Лента новостей
Поиск
loop
Технологии
Вундерваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона. Колонка Олега Денежки

Вундерваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона. Колонка Олега Денежки

10:42  3 Июня 2016
5198

Вундер-ваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона

На прошлой неделе поразительная новость всколыхнула мир: ВМФ США приступают к практическим испытаниям первой в мире корабельной рельсотронной пушки. Заклятые друзья России тут же констатировали: «Финал России близок». Наши маленькие украинские друзья были еще категоричнее: «Вате конец».

Вот только в самой России, особенно у специалистов, эта новость не вызвала ровно никакого интереса. Первый заместитель комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Франц Клинцевич тут же, и весьма флегматично, заметил не в меру активным журналистам «новых», «независимых» и прочих либеральных газет: «И у нас эти разработки ведутся. Когда надо, специальные обученные люди все вам доложат, мне добавить нечего, и вообще я занят».

«Рельсотрон», как много в этом звуке. Это, безусловно, звучит пугающе. Просто завораживает. Что-то среднее между трамваем и трансформером. Кстати, с блокбастером про автоботы и десептиконы эту новость роднит еще одно обстоятельство: чистой воды фантастика. Только «трансформеры» — это для развлечения, а рельсотрон — для древесно-стружечной обработки американского налогоплательщика. Распила военного бюджета, то есть. Разберемся в вопросе.

Читайте также: Илон Маск: сферический паровоз в вакууме. Колонка Олега Денежки

Новое старое, но главное — не оружие

Вообще-то, рельсотрон как принцип метательного инструмента появился довольно давно. Принцип его действия был предложен еще в 1915-м году российскими инженерами Подольскими и Ямпольским. Основываясь на принципе работы линейного электродвигателя, который, кстати, первым описал русский физик Борис Якоби ещё в XIX веке, в условиях тяжелой для России Первой мировой войны, инженеры предложили Главному артиллерийскому управлению «магнитно-фугальную пушку».

Как и прочая экзотика, в изобилии обрушившаяся в те дни на голову бедных экспертов Управления, новый вид оружия был забракован на корню как «практически неосуществимый проект», но сам принцип был признан вполне рабочим и получил название «электродинамический ускоритель массы».

Устройство со временем было воплощено в разных лабораториях мира, правда, в скромных масштабах. Сугубо для научных нужд. А затем, в конце 1950-х годов, советский академиком Л. А. Арцимович для замены существовавшего громоздкого названия предложил термин «рельсотрон». Как видим, зарубежного по-прежнему ничего нет.

Позже, уже в 70-х годах прошлого века, серьезное применение этому принципу все же нашлось. И опять не на полях сражения, а в научных лабораториях. Первый крупный рельсотрон был спроектирован и построен в 1970-х годах Джоном П. Барбером из Канады и его научным руководителем Ричардом А. Маршаллом из Новой Зеландии в Исследовательской школе физических наук Австралийского национального университета «для изучения высокоскоростных столкновений твердых тел». Для изучения эффекта падения метеоритов, главным образом.

В этом качестве рельсотроны используются до сих пор во множестве физических лабораторий мира, в том числе и в России.

Принцип работы рельсотрона знаком каждому, хотя не каждый об этом знает. Но зато мы видим рельсотроны в обыденной жизни не один десяток раз на день. Это электродвигатели. В фенах, стиральных машинах, электробритвах и так далее.

Вундер-ваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона

Принцип прост — использование неотвратимой, как уголовное наказание, силы Лоуренца. Она, эта сила, заставляет двигаться проводник, с текущим по нему током, то бишь электричеством, внутри магнитного поля.

В электродвигателе то, что движется, называется ротором, а то, что создает магнитное поле, — статором. Так вот, в рельсотроне магнитное поле создают две рельсы (отсюда и название), с подведенным к ним постоянным электротоком, а роль ротора, то есть того что движется — токопроводимый снаряд, который замыкает рельсы и пропускает по себе ток.

Эффект действия силы Лоуренса мы можем видеть, например, в фантастических фильмах типа «Франкенштейн и другие безумные ученые». Помните, там часто в виде декорации фигурирует два вертикально стоящих проводника, между которыми возникает бегущая вверх плазменная нитка разряда в зоне короткого замыкания? Своеобразные модели природных молний? Так вот, бежит она как раз под действием силы Лоуренса.

Видимо, насмотревшись этих фильмов, и помня, что ученые уже почти полвека швыряют с помощью рельсотронов разные металлические штучки на высоких скоростях куда ни попадя, не менее безумные ученые из НАСА и других околооборонных лабораторий «сгенерили» симпатично живодерскую мысль. А что если подвести к рельсам рельсотрона разряд очень высокой мощности? Ведь возникшая плазменная дуга короткого замыкания будет столь высокой плотности, что двигаясь, словно поршень, сможет швырнуть снаряд черт-те куда на безумной скорости.

А ведь снаряд, двигающийся со скоростью выше 2–3 Маха (то есть скоростей звука), не только улетит черт-те куда. Ему еще и не понадобится никакой взрывчатой начинки, так как поражающим фактором станет высвобождающаяся при ударе тепловая энергия. Чабаркульский метеорит помните? Про Тунгусский я уже и не говорю.

А главное, это позволит преодолеть барьер в 2,5 Маха, которого достигли пороховые метательные вещества.

Задумано — сделано. «И понеслись радиограммы родных и близких известить». Военные чиновники, слегка похудевшие после разрядки и крушения СССР как главного геополитического противника США, тут же ухватились за новое «вундерваффе», то есть чудо-оружие, в терминологии Третьего рейха.

Вундерваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона

Мужик сказал, мужик сделал.

И вот, после долгих лет разработок, идея боевого рельсотрона вышла на финальную прямую. Сейчас разработкой нового оружия параллельно занимаются две компании – BAE Systems и General Atomics. Они представили свои опытные образцы рельсотронов еще в 2012 году. Теперь дело дошло до испытаний, которые, судя по информации, прошли успешно. Даже видео есть.

На видео снаряд весом 25 килограммов летит куда-то со скоростью более 3 Маха, вышвырнутый рельсотронной пушкой с энергией 33 мегаджоуля. В перспективе заявлена скорость до 12 Маха (в реальности более правдоподобно звучит, в лучшем случае, 3-5) и дальность «швыряния» от 120 до 250 километров (в реальности хорошо, если будет 80).

А теперь посмотрим

Дульная энергия 33 мегаджоуля, выделенная в доли секунды, — это энергия взрыва около 9 килограммов в тротиловом эквиваленте. То есть для ее достижения в стволе надо взорвать фугасный 152-мм снаряд.

Понятно, какие нагрузки при этом ложатся на ствол, до какой температуры он греется, какое давление в нем возникает, так как снаряд движется в заполняющем ствол воздухе, сжимая его. Все это никаким положительным образом не влияет на скорострельность системы, да и на ресурс вовсе не дешевого для такой системы ствола и токопроводящих рельс.

Это делает рельсотрон (в сумме с неуправляемостью снаряда) совершенно бесполезным как средство ПВО, хотя именно эта функция заявлена как одна из перспективных.

Читайте также: Экипировка «Ратник»: защита, комфорт, связь, эффективность

Оставим пока в покое, из жалости к американским инженерам, вопрос с КПД — коэффициентом полезного действия этого чудесного устройства, и, упростив себе несколько задачу, возьмем в руки калькулятор.

Чтобы получить дульную энергию 33 мегаджоуля в те самые доли секунды, надо иметь источник энергии соответствующей производительности, иначе вся затея теряет смысл. Для этого, после несложных подсчетов, выходит, что вам надо иметь возле пушки электрогенератор мощностью не менее 330 мегаватт в час. Для сравнения: первая очередь ДнепроГЭС, построенная в 1927 году, имела мощность порядка 650 мегаватт в час.

Уже понятно, что стрелять в режиме реального времени не получится. Выход только один: необходимо запасать энергию генератора меньшей (реалистичной мощности) в течение какого-то времени с помощью конденсаторов. Можно взять и аккумуляторы, но время зарядки/разрядки существующих аккумуляторов слишком высоко, потери велики, стоимость запредельна, а ресурс мал.

Но не надо обольщаться. Конденсаторы такой же мощности и нужных характеристик также будут массивны и дороги. И с невысоким ресурсом.

Уменьшив производительность до приемлемых 0,65 мегаватт в час (приблизительная производительность танкового двигателя мощностью до 1300 л.с), мы получим время перезарядки конденсаторов-накопителей приблизительно в 50 секунд или скорострельность — один выстрел в минуту. То есть — где-то на уровне артиллерии времен взятия Казани Иваном Грозным, и значительно ниже, чем у русских и французских артиллеристов времен Бородинского сражения.

Приемлемую для современной армии скорострельность — хотя бы один выстрел в 5 секунд (современный 122 мм миномет «Нона» с автоматом заряжания), мы получим, только имея генератор производительностью минимум 6,5 мегаватт в час. А это уже 6 танковых двигателей или одна газотурбинная корабельная установка корабля класса «фрегат». Или эсминец, в советской терминологии.

Вундер-ваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона

При этом во время перезарядки конденсаторов-накопителей все остальные энергосистемы корабля, включая радары, сонары, различные энергоприводы, будут полностью обесточены. Боевой корабль будет слеп, глух и неподвижен. Про «нем» я и не говорю. То есть его состояние будет приблизительно, как у больного после инсульта. То есть без нянечки и медсестры в виде солидного эскорта боевого охранения стрелять из этой трансформаторной будки будет самоубийственно.

Иначе говоря, для снабжения нарядной рельсотронной пушки вам понадобиться отдельный энергоагрегат или избыточная мощность главной машины, которые в остальное время вы весело будете возить с собой бесполезным грузом вместе с соответствующим запасом горючего.

И чего стоят после этого заявления о «значительной экономии на весе пороховых зарядов»?

И это я еще не коснулся вопросов нагрева ствола, который будет перегреваться в любом случае.

А теперь все же о КПД. Есть такое понятие. Это характеристика эффективности системы, устройства или машины в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется этот показатель отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному девайсом.

А это означает тот простой факт, что лишь часть энергии конденсаторов-накопителей будет отдана в виде кинетической энергии снаряду. Основная часть пойдет на нагрев ствола, трение и преодоление сопротивления воздуха в стволе.

Исходя из современных достижений механики и электротехники, КПД чудесного рельсотрона вряд ли превысит 30% (это я маху даю из уважения к самой передовой в мире стране), а в реальности будет на уровне 10-15%. В лучшем случае. То есть все мои вышеприведенные прикидки можно смело умножить на десять.

Правда, есть еще один выход помимо генераторов запредельной мощности. Преобразование механической энергии взрыва в электрическую энергию, то есть так называемые взрывомагнитные генераторы (ВМГ). Такой генератор представляет собой прочный корпус, в котором взрывают что-то взрывчатое, и силой взрыва разгоняют ферромагнитный сердечник в соленоиде, то есть катушке с обмоткой из проводов. Это хулиганское безобразие и вызывает мгновенный электрический импульс.

Однако ВМГ имеет КПД около 1-2%... Опять берем калькулятор. Для получения энергии выстрела в те самые 33 мегаджоуля нужно затратить электрической энергии где-то 40-50 мдж (это оптимистичные цифры), а вот получить их можно при взрыве как минимум тонны тротила во взрывомагнитном генераторе.

Вы представляете себе размер и вес этого устройства? Ведь вам не корабль подорвать нужно. Какой прочности должен быть корпус? И при этом, каждый ВМГ — это одноразовое изделие. После взрыва из него даже цистерны для бытовых отходов не сделаешь.

И опять: одно из главных преимуществ — отсутствие возимого боекомплекта и, значит, большое количество выстрелов идет в те самые бытовые отходы.

Теперь вы понимаете, почему военно-инженерным гениям ВМС США удалось впихнуть свой девайс только на корабль класса не ниже крейсера? И это только один ствол. Ну и какая от него польза, даже если он может закинуть неуправляемую (!!!) болванку весом 25 килограммов на расстояние выше 120 километров?! Даже при скорости 10 км в секунду для достижения цели понадобится не менее 10 секунд. Кто его там будет ждать? Ведь снаряд неуправляемый.

Любая маневренная цель успеет обнаружить снаряд и уклониться. По движущейся цели стрельба заранее бессмысленна. При более или менее реально достижимой скорострельности, поразить одним стволом коллективную цель на некой площади просто не выйдет. Значит, только стационарная цель. Большинство из которых, например, стационарный хорошо укрепленный пункт управления, будут недостижимыми для рельсотрона изначально.

Добавим себе демаскирующий эффект от колоссального электроимпульса. После выстрела в течение считанных секунд ваша отметка будет на загоризонтных радиолокационных станциях на другой стороне Земли. Вы надеетесь успеть сменить позицию!?

Отсель грозить мы будем…

Главным объектом защиты пентагоновские генералы тут же объявили Восточную и не очень Европу, в том числе Польшу и прочие Прибалтики с примкнувшими к ним лицами, которых Пентагон назначил на роль смертников ПРО. Ну, которым «Искандерами» теперь на лбу мелом помечено.

А главными объектами, которым рельсотронная пушка призвана сказать «а-та-та» — Китай и Россию.

Ежи в России, конечно водятся. Да и в Китае тоже. Но пугать их вот этим… Бесполезная трата времени. Совершенно непонятно, угрозу чему вообще может представлять рельсотронная пушка? Сбить гиперзвуковую крылатую ракету или боеголовку баллистической ракеты? Сбить самолет на дальности в несколько десятков километров?

Это при том, что и ракеты и самолет управляемы и местами даже высокоманевренны. Это даже не фантастика и не сказки. Это горяченный бред.

Вообще, о неуправляемой баллистической стрельбе. Путь и на высоких скоростях. 120 километров — это так называемая «загоризонтная стрельба». Выполнить точные баллистические вычисления на таких дальностях некорректируемым снарядом — вещь глубоко нетривиальная и никем еще не осуществленная с приемлемыми результатами.

Читайте также: Две половинки украинского мозга. Колонка Олега Денежки

Немецкая неуправляемая (но все же стабилизированная гироскопами) баллистическая ракета Vergeltungswaffe-2, то есть «Фау-2», 1944 года эксплуатации, стреляла с точностью, как известно, плюс-минус один Британский остров.

А ведь никакие управляющие системы в 25 килограммов не запихнешь. Да и вообще, принцип пассивного аэродинамического управления (только плоскостями, без подруливающих двигателей) на таких скоростях представляется проблематичным.

Еще раз о ПВО. Эксперты разной степени оголтелости перед лицом Запада утверждают, что выстрел рельстрона, колеблющийся от 15 до 25 тысяч долларов ценой, «это сильно дешевле корабельной ракеты стоимостью выше 1 миллиона тех же денег». При одинаковой дальности стрельбы.

Это, конечно же, очень дешево, но хочется сказать: «Вам просто купить, или чтобы работало»? Вероятность попадания ракеты комплекса С-300Ф («Ф» — значит флотский и это еще не самый новый комплекс) выше 90% при разных условиях. Двумя ракетами почти всегда — 100%. Выстрел рельсотрона — чуть менее 0%.

Добавим сюда стоимость этого чудо-проекта. ВМС США приступили к реализации программы рельсотрона десять лет назад, израсходовав на нее 1,5 млрд долларов. Но аппетит приходит, а не уходит, и теперь планируется потратить еще 800 млн таких же президентов, чтобы превратить рельсовую пушку в защитный вид вооружений и сделать ее снаряды пригодными для палубной артиллерии американских кораблей.

Вундер-ваффе «Пентагона»: рельсотрон для лохотрона

Читайте также: «Золотой авианосец»: как ВМС США легально отнимают деньги у налогоплательщиков

Да и стоимость одного экземпляра такой пушки из высокотехнологических материалов с высотехнологическими элетроэнергетическими агрегатами вряд ли может быть компенсирована экономией на порохе и гильзах.

Но американские генералы держатся бодрячком.

«Я вполне могу себе представить комплекс рельсовых пушек, который будет недорогим, но который будет обладать колоссальным сдерживающим воздействием. Их целью может стать что угодно: танки, самолеты, ракеты», — с лихорадочным и нездоровым блеском в глазах заявил один из самых активных лоббистов короткозамкнутого оружия, заместитель министра обороны США Роберт Уорк.

Тут ключевое выражение: «я вполне могу себе представить». Надо сказать, что Америка — страна свободная, и там представлять себе каждый может что угодно. В меру своего сумасшествия.

Например, министр обороны США Джеймс Форрестол все время представлял себе русских солдат и русские танки. Пока 22 мая 1949 года с криком «Русские идут» не выпрыгнул из окошка 16 этажа Национального военно-морского медицинского центра, куда ранее, в марте, был помещен с диагнозом «паранойя».

Что перед нами

Перед нами «Звездные войны», вторая серия — ну очень скрытая угроза. Что-то из разряда совсем невидимых невидимок, боевых лазеров, терминативных экзоскелетов и прочего «сайенсфикшн» барахла, которому суждено будет занять свое место на свалках научных институтов, сразу после последнего оплаченного чека программы.

В общем, с торжествами, кажется, поспешили. Лучше бы отпраздновали по-домашнему. Без помпы.

В кругу родных и близких.

Олег Денежка
Новости партнеров
mediametrics