Rheinmetall 20 kW lāzers uz Boxer 8x8 tika prezentēts DSEI 2015
Tehnoloģiskais progress tagad ir sasniedzis pagrieziena punktu, kad transportlīdzeklī uzstādītas lāzera ieroču sistēmas ir kļuvušas par realitāti. Apskatīsim, kā šīs kaujas uzlabošanas sistēmas attīstās
Transportlīdzekļos uzstādīti ieroči ir lēts kaujas uzlabošanas rīks, ko izmanto gan regulāras armijas, gan neregulāri “asimetriski” veidojumi, kas iesaistīti gandrīz visos pasaules konfliktos.
Vēl nesen ieroču uzstādīšanas iespējas kaujas transportlīdzekļos aprobežojās ar ložmetējiem un dažāda veida artilērijas sistēmām. Tomēr situācija šeit sāka mainīties, parādoties lāzeru sistēmām vai virzītas enerģijas sistēmām ar pietiekamu jaudu, lai gaisā izdegtu nelielas lidmašīnas un munīcija.
Lielgabarīta enerģijas uzglabāšanas bloku izvietošana šādām sistēmām vienmēr ir bijusi nopietna problēma, taču nesenie notikumi ir veicinājuši lāzeru samazināšanos līdz tādam izmēram, kas ļauj tos uzstādīt pat lielā džipā.
Tehnoloģiskā revolūcija
Pagājušā gadsimta deviņdesmitajos gados notika tehnoloģiska revolūcija optisko šķiedru sakaros, paātrinot lieljaudas cietvielu lāzeru attīstību, kas desmit gadus vēlāk atrada pielietojumu rūpnieciskajā apstrādē, piemēram, zīmolradē, griešanā, metināšanā un kausēšanā.
Šie lāzeri bija ārkārtīgi efektīvi tuvā attālumā, taču nozarei bija laika jautājums, lai atrastu veidu, kā šo tehnoloģiju mērogot un radīt futūristiskus ieročus, kas varētu nogriezt un izkausēt mērķus vairāku simtu vai pat tūkstošu metru attālumā.
Amerikāņu aizsardzības gigants Lockheed Martin to arī izdarīja. Balstoties uz jaunām tehnoloģijām pusvadītāju ražošanai, saules baterijām un automobiļu metināšanai, uzņēmums ir izstrādājis militāru lāzera mašīnu, kas ir simtiem reižu jaudīgāka par tās komerciālajiem priekšgājējiem.
Šīs firmas vecākais pētnieks Roberts Afzals saka: “Šajā jomā šodien notiek īsta revolūcija, ko sagatavojis daudzu gadu gigantisks pētnieku darbs. Un mēs uzskatām, ka lāzera tehnoloģija beidzot ir gatava tādā nozīmē, ka mēs tagad varam izveidot pietiekami jaudīgu un pietiekami mazu lāzeru, lai ietilptu taktiskajos transportlīdzekļos.”
“Iepriekšējie lāzeri vienkārši bija pārāk lieli - tās bija veselas stacijas. Bet, parādoties augstas efektivitātes šķiedru lāzera tehnoloģijai ar augstas kvalitātes staru, mums beidzot ir pēdējais puzles gabals, kas piemērots šīm mašīnām."
Civilā rūpniecība izmantoja vairāku kilovatu lieluma lāzerus, bet Afzāls atzīmēja, ka militārajiem lāzeriem jābūt 10-100 kW jaudai.
"Mēs esam izstrādājuši tehnoloģiju, kas ļauj mums palielināt šķiedru lāzeru jaudu, ne tikai izveidojot lielāku šķiedru lāzeru, bet arī apvienojot vairākus kilovatu klases moduļus, lai sasniegtu militārajam spēkam nepieciešamo jaudu."
Viņš teica, ka lāzera pamatā ir staru apvienošana-process, kas apvieno vairākus lāzera moduļus, lai izveidotu vienu lieljaudas un augstas kvalitātes staru, kas nodrošina lielāku efektivitāti un letālu iznākumu nekā daži atsevišķi 10 kW lāzeri.
Balts kolimēts stars
Aprakstot procesu, kā gaismas staru izlaiž caur prizmu, sadaloties daudzās krāsainās plūsmās, viņš paskaidroja: “Ja jums ir vairāki lāzera stari, katrs ar nedaudz atšķirīgu krāsu, ievadot šo prizmu tieši pareizajā leņķī, tie visi iznāks šī prizma ir uzlikta un veidos tā saukto balto kolimēto staru."
"Tas būtībā ir tas, ko mēs darām, bet prizmas vietā mēs izmantojam citu optisko elementu, ko sauc par difrakcijas režģi, kas veic to pašu funkciju. Tas ir, mēs veidojam lieljaudas lāzera moduļus, katrs nedaudz atšķirīgā viļņa garumā, pēc tam tos apvienojam, atspoguļojot no difrakcijas režģa, un pie izejas mēs iegūstam vienu lieljaudas lāzera staru."
Afzal teica, ka patiesībā šāds risinājums ir viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas tehnoloģija no telekomunikāciju nozares, apvienojumā ar rūpnieciskās ražošanas lieljaudas šķiedru lāzeriem.
"Šķiedru lāzers ir visefektīvākais un jaudīgākais lāzers, kāds jebkad izstrādāts," viņš teica. -Tas ir, mēs runājam par pilnu elektrisko efektivitāti, kas pārsniedz 30%, par ko pirms 10-15 gadiem pat nesapņoja, kad mums bija 15-18%efektivitāte. Tam ir daudz sakara ar jaudu un dzesēšanu, tāpēc šīs sistēmas tagad var kļūt mazākas. Tagad lāzers tiek mērogots nevis, veidojot lielu lāzeru, bet gan pievienojot jaunus moduļus."
ASV armija nesen pieņēma darbā Lockheed Martin, lai izveidotu lieljaudas lāzera ieroču sistēmu, kuras pamatā būtu tās ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) instalācija, kuru var uzstādīt uz viena no kompānijas vieglajiem taktiskajiem transportlīdzekļiem.
Pagājušā gada testu laikā 30 kW šķiedru lāzera prototips veiksmīgi izsita neliela pikapa motoru, sadedzinot režģi dažu sekunžu attālumā no jūdzes. Lai testa laikā simulētu reālos darba apstākļus, pikaps tika uzstādīts uz platformas, darbojoties motoram un ieslēdzot pārnesumu.
Jauna paaudze
2015. gada oktobrī uzņēmums Lockheed paziņoja, ka ir sācis ražot jaunas paaudzes lieljaudas modulāros lāzerus, no kuriem pirmais ar jaudu 60 kW tiks uzstādīts uz amerikāņu armijas taktiskā transportlīdzekļa.
Afzāls sacīja, ka armija vēlas izvietot transportlīdzeklī uzstādītu lāzeru pretgaisa misijām, pretraķešu, artilērijas lādiņu un javas munīcijas, kā arī UAV. "Mēs skatāmies uz taktisko aizsardzības līmeni, nevis pretraķešu aizsardzību stratēģiskā nozīmē."
Saskaņā ar Lockheed teikto, modulārais risinājums ļauj regulēt jaudu atbilstoši konkrēta uzdevuma un draudu vajadzībām. Armijai ir iespēja pievienot vairāk moduļu un palielināt jaudu no 60 kW līdz 120 kW.
Afzāls turpināja: “Arhitektūra ir pielāgota jūsu prasībām: vai vēlaties 30 kW, 50 kW vai 100 kW? Tas ir kā servera moduļi servera statīvā. Mēs uzskatām, ka šī ir elastīga arhitektūra - labāk piemērota pilna apjoma ražošanai. Tas ļauj jums izveidot moduli, kuru varat atkal un atkal izveidot, kas ļauj jums pielāgot sistēmu pēc jūsu vēlmēm."
“Sistēma pielāgojas jebkuram transportlīdzeklim, kuru vēlaties izmantot šodien, un tāpēc šī tehnoloģija ir tik iespaidīga, jo tā ļaus arhitektūras elastībai pielāgoties dažādiem transportlīdzekļiem, īpaši nemainot to, ko jūs nolemjat iegūt. Tas ļauj iegūt sistēmu, lai sniegtu atbalstu, piemēram, gan kaujas brigādei, gan uzlabotajai operatīvajai bāzei."
Sistēmā tiek izmantoti komerciāli šķiedru lāzeri, kas samontēti ļoti reproducējamos moduļos, padarot to par pieņemamu cenu. Vairāku šķiedru lāzera moduļu izmantošana samazina arī nelielu darbības traucējumu iespējamību, kā arī uzturēšanas un remonta izmaksas un apjomu.
Jautāts, kad kaujas laukā varētu parādīties kaujas lāzers, kas uzstādīts taktiskajā transportlīdzeklī, Afzals ieteica aptuvenu laika grafiku: “Mēs plānojam piegādāt lāzeru 2016. gada beigās. Pēc tam armija kādu laiku darīs savu darbu, un tad mēs redzēsim."
Lāzera pievilcība
Ir vairāki taktiski virzītu enerģijas ieroču raksturlielumi, kas padara tos ļoti pievilcīgus mūsdienu militārajiem spēkiem, tostarp zemās "munīcijas" izmaksas un to ātrums, precizitāte un lietošanas ērtums.
"Pirmkārt, tie ir ļoti precīzi ieroči ar potenciāli ļoti zemu kaitējumu, kas ir svarīgi," piebilda Afzāls. "Gaismas ātrums ļauj jums uzreiz apstarot mērķi, un tāpēc jūs varat trāpīt ļoti manevrējamos mērķos, tas ir, jūs varat turēt staru uz mērķi, ar kuru kinētiskā munīcija dažreiz nespēj tikt galā."
Varbūt vissvarīgākā priekšrocība ir viena efektīva “šāviena” zemās izmaksas.
"Šajā brīdī jūs nevēlaties tērēt dārgus un spēcīgus aizsardzības kinētiskos ieročus lētiem vairākiem draudiem," turpināja Afzāls. - Mēs uzskatām lāzera ieročus par papildinājumu kinētiskajām sistēmām. Mēs pieņemam, ka jūs izmantosit lāzera sistēmu pret daudziem zemas intensitātes zemas intensitātes draudiem, atstājot savu kinētisko žurnālu uzbrūkošajiem sarežģītajiem, bruņotajiem, tālajiem draudiem."
Afzal ierosina, ka lāzera ieroci var izvietot kaujas telpā operatīvās vadības sensoru tīklā, kas tam nodrošinās sākotnējo mērķa noteikšanu.
“Pirmkārt, noteiktai sistēmai ir jāinformē par draudu parādīšanos, un tad vadības un kontroles operators izlemj, kādu pretpasākumu izmantot, nosaka mērķi, uzmet uz tā lāzeru un bloķē mērķi saskaņā ar radara datiem, pēc tam operators, redzot monitorā mērķi, nolemj parādīt, vai lāzers darbojas”.
“Šajā jomā ir uzkrājušās daudzas problēmas, jo militāristi visā pasaulē jau pirms vairākiem gadu desmitiem ir fantazējuši par lāzera ieročiem, un jautājums ir, kāpēc mums to nav šodien. Es domāju, ka galvenais iemesls ir tas, ka mums nebija tehnoloģijas, lai izveidotu lāzera ieroča komponentu, kas būtu pietiekami mazs un pietiekami jaudīgs, lai to varētu novietot uz taktiskajiem transportlīdzekļiem.”
Noslēguma posmi
Tikmēr Boeing arī vairākus gadus strādājis pie augstas enerģijas lāzera mobilā demonstrētāja (HEL MD) ASV armijai, kas pašlaik atrodas attīstības pēdējā posmā. Uzstādīts uz kravas automašīnas šasijas, lāzers novirza lieljaudas staru uz draudiem, ar kuriem, iespējams, tiks galā armija, darbojoties kā vadāmo raķešu, artilērijas šāviņu, mīnu un bezpilota lidaparātu pārtveršanas sistēma. Šī sistēma līdz šim ir sasniegusi tādu precizitāti, ka var iznīcināt bezpilota lidaparātu sensorus, kā tas tika parādīts, demonstrējot 10 kW lāzeru White Sands Proving Ground 2013. gadā un atkal Eglin AFB 2014. gadā.
Saskaņā ar militārajām specifikācijām pilnā HEL MD sistēma sastāvēs no lieljaudas efektīva lāzera un lieljaudas apakšsistēmām, kas jāuzstāda militāram transportlīdzeklim. Sistēma kopā ar citiem iznīcināšanas līdzekļiem varēs aizsargāt noteiktas zonas, neatkarīgi no tā, vai tās ir uzbrucēju bāzes, jūras objekti, gaisa bāzes un citas struktūras.
Boeing izstrādā vairākas sistēmas, lai integrētos galīgajā prototipā, kas tiks uzstādīts uz modificētas smagās paplašinātās mobilitātes taktiskās kravas automašīnas (HEMTT).
Šīs apakšsistēmas ietver lāzeru; staru kūļa vadība; enerģijas padeve; siltuma apmaiņas vadības sistēma un kaujas kontroles sistēma.
ASV armijas Kosmosa aizsardzības pavēlniecība pakāpeniski izstrādā HEL MD. Tuvākajos gados tiks uzlabota lāzera, elektroapgādes un siltumapmaiņas sistēma, lai palielinātu apakšsistēmu jaudu un tehnoloģisko attīstību.
Tehnoloģijām uzlabojoties, komponentu modulārais raksturs ļaus ieviest jaudīgākus lāzerus, kas integrēti ar uzlabotām mērķauditorijas atlases un izsekošanas iespējām.
Pilns cikls
Saskaņā ar Boeing teikto, HEL MD staru vadotne nodrošina “visu debesu” pārklājumu, jo tā griežas par 360 ° un tiek pacelta virs transportlīdzekļa jumta, lai uztvertu ap horizonta esošos mērķus. Nepārtrauktu mērķu iznīcināšanu vienkāršo siltumapmaiņas un elektroapgādes sistēmas.
Visa sistēma darbojas ar dīzeļdegvielu; tas ir, viss, kas nepieciešams, lai papildinātu ieroča "munīciju", ir ātra degvielas uzpildīšana. Sistēmas HEL MD litija jonu baterijas uzlādē ar 60 kW dīzeļģeneratoru, tādēļ, kamēr armijā ir degviela, tā var darboties bezgalīgi.
Sistēmu kontrolē automašīnas vadītājs un iekārtas operators, izmantojot klēpjdatoru un Xbox tipa televizora pierīci. Pašreizējā demonstrācijas modelī tiek izmantots 10 kW klases lāzers. Tomēr tuvākajā laikā lāzers tiks uzstādīts 50 kW klasē, un vēl pēc diviem gadiem tā jauda palielināsies līdz 100 kW.
Boeing iepriekš izstrādāja mazāku lāzera instalāciju Amerikas armijai un uzstādīja to bruņumašīnā AN / TWQ-1 Avenger, kas nodēvēta par Boeing Laser Avenger. 1 kW cietvielu lāzeru izmanto, lai apkarotu bezpilota lidaparātus un neitralizētu improvizētas sprāgstvielas (IED). Sistēma darbojas šādi: tā ir vērsta pret IED vai nesprāgušu munīciju ceļa malā, pakāpeniski palielinot lāzera stara jaudu, līdz sprāgstviela izdeg mazjaudas detonācijas procesā. 2009. gada testu laikā sistēma Laser Avenger veiksmīgi iznīcināja 50 šādas ierīces, līdzīgas tām, kas sastopamas Irākā un Afganistānā. Turklāt tika veikts vēl viens šīs sistēmas darbības demonstrējums, kura laikā tā iznīcināja vairākus mazus bezpilota lidaparātus.
Boeing lāzeru atriebējs
Trīs gadu plāns
Pēc Vācijas aizsardzības uzņēmuma Rheinmetall teiktā, pēc trim gadiem tas tirgū piedāvās savu lieljaudas augstas enerģijas lāzeru (HEL), kas uzstādīts transportlīdzeklim.
Pēc virknes testu, kas tika veiktas Šveicē 2013. gadā, uzņēmums strādāja, lai paplašinātu staru veidojošo moduļu programmatūras iespējas un paša lāzera tehnoloģiju, pēc tam paredzot, ka tā lāzera sistēma zemes mērķu apkarošanai, kā arī zemei pretgaisa aizsardzība jau var būt gatava. 2018.
Trīs mašīnas tika izvēlētas darbam kā mobilās HEL platformas. Kopā ar bruņumašīnu Boxer savas īpašības parādīja modificētais bruņutransportieris M113 ar 1 kW lāzeru (Mobile HEL Effector Track V) un kravas automašīna Tatra 8x8 ar diviem 10 kW lāzeriem (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Visas trīs lāzera platformas
20 kW lāzers, kas uzstādīts bruņumašīnā GTK Boxer, izceļas ar izpildvaras moduli HEL, kura priekšrocība slēpjas moduļu konstrukcijas principā. Rheinmetall saka, ka Boxer vēl nav bijis lāzers ar jaudu virs 20 kW, lai gan vairāku lāzeru apvienošana, izmantojot staru izlīdzināšanas tehnoloģiju, varētu palielināt tā kopējo jaudu. Turklāt var apvienot vairākas Boxer HEL iekārtas, lai izveidotu sistēmu ar efektīvo jaudu virs 100 kW.
2013. gadā veikto demo testu laikā Boxer transportlīdzekļa apkalpe apstiprināja HEL lāzera instalācijas iespējas, atspējojot pikapā uzstādīto smago ložmetēju, neriskējot ar ložmetēju (foto zemāk). Turklāt, strādājot kopā ar radaru staciju Skyguard, uzstādīšana uz kravas automašīnas Tatra Mobile Effector Wheel XX ir parādījusi visus helikoptera tipa UAV neitralizācijas posmus.
Helikopteru lidlauku neitralizācija tika veikta, izmantojot SkyGuard radaru, kas atklāja un identificēja mērķi. Turklāt HEL Boxer iekārta no viņa saņēma datus, veica aptuvenu un precīzu izsekošanu un pēc tam uztvēra mērķi iznīcināšanai.
Boeing HEL MD lāzera sistēma ir noslēgta ar līgumu ar ASV Raķešu un kosmosa aizsardzības pavēlniecību
Jūras pētījumi
Amerikas Savienoto Valstu Jūras spēku Pētniecības un attīstības administrācija (ONR) pārbauda savu transportlīdzeklī uzstādīto cietvielu kaujas lāzeru, kas apzīmēts ar uz zemes esošu gaisa aizsardzības virzītu enerģiju kustībā (GBAD OTM). Faktiski sistēma ir lieljaudas lāzers, kas uzstādīts uz taktiskā transportlīdzekļa un paredzēts, lai aizsargātu ekspedīcijas spēkus no ienaidnieka bezpilota lidaparātiem.
Ņemot vērā arvien pieaugošo bezpilota gaisa sistēmu izplatību, ASV Jūras kājnieku korpuss liek domāt, ka kaujas vienības arvien vairāk būs spiestas aizstāvēties pret pretiniekiem, kas veic novērošanu un izlūkošanu no gaisa.
GBAD OTM sistēma ir paredzēta uzstādīšanai vieglos taktiskos transportlīdzekļos, piemēram, HMMWV un JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). Saskaņā ar ONR, GBAD OTM programmas mērķis ir radīt alternatīvu tradicionālajām sistēmām, kas var pasargāt jūras kājniekus no ienaidnieka izlūkošanas un uzbrukuma bezpilota lidaparātiem. GBAD OTM sistēmas komponentus, tostarp lāzeru, staru mērķēšanas ierīci, baterijas, radaru, dzesēšanas un vadības sistēmu, kopīgi izstrādā ONR, Jūras spēku Dahlgren Surface Weapons Development Center un vairāki rūpniecības uzņēmumi.
Programmas mērķis ir apvienot visas šīs sastāvdaļas vienā kompleksā, kas būs pietiekami mazs, lai to varētu uzstādīt uz vieglajām taktiskajām bruņumašīnām, bet pietiekami spēcīgs, lai tiktu galā ar paredzētajiem draudiem.
Plašs pielietojums
Jūras gaisa telpas 2015 konferences laikā Vašingtonā ONR karaspēka aizsardzības programmu vadītājs Lī Mastroiani sarunā ar reportieriem paskaidroja, ka lāzeri var efektīvi iznīcināt draudus visā gaisa aizsardzības spektrā, tostarp raķetes, artilērijas šāviņi, javas munīcija, bezpilota lidaparāti, transporta līdzekļi un IED. "Tomēr, pirmkārt, GBAD sistēma ir paredzēta, lai apkarotu maza izmēra UAV, kas rada draudus mūsu kaujas vienībām."
“GBAD OTM sistēma sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām: 3 asu radara izsekošanas stacija, kas identificē draudus; vadības un kontroles vienība, kas identificē un izlemj, kā neitralizēt draudus raķešu vai artilērijas ieroču izmantošanas gadījumā; un faktiskā platforma ar lāzeru."
Mastroiani atzīmēja, ka GBAD programmas gadījumā uzsvars tiek likts uz lielas jaudas lāzera izstrādi vieglajam kaujas transportlīdzeklim uzstādīto UAV iznīcināšanai.
“Šim lēmumam par labu ir svarīgs arguments, proti, šādi draudi ir lēti, tas ir, dārgu raķešu izmantošana šajā gadījumā neatbilst mūsu redzējumam par šo problēmu. Tāpēc, izmantojot lāzeru, kas maksā santīmu par impulsu, jūs varat droši cīnīties ar lētiem draudiem, izmantojot lētu ieroču sistēmu. Kopumā programmas būtība ir cīnīties pret šādiem mērķiem pat kustībā, lai atbalstītu Jūras korpusa kaujas darbības."
Pēc Mastroiani teiktā, ONR izmantoja vairākus komponentus no demonstrācijas instalācijas LaWS (Laser Weapon System), ko ASV Jūras spēki uzstādīja uz kuģa Ponce Persijas līcī.
"Mēs izmantojam paredzamas izvairīšanās principu, dažas no galvenajām tehnoloģijām un programmatūru, taču ir arī daudzas citas problēmas," piebilda Mastroiani. - Kas attiecas uz kuģi USS Ponce, tad ir daudz vietas un viss pārējais, kamēr man ir daudz problēmu saistībā ar svaru, izmēriem un enerģijas patēriņa īpašībām, kad sistēma ir jāuzstāda vieglajam taktiskajam transportlīdzeklim. Man ir staru vadīšanas ierīce, barošanas avots, dzesēšanas sistēmas, vadlīnijas un mērķa apzīmējums, un tam visam vajadzētu darboties saskaņoti un bez "kontaktdakšām", tāpēc šajā atsevišķajā projektā ir jāatrisina daudzas dažādas problēmas."
Saskaņā ar ONR, daži sistēmas komponenti tika izmantoti testos, lai noteiktu un izsekotu dažāda lieluma bezpilota lidaparātus, un visa sistēma tika pārbaudīta ar 10kW lāzeru, kas ir starpposma risinājums, pārejot uz 30kW lāzeru. Plānots, ka 30 kW sistēmas lauka izmēģinājumi notiks 2016. gadā, kad programma sāks visaptverošus testus ar mērķi pāriet no vienkāršas atklāšanas un izsekošanas uz šaušanu no vieglajiem militārajiem transportlīdzekļiem.
