Никакой взрывчатки. Так вылетает из электромагнитной рельсовой пушки снаряд, разогнанный в считанные мгновения с нуля до 2,5 километров в секунду (фото с сайта navy.mil).
Какова кинетическая энергия большого самосвала, с горкой гружёного песком и разогнанного до 100 километров в час? Такова была энергия снаряда, выпущенного вчера из электромагнитной пушки ВМС США. И ведь тест проходил лишь на трети её полной силы.
31 января 2008 года в исследовательской лаборатории ВМС США (Naval Surface Warfare Center), расположенной в Далгрене (Dahlgren), успешно проведены испытания самой мощной в мире электромагнитной пушки (Electromagnetic Railgun - EMRG) на рекордном (для "рейлганов") уровне энергии выстрела в 10,64 мегаджоуля.
Джим Пойнор (Jim Poynor), инженер Naval Surface Warfare Center, инспектирует самый мощный в мире "рейлган" (фото John F. Williams/U.S. Navy).
Заметим, два с половиной километра в секунду, это не самая большая скорость, достигнутая в опытах с "рейлганами". Так, на схожей (по устройству, но не по размеру) пушке в университете Канберры (University of Canberra) учёные разгоняли снаряд до 5,9 километров в секунду. Вот только весил он всего 16 граммов – несравнимо меньше, чем снаряд в американской установке (свыше 3 килограммов).
Это ещё далеко не боевая система, но хорошее к ней приближение.
Когда инженеры и учёные закончат проект аналогичной корабельной установки, она должна будет выбрасывать снаряд, используя энергию уже в 64 мегаджоуля.
По некоторым данным, скорость вылета снаряда корабельной рельсовой установки может достигать почти 6 километров в секунду. Причём вес "ядра", принятого для такой морской пушки, может быть, к примеру, выше, чем вес болванки, разгоняемой в тестовой установке. Но он же будет значительно ниже, чем вес снарядов для современных корабельных орудий главного калибра.
Это, по мнению разработчиков комплекса, позволит эсминцам и линкорам брать с собой больший боезапас (считая не по весу, а по числу выстрелов).
В любом случае, цель военных - получить электромагнитное рельсовое орудие, способное уничтожать морские и наземные цели на большом расстоянии. По плану специалистов ВМС США (US Navy), скорость его снаряда в момент соударения с объектом (при полёте в атмосфере тело, конечно, тормозится) должна составлять не менее 5 махов или 1,7 километра в секунду!
Достаточно большая величина, чтобы массивный и прочный "молоток", и без всякой взрывчатки, пробил в цели здоровенную дыру, разрушил объект, пронзив при этом толстый лист стали или бетонную стену, или даже проник в не слишком глубокий подземный бункер. Разумеется, такой снаряд можно ещё и взрывчаткой начинить.
Скорострельность корабельной установки EMRG должна составить от 6 до 12 выстрелов в минуту.
Схема "рейлгана". Показан дизель-генератор, который в течение некоторого времени заряжает колоссальный набор конденсаторов (серый квадрат). Последние в момент выстрела подают напряжение на два параллельных рельса суперпушки (иллюстрация с сайта military.com).
Как устроен "рейлган"? Его ствол оборудован двумя параллельными металлическим пластинами, на которые при выстреле подают электрический ток в миллионы ампер.
Этот ток создаёт вокруг рельсов магнитное поле. Снаряд движется между рельсами, причём позади него размещена специальная вставка, которая как раз и замыкает цепь между двумя пластинами. В этой вставке ток также наводит сильное магнитное поле, которое взаимодействует с полем вокруг рельсов, разгоняя "арматуру" и, следовательно, снаряд.
DefenseTech пишет, что дальнобойность электромагнитных орудий для перспективный кораблей США должна составить 250 морских миль (463 километра), а по заданию военных она должна составлять "по меньшей мере 200 миль" (370 километров), что в разы больше, чем у традиционных пороховых орудий.
DD(X) должен быть оснащён разным оружием, в частности, крылатыми ракетами с вертикальным стартом (из шахты). Запуск одной из них и показан на рисунке (иллюстрация с сайта ddxnationalteam.com).
Такую же и куда большую дальность могут обеспечить крылатые ракеты, но у них ниже скорость полёта, а значит – больше времени от принятия решения до уничтожения цели. Так что электромагнитная пушка может дать кораблю определённое преимущество перед противником.
Согласно Military.com, "рейлган" может получить эсминец XXI века DD(X), разрабатываемый совместно компаниями Northrop Grumman, Raytheon, Lockheed Martin, General Dynamics и BAE Systems.
По информации Naval Surface Warfare Center, ВМС США, возможно, получат на вооружение корабли с EMRG в 2020-2025 годах.
В фантастическом фильме "Стиратель" (Eraser) электромагнитную пушку можно было поднять на руках, и даже удержать две таких. А вот инженеры крупных компаний чаще "помещали" такое оружие в "танки будущего", понимая, сколько оно на самом деле может весить. В конце концов, специалисты пришли к выводу, что наибольшего толка от "рейлганов" можно добиться только в очень большом масштабе, а потому им прямая дорога на борт кораблей (кадр с сайта trailerfan.com и иллюстрация Lockheed Martin с сайта military.com).
От исследовательской лаборатории ВМС США нам остаётся ждать тестов "рейлгана" на полной мощности.
Похоже, американские военные очень любят различные новые вещи, порой даже слишком новые: то носятся со Стратегической оборонной инициативой, то заказывают боевой лазер. Наконец, последние несколько лет компания BAE Systems по заказу агентства DARPA разрабатывает еще один образец , словно пришедший в наш мир из фантастических книг и фильмов. Это рельсовая пушка, также именуемая терминами «рейлган» (от английского railgun) или рельсотрон.
Принцип действия этого чудо-оружия сравнительно прост: на два параллельных электрода (те самые рельсы) устанавливается электропроводящий объект, который и служит снарядом. На электроды подается постоянный ток из-за чего незакрепленный снаряд, замкнув электрическую цепь, под действием силы Лоренца начинает движение. Однако у рельсотрона есть целый набор минусов, который, собственно говоря, и является главной головной болью создателей подобного оружия. Так, рейлган требует источника тока достаточной мощности, зависящей от требуемых характеристик оружия. Кроме того, нужно правильным образом подобрать материалы рельс и снаряда: во-первых, для уменьшения потерь на сопротивлении проводников, а во-вторых, во избежание их перегрева и повреждения. Иными словами, создание практически применимого рельсотрона – занятие непростое, длительное и очень дорогое.
Чем же привлек американских военных новый вид оружия? Дело в том, что рельсовая пушка может разгонять небольшие (до 10-15 килограмм) снаряды до таких скоростей, на которых они могут наносить значительные повреждения технике и объектам противника только за счет собственной кинетической энергии. Кроме явных боевых, у такого оружия есть и преимущества в сфере снабжения: боеприпас для рейлгана получается простым и удобным, а также не подверженным детонации, ведь в нем отсутствует какое-либо взрывчатое вещество.
Агентство DARPA заинтересовалось рельсовыми пушками в середине 90-х годов прошлого века. Тогда, оценив перспективы работ по теме, были определены примерные сроки поставки нового оружия в войска (после 2020 года) и его целевую нишу – замена существующих артиллерийских установок во флоте. Вскоре BAE Systems начали исследования нового направления и строительство первых, маломощных экспериментальных рейлганов. Постепенно были отработаны все нужные технологии и конструкционные находки, в результате чего в конце 2006 года начали строить полноценный опытный экземпляр с дульной энергией в 10 мегаджоулей. Проверки систем и первые пробные запуски начались во второй половине 2007-го, а в феврале следующего года о существовании этого аппарата объявили официально. Тогда же появились первые видео выстрелов и данные о параметрах установки: начальная скорость болванки составила 2520 метров в секунду, что в восемь раз превышает скорость звука. В декабре 2010 года американские конструкторы в очередной раз «похвастались», но теперь дульная энергия была уже более 32 МДж. Эта же пушка произвела юбилейный тысячный выстрел с начала работ по теме. Все эти опыты представляют определенный интерес, но пока исключительно научный. Дело в том, что экспериментальные рельсовые пушки и сами по себе не малы – они представляют собой конструкцию длинной в пару десятков метров и шириной/высотой в 2,5-3 метра. И это только собственно рельсотрон, а ведь к нему «прилагается» еще и соответствующая батарея конденсаторов с генераторами. Иными словами, нынешние рельсовые пушки – не готовое к практическому применению оружие, а сугубо лабораторные экспериментальные образцы.
Само собой, такими пушками размером с целое здание никого не заинтересуешь. По такому поводу DARPA недавно привлекли к работам компанию Raytheon. Контракт на 10 миллиардов требует от нее создание и постройку опытного образца новой энергетической установки, способной обеспечить электропитание рельсотрона. Кроме того, задание подразумевает, что энергоустановка будет иметь размеры и массу, пригодные для размещения на кораблях. Если Raytheon удастся сделать систему, получившую название PFN (Pulse Forming Network – Сеть формирования импульса), то в перспективе ее можно будет использовать не только в паре с рейлганами, но и, например, с боевыми лазерами. На разработку и изготовление первого экземпляра PFN у Raytheon не так много времени, ведь начать испытания рельсотрона, установленного на корабль, планируется уже в 2018 году. Тем не менее, нельзя исключать изменения сроков, может быть, даже неоднократного.
К тому же времени от BAE Systems и General Atomics (эту фирму привлекли к проекту для «дублирования» работ) требуют сделать пушку с дульной энергией около 64 МДж, прицельной дальностью запуска девятикилограммового снаряда не меньше 450-500 километров и скорострельностью от 6-7 выстрелов в минуту. По понятным причинам натурные испытания на дальность пока не проводились, но расчеты показывают, что 32-мегаджоульный рельсотрон «закидывает» боеприпас в 10 кг километров на 350-400. Требований к повышению скорости снаряда пока нет: вероятно, в DARPA более приоритетными задачами считают дальность полета и вес болванки. Однако куда большие проблемы ждут разработчиков пушки в сфере «ствола». Дело в том, что огромное начальное ускорение снаряда приводит к полному износу имеющихся рельс за 8-10 выстрелов. Соответственно, помимо улучшения непосредственно боевых качеств BAE Systems и General Atomics должны будут серьезно доработать конструкцию.
Первыми носителями рельсотрона должны будут стать эсминцы проекта Zumwalt. По слухам, эти корабли изначально разрабатывались таким образом, чтобы в состав их оборудования с малыми затратами можно было включить как новые системы, например, PFN, так и новое вооружение. Насколько слухи соответствуют действительности, пока неизвестно. Тем не менее, даже из информации о «Зумволтах» можно сделать соответствующие выводы. Похоже, что американские военные намерены заиметь в своем арсенале оружие со значительной дальностью боя, вдобавок к имеющимся ракетам. От них, надо заметить, рельсотрон в выгодную сторону отличается тем, что каждая ракета стоит немало денег и по достижении своей цели уничтожается. Рельсовая пушка, в свою очередь, стоит еще больше, но расходуются исключительно снаряды, которые на порядки дешевле отдельно взятой ракеты. Кроме того, болванку с гиперзвуковой скоростью почти невозможно перехватить существующими средствами. Также стоит вспомнить американскую тягу к атакам с приличного расстояния, на котором противник не сможет обеспечить адекватный ответ.
Сейчас в качестве срока принятия на вооружение «Зумволта» с рельсовой артиллерией называется середина 20-х годов. Однако для этого требуется продолжение работ, а проект рельсотрона недавно оказывался под угрозой закрытия. Напомним, осенью прошлого года сенат США требовал, как минимум, сократить расходы на «футуристические» программы, а то и вовсе отказаться от них. Военным удалось сохранить в полном объеме проект по созданию рейлганов, а вот лазеру воздушного базирования (Boeing YAL) не было суждено продолжить испытания.
Принцип действия
Принцип действия.
Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока. Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение под действием силы Лоренца , которая возникает при замыкании цепи в возбужденном нарастающим током магнитном поле . Сила Лоренца (cила Ампера) действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура , соединяющая рельсы.
Преимущества и недостатки
С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. На снаряд или плазму действует сила Лоренца , поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля и важен ток, протекающий через снаряд перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через снаряд, материал снаряда (часто используется ионизированный газ сзади легкого полимерного снаряда) и рельса должны обладать:
- как можно более высокой проводимостью ,
- снаряд - как можно меньшей массой ,
- - как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью .
Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость снаряда в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди , покрытой серебром , в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, может использоваться полимер в сочетании с проводящей средой, в качестве источника питания - батарею высоковольтных электрических конденсаторов которая заряжается от генератора Маркса , ударных униполярных генераторов, компульсаторов, и прочих источников электрического питания с высоким рабочим напряжением, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость , используя для этого пневматические или огнестрельные пушки . В тех рельсотронах, где снарядом является проводящая среда, после подачи напряжения на рельсы снаряд разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму , которая далее также разгоняется. Таким образом, рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда (катодные, анодные пятна), под действием силы Лоренца возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определенного давления, так как в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в направлении обратном силе Лоренца - т. н. обратное движение дуги. При использовании в рельсотронных пушках непроводящих снарядов, снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд , и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части тела, которая, интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.
Существующие образцы
Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США, январь 2008 года
Первый крупный рельсотрон был спроектирован и построен в 1970-х годах Джоном П. Барбером из Канады и его научным руководителем Ричардом А. Маршаллом из Новой Зеландии в Исследовательской школе физических наук Австралийского национального университета .
В середине 80-х советскими учёными был создан прототип рельсотрона который на данный момент мощнее аналогичных систем нашего времени. Скорость снаряда изготовленного из пластмассы размером сравнимым с бутылочной пробкой достигала 9960м/с и прошибала 3 слоя дюралюминия толщиной 4 см. [источник? ]
К 2018 году планируется произвести первые испытания на воде. К 2020 году эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев типа «Замволт» , их модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с учетом перспективного ЭМ-вооружения. К 2025 году планируется достичь дульной энергии 64 МДж.
В массовой культуре
В литературе
- В книгах серии Halo рельсотронами оборудованы некоторые космические корабли людей.
- В фантастической книге Армагеддон серий Империя автор Роман Злотников описывает рельсовые станковые пулемёты а также пушки установленные на доспехах Латников
Кинематограф
- В фильме «Трансформеры: Месть падших » рельсотрон установлен на корабле ВМС США.
- В фильме «Стиратель » протагонист борется с нелегальным распространением ручных рельсотронов.
- В сериале «Звездные врата SG-1 » на земные корабли устанавливались рельсотроны.
- В аниме и манге «To Aru Majutsu no Index » эспер Мисака Микото благодаря своей силе может использовать способность схожую с выстрелом рельсотрона.
- В фильме «Терминатор » сам терминатор стреляет из двух рельсотронов
Компьютерные игры
- В Quake II , Quake III Arena и Quake 4 рельсотрон стреляет снарядами из обедненного урана и является популярным снайперским оружием вследствие высокой точности стрельбы и убойной силы. Во всех трех играх выстрел имеет характерный закрученный винтом дымный след (в Quake III Arena - опционально).
- В игре Mass Effect 3 спаренные рельсотроны представляют собой колоссальное оружие класса "земля-космос", установленные на родине расы кроганов - планете Тучанка.
- В игре Eve Online рельсотроны являются штатным оружием рас Галленте и Калдари.
- В игре Санитары подземелий также используется рельсотрон. Подразумевается, что это «тот самый» Рэйлган из Quake.
- В Command & Conquer: Tiberian Sun рельсотроном вооружены GDI Mammoth Mk. 2 и ghost stalker. Также рельсотрон присутствует в Command & Conquer: Renegade .
- В Command & Conquer 3: Tiberium Wars и Command & Conquer 3: Kane"s Wrath рельсотрон можно установить на танки: "Мамонт" и "Раптор", оборонительную структуру GDI "Гуардиан" им вооружены штурмовики по умолчанию, а также он добавляется на эпический юнит СТ-ТМ.
- В Metal Gear Solid рельсотроном вооружен передвижной пусковой комплекс Metal Gear REX; в Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty и Metal Gear Solid 4: Guns of the Patriots встречается переносной рельсотрон, причём в последней он доступен игроку в качестве личного оружия.
- В Warhammer 40000 рельсотроны используются Империей Тау.
- Рельсотрон ("Рельса") присутствует в Танки Онлайн
- В играх серии Red Faction (первой и второй части) в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон («railgun» / «rail driver»), а в третьей части (Red Faction: Guerrilla) - болтер («bolter»), по принципу действия напоминающий рельсовую пушку.
- В игре Metro 2033 в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон.
- В MMOTPS игре S4 League в качестве снайперского оружия используется рейлган.
- В игре Ace Combat X2: Joint Assault присутствует вражеский рельсотрон, способный стрелять на огромное расстояние.
- В игре Duke Nukem Forever есть рельсотрон со снайперским прицелом.
- В игре Shadow_Warrior есть прекрасно выглядящий и довольно мощный рэйлган.
- В игре Warzone 2100 можно разработать и использовать как рельсотроны, так и пушки Гаусса (впрочем, судя по описанию и внешнему виду, все они на самом деле - разновидности пушки Гаусса).
- В игре Resident Evil 3: Nemesis главная героиня Джил уничтожает выстрелом из рельсотрона финального босса.
- Космическая стратегия «Sins of a Solar Empire » демонстрирует путаницу между рельсотроном и пушкой Гаусса во всей красе: линкоры и стационарные спутники-батареи оснащены «рельсовыми пушками Гаусса» (англ. Gauss Rail Guns ).
- В игре (Galaxy on fire 2) в качестве основного оружия
Относится к электромагнитным ускорителям масс (или, если мыслить понятиями военных, пуль и снарядов). Правда рассчитывать на применение рельсотрона в легком стрелковом вооружении пока не приходится, этот вопрос так и остается прерогативой писателей-фантастов. Однако если говорить об оснащении им тяжелой боевой техники и кораблей ВМФ, то здесь дела обстоят совершенно иначе. Уже через какие-то 5-6 лет боевые рельсотроны могут быть запущены в серию, после чего интенсивно начнут вытеснять пороховые артиллерийские системы.
Но начнем все по порядку, для чего выясним, что именно представляет собой рельсотрон и как он работает.
Основными частями установки являются:
1. Источник электропитания. Он представляет собой батарею конденсаторов, которая создает короткий токовый импульс огромной мощности (Речь идет о сотнях или даже тысячах килоджоулей).
2. Коммутирующая аппаратура. Иными словами это десятки толстенных кабелей, способных передать накопленную энергию и при этом не расплавиться.
3. Пусковая установка. Устройство напоминает орудийный ствол, стянутый многочисленными усилителями прочности. Они необходимы чтобы система могла выдержать внутреннее давление более 1000 атмосфер и температуру 20000-30000 градусов. Внутри ствола, вдоль всей его длины, расположены два длинных параллельных электрода или рельса (Отсюда и название).
Принцип действия:
На рельсы подается мощнейший токовый импульс. Сила разряда превышает энергию молнии более чем в сотню раз. Между рельсами (электродами) тут же загорается плазменная дуга. Некоторые разработчики предлагают перед подачей напряжения помещать в ствол легкоплавкую металлическую вставку. Она поспособствует зажиганию дуги, а расплавившись, превратится в плазму, чем значительно увеличит ее количество. От одного рельса к другому через плазму потечет ток. Ток вызывает возникновение мощнейшего электромагнитного поля, которое будет воздействовать на все устройство. Так как рельсы закреплены жестко, то единственным подвижным элементом системы окажется плазма, через которую, словно через обычный металлический проводник, продолжает течь ток. Под действием силы Лоренца этот самый проводник (плазма) начнет быстро перемещаться вдоль ствола.
Сгусток плазмы называют «плазменным поршнем», он как бы является аналогом порохового заряда в огнестрельном оружии. Если впереди поршня был размещен метательный снаряд, то его скорость при выходе из ствола может составить до 13-15 км/с (Для справки, современные артиллерийские орудия способны разгонять снаряд максимум до 2 км/с). Любопытно, что рельсотрон может оставаться смертоносным оружием и без применения снарядов. В этом случае установка сможет стрелять плазменными сгустками, и скорость их будет воистину фантастической ― порядка 50 км/с.
Достоинства оружия:
1. Огромная скорость снаряда. В боевых системах она должна составлять до 10 км/с. Как говорилось выше, рельсотрон может обеспечить и гораздо большую скорость разгона, но из-за резко возрастающего сопротивления воздуха, которое будет буквально останавливать выпущенный снаряд, добиваться этого не имеет смысла. Огромная скорость ускоряемого тела ― это основное свойство рельсотрона, ради которого он и создавался. Из этого свойства и вытекают большинство других достоинств данного оружия.
2. Огромная пробивная сила. На лабораторных испытаниях, проведенных на настольном экземпляре рельсотрона, двухграммовая мягкая полимерная пулька пробивала толстые металлические пластины. При этом часть металла превращалась в плазму и просто испарялась. Из этого примера отчетливо видно, что настоящий боевой рельсотрон способен пробивать любые ныне существующие материалы и виды брони. От него практически нет защиты. Не спасет даже мощная активная защита, так как гексоген, используемый в ней, просто не успеет взорваться.
3. Большая дальность прямого выстрела. Она может составлять 8-9 км, причем это расстояние снаряд преодолевает меньше, чем за секунду. Само собой увернуться от такого удара практически невозможно. Кроме того значительно упрощается прицеливание. При стрельбе из рельсотрона не требуется давать поправки на упреждение, силу ветра и т. д. Бей в то, что видишь и не промахнешься.
4. Большая дальность стрельбы. Снаряд, выпущенный из рельсотрона, может преодолеть до 400 километров. Понятно, что с такими показателями это оружие отправляет в прошлое не только традиционную артиллерию, но и все виды тактических ракет.
5. Дешевизна, простота изготовления, безопасность хранения боеприпасов. Рельсотроны, предназначенные для боя в прямой видимости (например, танковые или зенитные), будут оснащаться снарядами без взрывчатого вещества. По своей сути это просто болванки. Дело в том, что при скорости 4 км/с и выше снаряд уже не нуждается во взрывчатке. Его кинетическая энергия столь велика, что при попадании в цель происходит не удар, а настоящий взрыв, по своей мощи превышающий взрыв любого из ныне существующих взрывчатых веществ.
Недостатки и проблемы современных рельсотронов:
1. Огромные размеры и недостаточная мощность источников питания. Для питания ныне существующих рельсотронов используются батареи конденсаторов, занимающие целые комнаты. Именно поэтому они могут устанавливаться лишь на боевых кораблях и в укрепрайонах. Однако американская компания General Atomics уже ведет разработку передвижного сухопутного комплекса Blitzer, который будет размещаться на базе грузового автомобиля. Правда для питания этой пушки планируется применять мобильные электростанции, которые займут еще два грузовика.
2. Быстрый износ ствола. Гигантские перегрузки и воздействие плазмы практически уничтожают ствол. Его ресурс пока удалось довести лишь до тысячи выстрелов. Стоимость одного выстрела (с учетом стоимости износа ствола) по некоторым данным составляет 25000 долларов. Чтобы продлить жизнь дорогостоящему орудию, конструкторы экспериментируют с передовыми композитными материалами, разрабатывают новые системы охлаждения.
3. Нагрузка на боеприпасы в момент выстрела. Эта проблема особо касается боеприпасов, содержащих взрывчатое вещество.
4. Мощный шумовой эффект. При выстреле рельсотрона грохот сравним с раскатом грома. Возникает он, когда вырвавшаяся из ствола плазма оказывается на открытом воздухе и резко расширяется.
5. Низкая скорострельность. Пока по всем перечисленным выше причинам говорить о скорострельности рельсотрона не приходится. Но американские военные поставили перед разработчиками задачу: в ближайшие пять лет довести скорострельность установки до 6-10 выстрелов в минуту.
Подводя итог, хочется сказать, что современные рельсотроны еще далеки от совершенства, но они уже существуют и не просто существуют, а развиваются, модернизируются семимильными шагами. Над ними работают крупнейшие мировые производители оружия, и результат этого должен сказаться уже в самое ближайшее время. Так ВМФ США уже в 2020 году планирует оснастить боевыми рельсотронами специально спроектированные для этого эсминцы серии DDG-1000 «Zumwalt». Израильские танкостроители спят и видят, как поставят «рельсы» на свои новые боевые машины, чем сделают их практически непобедимыми. Так же существуют проекты размещения электромагнитных пушек на орбите. Что ж, поживем ― увидим, не так уж и долго осталось.
Олег Шовкуненко
Отзывы и комментарии:
Эдуард
03.04.14
Не думал, что это такая мощная "машина". Казался маленьким.
читатель
02.12.14
Примерно знаю как это соорудить, для этого подойдут разработки 2-3 физиков и холодный ядерный синтез, плазма разгонит хоть до 3 световой скорости снаряд.
интересующийся
22.02.15
Что что, а ХЯС ещё нужно доказать, а в России это врятли произойдёт - комиссия по лженаукам непозволит, инквизиторы хреновы!
николай
18.12.15
Есть возможность поднять энергию снаряда в разы при условии сохранения силы тока, пропускаемой через снаряд
Олег Шовкуненко
Николай, наверняка действительно существуют возможности увеличить скорость разгона снаряда в рельсотроне, но как я уже писал в статье, делать ее выше 10 км/сек просто нет смысла. Причина – резкое увеличение сопротивления воздуха. Вопрос станет актуальным только после разработки новых снарядов, использующих принцип плазменной рубашки или воздушной кавитации или еще что-нибудь другое.
Критик
26.05.16
Какие нафиг 10 км/с! Выше 6-7 махов в реальных условиях, а не в стерильных, снаряды еще не летали.
Олег Шовкуненко
Критик, возможность поднять скорость снаряда с 2 км/с до 10 км/с – в этом-то и заключается изюминка рельсотрона, его превосходство над обычной артиллерией.
Pasha
30.05.16
Озадачивает количество потребляемой электроэнергии. Как-то с трудом представляю во время боевых действий танк, оснащенный рельсотроном, едущий с двумя прицепленными к нему сзади толстенным кабелем генераторами. Касаемо баз - тоже трудно это понять - все тактические ракеты давно поставлены "на колеса", от стационарных давным-давно отказались ввиду известных причин.
Мне кажется это больше имело бы смысл где-нить в космосе, недурно было бы изучить возможность вывода на орбиту чего бы то ни было без использования топлива. К сожалению пока эта штука может стрелять только расплавленными бесформенными кусками металла. В общем энергии ест много, стоит дорого, технологий требует серьёзных (во время войны с этим всегда проблемы) а эффект при таких затратах явно недостаточный. Получится что при эксплуатации на одну такую пушку будет необходима целая бригада обслуживающих ее инженеров, причем очень высокой квалификации, я уж молчу про производство.
фуад
31.05.16
это может быть еффективным как системма пво даже можно создать системму про и затрат будет меньше
Ол
07.06.16
Большая скорость нужна прежде всего для большой дальности. А при большой дальности прицеливание "дула" не имеет смысла - случайные микрофакторы рассеяния все равно исключат точность попадания. Значит снаряд должен иметь свои органы управления и мозги для позиционирования и управления полетом. Какая же электроника выдержит такие ускорения?! Это ж посильнее, чем кувалдой фигачить по микросхемам.
Олег Шовкуненко
Ол, не сомневайтесь, умные головы что-нибудь да придумают, ведь уже есть опыт корректируемых боеприпасов типа «Краснополь» и «Сантиметр». А скорость снаряда требуется не только для дальности. Например, представьте какой кайф мочить из рельсотрона цели на дальности 2-5 км. От такого «подарочка» не увернуться ни кораблю, ни танку, ни вертолету, да и самолету придется очень постараться, чтобы унести ноги… вернее шасси:))
Это может быть еффективным как системма пво даже можно создать системму про и затрат будет меньше
Roman
28.11.16
Стрелять на большие расстояния прямой наводкой не получится потому что g = 9,8 м/с2) , а линия горизонта с высоты 2,5 м менее
6 км (и это при идеальных условиях, не учитывающих рельеф местности и прочих подобных факторов) так что это не более чем байки для несведующих, что мол при стрельбе из рельсотрона не нужно никаких баллистических расчётов)
Олег Шовкуненко
Дальность прямого выстрела – это вообще-то характеристика оружия, а вовсе не указание для артиллеристов бить прямой наводкой по целям, удаленным на 8-9 км. Уловите разницу!
Влад
01.04.17
Ну, ок, стрельба прямой наводкой, допустим с танка очень интересно. Но если стрелять на дистанции 10+ км, там уже нужна точность, а точность=управляемость снаряда. И второй вопрос попадание болванки со скоростью 5-7 км/с сколки кг в тротиловом эквиваленте соответствует?
Олег Шовкуненко
Влад, на мой взгляд (говорить за разработчиков современных боевых рельсотронов я, конечно же, не могу) данный тип оружия наиболее эффективен в 2-х случаях:
первый – бой в прямой видимости, примерно до 5 км;
второй – это обстрел военных баз и прочих стратегических объектов на дистанциях свыше 100 км.
Разумеется, для поражения целей, находящихся на удалении 5+ км., необходимы управляемые или самонаводящиеся ракеты. Глупо считать, что рельсотрон станет универсальным оружием и вытеснит все другие боевые системы.
Если же говорить о мощности взрыва от не снаряженного снаряда рельсотрона, то ее можно легко прикинуть. Воспользуемся формулой кинетической энергии из школьного курса физики. Получается, что энергия снаряда весом в 1 кг. при скорости 5 км/с равна 12,5 106 Дж. В любом справочнике можно отыскать значение для энергии взрыва тротилового заряда. Например, для тринитротолуола она равна 4,184 106 Дж. Сравниваем. Получается, что не снаряженный снаряд (или попросту болванка) в три раза мощнее взрывчатки. И это без учета той страшной пробивной мощи, которой обладает снаряд рельсотрона.
Denis Grabov
31.07.17
Сопротивление воздуха зависит в третьей степени от скорости. А кинетическая энергия – во второй. Уже через десять километров скорость снаряда будет как у обычных снарядов и понадобится взрывчатка в снаряде. Но калибр его невелик, значит это должен быть ядерный снаряд. Единственное преимущество перед ракетой – даже теоретически невозможно сбить. Но нафига это надо, когда рельсотрон применим только на флоте, а у противокорабельных ракет намного больше дальность. Да и если начнут применять ЯО, то по флоту выстрелят МБР а не орудия или ракеты тактической дальности вражеского флота того же театра военных действий. Да и залп РСЗО тоже вряд ли кто собьет.
В конце прошлого месяца появилась информация об успешном испытании в США электромагнитной пушки (railgun), у нас эту разработку называют рельсотроном. Статью по этому поводу опубликовало весьма уважаемое издание The Wall Street Journal, разместив в нем видеоматериал с испытаниями электромагнитной пушки. Разработкой этого оружия занимаются корпорации General Atomics и BAE Systems. Американцы уже заявили, что это оружие после его доработки приведет к настоящей революции в военном деле и сможет защитить союзников США от посягательств Китая и России.
Эта новость вызвала громадный резонанс в российской прессе. СМИ патриотической направленности разразились целым потоком материалов, которые можно объединить в две большие группы: «американцы опять безбожно пилят военный бюджет» и «российский рельсотрон все равно будет лучше». Однако давайте попытаемся спокойно разобраться, что в действительности представляет собой данная технология, и каковы ее потенциальные возможности. Есть ли перспективы у нового оружия, действительно ли это революционный прорыв?
Что такое электромагнитная пушка рельсотрон?
Рельсотрон – это система, которая для придания скорости снаряду использует электромагнитное поле. Снаряд, изготовленный из материала проводящего ток, разгоняется между двух направляющих (рельсы), которые подключены к мощному источнику постоянного тока. Сила тока такова, что между рельсами образуется плазменная дуга.
Человечество почти тысячу лет знакомо с порохом и использует энергию сгорающих пороховых газов для метания различных снарядов на весьма приличные дистанции. Зачем же городить огород, и выбрасывать миллиарды долларов на непонятные электромагнитные пушки?
Дело в том, что в сегодня мы практически подошли к пределу возможности пороха. Разогнать снаряд до скорости выше 2,5 км/секунду ему уже не под силу. Это стало понятно давно, поиски оружейных систем, построенных на иных физических принципах, идут уже много десятилетий.
Еще одной проблемой, связанной с традиционной артиллерией , является ресурс орудийных стволов. При выстреле они испытывают огромные нагрузки. Естественно, что современная металлургия предлагает конструкторам материалы с большим потенциалом и ресурсом, их нельзя сравнить с тем, что было сто или даже пятьдесят лет назад. Но и здесь мы подошли к пределу.
Физический принцип, на котором основан рельсотрон, предельно прост: снаряд замыкает электрическую цепь и движется вперед благодаря силе Лоуренца. Эти физические законы изучаются детьми в школьном курсе физики. Однако воплотить их в реальности оказалось очень непросто. Все дело в материалах и технологиях и, конечно же, в источниках энергии, которой на один выстрел нужно столько, что хватит освещать небольшой город.
В чем сила рельсотрона?
Какими же преимуществами будут обладать вооруженные силы , имеющие в своем арсенале рельсотроны? Их несколько, и они действительно впечатляют. Вот полный список:
- высокая скорость, а значит и разрушительная сила снаряда;
- значительная дальность стрельбы;
- сравнительно низкая стоимость одного выстрела;
- более высокая безопасность рельсотрона по причине отсутствия пороха;
- больший боезапас, по сравнению с ракетным оружием .
Давайте пройдемся по всем вышеуказанным пунктам.
Одним из недостатков традиционных артиллерийских система является тот факт, что снаряд получает импульс только непосредственно после взрыва пороха. То есть, время его разгона весьма невелико. Рельсотрон же разгоняет снаряд на протяжении всей длины направляющих, поэтому он может получить чудовищное ускорение, достигающее 60 G. Этот параметр и определяет остальные «прорывные» характеристики этого оружия.
Скорость снаряда, вылетающего из подобной электромагнитной пушки, может достигать 6-8 Махов, что позволяет поражать цели на дистанциях до 400 км. При стрельбе прямой наводкой (8-9 км) не нужно считать поправки, делать упреждения – снаряд из рельсотрона преодолевает такую дистанцию меньше, чем за секунду. Увернуться от него невозможно.
Подобный снаряд не нуждается во взрывчатом веществе , поражение объектов происходит за счет его кинетической энергии. Российский экспериментальный образец рельсотрона разогнал трехграммовый снаряд до скорости 6 км/с, что позволило испарить стальной лист-мишень.
Еще одним важным преимуществом подобного оружия является низкая стоимость одного выстрела. Сегодня она составляет примерно 25 тыс. долларов. По сравнению с современными управляемыми ракетами, некоторые из которых имеют ценник в 10 млн долларов, – это настоящие копейки.
Снаряды для рельсотрона имеют небольшой размер, что значительно увеличивает боезапас. Современный американский корабль с сотней ракет вполне может нести на своем борту несколько тысяч снарядов для рельсотрона.
Подобная система не имеет в своем составе взрывоопасных веществ (пороха или ракетного топлива), что значительно повышает безопасность военных объектов.
Нерешенные проблемы электромагнитных пушек
Если этот вид оружия настолько смертоносен, почему он до сих пор не стоит на вооружении ни одной из армий мира? Рельсотрон — это действительно весьма перспективное оружие , но чтобы начать его практическое применение, разработчикам необходимо решить множество сложнейших технических проблем.
Проект электромагнитной пушки впервые был предложен еще в период Первой мировой войны, в честь своего создателя ее назвали «пушкой Гаусса». По понятным причинам данный проект так и остался на бумаге.
Первый рельсотрон был построен учеными Австралийского университета в 70-х годах, он использовался в чисто научных целях. Строили подобные установки и в Советском Союзе. Однако военных не слишком интересовали модели, которые стреляли пульками с весом в несколько грамм, им нужна была более мощная установка. О рельсотроне думали разработчики программы «Звездных войн» во времена президента Рейгана, с его помощью хотели сбивать советские боеголовки. Но материалы и технологии того времени были таковы, что ствол пушки можно было использовать только один раз, потом нужно ставить новый. И это первая самая серьезная проблема, которая и сегодня стоит перед разработчиками рельсотрона. Только представьте себе на мгновенье, что происходит внутри этой пушки: огромные энергии, потоки плазмы, гигантские скорости снаряда.
Сегодня американцы заявляют, что ствол прототипа, который они испытывают, может пережить тысячу выстрелов. Идеальным это оружие стало бы при скорострельности в 5-6 выстрелов в минуту и при ресурсе ствола в несколько тысяч выстрелов.
Не меньшей проблемой является теплоотвод, а также нормальная работа энергетической установки. Также есть проблемы по интеграции оружия в бортовую энергетическую систему.
Источник питания для рельсотрона – это громадная батарея конденсаторов, способных выдать короткий и мощный импульс, а еще сотни кабелей, передающих этот заряд.
В 2012 году прототип был испытан на мощности 32 мегаджоуля, а в будущем (до 2025 года) разработчики планируют увеличить мощность вдвое.
Однако не эти вопросы являются самыми важными, более актуальна проблема возможности управления снарядом рельсотрона в полёте, то есть, повышение его точности.
Американцы заявляют, что они уже могут управлять снарядом, выпущенным из рельсотрона. Речь идет и о дистанционном управлении (радиоволны), и о самоуправлении.
Еще в прошлом году разработчики рельсотрона (General Atomics Electromagnetic Systems) заявили, что снаряд с электронной начинкой не только пережил испытания, но и успешно выполнил свои функции.
Если это соответствует действительности (не верить нет оснований), то американцам удалось создать такую электронную систему управления, которая может выдерживать чудовищные ускорения, плазму и электромагнитное поле с огромным напряжением, а также нагрев поверхности снаряда до нескольких сотен градусов.
В этом случае рельсотрон действительно может стать прорывом в военном деле. Пока что на море, потому что установку с такими размерами и энергопотреблением вряд ли можно использовать иначе.
Американцы планируют к 2020 году спустить на воду несколько эсминцев класса Zumwalt, которые разрабатывались для установки перспективных видов электромагнитного вооружения, в первую очередь рельсотронов.
Перспективы рельсотрона
Если разработчики сумеют решить последние трудности, то мы можем стать свидетелями начала новой эпохи: эры возрождения артиллерии. Эпоха линкоров с их громадными орудиями канула в Лету по причине их малого радиуса боевого поражения. Их вытеснили авианосцы и ракетные корабли. А что будет, если артиллерийские орудия получат возможность стрелять на 300-400 км с высокой точностью?
Вероятно, что подобная технология полностью изменит боевые действия на море.
На суше рельсотроны можно будет использовать в качестве элемента системы ПРО. Они отлично подойдут и для защиты кораблей против крылатых ракет противника.
Огромная скорость и невысокая стоимость позволит уничтожать даже вражеские ядерные боеголовки.
General Atomics уже заявила, что в настоящее время разрабатывает наземный рельсотрон, но здесь все упирается в источники питания.
Многие эксперты считают, что электромагнитные пушки (рельсотроны), твердотельные лазеры и гиперзвуковые боеприпасы – это наиболее перспективные направления развития вооружений в настоящее время. Если хотя бы одно из них доведут до ума – это станет реальным прорывом, а начало практического применения сразу двух технологий – приведет к революции.
Видео о рельсотроне
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
