Iskulause "Velocitas Eradico", jonka Amerikan laivasto otti sähkömagneettisia kiskotykkejä koskeviin tutkimuksiinsa, on varsin johdonmukainen perimmäisen tavoitteen kanssa. Latinalaisesta käännöksestä tämä ilmaisu tarkoittaa "nopeus tappaa". Sähkömagneettiset tekniikat kehittyvät menestyksekkäästi merenkulun alalla, mikä avaa mahdollisuuksia hyökkäysaseille ja lentotukialusten toiminnalle.
Ronald O'Rurkin lokakuussa 2016 kongressin tutkimuspalvelulle kirjoittamassa raportissa, jonka otsikko on Laserit, kiskokiväärit ja hypersonic-ammukset: tausta ja haasteet Yhdysvaltain kongressille, todetaan: alusten vastaisista risteilyohjuksista (ASM) ja alusten vastaisista ballistisia ohjuksia, jotkut tarkkailijat ovat huolissaan pinta-alusten selviytymiskyvystä mahdollisissa taisteluyhteistyöissä vastustajien, kuten Kiinan kanssa, jotka on aseistettu moderneilla alusten vastaisilla ohjuksilla ja ballistisilla ohjuksilla. Kiinan ensimmäinen mekaniikka- ja elektroniikkaakatemia China Changfengin kehittämä maailman ensimmäinen ja ainoa keskialueen FGM DF-21D (Dufeen-21) oli aktiivisesti keskustelussa maailman laivastossa; Tämä raketti esitettiin Pekingissä syyskuussa 2015 toisen maailmansodan paraatin lopussa. Samaan aikaan raportissa todetaan, että Venäjän laivasto käyttää edelleen 3M-54 Caliber -perheen alusten ja maan risteilyohjuksia, joissa on Novator-suunnittelutoimiston kehittämä satelliitti-inertia / tutka-ohjaus.
Vaikka jotkut maat, kuten Kiina ja Venäjä, varustavat aluksiaan edelleen tehokkailla aseilla, Yhdysvaltain laivasto yhdessä muiden länsimaisten laivasten kanssa on yhä enemmän huolissaan pintaliikenteen selviytymiskyvystä. Henkilöstön väheneminen pakottaa koko maailman laivaston käyttämään yhä enemmän lupaavia tekniikoita. Esimerkiksi globalsecurity.org -verkkosivuston mukaan Yhdysvaltain armeijan aktiivisten jäsenten määrän odotetaan vähenevän 200 000: lla vuoden 2017 loppuun mennessä 1,28 miljoonaan. Tässä yhteydessä puolustusalalla sähkömagneettiset tekniikat kehittyvät nopeasti lupaavana ratkaisuna monimutkaisiin ongelmiin, jotka liittyvät suurelta osin mahdollisten vastustajien aseistamiseen ja henkilöstön vähentämiseen. Nykyisiin perinteisiin järjestelmiin verrattuna nämä tekniikat, lentotukialusten katapultista kiskoihin (kiskot), ovat kustannustehokkaampia ja vähentävät henkilöstön määrää.
Sähkö ja magnetismi
Sähkömagneettinen energia on sähkö- ja magneettikenttien yhdistelmä. Maailman terveysjärjestön verkkosivustolla julkaistun määritelmän mukaan:”Sähkökentät syntyvät jänniteeron vuoksi, mitä korkeampi jännite, sitä voimakkaampi tuloksena oleva kenttä. Magneettikentät syntyvät, kun varautuneet hiukkaset liikkuvat: mitä voimakkaampi virta, sitä voimakkaampi magneettikenttä."
General Dynamics kehittää EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System) -järjestelmän, joka on lupaava kantorakettilentokoneiden laukaisujärjestelmä. vesimäärä aluksella, jota ei voida ottaa yli laidan meriveden aggressiivisten kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Uusi järjestelmä koostuu kahdesta rinnakkaisesta kiskosta, jotka koostuvat monista elementeistä, joissa on induktiokelat ja jotka on asennettu lentotukialuksen ohjaamoon, sekä vaunusta, joka on asennettu lentokoneen etupyörään. Megan Elke, General Atomics (GA), selitti:”Ohjauselementtien peräkkäinen herättäminen luo magneettiaaltoa, joka kulkee ohjauskiskoja pitkin ja pakottaa vaunun ja siten lentokoneen koko ohjainkiskojen pituudelta vaaditulla nopeudella onnistunut nousu kannelta. Tämä prosessi vaatii useita megawatteja sähköä."
Sähkömagneettisen massakiihdyttimen, eli railgunin, eli kiskopistoolin, toimintaperiaate on samanlainen kuin EMALS -sähkömagneettisen katapultin toimintaperiaate. Tuotettu useita megawatteja energiaa kanavoidaan kahta ohjauskiskoa pitkin (aivan kuten EMALS -järjestelmän kaksi ohjauskiskoa) magneettikentän luomiseksi. Kuten Raytheonin uusien teknologioiden johtaja John Finkenaur selitti:”Kun järjestelmä on kerännyt tietyn määrän energiaa, kondensaattorit (tallentavat syntyneen sähkövarauksen) lähettävät sähköisen impulssin kahta kiskoa pitkin (yksi niistä on negatiivisesti varautunut ja toinen on positiivinen), joka luo sähkömagneettisen kentän . Tämän kentän vaikutuksesta ammus alkaa liikkua tynnyrissä, jossa on kaksi pitkää kiskoa erittäin suurella nopeudella. Avoimet lähteet väittävät, että nopeudet voivat nousta 7 Machin numeroon (noin 8600 km / h). Ammus painaa noin 11 kg eikä sillä ole taistelulatausta. Ammuksen runko, joka on täynnä volframi -iskuelementtejä, on suljettu alumiiniseoksesta valmistettuun koteloon, joka hävitetään sen jälkeen, kun ammus poistuu tynnyristä. Nopea tapaaminen ammuksen ja kohteen välillä yhdessä iskuelementtien kanssa aiheuttaa merkittävää tuhoa ilman räjähteitä.
Magneettinen vetovoima
Höyrykatapultit, jotka korvataan EMALS -järjestelmällä, ovat olleet lentokoneissa monissa maissa 50 -luvulta lähtien. Niitä pidettiin pitkään tehokkaimpana tekniikkana, joka kykenee esimerkiksi kiihdyttämään 27 300 kg painavan lentokoneen 240 km / h nopeuteen 300 metrin kannelta. Tätä työtä varten katapultti tarvitsee noin 615 kg höyryä jokaista tuloa kohden, sekä hydraulilaitteita, vettä katapultin pysäyttämiseksi sekä pumppuja, sähkömoottoreita ja ohjausjärjestelmiä. Toisin sanoen perinteinen höyrykatapultti, vaikka tekee tehtävänsä täydellisesti, on erittäin suuri ja raskas laite, joka vaatii huomattavaa huoltoa. Lisäksi nousun aikana tapahtuneiden äkillisten iskujen on osoitettu lyhentävän lentotukialuspohjaisten lentokoneiden käyttöikää. Höyrykatapultteilla on myös rajoituksia niiden lentokoneiden tyypeille, joita ne voivat laukaista; Tilannetta vaikeuttaa erityisesti se, että lentokoneiden massa kasvaa jatkuvasti ja pian saattaa tapahtua, että lentotukialusten nykyaikaistaminen tulee mahdottomaksi. Esimerkiksi laivaston toimittamien tietojen mukaan Boeingin F / A-18E / F Super Hornet -hävittäjän maksimilentopaino on 30 tonnia, kun taas edellisen Douglas A-4F Skyhawk -hävittäjän poistettiin käytöstä 1980-luvun puolivälissä ja sen lentoonlähtöpaino oli 11,2 tonnia.
Elken mukaan: "Lentokoneet muuttuvat nykyään raskaammiksi, nopeammiksi ja toimivammiksi, ne tarvitsevat tehokkaan laukaisujärjestelmän, joka on tehokkaampi ja joustavampi, jotta eri lentokonetyyppien nousemiseen tarvittavat eri laukaisunopeudet ovat mahdollisia." General Atomicsin mukaan EMALS -järjestelmä on höyrykatapultteihin verrattuna 30 prosenttia tehokkaampi ja vaatii vähemmän tilaa ja huoltoa kuin edeltäjänsä, mikä yksinkertaistaa sen asentamista eri aluksille, joilla on erilaiset katapulttikokoonpanot. Esimerkiksi Nimitz-luokan lentokoneissa on neljä höyrykatapulttia, kun taas ainoalla ranskalaisella lentotukialuksella Charles de Gaullella on vain kaksi katapulttia. Lisäksi erilaiset EMALS-kiihdytykset, jotka on mukautettu kunkin miehitettyjen tai miehittämättömien ilma-alusten lentoonlähtöpainoon, lisäävät lentokoneiden rungon käyttöikää. "Vähemmän asennustilaa, parempaa tehokkuutta ja joustavuutta sekä pienempää huoltoa ja henkilömäärää vähentämällä EMALS lisää merkittävästi valmiuksia ja alentaa kustannuksia, mikä tukee edelleen kaluston kehittämistä", Elke lisäsi.
Avascent -konsultointiyrityksen Alexander Changin mukaan rautatieaseilla on myös useita etuja. "Ja tärkeintä tietysti on, että he voivat ampua ammuksia suurella nopeudella, joka on luokkaa seitsemän Machia ilman mitään räjähteitä." Koska kiskopistoolin energialähde on koko aluksen yleinen virransyöttöjärjestelmä, räjähteiden tai ponneaineiden kuljetukseen liittyvät riskit suljetaan pois. Kiskopistoolin suuret alkunopeudet, noin kaksi kertaa perinteisten aluksen tykkien alkunopeudet, lyhentävät lyöntiaikoja ja antavat aluksen vastata lähes samanaikaisesti useisiin uhkiin. Tämä johtuu siitä, että jokaisen uuden ammuksen kanssa ei tarvitse veloittaa taistelu- tai ponneaineita. Elke totesi, että "taistelukärkien ja ponneaineiden avulla tarjonta yksinkertaistuu, yhden laukauksen kustannukset ja logistinen taakka vähenevät, kun taas kiskon suhteellisen pienet mitat mahdollistavat lehden kapasiteetin lisäämisen … paljon pidempi kantama verrattuna muihin aseisiin (esimerkiksi maa-ilma-ohjuksilla, joita käytetään pinta-alusten suojelemiseen). Raportti kongressille toteaa, että toistaiseksi kaksi Raytheonin ja General Atomicsin Yhdysvaltain laivastolle rakentamaa prototyyppistä kiskopistoolia "voivat ampua ammuksia 20-32 megajoulea energiatasolla, mikä riittää ammuksen matkalle 92-185 km". Jos vertaamme, niin avoimien lähteiden mukaan OTO Melara / Leonardon 76 mm: n laivapistoolin alkunopeus on suuruusluokkaa 2,6 Mach (3294 km / h) ja saavuttaa enintään 40 km. Finkenaur totesi, että "kiskoa voidaan käyttää pinta-alusten palotukeen, kun on välttämätöntä lähettää ammuksia satoja meripeninkulmia, tai sitä voidaan käyttää lähikuunteluun ja ohjuspuolustukseen."
Haasteet edessä
EMALS -järjestelmässä käytetty tekniikka on jo tuotantovaiheessa. Yhdysvaltain laivasto, joka valitsi tämän General Atomicsin suunnitteleman katapultin nousemaan uusilta Ford-luokan lentotukialuksilta, teki ensimmäiset stressitestit marraskuussa 2016. Tämän luokan ensimmäisellä aluksella, Gerald R. Fordilla, tyypillistä lentokoneita simuloivat painolastit painettiin mereen (video alla). Käytettiin 15 eri painoista kuorikärryä. Ensimmäiset laukaisut päättyivät epäonnistuneesti, mutta seuraavat todettiin onnistuneiksi. Esimerkiksi noin 6800 kg painava teli kiihdytettiin lähes 260 km / h nopeuteen ja pienempi 3600 kg painoinen teli 333 km / h. Elken mukaan järjestelmää valmistetaan ja asennetaan myös lentotukialukseen John F. Kennedy, joka on määrä siirtää laivastolle vuonna 2020. GA on myös valittu ainoaksi EMALS -urakoitsijaksi lentotukialukselle Enterprise, jonka rakentamisen on määrä alkaa vuonna 2018. Elke totesi, että "näemme myös muiden valtioiden kiinnostuksen sähkömagneettisiin lentoonlähtö- ja laskujärjestelmiimme, koska ne haluavat saada uutta teknologiaa ja lentotukialuksia laivastossaan." On kuitenkin syytä huomata, että vaikka EMALS -tekniikka on valmis tuotantoon, itse järjestelmää ei voida asentaa suurimpaan osaan käytössä olevista lentotukialuksista sen käyttämiseen tarvittavan energian määrän vuoksi.
Edellä mainitun lisäksi kiskopistoolilla on useita vakavia haittoja. Finkenaurin mukaan "yksi sähkömagneettisen tekniikan käytön ongelmista puolustusalalla on tynnyrin pitäminen toimintakunnossa ja tynnyrin kulumisen vähentäminen jokaisen ammuksen laukaisun jälkeen." Itse asiassa nopeus, jolla ammus poistuu tynnyristä, aiheuttaa sellaista kulumista, että ensimmäisissä testeissä tynnyri oli rakennettava kokonaan uudelleen jokaisen laukauksen jälkeen. "Pulssiteho tuo mukanaan haasteen vapauttaa valtavan määrän energiaa ja koordinoida pulssivoimamoduulien yhteistyötä yhdessä laukauksessa." Kaikkien näiden moduulien on vapautettava kertynyt sähkö oikealla hetkellä tarvittavan magneettikentän voimakkuuden luomiseksi ja ammuksen työntämiseksi ulos tynnyristä. Lopuksi, energiamäärä, joka tarvitaan ammuksen kiihdyttämiseen sellaisiin nopeuksiin, aiheuttaa ongelman pakata tarvittavat aseen komponentit riittävän pieniksi fyysisiksi mitoiksi, jotta se voidaan asentaa eri luokkien pinta -aluksiin. Näistä syistä Finkenaurin mukaan pienikiskoiset aseet voivat tulla käyttöön seuraavien viiden vuoden aikana, kun taas 32 megajoulea täydellä teholla varustettu kisko on todennäköisesti asennettu alukseen seuraavan 10 vuoden aikana.
Hyperaktiivisuus
Changin mukaan "Yhdysvaltain laivasto on viime aikoina alkanut kiinnittää vähemmän huomiota kiskotekniikan tekniikan parantamiseen ja kiinnittänyt huomionsa HVP (Hyper Velocity Projectile) -hypersonic -ammuksen ominaisuuksiin, jotka sopivat helposti olemassa oleviin perinteisiin aseisiin." HVP: tä koskevassa teknisessä asiakirjassa, jonka Yhdysvaltain laivaston tutkimusvirasto julkaisi syyskuussa 2012, sitä kuvataan”monipuoliseksi, vähävasteiseksi ohjatuksi ammukseksi, joka kykenee suorittamaan erilaisia tehtäviä erilaisista asejärjestelmistä”. kiskokiväärin lisäksi sisältää standardin mukaiset amerikkalaiset merivoimien järjestelmät: 127 mm: n Mk. 45 -laivastotykki ja 155 mm: n edistynyt tykistökiinnitys Advanced Gun System, jonka on kehittänyt BAE Systems. BAE Systemsin mukaan "erityinen ainesosa" HVP: n suunnittelussa on sen erittäin alhainen aerodynaaminen vastus, jolloin ei tarvita rakettimoottoria, jota käytetään laajasti tavanomaisissa ammuksissa laajentaakseen valikoimaansa.
CRS -tutkimuspalvelun raportin mukaan, kun ammutaan Mk.45 -asennuksesta, tämä ammus voi saavuttaa vain puolet nopeudesta, jonka se voisi saavuttaa, kun se ampuu kiskosta ase, joka on kuitenkin edelleen kaksi kertaa nopeampi kuin tavanomainen ammus, joka ammuttiin Mk.45 -aseesta. Kuten Yhdysvaltain laivaston lehdistötiedotteessa todetaan,”HVP yhdessä Mk.45: n kanssa suorittaa erilaisia tehtäviä, mukaan lukien pinta -alusten palotuki, ja se laajentaa laivaston valmiuksia taistella ilma- ja pintauhkia vastaan mutta myös nousevien uhkien kanssa."
Changin mukaan puolustusministeriön tutkimusosaston päätös investoida merkittäviä varoja HVP: n kehittämiseen on tarkoitettu ratkaisemaan ongelman, joka koskee alusten varustamista uudelleen kiskoaseiden asentamiseksi niihin. Siten Yhdysvaltain laivasto voi käyttää hypersonic-HVP-ammusta Ticonderoga-luokan risteilijöissään ja Arleigh Burke -luokan hävittäjissä, joissa molemmissa on kaksi Mk.45-asetta. Kiskotykki ei ole vielä teknisesti valmis asennettavaksi uusiin Zamvolt-luokan hävittäjiin, joista ensimmäinen hyväksyttiin Yhdysvaltain laivastolle lokakuussa 2016. Mutta ainakin kehityksen lopussa HVP-ammukset voivat päästä 155 mm: n tykistökiinnikkeidensä, kuten Advanced Gun Systemin, ampumatarvikkeisiin. Lehdistötiedotteen mukaan laivasto suoritti tammikuussa armeijan haupitsista saadun HVP -ammuksen ampumistestit. Yhdysvaltain laivasto ei anna tietoja siitä, milloin HVP voi aloittaa palveluksen sota -alustensa kanssa.
Teollisuuden kehitys
Vuonna 2013 BAE Systems sai 34,5 miljoonan dollarin sopimuksen merivoimien tutkimus- ja kehitysvirastolta kiskoaseen kehittämiseksi aseen prototyypin rakentamisohjelman toiseen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa laivaston Surface Weapons Development Centerin insinöörit ampuivat onnistuneesti Raytheon EM Railgun -prototyypin saavuttaen 33 megajouleen energiatason. BAE Systemsin mukaan yhtiö aikoo toisessa vaiheessa siirtyä yhden laukauksen räjähdyspaloon ja kehittää automaattisen latausjärjestelmän sekä lämpöohjausjärjestelmät aseen jäähdyttämiseksi jokaisen laukauksen jälkeen. Vuonna 2013 BAE Systems sai myös tältä osastolta sopimuksen HVP: n kehittämisestä ja esittelystä.
General Atomics aloitti kiskoteknologian kehittämisen vuonna 1983 osana presidentti Ronald Reaganin strategista puolustusaloitetta. Aloitteen tarkoituksena oli "kehittää avaruuspohjainen ohjuspuolustusohjelma, joka voisi suojella maata laajamittaiselta ydinhyökkäykseltä". Aloite menetti merkityksensä kylmän sodan päätyttyä ja hylättiin nopeasti osittain sen kohtuuttomien kustannusten vuoksi. Silloin teknisiä ongelmia oli enemmän kuin tarpeeksi, eikä kiskot olleet poikkeus. Ensimmäinen versio kiskopistoolista tarvitsi niin paljon energiaa aseen käyttämiseen, että se voitaisiin sijoittaa vain suureen halliin, ja siksi Elken mukaan "olemme viimeisten kahdeksan vuoden aikana pienentäneet elektroniikan ja puolijohteiden kokoa ja loi erittäin suuria kondensaattoreita."
Nykyään General Atomics on jo kehittänyt 30 megajoulea kiskotykkiä ja 10 megajoulea Blitzer -yleiskiskoa. Samaan aikaan kondensaattori, joka yksinkertaistaa prosessia energian varastointiin ampumiseen reliaseista maa -ajoneuvoihin, esiteltiin onnistuneesti heinäkuussa 2016 avoimella alueella. Elke lisäsi tältä osin:”Olemme myös onnistuneesti osoittaneet Blitzer -tykin kuljetettavuuden. Tykki purettiin ja kuljetettiin Dagwayn testipaikalta Fort Sillin testipaikalle ja koottiin siellä uudelleen useita onnistuneita ampumakokeita varten vuoden 2016 armeijan liikkeiden aikana.”
Raytheon kehittää aktiivisesti myös kiskopistooliteknologiaa ja innovatiivista pulssienergiaverkkoa. Finkenaur selitti:”Verkko koostuu monista 6,1 m pitkiä ja 2,6 metriä korkeita pulssivoimalaitteita, joissa on kymmeniä pieniä lohkoja, joita kutsutaan pulssivoimamoduuleiksi. Näiden moduulien tehtävänä on kerätä tarvittava energia muutaman sekunnin ajan ja vapauttaa se hetkessä. Jos otamme tarvittavan määrän moduuleja ja liitämme ne yhteen, ne voivat tuottaa kiskopistoolin käyttöön tarvittavan tehon.
Vastapaino uhkille
Huhtikuussa 2016 Brysselissä pitämässään puheessa Yhdysvaltain apulaispuolustusministeri Bob Work totesi, että”sekä Venäjä että Kiina parantavat erityisoperaatiojoukkojensa kykyä toimia päivittäin merellä, maalla ja ilmassa. Niistä on tulossa melko vahvoja kyberavaruudessa, sähköisissä vastatoimissa ja avaruudessa. " Tämän kehityksen aiheuttamat uhat pakottivat Yhdysvallat ja Nato-maat kehittämään ns. Yhteisen "kolmannen vastapainostrategian" TOI (Third Offset Initiative). Kuten silloinen puolustusministeri Heigel totesi vuonna 2014, TOI: n tavoitteena on tasata tai hallita Kiinan ja Venäjän sotilaallisia voimavaroja, jotka on kehitetty ottamalla käyttöön uusin tekniikka. Tässä yhteydessä kiskot ja erityisesti hypersooniset ammukset edustavat keskeisiä kykyjä torjua tai neutraloida Kiinan ja Venäjän aseiden mahdolliset uhat, jotka mainittiin artikkelin johdanto -osassa.
