Laser ya Rheinmetall ya 20 kW kwenye Boxer 8x8 iliyowasilishwa katika DSEI 2015
Maendeleo ya kiteknolojia sasa yamefikia hatua muhimu wakati mifumo ya silaha za laser zilizowekwa kwenye gari zimekuwa ukweli. Wacha tuangalie jinsi mifumo hii ya uboreshaji wa mapigano inavyoendelea
Silaha zilizowekwa kwenye gari ni zana ya kupunguza gharama ya kupambana inayotumiwa na majeshi ya kawaida na fomu zisizo za kawaida za "asymmetric" zinazohusika katika karibu kila mzozo ulimwenguni.
Hadi hivi karibuni, chaguzi za kusanikisha silaha kwenye magari ya kupigana zilikuwa ndogo kwa bunduki za mashine na mifumo ya silaha ya aina anuwai. Walakini, hali hapa ilianza kubadilika na ujio wa mifumo ya laser au mifumo ya nishati iliyoelekezwa na nguvu ya kutosha kuchoma ndege ndogo na risasi hewani.
Uwekaji wa vitengo vingi vya uhifadhi wa nishati kwa mifumo kama hiyo kila wakati imekuwa shida kubwa, lakini maendeleo ya hivi karibuni yamechangia kupunguzwa kwa lasers kwa saizi ambayo inawaruhusu kusanikishwa hata kwenye jeep kubwa.
Mapinduzi ya kiteknolojia
Miaka ya 1990 iliona mapinduzi ya kiteknolojia katika mawasiliano ya fiber-optic, kuharakisha ukuzaji wa lasers yenye nguvu kubwa, ambayo miaka kumi baadaye ilipata maombi katika usindikaji wa viwandani kama vile chapa, kukata, kulehemu na kuyeyuka.
Lasers hizi zilikuwa nzuri sana kwa karibu, lakini ilikuwa suala la wakati kwa tasnia kutafuta njia ya kuongeza teknolojia hii na kuunda silaha za baadaye ambazo zinaweza kukata na kuyeyusha malengo kwa umbali wa mita mia kadhaa au hata maelfu ya mita.
Jitu kubwa la ulinzi la Amerika Lockheed Martin alifanya hivyo. Kujenga teknolojia mpya ya utengenezaji wa semiconductor, seli za jua na kulehemu magari, kampuni hiyo imeunda mashine ya kijeshi ya laser ambayo ina nguvu mara mia zaidi ya watangulizi wake wa kibiashara.
Robert Afzal, mtafiti mwandamizi katika kampuni hii, anasema: "Mapinduzi ya kweli yanafanyika katika eneo hili leo, yameandaliwa na miaka mingi ya kazi kubwa ya watafiti. Na tunaamini teknolojia ya laser hatimaye iko tayari kwa maana kwamba sasa tunaweza kuunda laser yenye nguvu ya kutosha na ndogo ya kutosha kutoshea kwenye magari ya busara."
"Lasers za awali zilikuwa kubwa sana - zilikuwa vituo vyote. Lakini pamoja na ujio wa teknolojia ya teknolojia ya nyuzi yenye ufanisi wa juu na boriti ya hali ya juu, mwishowe tuna kipande cha mwisho cha fumbo kutoshea mashine hizi."
Sekta ya raia ilitumia lasers ya utaratibu wa kilowatts kadhaa, lakini Afzal alibaini kuwa lasers za jeshi zinapaswa kuwa na nguvu ya 10-100 kW.
"Tumeanzisha teknolojia ambayo inatuwezesha kuongeza nguvu ya lasers za nyuzi, sio tu kwa kujenga laser kubwa ya nyuzi, lakini kwa kuchanganya moduli kadhaa za kilowatt darasa kufikia nguvu inayohitajika na jeshi."
Alisema kuwa laser inategemea mchanganyiko wa boriti, mchakato ambao unachanganya moduli nyingi za laser kuunda nguvu moja ya juu, boriti ya hali ya juu ambayo hutoa ufanisi zaidi na uuaji kuliko lasers kadhaa za 10kW.
Boriti nyeupe iliyopigwa
Akielezea juu ya mchakato wa kupitisha boriti nyepesi kupitia kijito, akichora kwenye mito mingi yenye rangi, alielezea: ya prism hii iliyowekwa juu na itaunda kinachoitwa boriti nyeupe yenye rangi nyeupe."
"Kwa kweli hii ndio tunafanya, lakini badala ya prism, tunatumia kipengee kingine cha macho kinachoitwa grating diffraction, ambayo hufanya kazi sawa. Hiyo ni, tunaunda moduli za nguvu za nguvu za laser, kila moja kwa urefu tofauti kidogo, kisha unganisha, ikionyesha kutoka kwa kutenganisha, na kwenye pato tunapata boriti moja ya nguvu ya laser."
Afzal alisema kuwa kwa kweli, suluhisho kama hilo ni teknolojia ya ugawanyiko wa urefu wa mawimbi kutoka kwa sekta ya mawasiliano, pamoja na lasers zenye nguvu kubwa kutoka kwa uzalishaji wa viwandani.
"Laser ya nyuzi ni laser yenye ufanisi zaidi na yenye nguvu kuwahi kutengenezwa," alisema. - Hiyo ni, tunazungumza juu ya ufanisi kamili wa umeme zaidi ya 30%, ambayo haikuota hata miaka 10-15 iliyopita, wakati tulikuwa na ufanisi wa 15-18%. Hii inahusiana sana na nguvu na baridi, kwa hivyo mifumo hii sasa inaweza kuwa ndogo. Laser sasa imepunguzwa sio kwa kujenga laser kubwa, lakini kwa kuongeza moduli mpya."
Jeshi la Merika liliajiri hivi karibuni Lockheed Martin kuunda mfumo wa silaha yenye nguvu ya juu kulingana na usanikishaji wake wa ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), ambayo inaweza kuwekwa kwenye moja ya gari laini la kampuni.
Wakati wa majaribio ya mwaka jana, mfano wa 30 kW fiber laser ilifanikiwa kubisha injini ya lori ndogo, na kuchoma grille kwa sekunde kutoka maili moja. Ili kuiga hali halisi ya utendaji wakati wa jaribio, picha iliwekwa kwenye jukwaa na injini inayoendesha na gia iliyohusika.
Kizazi kipya
Mnamo Oktoba 2015, Lockheed alitangaza kuwa imeanza utengenezaji wa kizazi kipya cha lasers zenye nguvu kubwa, ambayo ya kwanza ambayo ina uwezo wa kW 60 itawekwa kwenye gari la kijeshi la jeshi la Amerika.
Afzal alisema jeshi linataka kupeleka laser iliyowekwa kwenye gari kwa ujumbe wa kupambana na ndege, kukabiliana na makombora, makombora ya risasi na risasi za chokaa, na UAV. "Tunaangalia kiwango cha ujanja cha ulinzi badala ya ulinzi wa kombora kwa maana ya kimkakati."
Kulingana na Lockheed, suluhisho la msimu huruhusu nguvu kubadilishwa kulingana na mahitaji ya kazi maalum na tishio. Jeshi lina uwezo wa kuongeza moduli zaidi na kuongeza nguvu kutoka 60 kW hadi 120 kW.
Afzal aliendelea: "Mizani ya usanifu kulingana na mahitaji yako: unataka 30 kW, 50 kW au 100 kW? Ni kama moduli za seva kwenye rack ya seva. Tunaamini hii ni usanifu rahisi - unaofaa zaidi kwa uzalishaji kamili. Inakuwezesha kuwa na moduli ambayo unaweza kuunda tena na tena, ambayo hukuruhusu kubadilisha mfumo upendavyo."
"Mfumo huendana na gari lolote unalotaka kutumia leo, na ndio sababu teknolojia hii inavutia sana kwa sababu itaruhusu kubadilika kwa usanifu kuendana na magari anuwai bila kubana sana kile unachoamua kuwa nacho. Hii inafanya uwezekano wa kupata mfumo wa kutoa msaada kwa vikosi vyote vya kupambana na msingi wa utendaji wa hali ya juu, kwa mfano."
Mfumo hutumia lasers za nyuzi za kibiashara zilizokusanywa katika moduli zinazoweza kuzaa sana, na kuifanya iwe na bei rahisi. Matumizi ya moduli nyingi za nyuzi za nyuzi pia hupunguza uwezekano wa malfunctions madogo, pamoja na gharama na wigo wa matengenezo na ukarabati.
Alipoulizwa ni lini laser ya kupigana iliyowekwa kwenye gari la busara inaweza kutokea kwenye uwanja wa vita, Afzal alipendekeza muda uliokadiriwa: "Tunapanga kutoa laser yetu mwishoni mwa 2016. Baada ya hapo jeshi litafanya kazi yake kwa muda, na ndipo tutaona."
Kivutio cha laser
Kuna sifa kadhaa za silaha za nishati zilizoelekezwa ambazo zinawafanya kuvutia sana kwa vikosi vya kisasa vya jeshi, pamoja na gharama ya chini ya "risasi" na kasi yao, usahihi na urahisi wa matumizi.
"Kwanza kabisa, hizi ni silaha sahihi sana na uharibifu wa dhamana chini sana, ambayo ni muhimu," Afzal aliongeza. "Kasi ya taa hukuruhusu kuwekea mwangaza lengo moja kwa moja, na kwa hivyo unaweza kupiga malengo yanayoweza kutekelezeka, ambayo ni kwamba, unaweza kuweka boriti kwenye shabaha ambayo risasi za kinetic wakati mwingine haziwezi kushughulikia."
Labda faida muhimu zaidi ni gharama ya chini ya "risasi" moja inayofaa.
"Kwa wakati huu, hautaki kutumia silaha za gharama kubwa na zenye nguvu za kujihami kwa vitisho vya bei rahisi," Afzal aliendelea. - Tunazingatia silaha za laser kama nyongeza ya mifumo ya kinetiki. Tunadhania kuwa utatumia mfumo wa laser dhidi ya idadi kubwa ya vitisho vya kiwango cha chini, na kuacha gazeti lako la kinetic kwa vitisho vya kushambulia, silaha, na vitisho vya masafa marefu."
Afzal anapendekeza kwamba silaha ya laser inaweza kupelekwa katika nafasi ya mapigano kwenye mtandao wa sensorer ya kudhibiti, ambayo itatoa jina la awali la kulenga kwake.
"Kwanza kabisa, mfumo fulani lazima ujulishe juu ya kuonekana kwa tishio, halafu mwendeshaji wa amri na udhibiti anaamua ni kipi kipimo cha kutumia, huamua lengo, hutupa laser juu yake na kufuli lengo kulingana na data ya rada, baada ya hapo mwendeshaji, akiona lengo kwenye mfuatiliaji, anaamua kuleta ikiwa laser inafanya kazi ".
"Shida nyingi zimekusanywa katika eneo hili, kwani wanajeshi ulimwenguni kote tayari wamebuni juu ya silaha za laser kwao miongo kadhaa iliyopita, na swali ni kwanini hatuna hizi leo. Nadhani sababu kuu ni kwamba hatukuwa na teknolojia ya kuunda sehemu ya silaha ya laser ambayo ilikuwa ndogo ya kutosha na nguvu ya kutosha kuwekwa kwenye magari ya busara."
Hatua za mwisho
Wakati huo huo, Boeing pia ametumia miaka kadhaa kufanya kazi kwa Maonyesho ya Juu ya Nishati ya Laser (HEL MD) kwa Jeshi la Merika, ambalo kwa sasa liko katika hatua za mwisho za maendeleo. Imewekwa kwenye chasisi ya lori, laser inaelekeza boriti yenye nguvu kubwa kwa vitisho ambavyo jeshi linaweza kushughulikia, ikifanya kama mfumo wa kukatiza makombora yasiyotawaliwa, maganda ya silaha, migodi na UAV. Mfumo huu hadi sasa umefikia usahihi kama huo kwamba unaweza kuharibu sensorer kwenye drones, kama ilivyoonyeshwa wakati wa onyesho la 10 kW laser huko White Sands Proving Ground mnamo 2013 na tena huko Eglin AFB mnamo 2014.
Kwa mujibu wa maelezo ya kijeshi, mfumo kamili wa HEL MD utakuwa na mifumo ya nguvu ya nguvu ya laser na mifumo mizito ya ushuru iliyowekwa kwenye gari la jeshi. Mfumo huo utaweza kutekeleza, pamoja na njia zingine za uharibifu, ulinzi wa maeneo fulani, iwe ni vituo vya mbele, vituo vya majini, besi za hewa na miundo mingine.
Boeing inabuni mifumo kadhaa ya kujumuisha katika mfano wa mwisho ambao utawekwa kwenye Lori iliyobadilishwa Nzito ya Uhamaji (HEMTT).
Mifumo hii ni pamoja na laser; kudhibiti boriti; usambazaji wa umeme; mfumo wa kudhibiti ubadilishaji wa joto na mfumo wa kudhibiti vita.
Amri ya Ulinzi ya Anga ya Jeshi la Merika inaendeleza MD ya HEL kwa hatua. Mfumo wa laser, usambazaji wa umeme na ubadilishaji wa joto utaboreshwa kwa miaka michache ijayo kwa lengo la kuongeza nguvu na maendeleo ya kiteknolojia ya mifumo ndogo.
Kadri teknolojia inavyoboresha, hali ya kawaida ya vifaa itaruhusu kuanzishwa kwa lasers zenye nguvu zaidi, zilizojumuishwa na uboreshaji wa kulenga na ufuatiliaji.
Mzunguko kamili
Kulingana na Boeing, mwongozo wa boriti ya HEL MD hutoa chanjo ya "anga yote" kwani inazunguka 360 ° na imeinuliwa juu ya paa la gari ili kunasa malengo ya upeo wa macho. Uharibifu unaoendelea wa malengo ni rahisi na ubadilishaji wa joto na mifumo ya usambazaji wa umeme.
Mfumo mzima unatumia mafuta ya dizeli; Hiyo ni, yote ambayo inahitajika kujaza "risasi" za silaha ni kuongeza mafuta haraka. Batri za lithiamu-ion za mfumo wa HEL MD zinajazwa na jenereta ya dizeli ya 60 kW, kwa hivyo, mradi jeshi lina mafuta, linaweza kufanya kazi bila kikomo.
Mfumo huo unadhibitiwa na dereva wa gari na mwendeshaji wa mtambo kwa kutumia kompyuta ndogo na sanduku la kuweka-juu la Xbox. Mfano wa onyesho la sasa hutumia laser ya kW 10. Walakini, katika siku za usoni laser itawekwa katika darasa la 50 kW, na katika miaka mingine miwili nguvu yake itaongezeka hadi 100 kW.
Boeing hapo awali ilitengeneza usanikishaji mdogo wa laser kwa jeshi la Amerika na kuiweka kwenye gari la kivita la AN / TWQ-1 Avenger, iliyoitwa Boeing Laser Avenger. Laser 1-solid solid state hutumiwa kupambana na UAVs na kupunguza vifaa vya kulipuka vilivyotengenezwa (IEDs). Mfumo unafanya kazi kama hii: inakusudia upangaji wa IED au isiyopuuzwa kando ya barabara na kuongezeka polepole kwa nguvu ya boriti ya laser hadi wakati kulipuka kunapungua wakati wa upunguzaji wa nguvu ndogo. Wakati wa majaribio mnamo 2009, mfumo wa Laser Avenger ulifanikiwa kuharibu vifaa kama 50, sawa na vile vilivyopatikana Iraq na Afghanistan. Kwa kuongezea, onyesho lingine la utendaji wa mfumo huu lilifanywa, wakati ambao liliharibu drones kadhaa ndogo.
Mlipizi wa Boeing Laser
Mpango wa miaka mitatu
Kulingana na kampuni ya ulinzi ya Ujerumani Rheinmetall, katika miaka mitatu, itatoa nguvu yake ya juu ya Nishati ya Nishati (HEL), ambayo imewekwa kwenye gari, sokoni.
Baada ya majaribio kadhaa yaliyofanywa nchini Uswizi mnamo 2013, kampuni hiyo ilifanya kazi ya kupanua uwezo wa programu ya moduli za kutengeneza na teknolojia ya laser yenyewe, baada ya hapo ilitabiri kuwa mfumo wake wa laser wa kupambana na malengo ya ardhini, na pia kwa ardhi ulinzi wa hewa unaweza kuwa tayari tayari mnamo 2018.
Mashine tatu zilichaguliwa kufanya kazi kama majukwaa ya simu ya HEL. Pamoja na gari la kivita la Boxer, mbebaji wa wafanyikazi wa M113 aliyebadilishwa na 1-kW laser (Simu ya HEL Effector Track V) na lori ya Tatra 8x8 iliyo na lasers mbili za 10-kW (Mobile HEL Effector Wheel XX) ilionyesha tabia zao.
Majukwaa yote matatu ya laser
Laser 20 kW iliyosanikishwa kwenye gari la kivita la GTK Boxer inajulikana na moduli ya mtendaji wa HEL, faida ambayo iko katika kanuni ya muundo wa kawaida. Rheinmetall anasema Boxer bado hakuwa na laser yenye nguvu zaidi ya 20 kW, ingawa kuchanganya lasers nyingi kutumia teknolojia ya upangaji wa boriti kunaweza kuongeza nguvu yake yote. Kwa kuongeza, vitengo kadhaa vya Boxer HEL vinaweza kuunganishwa kuunda mfumo na pato bora la zaidi ya 100 kW.
Wakati wa majaribio ya onyesho yaliyofanyika mnamo 2013, wafanyikazi wa gari la Boxer walithibitisha uwezo wa ufungaji wa laser ya HEL, ikilemaza bunduki nzito iliyowekwa kwenye lori bila kuhatarisha mshambuliaji wa mashine mwenyewe (picha hapa chini). Kwa kuongezea, kufanya kazi sanjari na kituo cha rada cha Skyguard, usanikishaji wa lori la Tatra Mobile Effector Wheel XX umeonyesha hatua zote za kutoweka kwa UAV ya helikopta.
Urekebishaji wa heliports ulifanywa kwa kutumia rada ya SkyGuard, ambayo iligundua na kutambua lengo. Kwa kuongezea, ufungaji wa HEL Boxer ulipokea data kutoka kwake, ilifanya ufuatiliaji mbaya na sahihi, na kisha ikachukua lengo la uharibifu.
Mfumo wa laser wa Boeing wa HEL MD uko chini ya mkataba na Amri ya Rocket na Amri ya Ulinzi ya Anga
Utafiti wa baharini
Utawala wa Utafiti na Maendeleo wa Jeshi la Wanamaji la Merika (ONR) inajaribu laser-iliyokuwa na hali ya nguvu ya kupambana na hali ya gari, iliyochaguliwa Nishati ya Kuhamasisha Hewa iliyoelekezwa chini ya ardhi (GBAD OTM). Kwa kweli, mfumo ni laser yenye nguvu kubwa iliyowekwa kwenye gari la busara na iliyoundwa kulinda vikosi vya kusafiri kutoka kwa UAV za adui.
Kwa kuzingatia kuongezeka kwa mifumo ya anga isiyo na rubani, Jeshi la Wanamaji la Merika linaonyesha kwamba vitengo vya vita vitazidi kulazimishwa kutetea dhidi ya wapinzani wanaofanya ufuatiliaji na upelelezi kutoka angani.
Mfumo wa OGG OTM umeundwa kwa usanikishaji wa magari nyepesi kama HMMWV na JLTV (Gari la Pamoja la Tactical Vehicle). Kulingana na ONR, mpango wa GBAD OTM unakusudia kuunda njia mbadala ya mifumo ya jadi ambayo inaweza kuzuia majini kutoka kwa upelelezi wa adui na shambulio la drones. Vipengele vya mfumo wa GBAD OTM, pamoja na laser, kifaa cha kulenga boriti, betri, rada, mfumo wa kupoza na kudhibiti, hutengenezwa kwa pamoja na ONR, Kituo cha Ukuzaji wa Silaha za Dahlgren ya Navy na biashara kadhaa za viwandani.
Lengo la programu hiyo ni kuchanganya vifaa hivi vyote kuwa tata moja, ambayo itakuwa ndogo ya kutosha kusanikishwa kwenye magari nyepesi ya kivita, lakini yenye nguvu ya kutosha kukabiliana na vitisho vilivyokusudiwa.
Utumiaji mpana
Wakati wa mkutano wa Sea-Air-Space 2015 huko Washington, mkuu wa mipango ya ulinzi wa askari huko ONR, Lee Mastroiani, katika mazungumzo na waandishi wa habari, alielezea kuwa lasers zinaweza kuharibu vitisho kwa wigo mzima wa ulinzi wa anga, pamoja na makombora, makombora ya silaha, risasi za chokaa, UAV, njia za usafirishaji na IED. "Walakini, kwanza kabisa, mfumo wa GBAD umeundwa kupambana na UAV zenye ukubwa mdogo ambazo zinaleta tishio kwa vitengo vyetu vya mapigano."
"Mfumo wa OGG OTM una vifaa kuu vitatu: kituo cha ufuatiliaji wa rada-3 ambacho kinabainisha tishio; kitengo cha amri na udhibiti ambacho kinabainisha na kuamua jinsi ya kupunguza tishio iwapo utatumia makombora au silaha za silaha; na jukwaa halisi na laser."
Mastroiani alibaini kuwa katika kesi ya mpango wa GBAD, msisitizo ni juu ya ukuzaji wa laser yenye nguvu kubwa kwa uharibifu wa UAV zilizowekwa kwenye gari nyepesi.
"Kuna hoja muhimu inayounga mkono uamuzi kama huo, ambayo ni kwamba vitisho kama hivyo ni vya bei ya chini, ambayo ni kwamba, matumizi ya makombora ya gharama kubwa katika kesi hii hayaendani na maono yetu ya shida. Kwa hivyo, ukitumia laser ambayo hugharimu senti kwa kila mpigo, unaweza kupambana salama na vitisho vya bei rahisi na mfumo wa silaha nafuu. Kwa ujumla, kiini cha mpango huo ni kupigana dhidi ya malengo kama haya hata kwa hoja ili kusaidia shughuli za mapigano za Kikosi cha Majini."
Kulingana na Mastroiani, ONR ilitumia vifaa kadhaa kutoka kwa ufungaji wa LaWS (Laser Weapon System) ambayo Navy ya Merika iliweka ndani ya meli ya Ponce kwenye Ghuba ya Uajemi.
"Tunatumia kanuni ya kukwepa kutabirika, baadhi ya teknolojia muhimu na programu, lakini pia kuna shida zingine nyingi," ameongeza Mastroiani. - Kwa meli ya USS Ponce, kuna nafasi nyingi na kila kitu kingine, wakati nina shida nyingi juu ya uzito, saizi na sifa za utumiaji wa nguvu wakati mfumo unahitaji kuwekwa kwenye gari laini. Nina kifaa cha kuongoza boriti, usambazaji wa umeme, mifumo ya baridi, mwongozo na uteuzi wa lengo, na hii yote inapaswa kufanya kazi kwa tamasha na bila "plugs", kwa hivyo shida nyingi tofauti zinahitaji kutatuliwa katika mradi huu tofauti."
Kulingana na ONR, vifaa vingine vya mfumo vilitumika katika majaribio ya kugundua na kufuatilia drones za saizi anuwai, na mfumo wote ulijaribiwa na laser ya 10kW, ambayo ni suluhisho la kati wakati wa kuhamia kwa 30kW laser. Imepangwa kuwa majaribio ya uwanja wa mfumo wa 30 kW utafanyika mnamo 2016, wakati programu hiyo itaanza majaribio kamili kwa lengo la kuhamia kutoka kugundua rahisi na kufuatilia hadi kufyatua risasi kutoka kwa magari nyepesi ya kijeshi.
