펄스 레이스 : 바다에 갈 준비가 된 고 에너지 무기
미 해군의 LaWS 프로그램에 따라 저가의 광섬유 레이저 기술을 레이저의 기반으로 사용할 가능성 оружия기존 Phalanx 설치에 통합 될 수있는
처음으로 미 해군은 고 에너지 레이저 무기 작업을 시연 할 준비가되어 있으며 최근에는 바다에서 전자기 방식의 전자기 총기를 시동 할 계획을 발표했습니다. 차세대 펄스 무기의 발전을 생각해보십시오.
미국 해군 만의 이야기에서 수십 년 동안 레이저, 펄스 에너지 시스템 및 전기 무기의 배에 대한 배치는 어떻습니까? 거의 무제한 상점, 값싼 탄약 및 급속한 충격과 같은 많은 매력적인 이론적 이점이 방위 과학 기술계에 기여하여 그 당시 관련 기술의 창출, 개발 및 시연에 중요한 자원을 투자했습니다. 이 과정으로 출판물과 특허, 여러 프로토 타입 및 많은 세계 기록이 탄생했습니다.
그러나 기술적 인 측면에서 볼 때 그러한 무기는 설계 및 제조하기가 너무 어렵다는 것이 입증되었습니다. 기술과 기술이 예상 시간 내에 잘 맞지는 않았으며, 초기에 유망한 해결책 중 일부는 비실용적이거나 비효율적이었습니다. 때때로 물리학의 법칙이 진보의 길로 들어 섰습니다.
그럼에도 불구하고, 함대는 기초 과학에 대한 신념을 유지했으며 위험을 줄이고 주요 선진 기술을 개발하기위한 R & D 자원의 신중한 사용은 최근 배당금을 지급하기 시작했습니다. 실제로, 함대는 현재 고출력 고 에너지 레이저 (HEL) 고출력 레이저를 배치하기 직전에 있습니다. 2016에서 프로토 타입 전자기 레일 건을 바다에 발사 할 계획입니다.
해군 연구 개발 본부장 인 Matthew Kraneer 제독은 이러한 고성능 무기를 "해상 전투의 미래"라고 말하면서 해군은 "이 독특한 기술의 최전선에 서있다"고 덧붙였다.
고출력 레이저와 고전력 마이크로파와 같은 방향성 에너지 무기는 40 년 이상 연구되어왔다. 예를 들어, 해군은 1971에서 HEL 프로그램을위한 부서를 개설하고 중수소 불소에 대한 강력한 (약 1MW) HEL의 군사 데모 샘플을 개발, 제조 및 테스트하기 시작했습니다.
최신 역사 미 해군을위한 지시 된 에너지 무기의 개발은 해군 시스템 지휘 해군 시스템과 전기 무기를위한 7 월 2004에서 PMS 405 소프트웨어 사무소의 재 설립으로 시작되었습니다. 이 단계는 "이국적인"상자에 약 10 년 동안 연기 된 과학 및 기술 개발에 새로운 자극제가되었습니다. 연구가 중단 된 것이 아니라 오히려 기술이 성공의 확실한 길을 찾지 못했습니다.
지난 10 년 동안 PMS 405는 전기 무기 기술 및 실험실에서 지시 된 에너지 무기를 함대로 이전하기위한 중심지 역할을 해 왔습니다. 이 역할에서 그는 해군 연구 센터, 정부 연구소 및 산업 간의 연구 개발을 조정했습니다.
또한 여기 주목할만한 것은 ONR (Office of Naval Research) 해군 연구 및 해군 지상전 설립 Dahlgren Division Dahlgren에있는 Naval Surface Naval Weapons Development Center의 공헌입니다. ONR은 고출력 레이저 및 레일 건 기술의 혁신적인 개발을 감독했으며 NSWCDD는 감독 된 에너지의 연구, 개발 및 모델링을위한 "우수 센터"로 설립되었습니다. 직접 에너지 연구 국 (Directorate of the Directed Energy)의 일원으로, DEWO (Directed Energy Warfare Office)를 사용하여 군사 작전 연구 센터는 과학 기술 공간에서 고급 해군으로의 HEL 기술 이전에 참여하고 있습니다.
레이저 매력
추상적 인면을 살펴보면 강력한 HEL 레이저를 갖춘 무기 시스템은 전통적인 캐논 및 유도 무기와 비교할 때 많은 장점을 제공합니다. 빛의 속도와 짧은 타겟 조사 시간으로 충격을 전달합니다. 확장 성 영향 (치명적이 아닌 치명적이든간에); 가시선 정확도; 높은 정확도의 안내; 슈퍼 빠른 타겟 재 획득; 표준 폭발물과 관련된 위험 및 물류 부담이없는 크고 재생 가능한 저장소.
그러나 우선 ONR 계산에 따르면 매우 낮은 샷당 비용의 전망은 샷당 XNUMX 달러보다 훨씬 적습니다.이 명령에 매력적인 영향을 미쳤습니다. 함대 미국은 계속해서 자금을 조달 할 방법을 찾고 있습니다.
동시에, HEL 시스템의 긍정적 인 특성에 관해 종종 언급되는 사실에도 불구하고 오랜 기간 동안 배에 배치 된 레이저 무기를 마무리하는 복잡한 임무는 물리학 자 및 엔지니어를 필요로합니다. 목표에 초점을 맞추는 것이 주요한 문제 중 하나입니다. 레이저 무기는 충격을 전달하기 위해 대상의 작고 명확하게 표시된 목표 지점에 고 에너지 광선을 집중시킬 수 있어야합니다. 그러나 많은 유형의 잠재적 목표를 감안할 때 파괴가 보장 될 수있는 필요한 에너지 및 범위는 상당히 다를 수 있습니다.
권력 만이 유일한 문제는 아닙니다. 열 확산은 동일한 시선을 따라 장시간 동안 방출 된 레이저 빔이 통과하는 공기를 가열하여 빔의 비산 및 초점 어긋남을 유발할 때 발생할 수 있습니다. 목표 지정은 주변 해양 환경의 복잡하고 역동적 인 특성에 의해 방해받습니다.
다음으로 플랫폼과의 통합에 대한 다양한 문제를 고려해야합니다. 대형 프로토 타입 장치는 폼 팩터가 크기 때문에 직렬 시스템은 소형 플랫폼과 통합하기 위해 상당한 크기의 소형화가 필요합니다. 군함에 HEL 무기를 통합하는 것은 또한 에너지 생성,이 에너지의 분배, 냉각 및 열 제거에 대한 캐리어 플랫폼에 새로운 요구 사항을 부과합니다.
2000-ies의 중간에있는 ONR은 자유 전자 레이저 (FEL) 자유 전자 레이저가 헬리콥터 선박 기반 무기 시스템을위한 최상의 장기 솔루션임을 확인했습니다. 이는 FEL 빔의 파장이 최상의 "대기 침투성"을 달성하기 위해 널리 퍼진 외부 조건에 맞게 미세 조정될 수 있기 때문입니다.
이와 관련하여 ONR의지도 아래 혁신적인 해상 프로토 타입 (INP) 혁신적인 해양 프로토 타입 프로그램이 100-1,0 마이크론 범위의 작동 파장을 갖는 2,2 kW 클래스의 시연자 FEL을 개발하기 위해 시작되었습니다. Boeing과 Raytheon은 예비 설계를 위해 4 월에 Phase IA를위한 병렬 연간 계약을 받았고, 9 월 2009 Boeing은 Phase IB를 계속 진행하기로 결정한 후이 프로젝트를 중요한 구조 분석 단계로 가져 왔습니다.
보잉 사는 FEL 발전소에 대한 비판적 분석을 마친 후, 세 가지 다른 파장에서 작동하도록 설계된 다음 FEL 100 kW 데모를 만들고 테스트하기를 원했습니다. 그러나 2011 연도의 ONR은 현재 자원을 솔리드 스테이트 SSL 레이저 (솔리드 스테이트 레이저)를 개발하도록 유도하기 위해 INP에서 작업을 전환했습니다. FEL 작업은 현재이 시스템과 관련된 위험을 줄이기위한 지속적인 작업에 중점을두고 있습니다.
AN / SEQ-3이라는 이름의 LaWS 시스템은 다음 몇 달 간 미 해군의 Ponce 선박에 "빠른 응답 도구"로 설치 될 것입니다. Ponce 배의 다리 위에 LaWS 가이드가 설치됩니다.
자원의 리디렉션은 SSL 기술의 성숙도와 미 해군에서 경제적 인 HEL 무기의 신속한 배치의 전망에 기인합니다. ONR 및 PMS 405은 중후반 2000-s에서 가까운 시일 내에이 개발 경로를 인식했습니다.
크랜더 제독에 따르면 SSL 프로그램은 "우리의 최우선 순위 과학 기술 프로그램 중 하나입니다." 그는 이러한 비상 한 기회는 비대칭 위협으로부터 보호하는 비용이 많이 드는 문제에 대해 합리적인 해결책을 제시하기 때문에 특히 매력적이라고 덧붙였다. 우리의 상대는 1 발당 1 달러 미만의 가격으로 목표를 향해 레이저를 겨냥 할 수 있다는 사실을 알고 나타나지도 않을 것입니다. "
지난 6 년 동안이 분야의 개발 및 시연에서 입증 된 바와 같이 고체 기술의 개발에 중점을 두었습니다. 한 예로 Maritime Laser Demonstration (MLD) 해양 레이저 논증자가 있습니다. 2011 사의 XNUMX 사에서는 Northrop Grumman 사가 시험용 선상에 SSL 레이저 프로토 타입을 설치했다.이 선은 빔으로 작은 표적선을 떨어 뜨렸다. ONR의 헬스 프로그램 매니저 인 피터 모리슨 (Peter Morrison)은 "이 전력 레벨을 갖춘 헬리콥터가 전함에 설치되어이 우주선에서 에너지를 얻었으며 해상 상태에서 먼 대상에 사용 된 것은 처음"이라고 말했다.
MLD 데모는 2 년 반 동안의 설계, 개발, 통합 및 테스트의 절정이었습니다. Dahlgren, China Lake, Port Hunem 및 Point Mugu의 산업, 고 에너지 기술 및 해군 연구소와 함께 MLD 프로젝트 위. 이 프로젝트는 또한 일반적인 고출력 고체 레이저에 대한 프로그램에서 개발 한 사항을 구현합니다.
한편 3 월 2007에서는 기존의 20-mm MK 15 Phalanx (CIWS) 단거리 단지에 추가 된 레이저 무기 시스템 (LaWS) 용 레이저 시스템 프로토 타입이 시작되었습니다. LaWS는 소형 UAV 및 고속 전투 보트와 같은 저렴한 "비대칭"타겟의 하위 그룹을 물리 치기 위해 추가 유형의 무기를 얻기 위해 상업용 유리 섬유 레이저 기술의 이점을 인식합니다.
LaWS는 통합 전투 시스템 프로그램 실행 관리, Dahlgren의 DEWO 센터 및 Raytheon Missile Systems (원래 Phalanx 제조사)와 공동으로 PMS 405을 관리합니다. 이 프로그램의 일환으로 저렴한 Phosphorx 레이저 기술을 기존의 Phalanx 장치에 통합 될 수있는 레이저 무기의 기초로 사용하는 것이 제안됩니다. 기존 설비와 레이저를 통합하기위한 요건은 질량을 1200-1500 kg로 결정합니다. 또한이 추가적인 군비는 설치 작업, 방위각 및 앙각, 최대 이동 속도 또는 가속도에 영향을 미치지 않는 것이 바람직합니다.
전력 한도
이러한 한계를 감안할 때, 기성 상용 광섬유 레이저 기술이 가장 유망한 솔루션으로 확인되었습니다. 이 SSL 기술은 전력면에서 몇 가지 한계가 있지만 (기술이 향상됨에 따라 점차적으로 제거됨) 광섬유 레이저를 사용하면 무기 기술의 가격뿐만 아니라 기존 시스템의 시스템 가격도 줄일 수 있습니다.
위협의 치사 성을 평가하고 분석의 초기 기간이 끝난 후 LaWS 팀은 가장 중요한 구성 요소와 절충 사항을 검토하여 실험 시스템을 설계하고 작성했습니다. 따라서 충분한 거리와 일정한 거리에서 충분한 힘과 치사력을 얻기 위해서는 새로운 빔 가산기가 필요합니다.이 빔 가산기는 6 개의 유리 섬유 레이저를 자유 공간에서 5,4 kW로 결합하여 타겟에서 더 높은 방사 강도를 얻을 수 있습니다.
이 프로그램의 비용을 줄이기 위해 이전에 개발되어 다른 연구 과제를 위해 구입 된 많은 장비가 수집되었습니다. 여기서 추적 지원 L-3 Brashear KINETO K433, 500-mm 망원경 및 고성능 적외선 센서를 호출 할 수 있습니다. 일부 구성 요소는 광섬유 레이저 자체와 같이 이미 구입되었습니다.
2009 년 2009 월, LaWS 시스템 (단일 파이버 레이저 포함)은 White Sands 소성 범위에서 박격포 껍질을 파괴했습니다. XNUMX 년 XNUMX 월 해군 지원 센터에서 테스트가 수행되었습니다. 항공그 동안 프로토 타입은 비행 중에 "위협적인 역할"을 수행 한 XNUMX 개의 UAV를 추적, 캡처 및 파괴했습니다.
다음 일련의 현장 테스트는 5 월에 열린 2010에서 펼쳐졌는데, XNUMX에서는 약 1 해리의 거리에있는 LaWS 시스템이 "근접 전투"시나리오에서 UAV의 형태로 4 개의 목표를 성공적으로 파괴했습니다. ONR에서의이 사건은 표면적 환경에서 총을 가리키는 것에서부터 완전한 사이클을 가진 목표물의 첫 번째 파괴라는 중요한 것으로 불 렸습니다.
그러나 미 해군은 7 월 51에서 DDG-105 USS 듀이 해상 미사일 시험 (DDG 2012)을 통해 가속화 된 개발 계획을 추진하겠다는 자신감에 확신을 가졌습니다. 듀이 (Dewey) 구축함에서 테스트하는 동안, LaWS 시스템 (일시적으로 우주선의 비행 갑판에 설치됨)은 12에서 12 표적을 포착 한 기록을 세 개의 UAV 표적에 성공적으로 기록했습니다.
페르시아만에서 떠있는 전방 기지 (중도)로 사용 된 우주선 USS Ponce에 AN / SEQ-3 (XN-1)이라는 지정을받은 LaWS 설치 계획이 4 월 2013의 Jonathan Griert 해군 작전 사령관으로 발표되었습니다. 년. AN / SEQ-3는 미국 해군이 작전 공간에서 기술을 평가할 수있게 해주는 "신속 대응 능력"으로 배치됩니다. 이 실험은 해군 / 제 5 함대의 중앙 사령부와 협력하여 함대의 전투 사용에 관한 연구를 관리하는 것으로 이끈다.
1 월 2014에서 표면 함대 협회 심포지엄에 참석자들을 연설 하시겠습니까? 크란 더 (Klander) 제독은 "처음으로 세계에서 지시 된 에너지 무기의 작전 전개가 이뤄졌다"고 말했다. 그는 LaWS의 최종 조립은 NSWCDD 센터에서 완료되었으며, Ponce 선박에 설치하기 위해 페르시아만으로 보내지기 전에 달 그렌 (Dahlgren) 시험장에서 전체 시스템의 시험을 완료했다고 덧붙였다. 2014의 3/4 분기에 시운전이 예정되어 있습니다.
LaWS 가이드는 Ponce Bridge의 맨 위에있는 데크에 설치됩니다. "이 시스템은 냉각, 전기 및 전력 측면에서 배와 완벽하게 통합 될 것입니다."라고 Klander는 말했습니다. 또한이 시스템은 배와 Phalanx CIWS 단거리 시스템의 전투 시스템과 완벽하게 통합 될 것입니다. "
NSWCDD는 시스템을 업그레이드하고 Phalanx CIWS가 추가 추적 및 타겟팅을 위해 대상을 추적하고 LaWS 시스템으로 전송하는 기능을 시연했습니다. Ponce에 탑재 된 미사일 및 포병 탄두의 지휘관은 LaWS 제어판에서 작동합니다.
해상 시위 동안 수집 된 데이터는 ONR 컨트롤의 SSL TM 프로그램 (SSL 기술 성숙 - 고체 레이저 기술 개발)으로 이동합니다. 2012에서 시작된 SSL TM 프로그램의 주요 목표는 과학 기술 프로그램의 한계점과 목표를 미래의 연구 개발, 테스트 및 조달 요구에 맞추는 것입니다.
ONR에 따르면 SSL TM 프로그램의 활동은 "경쟁 공간에서 시스템 프로토 타입을 사용하여 여러 가지 시연 활동"을 수행하는 것입니다. Northrop Grumman, BAE Systems 및 Raytheon이 이끄는 세 산업 그룹이 SSL TM 프로젝트를 개발하기 위해 선정되었습니다. 초안 설계에 대한 분석은 2014 2 분기 말까지 완료 될 예정입니다. 내년에 ONR은 해상 시위에 적합한 장비를 결정할 것입니다.
바다에서 레일 총
미국 해군의 레이저와 함께 전자기관은 또 다른 변형 무기 시스템으로 간주되어 매우 높은 정확도로 확장 된 범위의 고속 발사체를 제공 할 수 있습니다. 함대는 50-100 항해 거리의 초기 범위를 220 해리 거리까지 증가 시키려합니다.
전자기 총은 총기의 전체 길이에 따라 발사체를 가속하기 위해 화학적 불꽃 화합물을 사용하는 전통적 총기의 한계를 극복하고 목표에 증가 된 거리, 짧은 비행 시간 및 높은 에너지 치사 성을 제공합니다. 매우 높은 전압의 전류 통과로 인해 강력한 전자기력이 생성됩니다. 예를 들어, 이론적으로 해양 전자기 총은 7 이동보다 높은 속도로 발사체를 발사 할 수 있습니다. 발사체는 대기압 궤도 (공기 역학 항력이없는 비행)에 매우 빠르게 도달하여 5 마하 수 이상의 속도로 목표를 타격하기 위해 대기에 다시 들어갑니다.
우주선의 전자기 총의 프로토 타입 프로그램은 2005의 ONR에 의해 과학 기술 작업의 주요 구성 요소로 시작되었습니다. 2030-2035 년을 기점으로 전체 시스템에 함대를 장착하기 위해 레일 건의 기술을 수정해야합니다.
INP 혁신 프로젝트의 1 단계에서는 적절한 수명, 펄스 전력 기술의 개발 및 발사체 구성 요소의 위험 감소와 함께 발사 기술 개발에 중점을 두었습니다. BAE Systems와 General Atomics는 NSWCDD 센터에서 테스트 및 평가를 위해 레일 건의 프로토 타입을 제공했습니다.
해군의 전자기 총용 연구 개발 제어 프로그램 1 단계에서는 충분한 서비스 수명을 가진 발사기 개발, 신뢰할 수있는 펄스 전력 개발 및 발사체 위험 감소에 중점을 두었습니다. BAE Systems와 General Atomics는 시험 및 평가를 위해 무기 개발 센터에 철도 총 프로토 타입을 집어 넣었습니다.
Phase 1 단계의 일부로 실험 설정을 증명하는 목표가 달성되었으며, 12 월 2010에서는 초기 에너지 32 MJ가 획득되었습니다. 그러한 에너지 레벨을 가진 유망한 무기 시스템은 100 항해 거리의 범위에서 발사체를 발사 할 수 있습니다.
2013의 중간에서 BAE Systems는 INR 프로그램의 Phase 34,5 단계를 완료하기 위해 ONR을 관리함으로써 2 백만 달러 상당의 계약을 수주했으며, 최초로 선정되어 라이벌 General Atomics 팀을 떠났습니다. Phase 2에서 기술은 개발 프로그램으로 전환하기에 충분한 수준으로 향상 될 것입니다. 런처와 임펄스 파워가 향상되어 단일 샷에서 다중 충전 기능으로 이동할 수 있습니다. 발사기와 펄스 전력 시스템을 위해 열 조절 방법이 개발 될 것이며 장기간 점화에 필요할 것입니다. 첫 번째 프로토 타입은 2014 년 동안 제공됩니다. 개발은 BAE Systems에 의해 IAP Research와 SAIC와 공동으로 수행됩니다.
2013이 끝날 때, ONR은 BAE Systems에 33,6 백만 달러 상당의 별도 계약을 수여하여 Hyper Velocity Projectile 극 초음속 발사체 (HVP)를 개발하고 시연했습니다. HVP는 차세대 유도 미사일로 묘사됩니다. 그것은 기존의 127-mm 및 155-mm 건 시스템뿐만 아니라 전자기총과 호환되는 낮은 공기 역학 저항을 가진 모듈 식 발사체가 될 것입니다.
HVP 계약의 초기 단계는 2014의 중간에서 종료되었습니다. 그들의 목표는 완전히 통제 된 비행을 시연 할 수있는 개념 설계 및 개발 계획을 개발하는 것이 었습니다. 개발은 BAE Systems와 UTC Aerospace Systems 및 CAES와 함께 진행됩니다.
전자기 총에 대한 10,4 kg의 질량을 갖는 HVP 발사체의 비용은 각각 25 000 달러로 추정됩니다. 크랜더 제독에 따르면, "1 / 100에 대한 발사체 비용은 기존 미사일 시스템의 비용입니다."
4 월, 2014는 2016의 고속 Millinocket 선상에 철도 대포를 전시 할 계획을 확인했습니다.
해군 시스템 사령관 NAVSEA Rear Admiral Bryant Fuller에 따르면 해상에서의 시연에는 20 MJ 레일 건이 포함될 것입니다 (BAE Systems와 General Atomics가 제작 한 프로토 타입 사이의 Phase 1 INP에서 선택). 그것은 단발을 쏘을 것이다.
"달 그렌 (Dahlgren)에있는 해군의 표면 무기 체계의 중심에 우리는 연안 설치에서 수백 개의 껍질을 쐈다"고 말했다. "기술은이 수준에서 매우 성숙하므로 바다로 가져 와서 우주선에 올려 놓고 본격적인 시험을 치고 수많은 껍데기를 쏘아서 얻은 경험을 연구하기를 원합니다."
"2016 시연을 위해 철도 대포가 Millinocket 선박과 통합되지 않기 때문에이 선박은 이러한 기능을 제공하기 위해 확장 된 수정을 거치지 않을 것입니다."라고 Farler 제독이 지적했습니다.
전체 전자기식 레일 건은 가속기, 에너지 저장 및 저장 시스템, 펄스 성형기, 고속 발사체 및 선회 대포의 다섯 부분으로 구성됩니다.
데모 용으로는 총기 마운트와 액셀러레이터가 밀리노터의 비행 갑판에 설치되며 대형 대형 배터리로 구성된 저장소, 탄약 처리 시스템 및 에너지 저장 시스템은 대부분 화물칸의 컨테이너 아래에있는 갑판 밑 부분에 배치됩니다.
미 해군은 2018 해에 우주선으로 향하는 전자기총을 발사하기 위해 바다로 돌아갈 계획이다. 우주선과의 완전한 통합은 동일한 2018 년에 수행 될 수 있습니다.
별도의 개발의 일환으로 미 해군 연구소는 2014 초반부에 새로운 소형 구경의 레일 건 (직경 1 인치)을 테스트했습니다. 첫 번째 촬영은 7 March 2014에서 촬영되었습니다. ONR의 지원으로 개발 된이 소형 철도 총은 고급 배터리 기술을 사용하여 모바일 플랫폼에서 분당 몇 번에 걸쳐 시작하는 실험 시스템입니다.
미 해군은 3의 Millinocket 선박 (JHSV 2016)에서 시험 중 바다에서 철도 총의 작업을 보여줄 계획입니다
사용 된 재료 :
www.janes.com
www.navsea.navy.mil
www.ga.com
www.baesystems.com
www.navy.mil
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