Новое оружие России: Боевой космолёт

[mark200000]

http://vpk.name/news/50712_novoe_oruzhie_rossii_relsotron_arcimovicha.html

Новое оружие России: Рельсотрон Арцимовича

Испытания электромагнитной пушки ошеломили военных – трехграммовый снаряд, поразивший стальную пластину, превратил её в плазму

Несмотря на губительные реформы в наших Вооруженных силах, армейский научно-технический интеллект не стоит на месте, продолжаются разработки новых видов оружия, способных коренным образом изменить не только характер современного боя, но и соотношение сил в системе военного противостояния на мировой арене.


Шатурское чудо


Недавно в лаборатории Шатурского филиала Объединенного института высоких температур Российской академии наук были проведены испытания уникального устройства – рельсотрона Арцимовича, который представляет собой электромагнитную пушку, стреляющую пока очень маленькими снарядами – массой до трех граммов. Однако разрушительные способности такой «горошины» поразительны. Достаточно сказать, что поставленная на её пути стальная пластина просто-напросто испарилась, превратившись в плазму. Все дело в гигантской скорости, придаваемой снаряду электромагнитным ускорителем, используемым вместо традиционного пороха.


После испытаний директор Шатурского филиала Объединенного института высоких температур РАН Алексей Шурупов сообщил присутствовавшим

журналистам:


- В наших лабораторных испытаниях максимальная скорость достигла 6,25 километра в секунду при массе снаряда в несколько грамм (примерно три грамма). Это очень близко к первой космической скорости.


Что же это за пушка, и какие возможности она сулит?


Принцип Гаусса


Для начала нужно отметить, что поиски альтернативы использованию пороха в качестве рабочего вещества для разгона снаряда в стволе орудия начались еще в начале прошлого века. Как известно, пороховые газы обладают достаточно большим молекулярным весом и, как следствие, относительно малой скоростью расширения. Предельная скорость, достигаемая снарядом в традиционных артиллерийских системах, ограничена величиной порядка 2-2,5 км/с. Это не так уж много, если стоит задача одним выстрелом прошивать броню вражеского танка или корабля.


Считается, что первыми выдвинули идею электромагнитной пушки французские инженеры Фашон и Виллепле еще в 1916 году. Основываясь на принципе индукции Карла Гаусса, 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. По сравнению с пороховыми артиллерийскими установками результат, конечно, получился достаточно скромный, однако показавший принципиальную возможность создания оружия, в котором снаряд разгоняется без помощи пороховых газов. 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. Впрочем, и у французов дальше модели «пушки Гаусса» дело не пошло, поскольку для того времени разработки казались слишком фантастическими. К тому же эта новинка, как уже отмечалось, не давала преимуществ относительно пороха.


- Систематические научные работы по созданию принципиально новых электродинамических ускорителей массы (ЭДУМ) начались в мире в 50-х годах XX века, - рассказал корреспонденту «СП» эксперт инфоцентра «Оружие России» полковник запаса Александр Ковлер. - Одним из родоначальников отечественных разработок в этой области был выдающийся советский ученый, исследователь плазмы Л.А. Арцимович, который ввел в отечественную терминологию понятие «рельсотрон» (в англоязычной литературе принят термин «railgun») для обозначения одной из разновидностей ЭДУМ. Идея рельсотрона была прорывной в области развития электромагнитных ускорителей. Он представляют собой систему, состоящую из источника электроэнергии, коммутационной аппаратуры и электродов в виде параллельных электропроводящих рельсов длиной от 1 до 5 метров, находящихся в стволе на небольшом расстоянии друг от друга (порядка 1 см). Электрический ток от источника энергии подводится к одному рельсу и возвращается через плавкую вставку, находящуюся за ускоряемым телом и замыкающую электрическую цепь на второй рельс. В момент подачи высокого напряжения на рельсы вставка моментально сгорает, превращаясь в облако плазмы (его называют «плазменным поршнем» или «плазменной арматурой»). Ток, протекающий в рельсах и поршне, образует между рельсами сильное магнитное поле. Взаимодействие магнитного потока с током, протекающим через

плазму, генерирует электромагнитную силу Лоренца, толкающую ускоряемое тело вдоль рельсов.


Рельсотроны позволяют ускорять небольшие тела (до 100 г) до скоростей 6-10 км/сек. Собственно, можно обойтись вообще без снаряда и разгонять плазменный поршень сам по себе. В этом случае плазма вырывается из ускорителя с поистине фантастической скоростью - до 50 км/сек.


Что это даст?


В годы холодной войны работы по созданию электромагнитных пушек активно велись и в СССР и в США. Они до сих пор строго засекречены. 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 индивидуальное стрелковое оружие на этом принципе.


«Общая длина винтовок была небольшой, однако того, кто видел такое оружие впервые, поражала массивность приклада. Но именно там и помещались основные механизмы; туда же, позади рукоятки управления огнем, пристыковывался очень толстый магазин. Он имел такие параметры не за счет бесчисленности патронов. Просто в нем же находился добавочный, причем достаточно мощный, аккумулятор. Винтовка была плазменная, без электричества она стрелять не могла. Из-за безгильзовой механики она имела недоступную другим видам автоматов скорострельность. А за счет разгона пуль плазмой они получали солидное ускорение, однозначно недостижимое пороховыми устройствами... И только после третьего-четвертого бесшумного и невидимого залпа дошло понимание случившегося... кто-то вскрикнул, пораженный пулей, прошившей вначале впередиидущего товарища, а то и двух. Страшная штука – плазменный разгон!» - так описывает применение в недалеком будущем электромагнитного оружия писатель-фантаст, «певец высоких оружейных технологий» Федор Березин в своем романе «Красный рассвет».


К этому можно добавить, что такое оружие способно легко сбивать военные спутники и ракеты, а поставленное на танк, оно делает боевую машину неуязвимой. К тому же от неё практически не будет защиты. Снаряд с космической скоростью пробьет все, что угодно. Военный эксперт Павел Фельгенгауэр добавляет: «Можно будет резко сократить калибр, по меньшей мере, в два раза. А значит, больше боезапас, меньше вес. Не будет артиллерийского пороха на борту, а это защита самого танка, он будет менее уязвим. Взрываться будет нечему».


Недавно в прессу просочилась информация о том, что 10 декабря 2010 года ВМС США провели испытание рельсотрона, которые были признаны успешными. Проверка оружия проводилась на мощности в 33 мегаджоуля. Согласно расчетам ВМС США, такая мощность позволяет выстреливать металлическим снарядом на расстояние до 203,7 километра, причем в конечной точке скорость болванки составляет около 5,6 тысячи километра в час. Предполагается, что к 2020 году будут созданы орудия с дульной энергией в 64 МДж. Эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumwalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с прицелом на перспективные ЭМ-пушки.


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.


Мы отстали, но не безнадежно


Рыночные реформы в России резко затормозили работы по созданию рельсотрона. Но, несмотря на сокращение финансирования военных разработок электромагнитного оружия, отечественная наука также не стоит на месте. Свидетельством тому – систематическое появление русских фамилий в материалах ежегодной международной конференции по электромагнитному разгону EML Technology Symposium.


Испытания в Шатуре также свидетельствуют о нашем движении вперед в этом направлении. О сравнительном соотношении возможностей России и США в этой области можно судить по конкретным показателям испытаний. Трехкилограммовый снаряд американцы разогнали до 2,5 километра в секунду (что близко к пороховому ускорителю). Наш снаряд в тысячу раз меньше (3 грамма), но его скорость в два с половиной раза выше (6,25 км,/сек.)


По-разному звучат и оценки перспектив. «На современных кораблях и американских, и российских использовать такое оружие нельзя. Для него просто не хватит энергии. Потребуется создание нового поколения кораблей с энергетической системой, которая обеспечит как двигатели судов, так и их оружие», — говориться в опубликованном в печати заявлении управления вооружения и эксплуатации ВМФ РФ. В то же время американские военные журналы уже публикуют макеты первого корабля, который может получить новое оружие. Эсминец XXI века DDX должен появиться к 2020 году.


Автор Сергей Турченко

[mark200000]

http://www.spacenews.ru/live/full_news.asp?id=26085

NASA создаст рельсотрон для запуска космических аппаратов
15.09.2010 Инженеры американского Космического центра Кеннеди предложили оригинальный способ запуска космических аппаратов и носителей в верхние слои атмосферы. Как говорится в пресс-релизе NASA, начальное ускорение запускаемому аппарату будет придаваться электромагнитной пусковой установкой, схожей с рельсотроном, создаваемым для ВМС США, либо специальными салазками с газово-поршневым приводом.
Похожие системы уже существуют. Например, в некоторых развлекательных центрах в США аттракционы "американские горки" используют для приведения тележек в движение электромагнитное поле, однако там разгон тележки осуществляется до 96 километров в час. Согласно планам инженеров космического центра, рельсотрон должен будет разгонять запускаемый аппарат до 960 километров в час на отрезке в 3,2 километра.

После разгона дальнейшее ускорение запускаемому аппарату будут придавать собственные силовые установки, включая гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Сам аппарат перед достижением верхних слоев атмосферы должен будет развить скорость в десять чисел Маха (около 11,5 тысячи километров в час).

Основные технологии, которые планирует использовать NASA, уже разрабатываются. В частности, в 2008 году ВМС США показали прототип дальнобойного рельсотрона. Испытанный образец сумел разогнать снаряд до скорости в 2520 метров в секунду. В настоящее время этот показатель доведен до 3,5 тысячи метров в секунду. В перспективе ВМС США планируют использовать рельсотроны, известные также как рельсовая пушка и рейлган, на перспективных эсминцах проекта DDG-1000 Zimwalt.

Рельсотрон - пушка, использующая электромагнитную силу для разгона электропроводного снаряда, который на первом этапе запуска является частью электрической цепи. Свое название пушка получила благодаря двум контактным рельсам, между которыми и движется снаряд, соприкасающийся с ними.

Помимо этого ведется разработка и испытание ракет с гиперзвуковыми реактивными двигателями Hyper-X и X-51. Эти аппараты должны будут развивать скорость до 25 чисел Маха. Испытанные в начале 2010 года прототипы показали работоспособность созданных инженерами двигателей, хотя сами испытания оказались успешными лишь частично.

http://lenta.ru/

[Михаил Яковлевич Ковалёв]

Оставим пока заботу о перегрузках. Не обязательно  делать средства выведения в виде самолётов , которые поднимают всю махину закрылками, разгоном. Не намного лучше и ракеты, без аэродинамической формы и с усилиями строго вниз или вбок при старте. Это всё силы  двигателей взрывного типа с малым коэффициентом. Давайте сделаем комбинированный зведолёт, использующий все известные нам на сегодня силы. Воздушный шар. Его совсем не обязательно делать строго круглым. Сделаем его в виде полусегмента по форме , как курица. Там где у неё хвост  разместим  реактивный двигатель с твёрдым и лёгким  топливом. Он может включиться при старте в верхних слоях и  форма его, как раздвоенный жёлудь.... На месте головы /где сужение/ разместим вентилятор нагнетатель  воздуха  снизу. Этот воздух должен нагреваться в корпусе / внутри сегмента этого гибрида  "цепеллина" с воздушным шаром/ и не очень высокими температурами. Поднимать будет  разогретый газ... Он может возвращаться  после старта корабля вниз., и садиться, как обычный аэростатик, или водушный шар. Можно предусмотреть и самоуплотняющуюся, складывающуюся модель, которую не надо сбрасывать , как ступени ракет... Переменный объём  понадобится при спуске, может понадобиться. Электроника в нынешних аппаратах крайне уязвима. При выходе из строя малейшей детали космического аппарата  он выхоздит из строя весь. Её надо защищать деревом и шкурами животных и предусматривать механическую подпитку...

[Shestoper]

Советую начать с вот этих книжек: http://www.fizika.ru/kniga/
А потом можно будет поговорить о таких материях, как величина скоростного напора, распределение плотности атмосферы по высоте, сила Архимеда, массовая отдача стратостатов.

[Вадим Лукашевич]

Советую начать с вот этих книжек: http://www.fizika.ru/kniga/
А потом можно будет поговорить о таких материях, как величина скоростного напора, распределение плотности атмосферы по высоте, сила Архимеда, массовая отдача стратостатов.

Я посмотрел все по указанной ссылке, но не смог ничего найти про деревяные спутники и защиту электроники шкурами животных. Не могли бы Вы дать более точную ссылку?

[mark200000]

http://www.popmech.ru/article/8352-vyizhigatel/

Выжигатель: Самоходные лазерные комплексы

«А вот о второй машине, которую вы указали в своем факсе, мы вам рассказать не можем. С нее еще не снят гриф секретности», – человеку на том конце провода было не по себе даже произнести название самоходного лазерного комплекса 1К17 «Сжатие»

Между тем интерес наш был вызван вовсе не презрением к государственной тайне. Мы увидели и беспрепятственно сфотографировали СЛК «Сжатие» в Военно-техническом музее, недавно открывшемся в селе Ивановском Московской области. Там редкий экспонат тоже выставлен без аннотации. Говорят, списанный экземпляр в весьма удручающем состоянии передала музею некая военная часть под Коломной. О назначении аппарата тамошние вояки не рассказали: не потому что секретно, а потому что сами как-то не задумывались. Иначе бы не отдали.

Мы постарались разобраться, зачем «лазерному танку» шестнадцать «глаз» и насколько секретно то, что выставляется на всеобщее обозрение под грифом секретности.

«Стилет»: мертвые души

Вторую половину XX века можно с полным правом назвать эпохой лазерной эйфории. Теоретические преимущества лазерного оружия, со скоростью света поражающего цель прямой наводкой, независимо от ветра и баллистики, были очевидны не только для фантастов. Первый рабочий образец лазера был создан в 1960 году, а уже в 1963-м группа специалистов конструкторского бюро «Вымпел» приступила к разработке экспериментального лазерного локатора ЛЭ-1. Именно тогда сформировался основной костяк ученых будущего НПО «Астрофизика». В начале 1970-х специализированное лазерное КБ окончательно оформилось как отдельное предприятие, получило собственные производственные мощности и стендово-испытательную базу. Был создан межведомственный научно-исследовательский центр ОКБ «Радуга», укрывшийся от посторонних глаз и ушей в номерном городе Владимир-30.

В 1978 году было образовано НПО «Астрофизика», пост генерального конструктора в котором занял Николай Дмитриевич Устинов, сын министра обороны СССР Дмитрия Устинова. Трудно сказать, сказалось ли это на и без того успешных разработках НПО в области военных лазеров. Так или иначе, уже в 1982 году на вооружение Советской армии был сдан первый самоходный лазерный комплекс 1К11 «Стилет».

«Стилет» был призван вывести из строя оптико-электронные системы наведения оружия противника. Его потенциальные цели – танки, самоходные артиллерийские установки и даже низколетящие вертолеты. Обнаружив цель средствами радиолокации, «Стилет» производил ее лазерное зондирование, пытаясь обнаружить оптическое оборудование по бликующим линзам. Точно локализовав «электронный глаз», аппарат поражал его мощным лазерным импульсом, ослепляя или выжигая чувствительный элемент (фотоэлемент, светочувствительную матрицу или даже сетчатку глаза прицелившегося бойца).

Наведение боевого лазера по горизонтали осуществлялось поворотом башни, по вертикали – с помощью системы точно позиционируемых крупногабаритных зеркал. Точность прицеливания «Стилета» сомнений не вызывает. Чтобы составить представление о ней, достаточно вспомнить, что лазерный локатор ЛЭ-1, с которого начиналось НПО «Астрофизика», был способен за доли секунды навести 196 лазерных лучей в пространство цели – баллистической ракеты, летящей со скоростью 4–5 км/с.

Лазерная система 1К11 монтировалась на шасси ГМЗ (гусеничный минный заградитель) свердловского завода «Уралтрансмаш». Были изготовлены всего две машины, отличающиеся между собой: в процессе испытаний лазерная часть комплекса дорабатывалась и изменялась.

Формально СЛК «Стилет» по сей день стоит на вооружении Российской армии и, как гласит историческая брошюра НПО «Астрофизика», отвечает современным требованиям ведения оборонно-тактических операций. Но источники на «Уралтрансмаше» утверждают, что экземпляры 1К11, кроме двух опытных, на заводе не собирались. Пару десятилетий спустя обе машины были обнаружены в разукомплектованном виде, со снятой лазерной частью. Одна – на утилизации в отстойнике 61-го БТРЗ под Санкт-Петербургом, вторая – на танкоремонтном заводе в Харькове.

«Сангвин»: в зените
 
Разработка лазерного оружия в НПО «Астрофизика» шла стахановскими темпами, и уже в 1983 году на вооружение был сдан СЛК «Сангвин». Его главное отличие от «Стилета» заключалось в том, что боевой лазер наводился на цель без использования крупногабаритных зеркал. Упрощение оптической схемы положительно сказалось на поражающей способности оружия. Но наиболее важным улучшением стала увеличенная подвижность лазера в вертикальной плоскости. «Сангвин» предназначался для поражения оптико-электронных систем воздушных целей.

Специально разработанная для комплекса система разрешения выстрела позволяла ему успешно стрелять по движущимся мишеням. На испытаниях СЛК «Сангвин» продемонстрировал способность стабильно определять и поражать оптические системы вертолета на дальностях более 10 км. На близких расстояниях (до 8 км) аппарат полностью выводил из строя прицелы противника, а на предельных дальностях ослеплял их на десятки минут.

Лазерный комплекс «Сангвина» устанавливался на шасси зенитной самоходной установки «Шилка». Помимо боевого лазера на башне монтировались маломощный зондирующий лазер и приемное устройство системы наведения, фиксирующее отражения луча зондировщика от бликующего объекта.

Через три года после «Сангвина» арсенал советской армии пополнился корабельным лазерным комплексом «Аквилон» с принципом действия, аналогичным наземным СЛК. Морское базирование имеет важное преимущество перед наземным: энергетическая система военного корабля может предоставить значительно больше электроэнергии для накачки лазера. А значит, можно повысить мощность и скорострельность орудия. Комплекс «Аквилон» предназначался для поражения оптико-электронных систем береговой охраны противника.

«Сжатие»: лазерная радуга
 
СЛК 1К17 «Сжатие» был сдан на вооружение в 1992 году и был намного совершеннее «Стилета». Первое отличие, которое бросается в глаза,– применение многоканального лазера. Каждый из 12 оптических каналов (верхний и нижний ряд линз) имел индивидуальную систему наведения. Многоканальная схема позволяла сделать лазерную установку многодиапазонной. В качестве противодействия подобным системам противник мог защищать свою оптику светофильтрами, блокирующими излучение определенной частоты. Но против одновременного поражения лучами сразной длиной волны светофильтр бессилен.

Объективы в среднем ряду относятся к системам прицеливания. Маленькая и большая линзы справа – это зондирующий лазер и приемный канал автоматической системы наведения. Такая же пара линз слева – это оптические прицелы: маленький дневной и большой ночной. Ночной прицел оснащался двумя лазерными подсветчиками-дальномерами. В походном положении иоптика систем наведения, и излучатели закрывались бронированными щитками.

В СЛК «Сжатие» использовался твердотельный лазер с люминесцентными лампами накачки. Такие лазеры достаточно компактны и надежны для использования в самоходных установках. Об этом свидетельствует и зарубежный опыт: в американской системе ZEUS, устанавливаемой на вездеход Humvee и призванной «поджигать» вражеские мины на расстоянии, преимущественно применялся лазер с твердым рабочим телом.

В любительских кругах ходит байка о 30-килограммовом кристалле рубина, выращенном специально для «Сжатия». На самом деле рубиновые лазеры устарели практически сразу после своего рождения. В наши дни они используются разве что для создания голограмм и сведения татуировок. Рабочим телом в 1К17 вполне мог быть алюмоиттриевый гранат с добавками неодима. Так называемые YAG-лазеры в импульсном режиме способны развивать внушительную мощность.

Генерация в YAG происходит с длиной волны 1064 нм. Это излучение инфракрасного диапазона, которое всложных погодных условиях подвержено рассеиванию в меньшей степени, чем видимый свет. Благодаря большой мощности YAG-лазера на нелинейном кристалле можно получить гармоники – импульсы с длиной волны вдвое, втрое, вчетверо короче исходной. Таким образом формируется многодиапазонное излучение.

Главная проблема любого лазера– это чрезвычайно низкий КПД. Даже в самых современных и сложных газовых лазерах отношение энергии излучения к энергии накачки не превышает 20%. Лампы накачки требуют очень много электричества. Мощные генераторы и вспомогательная силовая установка заняли б