Однако наука сказала свое веское слово: есть более перспективные способы борьбы с боеголовками на низких высотах. Это - рельсовые электромагнитные пушки наземного базирования с самонаводящимися снарядами.
HVG - это проект создания гиперскоростной электромагнитной пушки (в некоторой отечественной и зарубежной литературе этот вид оружия называют "электродинамический ускоритель массы"). В 1990 г. утверждена программа испытаний гиперзвуковой пушки по проекту HVG. Первые испытания показали, что такие пушки наземного базирования могли бы применяться для поражения боеголовок МБР в атмосфере на средних высотах (более 30 км), а также использоваться в системах обороны от тактических ракет при сочетании таких пушет со снарядами, имеющими ГСН и систему аэродинамического маневрирования при подлете к цели.
Привлекательность давно возникшей идеи создания таких пушек состоит в том, что они могут обеспечить уничтожение боеголовок противника за счет высокой скорострельности большим числом дешевых управляемых снарядов. При этом относительно высокая стоимость каждой пушки (а все без исключения проекты СОИ проходят всесторонний квалификационный анализ, главным критерием которого является "эффективность-стоимость") компенсируется низкой стоимостью снарядов и возможностью перехвата большого числа боеголовок, особенно при отражении массированной атаки.
В пушках проекта HVG используется электромагнитный (электродинамический), электротермический и другие перспективные способы разгона снарядов до чрезвычайно высоких скоростей. Это очень важно для любого кинетического оружия, но особенно важно для оружия СОИ, где скорости полета объектов атаки доходят до 7,5 км/с. Пороховой заряд даже теоретически не может обеспечить такой скорости, так как скорость разлета молекул пороховых газов при быстром горении (взрыве) достигает только 3 км/с. (Поэтому естественно, что дульная скорость снаряда не превышает 2 км/с).
Практическое претворение в жизнь идеи использования электромагнитного поля для метания артиллерийских снарядов относится к 1916 г. На ствол орудия надевались обмотки из провода, затем по ним пропускали электрический ток. Снаряд под действием сил электромагнитного поля втягивался в катушки, получал необходимое ускорение и вылетал из ствола. В то время снаряд массой 50 г удалось разогнать только до скорости 200 м/с. Было понятно, что для разгона более тяжелого снаряда необходимо создать очень сильное электромагнитное поле (т.е. увеличить число витков в обмотке и пропустить по ним большой ток) или увеличить время его воздействия на снаряд (т.е. значительно удлинить ствол пушки). Практически осуществить все это в годы Первой и Второй мировых войн не удалось.
Национальная программа создания в США такой пушки была начата сухопутными войсками, ВВС и управлением DARPA (ДАРПА) в 1978 г. Тогда эта программа предусматривала создание тактических артиллерийских электромагнитных пушек, но в 1983 г. была переориентирована на разработку стратегических средств перехвата МБР и их боеголовок в рамках программы СОИ. Упоминавшаяся ранее комиссия во главе с Дж. Флетчером отметила, что это новое оружие для ПРО является средством ближайшей перспективы. В этом же году ряд крупнейших фирм Америки ("Дженерал Дайнэмикс", "Вестингауз", "Дженерал Электрик", "Линг-Темко-Воут", "Дженерал Атомик", "Мартин-Мариетта", "Литтон", "Рокетдайн", "Джи Эй Технолоджиз", "Дженерал Рисерч", "Физикс Интернешнл", "Аэроджет"и др.) вложили в свои собственные научные работы по этому направлению более 1 млн долларов каждая.
Наиболее перспективной по конструкции многие фирмы сочли рельсовую электромагнитную пушку ("рельсотрон"), которая, по сути дела, представляет собой линейный электродвигатель постоянного тока (рис. 3.71).Рис. 3.71
Ток большой силы проходит по нижней рельсовой направляющей к сердечнику и возвращается по верхней рельсовой направляющей. Магнитные поля, образующиеся вокруг рельсовых направляющих, создают между ними однонаправленное (униполярное) поле. Замкнуть контур магнитного поля можно, например, поместив внутри шин подвижную металлическую тележку (сердечник). Далее в "работу" вступают силы Лоренца, действующие под прямым углом к линиям силового поля, и создают мощный выталкивающий импульс.
Помните правило "левой руки" из учебников физики: если поместить левую ладонь так, чтобы вытянутые пальцы указывали направление тока, а линии магнитного поля впивались в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник. Приложите левую руку к картинке рис. 3.71 и увидите, что замкнутое электромагнитное поле будет создавать давление, которое стремится раздвинуть рельсовые направляющие. Однако массивные шины-рельсы закреплены, и единственным подвижным элементом системы является тележка.
Сердечник-тележка, используемый в качестве метательного снаряда, начнет скользить между двумя рельсовыми направляющими. Причем однонаправленное поле взаимодействует с индуцируемым в сердечнике током, создавая дополнительную силу, также действующую под прямым углом параллельно рельсовым направляющим.
В августе 1984 г. в США были проведены первые стрельбы. Скорость метания вначале составляла 680 м/с, а затем 1,7 км/с. Проблема, стоявшая перед разработчиками такой пушки: достичь скорости метания управляемых снарядов массой 2 кг, равной 2-6 км/с (для тактического применения) и более 10 км/с - для использования в рамках программы СОИ.
Полагают, что задел научно-технических работ в этой области английских и австралийских ученых позволит совместными усилиями решить поставленные задачи. По мнению некоторых зарубежных специалистов, масса штатной электромагнитной пушки космического базирования первого поколения составит 25-150 т. При скорострельности один снаряд в секунду пушка сможет метать снаряды массой 1-2 кг со скоростью 5 - 25 км/с, что позволит перехватывать МБР и их боеголовки как в космосе, так и в атмосфере.
Рассмотрим проекты электромагнитных пушек некоторых фирм. В Пикатиннском арсенале (город Денвер, штат Колорадо) разработана и построена опытная электромагнитная пушка для метания снарядов со скоростью более 4,2 км/с (рис. 3.72).  Рис. 3.72
КПД пушки составил 30%. Основываясь на практических результатах работ своего арсенала, фирма "Вестингауз" разработала проект электромагнитной пушки космического базирования, габариты которой соразмерны грузовому отсеку МТКК "Спейс Шаттл" (рис. 3.73).
Рис. 3.73
Совместная кооперация научных разработок фирмы и Техасского университета предусматривает доведение КПД боевой пушки до 50%. С помощью экспериментальной пушки, созданной в Центре электромеханики Техасского университета (г. Остин), удалось обеспечить метание частицы высокоплотной плазмы массой 0,1 г со скоростью 40 км/с (рис. 3.74).
Рис. 3.74
Ранее уже упоминалось, что в состоянии плазмы газообразная масса содержит ядра и электроны, уже ничем не связанные в веществе. Однако масса вещества при этом полностью сохраняется. Поэтому получить такой "плевок" (всего-то 0,1 г!) при скорости 40 км/с плюс встречная скорость МБР или боеголовки 7,5 км/с - не подарок. (В докладе ООСОИ конгрессу имеются отрывочные и ничем не аргументированные сообщения о том, что в 1960-х годах Советский Союз разработал экспериментальную пушку, выстреливающую поток частиц тяжелых металлов - вольфрама и молибдена. Утверждается, что скорость "пачки" таких частиц доходила до 25 км/с в атмосфере и более 60 км/с в вакууме).
Все это было достигнуто США в 1984-1985 гг., а планами на будущее предусмотрено приступить к производству электромагнитной пушки, способной выпускать 10 снарядов массой по 800 г за 0,16 с. (По некоторым сообщениям, достигнутая скорострельность составляет пять снарядов за 0,5 с). Скорость метания снарядов должна приблизиться к 2 км/с. Предполагается, что длина боевой рельсовой электромагнитной пушки составит 100 м, масса метаемого снаряда - 2 кг при скорости метания 25 км/с. (Задачей-максимум ученых Техасского университета является достижение скорости снаряда 50 км/с). Оптимальная высота орбиты, с которой будет действовать такая пушка, составит 2000 км. Считается, что для обеспечения высокой вероятности поражения одной МБР пушка должна выпустить четыре снаряда. По расчетам зарубежных специалистов, для поражения МБР РВСН потенциального противника (в 1991 г. Советский Союз имел 1398 МБР наземного базирования) на стартовом участке полета потребуется развернуть в космосе около 100 БКС с рельсовыми электромагнитными пушками, рассчитанными на 50 выстрелов каждая.
Управление ДАРПА, ВВС США и фирма "Линг-Темко-Воут" проводили эксперименты по метанию кубиков массой 2,5 г из знакомого читателю материала лексан. Опытная электромагнитная пушка для имитации условий космического пространства была установлена в вакуумной камере. Экспериментаторам удалось добиться метания кубиков со скоростью 8,6 км/с, при этом коэффициент преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию кубика составил около 40%.
 Рис. 3.75
Кубики свободно пробивали пластины толщиной 6,5 мм (рис. 3.75).
Рис. 3.76
Любопытный проект электромагнитной пушки космического базирования представлен фирмой "Дженерал Рисерч" (рис. 3.76). Планируется, что боевая космическая станция с такой пушкой для обеспечения электроэнергией будет иметь на своем борту ядерный реактор с турбиной. Сообщалось о результатах лабораторных испытаний экспериментального образца пушки и скорости метания ею поражающих элементов (масса неизвестна), достигшей свыше 10 км/с. В боевом варианте применения такой пушки предусматривается, что ее снаряды будут иметь ГСН, включающуюся на конечном участке полета снаряда.
Рис. 3.77а Рис. 3.77б
Свой вариант электромагнитной пушки представила фирма "Аэроджет Техсистемз" (рис. 3.77а, рис.3.77б). По расчетам, эта гиперзвуковая пушка будет обеспечивать скорость метания снарядов, близкую к 25 км/с. Для уменьшения массы пушки масса самонаводящегося снаряда не должна превышать 1-2 кг, а его конструкция выдерживать перегрузки в 100.000 g. По-видимому, последнее условие достижимо, так как современные самонаводящиеся артиллерийские снаряды массой в несколько килограммов выдерживают перегрузки 2Е4 g.
Определенных успехов добилась корпорация "Дженерал Электрик" в деле создания снарядов для электромагнитных пушек. Техника, разработанная по совместной программе сухопутных войск и фирмы "Мартин-Мариетта" для артиллерийского управляемого снаряда "Коперхед", взята за основу в разрабатываемой системе оружия. Точность наведения снаряда на цель планируется обеспечить пассивной лазерной ГСН, зеркало которой будет раскрываться после выстрела на конечном участке траектории полета (рис. 3.78).
 Рис. 3.78
Источник: http://www.x-libri.ru/elib/shmyg000/00000086.htm
|
0
