Американские рельсовые пушки: фантастическое оружие для кораблей будущего

Похоже, американские военные очень любят различные новые вещи, порой даже слишком новые: то носятся со Стратегической оборонной инициативой, то заказывают боевой лазер. Наконец, последние несколько лет компания BAE Systems по заказу агентства DARPA разрабатывает еще один образец оружия, словно пришедший в наш мир из фантастических книг и фильмов. Это рельсовая пушка, также именуемая терминами «рейлган» (от английского railgun) или рельсотрон.

Американские рельсовые пушки: фантастическое оружие для кораблей будущего


Принцип действия этого чудо-оружия сравнительно прост: на два параллельных электрода (те самые рельсы) устанавливается электропроводящий объект, который и служит снарядом. На электроды подается постоянный ток из-за чего незакрепленный снаряд, замкнув электрическую цепь, под действием силы Лоренца начинает движение. Однако у рельсотрона есть целый набор минусов, который, собственно говоря, и является главной головной болью создателей подобного оружия. Так, рейлган требует источника тока достаточной мощности, зависящей от требуемых характеристик оружия. Кроме того, нужно правильным образом подобрать материалы рельс и снаряда: во-первых, для уменьшения потерь на сопротивлении проводников, а во-вторых, во избежание их перегрева и повреждения. Иными словами, создание практически применимого рельсотрона – занятие непростое, длительное и очень дорогое.


Чем же привлек американских военных новый вид оружия? Дело в том, что рельсовая пушка может разгонять небольшие (до 10-15 килограмм) снаряды до таких скоростей, на которых они могут наносить значительные повреждения технике и объектам противника только за счет собственной кинетической энергии. Кроме явных боевых, у такого оружия есть и преимущества в сфере снабжения: боеприпас для рейлгана получается простым и удобным, а также не подверженным детонации, ведь в нем отсутствует какое-либо взрывчатое вещество.

Агентство DARPA заинтересовалось рельсовыми пушками в середине 90-х годов прошлого века. Тогда, оценив перспективы работ по теме, были определены примерные сроки поставки нового оружия в войска (после 2020 года) и его целевую нишу – замена существующих артиллерийских установок во флоте. Вскоре BAE Systems начали исследования нового направления и строительство первых, маломощных экспериментальных рейлганов. Постепенно были отработаны все нужные технологии и конструкционные находки, в результате чего в конце 2006 года начали строить полноценный опытный экземпляр с дульной энергией в 10 мегаджоулей. Проверки систем и первые пробные запуски начались во второй половине 2007-го, а в феврале следующего года о существовании этого аппарата объявили официально. Тогда же появились первые видео выстрелов и данные о параметрах установки: начальная скорость болванки составила 2520 метров в секунду, что в восемь раз превышает скорость звука. В декабре 2010 года американские конструкторы в очередной раз «похвастались», но теперь дульная энергия была уже более 32 МДж. Эта же пушка произвела юбилейный тысячный выстрел с начала работ по теме. Все эти опыты представляют определенный интерес, но пока исключительно научный. Дело в том, что экспериментальные рельсовые пушки и сами по себе не малы – они представляют собой конструкцию длинной в пару десятков метров и шириной/высотой в 2,5-3 метра. И это только собственно рельсотрон, а ведь к нему «прилагается» еще и соответствующая батарея конденсаторов с генераторами. Иными словами, нынешние рельсовые пушки – не готовое к практическому применению оружие, а сугубо лабораторные экспериментальные образцы.

Американские рельсовые пушки: фантастическое оружие для кораблей будущего


Само собой, такими пушками размером с целое здание никого не заинтересуешь. По такому поводу DARPA недавно привлекли к работам компанию Raytheon. Контракт на 10 миллиардов требует от нее создание и постройку опытного образца новой энергетической установки, способной обеспечить электропитание рельсотрона. Кроме того, задание подразумевает, что энергоустановка будет иметь размеры и массу, пригодные для размещения на кораблях. Если Raytheon удастся сделать систему, получившую название PFN (Pulse Forming Network – Сеть формирования импульса), то в перспективе ее можно будет использовать не только в паре с рейлганами, но и, например, с боевыми лазерами. На разработку и изготовление первого экземпляра PFN у Raytheon не так много времени, ведь начать испытания рельсотрона, установленного на корабль, планируется уже в 2018 году. Тем не менее, нельзя исключать изменения сроков, может быть, даже неоднократного.

К тому же времени от BAE Systems и General Atomics (эту фирму привлекли к проекту для «дублирования» работ) требуют сделать пушку с дульной энергией около 64 МДж, прицельной дальностью запуска девятикилограммового снаряда не меньше 450-500 километров и скорострельностью от 6-7 выстрелов в минуту. По понятным причинам натурные испытания на дальность пока не проводились, но расчеты показывают, что 32-мегаджоульный рельсотрон «закидывает» боеприпас в 10 кг километров на 350-400. Требований к повышению скорости снаряда пока нет: вероятно, в DARPA более приоритетными задачами считают дальность полета и вес болванки. Однако куда большие проблемы ждут разработчиков пушки в сфере «ствола». Дело в том, что огромное начальное ускорение снаряда приводит к полному износу имеющихся рельс за 8-10 выстрелов. Соответственно, помимо улучшения непосредственно боевых качеств BAE Systems и General Atomics должны будут серьезно доработать конструкцию.

Первыми носителями рельсотрона должны будут стать эсминцы проекта Zumwalt. По слухам, эти корабли изначально разрабатывались таким образом, чтобы в состав их оборудования с малыми затратами можно было включить как новые системы, например, PFN, так и новое вооружение. Насколько слухи соответствуют действительности, пока неизвестно. Тем не менее, даже из информации о «Зумволтах» можно сделать соответствующие выводы. Похоже, что американские военные намерены заиметь в своем арсенале оружие со значительной дальностью боя, вдобавок к имеющимся ракетам. От них, надо заметить, рельсотрон в выгодную сторону отличается тем, что каждая ракета стоит немало денег и по достижении своей цели уничтожается. Рельсовая пушка, в свою очередь, стоит еще больше, но расходуются исключительно снаряды, которые на порядки дешевле отдельно взятой ракеты. Кроме того, болванку с гиперзвуковой скоростью почти невозможно перехватить существующими средствами. Также стоит вспомнить американскую тягу к атакам с приличного расстояния, на котором противник не сможет обеспечить адекватный ответ.

Сейчас в качестве срока принятия на вооружение «Зумволта» с рельсовой артиллерией называется середина 20-х годов. Однако для этого требуется продолжение работ, а проект рельсотрона недавно оказывался под угрозой закрытия. Напомним, осенью прошлого года сенат США требовал, как минимум, сократить расходы на «футуристические» программы, а то и вовсе отказаться от них. Военным удалось сохранить в полном объеме проект по созданию рейлганов, а вот лазеру воздушного базирования (Boeing YAL) не было суждено продолжить испытания.
Автор: Рябов Кирилл


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

Видео в тему

Читайте также
Комментарии 20
  1. Игорек 6 февраля 2012 08:33
    Такая пушка эффективна только как артилерия,да и то только на корабле с ЯЭУ.
    Игорек
    1. urzul 6 февраля 2012 11:34
      С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. На снаряд или плазму действует сила Лоренца, поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля и важен ток, протекающий через снаряд перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через снаряд, материал снаряда (часто используется ионизированный газ сзади легкого полимерного снаряда) и рельса должны обладать:
      как можно более высокой проводимостью,
      снаряд — как можно меньшей массой,
      источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.

      Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость снаряда в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, может использоваться полимер в сочетании с проводящей средой, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов которая заряжается от генератора Маркса, ударных униполярных генераторов, компульсаторов, и прочих источников электрического питания с высоким рабочим напряжением, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки. В тех рельсотронах, где снарядом является проводящая среда, после подачи напряжения на рельсы снаряд разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом, рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда (катодные, анодные пятна), под действием силы Лоренца возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определенного давления, так как в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в направлении обратном силе Лоренца — т. н. обратное движение дуги. При использовании в рельсотронных пушках непроводящих снарядов, снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд, и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части тела, которая, интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.
  2. Patos89 6 февраля 2012 10:41
    на данный момент да.Из-за потребления большого количества энергии но если создать автомат на такой основе то с него самолет сбить без проблем можно
    Patos89
  3. ядро 6 февраля 2012 11:04
    ИЗВИНЯЮСЬ ЗА дилетантский ВОПРОС, а рельсовая и электромагнитная пушка разве не одно и тоже? если да то опытные образцы уже стоят на вооружении флота сша. если ошибаюсь поправите.
    1. PSih2097 6 февраля 2012 11:28
      Разновидности электромагнитных ускорителей:
      Пушка Гаусса — одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа по имени немецкого учёного Карла Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма. Следует иметь в виду, что данный метод ускорения масс используется в основном в любительских установках так как данный метод не является достаточно эффективным для практической реализации. По своему принципу работы (создание бегущего магнитного поля) сходна с устройством известным как линейный двигатель

      Рельсотрон — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого основан на силе Лоренца, превращающей электрическую энергию в кинетическую энергию. Является перспективным оружием; опытные образцы испытываются DARPA в целях планируемого вооружения эсминцев ВМС США.
      Не следует путать с пушкой Гаусса (что было замечено неоднократно), так как она работает на иных принципах.

      1. urzul 6 февраля 2012 11:34
        Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, возможность бесшумного выстрела (если скорость достаточно обтекаемого снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, большая надежность и теоретически износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе в космическом пространстве.

        Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса, использование её в качестве оружия сопряжено с серьёзными трудностями.

        Первая и основная трудность — низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 %. В основном в любительских установках энергия запасенная в виде магнитного поля никак не используется, а является причиной использования мощных ключей (часто применят доступные IGBT модули) для размыкания катушки (правило Ленца).

        Вторая трудность — большой расход энергии (из-за низкого КПД).

        Третья трудность (следует из первых двух) — большой вес и габариты установки при её низкой эффективности.

        Четвёртая трудность — достаточно длительное время накопительной перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею), а также высокая их стоимость. Можно теоретически увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это потребует мощной системы охлаждения, что приносит дополнительные проблемы, и серьёзно повлияет на область применения установки.

        В условиях водной среды применение пушки без защитного кожуха также серьезно ограничено — дистанционной индукции тока достаточно, чтобы раствор солей диссоциировал на кожухе на сверхкороткое время с образованием агрессивных (растворяющих) сред что требует дополнительного магнитного экранирования.

        Таким образом, на сегодняшний день у пушки Гаусса нет перспектив в качестве оружия так как значительно уступает другим видам стрелкового оружия и вряд ли перспективы появятся в будущем так как не может составить конкуренцию установкам работающим на других принципах. Теоретически перспективы возможны лишь в будущем, если будут созданы компактные и мощные источники электрического тока и высокотемпературные сверхпроводники (200—300К). Однако, установка подобная пушке Гаусса может использоваться в космическом пространстве, так как в условиях вакуума и невесомости многие недостатки подобных установок нивелируются. В частности, в военных программах СССР и США рассматривалась возможность использования установок подобных пушке Гаусса на орбитальных спутниках для поражения других космических аппаратов (снарядами с большим количеством мелких поражающих деталей) или объектов на земной поверхности.
        1. PSih2097 6 февраля 2012 21:04
          Таким образом, на сегодняшний день у пушки Гаусса нет перспектив в качестве оружия так как значительно уступает другим видам стрелкового оружия и вряд ли перспективы появятся в будущем так как не может составить конкуренцию установкам работающим на других принципах. Теоретически перспективы возможны лишь в будущем, если будут созданы компактные и мощные источники электрического тока и высокотемпературные сверхпроводники (200—300К).

          Наука тоже не стоит на месте, и может лет через 20, если до этого друг друга не поубиваем, докажут ошибочность теории энштейна.... А гаус хорош в вакууме - доказано, правда не помню кем, надо лекции поднять...
          1. Mad Robot 12 февраля 2012 23:52
            "докажут ошибочность теории Эйнштейна." нет не докажут , так она верна, пора бы успокоиться ....
            Mad Robot
  4. Patos89 6 февраля 2012 11:10
    вроде как да она даже в фильме есть трансформаторы месть падших
    Patos89
    1. urzul 6 февраля 2012 11:36
      В литературе
      В книгах серии Halo рельсотронами оборудованы некоторые космические корабли людей.

      Кинематограф
      В фильме «Трансформеры: Месть падших» рельсотрон установлен на корабле ВМС США.
      В фильме «Стиратель» протагонист борется с нелегальным распространением ручных рельсотронов.
      В сериале «Звездные врата SG-1» на земные корабли устанавливались рельсотроны.

      Компьютерные игры
      В Quake II, Quake III Arena и Quake 4 рельсотрон стреляет снарядами из обедненного урана и является популярным снайперским оружием из-за высокой точности стрельбы и убойной силы. Во всех трех играх выстрел имеет характерный винтовой след (в Quake III Arena — опционально).
      В игре Eve Online рельсотроны являются штатным оружием расы Галенте, стреляют следующими типами снарядов: стальными, обедненным ураном, вольфрамовыми, антиматерия (вероятно, в удерживающих её магнитным полем оболочках). В зависимости от типа боеприпаса изменяется как суммарное количество (самый мощный боеприпас — с антиматерией), так и пропорция (между кинетической и термической составляющими) наносимого урона и максимальная дальность поражения (у боеприпаса с антиматерией — самая маленькая дальность).
      В игре Санитары подземелий также используется рельсотрон. Подразумевается, что это «тот самый» Рэйлган из Quake.
      В Command & Conquer: Tiberian Sun рельсотроном вооружены GDI Mammoth Mk. 2 и ghost stalker. Также рельсотрон присутствует в Command & Conquer: Renegade.
      В Command & Conquer 3: Tiberium Wars и Command & Conquer 3: Kane's Wrath рельсотрон можно установить на Мамонт, им вооружены штурмовики, а также он добавляется на эпический юнит СТ-ТМ.
      В Metal Gear Solid рельсотроном вооружен передвижной пусковой комплекс Metal Gear REX; в Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty и Metal Gear Solid 4: Guns of the Patriots встречается переносной рельсотрон, причём в последней он доступен игроку в качестве личного оружия.
      В Warhammer 40000 рельсотроны используются Империей Тау.
      Рельсотрон присутствует в Танки Онлайн.
      В игре S.T.A.L.K.E.R. принцип работы Гаусс-пушки (Изделие № 62) не похож на рельсотрон.
      Ретранслятор в играх серии Mass Effect использует принцип действия рельсотрона, а на дредноутах используется в качестве главного калибра
      В играх серии Crysis есть т. н. «Gauss Rifle», использующий слегка иной принцип, но основанный на той же магнитной индукции
      В играх серии Red Faction (первой и второй части) в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон («railgun» / «rail driver»), а в третьей части (Red Faction: Guerrilla) — болтер («bolter»), по принципу действия напоминающий рельсовую пушку.
      В игре Metro 2033 в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон.
      В игре Ace Combat X2: Joint Assault присутствует вражеский рельсотрон, способный стрелять на огромное расстояние.
      В игре Duke Nukem Forever есть рельсотрон со снайперским прицелом.
      В игре Warzone 2100 есть три вида рельсотронов: игломет, рельсовая пушка и пушка Гаусса.
      В игре Resident Evil 3: Nemesis главная героиня Джил уничтожает выстрелом из рельсотрона финального босса.
      Космическая стратегия «Sins of a Solar Empire» демонстрирует путаницу между рельсотроном и пушкой Гаусса во всей красе: линкоры и стационарные спутники-батареи оснащены «рельсовыми пушками Гаусса» (англ. Gauss Rail Guns).

      Аниме
      В ранобэ и аниме To Aru Majutsu no Index, а также его сюжетном ответвлении To Aru Kagaku no Railgun действует персонаж по имени Мисака Микото. Согласно сюжету, эта молодая девушка — «эспер», то есть человек, обладающий некими сверхъестественными способностями. А именно: Мисака умеет генерировать электричество и управлять им, и в качестве оружия использует монетки, разгоняемые до огромной скорости созданным ею электромагнитным полем. За это девушка и получила прозвище «Рейлган».
      1. jamert 6 февраля 2012 15:04
        Еще в Вархаммере основное оружие некронов - пушка Гаусса
        jamert
  5. GurZa 6 февраля 2012 12:17
    http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ycRDMYaWgAA
    Еще несколько лет назад был выпущен этот фильм про российский рельсотрон
    Понравилось мне то что наши сделали 1 разовый заряд, глядишь наши ручные гранатометы вперед шагнут.

    Цитата
    Загадка для экспертов: в августе прошлого года(какой год не уточняется!) в Ираке не известным до сих пор снарядом был подбит американский танк 'Абрамс'

    Как пишет специализированный журнал 'Солдат унд Техник', диаметр оставленного снарядом в броне отверстия равнялся всего 7 мм. Снаряд пролетел через боевое отделение и пробил броню с другой стороны, чего до сих пор не могло сделать ни одно оружие. Как предполагают немецкие специалисты, такой силой могла обладать только электромагнитная пушка.

    США начиная с 80-х годов занимаются разработками 'rail guns', систем оружия, которые при огромном расходе электроэнергии способны придать малогабаритному снаряду гиперзвуковую скорость, примерно равную 3 км/сек. Такое оружие американцы в то время даже предлагали бундесверу, как если бы оно уже было готово к боевому применению. Генеральный испектор бундесвера Дитер Веллерсдорф в 1987 году дал согласие на то, чтобы принять его на вооружение.

    Начальник отдела планирования, изучив положение дел с этим оружием в Америке, пришел к выводу, что не стоит доверять заявлениям американцев о том, что такое оружие якобы уже создано и готово к боевому применению.

    Он сказал: 'Об этом не может быть и речи. Насколько нам известно, такое оружие может быть принято на вооруждение лишь через много лет после 2000 года'. Министр обороны Манфред Вернер (ХДС) последовал его совету и остановил осуществление этих планов. Вскоре рухнула Берлинская стена. Эксперты знали, что разработка гиперзвуковой пушки для борьбы с бронированными целями ведется и в других западных странах, а также в Израиле, России и Китае.

    Однако сейчас они гадают, кто же все-таки смог испытать боеспособную систему именно в Ираке, да еще на американцах.
    1. KGB161rus 6 февраля 2012 14:50
      Несомненно это оружие будущего . . .


      Первые компьютеры тоже были громоздки , но сейчас как видите проблему решили , так и в этом случае будет , я уверен . . .
      KGB161rus
    2. aironfirst 6 февраля 2012 17:55
      Гте-то уже писал...
      Данный снимок похож больше на результат действия вот этого:
      http://www.saper.etel.ru/mines/yd-adro.html
      aironfirst
  6. тюменец 6 февраля 2012 13:25
    Болванка это не фугас или ещё что, поражающий фактор зависит только от скорости. На каком расстоянии снаряд достаточно затормозится, чтобы потерять убойность? Это я о загоризонтных целях, ведь не для прямой наводки средства тратят. А может, это против спутников?
    тюменец
  7. 755962 6 февраля 2012 14:38
    Коротко говоря, электромагнитная пушка находится в настоящее время в эмбриональной стадии. Но преждевременно пытаться делать выводы на основе ее несовершенства, что эта первая система вооружения в будущем не разовьется в полезное боевое средство поражения.
    755962
    1. aironfirst 6 февраля 2012 17:50
      Лишь бы наверху это поняли, и прибавили дотаций на изучение и разработку перспективных видов вооружений, а то получится "как всегда"...
      Не повредит также и разработка средств противодействия новым видам вооружений.
      aironfirst
  8. ВОЕВОДА 6 февраля 2012 17:43
    Минусы-нет пока малогабаритного и мощного источника питания,силу трения никуда не деть,износ направляющих и большой нагрев самого снаряда и на большой дальности интересно какая точность у него будет?Ведь систему самонаведения не поставить,нагрузок не выдержит.Пока такое оружие только в будущем за исключением быть может для космоса.
    ВОЕВОДА
  9. СеняЯ 6 февраля 2012 20:38
    Короче так-америкосы напечатали кучу денег а девать куда незнают....Так что там у нас лазер на боинг..хммммм идея так себе!!!! А давайте электропушку разработаем давай!!!!!!!Пусть х...ня получится ну деньги то девать надо кудато
    СеняЯ
  10. Хант 9 февраля 2012 01:35
    В СССР тему закрыли еще в 1970-е после первых удачных опытов в связи с полной бесперспективностью. Боевая эффективность оказалась близкой к нулю. Американцы, возможно, это тоже просчитали, но кто ж откажется от бюджетного бабла на годы вперед? Сюжет с лазером уже был - миллиарды коту под хвост без результата.
    Хант
  11. Xirenec 18 марта 2012 18:38
    На последних испытаниях этой пушки развилли мощность достаточную чтобы килограмовая болванка ударила по стене как будто в нее влетел 1-тонный снаряд со скоростью 100 км в час
    Xirenec
  12. Gonoriy 11 января 2015 14:26
    Однозначно, что америкашки будут совершенствовать систему.И несомненно она поступит в их ВМФ.Это серьезный вызов всему миру.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня