Rheinmetall se 20 kW -laser op Boxer 8x8 aangebied tydens DSEI 2015
Tegnologiese vooruitgang het nou 'n mylpaal bereik toe laser-wapenstelsels wat deur voertuie gemonteer is, 'n werklikheid geword het. Kom ons kyk hoe hierdie strydverbeteringstelsels ontwikkel
Voertuigmotors is 'n goedkoop gevegsverbeteringsinstrument wat deur gewone leërs en onreëlmatige 'asimmetriese' formasies gebruik word wat byna elke konflik ter wêreld betrokke is.
Tot onlangs was die opsies vir die installering van wapens op gevegsvoertuie beperk tot masjiengewere en artilleriestelsels van verskillende vorme. Die situasie hier het egter begin verander met die koms van laserstelsels of gerigte energiestelsels met voldoende krag om klein vliegtuie en ammunisie in die lug uit te brand.
Die plasing van groot energie -opbergingseenhede vir sulke stelsels was nog altyd 'n ernstige probleem, maar onlangse ontwikkelings het bygedra tot die vermindering van lasers tot 'n grootte waarmee hulle selfs in 'n groot jeep geïnstalleer kan word.
Tegnologiese revolusie
In die negentigerjare het 'n tegnologiese revolusie in veseloptiese kommunikasie plaasgevind, wat die ontwikkeling van lasers met 'n sterk toestand, wat 'n dekade later toegepas het, versnel het in industriële verwerking, soos handelsmerk, sny, sweis en smelt.
Hierdie lasers was uiters effektief op kort afstand, maar dit was 'n kwessie van tyd vir die bedryf om 'n manier te vind om hierdie tegnologie te skaal en futuristiese wapens te skep wat doelwitte op 'n afstand van honderde of selfs duisende meters kan sny en smelt.
Die Amerikaanse verdedigingsreus Lockheed Martin het presies dit gedoen. Gebaseer op nuwe tegnologie vir die vervaardiging van halfgeleiers, sonselle en motorsweis, het die onderneming 'n militêre lasermasjien ontwikkel wat honderde keer sterker is as sy kommersiële voorgangers.
Robert Afzal, senior navorser by hierdie onderneming, sê: ''n Werklike rewolusie vind tans plaas op hierdie gebied, voorberei deur baie jare se reuse -werk van navorsers. En ons glo dat die lasertegnologie uiteindelik gereed is in die sin dat ons nou 'n laser kan skep wat sterk en klein genoeg is om in taktiese voertuie te pas."
'Vorige lasers was eenvoudig te groot - dit was hele stasies. Maar met die koms van hoë-doeltreffende vesellaser-tegnologie met 'n balk van hoë gehalte, het ons uiteindelik die laaste stuk van die raaisel om by hierdie masjiene te pas."
Die burgerlike nywerheid gebruik lasers in die orde van 'n paar kilowatt, maar Afzal het opgemerk dat militêre lasers 'n krag van 10-100 kW moet hê.
"Ons het tegnologie ontwikkel wat ons toelaat om die krag van vesellasers te skaal, nie net deur 'n groter vesellaser te bou nie, maar deur verskeie modules van die kilowatt-klas te kombineer om die krag wat die weermag benodig, te bereik."
Hy het gesê dat die laser gebaseer is op bundelkombinasie, 'n proses wat verskeie lasermodules kombineer om een straal van hoë gehalte te vorm wat meer doeltreffendheid en dodelikheid lewer as 'n paar individuele 10kW-lasers.
Wit gekolimeerde balk
Hy beskryf die proses om 'n ligstraal deur 'n prisma te laat vloei en in baie gekleurde strome te breek, en verduidelik: 'As u verskeie laserstrale het, elk met 'n effens ander kleur, wat hierdie prisma presies in die regte hoek binnedring, sal hulle almal uitkom van hierdie prisma aangebring en sal 'n sogenaamde wit gekollimeerde balk vorm."
'Dit is eintlik wat ons doen, maar in plaas van 'n prisma gebruik ons 'n ander optiese element, 'n diffraktierooster, wat dieselfde funksie verrig. Dit wil sê, ons bou lasermodules met 'n hoë krag, elk met 'n effens ander golflengte, en kombineer dit dan, wat weerspieël uit die diffraksierooster, en by die uitset kry ons een laserstraal met 'n hoë krag."
Afzal het gesê dat so 'n oplossing eintlik 'n golflengte-vermenigvuldigingstegnologie uit die telekommunikasiesektor is, gekombineer met vesellasers met 'n hoë krag uit industriële produksie.
'Die vesellaser is die doeltreffendste en kragtigste laser wat ooit ontwikkel is,' het hy gesê. -Dit wil sê, ons praat van 'n volle elektriese doeltreffendheid van meer as 30%, wat nie eers gedroom is nie, 10-15 jaar gelede, toe ons 'n doeltreffendheid van 15-18%gehad het. Dit het baie te doen met krag en verkoeling, dus kan hierdie stelsels nou kleiner word. Die laser word nou nie geskaal deur 'n groot laser te bou nie, maar deur nuwe modules by te voeg."
Die Amerikaanse weermag het onlangs Lockheed Martin gewerf om 'n hoë-krag laserwapenstelsel te bou wat gebaseer is op sy ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) -installasie, wat op een van die ligte taktiese voertuie van die onderneming gemonteer kan word.
Tydens die toetse van verlede jaar het 'n vesellaserprototipe van 30 kW die enjin van 'n klein bakkie suksesvol uitgeslaan en die rooster binne 'n paar kilometer van die motor af gebrand. Om die werklike toestande tydens die toets te simuleer, is die bakkie op die platform geïnstalleer terwyl die enjin loop en die rat ingeskakel is.
Nuwe generasie
In Oktober 2015 het Lockheed aangekondig dat hy met die vervaardiging van 'n nuwe generasie hoë-krag modulêre lasers begin het, waarvan die eerste met 'n kapasiteit van 60 kW op 'n taktiese voertuig van die Amerikaanse weermag geïnstalleer sal word.
Afzal het gesê dat die weermag 'n laser wat op voertuie gemonteer is, wil ontplooi vir missies teen vliegtuie, missiele, artilleriedoppe en mortierammunisie en UAV's. "Ons kyk na die taktiese vlak van verdediging eerder as raketverdediging in 'n strategiese sin."
Volgens Lockheed kan die modulêre oplossing die krag aanpas volgens die behoeftes van 'n spesifieke taak en bedreiging. Die weermag het die vermoë om meer modules by te voeg en die krag van 60 kW tot 120 kW te verhoog.
Afzal vervolg: 'Die argitektuur skaal volgens u vereistes: wil u 30 kW, 50 kW of 100 kW hê? Dit is soos bedienermodules in 'n bedienerrak. Ons glo dat dit 'n buigsame argitektuur is - beter geskik vir produksie op groot skaal. Dit stel u in staat om 'n module te hê wat u telkens weer kan skep, waarmee u die stelsel na u smaak kan aanpas."
'Die stelsel pas aan by watter voertuig u ook al wil gebruik, en daarom is hierdie tegnologie so indrukwekkend omdat dit die buigsaamheid van die argitektuur in staat sal stel om aan te pas by verskillende voertuie, sonder om veel aan te pas by wat u besluit. Dit maak dit moontlik om 'n stelsel te bekom om byvoorbeeld 'n gevegsbrigade en 'n gevorderde operasionele basis te ondersteun."
Die stelsel gebruik kommersiële vesellasers wat in hoogs reproduceerbare modules saamgestel is, wat dit baie bekostigbaar maak. Die gebruik van veelvuldige vesellasermodules verminder ook die waarskynlikheid van geringe foute, sowel as die koste en omvang van onderhoud en herstel.
Op 'n vraag wanneer 'n gevegslaser wat op 'n taktiese voertuig geïnstalleer is, op die slagveld kan verskyn, stel Afzal 'n geskatte tydsraamwerk voor: 'Ons beplan om ons laser aan die einde van 2016 te lewer. Daarna sal die weermag 'n geruime tyd sy werk doen, en dan sal ons sien."
Die aantrekkingskrag van die laser
Daar is verskeie eienskappe van takties gerigte energiewapens wat dit baie aantreklik maak vir moderne militêre magte, insluitend die lae koste van 'ammunisie' en die snelheid, akkuraatheid en gebruiksgemak.
'Eerstens is dit baie akkurate wapens met 'n potensieel lae kollaterale skade, wat belangrik is,' het Afzal bygevoeg. "Met die ligspoed kan u 'n teiken onmiddellik bestraal, en daarom kan u hoogs wendbare teikens tref, dit wil sê dat u die balk op 'n teiken kan hou wat kinetiese ammunisie soms nie kan hanteer nie."
Die belangrikste voordeel is miskien die lae koste van 'n effektiewe 'skoot'.
'Op hierdie stadium wil u nie duur en kragtige defensiewe kinetiese wapens spandeer op goedkoop veelvuldige bedreigings nie,' het Afzal gesê. - Ons beskou laserwapens as 'n toevoeging tot kinetiese stelsels. Ons neem aan dat u die lasersisteem sal gebruik teen 'n groot aantal lae-intensiteit lae-intensiteit bedreigings, en u kinetiese tydskrif vir die aanvallende komplekse, gepantserde, langafstand bedreigings sal verlaat."
Afzal stel voor dat die laserwapen in die gevegsruimte in die operasionele beheersensornetwerk ontplooi kan word, wat die aanvanklike doelwit daarvoor kan gee.
'Eerstens moet 'n sekere stelsel inlig oor die voorkoms van 'n bedreiging, en dan besluit die operateur van die bevel en beheer watter teenmaatreël om te gebruik, die teiken bepaal, 'n laser daarop gooi en die teiken sluit volgens die radardata, waarna die operateur, terwyl hy die teiken op die monitor sien, besluit om te bring of die laser in werking is”.
'Op hierdie gebied het baie probleme opgehoop, aangesien die weermag oor die hele wêreld reeds dekades gelede self oor laserwapens gefantaseer het, en die vraag is waarom ons dit nie vandag het nie. Ek dink die hoofrede is dat ons nie oor die tegnologie beskik om 'n laserwapenkomponent te skep wat klein genoeg en kragtig genoeg was om op taktiese voertuie geplaas te word nie.
Laaste stadiums
Intussen het Boeing ook etlike jare gewerk aan 'n High Energy Laser Mobile Demonstrator (HEL MD) vir die Amerikaanse weermag, wat tans in die laaste ontwikkelingsfase is. 'N Laser wat op 'n vragmotor onderstel gemonteer is, rig 'n hoëkragstraal op dreigemente wat die weermag waarskynlik sal teëkom, en dien as 'n afsny-stelsel vir onbegeleide missiele, artillerie-skulpe, myne en UAV's. Hierdie stelsel het tot dusver so akkuraat geword dat dit sensors op drones kan vernietig, soos getoon is tydens die demonstrasie van 'n laser van 10 kW op die White Sands Proving Ground in 2013 en weer by Eglin AFB in 2014.
Volgens militêre spesifikasies sal die volledige HEL MD-stelsel bestaan uit 'n hoë-effektiewe laser en swaardiens-substelsels wat op 'n militêre voertuig geïnstalleer moet word. Die stelsel sal saam met ander vernietigingsmiddels die beskerming van sekere gebiede kan uitvoer, hetsy voorwaartse basisse, vlootgeriewe, lugbase en ander strukture.
Boeing ontwikkel verskeie stelsels om in 'n finale prototipe te integreer wat op 'n aangepaste Heavy Expanded Mobility Tactical Truck (HEMTT) geïnstalleer sal word.
Hierdie subsisteme sluit 'n laser in; balkbeheer; kragtoevoer; hitte -uitruilbeheerstelsel en strydbeheerstelsel.
Die Amerikaanse weermag se ruimteverdedigingskommando ontwikkel die HEL MD in fases. Die laser-, kragtoevoer- en hitte -uitruilstelsel word oor die volgende paar jaar verbeter met die doel om die krag en tegnologiese ontwikkeling van die subsisteme te verhoog.
Namate die tegnologie verbeter, kan die modulêre aard van die komponente meer kragtige lasers bekendstel, geïntegreer met verbeterde doel- en opsporingsvermoëns.
Volle siklus
Volgens Boeing bied die HEL MD-balkgids 'dekking in die lug' terwyl dit 360 ° draai en bo die voertuig se dak gelig word om teikens oor die horison te vang. Deurlopende vernietiging van teikens word vereenvoudig deur hitte -uitruil- en kragtoevoerstelsels.
Die hele stelsel werk op diesel; dit wil sê, al wat nodig is om die 'ammunisie' van die wapen aan te vul, is 'n vinnige brandstof. Die litium-ioonbatterye van die HEL MD-stelsel word deur 'n dieselkragopwekker van 60 kW herlaai, en solank die weermag brandstof het, kan dit onbepaald funksioneer.
Die stelsel word beheer deur die motorbestuurder en fabrieksoperateur met behulp van 'n skootrekenaar en 'n Xbox-tipe set-top box. Die huidige demomodel gebruik 'n 10 kW -laser. Die laser sal egter in die nabye toekoms in die 50 kW -klas geïnstalleer word, en oor nog twee jaar sal die krag tot 100 kW toeneem.
Boeing het voorheen 'n kleiner laserinstallasie vir die Amerikaanse weermag ontwikkel en geïnstalleer op die AN / TWQ-1 Avenger-pantsermotor, genaamd die Boeing Laser Avenger. 'N Solid-state laser van 1 kW word gebruik om UAV's te bestry en geïmproviseerde plofbare toestelle (IED's) te neutraliseer. Die stelsel werk so: dit is gemik op 'n IED of onontplofte munisipaliteit aan die kant van die pad met 'n geleidelike toename in die krag van die laserstraal totdat die plofstof uitbrand in die proses van lae-krag ontploffing. Tydens toetse in 2009 het die Laser Avenger -stelsel 50 sulke toestelle suksesvol vernietig, soortgelyk aan dié wat in Irak en Afghanistan voorkom. Boonop is nog 'n demonstrasie van die werking van hierdie stelsel uitgevoer, waartydens dit verskeie klein hommeltuie vernietig het.
Boeing Laser Avenger
Driejaarplan
Volgens die Duitse verdedigingsmaatskappy Rheinmetall bied dit oor drie jaar sy eie hoë-energie hoë-energie laser (HEL), wat op die voertuig geïnstalleer is, op die mark aan.
Na 'n reeks toetse wat in 2013 in Switserland uitgevoer is, het die onderneming gewerk aan die uitbreiding van die sagtewaremoontlikhede van die bundelvormmodules en die tegnologie van die laser self, waarna dit voorspel dat sy lasersisteem vir die bestryding van grondteikens sowel as vir grond lugverdediging is moontlik reeds gereed. in 2018.
Drie masjiene is gekies om as mobiele HEL -platforms te werk. Saam met die gepantserde voertuig van Boxer het die aangepaste M113 gepantserde personeeldraer met 'n 1 kW-laser (Mobile HEL Effector Track V) en die Tatra 8x8-vragmotor met twee lasers van 10 kW (Mobile HEL Effector Wheel XX) hul eienskappe getoon.
Al drie laserplatforms
Die 20 kW -laser wat op die gepantserde voertuig GTK Boxer geïnstalleer is, word gekenmerk deur die HEL -uitvoerende module, waarvan die voordeel in die modulêre ontwerpbeginsel lê. Rheinmetall sê die Boxer het nog nie 'n laser met 'n krag van meer as 20 kW gehad nie, hoewel die kombinasie van veelvuldige lasers met behulp van straalbelyningstegnologie sy totale krag kan verhoog. Daarbenewens kan verskeie Boxer HEL -eenhede gekombineer word om 'n stelsel te skep met 'n effektiewe uitset van meer as 100 kW.
Tydens demotoetse wat in 2013 uitgevoer is, het die bemanning van die Boxer -voertuig die vermoëns van die HEL -laserinstallasie bevestig, wat die swaar masjiengeweer wat op die bakkie geïnstalleer is, uitskakel sonder om die masjienskutter self te waag (foto hieronder). Boonop het die installasie op 'n Tatra Mobile Effector Wheel XX-vragmotor, tesame met die Skyguard-radarstasie, alle stadiums van neutralisering van 'n helikopter-tipe UAV getoon.
Die neutralisering van helikopterbane is uitgevoer met behulp van SkyGuard -radar, wat die teiken opgespoor en geïdentifiseer het. Verder het die HEL Boxer -installasie data van hom ontvang, rowwe en akkurate opsporing uitgevoer en daarna die teiken vir vernietiging vasgelê.
Boeing se HEL MD -lasersisteem is onder kontrak met die United States Rocket and Space Defense Command
Mariene navorsing
Die Amerikaanse Navorsings- en Ontwikkelingsadministrasie (ONR) toets sy eie voertuig-gemonteerde vastestaatgeveglaser, aangewys as grond-gebaseerde lugverdedigingsgerigte energie onderweg (GBAD OTM). Die stelsel is in werklikheid 'n hoë-kraglaser wat op 'n taktiese voertuig gemonteer is en ontwerp is om ekspedisie-magte teen vyandelike UAV's te beskerm.
Gegewe die toenemende verspreiding van onbemande lugstelsels, stel die US Marine Corps voor dat gevegseenhede toenemend gedwing sal word om te verdedig teen teenstanders wat toesig en verkenning uit die lug uitvoer.
Die GBAD OTM -stelsel is ontwerp vir installasie op ligte taktiese voertuie soos die HMMWV en JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). Volgens die ONR is die GBAD OTM -program daarop gemik om 'n alternatief te skep vir tradisionele stelsels wat die mariniers kan weerhou van vyandelike verkenning en aanval van hommeltuie. Komponente van die GBAD OTM -stelsel, insluitend die laser, straaltoestel, batterye, radar, verkoeling en beheerstelsel, word gesamentlik ontwikkel deur ONR, die vloot se Dahlgren Surface Weapons Development Center en verskeie industriële ondernemings.
Die doel van die program is om al hierdie komponente in 'n enkele kompleks te kombineer, wat klein genoeg is om op ligte taktiese pantservoertuie geïnstalleer te word, maar kragtig genoeg om die beoogde bedreigings te hanteer.
Wye toepassing
Tydens die Sea-Air-Space 2015-konferensie in Washington het die hoof van programme vir die beskerming van troepe by die ONR, Lee Mastroiani, in 'n gesprek met verslaggewers verduidelik dat lasers bedreigings oor die hele spektrum van lugverdediging effektief kan vernietig, insluitend missiele, artillerie skulpe, mortier ammunisie, UAV's, vervoermiddels en IED's. "In die eerste plek is die GBAD-stelsel egter ontwerp om klein UAV's te bestry wat 'n bedreiging vir ons gevegseenhede inhou."
“Die GBAD OTM-stelsel bestaan uit drie hoofkomponente: 'n 3-as radaropsporingstasie wat 'n bedreiging identifiseer; 'n bevel- en beheer -eenheid wat die bedreiging identifiseer en besluit hoe om die bedreiging te neutraliseer in die geval van die gebruik van missiele of artilleriewapens; en die werklike platform met 'n laser."
Mastroiani het opgemerk dat in die geval van die GBAD-program die klem val op die ontwikkeling van 'n hoë-kraglaser vir die vernietiging van UAV's wat op 'n ligte gevegsvoertuig geïnstalleer is.
'Daar is 'n beduidende argument ten gunste van so 'n besluit, naamlik dat sulke dreigemente goedkoop is, dit wil sê die gebruik van duur missiele pas nie in ons visie op die probleem nie. Met 'n laser wat 'n sent per pols kos, kan u dus goedkoop bedreigings veilig bestry met 'n goedkoop wapenstelsel. Oor die algemeen is die kern van die program om teen sulke doelwitte te veg, selfs onderweg om die gevegsoperasies van die Marine Corps te ondersteun."
Volgens Mastroiani gebruik die ONR verskeie komponente van die demonstrasie -installasie van LaWS (Laser Weapon System) wat die Amerikaanse vloot aan boord van die Ponce -skip in die Persiese Golf geïnstalleer het.
'Ons gebruik die beginsel van voorspelbare vermyding, sommige van die belangrikste tegnologieë en sagteware, maar daar is ook baie ander probleme,' het Mastroiani bygevoeg. - Wat die USS Ponce -skip betref, daar is genoeg ruimte en al die ander, terwyl ek baie probleme het met betrekking tot gewig, grootte en kragverbruikskenmerke wanneer die stelsel op 'n ligte taktiese voertuig geïnstalleer moet word. Ek het 'n balkgeleidingsapparaat, kragtoevoer, verkoelingstelsels, leiding en teikenaanwysing, en dit alles moet saam werk en sonder 'proppe', en baie verskillende probleme moet in hierdie aparte projek opgelos word.
Volgens die ONR is sommige van die stelselkomponente in toetse gebruik om drones van verskillende groottes op te spoor en op te spoor, en die hele stelsel is getoets met 'n 10kW laser, wat 'n intermediêre oplossing is as u na 'n 30kW laser gaan. Daar word beplan dat veldtoetse van die 30 kW -stelsel in 2016 sal plaasvind, wanneer die program omvattende toetse begin met die doel om van eenvoudige opsporing en opsporing na die afvuur van ligte militêre voertuie te beweeg.
