Sauklis "Velocitas Eradico", ko ASV Jūras spēki ir pieņēmuši par pētījumiem par elektromagnētiskajiem sliežu ieročiem, pilnībā atbilst galīgajam mērķim. Šis izteiciens brīvi tulkots no latīņu valodas nozīmē "ātrums nogalina". Elektromagnētiskās tehnoloģijas veiksmīgi attīstās jūrniecības jomā, paverot perspektīvas uzbrukuma ieročiem un lidmašīnu pārvadātāju darbībai.
Ronalda O'Rurka 2016. gada oktobrī Kongresa pētniecības dienestam rakstītajā ziņojumā ar nosaukumu Lāzeri, dzelzceļa ieroči un hiperskaņas lādiņi: ASV Kongresa priekšvēsture un izaicinājumi ir norādīts: no pretkuģu spārnotām raķetēm (ASM) un pretkuģiem ballistiskās raķetes (ABM), daži novērotāji ir nobažījušies par virszemes kuģu izdzīvošanu iespējamās kaujas sadursmēs ar pretiniekiem, piemēram, Ķīnu, kas ir bruņotas ar modernām pretkuģu raķetēm un pret ballistiskām raķetēm. Pasaules pirmā un vienīgā vidējā diapazona FGM DF-21D (Dufeen-21), ko izstrādājusi Ķīnas Mehānikas un elektronikas akadēmija China Changfeng, tika aktīvi apspriesta pasaules kara flotēs; šī raķete tika parādīta Pekinā 2015. gada septembrī Otrā pasaules kara parādes beigās. Tikmēr ziņojumā atzīmēts, ka Krievijas flote turpina izvietot 3M-54 Kalibra saimes pretkuģu un sauszemes kruīza raķetes ar satelīta inerciālo / radaru vadību, ko izstrādājis projektēšanas birojs Novator.
Kamēr dažas valstis, piemēram, Ķīna un Krievija, turpina aprīkot savus kuģus ar jaudīgiem ieročiem, ASV Jūras spēki kopā ar citām Rietumu jūras spēkiem arvien vairāk uztraucas par savu virszemes karakuģu izdzīvošanu. Un personāla samazināšana liek visas pasaules flotēm arvien vairāk pievērsties daudzsološām tehnoloģijām. Piemēram, saskaņā ar tīmekļa vietni globalsecurity.org tiek prognozēts, ka ASV armijas aktīvo dalībnieku skaits līdz 2017. gada beigām samazināsies par 200 000, līdz 1,28 miljoniem. Šajā kontekstā aizsardzības jomā elektromagnētiskās tehnoloģijas strauji attīstās kā daudzsološs risinājums sarežģītām problēmām, kas lielā mērā ir saistītas ar iespējamo pretinieku apbruņošanu un personāla samazināšanu. Salīdzinot ar pašreizējām tradicionālajām sistēmām, šīs tehnoloģijas, sākot no lidmašīnu pārvadātāju katapultām līdz sliedēm (dzelzceļa lielgabaliem), būs rentablākas un samazinās personāla skaitu.
Elektrība un magnētisms
Elektromagnētiskā enerģija ir elektrisko un magnētisko lauku kombinācija. Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas tīmekļa vietnē publicēto definīciju: “Elektriskie lauki rodas sprieguma atšķirības dēļ, jo lielāks spriegums, jo spēcīgāks būs iegūtais lauks. Magnētiskie lauki rodas, kad lādētas daļiņas pārvietojas: jo spēcīgāka strāva, jo spēcīgāks magnētiskais lauks."
General Dynamics izstrādā EMALS (elektromagnētisko lidaparātu palaišanas sistēma)-daudzsološu palaišanas sistēmu uz lidmašīnām balstītām lidmašīnām, lai aizstātu tvaika katapultas, kurām ir vairāki būtiski trūkumi, tostarp to lielā masa, izmērs un nepieciešamība uzglabāt lielu ūdens tilpums uz kuģa, ko nevar pārņemt pār bortu jūras ūdens agresīvo ķīmisko īpašību dēļ. Jaunā sistēma sastāv no divām paralēlām sliedēm, kas sastāv no daudziem elementiem ar indukcijas spolēm, kas uzstādītas lidmašīnas pārvadātāja pilotu kabīnē, kā arī no ratiņiem, kas ir uzstādīts uz lidmašīnas priekšējā riteņa. Megan Elke, General Atomics (GA), paskaidroja: “Virzošie elementu ierosinājumi rada magnētisku vilni, kas pārvietojas pa virzošajām sliedēm un piespiež ratiņus un līdz ar to lidmašīnu visā virzošo sliežu garumā tādā ātrumā, kāds nepieciešams veiksmīga pacelšanās no klāja. Šis process prasa vairākus megavatus elektroenerģijas."
Elektromagnētiskā masas paātrinātāja jeb dzelzceļa lielgabala jeb sliežu lielgabala darbības princips ir līdzīgs elektromagnētiskās katapultas EMALS darbības principam. Saražotie vairāki megavati enerģijas tiek novirzīti pa divām sliedēm (tāpat kā divas EMALS sistēmas vadotnes), lai izveidotu magnētisko lauku. Kā paskaidroja Raytheon jauno tehnoloģiju vadītājs Džons Finkenaurs: “Kad sistēma ir uzkrājusi noteiktu enerģijas daudzumu, kondensatori (uzglabā radīto elektrisko lādiņu) nosūta elektrisko impulsu pa divām sliedēm (viena no tām ir negatīvi uzlādēta un otrs ir pozitīvs), radot elektromagnētisko lauku . Šī lauka ietekmē šāviņš sāk kustēties mucā ar divām garām sliedēm ļoti lielā ātrumā. Atklātie avoti apgalvo, ka ātrums var sasniegt 7 Mach skaitļus (aptuveni 8600 km / h). Lādiņš sver aptuveni 11 kg, un tam nav kaujas lādiņa. Šāviņa korpuss, kas piepildīts ar volframa trieciena elementiem, ir ievietots alumīnija sakausējuma apvalkā, kas tiek izmests pēc šāviņa iziešanas no mucas. Lielais šāviņa un mērķa satikšanās ātrums kombinācijā ar pārsteidzošajiem elementiem izraisa ievērojamu iznīcināšanu bez sprāgstvielām.
Magnētiskā pievilcība
Tvaika katapultas, kuras jāaizstāj ar EMALS sistēmu, daudzu valstu lidmašīnu pārvadātājos atrodas kopš 50. gadiem. Ilgu laiku tās tika uzskatītas par visefektīvāko tehnoloģiju, kas spēj, piemēram, paātrināt 27 300 kg smagu lidaparātu līdz 240 km / h ātrumam no 300 metru klāja garuma. Lai veiktu šo darbu, katapultai katrā ieejā nepieciešami aptuveni 615 kg tvaika, kā arī hidrauliskais aprīkojums, ūdens katapultas apturēšanai, kā arī sūkņi, elektromotori un vadības sistēmas. Citiem vārdiem sakot, tradicionālā tvaika katapulta, lai arī lieliski pilda savu uzdevumu, ir ļoti liela un smaga iekārta, kurai nepieciešama ievērojama apkope. Turklāt ir pierādīts, ka pēkšņi satricinājumi pacelšanās laikā saīsina lidmašīnu nesēju bāzes lidmašīnu kalpošanas laiku. Tvaika katapultām ir arī ierobežojumi attiecībā uz lidmašīnu veidiem, ko tās var palaist; situāciju īpaši sarežģī fakts, ka lidmašīnu masa nepārtraukti pieaug un drīz var gadīties, ka uz pārvadātājiem balstītu lidmašīnu modernizācija kļūst neiespējama. Piemēram, saskaņā ar flotes sniegtajiem datiem Boeing iznīcinātāja F / A-18E / F Super Hornet nesēja bāzes maksimālais pacelšanās svars ir 30 tonnas, bet iepriekšējā iznīcinātāja Douglas A-4F Skyhawk, kas beidzot tika astoņdesmito gadu vidū tika atsaukts no ekspluatācijas, pacelšanās svars bija 11, 2 tonnas.
Saskaņā ar Elke teikto: "Lidmašīnas šodien kļūst smagākas, ātrākas un funkcionālākas, tām nepieciešama efektīva palaišanas sistēma ar lielāku efektivitāti un lielāku elastību, lai būtu dažādi palaišanas ātrumi, kas nepieciešami, lai paceltos no katra lidmašīnas tipa klāja." Saskaņā ar General Atomics datiem, salīdzinot ar tvaika katapultām, EMALS sistēma būs par 30 procentiem efektīvāka, prasot mazāku apjomu un apkopi nekā tās priekšgājēji, kas vienkāršos tās uzstādīšanu uz dažādiem kuģiem ar dažādu katapultu konfigurāciju. Piemēram, Nimitz klases lidmašīnu pārvadātājiem ir četras tvaika katapultas, savukārt vienīgajam franču lidmašīnu pārvadātājam Šarlim de Gollam ir tikai divas katapultas. Turklāt dažādi EMALS paātrinājumi, kas pielāgoti katra pilotējamo vai bezpilota lidaparātu tipa pacelšanās svaram, veicinās gaisa kuģu korpusu kalpošanas laika pagarināšanos. "Ar mazāku uzstādīšanas vietu, labāku efektivitāti un elastību, kā arī mazāku apkopi un darbinieku skaitu EMALS ievērojami palielina iespējas un samazina izmaksas, kas vēl vairāk atbalstīs autoparka attīstību," piebilda Elke.
Kā norāda Aleksandrs Čans no konsultāciju uzņēmuma Avascent, dzelzceļa ieročiem ir arī vairākas priekšrocības. "Un galvenais, protams, ir tas, ka viņi var izšaut lādiņus lielā ātrumā, kas ir aptuveni septiņu Machu, neizmantojot sprāgstvielas." Tā kā dzelzceļa pistoles enerģijas avots ir visa kuģa vispārējā barošanas sistēma, riski, kas saistīti ar sprāgstvielu vai propelentu transportēšanu, ir izslēgti. Lielie sliedes sākuma ātrumi, kas ir aptuveni divas reizes lielāki par tradicionālajiem kuģu lielgabaliem, samazina trieciena laiku un ļauj kuģim gandrīz vienlaicīgi reaģēt uz vairākiem draudiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka ar katru jaunu šāviņu nav jāmaksā kaujas vai propelenta lādiņi. Elke atzīmēja, ka “ar kaujas galviņām un propelentiem tiek vienkāršota piegāde, tiek samazinātas viena šāviena izmaksas un loģistikas slogs, bet salīdzinoši nelielie sliedes izmēri ļauj palielināt žurnāla jaudu … Tam ir arī daudz lielāks darbības rādiuss salīdzinājumā ar citiem ieročiem (piemēram, ar virszemes-gaisa raķetēm, ko izmanto virszemes kuģu aizsardzībai)”. Ziņojumā Kongresam atzīmēts, ka līdz šim divi dzelzceļa ieroču prototipi, kurus ASV jūras spēkiem uzbūvējuši Raytheon un General Atomics, “var izšaut lādiņus enerģijas līmenī no 20 līdz 32 megadžouliem, kas ir pietiekami, lai šāviņš varētu nobraukt 92–185 km”. Ja salīdzinām, tad saskaņā ar atklātajiem avotiem 76 mm kuģu lielgabala no OTO Melara / Leonardo sākotnējais ātrums ir aptuveni 2,6 Mach (3294 km / h), sasniedzot maksimālo diapazonu 40 km. Finkenaurs paziņoja, ka "sliedi var izmantot virszemes kuģu ugunsdzēsības atbalstam, kad nepieciešams nosūtīt šāviņu simtiem jūras jūdžu, vai arī to var izmantot šāviņiem tuvā attālumā un pretraķešu aizsardzībai".
Priekšā izaicinājumi
EMALS sistēmā izmantotā tehnoloģija jau ir ieviešanas stadijā ražošanā. ASV Jūras spēki, kas izvēlējās šo General Atomics izstrādāto katapultu pacelšanai no jaunajiem Ford klases lidmašīnu pārvadātājiem, savus pirmos stresa testus veica 2016. gada novembrī. Uz pirmā šīs klases kuģa Džeralda R. Forda balasta atsvari, kas imitē tipisku lidmašīnu, tika izmesti jūrā (video zemāk). Izmantoti 15 dažāda svara čaulas rati. Pirmās palaišanas beidzās neveiksmīgi, bet sekojošās tika atzītas par veiksmīgām. Piemēram, ratiņi, kas sver aptuveni 6800 kg, tika paātrināti līdz gandrīz 260 km / h ātrumam, bet mazāks ratiņš, kas svēra 3600 kg, tika paātrināts līdz 333 km / h. Pēc Elkes teiktā, sistēma tiek ražota un uzstādīta arī lidmašīnu pārvadātājā Džonam F. Kenedijam, kuru plānots nodot flotē 2020. gadā. GA ir arī izvēlēts kā vienīgais EMALS darbuzņēmējs lidmašīnu pārvadātājam Enterprise, kura būvniecību paredzēts sākt 2018. Elke atzīmēja, ka "mēs redzam arī citu valstu interesi par mūsu elektromagnētiskajām pacelšanās un nosēšanās sistēmām, jo tās vēlas, lai to flotēs būtu jaunas tehnoloģijas un uz pārvadātājiem balstītas lidmašīnas." Tomēr ir vērts atzīmēt, ka, lai gan EMALS tehnoloģija ir gatava ražošanai, pati sistēma nevar tikt uzstādīta lielākajā daļā ekspluatācijā esošo gaisa kuģu pārvadātāju, jo tā ekspluatācijai nepieciešamais enerģijas daudzums.
Papildus iepriekš minētajam sliedes pistolei ir vairāki nopietni trūkumi. Pēc Finkenaura teiktā, "viena no problēmām elektromagnētisko tehnoloģiju izmantošanā aizsardzības nozarē ir mucas uzturēšana darba kārtībā un mucas nodiluma samazināšana pēc katras šāviņa palaišanas". Patiešām, ātrums, ar kādu šāviņš iziet no mucas, izraisa tādu nolietošanos, ka sākotnējos testos stobru pēc katra šāviena nācās pilnībā pārbūvēt. "Pulsa jauda ir saistīta ar izaicinājumu atbrīvot milzīgu enerģijas daudzumu un koordinēt pulsa jaudas moduļu kopīgu darbu vienam kadram." Visiem šiem moduļiem ir jāatbrīvo uzkrātā elektrība īstajā brīdī, lai radītu nepieciešamo magnētiskā lauka stiprumu un izstumtu šāviņu no stobra. Visbeidzot, enerģijas daudzums, kas vajadzīgs, lai paātrinātu šāviņu līdz šādam ātrumam, rada problēmas ar nepieciešamo šaujamieroča sastāvdaļu iesaiņošanu pietiekami mazos fiziskos izmēros, lai to varētu uzstādīt uz dažādu klašu virszemes kuģiem. Šo iemeslu dēļ, pēc Finkenaura teiktā, mazie sliežu ieroči var tikt nodoti ekspluatācijā nākamo piecu gadu laikā, savukārt sliedes ar pilnu jaudu 32 megadžouli, iespējams, tiks uzstādīti uz kuģa nākamo 10 gadu laikā.
Hiperaktivitāte
Pēc Čana teiktā, "nesen ASV Jūras spēki ir sākuši pievērst mazāk uzmanības sliežu lielgabala tehnoloģijas uzlabošanai un pievērsa uzmanību HVP (Hyper Velocity Projectile) hiperskaņas šāviņa iespējām, kas var viegli iederēties esošajos tradicionālajos ieročos." Tehniskajā dokumentā par HVP, ko 2012. gada septembrī publicēja ASV Jūras spēku pētniecības birojs, tas ir aprakstīts kā “daudzpusīgs, zemas pretestības vadāms lādiņš, kas spēj veikt dažādus uzdevumus no dažādām ieroču sistēmām”. Papildus sliedes pistolei ir iekļautas standarta amerikāņu jūras sistēmas: 127 mm jūras kara lielgabals Mk. 45 un 155 mm uzlabotā artilērijas stiprinājums Advanced Gun System, ko izstrādājusi BAE Systems. Saskaņā ar BAE Systems teikto, "īpaša sastāvdaļa" HVP dizainā ir tās īpaši zemais aerodinamiskais pretestība, kas novērš nepieciešamību pēc raķešu dzinēja, kas tiek plaši izmantots parastajā munīcijā, lai paplašinātu tā darbības diapazonu.
Saskaņā ar DRS izpētes dienesta ziņojumu, izšaujot no Mk.45 iekārtas, šis šāviņš var sasniegt tikai pusi (kas ir 3 Mach jeb aptuveni 3704,4 km / h) no ātruma, kādu tas varētu sasniegt, izšaujot no sliedes lielgabals, kas tomēr joprojām ir divreiz lielāks par parasto šāviņu, kas izšauts no Mk. 45 lielgabala. Kā teikts ASV Jūras spēku paziņojumā presei, “HVP kombinācijā ar Mk.45 nodrošinās dažādu uzdevumu izpildi, tostarp ugunsdzēsības atbalstu virszemes kuģiem, paplašinās flotes spējas cīņā pret gaisa un virszemes apdraudējumiem … bet arī ar jauniem draudiem."
Pēc Čana teiktā, Aizsardzības ministrijas Pētniecības departamenta lēmums ieguldīt ievērojamus līdzekļus HVP attīstībā ir vērsts uz to, lai atrisinātu problēmu, kas saistīta ar kuģu atkārtotu aprīkošanu, lai uz tiem uzstādītu sliežu lielgabalu. Tādējādi ASV Jūras spēki varēs izmantot hiperskaņas lādiņu HVP uz saviem Ticonderoga klases kreiseriem un Arleigh Burke klases iznīcinātājiem, katrs ar diviem Mk.45 lielgabaliem. Sliedes lielgabals vēl nav tehnoloģiski gatavs uzstādīšanai uz jaunajiem Zamvolt klases iznīcinātājiem, no kuriem pirmais tika pieņemts ASV Jūras spēkos 2016. gada oktobrī. Bet vismaz izstrādes beigās lādiņš HVP varēs iekļūt to 155 mm artilērijas stiprinājumu, piemēram, uzlabotās ieroču sistēmas, munīcijas slodzē. Saskaņā ar paziņojumu presei, flote janvārī veica HVP šāviņa šaušanas testus no armijas haubices. ASV Jūras spēki nesniedz informāciju par to, kad HVP var sākt darboties ar saviem karakuģiem.
Rūpniecības attīstība
2013. gadā BAE Systems no Jūras pētniecības un attīstības administrācijas saņēma 34,5 miljonu dolāru līgumu par sliežu lielgabala izstrādi pistoles prototipa būvniecības programmas otrajam posmam. Pirmajā fāzē flotes Virszemes ieroču attīstības centra inženieri veiksmīgi atlaida Raytheon EM Railgun prototipu, sasniedzot 33 megadžoulu enerģijas līmeni. Kā ziņo BAE Systems, otrajā posmā uzņēmums plāno pāriet no viena šāviena uz ugunsgrēku un izstrādāt automātisku iekraušanas sistēmu, kā arī termiskās kontroles sistēmas, lai pēc katra šāviena atdzesētu ieroci. 2013. gadā BAE Systems arī saņēma līgumu no šīs nodaļas par HVP izstrādi un demonstrēšanu.
General Atomics sāka attīstīt dzelzceļa ieroču tehnoloģiju 1983. gadā prezidenta Ronalda Reigana stratēģiskās aizsardzības iniciatīvas ietvaros. Iniciatīvas mērķis bija "izstrādāt uz kosmosu balstītu pretraķešu aizsardzības programmu, kas varētu aizsargāt valsti no plaša kodolieroču uzbrukuma". Iniciatīva zaudēja savu nozīmi pēc aukstā kara beigām un tika ātri atmesta, daļēji tās pārmērīgo izmaksu dēļ. Toreiz bija vairāk nekā pietiekami daudz tehnisku problēmu, un dzelzceļa pistoles nebija izņēmums. Pirmā sliežu lielgabala versija šaujamieroča darbināšanai prasīja tik daudz enerģijas, ka to varēja novietot tikai lielā angārā, un tāpēc, pēc Elkes teiktā, "pēdējo astoņu gadu laikā mēs esam samazinājuši elektronikas un pusvadītāju izmērus un izveidoja īpaši lielus kondensatorus."
Šodien General Atomics jau ir izstrādājis 30 megadžoulu sliežu lielgabalu un 10 megadžoulu Blitzer universālo sliežu lielgabalu. Tikmēr 2016. gada jūlijā atklātā diapazonā tika veiksmīgi demonstrēts kondensators, kas vienkāršo enerģijas uzkrāšanas procesu šaušanai no reljefa ieročiem uz sauszemes transportlīdzekļiem. Elke šajā sakarā piebilda: “Mēs arī esam veiksmīgi pierādījuši Blitzer lielgabala transportējamību. Lielgabals tika izjaukts un nogādāts no Dagvejas poligona uz Fort Sill poligonu un tur salikts, lai veiktu virkni veiksmīgu šaušanas testu 2016. gada armijas manevru laikā.”
Raytheon arī aktīvi attīsta dzelzceļa lielgabalu tehnoloģiju un novatorisku impulsu enerģijas tīklu. Finkenaurs paskaidroja: “Tīkls sastāv no daudziem 6,1 m gariem un 2,6 metrus augstiem impulsu jaudas konteineriem, kuros atrodas desmitiem mazu bloku, ko sauc par impulsa jaudas moduļiem. Šo moduļu uzdevums ir uzkrāt nepieciešamo enerģiju uz dažām sekundēm un atbrīvot to vienā mirklī. Ja mēs ņemam vajadzīgo moduļu skaitu un savienojam tos kopā, tad tie var nodrošināt sliedes darbībai nepieciešamo jaudu.
Pretsvars draudiem
2016. gada aprīļa runā Briselē ASV aizsardzības ministra vietnieks Bobs Darbs atzīmēja, ka “gan Krievija, gan Ķīna uzlabo savu īpašo operāciju spēku spēju darboties jūrā, uz sauszemes un gaisā katru dienu. Viņi kļūst diezgan spēcīgi kibertelpā, elektroniskajos pretpasākumos un kosmosā. " Šo notikumu radītie draudi piespieda ASV un NATO valstis izstrādāt tā saukto kopējo "Trešās pretsvara stratēģijas" TOI (trešās kompensācijas iniciatīva). Kā 2014. gadā paziņoja toreizējais aizsardzības ministrs Heigels, TOI mērķis ir izlīdzināt vai dominēt Ķīnas un Krievijas militārajās spējās, kas izstrādātas, ieviešot jaunākās tehnoloģijas. Šajā kontekstā sliežu ieroči un jo īpaši hiperskaņas šāviņi ir galvenās spējas, lai novērstu vai neitralizētu iespējamos draudus, ko rada raksta ievaddaļā minētie Ķīnas un Krievijas ieroči.
