo a 10 -megajoulové univerzálne železničné delo Blitzer. Medzitým bol v júli 2016 na otvorenom priestranstve úspešne demonštrovaný kondenzátor, ktorý zjednodušuje proces skladovania energie na streľbu z pomocných zbraní na pozemných vozidlách. Elke v tejto súvislosti dodal: „Tiež sme úspešne demonštrovali prenosnosť kanónu Blitzer. Kanón bol rozobraný a prevezený z testovacieho miesta Dagway na testovacie miesto Fort Sill a tam znova zostavený na sériu úspešných palebných skúšok počas armádnych manévrov v roku 2016. “
Raytheon tiež aktívne vyvíja technológiu železničných zbraní a inovatívnu pulznú energetickú sieť. Finkenaur vysvetlil: „Sieť pozostáva z mnohých kontajnerov na impulzný pohon s dĺžkou 6,1 m a výškou 2,6 metra, v ktorých sú uložené desiatky malých blokov nazývaných impulzné energetické moduly. Úlohou týchto modulov je akumulovať potrebnú energiu na niekoľko sekúnd a v okamihu ju uvoľniť. “Ak vezmeme požadovaný počet modulov a spojíme ich dohromady, potom môžu poskytnúť výkon potrebný na prevádzku železničnej zbrane.
Protiváha hrozbám
Námestník ministra obrany USA Bob Work vo svojom prejave v apríli 2016 v Bruseli poznamenal, že „Rusko aj Čína zlepšujú schopnosť síl svojich špeciálnych operácií každodenne operovať na mori, na súši i vo vzduchu. V kyberpriestore, elektronických obranných opatreniach a vo vesmíre začínajú byť dosť silné. “Hrozby, ktoré tento vývoj prináša, prinútili USA a krajiny NATO vyvinúť takzvanú spoločnú „tretiu stratégiu protiváhy“TOI (Third Offset Initiative). Ako v roku 2014 uviedol vtedajší minister obrany Heigel, cieľom TOI je vyrovnať alebo ovládnuť vojenské kapacity Číny a Ruska vyvinuté zavedením najnovšej technológie. V tejto súvislosti predstavujú železničné zbrane, a najmä hypersonické projektily, kľúčové schopnosti v boji proti alebo neutralizácii potenciálnych hrozieb, ktoré predstavujú zbrane Číny a Ruska, ktoré boli uvedené v úvodnej časti článku.
