В 2016 году ВМС США планируют провести морские испытания нового вида артиллерийского орудия - «рельсовой» пушки
. Ее дальнобойность для перспективных кораблей США должна составить 250 морских миль это примерно 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.
Принятие на вооружение «рельсовой» электромагнитной пушки ожидается после 2025 года. Проект обошёлся оборонному ведомству США примерно в один миллиард долларов. В его разработке приняли участие более 30-ти научно-исследовательских организаций США. На последнем этапе основной вклад внесли компании General Atomics и BAE Systems. По данным ВМФ США, каждый 45-сантиметровый снаряд для «рельсовой» пушки стоит около 25 тысяч долларов США. Стоимость традиционных ракет составляет от 500 тысяч до 1,5 миллионов долларов США.
Электромагнитная «рельсовая» пушка (иногда называют ее рельсотрон) способна ускорять 10-килограммовый снаряд со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука.
Лаборатории ВМФ США протестировали это футуристическое оружие на суше. Достигнуты скорости, превышающие 2,5 км/с при массе снаряда более 10 кг. Обсуждаются проекты по ускорению боеприпасов массой 15-20 кг при скорости более 2,5 км/с.
Принцип действия чудо-пушки
Принцип действия электромагнитного оружия прост: на два электрода, расположенных параллельно относительно друг друга (отсюда и пошло название «рельсовая» пушка), устанавливается электропроводящий объект, который и служит снарядом.
В такой схеме можно ускорять проводящие металлические снаряды и непроводящие снаряды. В последнем случае для ускорения непроводящих тел создается плазма, которая, ускоряясь под действием электромагнитгых сил, ускоряет и непроводящее тело.
Рельсотроны позволяют ускорять небольшие тела (десятки грамм) до скоростей 6-7 км/с и килограммовые тела до скоростей порядка 4 км/с.
Русские корни «рельсовой» пушки
Поиски альтернативы использованию пороха, в качестве рабочего вещества для разгона снаряда в стволе орудия, начались еще в начале прошлого века. Считается, что первыми выдвинули идею электромагнитной пушки французские инженеры Фашон и Виллепле еще в 1916 году. Они использовали в качестве ствола цепочку катушек-соленоидов, на которые последовательно подавался ток. Их действующая модель индукционной пушки разогнала снаряд массой 50 грамм до скорости
200 метров в секунду
На самом деле, еще за год до Фашона и Виллепле русские инженеры Подольский и Ямпольский разработали проект 50-метровой «магнитно-фугальной» пушки, действующей по аналогичному принципу. Однако, финансирования для воплощения своей идеи в жизнь им получить не удалось. Перспективный военный проект отечественной разработки остался только в чертежах.
По каким чертежам работали французы, так и осталось тайной, - проводить расследование царская полиция не стала. В 1915 году, - за два года до Октябрьской революции ей и так было чем заняться. Так или иначе, но и у французов дальше модели «пушки Гаусса» дело не пошло, поскольку для того времени эта разработка казалась всем слишком фантастической, к тому же успешно проведенный эксперимент показал, что «старый добрый» пороховой заряд обладает, по сравнению с новинкой, большей мощностью.
Холодная война «разморозила» электромагнитное оружие
В годы холодной войны работы по созданию электромагнитных пушек активно велись и в СССР и в США. Они до сих пор остаются строго засекреченными. Известно только, что к середине 80-х годов прошлого века обе стороны вплотную приблизились к возможности размещения рельсотронной пушки с автономным источником питания на мобильном носителе - гусеничном или колесном шасси. Есть информация и о том, что разрабатывалось даже индивидуальное стрелковое оружие на этом принципе.
Одним из родоначальников отечественных разработок в этой области был выдающийся советский ученый, исследователь плазмы Лев Андреевич Арцимович, который ввел в отечественную терминологию понятие «рельсотрон», которое позже стало международным.
С выходом США из договора по ПРО возобновились и работы по размещению электромагнитных пушек на орбите. В этой области известны разработки компаний General Electric, General Research, Aerojet, Alliant Techsystems и других по контрактам с управлением DARPA ВВС США, которые они начали еще в 2005 году. 10 декабря 2010 года ВМС США провели испытание рельсотрона, которые были признаны успешными. «Рельсовые» пушки должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumwalt.
По другой информации, новое артиллерийское орудие будет установлено на борту быстроходного многоцелевого катамарана «Миллинокет» (JHSV Millinocket), форма которого идеально подходит под схему работы электромагнитной пушки.
За разъяснениями, в чем заключаются достоинства и недостатки электромагнитных пушек, какие основные научные проблемы стоят перед исследователями и какое «соотношение» достигнутых результатов в США и в России телеканал «Звезда» обратился к ведущему российскому специалисту в области электромагнитных установок, члену-корреспонденту Российской академии ракетных и артиллерийских наук, доктору технических наук, заведующему лабораторией института Гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук Геннадию Анатольевичу Швецову: «Прежде всего, хочу отметить, что в области научных исследований возможностей электромагнитного ускорения твердых тел в настоящее время сохраняется примерный научный паритет у ученых США и России. В ряде организаций Российской академии наук и отраслевых министерств получены выдающие фундаментальные результаты. Академик РАН Рутберг Филипп Григорьевич и Ваш покорный слуга награждены международным комитетом по электромагнитным исследованиям медалями Питера Марка "За выдающийся вклад в развитие технологии электромагнитного ускорения". Это международное признание результатов научных исследований в России».
Основной проблемой, которую американские разработчики пока не смогли устранить, является низкая живучесть ствола. Она обусловлена тем, что для придания снаряду скорости 2,5 км/с требуется большая энергия выстрела, а это, в свою очередь, вызывает сильный нагрев ствола и деформацию рельсов.
Кроме того, как показали проведенные исследования, на скорости более 1-1,2 км/с происходит нарушение контакта между рельсовыми направляющими и толкателем, что вызывает электродуговую эрозию и их разрушение. Таким образом, существующие технологии позволяют создать метательную систему для рельсовой ЭМП с требуемой скоростью снаряда, однако живучесть ствола не будет более 3-4 выстрелов. В связи с этим проводятся исследования, направленные на создание материалов и сплавов, стойких к подобным нагрузкам, но они еще далеки от своего завершения.
Поведение материалов в экстремальных условиях
«Применительно к электромагнитным пушкам поведение материалов определяет предельные кинематические характеристики и ресурс ствола рельсотронов. Ученые США сообщают о том, что довели ресурс ствола до 400 выстрелов. В России в этом научном направлении хорошие результаты получены в Объединенном институте высоких температур РАН под руководством академика В.Е. Фортова и в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. В РАН существует научная программа «Поведение материалов в экстремальных условиях». Руководитель программы академик В.Е. Фортов. Так что будут и фундаментальные результаты и результаты для приложений», - говорит доктор технических наук Геннадий Швецов.
Энергетика для «рельсовой» пушки
В США основные исследования проведены с конденсаторными батареями. «Конденсаторы это универсальные источники энергии, однако, их удельные энергетические характеристики оставляют желать лучшего. Существуют другие источники электромагнитной энергии. Какие из источников энергии будут наиболее перспективными для создания электромагнитных пушек, покажут дальнейшие исследования, которые еще не закончены», - утверждает Швецов.
Проблема управления снарядами
Протяженная траектория полета снаряда, выпущенного из «рельсовой» пушки, потребует создания системы наведения, обеспечивающей коррекцию полета снаряда. «Особенностью этих средств наведения является повышенная стойкость к перегрузкам и воздействию электромагнитных полей. Это большая самостоятельная задача, которая требует детальных исследований», - говорит член-корреспондент Российской академии ракетных и артиллерийских наук, доктору технических наук, заведующему лабораторией института Гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук Геннадий Анатольевич Швецов.
Это - тот самый случай, когда достижения науки используются для создания нового типа оружия и в тоже время потребность в создании электромагнитных пушек с уникальными параметрами выстрела ставит перед российской наукой новые задачи.
«Одноразовая» пушка ВМС США
При всех достоинствах, «рельсовая пушка» имеет один, но весьма существенный недостаток, - она «одноразовая». Такое мнение в эксклюзивном интервью телеканалу «Звезда» высказал известный российский ученый, доктор технических наук, профессор, заместитель директора Института теплофизики экстремальных состояний Объединенного института высоких температур Российской академии наук Евгений Федорович Лебедев: «Мощные электромагнитные поля выдают местоположение военной техники, оснащенной "рельсовой" пушкой, их невозможно скрыть даже с помощью специальной защиты. Поэтому, как только пушка начнет стрелять, ее вместе с кораблем уничтожат, и пусть американские снаряды рассчитаны на 300 километров: все известно - кто выстрелил, откуда выстрелил, наши моряки посылают крылатую ракету за друга, в которого попал рельсовый снаряд, и все..».
