Railgun - senjata masa depan. Senapan rel Amerika: senjata fantastis untuk kapal masa depan Senapan rel elektromagnetik

Ilmu pengetahuan tidak tinggal diam; dalam perlombaan untuk menguasai dunia, manusia semakin banyak menciptakan senjata canggih yang mengancam stabilitas bola dunia dan mengendalikan musuh dan simpatisan.

Ilmuwan Amerika sekali lagi akan mengejutkan seluruh dunia dengan menghadirkan senjata baru, yang telah dijuluki “Senjata Abad Kedua Puluh Satu”. Di bawah nama yang menakutkan dan menjanjikan ini terdapat prototipe industri senjata elektromagnetik. Senjata elektromagnetik paling kuat di dunia disebut "Railgun" dan berencana untuk memulai babak baru dalam persenjataan dunia.

RailGun, sebagai akselerator massa elektroda berdenyut, memungkinkan Anda bertransformasi energi listrik menjadi kinetik. Nama perangkat lahir karena kemunculan sistemnya. Sebenarnya, apa yang disebut “rel” sebenarnya adalah elektroda paralel yang dihubungkan ke sumber arus searah. Proyektil ditempatkan di antara keduanya, dan sirkuit listrik ditutup untuk memberikan percepatan. Tujuan utama pengembangan teknologi tersebut adalah untuk melengkapi Angkatan Laut AS dengan senjata serupa. Diasumsikan jarak tembaknya mencapai empat ratus kilometer.

Rail gun menggunakan gaya elektromagnetik (gaya Laurenz) untuk mempercepat proyektil, yang pada awalnya merupakan bagian dari rantai.

Keuntungan menggunakan railgun tidak dapat disangkal:

• Kekuatan destruktif yang tinggi dari tembakan;
• Jarak tembak yang mengesankan (dari 150 hingga 350 km);
• Keamanan senjata jenis ini karena tidak adanya bubuk mesiu/bahan bakar peledak;
• Pengurangan bobot akan memungkinkan peralatan dilengkapi dengan jumlah muatan yang lebih besar;
• Kecepatan proyektilnya bisa mencapai sembilan ribu kilometer per jam.

Prototipe industri akan lebih tahan lama. Namun, meskipun terlihat menjanjikan, proyek ini memiliki banyak keterbatasan yang menghambat pengiriman kapal perang AS secara cepat:

• Diperlukan dorongan yang jelas dan tajam yang akan mempercepat dan mendorong proyektil sebelum tersebar atau menguap;
• Sejumlah besar energi yang akan digunakan untuk menggerakkan pistol pulsa;
• Efek buruk dari kelembapan dan garam, menyebabkan sistem terkena korosi;
• Stabilisasi sistem;
• Selesaikan pembukaan kedok peluncur, yang terjadi setelah tembakan pertama;

Sejumlah besar dana dikeluarkan untuk pengujian dan perbaikan sampel laboratorium dengan kerangka waktu yang tidak jelas untuk implementasi skala penuh. Untuk memecahkan masalah melengkapi RailGun dengan energi, penelitian tambahan sedang dilakukan secara paralel. Proyektil harus memiliki massa minimum, bahan pembuatan proyektil dan rel harus memiliki konduktivitas yang tinggi.

Pengerjaan railgun terus berlanjut

Sejalan dengan pekerjaan pada sumber energi yang memungkinkan beberapa tembakan tanpa penggantian total, para ilmuwan berupaya meningkatkan sistem: ukurannya yang ringkas, bahan pembuat bagian-bagian senjata, dan keamanannya.

Jika hasil uji coba senjatanya berhasil, maka ini benar-benar akan menjadi terobosan nyata dalam penyelenggaraan operasi militer di atas air. Amerika, setelah mencapai keberhasilan dalam penerapan railgun, akan mampu mendominasi bidang militer tanpa masalah. Penghancuran target dengan presisi tinggi pada jarak jauh akan menjadi mungkin, dan kecepatan luar biasa yang dicapai proyektil akan berkontribusi pada efek destruktifnya yang sangat besar. Fakta penting adalah bahwa biaya proyektil railgun beberapa kali lebih rendah daripada biaya proyektil anti-kapal lainnya, dan sistem tersebut hanya dapat dikelola oleh satu orang - penembak.

Upaya untuk meningkatkan railgun sedang dilakukan di Amerika Serikat dengan berbagai tingkat keberhasilan. Pada tahun 2011, terdapat ancaman serius terhadap penutupan proyek karena dianggap tidak menjanjikan dan “futuristik”. Namun, Barack Obama membela “senjata abad ke-21” dengan menandatangani dekrit terkait. Saat ini, sejumlah orang sedang mengerjakan proyek tersebut perusahaan besar, seperti General Atomics dan BAE Systems), yang berencana melengkapi kapal perang dengan railgun dalam waktu sepuluh tahun. Untuk melaksanakan program ini, perlu menyempurnakan sumber energi yang menggerakkan RailGun. Seharusnya berfungsi seperti baterai, cukup menyimpan jumlah besar energi, dan tindakan setengah-setengah tidak akan menyelesaikan masalah: apa gunanya senjata mahal yang mampu menembakkan beberapa tembakan? Selain itu, laju tembakan senjata yang dinyatakan dari 6 hingga 10 putaran per menit hanyalah sebuah teori, dan itupun tidak cukup.

Pekerjaan untuk meningkatkan laju tembakan melibatkan pencarian bahan yang lebih tahan aus: pemandu pada senjata harus diubah setelah setiap detik tembakan. Upaya untuk meningkatkan kecepatan menyebabkan hancurnya proyektil dalam penerbangan, dan ini juga menjadi hambatan serius bagi penerapan railgun dalam skala besar. Ke dalam daftar ini kita dapat menambahkan kebutuhan akan panduan dan sistem pengamatan dengan presisi tinggi, dan menjadi jelas bahwa rencana Amerika dapat dikatakan terlalu optimis.

Sejarah penciptaan RailGun

Namun tes pertama senjata tersebut dilakukan oleh Jerman selama Perang Dunia Kedua. Senjata tersebut diuji di terowongan kereta api di Bavaria, dan hasilnya meningkatkan harapan akan terciptanya senjata elektromagnetik yang tangguh. Prototipe senjata tersebut mempercepat silinder aluminium seberat sepuluh gram hingga kecepatan lebih dari 4 ribu km/jam, tetapi ditangkap oleh Amerika, yang menghargai gagasan tersebut.

Pemikiran untuk menciptakan senjata semacam itu muncul di benak para ilmuwan Kanada, Australia, dan Inggris. Selama bertahun-tahun perang dingin“Pekerjaan serupa juga dilakukan oleh para ilmuwan Soviet. Perkembangan ini sangat dirahasiakan, tetapi hanya rumor tentang pencapaian dan senjata yang direncanakan tentara soviet persenjataan berdasarkan prinsip serupa dilakukan hingga runtuhnya negara. Rusia tidak memiliki peluang ekonomi yang cukup untuk melanjutkan upaya ke arah ini, dan proyek tersebut dibatasi untuk waktu yang lama. Saat ini, pekerjaan pembuatan senjata elektromagnetik sedang dilakukan di negara kita, dan secara paralel terdapat perdebatan tentang kelayakan memperkenalkan senjata semacam itu.

Sebuah kekuatan yang berhasil menerapkan gagasan mempersenjatai tentaranya dengan senjata pulsa akan dapat mendiktekan persyaratannya kepada dunia, tetapi untuk saat ini yang sedang kita bicarakan hanya tentang dominasi teoritis.

Salam dari Quake 3 Arena
Railgun, atau dalam bahasa umum “rail”, adalah akselerator massa elektroda berdenyut, prinsip pengoperasiannya dijelaskan menggunakan gaya Lorentz, yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik. Ini adalah senjata menjanjikan yang memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan desain klasik berdasarkan ledakan kimia. DAN tes tempur keindahan ini sudah dekat.

Prinsip operasi dan batasannya

Pistol rel menggunakan gaya elektromagnetik yang disebut gaya Lorentz untuk mempercepat proyektil konduktif listrik yang awalnya merupakan bagian dari suatu sirkuit. Terkadang tulangan bergerak digunakan untuk menghubungkan rel. Arus I yang melewati rel membangkitkan medan magnet B di antara keduanya, tegak lurus terhadap arus yang melewati proyektil dan rel yang berdekatan. Akibatnya, terjadi tolakan timbal balik pada rel dan proyektil berakselerasi di bawah pengaruh gaya F.

Salah satu permasalahan pada railgun adalah untuk membuat proyektilnya diperlukan material dengan konduktivitas setinggi mungkin, karena untuk membuat penggerak Pelepasan arus sesaat yang sangat kuat dilepaskan di sepanjang rel. Jika bahan proyektil tidak cukup konduktif, bahan tersebut dapat menguap di dalam railgun oleh arus sebelum meninggalkan senjata.

Pembatas kedua adalah catu daya. Dalam waktu dekat, Angkatan Laut AS berencana untuk menguji railgun di pangkalan kapal (saat ini hanya kapal yang dapat menahan tembakan senjata ini). Sebuah salvo dari railgun modern membutuhkan dorongan sebesar 25 (!) megawatt. Salah satu kapal Angkatan Laut AS yang dirancang khusus untuk dilengkapi railgun ini dilengkapi dengan pembangkit listrik sebesar 78 megawatt, dan nilai el yang paling umum. Daya instalasi di kapal tersebut sebesar 9 megawatt. Untuk satu tembakan railgun, diperlukan hampir 30% kekuatan instalasi khusus. kapal armada. Anda bahkan tidak boleh berpikir untuk menggunakan senjata jenis ini di kapal biasa.

Video dari instalasi eksperimental Angkatan Laut AS:

Pertanyaan kepada hadirin: dari manakah datangnya kilatan api di pintu keluar? :)

Kadang-kadang, untuk memberikan proyektil railgun kecepatan awal tertinggi, sehingga tembakan akan lebih efektif, ledakan kimia dihasilkan (ledakan bubuk mesiu, misalnya). Lebih jauh lagi, railgun dapat digunakan sebagai “attachment percepatan” untuk senjata, sehingga meningkatkan kecepatan keluar proyektil. Tapi saya tidak akan mengambil risiko mengalirkan arus seperti itu melalui bahan peledak.

Proyektil non-konduktif

Ada jenis railgun lain yang menggunakan proyektil non-konduktif. Dalam kasus yang dijelaskan, rel ditutup bukan oleh proyektil itu sendiri, yang mengarah pada pembentukan gaya Lorentz, tetapi secara terpisah, di belakang proyektil, membentuk pelepasan busur. Yang terakhir menyebabkan penguapan proyektil dan pembentukan aliran jet, yang, dengan menggerakkan proyektil di sepanjang rel, mempercepatnya.

Jangan bingung dengan senjata Gauss

Pistol Gauss dan railgun sering kali membingungkan. Alasannya adalah kesamaan sifat pengoperasian perangkat ini, tetapi mereka menggunakan pendekatan dan hukum elektro-fisika yang berbeda untuk mempercepat proyektil. Railgun menggunakan gaya Lorentz atau aliran jet, dan senjata Gauss menggunakan medan elektromagnetik. Proyektil feromagnetik dipercepat sepanjang tabung dielektrik melalui serangkaian solenoida, yang bila dihidupkan, membentuk medan magnet yang “mendorong” proyektil feromagnetik ke depan.

Meriam Gauss memiliki efisiensi yang jauh lebih rendah daripada railgun, sehingga militer tidak mempertimbangkan prinsip ini dalam pembuatan senjata.

Jadi mengapa railgun yang rumit begitu enak untuk militer?

Semuanya sangat dangkal - uang. "Rail" saat ini mampu menembak pada jarak hingga 180 km, dan kedepannya direncanakan dapat mencapai target hingga 400 km. Dimungkinkan untuk menembak pada jarak seperti itu hanya dengan bantuan rudal, yang masing-masing berharga jutaan dolar, ditambah lagi mereka tahu cara melawannya. Railgun sudah dapat menembakkan proyektil seberat 2-3 kg, yang pada kecepatan hingga 2000-2500 m/s menyebabkan kehancuran yang sangat besar. Proyektil itu sendiri berharga sekitar $20-25 ribu, dibandingkan dengan biaya rudal - gratis, dan transportasi serta pengoperasian amunisi semacam itu menyenangkan: amunisi tidak akan meledak, tidak ada masalah dengan pemuatan, tidak ada situasi darurat karena faktor manusia (kecuali, tentu saja, seseorang Suatu hari nanti dia tidak akan menjatuhkannya).

Para ilmuwan hanya perlu menyelesaikan masalah dengan sumber listriknya, karena... membangun kapal khusus untuk “kereta api” sangatlah mahal (pembangkit listrik sebesar 70 megawatt adalah konsumsi energi sebuah kota kecil). Segera setelah masalah pasokan listrik teratasi, kita akan dapat melihat railgun beroperasi. Dan tidak jelas bagaimana menghadapi benda kosong seberat tiga kilogram yang terbang dengan kecepatan Mach 7 dan mampu menenggelamkan kapal.

Meskipun terjadi bencana reformasi di Angkatan Bersenjata kita, intelijen ilmiah dan teknis angkatan bersenjata tidak tinggal diam; pengembangan senjata jenis baru terus berlanjut yang secara radikal dapat mengubah tidak hanya sifat pertempuran modern, tetapi juga keseimbangan kekuatan dalam sistem. konfrontasi militer di panggung dunia. Kami akan membicarakan beberapa di antaranya dalam materi di bawah judul “Senjata baru Rusia.”

Keajaiban Shatura

Baru-baru ini di laboratorium cabang Shatura dari United Institute suhu tinggi Akademi Rusia Sains menguji perangkat unik - Senapan rel Artsimovich, yang mewakili senjata elektromagnetik, yang masih menembakkan proyektil yang sangat kecil - beratnya mencapai tiga gram. Namun, kemampuan destruktif dari “kacang polong” tersebut sungguh menakjubkan. Cukuplah dikatakan bahwa pelat baja yang ditempatkan di jalurnya menguap begitu saja, berubah menjadi plasma. Ini semua tentang kecepatan luar biasa yang diberikan ke proyektil oleh akselerator elektromagnetik yang digunakan sebagai pengganti bubuk mesiu tradisional.

Setelah pengujian Direktur Institut Gabungan Suhu Tinggi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia cabang Shatura Alexei Shurupov mengatakan kepada wartawan yang hadir:

— Dalam pengujian laboratorium kami kecepatan maksimum mencapai 6,25 kilometer per detik dengan massa proyektil beberapa gram (sekitar tiga gram). Itu sangat dekat untuk kecepatan lepas pertama.

Jenis senjata apa ini, dan peluang apa yang dijanjikannya?

Prinsip Gauss

Untuk memulainya, perlu dicatat bahwa pencarian alternatif selain menggunakan bubuk mesiu sebagai bahan kerja untuk mempercepat proyektil dalam laras senapan dimulai pada awal abad yang lalu. Seperti diketahui, gas bubuk memiliki berat molekul yang cukup besar dan akibatnya laju muainya relatif rendah. Kecepatan maksimum yang dicapai proyektil secara tradisional sistem artileri, dibatasi pada nilai orde 2−2,5 km/s. Ini tidak seberapa jika tugasnya adalah menembus armor tank atau kapal musuh dengan satu tembakan.

Diyakini bahwa merekalah yang pertama kali mengemukakan gagasan tentang senjata elektromagnetik Insinyur Perancis Fachon dan Villeplee kembali pada tahun 1916. Berdasarkan prinsip induksi Karl Gauss, mereka menggunakan rantai kumparan solenoid sebagai barel, yang arusnya disuplai secara berurutan. Model senjata induksi mereka saat ini mempercepat proyektil seberat 50 gram hingga kecepatan 200 meter per detik. Dibandingkan dengan bedak instalasi artileri hasilnya, tentu saja, ternyata cukup sederhana, tetapi ini menunjukkan kemungkinan mendasar untuk menciptakan senjata yang proyektilnya dapat berakselerasi tanpa bantuan gas bubuk. Bahkan, setahun sebelum Fachon dan Villeple Insinyur Rusia Podolsky dan Yampolsky mengembangkan proyek senjata “magnetic-fugal” sepanjang 50 meter yang beroperasi dengan prinsip serupa. Namun, mereka tidak dapat memperoleh dana untuk mewujudkan idenya. Namun, Perancis tidak melangkah lebih jauh dari model “senjata Gauss”, karena perkembangannya tampak terlalu fantastis untuk saat itu. Selain itu, produk baru ini, sebagaimana telah disebutkan, tidak memberikan keunggulan apa pun terkait bubuk mesiu.

— Sistematis karya ilmiah penciptaan akselerator massa elektrodinamik (EDMA) yang secara fundamental baru dimulai di dunia pada tahun 50-an abad ke-20,” katanya kepada koresponden “SP” pakar pusat informasi Persenjataan Rusia, kolonel cadangan Alexander Kovler.— Salah satu pendiri pembangunan dalam negeri di bidang ini adalah ilmuwan Soviet terkemuka, peneliti plasma L.A. Artsimovich, yang memperkenalkan konsep "railgun" ke dalam terminologi Rusia (istilah "railgun" diadopsi dalam literatur berbahasa Inggris) untuk menunjuk salah satu jenis EDUM. Ide railgun merupakan terobosan dalam pengembangan akselerator elektromagnetik. Merupakan suatu sistem yang terdiri dari sumber listrik, peralatan switching dan elektroda berupa rel penghantar listrik paralel sepanjang 1 sampai 5 meter, terletak di dalam bagasi dengan jarak yang dekat satu sama lain (sekitar 1 cm). Arus listrik dari sumber energi dialirkan ke salah satu rel dan dikembalikan melalui sambungan sekering yang terletak di belakang badan percepatan dan menutup rangkaian listrik ke rel kedua. Ketika tegangan tinggi diterapkan ke rel, sisipan langsung terbakar, berubah menjadi awan plasma (disebut “piston plasma” atau “angker plasma”). Arus yang mengalir pada rel dan piston menciptakan medan magnet yang kuat di antara rel. Interaksi fluks magnet dengan arus yang mengalir melalui plasma menghasilkan gaya elektromagnetik Lorentz, yang mendorong benda yang dipercepat sepanjang rel.

Railgun memungkinkan untuk mempercepat benda kecil (hingga 100 g) hingga kecepatan 6−10 km/detik. Sebenarnya, Anda bisa melakukannya tanpa proyektil sama sekali dan mempercepat piston plasma sendiri. Dalam hal ini, plasma keluar dari akselerator dengan kecepatan yang sangat fantastis - hingga 50 km/detik.

Apa manfaatnya?

Selama Perang Dingin, pekerjaan pembuatan senjata elektromagnetik dilakukan secara aktif baik di Uni Soviet maupun di Amerika Serikat. Mereka masih dirahasiakan secara ketat. Hanya diketahui bahwa pada pertengahan tahun 80-an abad yang lalu, kedua belah pihak hampir mendekati kemungkinan untuk menempatkan senjata railgun dengan sumber daya otonom pada pembawa bergerak - sasis yang dilacak atau beroda. Ada juga informasi yang bersifat individu senjata kecil pada prinsip ini.

“Panjang keseluruhan senapannya kecil, tapi mereka yang melihat senjata seperti itu untuk pertama kalinya akan terpesona oleh besarnya popornya. Namun di sinilah mekanisme utama berada; Di sana, di belakang pegangan kendali tembakan, sebuah magasin yang sangat tebal dipasang. Itu memiliki parameter seperti itu bukan karena jumlah kartrid yang tak terhitung jumlahnya. Itu hanya berisi baterai tambahan dan cukup kuat. Senapan itu adalah senapan plasma; tidak dapat menembak tanpa listrik. Karena mekanismenya yang tanpa casing, kecepatan tembakannya tidak dapat diakses oleh senapan mesin jenis lain. Dan karena percepatan peluru oleh plasma, mereka menerima percepatan yang solid, yang pasti tidak dapat dicapai dengan perangkat bubuk... Dan hanya setelah tembakan diam dan tak terlihat ketiga atau keempat barulah pemahaman tentang apa yang terjadi muncul... seseorang berteriak, terkena peluru yang terlebih dahulu menembus kawan di depannya, atau bahkan dua. Ini adalah hal yang buruk—overclocking plasma!” — begitulah penulis fiksi ilmiah dan “penyanyi teknologi senjata tingkat tinggi” menggambarkan penggunaan senjata elektromagnetik dalam waktu dekat. Fyodor Berezin dalam novelnya Fajar Merah.

Untuk ini kita dapat menambahkan bahwa senjata tersebut dapat dengan mudah menembak jatuh satelit dan rudal militer, dan ketika ditempatkan di tank, mereka dapat menembak jatuh satelit dan rudal militer. kendaraan tempur kebal. Selain itu, praktis tidak ada perlindungan darinya. Proyektil dengan kecepatan melarikan diri akan menerobos apa pun. Pakar militer Pavel Felgenhauer menambahkan: “Ada kemungkinan untuk mengurangi kaliber secara tajam setidaknya setengahnya. Ini berarti lebih banyak amunisi, lebih sedikit bobot. Tidak akan ada bubuk mesiu artileri di dalamnya, dan ini adalah perlindungan tank itu sendiri, kerentanannya akan berkurang. Tidak akan ada yang meledak.”

Baru-baru ini bocor informasi ke pers bahwa pada 10 Desember 2010, Angkatan Laut AS melakukan uji railgun yang dinilai berhasil. Senjata itu diuji dengan kekuatan 33 megajoule. Menurut perhitungan Angkatan Laut AS, kekuatan ini memungkinkan Anda menembakkan proyektil logam pada jarak hingga 203,7 kilometer, dan pada titik akhir kecepatan blanko sekitar 5,6 ribu kilometer per jam. Diharapkan pada tahun 2020 senjata dengan energi moncong 64 MJ akan tercipta. Senjata-senjata ini harus digunakan dengan kapal perusak seri DDG1000 Zumwalt yang sedang dibangun di Amerika Serikat, yang desain modular dan transmisi listriknya dirancang dengan tujuan untuk menghasilkan senjata EM yang menjanjikan.

Dengan keluarnya AS dari Perjanjian ABM, pekerjaan penempatan senjata elektromagnetik di orbit juga dilanjutkan. Di bidang ini diketahui perkembangan General Electric, General Research, Aerojet, Alliant Techsystems dan lain-lain di bawah kontrak dengan DARPA Angkatan Udara AS.

Kami tertinggal, tapi bukannya putus asa

Reformasi pasar di Rusia telah memperlambat upaya pembuatan railgun. Namun, meski terjadi pengurangan dana untuk pengembangan senjata elektromagnetik militer, ilmu pengetahuan dalam negeri juga tidak tinggal diam. Buktinya adalah kemunculan sistematis nama keluarga Rusia dalam materi tahunan konferensi internasional tentang Simposium Teknologi EML Percepatan Elektromagnetik.

Ujian di Shatura juga menunjukkan kemajuan kami dalam arah ini. Rasio komparatif kemampuan Rusia dan Amerika Serikat di bidang ini dapat dinilai dari indikator pengujian tertentu. Amerika mempercepat proyektil seberat tiga kilogram menjadi 2,5 kilometer per detik (yang mendekati akselerator bubuk). Proyektil kita seribu kali lebih kecil (3 gram), namun kecepatannya dua setengah kali lebih tinggi (6,25 km/detik).

Penilaian terhadap prospek juga terdengar berbeda. “Tidak mungkin menggunakan senjata seperti itu di kapal modern, baik milik Amerika maupun Rusia. Energinya tidak cukup. Penting untuk menciptakan kapal generasi baru dengan sistem energi yang akan menyediakan mesin kapal dan senjata mereka,” kata Direktorat Persenjataan dan Operasi Angkatan Laut Rusia dalam sebuah pernyataan yang dipublikasikan di media. Pada saat yang sama, majalah militer Amerika sudah menerbitkan model kapal pertama yang mungkin menerima senjata baru tersebut. DDX perusak abad ke-21 akan muncul pada tahun 2020.

Tingginya tingkat akselerasi railgun disebabkan oleh kerja gaya elektromagnetik Lorentz pada mekanisme senjata. Mereka muncul dan mulai bekerja pada proyektil ketika dua rel pemandu pembawa arus paralel (dengan tanda minus dan tanda plus) dihubung pendek setelah pulsa arus yang sangat kuat, tetapi sangat pendek diterapkan padanya. Sebagai elemen penutup arus, digunakan fitting khusus dengan proyektil yang terpasang di dalamnya atau proyektil itu sendiri, yang terletak di atas rel dan menutupnya. Pasukan Lorentz diarahkan untuk mendorong proyektil keluar dari meriam, dan proyektil tersebut terbang keluar dari laras dengan kecepatan hipersonik. Percepatan proyektil juga difasilitasi oleh tekanan plasma, yang terbentuk di belakang proyektil dari aksi pelepasan busur yang kuat. Plasma dengan kecepatan 50-100 km/jam bekerja pada proyektil sebagai semacam aliran jet yang kuat.

Rel mahal dan rentan

Dalam eksperimen Amerika dalam pembuatan senjata elektromagnetik, sebagai suatu peraturan, bentuk "sepatu" khusus digunakan sebagai penguat, di mana proyektil dipasang. Desain ini menghilangkan kontak proyektil dengan rel. Pemandu yang terbuat dari tembaga bebas oksigen berlapis perak sangat rentan terhadap keausan akibat gesekan dan erosi. Saat menggunakan proyektil logam yang menyebabkan korsleting pada "tubuhnya", rel harus diganti setelah dua atau tiga tembakan.

Nama "railgun" ditemukan pada tahun 50-an abad terakhir oleh Akademisi L. Artsimovich, seorang pakar dunia di bidang fusi termonuklir dan fisika plasma suhu tinggi. Akselerator plasma yang ia temukan telah dikembangkan Hadiah Nobel, tetapi Uni Soviet menghapus pencalonan ilmuwan tersebut dari diskusi karena kerahasiaan perkembangannya.

Proyektilnya sendiri terbuat dari tungsten tahan api. Kepadatan tinggi dari logam ini bahkan memungkinkan proyektil berat dibuat kecil, yang memecahkan masalah penempatan amunisi dalam volume terbatas di kompartemen pengisian atau magasin proyektil.

Namun, bukan hanya keausan rel yang cepat yang mencegah railgun berubah menjadi senjata super; ada juga kendala lain. Pertama-tama, ini adalah sumber listrik. Railgun membutuhkan sistem catu daya yang kuat berupa generator unipolar, kompulsor, dan kapasitor ionistor megawatt. Perangkat ini memungkinkan untuk menghasilkan pulsa listrik pendek yang sangat kuat yang disalurkan ke rel. Dalam kondisi laboratorium, seseorang dapat menggunakan unit peralatan yang ukuran dan beratnya besar. Di angkatan laut, faktor berat dan volume juga tidak begitu signifikan: kapal memiliki perpindahan yang cukup untuk memuat 130 ton peralatan selain laras senapan itu sendiri.

Produksi Railgun Blitzer Umum Atomics (USA) ditempatkan di dua trailer - di satu pistol itu sendiri, di sisi lain - pembangkit tenaga listrik. Pengembangan EMF dimulai pada tahun 2005 dan selesai pada tahun 2011.

Untuk railgun militer berbasis darat, masalahnya nampaknya lebih kompleks. Jika Anda menempatkan peralatan pada sasis tank, Anda harus memimpin monster seberat 78 ton ke dalam pertempuran. Solusinya adalah dengan mendistribusikan instalasi antara dua trailer mobil (di satu senjata itu sendiri, di sisi lain - "energi"), opsi ini diterapkan pada senjata tentara Blitzer Amerika. Traktor-trailer lainnya diberikan ke stasiun kendali. Untuk menyalakan railgun kapal (mungkin akan ada dua di antaranya di kapal perusak berteknologi tinggi proyek Zumwalt), disediakan cadangan daya instalasi kapal (hanya disediakan untuk railgun) minimal 35-45 MW. Energinya harus cukup untuk mempercepat proyektil hingga 2000-2500 m/s. Kemudian, setelah mendapat energi moncong sebesar 64 MJ, ia akan mampu terbang hingga jarak hingga 400 km dan, setelah menghemat energi 20 MJ, mengenai sasaran dengan pukulan kinetik yang kuat. Telah dihitung bahwa proyektil seberat 18-20 kg yang mengenai kapal induk akan menghasilkan efek serangan nuklir.

32 Golf tepat sasaran

Senjata tentara memiliki jangkauan tembak yang lebih pendek - 80-160 km, itulah sebabnya "energi" untuk tembakan akan membutuhkan sekitar setengah dari energi kapal. Sebagai referensi: sebuah mobil penumpang Golf mempunyai energi sebesar 1 MJ dengan kecepatan 160 km/jam. Sebuah proyektil railgun seberat 10 kg dengan energi moncong 32 MJ dengan kecepatan 2500 m/s mampu menembus tiga dinding beton atau enam lembaran baja 12 mm, yang setara dengan ledakan 150 kg TNT.

Hambatan serius terhadap meluasnya penggunaan railgun adalah fenomena resonansi dalam sistem rel dan efek mendorong rel menjauh dari aksi gaya Lorentz, kompatibilitas elektromagnetik dengan sistem elektronik senjata, kebutuhan untuk mendinginkan laras dan unit elektronik, dll.

Selama pengujian skala penuh, kebutuhan untuk mengisi ulang senjata dengan cepat juga diidentifikasi untuk meningkatkan laju tembakan hingga setidaknya 6-10 putaran per menit. Tahun ini, bekerja sama dengan kompleks industri militer Amerika Perusahaan Inggris BAE Systems melakukan uji tembak di tempat latihan Angkatan Laut AS di Virginia. Seperti yang dikatakan pihak Inggris, dalam beberapa tahun ke depan mereka berharap dapat meningkatkan laju tembakan instalasi mereka menjadi 10 putaran per menit dengan berat proyektil 16 kg, sehingga masalah ini secara bertahap menemukan solusinya.

Perkiraan berat proyektil: 18 kg; Kecepatan moncong: 2,5 km/s (Mach 7,5), dua kali lipat kecepatan senjata konvensional; Jangkauan: 400 km (untuk senjata angkatan laut konvensional - tidak lebih dari 80 km); Proyektil: menghancurkan sasaran akibat energi tumbukan, tidak mengandung bahan peledak; Panjang laras senapan: 10 m

Barang elektronik yang tidak bisa dihancurkan

Proyektil memiliki bentuk memanjang berbentuk kerucut yang paling cocok untuk hipersonik dengan ujung agak tumpul - ini adalah sejenis batang runcing. Stabilizer di bagian ekor memungkinkan Anda menjaga proyektil tetap pada jalur terbangnya. Pembuatan amunisi semacam itu adalah area bermasalah lainnya dalam program railgun.

Amerika Serikat telah mengembangkan proyektil HVP hipersonik terpadu sejak 2012, dan saat ini proyektil tersebut sudah menjalani uji tembak. Ini disatukan karena akan digunakan tidak hanya pada railgun, tetapi juga pada senjata biasa senjata kapal kaliber berbeda, yang ingin mereka biarkan tercampur dengan railgun perusak Zumwalt. Amunisi yang sama akan digunakan pada senjata darat.

Agar HVP cocok untuk senjata dengan kaliber berbeda, HVP akan diproduksi dalam versi sub-kaliber dengan proyektil di dalam panci untuk setiap kaliber tertentu. Ketika rakitan meninggalkan laras, palet pecah berkeping-keping, dan hanya proyektil yang terbang lebih jauh. Pada pengujian tahun 2015, HVP ditembakkan dengan kaliber 90 mm dan panjang 609 mm. Proyektil itu sendiri memiliki berat 12,7 kg, dan seluruh rakitan berbobot 18,5 kg. Sisanya 5,8 kg adalah palet.

Proyektil ditempatkan di antara dua rel konduktif. Penguatan melindungi rel dari kontak langsung dengan proyektil

Mereka berencana untuk membuat proyektil HVP dapat disesuaikan dalam penerbangan, yang mana mereka akan dilengkapi dengan modul panduan presisi yang bekerja dengan sistem GPS. Amerika mengatakan bahwa mereka sudah memiliki cara kerja yang bisa diterapkan sistem elektronik kontrol yang dapat menahan beban berlebih 30.000 - 40.000 g selama akselerasi, paparan suhu plasma 20.000 - 25.000 derajat dan medan elektromagnetik daya ultra-tinggi. Ada bukti keberhasilan pengujian proyektil tersebut pada tahun 2016. Diharapkan pengembangan penuh HVP akan selesai pada tahun 2020, dan akan dialihkan ke seri pada tahun 2025. Unit kendali akan menyebabkan kenaikan harga proyektil, yang dalam versi aslinya (tanpa elektronik) berharga 25 ribu dolar. Tapi itu masih jauh lebih murah dibandingkan peluru kendali berbasis kapal yang harganya 0,5-1,5 juta.

Tiga gram kekuatan mengerikan

Keunikan pendekatan Amerika terhadap pengembangan railgun adalah peningkatan kemampuan secara bertahap dengan pencapaian parameter yang ditingkatkan secara konsisten: kecepatan akselerasi proyektil dari 2000 hingga 3000 m/s, jarak tembak dari 80-160 hingga 400-440 km, moncong energi proyektil dari 32 hingga 124 MJ, berat proyektil dari 2−3 hingga 18−20 kg, laju tembakan dari 2−3 putaran per menit hingga 8−12, kekuatan sumber energi dari 15 hingga lebih dari 40−45 MW , umur laras dari 100 putaran menengah pada tahun 2018 menjadi 1000 putaran pada tahun 2025, panjang laras dari awal 6 m hingga 10 m akhir.

Informasi tersebut tidak dipublikasikan secara resmi di Rusia, tetapi tahun lalu, Wakil Ketua Pertama Komite Pertahanan Dewan Federasi Franz Klintsevich menyatakan bahwa pekerjaan sedang dilakukan secara aktif di negara kita di bidang pembuatan senjata elektromagnetik.

Uji coba railgun yang berhasil (meskipun bukan kelas tempur, tetapi kelas laboratorium) di Shatura dekat Moskow, yang dilakukan di cabang Institut Gabungan untuk Suhu Tinggi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia di bawah kepemimpinan Akademisi V. Fortov, terkenal. Railgun dengan panjang laras 2 m menembakkan peluru dengan berat beberapa hingga puluhan gram. Pengetahuan Rusia—percepatan awal proyektil sebelum dimasukkan ke dalam laras—memungkinkan kecepatan moncong lebih tinggi daripada kecepatan Amerika. Jadi, pada bulan Januari 2017, sebuah proyektil yang terbuat dari plastik padat seberat 15 g dipercepat hingga kecepatan 3000 m/s dan menembus sasaran logam setebal beberapa sentimeter. Sebelumnya, sebuah proyektil berbobot 3 g dipercepat hingga kecepatan 6250 m/s (hampir yang pertama di luar angkasa) dan ketika mengenai target baja, proyektil tersebut menguap begitu saja.

Tiongkok, menurut laporan pers, sedang dalam tahap penelitian dan pengembangan, yang terkonsentrasi di perusahaan CASIC yang dibentuk khusus di Pusat Ilmiah Wuhan (WUHAN). Perwakilan RRT mengatakan bahwa mereka sedang mengembangkan railgun berbasis darat yang mirip dengan Blitzer Amerika dan berjanji untuk membuat senjata kaliber 130 mm di bawah Proyek 055A pada tahun 2020.

Gaya Ampere juga bekerja pada rel, menyebabkan mereka saling tolak-menolak.

Cerita

Ketentuan kereta api diusulkan pada akhir 1950-an oleh akademisi Soviet Lev Artsimovich untuk menggantikan nama rumit yang sudah ada "akselerator massa elektrodinamik". Alasan pengembangan perangkat tersebut, yang merupakan senjata yang menjanjikan, adalah, menurut para ahli, penggunaan bubuk mesiu untuk menembak telah mencapai batasnya - kecepatan muatan yang dilepaskan dengan bantuannya dibatasi hingga 2,5 km/detik.

Pada tahun 1970-an, railgun dirancang dan dibuat oleh John P. Barber dari Kanada dan penasihat ilmiahnya Richard A. Marshall dari Selandia Baru. Sekolah penelitian Ilmu Fisika, Universitas Nasional Australia. [ ]

Teori

Dalam fisika railgun, modulus vektor gaya dapat dihitung melalui hukum Biot-Savart-Laplace dan rumus gaya Ampere. Untuk menghitungnya, Anda perlu:

Dari hukum Biot-Savart-Laplace dapat disimpulkan bahwa medan magnet pada jarak tertentu ( s (\gaya tampilan s)) dari kawat tak terhingga dengan arus dihitung sebagai:

B (s) = μ 0 I 2 π s (\displaystyle \mathbf (B) (s)=(\frac (\mu _(0)I)(2\pi s)))

Akibatnya, di ruang antara dua kabel tak terbatas yang terletak berjauhan r (\gaya tampilan r) satu sama lain, modulus medan magnet dapat dinyatakan dengan rumus:

B (s) = μ 0 I 2 π (1 s + 1 r − s) (\displaystyle B(s)=(\frac (\mu _(0)I)(2\pi ))\left((\ frac (1)(s))+(\frac (1)(r-s))\kanan))

Untuk memperjelas nilai rata-rata medan magnet pada armatur railgun, kita asumsikan diameter rel d (\gaya tampilan d) jarak yang jauh lebih sedikit r (\gaya tampilan r) dan, dengan asumsi bahwa rel dapat dianggap sebagai sepasang konduktor semi tak terbatas, kita dapat menghitung integral berikut:

B rata-rata = 1 r ∫ d r − d B (s) d s = μ 0 I 2 π r ∫ d r − d (1 s + 1 r − s) d s = μ 0 I π r ln ⁡ r − d d ≈ μ 0 I π r ln ⁡ r d (\displaystyle B_(\text(rata-rata))=(\frac (1)(r))\int _(d)^(r-d)B(s)(\text(d))s= (\frac (\mu _(0)I)(2\pi r))\int _(d)^(r-d)\left((\frac (1)(s))+(\frac (1)( r-s))\kanan)(\teks(d))s=(\frac (\mu _(0)I)(\pi r))\ln (\frac (r-d)(d))\kira-kira (\frac (\mu _(0)I)(\pi r))\ln (\frac (r)(d)))

Menurut hukum Ampere, gaya magnet pada kawat berarus sama dengan Saya d B (\displaystyle IdB); dengan asumsi lebar proyektil konduktor r (\gaya tampilan r), kita mendapatkan:

F = I r B rata-rata = μ 0 I 2 π ln ⁡ r d (\displaystyle F=IrB_(\text(avg))=(\frac (\mu _(0)I^(2))(\pi )) \ln (\frac (r)(d)))

Rumusnya didasarkan pada asumsi jarak aku (\gaya tampilan l) antara titik di mana gaya diukur F (\gaya tampilan F), dan titik awal rel lebih besar dari jarak antar rel ( r (\gaya tampilan r)) 3-4 kali ( l > 3 r (\gaya tampilan l>3r)). Beberapa asumsi lain juga dibuat; Untuk mendeskripsikan gaya dengan lebih akurat, geometri rel dan proyektil harus diperhitungkan.

Desain

Ada sejumlah masalah serius yang terkait dengan pembuatan railgun: denyut arus harus sangat kuat dan tajam sehingga proyektil tidak punya waktu untuk menguap dan terbang terpisah, tetapi gaya percepatan akan muncul, yang mempercepatnya ke depan. Proyektil atau plasma dikenai gaya Ampere, sehingga kuat arus penting untuk mencapai induksi medan magnet yang diperlukan, dan arus yang mengalir melalui proyektil yang tegak lurus garis medan magnet juga penting. Ketika arus mengalir melalui proyektil, bahan proyektil (sering kali menggunakan gas terionisasi di belakang proyektil polimer ringan) dan relnya harus memiliki:

• konduktivitas setinggi mungkin,
• proyektil - dengan massa sesedikit mungkin,
• - daya sebesar dan induktansi sesedikit mungkin.

Namun, kekhasan dari akselerator rel adalah ia mampu mempercepat massa yang sangat rendah ke kecepatan yang sangat tinggi (kecepatan proyektil dalam senjata api dibatasi oleh kinetika reaksi kimia yang terjadi pada senjata). Dalam praktiknya, rel terbuat dari tembaga bebas oksigen yang dilapisi perak, batangan atau kawat aluminium digunakan sebagai proyektil, polimer dapat digunakan dalam kombinasi dengan media penghantar, dan baterai kapasitor listrik tegangan tinggi, yang diisi daya. dari tumbukan generator unipolar, kompulsator, dan lain-lain, digunakan sebagai sumber tenaga listrik dengan tegangan operasi tinggi, dan sebelum memasuki rel mereka mencoba memberikan daya sebesar mungkin pada proyektil itu sendiri kecepatan awal menggunakan senjata pneumatik atau senjata api. Pada railgun yang proyektilnya merupakan media penghantar, setelah tegangan diterapkan ke rel, proyektil memanas dan terbakar, berubah menjadi plasma konduktif, yang kemudian juga berakselerasi. Jadi, railgun dapat menembakkan plasma, tetapi karena ketidakstabilannya, ia cepat hancur. Perlu diperhatikan bahwa pergerakan plasma, atau lebih tepatnya, pergerakan pelepasan (katoda, titik anoda), di bawah aksi gaya Ampere hanya mungkin terjadi di udara atau media gas lainnya tidak lebih rendah dari tekanan tertentu, karena sebaliknya, misalnya, dalam ruang hampa, pelompat plasma rel bergerak ke arah yang berlawanan dengan gaya - yang disebut gerakan busur terbalik.

Ketika proyektil non-konduktif digunakan dalam senjata railgun, proyektil ditempatkan di antara rel, di belakang proyektil, dengan satu atau lain cara, pelepasan busur dinyalakan di antara rel, dan badan mulai berakselerasi di sepanjang rel. Mekanisme percepatan dalam hal ini berbeda dengan yang di atas: gaya Ampere menekan pelepasan ke bagian belakang benda, yang menguap secara intensif, membentuk aliran jet, di bawah pengaruh percepatan utama benda terjadi.

Keuntungan dan Kerugian

• Penggunaan railgun menghilangkan kebutuhan untuk menyimpan amunisi konvensional di kapal, sehingga meningkatkan kemampuan bertahan kapal.
• Ukuran peluru railgun yang relatif kecil memungkinkan peningkatan kapasitas amunisi. Namun, ukuran sistem secara keseluruhan tidak terlalu kecil, dan setidaknya memakan ruang tidak kurang dari beberapa rudal anti-kapal berukuran sedang.
• Jarak tembak efektif railgun adalah hingga 200 km, tetapi dapat dikatakan bahwa jangkauan efektif artileri terbesar adalah 20-40 km, dan pada jarak yang lebih jauh Anda harus menggunakan proyektil yang disesuaikan dalam penerbangan, atau konsumsi amunisi akan meningkat berkali-kali lipat.
• Kecepatan proyektil yang tinggi memungkinkan railgun digunakan sebagai senjata pertahanan udara. Kecepatan proyektil dari senjata yang menjanjikan, yang pengujiannya direncanakan pada tahun 2016, seharusnya 6, yang secara signifikan lebih rendah daripada kecepatan proyektil lainnya. rudal anti-pesawat(9 M untuk salah satu rudal S-300 V4), tidak mungkin melakukan manuver proyektil; dalam prakteknya hanya dicapai kecepatan 3,6 M.
• Tidak ada bukti efektivitas yang disajikan selama bertahun-tahun, terutama dalam hal akurasi dan kekuatan destruktif. Selain itu, dengan penembakan jarak jauh, masalah kelengkungan bumi yang tidak seragam, ketidakteraturan gravitasi, perbedaan suhu dan, karenanya, kepadatan udara, serta kelembapan, dan banyak masalah lain yang membatasi penembakan artileri yang akurat. dengan proyektil yang tidak dikoreksi dengan jangkauan beberapa puluh kilometer.
• Penetrasi, khususnya (dalam jarak jauh), dan dampak tumbukan secara umum tidak melebihi kinerja artileri kaliber menengah (kecepatannya beberapa kali lebih tinggi, tetapi massanya beberapa kali lebih kecil, tidak ada bahan peledak, bukannya banyak kilogram, satu-satunya perbedaan adalah peningkatan jangkauan karena kombinasi massa, kecepatan dan, yang terpenting, pengurangan ukuran, yang mengurangi hambatan aerodinamis). Energi kinetik proyektil ketika melakukan penetrasi, itu tidak ditransmisikan melebihi apa yang diperlukan untuk mengatasi rintangan justru karena kecepatan proyektil yang tinggi. Itu. jika sebuah proyektil mempunyai 3 unit energi, dan 1 unit cukup untuk menembus sasaran, maka proyektil tersebut akan membuat lubang dan melanjutkan perjalanan dengan sisa energinya. Ia tidak dikenakan biaya, jadi semua dampak pada target terbatas pada melubanginya. Benar, pada kecepatan sangat tinggi ada nuansa di sini, tapi efek merusak mereka tidak bisa dibandingkan dengan bahan peledak. [menjelaskan] [ ]

Keuntungan

• Asalkan semua masalah berkaitan dengan aplikasi nyata, senjata tersebut dapat memberikan pertahanan rudal stasioner taktis terhadap rudal balistik non-manuver, atau memperluas jangkauan tembak.

Program Angkatan Laut AS

Perkembangan di Rusia

Menurut wakil ketua pertama Komite Dewan Federasi untuk Pertahanan dan Keamanan, Franz Klintsevich, pekerjaan pembuatan senjata elektromagnetik (railgun) juga sedang aktif dilakukan di Rusia. Seharusnya digunakan dalam astronotika untuk meluncurkan muatan ke orbit, tapi selain kata-kata ini, belum ada fakta yang dapat dipercaya.