ปืนเรลกันของเรือ Railgun - อาวุธแห่งอนาคต
อัตราการเร่งปืนเรลกันที่สูงนั้นเกิดจากการทำงานของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าลอเรนซ์ในกลไกปืน พวกมันเกิดขึ้นและเริ่มทำปฏิกิริยากับโพรเจกไทล์เมื่อรางนำกระแสขนานที่พากระแสขนานสองอัน (ที่มีเครื่องหมายลบและเครื่องหมายบวก) เกิดการลัดวงจรหลังจากส่งพัลส์กระแสไฟฟ้าที่มีกำลังมาก แต่มีกระแสไฟฟ้าสั้นมากใส่พวกมัน ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบปิดกระแสจะใช้อุปกรณ์พิเศษที่มีกระสุนปืนติดตั้งอยู่ภายในหรือกระสุนปืนเองซึ่งวางอยู่บนรางและปิด กองกำลังลอเรนซ์ถูกสั่งการเพื่อผลักกระสุนปืนออกจากปืนใหญ่ และมันจะบินออกจากลำกล้องด้วย ความเร็วเหนือเสียง- ความเร่งของกระสุนปืนยังได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยแรงดันของพลาสมาซึ่งเกิดขึ้นด้านหลังกระสุนปืนจากการกระทำของการปล่อยส่วนโค้งอันทรงพลัง พลาสม่าที่ความเร็ว 50-100 กม./ชม. กระทำต่อโพรเจกไทล์เสมือนเป็นกระแสเจ็ตอันทรงพลัง
รางมีราคาแพงและมีความเสี่ยง
ในอเมริกาทดลองสร้าง อาวุธแม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไปจะใช้เป็นการเสริมแรง แบบฟอร์มพิเศษ"รองเท้า" ซึ่งกระสุนปืนได้รับการแก้ไข การออกแบบนี้ช่วยลดการสัมผัสกับกระสุนปืนกับราง ไกด์ที่ทำจากทองแดงปลอดออกซิเจนชุบเงินมีความเสี่ยงสูงที่จะสึกหรอจากการเสียดสีและการกัดเซาะ เมื่อใช้โพรเจกไทล์โลหะที่ทำการลัดวงจรด้วย "ตัวถัง" จำเป็นต้องเปลี่ยนรางหลังจากผ่านไปสองหรือสามนัด
ชื่อ "railgun" ถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมาโดยนักวิชาการ L. Artsimovich ผู้เชี่ยวชาญระดับโลกในสาขาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นและฟิสิกส์พลาสมาอุณหภูมิสูง เครื่องเร่งพลาสมาที่เขาประดิษฐ์ขึ้นนั้นก้าวหน้าไปมาก รางวัลโนเบลแต่สหภาพโซเวียตลบผู้สมัครของนักวิทยาศาสตร์ออกจากการสนทนาเนื่องจากการพัฒนาเป็นความลับ
กระสุนปืนนั้นทำจากทังสเตนทนไฟ ความหนาแน่นสูงของโลหะนี้ทำให้แม้แต่กระสุนปืนขนาดใหญ่ก็มีขนาดเล็ก ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการใส่กระสุนในช่องชาร์จหรือแม็กกาซีนกระสุนปืนในปริมาณที่จำกัด
อย่างไรก็ตาม ไม่เพียงแต่การสึกหรออย่างรวดเร็วของรางเท่านั้นที่ขัดขวางไม่ให้ปืนเรลกันกลายเป็นอาวุธพิเศษเท่านั้น ยังมีอุปสรรคอื่นๆ อีกอีกด้วย ประการแรก สิ่งเหล่านี้คือแหล่งพลังงาน Railgun ต้องการระบบจ่ายไฟที่ทรงพลังในรูปแบบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบยูนิโพลาร์ ตัวบังคับ และตัวเก็บประจุไอออนิสเตอร์เมกะวัตต์ อุปกรณ์เหล่านี้ทำให้สามารถสร้างแรงกระตุ้นไฟฟ้าระยะสั้นที่ทรงพลังมากซึ่งส่งไปยังรางได้ ใน สภาพห้องปฏิบัติการคุณสามารถทนกับหน่วยอุปกรณ์ที่มีขนาดและน้ำหนักมากได้ ในกองทัพเรือ ปัจจัยด้านน้ำหนักและปริมาตรก็ไม่สำคัญเช่นกัน เรือมีระวางขับน้ำเพียงพอที่จะบรรจุอุปกรณ์ได้ 130 ตัน นอกเหนือจากลำกล้องปืนเอง
ปืนราง Blitzer ซึ่งผลิตโดย General Atomics (USA) วางอยู่บนรถพ่วงสองคัน - ตัวหนึ่งเป็นปืนและอีกตัวหนึ่ง - โรงไฟฟ้า การพัฒนา EMF เริ่มขึ้นในปี 2548 และแล้วเสร็จในปี 2554
สำหรับปืนเรลกันของทหารภาคพื้นดิน ปัญหาดูเหมือนจะซับซ้อนมากขึ้น หากคุณวางอุปกรณ์บนโครงตัวถัง คุณจะต้องนำสัตว์ประหลาดน้ำหนัก 78 ตันเข้าสู่การต่อสู้ วิธีแก้ปัญหาคือกระจายการติดตั้งระหว่างรถพ่วงสองคัน (ตัวหนึ่งเป็นปืนและอีกตัวหนึ่งคือ "พลังงาน") ตัวเลือกนี้ถูกนำมาใช้ในปืนกองทัพ American Blitzer มีการส่งมอบรถพ่วงหัวลากอีกคันไปยังสถานีควบคุม เพื่อจ่ายกำลังให้กับปืนเรลกันของเรือ (สันนิษฐานว่าจะมีสองตัวในเรือพิฆาตเทคโนโลยีขั้นสูงของโครงการ Zumwalt) จึงจัดให้มีการสำรองพลังงานสำหรับการติดตั้งเรือ (สงวนไว้สำหรับปืนเรลกันเท่านั้น) อย่างน้อย 35-45 MW พลังงานควรจะเพียงพอที่จะเร่งความเร็วกระสุนปืนเป็น 2,000-2,500 เมตร/วินาที จากนั้นเมื่อได้รับพลังงานปากกระบอกปืน 64 MJ เขาจะสามารถบินได้ไกลถึง 400 กม. และเมื่อประหยัดพลังงานได้ 20 MJ ก็โจมตีเป้าหมายด้วยจลนศาสตร์อันทรงพลัง มีการคำนวณแล้วว่ากระสุนปืนที่มีน้ำหนัก 18-20 กิโลกรัมกระทบกับเรือบรรทุกเครื่องบินจะทำให้เกิดผลกระทบจากการโจมตีด้วยนิวเคลียร์
32 กอล์ฟเข้าเป้า
ปืนของกองทัพมีระยะการยิงที่สั้นกว่า - 80-160 กม. ซึ่งเป็นสาเหตุที่ "พลังงาน" สำหรับการยิงจะต้องใช้ประมาณครึ่งหนึ่งของเรือ สำหรับการอ้างอิง: รถยนต์นั่งกอล์ฟมีพลังงาน 1 MJ ที่ความเร็ว 160 กม./ชม. กระสุนปืนเรลกันที่มีน้ำหนัก 10 กก. พร้อมพลังงานปากกระบอกปืน 32 MJ ที่ความเร็ว 2,500 ม./วินาที สามารถเจาะผนังคอนกรีตได้ 3 ผนังหรือแผ่นเหล็กขนาด 12 มม. หกแผ่น ซึ่งเทียบเท่ากับการระเบิดของ TNT 150 กก.
อุปสรรคร้ายแรงระหว่างทาง ใช้กันอย่างแพร่หลายปืนเรลกันเป็นปรากฏการณ์การสั่นพ้องในระบบรางและผลจากการผลักรางออกจากการกระทำของแรงลอเรนซ์ ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้ากับระบบอิเล็กทรอนิกส์ของปืน ความจำเป็นในการทำให้กระบอกปืนเย็นลงและหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น
ในระหว่างการทดสอบเต็มรูปแบบ ความจำเป็นในการรีโหลดปืนอย่างรวดเร็วก็ได้รับการระบุเช่นกันเพื่อเพิ่มอัตราการยิงที่ อย่างน้อยมากถึง 6−10 รอบต่อนาที ปีนี้ทำงานร่วมกับ ศูนย์อุตสาหกรรมการทหารอเมริกัน บริษัทอังกฤษ BAE Systems ได้ทำการทดสอบการยิงที่สนามฝึกกองทัพเรือสหรัฐฯ ในรัฐเวอร์จิเนีย ดังที่ชาวอังกฤษกล่าวไว้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าพวกเขาคาดว่าจะเพิ่มอัตราการยิงของการติดตั้งเป็น 10 รอบต่อนาทีโดยมีน้ำหนักกระสุนปืน 16 กิโลกรัม ดังนั้นปัญหานี้จึงค่อย ๆ ค้นหาวิธีแก้ไข
น้ำหนักกระสุนปืนโดยประมาณ: 18 กก. ความเร็วปากกระบอกปืน: 2.5 กม./วินาที (7.5 มัค) ซึ่งเป็นสองเท่าของปืนทั่วไป ระยะ: 400 กม. (สำหรับรุ่นธรรมดา) ปืนเรือ- ไม่เกิน 80 กม.) กระสุนปืน: ทำลายเป้าหมายเนื่องจากพลังงานกระแทก ไม่มีวัตถุระเบิด ความยาวลำกล้องปืน : 10 ม
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำลายไม่ได้
กระสุนปืนมีรูปทรงยาวทรงกรวยที่เหมาะสมที่สุดสำหรับไฮเปอร์โซนิกโดยมีปลายทู่เล็กน้อย - นี่คือแท่งแหลมชนิดหนึ่ง โคลงที่ส่วนหางช่วยให้คุณรักษากระสุนปืนไว้บนเส้นทางการบินได้ การสร้างกระสุนดังกล่าวเป็นอีกประเด็นหนึ่งของโครงการปืนเรลกัน
สหรัฐอเมริกาได้พัฒนากระสุนปืน HVP ที่มีความเร็วเหนือเสียงแบบครบวงจรมาตั้งแต่ปี 2555 และวันนี้ก็อยู่ระหว่างการทดสอบไฟแล้ว เป็นอันหนึ่งอันเดียวกันเพราะไม่เพียงแต่จะใช้กับปืนเรลกันเท่านั้น แต่ยังใช้ในปืนธรรมดาด้วย ปืนเรือของลำกล้องต่างๆ ซึ่งพวกเขาต้องการทิ้งไว้ผสมกับปืนเรลกันบนเรือพิฆาต Zumwalt กระสุนแบบเดียวกันนี้จะใช้กับปืนภาคพื้นดิน
เพื่อให้ HVP เหมาะสำหรับปืนที่มีลำกล้องต่างกัน จะถูกผลิตในรุ่นลำกล้องย่อยพร้อมกระสุนในกระทะสำหรับลำกล้องเฉพาะแต่ละลำ เมื่อชุดประกอบออกจากถัง พาเลทจะแตกเป็นชิ้น ๆ และมีเพียงกระสุนปืนเท่านั้นที่บินต่อไป ในการทดสอบปี 2558 HVP ถูกยิงด้วยลำกล้อง 90 มม. และความยาว 609 มม. กระสุนปืนนั้นมีน้ำหนัก 12.7 กก. และชุดประกอบทั้งหมดมีน้ำหนัก 18.5 กก. ที่เหลืออีก 5.8 กก. เป็นพาเลท
กระสุนปืนวางอยู่ระหว่างรางนำไฟฟ้าสองราง การเสริมแรงช่วยปกป้องรางจากการสัมผัสโดยตรงกับกระสุนปืน
พวกเขาวางแผนที่จะทำให้ขีปนาวุธ HVP สามารถปรับการบินได้ โดยจะติดตั้งโมดูลนำทางที่แม่นยำซึ่งทำงานร่วมกับระบบ GPS คนอเมริกันบอกว่าพวกเขาใช้การได้อยู่แล้ว ระบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนควบคุมที่สามารถทนต่อน้ำหนักเกิน 30,000 - 40,000 กรัม ในระหว่างการเร่งความเร็ว การสัมผัสกับอุณหภูมิพลาสมา 20,000 - 25,000 องศา และสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงพิเศษ มีหลักฐานว่าการทดสอบขีปนาวุธดังกล่าวประสบความสำเร็จในปี 2559 คาดว่าการพัฒนา HVP อย่างเต็มรูปแบบจะแล้วเสร็จภายในปี 2563 และจะถูกโอนไปยังซีรีส์ภายในปี 2568 หน่วยควบคุมจะทำให้ราคากระสุนปืนเพิ่มขึ้นซึ่งในรุ่นดั้งเดิม (ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) มีราคา 25,000 ดอลลาร์ แต่ก็ยังถูกกว่าขีปนาวุธนำวิถีบนเรือซึ่งมีราคา 0.5-1.5 ล้านอย่างเห็นได้ชัด
พลังมหึมาสามกรัม
ลักษณะเฉพาะของแนวทางอเมริกันในการพัฒนาปืนเรลกันคือการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปในความสามารถพร้อมกับความสำเร็จที่สอดคล้องกันของพารามิเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุง: ความเร็วการเร่งความเร็วของกระสุนปืนจาก 2,000 ถึง 3,000 ม. / วินาที, ระยะการยิงจาก 80-160 ถึง 400-440 กม., ปากกระบอกปืน พลังงานของกระสุนปืนตั้งแต่ 32 ถึง 124 MJ น้ำหนักกระสุนปืนตั้งแต่ 2−3 ถึง 18−20 กิโลกรัม อัตราการยิงจาก 2−3 รอบต่อนาทีเป็น 8−12 พลังงานของแหล่งพลังงานตั้งแต่ 15 ถึงมากกว่า 40−45 MW , อายุลำกล้องจากระยะกลาง 100 รอบภายในปี 2561 เป็น 1,000 รอบภายในปี 2568 ความยาวลำตัวตั้งแต่เริ่มต้น 6 ม. ถึง 10 ม. สุดท้าย
ข้อมูลดังกล่าวไม่ได้เผยแพร่อย่างเป็นทางการในรัสเซีย แต่เมื่อปีที่แล้ว รองประธานคนแรกของคณะกรรมการสภาสหพันธรัฐด้านกลาโหม Franz Klintsevich กล่าวว่างานกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันในประเทศของเราในด้านการสร้างอาวุธแม่เหล็กไฟฟ้า
การทดสอบปืนเรลกันที่ประสบความสำเร็จ (แม้ว่าจะไม่ใช่คลาสการต่อสู้ แต่เป็นคลาสห้องปฏิบัติการ) ใน Shatura ใกล้มอสโก ซึ่งดำเนินการที่สาขาของ Joint Institute for High Temperatures ของ Russian Academy of Sciences ภายใต้การนำของนักวิชาการ V.Fortov เป็นที่รู้จักกันดี ปืนเรลกันที่มีความยาวลำกล้องกระสุน 2 ม. หนักตั้งแต่ไม่กี่ถึงสิบกรัม ความรู้ของรัสเซีย—การเร่งความเร็วกระสุนปืนเบื้องต้นก่อนถูกป้อนเข้าไปในลำกล้อง—ช่วยให้ความเร็วปากกระบอกปืนสูงกว่าของอเมริกา ดังนั้นในเดือนมกราคม 2560 กระสุนปืนที่ทำจากพลาสติกหนาแน่นน้ำหนัก 15 กรัมจึงถูกเร่งความเร็วด้วยความเร็ว 3,000 เมตร/วินาที และเจาะทะลุเป้าหมายโลหะที่มีความหนาหลายเซนติเมตร ก่อนหน้านี้ กระสุนปืนที่มีน้ำหนัก 3 กรัมถูกเร่งความเร็วเป็น 6,250 เมตร/วินาที (เกือบจะเป็นกระสุนแรกในอวกาศ) และเมื่อมันกระทบเป้าหมายที่เป็นเหล็ก มันก็ระเหยกลายเป็นไอ
ตามรายงานของสื่อมวลชน ประเทศจีนอยู่ในขั้นตอนของการวิจัยและพัฒนา ซึ่งมุ่งเน้นไปที่บริษัท CASIC ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษในศูนย์วิทยาศาสตร์หวู่ฮั่น (WUHAN) ตัวแทนของ PRC กล่าวว่าพวกเขากำลังพัฒนาปืนเรลกันภาคพื้นดินคล้ายกับ American Blitzer และสัญญาว่าจะสร้างปืนลำกล้อง 130 มม. ภายใต้โครงการ 055A ภายในปี 2563
ดูเหมือนว่ากองทัพอเมริกันจะชื่นชอบสิ่งใหม่ ๆ มากมาย บางครั้งก็ใหม่เกินไป: พวกเขากำลังเร่งรีบด้วย Strategic Defense Initiative หรือสั่งเลเซอร์ต่อสู้ ในที่สุด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา BAE Systems ซึ่งได้รับมอบหมายจาก DARPA ได้พัฒนาแบบจำลองอื่นที่ดูเหมือนว่าจะเข้ามาสู่โลกของเราจากหนังสือและภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ นี่คือปืนรางรถไฟ หรือที่เรียกกันว่า “ปืนรถไฟ” (จากปืนรถไฟภาษาอังกฤษ) หรือปืนรถไฟ
หลักการทำงานของอาวุธมหัศจรรย์นี้ค่อนข้างง่าย: มีการติดตั้งวัตถุนำไฟฟ้าบนขั้วไฟฟ้าคู่ขนานสองอัน (รางเดียวกัน) ซึ่งทำหน้าที่เป็นกระสุนปืน กระแสไฟฟ้าตรงถูกส่งไปยังอิเล็กโทรด ส่งผลให้กระสุนปืนที่หลวมปิด วงจรไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของกองกำลังลอเรนซ์เริ่มเคลื่อนไหว อย่างไรก็ตาม ปืนเรลกันก็มี ทั้งชุดข้อเสียซึ่งอันที่จริงแล้วเป็นอาการปวดหัวหลักสำหรับผู้สร้างอาวุธดังกล่าว ดังนั้นปืนเรลกันจึงต้องการแหล่งพลังงานที่เพียงพอในปัจจุบัน ขึ้นอยู่กับลักษณะที่ต้องการของอาวุธ นอกจากนี้คุณต้อง ในทางที่ถูกต้องเลือกวัสดุของรางและกระสุนปืน: ประการแรกเพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานของตัวนำ และประการที่สอง เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและความเสียหาย กล่าวอีกนัยหนึ่ง การสร้างปืนเรลกันที่ใช้งานได้จริงไม่ใช่เรื่องง่าย ใช้เวลานาน และมีราคาแพงมาก
อะไรดึงดูดกองทัพอเมริกัน? รูปลักษณ์ใหม่อาวุธเหรอ? ความจริงก็คือปืนเรลสามารถเร่งความเร็วกระสุนปืนขนาดเล็ก (มากถึง 10-15 กิโลกรัม) ด้วยความเร็วที่สามารถสร้างความเสียหายอย่างมากต่ออุปกรณ์และวัตถุของศัตรูเนื่องจากพลังงานจลน์ของมันเองเท่านั้น นอกเหนือจากอาวุธต่อสู้ที่ชัดเจนแล้ว อาวุธดังกล่าวยังมีข้อได้เปรียบในภาคการจัดหาอีกด้วย: กระสุนสำหรับปืนเรลกันนั้นง่ายและสะดวกและยังไม่เกิดการระเบิดเนื่องจากไม่มีวัตถุระเบิดใด ๆ
DARPA เริ่มสนใจปืนรางรถไฟในช่วงกลางทศวรรษ 1990 จากนั้น เมื่อประเมินโอกาสในการทำงานในหัวข้อนี้แล้ว กำหนดเวลาโดยประมาณในการส่งมอบอาวุธใหม่ให้กับกองทหาร (หลังปี 2020) และช่องเป้าหมายถูกกำหนด - แทนที่การติดตั้งปืนใหญ่ที่มีอยู่ในกองเรือ ในไม่ช้า BAE Systems ก็เริ่มค้นคว้าทิศทางใหม่และสร้างปืนเรลกันทดลองพลังงานต่ำตัวแรก เทคโนโลยีที่จำเป็นและการค้นพบโครงสร้างทั้งหมดได้รับการพัฒนาทีละน้อยซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกเขาเริ่มสร้างเต็มรูปแบบเมื่อปลายปี 2549 ต้นแบบด้วยพลังงานปากกระบอกปืน 10 เมกะจูล การตรวจสอบระบบและการทดสอบครั้งแรกเริ่มขึ้นในช่วงครึ่งหลังของปี 2550 และในเดือนกุมภาพันธ์ของปีถัดไป ก็มีการประกาศการมีอยู่ของอุปกรณ์นี้อย่างเป็นทางการ ในเวลาเดียวกันวิดีโอแรกของช็อตและข้อมูลในพารามิเตอร์การติดตั้งปรากฏขึ้น: ความเร็วเริ่มต้นของช่องว่างคือ 2,520 เมตรต่อวินาทีซึ่งเร็วกว่าเสียงแปดเท่า ในเดือนธันวาคม 2010 นักออกแบบชาวอเมริกัน "โอ้อวด" อีกครั้ง แต่ตอนนี้พลังงานปากกระบอกปืนมีมากกว่า 32 MJ แล้ว ปืนชนิดเดียวกันนี้ยิงนัดครบรอบพันปีตั้งแต่เริ่มงานในหัวข้อนี้ การทดลองทั้งหมดนี้เป็นที่สนใจ แต่จนถึงขณะนี้เป็นวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ ความจริงก็คือตัวปืนรางทดลองนั้นมีขนาดไม่เล็ก - มีโครงสร้างยาวสองสามสิบเมตรและกว้าง/สูง 2.5-3 เมตร และนี่เป็นเพียงปืนเรลกันเท่านั้น แต่ยัง "ติด" เข้ากับแบตเตอรี่ตัวเก็บประจุที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปืนรางรถไฟในปัจจุบันยังไม่พร้อมสำหรับ การประยุกต์ใช้จริงอาวุธ แต่เป็นเพียงตัวอย่างทดลองในห้องปฏิบัติการเท่านั้น
แน่นอนว่าปืนที่มีขนาดเท่าทั้งอาคารจะไม่มีใครสนใจ ด้วยเหตุนี้ DARPA จึงดึงดูดให้ Raytheon มาร่วมงานด้วย สัญญามูลค่า 10 พันล้านกำหนดให้เธอสร้างและสร้าง ต้นแบบโรงไฟฟ้าแห่งใหม่ที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับปืนเรลกัน นอกจากนี้ภารกิจยังบอกเป็นนัยว่าโรงไฟฟ้าจะต้องมีขนาดและน้ำหนักที่เหมาะสมกับการวางบนเรือ หาก Raytheon สามารถสร้างระบบที่เรียกว่า PFN (Pulse Forming Network) ได้ในอนาคตก็จะสามารถใช้งานได้ไม่เพียงร่วมกับปืนเรลกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกับเลเซอร์ต่อสู้ด้วย Raytheon ไม่มีเวลามากในการพัฒนาและผลิตสำเนา PFN ชุดแรก เนื่องจากมีแผนที่จะเริ่มทดสอบ Railgun ที่ติดตั้งบนเรือในปี 2018 อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถปฏิเสธการเปลี่ยนแปลงกำหนดเวลาได้ และอาจมากกว่าหนึ่งครั้งด้วยซ้ำ
ในเวลาเดียวกัน BAE Systems และ General Atomics (บริษัท นี้ถูกดึงดูดเข้าสู่โครงการเพื่อ "ทำซ้ำ" งาน) จำเป็นต้องสร้างปืนด้วยพลังงานปากกระบอกปืนประมาณ 64 MJ ระยะการมองเห็นยิงกระสุนขนาด 9 กิโลกรัม เป็นระยะทางอย่างน้อย 450-500 กิโลเมตร อัตราการยิง 6-7 นัดต่อนาที ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน การทดสอบระยะไกลเต็มรูปแบบยังไม่ได้ดำเนินการ แต่การคำนวณแสดงให้เห็นว่าปืนเรลกันขนาด 32 เมกะจูล "ขว้าง" กระสุน 10 กิโลกรัมที่ 350-400 กิโลเมตร ยังไม่มีข้อกำหนดในการเพิ่มความเร็วของกระสุนปืน: อาจเป็นไปได้ว่า DARPA ถือว่าระยะการบินและน้ำหนักของวัตถุว่างนั้นมีลำดับความสำคัญสูงกว่า อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่ใหญ่กว่านั้นรอนักพัฒนาปืนอยู่ในพื้นที่ "ลำกล้อง" ความจริงก็คือการเร่งความเร็วเริ่มต้นมหาศาลของกระสุนปืนทำให้รางที่มีอยู่สึกหรอโดยสมบูรณ์ใน 8-10 นัด ดังนั้น นอกเหนือจากการปรับปรุงคุณภาพการต่อสู้โดยตรงแล้ว BAE Systems และ General Atomics จะต้องปรับเปลี่ยนการออกแบบอย่างจริงจัง
เรือบรรทุกเรลกันลำแรกจะเป็นเรือพิฆาตของโครงการ Zumwalt ตามข่าวลือ ในตอนแรกเรือเหล่านี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ทั้งระบบใหม่ เช่น PFN และอาวุธใหม่สามารถรวมไว้ในอุปกรณ์ได้ในราคาที่ต่ำ ยังไม่ทราบว่าข่าวลือเป็นความจริงแค่ไหน อย่างไรก็ตาม แม้จากข้อมูลเกี่ยวกับ Zumvolts เราก็สามารถสรุปผลได้อย่างเหมาะสม ดูเหมือนว่ากองทัพสหรัฐฯ ตั้งใจที่จะมีอาวุธที่มีพิสัยการยิงสูงในคลังแสง นอกเหนือจากขีปนาวุธที่มีอยู่ ควรสังเกตว่าปืนเรลกันมีความแตกต่างอย่างมากเนื่องจากขีปนาวุธแต่ละอันมีราคาสูงและถูกทำลายเมื่อบรรลุเป้าหมาย เรลกันในทางกลับกัน มีค่าใช้จ่ายเพิ่มมากขึ้น แต่มีการบริโภคเพียงกระสุนซึ่งมีราคาถูกกว่าขีปนาวุธลูกเดียว นอกจากนี้ช่องว่างที่มีความเร็วเหนือเสียงแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสกัดกั้น วิธีการที่มีอยู่- นอกจากนี้ยังควรค่าแก่การจดจำความชอบของชาวอเมริกันในการโจมตีจากระยะไกลซึ่งศัตรูจะไม่สามารถให้การตอบสนองที่เพียงพอได้
ปัจจุบันช่วงกลางทศวรรษที่ 20 ถูกกำหนดให้เป็นวันสำหรับการนำ Zumvolt มาใช้กับปืนใหญ่ราง อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้จำเป็นต้องมีการทำงานอย่างต่อเนื่อง และโครงการปืนเรลกันก็ตกอยู่ในอันตรายที่จะถูกละทิ้งเมื่อไม่นานมานี้ ขอให้เราระลึกว่าฤดูใบไม้ร่วงปีที่แล้ว วุฒิสภาสหรัฐฯ เรียกร้องอย่างน้อยที่สุดให้ลดการใช้จ่ายในโครงการ "แห่งอนาคต" หรือแม้แต่ละทิ้งโครงการเหล่านั้นไปเลย ทหารสามารถรักษาโครงการสร้างปืนเรลกันไว้ได้เต็มจำนวน แต่เลเซอร์ยิงทางอากาศ (Boeing YAL) ไม่ได้ถูกกำหนดให้ทำการทดสอบต่อไป
บริษัท General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) ของอเมริการายงานบนเว็บไซต์ของตนเกี่ยวกับการทดสอบปืนเรลกันที่ประสบความสำเร็จ การทดสอบการยิงดำเนินการที่สถานที่ทดสอบภาคพื้นดิน Dugway ในรัฐยูทาห์
เรลกัน ( ชื่อภาษาอังกฤษ- ปืนเรลกัน) หรือเครื่องเร่งมวลราง "บลิตเซอร์" ด้วยพลังงานปากกระบอกปืน (ความเร็วปากกระบอกปืน) ประมาณสามเมกะจูล ยิงกระสุนปืนห้านัดของคลาส "หน่วยอิเล็กทรอนิกส์นำทาง" (GEU) ด้วยความเร่งเริ่มต้นสูงที่ไซต์ทดสอบ มีรายงานว่าขีปนาวุธและส่วนประกอบที่สำคัญของพวกมันแสดง "การทำงาน" ที่มั่นคงและมั่นคงทั้งในสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายในปืนเรลกันและในการบิน
อย่างไรก็ตามคำว่า "railgun" นั้นถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยนักวิชาการฟิสิกส์ชาวโซเวียตผู้โด่งดัง L. Artsimovich
General Atomics เป็นบริษัทสัญชาติสหรัฐอเมริกาที่ดำเนินโครงการในสาขา เทคโนโลยีนิวเคลียร์และคำสั่งป้องกัน ตั้งอยู่ในเมืองซานดิเอโก รัฐแคลิฟอร์เนีย General Atomics พัฒนาระบบที่หลากหลาย ตั้งแต่ส่วนของวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไปจนถึง UAV, เซ็นเซอร์เครื่องบิน, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง และเทคโนโลยีเลเซอร์
กลุ่มระบบแม่เหล็กไฟฟ้า (EMS) เป็นผู้จัดหาการใช้งานด้านการป้องกัน พลังงาน และเชิงพาณิชย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัทผลิตมอเตอร์เชิงเส้นตรง มอเตอร์ไฟฟ้าแบบตัวนำยิ่งยวดและแบบธรรมดา อินเวอร์เตอร์ อุปกรณ์สำหรับระบบไฟฟ้าแรงสูง และอุปกรณ์อื่นๆ สำหรับการแปลง การจัดเก็บ และส่งพลังงาน EMS ยังพัฒนาระบบสตาร์ทและเบรกด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า อากาศยาน(EMALS และ AAG) ปืนแม่เหล็กไฟฟ้า (ปืนราง Blitzer สำหรับกองทัพเรือและกองทัพสหรัฐฯ และระบบขนส่ง Maglev
บริษัทพัฒนาและทดสอบปืนเรลกันสองกระบอกได้สำเร็จ โดยอันแรกมีพลัง 3 MJ ตามความคิดริเริ่มของบริษัทเอง และปืนที่สองที่มีกำลัง 33 MJ ซึ่งสั่งโดยกระทรวงกลาโหม แหล่งที่มาก็ได้รับการพัฒนาและสร้างเช่นกัน พัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับทั้งปืนและกระสุนปืนกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อต่อต้านอากาศยานและ การป้องกันขีปนาวุธและเพื่อการถ่ายภาพที่มีความแม่นยำสูง
Railgun เป็นตัวเร่งมวลอิเล็กโทรดแบบพัลซิ่งหลักการทำงานซึ่งอธิบายโดยใช้แรงลอเรนซ์โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อขยาย (ดัน) ตัวนำปิดด้วยกระแสและการแปลง พลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานจลน์ เป็น อาวุธที่มีแนวโน้ม.
ปืนเรลกันประกอบด้วยอิเล็กโทรดขนานสองอัน เรียกว่าราง ซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานอันทรงพลัง ดี.ซี- มวลนำไฟฟ้าที่มีความเร่งจะอยู่ระหว่างราง ปิดวงจรไฟฟ้า และรับความเร่งเนื่องจากแรงลอเรนซ์กระทำต่อตัวนำปิดซึ่งมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสนามแม่เหล็กของมันเอง กองกำลังลอเรนซ์ยังทำหน้าที่บนรางรถไฟ ทำให้พวกเขาถูกผลักไสซึ่งกันและกัน บางครั้งมีการใช้การเสริมแรงแบบเคลื่อนย้ายได้เพื่อเชื่อมต่อราง
ค่าใช้จ่ายในการยิงปืนเรลกันนั้นต่ำกว่าราคาขีปนาวุธจากเรือที่มีพิสัยใกล้เคียงกันอย่างมาก: 25,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ เทียบกับ 1 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ
ตามทฤษฎีแล้ว ปืนเรลกันมีข้อได้เปรียบเหนือทั้งปืนและขีปนาวุธทั่วไปอย่างไม่ต้องสงสัย ปืนเรลกันเร่งความเร็วกระสุนให้เร็วขึ้นจนไม่จำเป็นต้องใช้ประจุผงเลย ความเร็วปากกระบอกปืนของปืนเรลกันที่มีน้ำหนักไม่เกิน 100 กรัมสามารถมีความเร็วได้ 6-10 กิโลเมตรต่อวินาที ให้เราระลึกไว้ว่านี่คือความเร็วเกือบสองเท่าของจักรวาล (11.2 กม./วินาที) ซึ่งทำให้วิถีของกระสุนปืนแบนเหนือ ระยะทางที่ยาวมาก ปืนเรลกันที่มีอยู่แล้วสามารถยิงได้ในระยะไกลถึง 180 กิโลเมตร และมีแผนที่จะยิงได้ไกลถึง 400 กิโลเมตรในอนาคต
ในระยะไกลเช่นนี้ ขณะนี้เป็นไปได้ที่จะยิงเฉพาะขีปนาวุธที่มีมูลค่าหลายล้านดอลลาร์ และพวกเขายังได้เรียนรู้วิธีสกัดกั้นด้วย
และเหล็กแท่งยาวสามกิโลกรัมที่บินด้วยความเร็วเจ็ดเท่าของเสียงก็สามารถจมได้ เรือทุนเนื่องจากพลังงานจลน์ของมัน แน่นอนว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะชนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จากระยะไกลไม่กี่ร้อยหรือสองสามสิบกิโลเมตร
ตัวอย่างง่ายๆ:
หากระยะการยิงคือ 180 กม. และความเร็วกระสุนปืนเฉลี่ยคือ 2.5 กม./วินาที เวลาบินจะเป็น 72 วินาที นั่นคือกระสุนปืนที่ยิงจาก "ราง" ด้วยความเร็วปากกระบอกปืน 7 กม./วินาที จะไปถึงเป้าหมายในเวลาเพียงหนึ่งนาที
ความเร็วของเรือลาดตระเวนติดอาวุธนิวเคลียร์ "ปีเตอร์มหาราช" คือ 32 นอตหรือมากกว่า 16 เมตรต่อวินาทีเล็กน้อย
ดังนั้นในระหว่างการบินของกระสุนปืน เรือจะเดินทางได้ 1,152 เมตรด้วยความเร็วเต็มหรือ 576 เมตรด้วยความเร็วล่องเรือ เมื่อคำนึงถึงความจริงที่ว่าเรือลาดตระเวนมีความยาว 262 เมตรและกระสุนปืนไม่ได้ถูกชี้นำ เหล็กเปล่าจะพลาดไปหลายร้อยเมตร
แม้จะมีการปฏิรูปหายนะในกองทัพของเรา แต่ความฉลาดทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของกองทัพยังไม่หยุดนิ่ง การพัฒนาอาวุธประเภทใหม่ยังคงดำเนินต่อไปซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงไม่เพียง แต่ธรรมชาติของการต่อสู้สมัยใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสมดุลของกองกำลังในระบบด้วย การเผชิญหน้าทางทหารในเวทีโลก เราจะพูดถึงบางส่วนในเนื้อหาภายใต้หัวข้อ "อาวุธใหม่ของรัสเซีย"
ปาฏิหาริย์ศาตูรา
เมื่อเร็วๆ นี้ ในห้องปฏิบัติการสาขา Shatura ของ United Institute of High Temperatures สถาบันการศึกษารัสเซียวิทยาศาสตร์ทดสอบอุปกรณ์พิเศษ - อาร์ติโมวิช เรลกันซึ่งแสดงถึง ปืนแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งยังคงยิงกระสุนปืนขนาดเล็กมาก โดยมีน้ำหนักมากถึง 3 กรัม อย่างไรก็ตามความสามารถในการทำลายล้างของ "ถั่ว" นั้นน่าทึ่งมาก พอจะกล่าวได้ว่าแผ่นเหล็กที่วางอยู่ในเส้นทางนั้นระเหยกลายเป็นพลาสมา มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับ ความเร็วขนาดมหึมาซึ่งส่งไปยังกระสุนปืนโดยเครื่องเร่งแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้แทนดินปืนแบบดั้งเดิม
หลังจากการทดสอบ ผู้อำนวยการสาขา Shatura ของสถาบันร่วมเพื่ออุณหภูมิสูงของ Russian Academy of Sciences Alexey Shurupovกล่าวกับผู้สื่อข่าวว่า:
— จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการของเรา ความเร็วสูงสุดถึง 6.25 กิโลเมตรต่อวินาทีด้วยมวลกระสุนปืนหลายกรัม (ประมาณสามกรัม) มันใกล้มาก เพื่อหนีจากความเร็วก่อน.
นี่คือปืนชนิดใดและมีโอกาสอะไรบ้าง?
หลักการเกาส์
ในการเริ่มต้นก็ควรสังเกตว่าการค้นหา ทางเลือกแทนการใช้ดินปืนในฐานะที่เป็นสารทำงานในการเร่งกระสุนปืนในกระบอกปืนเริ่มขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา ดังที่ทราบกันดีว่าก๊าซผงมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างใหญ่และเป็นผลให้ค่อนข้างมาก ความเร็วต่ำส่วนขยาย ความเร็วสูงสุดที่ทำได้โดยกระสุนปืนแบบดั้งเดิม ระบบปืนใหญ่ถูกจำกัดอยู่ที่ค่าลำดับ 2−2.5 กม./วินาที นี่ไม่มากนักหากงานคือเจาะเกราะของรถถังศัตรูหรือเรือด้วยนัดเดียว
เชื่อกันว่าพวกเขาเป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเรื่องปืนแม่เหล็กไฟฟ้า วิศวกรชาวฝรั่งเศส Fachon และ Villepleeย้อนกลับไปในปี 1916 ตามหลักการเหนี่ยวนำของคาร์ล เกาส์ พวกเขาใช้โซ่ของขดลวดโซลินอยด์เป็นกระบอกหนึ่ง ซึ่งกระแสไฟจะถูกจ่ายตามลำดับ ของพวกเขา รุ่นปัจจุบัน ปืนเหนี่ยวนำเร่งกระสุนปืนที่มีน้ำหนัก 50 กรัมเป็นความเร็ว 200 เมตรต่อวินาที เทียบกับแป้ง. การติดตั้งปืนใหญ่แน่นอนว่าผลลัพธ์ที่ได้ค่อนข้างเรียบง่าย แต่มันแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานในการสร้างอาวุธที่กระสุนปืนเร่งความเร็วโดยไม่ต้องใช้ก๊าซผง อันที่จริงแม้แต่หนึ่งปีก่อนหน้า Fachon และ Villeple ก็ตาม วิศวกรชาวรัสเซีย Podolsky และ Yampolskyพัฒนาโครงการปืนแม่เหล็กยิงไกล 50 เมตร ที่ใช้หลักการเดียวกัน อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่สามารถได้รับเงินทุนเพื่อทำให้แนวคิดของตนเป็นจริงได้ อย่างไรก็ตาม ฝรั่งเศสไม่ได้ไปไกลกว่าโมเดล "ปืน Gauss" เนื่องจากการพัฒนาดูยอดเยี่ยมเกินไปในช่วงเวลานั้น นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ใหม่นี้ตามที่ระบุไว้แล้วไม่ได้ให้ข้อได้เปรียบใด ๆ เกี่ยวกับดินปืน
— อย่างเป็นระบบ งานทางวิทยาศาสตร์การสร้างเครื่องเร่งมวลไฟฟ้าไดนามิกส์ (EDMA) ใหม่โดยพื้นฐานเริ่มต้นขึ้นในโลกในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 20” เขาบอกกับผู้สื่อข่าว “SP” ผู้เชี่ยวชาญของศูนย์ข้อมูลอาวุธรัสเซีย พันเอกอเล็กซานเดอร์ คอฟเลอร์— หนึ่งในผู้ก่อตั้งการพัฒนาภายในประเทศในด้านนี้คือนักวิทยาศาสตร์โซเวียตผู้โดดเด่น นักวิจัยพลาสมา L.A. Artsimovich ผู้แนะนำแนวคิดของ "railgun" ในคำศัพท์ภาษารัสเซีย (ในวรรณคดีภาษาอังกฤษ คำว่า "railgun" ถูกนำมาใช้) เพื่อกำหนดหนึ่งใน EDUM ที่หลากหลาย แนวคิดของปืนเรลกันถือเป็นความก้าวหน้าในด้านการพัฒนา เครื่องเร่งแม่เหล็กไฟฟ้า- เป็นระบบที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์สวิตซ์ และอิเล็กโทรดในลักษณะรางนำไฟฟ้าแบบขนาน ยาว 1 ถึง 5 เมตร ตั้งอยู่ในท้ายรถในระยะห่างกันสั้น ๆ (ประมาณ 1 ซม.) กระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานจะถูกส่งไปยังรางเดียวและส่งกลับผ่านตัวฟิวส์ที่อยู่ด้านหลังตัวเร่งความเร็วและปิดวงจรไฟฟ้าไปยังรางที่สอง ณ เวลาที่ยื่นคำร้อง ไฟฟ้าแรงสูงบนรางเม็ดมีดจะไหม้ทันทีและกลายเป็นเมฆพลาสมา (เรียกว่า "พลาสมาลูกสูบ" หรือ "พลาสมาอาร์เมเจอร์") กระแสที่ไหลในรางและลูกสูบจะสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงระหว่างราง ปฏิกิริยาระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กกับกระแสที่ไหลผ่านพลาสมาทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าลอเรนซ์ ซึ่งผลักตัววัตถุที่ถูกเร่งไปตามราง
Railguns ช่วยให้คุณเร่งความเร็วได้ ร่างเล็ก(สูงสุด 100 กรัม) ความเร็วสูงสุด 6−10 กม./วินาที ที่จริงแล้วคุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้กระสุนปืนเลยและเร่งลูกสูบพลาสมาด้วยตัวมันเอง ในกรณีนี้ พลาสมาจะหลุดออกจากคันเร่งด้วยความเร็วที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง - สูงถึง 50 กม./วินาที
สิ่งนี้จะให้อะไร?
ในปี สงครามเย็นงานเกี่ยวกับการสร้างปืนแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดำเนินการอย่างแข็งขันทั้งในสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกา พวกเขายังคงถูกจำแนกอย่างเข้มงวด เป็นที่ทราบกันดีว่าในช่วงกลางทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมาทั้งสองฝ่ายเข้าใกล้ความเป็นไปได้มากในการวางปืนเรลกันที่มีแหล่งพลังงานอัตโนมัติบนผู้ให้บริการมือถือ - แชสซีแบบติดตามหรือแบบล้อ นอกจากนี้ยังมีข้อมูลว่าอาวุธขนาดเล็กแต่ละอันได้รับการพัฒนาบนหลักการนี้
“ ความยาวโดยรวมของปืนไรเฟิลมีขนาดเล็ก แต่ผู้ที่เห็นอาวุธดังกล่าวเป็นครั้งแรกจะประทับใจกับความใหญ่ของก้น แต่นี่คือที่ตั้งของกลไกหลัก ด้านหลังที่จับควบคุมการยิงมีนิตยสารหนามากวางอยู่ มันมีพารามิเตอร์ดังกล่าวไม่ได้เกิดจากคาร์ทริดจ์จำนวนนับไม่ถ้วน มันมีแบตเตอรี่เพิ่มเติมและค่อนข้างทรงพลัง ปืนไรเฟิลนั้นเป็นปืนไรเฟิลพลาสมา มันไม่สามารถยิงได้หากไม่มีไฟฟ้า เนื่องจากกลไกแบบไร้เคส จึงมีอัตราการยิงที่ปืนกลประเภทอื่นไม่สามารถเข้าถึงได้ และเนื่องจากการเร่งความเร็วของกระสุนด้วยพลาสมา พวกเขาจึงได้รับความเร่งที่มั่นคง ซึ่งไม่สามารถบรรลุได้อย่างแน่นอนด้วยอุปกรณ์ที่เป็นผง... และหลังจากการระดมยิงอย่างเงียบ ๆ และมองไม่เห็นครั้งที่สามหรือสี่เท่านั้นจึงจะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นได้... มีคนกรีดร้อง โดนกระสุนเจาะเพื่อนข้างหน้าครั้งแรกหรือสองนัด เป็นสิ่งที่แย่มาก—การโอเวอร์คล็อกพลาสมา!” - นี่คือวิธีที่นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ “นักร้องชั้นสูง เทคโนโลยีอาวุธ» เฟดอร์ เบเรซินในนวนิยายเรื่อง Red Dawn ของเขา
นอกจากนี้เรายังสามารถเพิ่มเติมได้ว่าอาวุธดังกล่าวสามารถยิงดาวเทียมและขีปนาวุธของทหารตกได้อย่างง่ายดาย และเมื่อวางไว้บนรถถัง ก็สามารถยิงได้ ยานพาหนะต่อสู้คงกระพัน นอกจากนี้จะไม่มีการป้องกันในทางปฏิบัติ กระสุนปืนที่ความเร็วจักรวาลจะทะลุผ่านทุกสิ่ง พาเวล เฟลเกนเฮาเออร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านการทหารเสริม: “จะเป็นไปได้ที่จะลดลำกล้องลงอย่างรวดเร็วอย่างน้อยครึ่งหนึ่ง ซึ่งหมายถึงกระสุนมากขึ้น น้ำหนักน้อยลง- จะไม่มีดินปืนปืนใหญ่อยู่บนเรือและนี่คือการป้องกันตัวรถถังเองซึ่งจะมีความเสี่ยงน้อยลง จะไม่มีอะไรจะระเบิด”
ล่าสุดมีข้อมูลรั่วไหลไปยังสื่อมวลชนว่าเมื่อวันที่ 10 ธันวาคม 2553 กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ทำการทดสอบปืนเรลกัน ซึ่งถือว่าประสบความสำเร็จ อาวุธดังกล่าวได้รับการทดสอบด้วยกำลัง 33 เมกะจูล ตามการคำนวณของกองทัพเรือสหรัฐฯ พลังนี้ช่วยให้คุณยิงกระสุนปืนโลหะได้ไกลถึง 203.7 กิโลเมตร และที่จุดสิ้นสุดความเร็วของช่องว่างจะอยู่ที่ประมาณ 5.6 พันกิโลเมตรต่อชั่วโมง คาดว่าภายในปี 2563 จะมีการสร้างปืนที่มีพลังปากกระบอกปืน 64 MJ ปืนเหล่านี้ควรเข้าประจำการพร้อมกับเรือพิฆาตซีรีส์ DDG1000 Zumwalt ที่ถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีการออกแบบโมดูลาร์และระบบส่งกำลังไฟฟ้าได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงปืน EM ที่มีแนวโน้มดี
เมื่อสหรัฐฯ ถอนตัวจากสนธิสัญญา ABM งานด้านการวางปืนแม่เหล็กไฟฟ้าในวงโคจรก็กลับมาดำเนินการอีกครั้ง ในพื้นที่นี้ การพัฒนาของ General Electric, General Research, Aerojet, Alliant Techsystems และอื่นๆ ภายใต้สัญญากับ DARPA ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ เป็นที่รู้จัก
เราตามหลังแต่ก็ไม่หมดหวัง
การปฏิรูปตลาดในรัสเซียทำให้งานสร้างปืนเรลกันช้าลงอย่างมาก แต่ถึงแม้เงินทุนสำหรับการพัฒนาอาวุธแม่เหล็กไฟฟ้าทางทหารจะลดลง วิทยาศาสตร์ภายในประเทศก็ไม่ยืนนิ่งเช่นกัน หลักฐานนี้คือการปรากฏตัวของนามสกุลรัสเซียอย่างเป็นระบบในเอกสารประจำปี การประชุมนานาชาติในการประชุมสัมมนาเทคโนโลยี EML การเร่งความเร็วด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า
การทดสอบใน Shatura ยังบ่งบอกถึงความก้าวหน้าของเราในทิศทางนี้ อัตราส่วนเปรียบเทียบความสามารถของรัสเซียและสหรัฐอเมริกาในด้านนี้สามารถตัดสินได้จากตัวชี้วัดการทดสอบเฉพาะ ชาวอเมริกันเร่งกระสุนปืนสามกิโลกรัมเป็น 2.5 กิโลเมตรต่อวินาที (ซึ่งใกล้เคียงกับเครื่องเร่งผง) กระสุนปืนของเรามีขนาดเล็กกว่าพันเท่า (3 กรัม) แต่ความเร็วของมันสูงกว่าสองเท่าครึ่ง (6.25 กม./วินาที)
การประเมินแนวโน้มก็ฟังดูแตกต่างออกไป "บน เรือสมัยใหม่ทั้งอเมริกาและรัสเซียไม่สามารถใช้อาวุธดังกล่าวได้ พลังงานไม่เพียงพอสำหรับเขา จำเป็นต้องสร้างเรือรุ่นใหม่ที่มีระบบพลังงานที่จะจัดหาทั้งเครื่องยนต์และอาวุธของเรือ” กองอำนวยการยุทโธปกรณ์และปฏิบัติการของกองทัพเรือรัสเซียกล่าวในแถลงการณ์ที่ตีพิมพ์ในสื่อ ในเวลาเดียวกัน นิตยสารทางการทหารของอเมริกากำลังตีพิมพ์แบบจำลองเรือลำแรกที่อาจได้รับอาวุธใหม่นี้แล้ว เรือพิฆาต DDX แห่งศตวรรษที่ 21 ควรปรากฏภายในปี 2563
แรงแอมแปร์ยังกระทำบนราง ทำให้เกิดแรงผลักกัน
เรื่องราว
ภาคเรียน เรลกันถูกเสนอในช่วงปลายทศวรรษ 1950 นักวิชาการโซเวียต Lev Artsimovich จะแทนที่ชื่อที่ยุ่งยากที่มีอยู่ "เครื่องเร่งมวลไฟฟ้าไดนามิก" เหตุผลในการพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าวซึ่งเป็นอาวุธที่มีแนวโน้มก็คือตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าการใช้ดินปืนในการยิงถึงขีด จำกัด แล้ว - ความเร็วของประจุที่ปล่อยออกมาด้วยความช่วยเหลือนั้นถูกจำกัดไว้ที่ 2.5 กม. / วินาที
ในปี 1970 ปืนเรลกันได้รับการออกแบบและสร้างโดย John P. Barber แห่งแคนาดาและที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์ Richard A. Marshall แห่งนิวซีแลนด์ โรงเรียนวิจัยวิทยาศาสตร์กายภาพ, National มหาวิทยาลัยออสเตรเลีย - ]
ทฤษฎี
ในฟิสิกส์ของเรลกัน โมดูลัสของเวกเตอร์แรงสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎไบโอต์-ซาวาร์ต-ลาปลาซ และสูตรแรงแอมแปร์ ในการคำนวณคุณจะต้อง:
จากกฎไบโอต-ซาวาร์ต-ลาปลาซ เป็นไปตามว่าสนามแม่เหล็กที่ระยะหนึ่ง ( s (\displaystyle s)) จากเส้นลวดอนันต์ที่มีกระแสไฟฟ้าคำนวณได้ดังนี้:
B (s) = μ 0 I 2 π s (\displaystyle \mathbf (B) (s)=(\frac (\mu _(0)I)(2\pi s)))ดังนั้นในช่องว่างระหว่างสายไฟสองเส้นที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งอยู่ห่างจากกัน r (\displaystyle r)จากกันโมดูล สนามแม่เหล็กสามารถแสดงได้ด้วยสูตร:
B (s) = μ 0 I 2 π (1 s + 1 r − s) (\displaystyle B(s)=(\frac (\mu _(0)I)(2\pi ))\left((\ frac (1)(s))+(\frac (1)(rs))\right))เพื่อชี้แจงค่าเฉลี่ยของสนามแม่เหล็กบนกระดองปืนเรลกัน เราถือว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรางนั้น ง (\displaystyle ง)ระยะทางน้อยกว่ามาก r (\displaystyle r)และสมมติว่ารางนั้นถือได้ว่าเป็นตัวนำไฟฟ้าแบบกึ่งอนันต์คู่หนึ่ง เราสามารถคำนวณอินทิกรัลต่อไปนี้ได้
B เฉลี่ย = 1 r ∫ d r − d B (s) d s = μ 0 I 2 π r ∫ d r − d (1 s + 1 r − s) d s = μ 0 I π r ln r − d data µ 0 I π r ln r d (\displaystyle B_(\text(avg))=(\frac (1)(r))\int _(d)^(r-d)B(s)(\text(d))s= (\frac (\mu _(0)I)(2\pi r))\int _(d)^(r-d)\left((\frac (1)(s))+(\frac (1)( r-s))\right)(\text(d))s=(\frac (\mu _(0)I)(\pi r))\ln (\frac (r-d)(d))\ประมาณ (\frac (\mu _(0)I)(\pi r))\ln (\frac (r)(d)))ตามกฎของแอมแปร์ แรงแม่เหล็กที่กระทำบนลวดที่นำกระแสไฟฟ้าจะเท่ากับ ฉัน d B (\displaystyle IdB)- สมมติว่าความกว้างของกระสุนปืนของตัวนำ r (\displaystyle r)เราได้รับ:
F = I r B avg = μ 0 I 2 π ln r d (\displaystyle F=IrB_(\text(avg))=(\frac (\mu _(0)I^(2))(\pi )) \ln (\frac (r)(d)))สูตรจะขึ้นอยู่กับสมมติฐานว่าระยะทาง ล. (\displaystyle ล.)ระหว่างจุดที่วัดแรง F (\รูปแบบการแสดงผล F)และจุดเริ่มต้นของรางมากกว่าระยะห่างระหว่างราง ( r (\displaystyle r)) 3-4 ครั้ง ( l > 3 r (\displaystyle l>3r)- มีการตั้งสมมติฐานอื่นๆ บางประการด้วย เพื่ออธิบายแรงได้แม่นยำยิ่งขึ้น ต้องคำนึงถึงรูปทรงของรางและกระสุนปืนด้วย
ออกแบบ
มีหลายสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเรลกัน ปัญหาร้ายแรง: ชีพจรในปัจจุบันจะต้องมีพลังและคมมากจนกระสุนปืนไม่มีเวลาระเหยและแยกออกจากกัน แต่มีแรงเร่งความเร็วเกิดขึ้นเพื่อเร่งความเร็วไปข้างหน้า โพรเจกไทล์หรือพลาสมาถูกกระทำโดยแรงแอมแปร์ ดังนั้นความแรงของกระแสจึงมีความสำคัญเพื่อให้บรรลุการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่ต้องการ และกระแสที่ไหลผ่านโพรเจกไทล์ที่ตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็กก็มีความสำคัญ เมื่อกระแสไหลผ่านโพรเจกไทล์ วัสดุโพรเจกไทล์ (มักใช้ก๊าซไอออไนซ์หลังโพรเจกไทล์โพลีเมอร์น้ำหนักเบา) และรางต้องมี:
- ค่าการนำไฟฟ้าสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
- กระสุนปืน - มีมวลน้อยที่สุด
- - มีกำลังมากที่สุดและมีความเหนี่ยวนำน้อยที่สุด
อย่างไรก็ตาม ลักษณะเฉพาะของตัวเร่งรางคือสามารถเร่งความเร็วมวลที่ต่ำมากเป็นพิเศษไปจนถึงความเร็วสูงพิเศษได้ (ความเร็วของกระสุนใน อาวุธปืนถูกจำกัดด้วยจลนศาสตร์ที่เกิดขึ้นในอาวุธ ปฏิกิริยาเคมี- ในทางปฏิบัติ รางทำจากทองแดงปราศจากออกซิเจนเคลือบด้วยเงิน แท่งอลูมิเนียมหรือลวดถูกใช้เป็นกระสุนปืน โพลีเมอร์สามารถใช้ร่วมกับตัวกลางนำไฟฟ้า และแบตเตอรี่ของตัวเก็บประจุไฟฟ้าแรงสูงซึ่งชาร์จอยู่ จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ unipolar เครื่องบังคับและอื่น ๆ ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงและก่อนที่จะเข้าสู่รางพวกเขาพยายามให้กระสุนปืนมีความเร็วเริ่มต้นสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยใช้นิวแมติกหรือไฟ ปืนสำหรับสิ่งนี้ ในปืนเรลกันที่โพรเจกไทล์เป็นสื่อนำไฟฟ้า หลังจากแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่ราง โพรเจกไทล์จะร้อนขึ้นและไหม้ และกลายเป็นพลาสมาที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะเร่งความเร็วเช่นกัน ดังนั้นปืนเรลกันจึงสามารถยิงพลาสมาได้ แต่เนื่องจากความไม่เสถียรของมัน มันจึงสลายตัวอย่างรวดเร็ว มีความจำเป็นต้องคำนึงว่าการเคลื่อนที่ของพลาสมาหรือแม่นยำกว่านั้นคือการเคลื่อนที่ของการปล่อย (แคโทด, จุดแอโนด) ภายใต้อิทธิพลของแรงแอมแปร์นั้นเป็นไปได้ในอากาศหรืออื่น ๆ เท่านั้น สภาพแวดล้อมของก๊าซไม่ต่ำกว่าความดันที่แน่นอนเนื่องจากไม่เช่นนั้นในสุญญากาศจัมเปอร์รางพลาสมาจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแรง - ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่แบบโค้งกลับ
เมื่อใช้โพรเจกไทล์ที่ไม่นำไฟฟ้าในปืนเรลกัน โพรเจกไทล์จะถูกวางไว้ระหว่างราง ด้านหลังโพรเจกไทล์ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง การปล่อยส่วนโค้งจะถูกจุดประกายระหว่างราง และร่างกายจะเริ่มเร่งความเร็วไปตามราง กลไกการเร่งความเร็วในกรณีนี้แตกต่างจากที่กล่าวมาข้างต้น: แรงแอมแปร์กดการปล่อยไปทางด้านหลังของร่างกายซึ่งจะระเหยอย่างเข้มข้นก่อให้เกิดกระแสเจ็ตภายใต้อิทธิพลของการเร่งความเร็วหลักของร่างกาย
ข้อดีและข้อเสีย
- การใช้ปืนเรลกันทำให้ไม่จำเป็นต้องเก็บกระสุนบนเรือ เปลือกหอยธรรมดาซึ่งช่วยเพิ่มความอยู่รอดของเรือ
- กระสุนปืนเรลกันที่มีขนาดค่อนข้างเล็กช่วยเพิ่มความจุกระสุนได้ อย่างไรก็ตาม ขนาดของระบบโดยรวมนั้นไม่เล็กมากนัก และอย่างน้อยก็ใช้พื้นที่ไม่น้อยไปกว่าขีปนาวุธต่อต้านเรือขนาดกลางหลายลูก
- ระยะการยิงที่มีประสิทธิภาพของปืนเรลกันนั้นสูงถึง 200 กม. แต่อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าระยะการยิงที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของปืนใหญ่คือ 20-40 กม. และในระยะไกลกว่านั้นคุณต้องใช้กระสุนปืนที่ปรับในการบินหรือ ปริมาณการใช้กระสุนจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า
- กระสุนปืนที่มีความเร็วสูงทำให้ปืนเรลกันสามารถใช้เป็นอาวุธป้องกันภัยทางอากาศได้ ความเร็วกระสุนปืน ปืนที่มีแนวโน้มการทดสอบที่วางแผนไว้สำหรับปี 2559 ควรจะเป็น 6 ซึ่งต่ำกว่าการทดสอบจำนวนมากอย่างมาก ขีปนาวุธต่อต้านอากาศยาน(9 เมตรสำหรับหนึ่งในขีปนาวุธ S-300 V4) การหลบหลีกกระสุนเป็นไปไม่ได้ ในทางปฏิบัติทำได้เพียงความเร็ว 3.6 M
- หลายปีที่ผ่านมาไม่มีการนำเสนอหลักฐานของความมีประสิทธิผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความถูกต้องและ พลังทำลายล้าง- ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการถ่ายภาพระยะไกลพิเศษ ปัญหาความโค้งที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโลกเกิดขึ้น ความผิดปกติของแรงโน้มถ่วง ความแตกต่างของอุณหภูมิ และความหนาแน่นของอากาศ รวมถึงความชื้น และปัญหาอื่น ๆ อีกมากมายที่จำกัด การยิงที่แม่นยำปืนใหญ่ที่มีกระสุนปืนไม่ได้รับการแก้ไขในระยะไม่กี่สิบกิโลเมตร
- โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเจาะ (ในระยะไกล) และผลกระทบโดยทั่วไปต่อการกระแทกนั้นไม่เกินประสิทธิภาพของปืนใหญ่ลำกล้องกลาง (ความเร็วนั้นสูงกว่าหลายเท่า แต่มวลนั้นน้อยกว่าหลายเท่า ระเบิดแทนที่จะเป็นหลายกิโลกรัม - ศูนย์ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการเพิ่มช่วงเนื่องจากการรวมกันของมวลความเร็วและประการแรกคือขนาดที่ลดลงซึ่งช่วยลดการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์) พลังงานจลน์ของโพรเจกไทล์ เมื่อเจาะทะลุจะไม่ส่งเกินความจำเป็นในการเอาชนะสิ่งกีดขวางอย่างแม่นยำเนื่องจากกระสุนปืนความเร็วสูง เหล่านั้น. หากกระสุนปืนมีพลังงาน 3 หน่วยและ 1 หน่วยเพียงพอที่จะเจาะเป้าหมายได้ กระสุนปืนจะเจาะรูแล้วเคลื่อนที่ต่อไปด้วยพลังงานที่เหลืออยู่ ไม่มีค่าใช้จ่าย ดังนั้นผลกระทบต่อเป้าหมายทั้งหมดจึงจำกัดอยู่เพียงการเจาะรูในนั้น จริงด้วยมาก ความเร็วสูงมีความแตกต่างที่นี่ แต่ในแง่ของผลความเสียหายพวกมันเทียบไม่ได้กับวัตถุระเบิด [ชี้แจง] [ ]
- โดยมีเงื่อนไขว่าปัญหาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานจริงได้รับการแก้ไขแล้ว อาวุธดังกล่าวสามารถให้การป้องกันขีปนาวุธนิ่งทางยุทธวิธีต่อขีปนาวุธที่ไม่เคลื่อนที่ หรือขยายขอบเขตการยิง
โครงการกองทัพเรือสหรัฐฯ
พัฒนาการในรัสเซีย
ตามที่รองประธานคนแรกของคณะกรรมการสภาสหพันธ์ด้านกลาโหมและความมั่นคง Franz Klintsevich งานเกี่ยวกับการสร้างปืนแม่เหล็กไฟฟ้า (ปืนเรลกัน) ก็กำลังดำเนินการอย่างแข็งขันในรัสเซียเช่นกัน ควรจะใช้ในอวกาศเพื่อส่งวัตถุบรรทุกขึ้นสู่วงโคจร แต่นอกเหนือจากคำเหล่านี้ ยังไม่มีข้อเท็จจริงที่เชื่อถือได้