ГоловнаКорисні матеріалиТехнологіїЕлектромагнітна гармата: рейкотрон і його перспективи

Електромагнітна гармата: рейкотрон і його перспективи

 027

Початкові спроби створення рейкотронів, або рейлганів, доводяться на Першу світову війну, але і сьогодні, через сто років, ця експериментальна зброя має непогані перспективи вчинити революцію в конвенціональних озброєннях. Що ж заважає електромагнітній гарматі запанувати на полях битв?

Високий показник рейкотронівського розгону обумовлений роботою електромагнітних сил Лоренца в механізмі гармати. Вони виникають при короткому замиканні двох паралельних струмопровідних (зі знаком мінус і зі знаком плюс) направляючих рейок і починають діяти на снаряд після подання на них дуже потужного, але дуже короткого імпульсу струму. У якості замикаючого струм елементу використовується спеціальна арматура зі вбудованим в неї механізмом або сам снаряд.

Сили Лоренца спрямовані так, щоб виштовхнути снаряд з гармати, і він вилітає із ствола з гіперзвуковою швидкістю. Розгону боеприпасу також сприяє тиск плазми, яка утворюється за снарядом від дії потужного дугового розряду. Плазма із швидкістю 50 − 100 км/год діє на снаряд, як своєрідний потужний реактивний струмінь.

028

У американських дослідах по створенню електромагнітної зброї в якості арматури, як правило, використовується спеціальної форми "черевик", в якому закріплений снаряд. Така конструкція виключає контакт снаряда з рейками, які виготовлені з безкисневої міді з срібним покриттям, сильно схильні до зносу. При використанні металевих снарядів, що виконують замикання корпусом боєприпасу, заміну рейок потрібно здійснювати після двох-трьох пострілів.

Сам снаряд виготовляють з тугоплавкого вольфраму. Висока щільність цього металу дозволяє навіть важкий снаряд зробити малогабаритним, що вирішує проблему розміщення боєприпасів в обмежених об'ємах зарядних відділень або снарядних льохів. 

Проте не лише швидкий знос рейок заважає рейкотрону перетворитися на суперзброю. Існують і інші перешкоди. Передусім це джерела живлення, з якими у російський федерації існують проблеми, які заважають перейти до практичного використання на флоті. Рейкотрон вимагає потужної системи електроживлення у вигляді уніполярних генераторів. Ці пристрої дозволяють формувати дуже потужний короткий електричний імпульс, що й подається на рейки. У лабораторних умовах можна миритися з солідними за розміром і вазі блоками апаратури, але не на бойовому кораблі. Хоч на флоті чинник ваги і об'єму теж не має настільки суттєвого значення: у кораблів цілком вистачає водотоннажності, щоб упакувати 130 т устаткування на додаток до самих стволів гармат.

Японці створили бойовий рейкотрон для установки на бойові кораблі

023

Для наземних же армійських рельсотронов проблема представляється складнішою. Якщо розмістити устаткування на танкових шасі, довелося б вести у бій 78-тонного монстра. Виходом став розподіл установки між двома автомобільними трейлерами (на одному сама гармата, на іншому - "енергетика"), цей варіант був реалізований в американській армійській гарматі Blitzer. Ще один тягач з причепом віддали станції управління.

Для живлення корабельних рейкотронів (на есмінцях проекту «Zumwalt» їх імовірно буде два) передбачений запас потужності суднової установки не менше 35−45 МВт. Енергії повинно вистачити, щоб забезпечити розгін снаряда до 2000−2500 м/с. Тоді він, отримавши дульну енергію в 64 МДж, зможе відлетіти на відстань до 400 км і, маючи на кінці траєкторії 20 МДж енергії, уразити ціль потужним кінетичним ударом.

Вже підраховано, що попадання такого снаряда вагою 18−20 кг в авіаносець справить ураження як від ядерного удару.

024

У армійських гармат менша дальність стрільби - 80−160 км, чому "енергетики" на постріли знадобиться приблизно удвічі менше за корабельну. Для довідки: енергією 1 МДж володіє легковий Golf при швидкості 160 км/год. Снаряд рейкотрону вагою 10 кг з дульною енергією 32 МДж при швидкості 2500 м/с здатний пробити три бетонні стінки або шість 12-міліметрових сталевих листів, що по ефекту рівносильно вибуху 150 кг тротилу.

Серйозними перешкодами на шляху широкого використання рейлганів є:

-          резонансні явища в рейковій системі;

-          ефект розштовхування рейок від дії сил Лоренца;

-          електромагнітна сумісність з електронними системами гармати;

-          необхідність охолодження ствола і блоків електроніки та ін.

В процесі натурних випробувань була виявлена також необхідність в швидкому перезарядженні гармати для збільшення темпу стрільби принаймні до 6−10 пострілів в хвилину. Цього року працююча в кооперації з американським ВПК британська компанія BAE Systems провела вогневі випробування на полігоні ВМС США в штаті Віргінія. Як заявляють британці, вони розраховують в найближчі пару років збільшити скорострільність своєї установки до 10 пострілів в хвилину при вазі снаряда 16 кг, так що ця проблема поступово знаходить рішення.

Снаряд має найбільш прийнятну для гіперзвуку конічну подовжену форму з невеликим затупленням шкарпетки - це свого роду загострений стержень. Стабілізатор в хвостовій частині дозволяє утримувати снаряд на траєкторії польоту. Створення такого боєприпасу - це ще одна проблемна область рейкотронної програми.

США з 2012 року веде розробку уніфікованого гіперзвукового снаряда HVP, сьогодні він вже проходить випробування стрільбою. Уніфікація проводиться у зв’язку з тим, що планується його використання не лише у рейкотронах, а й у звичайних корабельних гарматах різних калібрів, які хочуть залишити на есмінцях «Zumwalt». Ці ж боєприпаси застосовуватимуться і в наземних гарматах.

Щоб HVP підходив для гармат різних калібрів, його виготовлятимуть у варіантах підкаліберних пострілів з снарядом в піддоні під кожен конкретний калібр. Піддон при вильоті складання із ствола розбивається на частини, далі летить тільки снаряд. У випробуваннях 2015 року стріляли HVP калібром 90 мм і завдовжки 609 мм. Власне снаряд важить 12,7 кг, а усе складання - 18,5 кг, з них 5,8 кг - це піддон.

Снаряди HVP планують зробити коригованими у польоті, для чого їх оснастять модулем точного наведення, працюючим з системою GPS. Американці заявили, що у них вже є працездатні електронні системи управління, що витримують перевантаження 30 000-40 000 g при розгоні, дія плазми температурою 20 000-25 000 градусів і електромагнітні поля надвисокої потужності. Є дані про успішні випробування подібних снарядів в 2016 році. Очікується, що повна розробка HVP завершиться до 2020 року, а в серію вони будуть передані до 2025 року.

Блок управління приведе до дорожчання снаряда, який і в початковому (без електроніки) варіанті стоїть 25 тисяч доларів. Але все одно це істотно дешевше за корабельні керовані ракети ціною 0,5−1,5 млн.

Особливість американського підходу до розробки рейкотрону полягає в поетапному нарощуванні можливостей з послідовним досягненням поліпшених параметрів: швидкості розгону снаряда від 2000 до 3000 м/с, дальності стрільби з 80−160 до 400−440 км, дульній енергії снаряда від 32 до 124 МДж, ваги снаряда від 2−3 до 18−20 кг, скорострільності від 2−3 пострілів в хвилину до 8−12, потужності джерел енергії від 15 до більш ніж 40−45 МВт, ресурсу ствола від проміжних 100 пострілів до кінця 2018 року до 1000 пострілів у 2025 році, довжина стволу від початкових 6 м до кінцевої довжини у 10 м.

«Ветерани.UA»

026