Блоги
Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

Компьютеры и компьютерные игры тесно связаны — не будь последние столь требовательны к “железу”, мы бы не наблюдали такого бурного (и по большому счету — бессмысленного) развития видеокарт. За удовольствие пострелять из футуристических видов оружия приходится тратить 100-300 долларов на новые “апгрейды”. Так поступают любители компьютерных игр. А вот дяди из Пентагона за подобное удовольствие платят десятки миллиардов…правда и стреляют не на компьютере, а из вполне себе реальных образцов.  Сегодняшняя тема — любимая всеми фанатами игры Quake рельсовая пушка.

Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

Напомню для тех, кто забыл (или не знает) принцип работы рельсовой электромагнитной пушки. Данное устройство работает за счет разгона в сильном магнитном поле токопроводящего снаряда. Межу двумя проводниками (рельсам) в начале конструкции помещается проводящая «болванка»,  затем по проводникам пускается постоянный электрический ток высокого напряжения и силы в тысячи ампер. Электроны текут от негативного полюса источника питания по отрицательному проводнику, через токопроводящий снаряд переходят на положительный проводник и замыкают цепь. При этом оба проводника работают как сильные элктромагниты. Поскольку ток течет от отрицательного полюса к положительному, магнитные полюса каждого из проводников противоположны друг другу и  общее магнитное поле вдоль двух проводников направлено вверх (вперед) от источника питания. Когда по снаряду, находящемуся между проводниками, проходит ток, снаряд разгоняется в магнитном поле благодаря силе Лоренца. Электромагниты-рельсы так же отталкиваются друг от друга (т.к. имеют разную полярность), но по скольку они хорошо закреплены, то двигаться будет только снаряд.

Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

Очень мощный источник электроэнергии создаст не менее мощное электромагнитное поле, в котором снаряд может разогнаться вплоть до 20 скоростей звука, в зависимости от его массы, начальной скорости входа «на рельсы» и многих других параметров, которые мы и рассмотрим.

Электромагнитные пушки начали активно разрабатывать по окончании Первой Мировой Войны, когда интерес ко всякого рода новым технологиям, вовлекающим электричество,  был необычайно высок. В это время появились электрические стулья и другие элементы концлагерной фурнитуры.  Так, в 1922 был запатентован «Электрический аппарат для разгона снарядов», работающий по описанному выше принципу. К концу Второй Мировой Войны немцы начали разработку противовоздушных «электрических» пушек. Требования люфтваффе были конкретными: начальная скорость снаряда 2000 мс, возможность доставить к цели 500 грамм взрывчатки, скорострельность 12 выстрелов в минуту и возможность уместить всю конструкцию на шасси от 128мм пушки ПВО FlaK 40. Ярчайший образец четкого формулирования задачи. После войны чертежи этих устройств попали в руки союзников и через два года анализов был сделан вывод, что технически это осуществимо, но необходимый источник электроэнергии немцам во время войны взять было негде.

С тех пор многие люди в разное время совершенствуют конструкцию электромагнитных рельсовых пушек с переменным успехом. Такие пушки успешно применяются в научных экспериментах (моделирование столкновений на сверхвысоких скоростях) и в испытаниях военных. Военные и являются основными спонсорами всех подобных разработок последние 60 лет. Однако, конструктивных проблем и инженерных сложностей в рельсовых пушках, при их кажущейся простоте, не меньше, чем преимуществ.

 

Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

Сперва о преимуществах — рельсовые электромагнитные пушки так глянулись работникам промышленности убиения себе подобных по следующим причинам:
— огромная кинетическая энергия снаряда, способного нанести больше повреждений, чем снаряда аналогичной массы, наполненного взрывчатым веществом;
— большая начальная скорость значит большая дальность выстрела, отсутствие влияния ветра, высокая кучность;
— в случае разработки скорострельной пушки это отсутствие операций по извлечению стреляных гильз, моментальная перезарядка;
— меньшая масса снаряда позволяет увеличивать возимый боезапас;
— отсутствие взрывчатки в снаряде повышает его безопасность, а в случае с кораблем или танком — общую живучесть;
— стоимость «выстрела» в десятки раз меньше аналогичной обычным снарядом, и в сотни тысяч раз меньше по сравнению управляемыми снарядами и крылатыми ракетами при той же точности;
— отсутствие времени подлета по сравнению с крылатой ракетой, невозможность сбить такой снаряд.

В общем, если коротко — лучше, дальше, больше. Развернуться людям в погонах не дают объективные законы физики и низкий уровень развития прикладного материаловедения. Самые основные — проблемы трения и термической стойкости рельсов.

При выстреле проводящие рельсы и сам снаряд моментально нагреваются, что приводит к их расширению. Учитывая, что они и в холодном состоянии соприкасаются впритык, дальнейшее сужение канала между рельсами и расширение снаряда повышают силу их взаимного трения. Это приводит к росту температуры (тоже не маленькой) и, как следствие, быстрому выходу из строя рельс. Буквально — три раза выстрелил и на замену. Также, при движении снаряда, за ним образуется электрическая плазменная дуга с температурой в десятки тысяч градусов, которая быстро испаряет поверхность даже вольфрамовых направляющих. Сам материал, из которого они должны состоять, по мимо термической стойкости, должен иметь и хорошую электрическую проводимость. Но и это еще не все — силы, действующие на рельсы, стремятся раскинуть их в противоположные направления от себя и от снаряда. Материал должен быть очень хорошо закреплен, а так же иметь невероятное сопротивление на изгиб, не быть хрупким и не сломаться при выстреле. Не забываем что крепления рельс должны так же иметь высокую термическую стойкость.

 

Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

За то с электричеством проблем как бы нет. Современная электронная промышленность позволяет при использовании конденсаторов получит суммарную энергию выстрела в 32 млн джоулей. Заряжаться они могут от вполне обычных источников, вроде бортовых электрогенераторов…только долго.

Но, не смотря на все эти проблемы, рельсовые пушки уже близки к принятию на вооружение в качестве корабельной артиллерии. Экспериментальные пушки, тестирующиеся ВМФ США, показывают результаты, которые обычным орудиям и крылатым ракетам даже не снились.

Начальная скорость снаряда более 10 скоростей звука — вольфрамовая болванка весом в 2 килограмма на такой скорости легко пробивает любой современный основной боевой танк и потенциально может пройти его насквозь. Повреждения, наносимые трехкилограммовой болванкой, выпущенной с энергией выстрела в 64 мегаджоуля  сравнимы с таковыми, наносимыми крылатой ракетой Tomahawk 109 при стоимости выстрела в сотни тысяч раз меньше. Проектная дальность морских орудий такого типа — до 380 километров…и на этой дальности разброс падения снаряда не должен превышать 5 метров! Скорострельность пока должна составлять около 10 выстрелов в минуту, что тоже не мало. Орудия с такими параметрами разрабатывают и тестируют такие мировые лидеры военной промышленности как BAE Systems, а так же ряд закрытых научных военных учреждений в Европе и США. По не проверенным данным, до развала Организации Варшавского договора, ручные «рельсовые винтовки» разрабатывали и тестировали в бывшей Югославии — пуля весом в 0.7 грамма разгонялась до 3000 мс по каналу длинной в 70 см, но дальнейшая судьба этих разработок неизвестна. Правда, при таких скоростях и весе пули это оружие не составит конкуренции современному огнестрельному.

Сразу расстрою любителей пострелять, ожидающих, когда эта новинка появится в ближайшем охотничьем магазине. Выстрел из настоящего рейлгана выглядит примерно так:

<

p align=»center»>Энергетическое оружие: Railgun скоро поступит на вооружение ВМФ США

За снарядом — плазменный след, горящий воздух и другие прелести трения об воздух на сверхвысоких скоростях. Что останется от стрелка, держащего такую штуку в руках, можно представить. Так что стрелять с руки, вероятно, можно будет только в космосе…в скафандре 🙂

Не смотря на это, готовые артиллерийские системы на основе рельсовых электромагнитных пушек ВМФ США планирует принять на вооружение между 2020 и 2025 годом. Основная проблема сейчас — материал изготовления направляющих рельс, которую планируется решить как раз за эти 10-15 лет.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: