Program LaWS Angkatan Laut AS meneroka kemungkinan menggunakan teknologi laser serat murah sebagai asas untuk senjata laser yang dapat disatukan ke dalam pemasangan Phalanx yang ada.
Buat pertama kalinya, Angkatan Laut AS bersedia sepenuhnya untuk menunjukkan operasi senjata laser bertenaga tinggi dan baru-baru ini mengumumkan rancangan untuk melancarkan prototaip senjata api elektromagnetik di laut. Pertimbangkan kemajuan dalam senjata nadi generasi akan datang
Selama beberapa dekad, Tentera Laut AS hanya berbicara mengenai penggunaan laser, sistem tenaga berdenyut dan senjata elektrik di kapal. Sebilangan kelebihan teori yang sangat menarik - kedai hampir tidak terhad, peluru murah dan kesan cepat, dan banyak lagi - menyumbang kepada pelaburan penting komuniti sains dan teknologi pertahanan dalam penciptaan, pengembangan dan demonstrasi teknologi yang relevan pada masa itu. Proses ini telah menghasilkan banyak penerbitan dan paten, beberapa prototaip dan sejumlah rekod dunia yang terkenal.
Namun, dari sudut teknikal, senjata semacam itu ternyata terlalu sukar untuk mereka bentuk dan dihasilkan. Kaedah teknologi dan teknikal tidak selalu sesuai dengan jangka masa yang dijangkakan, dan beberapa penyelesaian yang pada awalnya menjanjikan ternyata tidak praktikal atau tidak berfungsi; undang-undang fizik kadang-kadang menghalangi kemajuan.
Walaupun begitu, Angkatan Laut tetap percaya pada sains asas, dan peruntukan sumber R&D yang berhemat untuk mengurangkan risiko dan mengembangkan teknologi maju utama baru-baru ini mulai membayar dividen. Memang, Tentera Laut kini berada di puncak penggunaan laser tenaga tinggi operasi pertama (HEL); ia juga dirancang untuk melancarkan prototaip senapang rel elektromagnetik ke laut pada tahun 2016.
Ketua Penyelidik Angkatan Laut, Laksamana Muda Matthew Klunder menggambarkan senjata hasil tinggi ini sebagai "masa depan pertempuran tentera laut," sambil menambah bahawa Angkatan Laut "berada di barisan hadapan teknologi unik ini."
Perlu diingat, bagaimanapun, bahawa senjata tenaga yang diarahkan seperti laser berkuasa tinggi dan gelombang mikro berkuasa tinggi telah dikaji selama lebih dari empat dekad. Sebagai contoh, Angkatan Laut membuka sebuah jabatan di bawah program HEL pada tahun 1971 dan memulakan pengembangan, pembuatan dan pengujian model demonstrasi ketenteraan HEL yang kuat (sekitar megawatt) pada deuterium fluorida.
Sejarah baru-baru ini pengembangan senjata tenaga terarah untuk Angkatan Laut AS benar-benar bermula dengan penubuhan semula program program pada bulan Julai 2004 (PMS 405) untuk sistem tenaga arah dan senjata elektrik Komando Sistem Tentera Laut. Langkah ini berfungsi sebagai dorongan baru untuk perkembangan ilmiah dan teknikal, yang ditunda selama sekitar satu dekad dalam kotak berlabel "eksotik". Bukan penyelidikan yang ditangguhkan, sebaliknya teknologi tidak memiliki jalan yang jelas untuk berjaya.
Sepanjang dekad yang lalu, PMS 405 telah berfungsi sebagai pusat pemindahan teknologi senjata elektrik dan tenaga langsung dari makmal ke angkatan laut. Dalam peranan ini, dia menyelaraskan R&D antara pusat penyelidikan angkatan laut, makmal kerajaan dan industri.
Di sini juga perlu diperhatikan sumbangan ONR (Office of Naval Research) dan Naval Surface Warfare Establishment Dahlgren Division (NSWCDD), Naval Surface Warfare Development Center di Dahlgren. ONR telah mengawasi inovasi dalam teknologi laser dan kereta api berkuasa tinggi, sementara NSWCDD ditubuhkan sebagai "pusat kecemerlangan" untuk penyelidikan, pengembangan, simulasi tenaga arah. Di dalam Directed Energy Research Office, Directed Energy Warfare Office (DEWO) memindahkan teknologi HEL dari ruang sains dan teknologi ke garis depan tentera laut.
Daya tarikan laser
Secara abstrak, sistem senjata dengan laser HEL yang kuat menawarkan banyak kelebihan berbanding meriam tradisional dan peluru berpandu: penyampaian hentaman pada kelajuan cahaya dan masa penyinaran sasaran yang pendek; impak berskala (mulai dari mematikan hingga tidak mematikan); ketepatan penglihatan; panduan ketepatan tinggi; perolehan semula sasaran yang sangat pantas; sebuah majalah besar dan boleh diperbaharui yang bebas dari bahaya dan beban logistik yang berkaitan dengan alat letupan standard.
Walau bagaimanapun, di atas segalanya, prospek kos yang sangat rendah per tembakan - menurut perhitungan ONR, jauh lebih rendah daripada satu dolar per tembakan - mempunyai kesan yang memukau terhadap perintah Angkatan Laut AS, yang sedang mencari cara untuk meneruskan pembiayaan.
Pada masa yang sama, walaupun pada hakikatnya mereka sering membicarakan kualiti positif sistem HEL, tugas-tugas kompleks untuk menyelesaikan senjata laser yang digunakan di kapal telah menghantui ahli fizik dan jurutera sejak sekian lama. Memusatkan perhatian pada tujuan adalah salah satu cabaran utama. Senjata laser perlu dapat memfokuskan pancaran tenaga tinggi pada titik sasaran kecil dan jelas pada sasaran agar dapat memberikan impak. Walau bagaimanapun, memandangkan banyak jenis sasaran yang berpotensi, jumlah tenaga dan julat yang diperlukan di mana kehancuran akan dijamin dapat berubah dengan ketara.
Kekuasaan bukan satu-satunya masalah. Penyebaran haba boleh berlaku apabila sinar laser dipancarkan untuk jangka masa yang panjang di sepanjang garis penglihatan yang sama memanaskan udara yang dilaluinya, menyebabkan sinar menyebarkan dan memfokus. Penyasaran juga dibuat lebih sukar oleh sifat kompleks dan dinamik persekitaran laut di sekitarnya.
Seterusnya, anda perlu mempertimbangkan pelbagai masalah integrasi dengan platform. Peranti prototaip besar mempunyai faktor bentuk yang besar, dan sistem di luar rak memerlukan pengurangan saiz yang signifikan untuk disatukan dengan platform yang lebih kecil. Penggabungan senjata HEL ke kapal perang juga mengenakan syarat baru pada platform pembawa dari segi penjanaan kuasa, pengagihan tenaga, penyejukan dan pelesapan haba.
ONR mengenal pasti Laser Elektron Bebas (FEL) pada pertengahan 2000-an sebagai penyelesaian jangka panjang terbaik untuk sistem senjata HEL kapal. Ini kerana panjang gelombang balok FEL dapat disesuaikan dengan keadaan persekitaran yang berlaku untuk mencapai "kebolehtelapan atmosfera" terbaik.
Dalam hal ini, di bawah kepemimpinan ONR, program Inovatif Naval Prototype (INP) dilancarkan dengan tujuan mengembangkan demonstrasi FEL kelas 100 kW dengan panjang gelombang operasi dalam jarak 1.0-2.2 mikron. Boeing dan Raytheon dianugerahkan kontrak Tahap IA Tahunan selari pada bulan April 2009 untuk reka bentuk awal, dan Boeing dipilih untuk melanjutkan Fasa IB pada bulan September 2010, setelah itu projek tersebut dilanjutkan ke fasa tinjauan kritikal reka bentuk.
Setelah menyelesaikan tinjauan kritikal terhadap loji kuasa FEL, Boeing berencana untuk membangun dan menguji demo FEL 100 kW seterusnya, yang dirancang untuk beroperasi pada tiga panjang gelombang yang berbeza. Walau bagaimanapun, ONR membatalkan INP pada tahun 2011 untuk menyalurkan sumber semasa ke dalam pengembangan laser keadaan pepejal (SSL). Kerja di FEL kini difokuskan untuk meneruskan kerja untuk mengurangkan risiko yang berkaitan dengan sistem ini.
LaWS, yang ditunjuk AN / SEQ-3, akan dikerahkan ke Angkatan Laut AS Ponce selama beberapa bulan ke depan sebagai "kenderaan tindak balas cepat." Peranti panduan LaWS akan dipasang di atas jambatan kapal Ponce
Pengalihan sumber ini merupakan konsekuensi dari kematangan teknologi SSL yang lebih besar dan prospek penggunaan senjata HEL yang berpatutan di Angkatan Laut AS. ONR dan PMS 405 mengenali jalan pengembangan ini untuk jangka masa seterusnya pada pertengahan tahun 2000an.
Menurut Rear Admiral Klander, program SSL "adalah antara program sains dan teknologi keutamaan tertinggi kami." Dia menambahkan bahawa kemampuan yang muncul ini sangat menarik kerana mereka menawarkan "solusi terjangkau untuk masalah perlindungan yang mahal dari ancaman asimetris. Lawan kita mungkin tidak muncul dengan mengetahui bahawa kita dapat mengarahkan laser pada sasaran dengan harga kurang dari satu dolar per tembakan."
Selama enam tahun terakhir, penekanan diberikan kepada pengembangan teknologi keadaan pepejal, seperti yang dibuktikan oleh perkembangan dan demonstrasi di daerah ini. Salah satu contohnya ialah Demonstrasi Laser Maritim (MLD). Pada bulan April 2011, Northrop Grumman memasang laser SSL prototaip pada kapal uji, yang merobohkan kapal sasaran kecil dengan baloknya. Peter Morrison, Pengurus Program HEL di ONR, mengatakan itu adalah "pertama kalinya HEL dengan tingkat kekuatan seperti itu dipasang di kapal perang, digerakkan oleh kapal itu, dan dikerahkan pada sasaran terpencil di laut."
Demonstrasi MLD adalah puncak dari reka bentuk, pembangunan, integrasi dan ujian selama dua setengah tahun. Pada projek MLD, bersama dengan Industri, Bahagian Teknologi Tenaga Tinggi, dan Makmal Tentera Laut di Dahlgren, Tasik China, Port Huenem dan Point Mugu; projek ini juga merangkumi perkembangan yang diambil dari program laser keadaan pepejal berkuasa tinggi umum.
Sementara itu, pada bulan Mac 2007, pekerjaan dimulai pada sistem senjata prototaip Laser Weapon System (LaWS), yang difahami sebagai tambahan pada kompleks jarak pendek 20 mm Mk 15 Phalanx (CIWS) yang ada. LaWS akan memanfaatkan teknologi laser gentian kaca komersial untuk menyediakan jenis senjata tambahan untuk melibatkan subset sasaran "asimetri" kos rendah, seperti UAV kecil dan kapal tempur pantas.
Program LaWS dikendalikan oleh PMS 405 bekerjasama dengan Pejabat Pelaksana Program Tempur Bersepadu, DEWO Dahlgren dan Raytheon Missile Systems (pengeluar asal Phalanx). Program ini membayangkan meletakkan teknologi laser gentian kaca murah di tengah-tengah senjata laser yang berpotensi disatukan ke dalam pemasangan Phalanx yang ada. Keperluan ini untuk penyatuan laser dengan pemasangan yang ada menentukan jisimnya hingga 1200-1500 kg. Sebaiknya persenjataan tambahan ini tidak mempengaruhi operasi pemasangan, sudut azimut dan ketinggian, kelajuan atau pecutan maksimum pemindahan.
Had kuasa
Memandangkan keterbatasan ini, teknologi laser serat komersial di luar rak telah dikenal pasti sebagai penyelesaian yang paling menjanjikan. Walaupun teknologi SSL ini mempunyai beberapa batasan daya (mereka secara beransur-ansur dihapus ketika teknologi bertambah baik), penggunaan laser serat optik telah memungkinkan untuk mengurangkan biaya bukan hanya teknologi pemasangan senjata, tetapi juga pengubahsuaian sistem pada pemasangan yang ada.
Setelah tempoh awal analisis, penilaian kematian ancaman, tinjauan komponen kritikal dan pertukaran, pasukan LaWS menyelesaikan reka bentuk dan pelaksanaan sistem prototaip. Untuk mencapai daya yang mencukupi dan, dengan demikian, mematikan pada jarak tertentu, teknologi jenis ini memerlukan penggunaan penggabungan rasuk baru, yang dapat menggabungkan enam laser gentian kaca berukuran 5.4 kW yang terpisah di ruang bebas sehingga memperoleh intensitas radiasi yang lebih tinggi pada sasaran.
Untuk mengurangkan kos untuk program ini, banyak peralatan dikumpulkan, sebelumnya dikembangkan dan dibeli untuk tugas penyelidikan lain. Ini termasuk sokongan penjejakan L-3 Brashear KINETO K433, teleskop 500mm, dan sensor inframerah berprestasi tinggi. Sebilangan komponen dibeli di luar rak, seperti laser gentian itu sendiri.
Pada bulan Mac 2009, sistem LaWS (dengan laser serat) memusnahkan peluru mortar di jajaran White Sands. Pada bulan Jun 2009, mereka diuji di Center for Naval Aviation Combat Systems, di mana prototaip itu melacak, menangkap dan memusnahkan lima UAV yang melakukan "peranan ancaman" dalam penerbangan.
Siri ujian skala penuh seterusnya berlaku di laut terbuka pada Mei 2010, di mana sistem LaWS berjaya memusnahkan empat sasaran UAV dalam senario "dekat dengan pertempuran" pada jarak kira-kira satu batu nautika dalam empat percubaan. Acara ini disebut penting dalam ONR - pemusnahan sasaran pertama dengan kitaran penuh dari petunjuk hingga tembakan di persekitaran permukaan.
Namun, keyakinan terhadap Angkatan Laut AS terhadap keinginan mereka untuk maju pada rancangan pembangunan dipercepat diberikan oleh ujian laut pada kapal pemusnah peluru berpandu DDG-51 USS Dewey (DDG 105) pada bulan Julai 2012. Semasa ujian di kapal pemusnah Dewey, sistem LaWS (dipasang sementara di geladak kapal) berjaya mencapai tiga sasaran UAV, menetapkan rekodnya untuk menangkap sasaran 12 dari 12.
Rancangan untuk memasang LaWS, yang ditetapkan AN / SEQ-3 (XN-1), di atas USS Ponce yang berfungsi sebagai pangkalan hadapan terapung (perantaraan) di Teluk Parsi, diumumkan oleh Komander Operasi Tentera Laut, Laksamana Jonathan Greenert pada April 2013. tahun ini. AN / SEQ-3 sedang digunakan sebagai "kemampuan tindak balas pantas" yang akan membolehkan Angkatan Laut AS menilai teknologi di ruang operasi. Eksperimen ini diketuai oleh Direktorat Penyelidikan Operasi Tentera Laut dengan kerjasama Komando Pusat Tentera Laut / Armada Kelima.
Bercakap kepada perwakilan ke Surface Fleet Association Symposium pada Januari 2014? Laksamana Muda Klunder mengatakan bahawa ia adalah "operasi operasi pertama senjata tenaga yang diarahkan di dunia." Dia menambah bahawa perhimpunan terakhir LaWS dilakukan di pusat NSWCDD, di tempat ujian Dahlgren, ujian sistem lengkap telah selesai sebelum dihantar ke Teluk Parsi untuk pemasangan di kapal Ponce. Ujian luar pesisir dijadualkan pada suku ketiga 2014.
LaWS akan dipasang di geladak di bahagian atas Jambatan Ponce. "Sistem ini akan digabungkan sepenuhnya dengan kapal dari segi penyejukan, elektrik dan tenaga," kata Klander. Ia juga akan digabungkan sepenuhnya dengan sistem tempur kapal dan sistem jarak dekat Phalanx CIWS."
NSWCDD meningkatkan sistem dan menunjukkan kemampuan Phalanx CIWS untuk mengesan dan menghantar sasaran ke sistem LaWS untuk penjejakan dan penargetan lebih lanjut. Di atas kapal Ponce, komandan peluru berpandu peluru berpandu dan artileri akan bekerja di panel kawalan LaWS.
Data yang dikumpulkan semasa demonstrasi maritim akan masuk ke program SSL TM (SSL Teknologi Pematangan) ONR. Matlamat utama program SSL TM, yang dilancarkan pada tahun 2012, adalah untuk menyelaraskan ambang dan objektif program sains dan teknologi dengan keperluan penyelidikan, pengembangan dan perolehan masa depan.
Menurut ONR, program SSL TM terdiri dari "beberapa acara demonstrasi dengan sistem prototaip dalam ruang yang kompetitif."Tiga kumpulan industri dipilih untuk mengembangkan projek SSL TM, yang diketuai oleh Northrop Grumman, BAE Systems dan Raytheon; analisis rancangan reka bentuk dijadualkan selesai pada akhir suku kedua 2014. ONR akan memutuskan tahun depan mana yang sesuai untuk demonstrasi laut.
Pistol kereta api di laut
Bersama dengan laser, Angkatan Laut AS mempertimbangkan meriam rel elektromagnetik sebagai sistem senjata transformasi lain yang membolehkan penghantaran proyektil berkelajuan tinggi pada jarak jauh dengan ketepatan yang sangat tinggi. Armada merancang untuk mendapatkan jarak awal 50-100 batu nautika, meningkatkannya dari masa ke masa menjadi 220 batu nautika.
Meriam elektromagnetik mengatasi keterbatasan meriam tradisional (yang menggunakan sebatian piroteknik kimia untuk mempercepat projektil sepanjang panjang tong) dan menawarkan jarak tempuh yang panjang, masa penerbangan pendek dan mematikan sasaran tenaga tinggi. Dengan menggunakan aliran arus elektrik voltan yang sangat tinggi, daya elektromagnetik yang kuat diciptakan, misalnya, secara teorinya, meriam elektromagnetik laut dapat menembakkan peluru pada kelajuan lebih dari Mach 7. Proyektil dengan cepat akan mencapai lintasan luar atmosfer (penerbangan tanpa seretan aerodinamik), memasuki semula atmosfera untuk mencapai sasaran dengan kelajuan melebihi 5 Mach.
Program untuk senapang elektromagnetik kapal prototaip ini dilancarkan oleh ONR pada tahun 2005 sebagai komponen utama kerja saintifik dan teknologi, dalam kerangka yang diperlukan untuk menyempurnakan teknologi senjata api sehingga dapat menggunakan sistem yang sudah siap sepenuhnya dengan armada sekitar 2030-2035.
Selama fasa Fasa 1 dari projek inovatif INP, penekanan diberikan pada pengembangan teknologi pelancar dengan jangka hayat yang sesuai, mengembangkan teknologi tenaga berdenyut dan mengurangi risiko komponen komponen. BAE Systems dan General Atomics telah mengirimkan prototaip senjata api mereka ke NSWCDD untuk ujian dan penilaian.
Semasa fasa Fasa 1 program R&D meriam elektromagnetik Tentera Laut, penekanannya adalah untuk mengembangkan peluncur dengan jangka hayat yang mencukupi, mengembangkan kekuatan berdenyut yang boleh dipercayai, dan mengurangi risiko terhadap proyektil. BAE Systems and General Atomics Menyerahkan Prototaip Rail Gun ke Pusat Pembangunan Senjata untuk Ujian dan Penilaian
Pada Tahap 1, tujuan menunjukkan persediaan eksperimen dicapai, pada bulan Disember 2010 tenaga awal 32 MJ diperoleh; sistem senjata yang menjanjikan dengan tahap tenaga ini akan mampu melancarkan peluru pada jarak 100 batu nautika.
BAE Systems menerima kontrak $ 34.5 juta dari ONR untuk menyelesaikan Fasa 2 INP pada pertengahan 2013, dan terpilih pertama, meninggalkan pasukan saingan General Atomics. Pada tahap Fasa 2, teknologi akan diselesaikan ke tahap yang cukup untuk peralihan ke program pembangunan. Kekuatan pelancar dan nadi akan ditingkatkan, yang memungkinkan peralihan dari satu tangkapan ke keupayaan berbilang tembakan. Teknik pengaturan termal juga akan dikembangkan untuk peluncur dan sistem tenaga berdenyut, yang diperlukan untuk penembakan yang berpanjangan. Prototaip pertama akan dihantar pada tahun 2014; pembangunan dijalankan oleh BAE Systems dengan kerjasama IAP Research dan SAIC.
Pada akhir tahun 2013, ONR menganugerahkan BAE Systems kontrak terpisah bernilai $ 33.6 juta untuk pengembangan dan demonstrasi projektor hipersonik Hyper Velocity Projectile (HVP). HVP digambarkan sebagai proyektil berpandu generasi akan datang. Ini akan menjadi proyektil modular dengan rintangan aerodinamik rendah, serasi dengan meriam elektromagnetik, serta sistem meriam 127-mm dan 155-mm yang ada.
Fasa awal kontrak HVP selesai pada pertengahan 2014; tujuan mereka adalah untuk mengembangkan rancangan reka bentuk dan pembangunan konseptual untuk menunjukkan penerbangan terkawal sepenuhnya. Pembangunan akan dilakukan oleh BAE Systems bekerjasama dengan UTC Aerospace Systems dan CAES.
Kos projektil HVP seberat 10.4 kg untuk meriam elektromagnetik dianggarkan sekitar $ 25.000 setiap satu; menurut Laksamana Klander, "proyektil itu menelan belanja sekitar 1/100 dari kos sistem peluru berpandu yang ada."
Pada April 2014, Angkatan Laut mengesahkan rancangannya untuk menunjukkan senjata api di atas kapal berkelajuan tinggi Millinocket pada tahun 2016.
Menurut Rear Admiral Bryant Fuller, Ketua Jurutera Komando Sistem Tentera Laut NAVSEA, demonstrasi di laut ini akan merangkumi senapang rel 20 MJ (pemilihan INP Tahap 1 akan dibuat antara prototaip yang dihasilkan oleh BAE Systems dan General Atomics). Yang akan melepaskan tembakan tunggal.
"Di pusat senjata permukaan laut di Dahlgren, kami telah melepaskan ratusan peluru dari sebuah pemasangan di pesisir pantai," katanya. "Teknologi ini cukup matang pada tingkat ini, jadi kami ingin membawanya ke laut, memasangnya di kapal, melakukan ujian penuh, menembak sejumlah peluru dan mempelajarinya dari pengalaman yang diperoleh."
"Oleh kerana senjata api tidak akan disatukan dengan kapal Millinocket untuk demonstrasi 2016, kapal ini tidak akan mengalami pengubahsuaian lanjutan untuk memberikan kemampuan ini," kata Laksamana Muda Fuller.
Keseluruhan senapang rel elektromagnetik terdiri daripada lima bahagian: pemecut, sistem penyimpanan dan penyimpanan tenaga, pembentuk denyut, proyektil berkelajuan tinggi, dan pelekap pistol berputar.
Untuk demonstrasi, pelekap dan booster akan dipasang di dek penerbangan kapal Millinocket, sementara majalah, sistem pengendalian peluru dan sistem penyimpanan tenaga yang terdiri daripada beberapa bateri besar akan berada di bawah dek, kemungkinan besar terdapat di dalam bekas kargo petak.
Tentera Laut AS berhasrat untuk kembali ke laut pada tahun 2018 dengan tujuan melepaskan tembakan senjata elektromagnetik dari kapal. Integrasi penuh dengan kapal dapat dilakukan pada tahun 2018 yang sama.
Sebagai sebahagian daripada pembangunan yang terpisah, makmal penyelidikan Angkatan Laut AS pada awal 2014 menguji senapang kereta api berkaliber kecil baru (satu inci diameter). Tembakan pertama dilancarkan pada 7 Mac 2014. Dikembangkan dengan sokongan dari ONR, senapang kereta api kecil ini adalah sistem eksperimen yang menggunakan teknologi bateri canggih untuk melepaskan beberapa pelancaran per minit dari platform mudah alih.
Tentera Laut AS merancang untuk menunjukkan operasi senjata api di laut semasa ujian di Millinocket (JHSV 3) pada tahun 2016.
