הסיסמה "Velocitas Eradico", שנלקחה על ידי הצי האמריקאי למחקרם על אקדחי מסילות אלקטרומגנטיות, עולה בקנה אחד עם המטרה הסופית. בתרגום רופף מלטינית, ביטוי זה פירושו "מהירות הורגת". טכנולוגיות אלקטרומגנטיות מתפתחות בהצלחה בתחום הימי, ופותחות סיכויים לנשק התקפי ותפעול נושאות מטוסים.
דו"ח שנכתב על ידי רונלד אורורק באוקטובר 2016 לשירות המחקר של הקונגרס, שכותרתו לייזרים, אקדחי רכבות וקליעים היפרסוניים: רקע ואתגרים לקונגרס האמריקאי, קובע: מטיל שיוט נגד ספינות (ASM) ואנטי-ספינות טילים בליסטיים (ABM), חלק מהמשקיפים מודאגים מהשרידות של ספינות פנימיות בעימותים קרביים אפשריים עם יריבים כמו סין, החמושים בטילים מודרניים נגד ספינות וטילים אנטי-בליסטיים ". FGM DF-21D (Dufeen-21) הראשון והיחיד בעולם בעולם שפותח על ידי האקדמיה הסינית למכניקה ואלקטרוניקה סין צ'אנגפנג נדון באופן פעיל בחיל הים בעולם; רקטה זו הוצגה בבייג'ינג בספטמבר 2015 בתום מצעד מלחמת העולם השנייה. בינתיים, הדו"ח מציין כי הצי הרוסי ממשיך לפרוס את משפחת טילי השיט מסוג 3M-54 קליבר עם הנחיית אינרציה / מכ"ם לוויינית שפותחה על ידי לשכת התכנון של נובאטור.
בעוד שמדינות מסוימות, כמו סין ורוסיה, ממשיכות לצייד את ספינותיהן בנשק רב עוצמה, הצי האמריקאי, יחד עם צי מערבי אחר, מודאג יותר ויותר משרידות ספינות המלחמה שלה. וצמצום כוח האדם מאלץ את צי העולם כולו לפנות יותר ויותר לטכנולוגיות מבטיחות. לדוגמה, על פי האתר globalsecurity.org, מספר החברים הפעילים בצבא האמריקאי צפוי לרדת ב -200,000 עד סוף 2017, ל -1.28 מיליון. בהקשר זה, בתחום ההגנה, טכנולוגיות אלקטרומגנטיות מתפתחות במהירות כפתרון מבטיח לבעיות מורכבות, הקשורות במידה רבה לחימוש יריבים פוטנציאליים ולצמצום כוח אדם. בהשוואה למערכות המסורתיות הקיימות, טכנולוגיות אלה, החל מעיפות נושאות מטוסים וכלה ברובי מסילה (אקדחי רכבת), יהיו חסכוניות יותר ותצמצם את מספר כוח האדם.
חשמל ומגנטיות
אנרגיה אלקטרומגנטית היא שילוב של שדות חשמליים ומגנטיים. על פי ההגדרה שפורסמה באתר ארגון הבריאות העולמי: “שדות חשמליים נוצרים בשל ההבדל במתח, ככל שהמתח גבוה יותר, כך השדה המתקבל יהיה חזק יותר. שדות מגנטיים נוצרים כאשר חלקיקים טעונים נעים: ככל שהזרם חזק יותר, כך השדה המגנטי חזק יותר."
EMALS (מערכת שיגור מטוסים אלקטרומגנטיים), מערכת שיגור מבטיחה למטוסים מבוססי נושאים, מפותחת על ידי ג'נרל דינמיקס להחליף מעילי קיטור, שיש להם מספר חסרונות משמעותיים, כולל המסה הגדולה שלהם, גודלם והצורך לאחסן גדול נפח המים על הספינה, שלא ניתן לקחת אותם החוצה בגלל תכונות כימיות אגרסיביות של מי ים.המערכת החדשה מורכבת משתי מסילות מקבילות, המורכבות מרכיבים רבים עם סלילי אינדוקציה, המותקנים בתוך סיפון הטיסה של נושאת המטוסים, וכן כרכרה, המותקנת על הגלגל הקדמי של המטוס. מייגן אלקה, General Atomics (GA), הסבירה: "עירור רציף של אלמנטים המנחים יוצר גל מגנטי העובר לאורך מסילות המדריך ומאלץ את המרכבה ובכך המטוס לכל אורך מסילות המדריך במהירות הנדרשת עבור המראה מוצלח מהסיפון. תהליך זה דורש כמה מגה -ואט חשמל ".
עקרון הפעולה של מאיץ ההמונים האלקטרומגנטי, aka railgun, aka gun rail, דומה לעקרון הפעולה של המעוט האלקטרומגנטי של EMALS. כמה מגה -ואט של אנרגיה שנוצרו מתועלים לאורך שתי מסילות הנחייה (ממש כמו שתי מסילות ההובלה של מערכת EMALS) ליצירת שדה מגנטי. כפי שהוסבר על ידי ג'ון פינקנאור, ראש טכנולוגיות חדשות ברית'און: "לאחר שהמערכת צברה כמות מסוימת של אנרגיה, הקבלים (אחסנים את המטען החשמלי שנוצר) שולחים דחף חשמלי לאורך שתי מסילות (אחת מהן טעונה שלילית וה אחרים חיוביים), ויוצרים שדה אלקטרומגנטי ". בהשפעת שדה זה, הטיל מתחיל לנוע בחבית עם שתי מסילות ארוכות במהירות גבוהה מאוד. מקורות פתוחים טוענים שהמהירויות יכולות להגיע ל -7 מספרי מאך (כ -8600 קמ"ש). משקל הטיל כ -11 ק"ג ואין לו מטען קרבי. גוף הקליע, מלא באלמנטים בולטים של טונגסטן, מוקף במעטפת סגסוגת אלומיניום, שנזרקת לאחר שהקליע עוזב את הקנה. המהירות הגבוהה של פגישת הטיל עם המטרה, בשילוב עם האלמנטים הבולטים, גורמת להרס משמעותי ללא כל חומר נפץ.
משיכה מגנטית
מעילי קיטור, שיוחלפו על ידי מערכת EMALS, נמצאים על נושאות מטוסים במדינות רבות מאז שנות ה -50. במשך זמן רב הם נחשבו לטכנולוגיה היעילה ביותר, המסוגלת למשל להאיץ מטוס במשקל 27,300 ק"ג למהירות של 240 קמ"ש מאורך סיפון של 300 מטר. כדי לבצע את העבודה הזו, הזקפה זקוקה לכ- 615 ק"ג אדים לכל כניסה, בתוספת ציוד הידראולי, מים לעצירת המעוט, כמו גם משאבות, מנועים חשמליים ומערכות בקרה. במילים אחרות, מעוט הקיטור המסורתי, למרות שהוא עושה את עבודתו בצורה מושלמת, הוא ציוד גדול וכבד מאוד הדורש תחזוקה משמעותית. בנוסף, הוכח כי זעזועים פתאומיים במהלך ההמראה מקצרים את חייהם של מטוסים מבוססי נושאות מטוסים. למעופות קיטור יש גם הגבלות על סוגי המטוסים שהם יכולים לשגר; המצב מורכב במיוחד מהעובדה שמסת המטוסים גוברת ללא הרף וייתכן בקרוב כי המודרניזציה של מטוסים מבוססי נושאים הופכת לבלתי אפשרית. לדוגמה, על פי הנתונים שמסרה הצי, ללוחם המבוסס על חברת הנושא מסוג F / A-18E / F Super Hornet יש משקל ההמראה המרבי של 30 טון, ואילו ללוחם הקודם דאגלס A-4F סקייהוק, שהיה סוף סוף הופסק מהשירות באמצע שנות השמונים, היה לו משקל ההמראה של 11, 2 טון.
לדברי אלקה: "מטוסים היום נעשים כבדים יותר, מהירים יותר ופונקציונאליים יותר, הם זקוקים למערכת שיגור יעילה עם יותר יעילות וגמישות רבה יותר בכדי שיהיו מהירויות השיגור השונות הדרושות להמריא מהסיפון של כל סוג מטוס". על פי General Atomics, לעומת מעילי קיטור, מערכת EMALS תהיה יעילה יותר ב -30 %, ותדרוש פחות נפח ותחזוקה מקודמותיה, דבר שיפשט את התקנתה באוניות שונות עם תצורות מעוט שונות.לדוגמה, לנשאי המטוסים בנימה ניץ יש ארבע מעילי קיטור, בעוד שנושאת המטוסים הצרפתית היחידה, שארל דה גול, כוללת שתי מעונות בלבד. בנוסף, תאוצות EMALS שונות, המותאמות למשקל ההמראה של כל סוג של מטוסים מאוישים או בלתי מאוישים, יתרמו לחיי השירות המוגברים של גוף המטוסים. "עם פחות מקום התקנה, יעילות וגמישות טובים יותר וצמצום תחזוקה ומספר עובדים, EMALS מגדילה באופן משמעותי את היכולות ומורידה עלויות, מה שיתמוך בהמשך בפיתוח הצי", הוסיפה אלקה.
לדברי אלכסנדר צ'אנג מחברת הייעוץ Avascent, לרובי הרכבת יש גם מספר יתרונות. "והעיקר, כמובן, שהם יכולים לירות קליעים במהירות גבוהה בסדר גודל של מאך שבע בלי להשתמש בחומרי נפץ". מכיוון שמקור האנרגיה של אקדח המסילה הוא מערכת אספקת החשמל הכללית של הספינה כולה, הסיכונים הכרוכים בהובלת חומרי נפץ או דחפים אינם נכללים. המהירות ההתחלתית הגבוהה של רובה המסילה, בערך פי שניים ממהירות ההתחלה של תותחי הספינות המסורתיות, מביאה לזמני פגיעה קצרים יותר ומאפשרים לספינה להגיב כמעט בו זמנית לאיומים מרובים. זאת בשל העובדה כי עם כל קליע חדש אין צורך לגבות מטענים קרביים או דחפים. אלקה ציין כי "באמצעות ראשי נפץ ודחפים, ההיצע פשוט יותר, עלות זריקה אחת והנטל הלוגיסטי מופחתים, בעוד שממדיו הקטנים יחסית של אקדח המסילה מאפשרים להגדיל את קיבולת המגזין … יש לה גם טווח ארוך בהרבה בהשוואה לנשק אחר (למשל, עם טילים קרקע-אוויר המשמשים להגנה על ספינות שטח) ". הדו"ח לקונגרס מציין כי עד כה שני אקדחי רכבת מסוג אב-טיפוס שנבנו על ידי ריית'ון וג'נרל אטומיקס עבור הצי האמריקאי "יכולים לירות קליעים ברמות אנרגיה שבין 20 ל -32 מגה-ג'ול, וזה מספיק כדי שקליע ינוע 92-185 ק"מ". אם נשווה, אז על פי מקורות פתוחים, אקדח הספינות של 76 מ"מ מה- OTO מלרה / לאונרדו הוא בעל מהירות התחלתית בסדר גודל של 2.6 (3294 קמ"ש), המגיעה לטווח מרבי של 40 ק"מ. פינקנאור הצהיר כי "ניתן להשתמש ברובה המסילה לתמיכה באש של ספינות קרקעיות כאשר יש צורך לשלוח קליע מאות קילומטרים ימיים, או שניתן להשתמש בו להפגזה מטווח קצר ולהגנה מפני טילים".
אתגרים קדימה
הטכנולוגיה המשמשת במערכת EMALS נמצאת כבר בשלב היישום בייצור. הצי האמריקאי, שבחר את המעוטת שתוכננה על ידי General Atomics להמריא ממנשאות מטוסים חדשות מסוג פורד, ערכה את בדיקות המאמץ הראשונות שלה בנובמבר 2016. בספינה הראשונה מסוג זה, ג'רלד ר 'פורד, נפלטו משקולות נטל המדמות מטוס טיפוסי לים (סרטון להלן). השתמשו ב 15 עגלות מעטפת במשקלים שונים. השיגורים הראשונים הסתיימו ללא הצלחה, אך הדברים הבאים הוכרו כהצלחה. לדוגמא, בוג'י במשקל של כ -6800 ק"ג הואץ למהירות של כמעט 260 קמ"ש, ובוגי קטן יותר במשקל 3600 ק"ג הואץ ל -333 קמ"ש. לדברי אלקה, המערכת מיוצרת ומתקינה גם על נושאת המטוסים ג'ון קנדי, שאמורה להיות מועברת לצי בשנת 2020. GA נבחרה גם כקבלן EMALS הבלעדי של נושאת המטוסים Enterprise, שאמורה להתחיל בבנייה בשנת 2018. אלקה ציין כי "אנו רואים גם את האינטרס של מדינות אחרות במערכות ההמראה והנחיתה האלקטרומגנטיות שלנו, מכיוון שהן רוצות שיהיו בטכנולוגיות חדשות ומטוסים מבוססי נושאים בציהם". עם זאת, ראוי לציין כי בעוד טכנולוגיית EMALS מוכנה לייצור, לא ניתן להתקין את המערכת עצמה על הרוב המכריע של נושאות המטוסים בשירות בשל כמות האנרגיה הדרושה להפעלתה.
בנוסף לאמור לעיל, לרובה המסילה מספר חסרונות רציניים. לדברי פינקנאור, "אחת הבעיות בשימוש בטכנולוגיה אלקטרומגנטית במגזר הביטחוני היא שמירה על הקנה במצב תקין והפחתת בלאי החביות לאחר כל שיגור קליע". ואכן, המהירות שבה הקליע עוזב את הקנה גורמת לבלאי כזה שבבדיקות הראשוניות היה צריך לבנות את הקנה מחדש לחלוטין לאחר כל ירייה. "כוח הדופק טומן בחובו אתגר לשחרר כמות עצומה של אנרגיה ולתאם את העבודה המשותפת של מודולי כוח הדופק לזריקה אחת." כל המודולים הללו חייבים לשחרר את החשמל המצטבר ברגע הנכון על מנת ליצור את עוצמת השדה המגנטי הדרוש ולדחוף את הקליע החוצה מהחבית. לבסוף, כמות האנרגיה הדרושה להאיץ את הטיל למהירויות כאלה גוררת את הבעיה לארוז את הרכיבים הדרושים של האקדח לממדים פיזיים קטנים מספיק כדי שניתן יהיה להתקין אותו על ספינות פני שטח ממחלקות שונות. מסיבות אלה, על פי פינקנאור, רובי רכבת קטנים עשויים להיכנס לשירות בחמש השנים הקרובות, בעוד שאקדח מסילה בעל עוצמה מלאה של 32 מגה -ג'ול צפוי להיות מותקן על ספינה בעשר השנים הקרובות.
היפראקטיביות
לדברי צ'אנג, "לאחרונה הצי האמריקאי החל להקדיש פחות תשומת לב לשיפור הטכנולוגיה של אקדח המסילה והפנה את תשומת ליבו ליכולות הטיל היפר -סוני HVP (Hyper Velocity Projectile), שיכול להתאים בקלות לתותחים מסורתיים קיימים". במאמר טכני בנושא HVP, שפורסם בספטמבר 2012 על ידי משרד המחקר של הצי האמריקאי, הוא מתואר כ"קליל מונחה רב תכליתי, בעל גרור נמוך, המסוגל לבצע מגוון משימות ממגוון מערכות נשק ", אשר, ב בנוסף לאקדח המסילה, כולל מערכות ימיות אמריקאיות סטנדרטיות: אקדח ימי 127 מ"מ Mk. 45 ו -155 מ"מ מתקדם הר ארטילריה מתקדם מערכת אקדחים שפותחה על ידי BAE Systems. על פי BAE Systems, "מרכיב מיוחד" בעיצוב ה- HVP הוא גרירה אווירודינמית נמוכה במיוחד, ומבטלת את הצורך במנוע רקטות, הנמצא בשימוש נרחב בתחמושת קונבנציונאלית להרחבת טווח.
על פי דו"ח של שירות המחקר CRS, בעת ירי ממתקן Mk.45, הטיל הזה יכול להגיע רק למחצית (שהם מאך 3, או כ -3704.4 קמ"ש) מהמהירות שאליו הוא יכול להגיע בעת ירי ממעקה. אולם הוא עדיין כפול ממהירותו של קליע רגיל שנורה מאקדח 45. כפי שנאמר בהודעה לעיתונות של הצי האמריקאי, "HVP בשילוב עם Mk.45 יספקו ביצוע משימות שונות, כולל תמיכת אש לספינות שטח, היא תרחיב את יכולות הצי במאבק נגד איומי אוויר ומשטח.. אבל גם עם איומים מתעוררים ".
לדברי צ'אנג, החלטת מחלקת המחקר במשרד הביטחון להשקיע כספים משמעותיים בפיתוח HVP מכוונת לפתור את הבעיה של הצטיידות מחדש של ספינות להתקנת אקדח מסילה עליהן. לפיכך, חיל הים האמריקאי יוכל להשתמש בקליע היפר-סוני של HVP על הסיירות שלו בטוקונדרוגה ובמשחתות מסוג ארלי בורק, כשכל אחת מהן נושאת שני אקדחים מסוג Mk.45. אקדח המסילה עדיין אינו מוכן מבחינה טכנולוגית להתקנה על המשחתות החדשות מסוג Zamvolt, הראשונה שבהן התקבלה לצי האמריקאי באוקטובר 2016. אבל, לפחות בסוף הפיתוח, קליע HVP יוכל להיכנס לעומס התחמושת של תותחי הארטילריה שלהם בגודל 155 מ מ, כגון מערכת האקדח המתקדמת. על פי ההודעה לעיתונות, הצי ביצע ניסיונות ירי של קליע מסוג HVP בידי כוביצר צבאי בינואר. הצי האמריקאי אינו מספק מידע על מתי ה- HVP רשאי להיכנס לשירות עם ספינות המלחמה שלו.
פיתוחים תעשייתיים
בשנת 2013 קיבלה BAE מערכות חוזה של 34.5 מיליון דולר ממינהל המחקר והפיתוח הימי לפיתוח אקדח מסילה לשלב השני של תוכנית הבנייה של אב טיפוס האקדח. בשלב הראשון, מהנדסים ממרכז הפיתוח לכלי נשק פנימיים של חיל הים ירו בהצלחה את אב הטיפוס של Raytheon EM Railgun, והגיעו לרמת אנרגיה של 33 מגה -ג'ול. לדברי BAE מערכות, בשלב השני, בכוונת החברה לעבור מירי בודד להתפרצות ולפתח מערכת טעינה אוטומטית, כמו גם מערכות בקרה תרמית לקירור האקדח לאחר כל ירייה. בשנת 2013 BAE מערכות קיבלה גם חוזה ממחלקה זו לפיתוח והדגמת ה- HVP.
ג'נרל אטומיקס החלה לפתח את טכנולוגיית הרכבת כבר בשנת 1983 כחלק מיוזמת ההגנה האסטרטגית של הנשיא רונלד רייגן. היוזמה נועדה "לפתח תוכנית הגנה מפני טילים מבוססת חלל שתוכל להגן על המדינה מפני מתקפה גרעינית בהיקף נרחב". היוזמה איבדה את הרלוונטיות שלה לאחר תום המלחמה הקרה וננטשה במהירות, בין היתר בגלל העלות המופקעת שלה. היו אז מספיק בעיות טכניות, ותותחי הרכבת לא היו יוצאי דופן. הגרסה הראשונה של אקדח המסילה דרשה כל כך הרבה אנרגיה להפעלת האקדח עד שניתן היה לאכסן אותו רק בהאנגר גדול, ולכן, לדברי אלק, "במהלך שמונה השנים האחרונות צמצמנו את גודל האלקטרוניקה והמוליכים למחצה ו יצר קבלים גדולים במיוחד ".
כיום, General Atomics כבר פיתחה תותח מסילה של 30 מגה -ג'ול ותותח מסילה אוניברסלית של מגה -ג'ול 10 בליטר. בינתיים, קבל שמפשט את תהליך אחסון האנרגיה לירי מתותחי סיוע על כלי רכב קרקעיים הודגם בהצלחה ביולי 2016 בטווח פתוח. אלקה הוסיפה בעניין זה: "הוכחנו בהצלחה גם את יכולת ההובלה של תותח בליצר. התותח פורק והועבר מאתר הניסויים של Dagway לאתר הניסויים בפורט סיל והורכב שם לשם סדרה של מבחני ירי מוצלחים במהלך התמרונים הצבאיים של 2016 ".
ריית'און גם מפתחת באופן פעיל טכנולוגיית אקדחי רכבות ורשת אנרגיה פעמית חדשנית. פינקנאור הסביר: "הרשת מורכבת ממכולות חשמל דופקות רבות באורך 6.1 מ 'וגובההן 2.6 מטר, בהן נמצאים עשרות בלוקים קטנים הנקראים מודולי כוח מדופפים. העבודה של המודולים האלה היא לצבור את האנרגיה הנדרשת לכמה שניות ולשחרר אותה ברגע ". אם ניקח את המספר הדרוש של המודולים ונחבר אותם יחד, הם יכולים לספק את הכוח הנדרש לפעולת הרובה.
איזון נגד איומים
בנאום שנשא באפריל 2016 בבריסל, ציין סגן שר ההגנה האמריקני בוב וורק כי "רוסיה וסין הן משפרות את היכולת של כוחות המבצעים המיוחדים שלה לפעול בים, ביבשה ובאוויר מדי יום. הם מתחזקים למדי במרחב הסייבר, באמצעי נגד אלקטרוניים ובחלל ". האיומים הנובעים מההתפתחויות הללו אילצו את ארצות הברית ומדינות נאט"ו לפתח את מה שמכונה "אסטרטגיית מאזן שלישית שלישית" TOI (יוזמת קיזוז שלישית). כפי שציין שר הביטחון דאז הייגל בשנת 2014, מטרתו של TOI היא להשוות או לשלוט ביכולות הצבאיות של סין ורוסיה, שפותחו באמצעות החדרת הטכנולוגיה העדכנית ביותר. בהקשר זה, רובי הרכבת, וקליעים היפר -קוליים בפרט, מייצגים יכולות מפתח להתמודדות או לנטרול איומים פוטנציאליים הנשקפים מנשק סין ורוסיה, שהוזכרו בחלק המבוא של המאמר.
