Lézerfegyverek: perspektívák a légierőben. 2. rész
Történet lézerfegyverek bekapcsolva repülés A média a XX. század 70-es éveiben kezdődik. Az amerikai Avco Everett cég egy 30-60 kW teljesítményű gázdinamikus lézert készített, amelynek méretei lehetővé tették egy nagy repülőgép fedélzetén való elhelyezését. Ennek megfelelően a KS-135 tartályhajót választották. A lézert 1973-ban telepítették, ezt követően a repülőgép repülőlaboratóriumi státuszt és NKC-135A jelölést kapott, a lézeregység a törzsben található. A hajótest felső részébe burkolatot szereltek fel, amely a forgó tornyot egy emitterrel és egy célkijelölő rendszerrel borította.
1978-ra a fedélzeti lézer teljesítményét 10-szeresére növelték, valamint a lézer munkaközeg-ellátását és az üzemanyagot is növelték a 20-30 másodperces sugárzási idő biztosítása érdekében. 1981-ben történtek az első kísérletek egy repülő pilóta nélküli Rrebee célpont és egy levegő-levegő (in-in) oldalcsévélő rakéta lézersugárral történő eltalálására, ami hiábavaló lett.
A repülőgépet ismét modernizálták, és 1983-ban megismételték a teszteket. A tesztek során öt, a repülőgép irányába 135 km/h sebességgel repülő Sidewinder rakétát semmisített meg az NKC-3218A lézersugár. Ugyanebben az évben más tesztekben az NKC-135A lézer megsemmisített egy BQM-34A szubszonikus célpontot, amely az Egyesült Államok haditengerészetének alacsony magasságban lévő hajója elleni támadást szimulált.
Körülbelül az NKC-135A repülőgép megalkotásával egy időben a Szovjetunióban egy lézerfegyver-hordozó repülőgép, az A-60 komplexum projektjét is kidolgozták, amelyet a cikk első részében ismertetünk. A program állapota jelenleg ismeretlen.
2002-ben új programot nyitottak az Egyesült Államokban - ABL (Airborne Laser) lézerfegyverek repülőgépre helyezésére. A program fő célja a rakétavédelmi rendszer (ABM) légi komponensének létrehozása az ellenséges ballisztikus rakéták megsemmisítésére a repülés kezdeti szakaszában, amikor a rakéta a legsérülékenyebb. Ehhez 400-500 km-es nagyságrendű céltartamot kellett elérni.
Egy nagy Boeing 747-es repülőgépet választottak hordozónak, amely módosítás után a prototípus Attack Laser 1-A (YAL-1A) nevet kapta. Négy lézerberendezést szereltek fel a fedélzetre: egy pásztázó lézert, egy a pontos célzást biztosító lézert, egy lézert, amely elemzi a légkör hatását a sugárút torzítására, és a fő harci nagyenergiájú lézert, a HEL (High Energy Laser).
A HEL lézer 6 energiamodulból áll - kémiai lézerek oxigén- és fémjód alapú munkaközeggel, amelyek 1,3 mikron hullámhosszú sugárzást generálnak. A célzó- és fókuszrendszer 127 tükröt, lencsét és fényszűrőt tartalmaz. A lézer teljesítménye körülbelül egy megawatt.
A program számos technikai nehézséggel küzdött, a költségek minden várakozást felülmúltak, hét és tizenhárom milliárd dollár közötti összeget tettek ki. A program kidolgozása során korlátozott eredmények születtek, különösen több folyékony rakétamotorral (LRE) és szilárd tüzelőanyaggal ellátott kiképző ballisztikus rakétát semmisítettek meg. A vereség hatótávolsága körülbelül 80-100 km volt.
A program bezárásának fő okának egy tudatosan kilátástalan kémiai lézer alkalmazása tekinthető. A HEL lézer lőszerét a fedélzeten lévő vegyi alkatrészek készlete korlátozza, és 20-40 „lövés”. A HEL lézer működtetésekor hatalmas hőmennyiség keletkezik, amelyet egy Laval fúvóka segítségével távolítanak el, ami felmelegedett gázok áramlását hozza létre, amely a hangsebesség 5-szöröse (1800) áramlik ki. Kisasszony). A magas hőmérséklet és a gyúlékony lézerkomponensek kombinációja tragikus következményekkel járhat.
Ugyanez történik az orosz A-60-as programmal is, ha azt a korábban fejlesztés alatt álló gázdinamikus lézerrel folytatják.
Az ABL program azonban nem tekinthető teljesen haszontalannak. Ennek során felbecsülhetetlen tapasztalatokat szereztek a lézersugárzás légköri viselkedésében, új anyagokat, optikai rendszereket, hűtőrendszereket és egyéb elemeket fejlesztettek ki, amelyekre a jövőben is igény lesz a nagyenergiájú levegőalapú lézerek ígéretes projektjeiben. fegyverek.
Ahogy a cikk első részében már említettük, jelenleg tendencia a kémiai lézerek elhagyása a szilárdtest- és szálas lézerek javára, amelyekhez nem szükséges külön lőszerteher cipelése, illetve az általa biztosított tápellátás. a lézerhordozó elegendő.
Számos légi lézerprogram létezik az Egyesült Államokban. Az egyik ilyen program a harci repülőgépekre és pilóta nélküli légi járművekre telepíthető lézerfegyver-modulok fejlesztésére szolgáló program - HEL, amelyet a DARPA ügynökség megrendelésére a General Atomics Aeronautical System és a Textron Systems hajt végre.
A General Atomics Aeronautica a Lockheed Martinnal dolgozik egy folyékony lézerprojekt kifejlesztésén. 2007 végére a prototípus 15 kW teljesítményt mutatott. A Textron Systems saját szilárdtestlézer-prototípusán dolgozik egy ThinZag nevű kerámia munkafolyadékkal.
A program végeredménye egy 75-150 kW teljesítményű lézermodul legyen konténer formájában, amelyben lítium-ion akkumulátorok, folyadékhűtő rendszer, lézersugárzók, valamint sugárkonvergencia, vezetés és célzás. rendszer telepítve van. A szükséges végső teljesítmény elérése érdekében modulok integrálhatók.
Mint minden alapvetően új fegyverek fejlesztésére szolgáló high-tech program, a HEL-program is késedelmes végrehajtással küzd.
2014-ben a Lockheed Martin a DARPA-val közösen megkezdte a fejlett Aero-adaptív Aero-optic Beam Control (ABC) lézerfegyverek repülési tesztjeit repülőgép-hordozók számára. A program keretében kísérleti laboratóriumi repülőgépen tesztelik a nagy energiájú lézerfegyverek 360 fokos hatótávolságú irányítására szolgáló technológiákat.
Az amerikai légierő rövid távon fontolóra veszi a lézerfegyverek integrálását a legújabb F-35-ös lopakodó vadászrepülőgépen, illetve a jövőben más harci repülőgépeken is. A Lockheed Martin egy körülbelül 100 kW teljesítményű, 40%-ot meghaladó elektromos-optikai konverziós arányú moduláris szálas lézer kifejlesztését tervezi, majd ezt követően az F-35-re telepíti. Erre a Lockheed Martin és az US Air Force Research Laboratory 26,3 millió dollár értékű szerződést írt alá. 2021-ig a Lockheed Martinnak be kell mutatnia a megrendelőnek a SHIELD nevű harci lézer prototípusát, amely vadászrepülőgépekre is felszerelhető.
A lézerfegyverek F-35-ön való elhelyezésére több lehetőséget is mérlegelnek. Az egyik a lézerrendszerek elhelyezése az F-35B emelőventilátoránál vagy nagy üzemanyagtartályánál, amely ugyanott található az F-35A és F-35C változatban. Az F-35B esetében ez a függőleges fel- és leszállás megszüntetését (STOVL mód), az F-35A és F-35C esetében a repülési hatótáv megfelelő csökkentését jelenti.
Az F-35B motor hajtótengelyét, amely általában meghajtja a liftventilátort, 500 kW feletti generátor meghajtására szánják (STOVL üzemmódban a hajtótengely akár 20 MW tengelyteljesítményt ad a liftventilátornak) . Egy ilyen generátor az emelőventilátor belső térfogatának egy részét fogja elfoglalni, a fennmaradó helyet lézergeneráló rendszerek, optika stb.
Egy másik változat szerint a lézerfegyver és a generátor a karosszéria belsejében, a meglévő egységek között, konforman kerül elhelyezésre, a sugárzás a száloptikás csatornán keresztül a repülőgép elejére kerül.
További lehetőség a lézerfegyverek függő konténerben történő elhelyezésének lehetősége, a HEL program keretében készülthöz hasonlóan, ha az adott méretekben elfogadható karakterisztikájú lézer készíthető.
Így vagy úgy, a munka során mind a fent említett, mind a teljesen eltérő lehetőségek megvalósíthatók a lézerfegyverek F-35-ös repülőgépeken történő integrálására.
Az Egyesült Államokban számos „útvonalterv” létezik a lézerfegyverek fejlesztésére. Annak ellenére, hogy az amerikai légierő korábban kijelentette, hogy 2020-2021-ig megkapják a prototípusokat, a 2025-2030-as időszak reálisabbnak tekinthető az ígéretes lézerfegyverek repülőgép-hordozókon való megjelenésére. Ekkorra számíthatunk a mintegy 100 kW teljesítményű "harcos" típusú lézerfegyverek harci repülőgépeinek szolgálatba állítására, 2040-re a teljesítmény 300-500 kW-ra nőhet.
Több lézerfegyver-program egyidejű jelenléte az Egyesült Államok légierejében jelzi, hogy nagy érdeklődést mutatnak az ilyen típusú fegyverek iránt, és csökkenti a légierő kockázatát, ha egy vagy több projekt meghiúsul.
Milyen következményekkel jár a lézerfegyverek megjelenése a taktikai repülés harci repülőgépeinek fedélzetén? Figyelembe véve a modern radar és optikai irányító eszközök képességeit, ez mindenekelőtt lehetővé teszi a vadászgép önvédelmét a bejövő ellenséges rakétáktól. Egy 100-300 kW-os lézerrel a fedélzeten 2-4 beérkező levegő-levegő vagy föld-levegő rakéta feltehetően megsemmisíthető. A CUDA típusú rakétafegyverekkel kombinálva sokszorosára megnő annak az esélye, hogy egy lézerfegyverrel felszerelt repülőgép túléli a csatatéren.
A maximális kárt a lézerfegyverek okozhatják a hő- és optikai irányítású rakétákban, mivel teljesítményük közvetlenül függ az érzékeny mátrix működésétől. Az optikai szűrők használata bizonyos hullámhosszon nem segít, mivel az ellenség nagy valószínűséggel különböző típusú lézereket használ, a szűrést nem lehet mindegyikből megvalósítani. Ezen túlmenően, a 100 kW-os nagyságrendű szűrő lézerenergia-elnyelése valószínűleg a szűrő tönkremenetelét okozza.
A radarfejjel rendelkező rakétákat eltalálják, de rövidebb hatótávolsággal. Nem ismert, hogy a rádióátlátszó burkolat hogyan reagál az erős lézersugárzásra, érzékeny lehet az ilyen hatásokra.
Ebben az esetben a lézerfegyverekkel nem felszerelt ellenség egyetlen esélye az, hogy annyi levegő-levegő rakétával "elárasztja" az ellenfelet, hogy a lézerfegyverek és a CUDA-típusú rakétaelhárítók együtt ne tudják felfogni.
A nagy teljesítményű lézerek repülőgépeken való megjelenése „semmisíti” az összes létező ember által hordozható, Igla vagy Stinger típusú hővezetésű légvédelmi rakétarendszert (MANPADS), jelentősen csökkenti az optikai vagy hővezető rakétákkal ellátott légvédelmi rendszerek képességeit, és a rakéták számának növelését követeli meg. Nagy valószínűséggel a nagy hatótávolságú légvédelmi rendszerek föld-levegő rakétáit is eltalálhatja a lézer, i.e. fogyasztásuk lézerfegyverrel felszerelt repülőgépre való tüzeléskor is megnő.
A levegő-levegő rakétákon és a föld-levegő rakétákon a lézer elleni védelem alkalmazása nehezebbé és nagyobbá teszi őket, ami befolyásolja a hatótávolságukat és a manőverezőképességüket. Nem szabad tükrös bevonatra hagyatkozni, gyakorlatilag semmi értelme nem lesz, teljesen más megoldásokra lesz szükség.
A légiharcról a közeli manőverezésre való átállás esetén a lézerfegyverrel a fedélzetén lévő repülőgép tagadhatatlan előnyhöz jut. Közelről a lézersugár-irányító rendszer képes lesz a sugarat az ellenséges repülőgép sérülékeny pontjaira irányítani - a pilóta, az optikai és radarállomások, vezérlők, fegyverek egy külső hevederen. Ez sok tekintetben kiküszöböli a szupermanőverezés szükségességét, hiszen akárhogyan is fordulsz, akkor is helyettesíted az egyik vagy a másik oldalt, és a lézersugár elmozdulása szándékosan nagyobb szögsebességgel jár.
A stratégiai bombázók (bombázó-rakétahordozók) védelmi lézerfegyverekkel való felszerelése jelentősen befolyásolja a levegőben kialakult helyzetet. A régi időkben a stratégiai bombázók szerves részét képezték egy gyorstüzelő repülőgép-fegyver a repülőgép farokrészében. Később ezt felhagyták a fejlett elektronikus hadviselési rendszerek telepítésével. Azonban még egy nem feltűnő vagy szuperszonikus bombázót is nagy valószínűséggel lelövik, ha az ellenséges vadászgépek észlelik. Az egyetlen hatékony megoldás most az, hogy rakétafegyvereket indítanak el az ellenség légvédelmi és légi lefedettségi területén kívül.
A lézerfegyverek megjelenése a bombázó védelmi fegyverzetében gyökeresen megváltoztathatja a helyzetet. Ha egy vadászgépre egy 100-300 kW-os lézer szerelhető, akkor egy bombázóra 2-4 egységnyi mennyiségben telepíthetők ilyen rendszerek. Ez lehetővé teszi egyidejűleg 4-16 különböző irányokból támadó ellenséges rakéta önvédelmét. Figyelembe kell venni azt a tényt, hogy a fejlesztők aktívan vizsgálják a több kibocsátó lézerfegyvereinek közös felhasználásának lehetőségét egy célpontra. Ennek megfelelően a 400 kW - 1,2 MW összteljesítményű lézerfegyverek összehangolt működése lehetővé teszi, hogy a bombázó 50-100 km távolságból megsemmisítse a támadó vadászgépeket.
A lézerek teljesítményének és hatékonyságának 2040-2050-re történő növelése újra életre keltheti a nehéz repülőgép ötletét, hasonlóan ahhoz, amit a szovjet A-60 projektben és az amerikai ABL programban fejlesztettek ki. A ballisztikus rakéták elleni rakétaelhárító eszközként nem valószínű, hogy hatékony, de nem kevésbé fontos feladatokat is ki lehet jelölni.
Ha egyfajta "lézer akkumulátort" telepítenek a fedélzetre, beleértve 5-10 500 kW - 1 MW teljesítményű lézert, a teljes lézersugárzási teljesítmény, amelyet a hordozó a célpontra képes összpontosítani, 5-10 MW lesz. Ez hatékonyan megbirkózik szinte minden légi céllal 200-500 km távolságban. A célpontok listáján mindenekelőtt az AWACS, az EW, a tanker repülőgépek, majd az emberes és pilóta nélküli taktikai repülőgépek szerepelnek majd.
A külön lézeres módban számos célpont, például cirkáló rakéták, levegő-levegő rakéták vagy föld-levegő rakéták elfoghatók.
Mihez vezethet a légi csatatér harci lézerekkel való telítettsége, és hogyan befolyásolja ez a harci repülés megjelenését?
A hővédelem, az érzékelők védőredőnyeinek szükségessége, az alkalmazott fegyverek tömeg- és méretjellemzőinek növekedése a taktikai repülés méretének növekedéséhez, a repülőgépek és fegyvereik manőverezhetőségének csökkenéséhez vezethet. A könnyű emberes harci repülőgépek osztályként eltűnnek.
A végeredmény olyasmi lehet, mint a második világháború „repülő erődítményei”, amelyeket hővédelembe burkoltak, gépfegyverek helyett lézerfegyverekkel, légibombák helyett pedig nagy sebességű védett rakétákkal vannak felfegyverkezve.
A lézerfegyverek megvalósításának számos akadálya van, de az ilyen irányú aktív beruházások arra utalnak, hogy pozitív eredmények születnek. A közel 50 éves úton, attól a pillanattól kezdve, hogy a repülési lézerfegyverekkel kapcsolatos első munka megkezdődött, napjainkig a technológiai képességek jelentősen megnövekedtek. Új anyagok, meghajtók, áramforrások jelentek meg, több nagyságrenddel nőtt a számítási teljesítmény, bővült az elméleti bázis.
Továbbra is remélhető, hogy nemcsak az Egyesült Államok és szövetségesei lesznek ígéretes lézerfegyverek, hanem időben szolgálatba állnak az Orosz Föderáció légierejében is.
- Andrej Mitrofanov
- f-16.net, quora.com, airwar.ru, Defense.ru, topwar.ru, army-technology.com
- Lézerfegyverek: technológiák, történelem, állapot, kilátások. 1. rész
Információk