Amerikan Donanması tarafından elektromanyetik raylı silahlarla ilgili araştırmaları için alınan "Velocitas Eradico" sloganı, nihai hedefle oldukça tutarlıdır. Latince'den gevşekçe çevrilmiş olan bu ifade, "Hız öldürür" anlamına gelir. Elektromanyetik teknolojiler denizcilik alanında başarılı bir şekilde gelişiyor, saldırı silahları ve uçak gemilerinin işletilmesi için umutlar yaratıyor.
Ronald O'Rurk tarafından Ekim 2016'da Kongre Araştırma Servisi için yazılan Lazerler, Raylı Silahlar ve Hipersonik Mermiler: ABD Kongresi için Arka Plan ve Zorluklar başlıklı bir raporda şunlar belirtiliyor: gemi karşıtı seyir füzelerinden (ASM) ve gemi karşıtı balistik füzeler (ABM'ler), bazı gözlemciler, modern gemi karşıtı füzeler ve anti-balistik füzelerle donanmış Çin gibi rakiplerle olası savaş çatışmalarında yüzey gemilerinin hayatta kalmasından endişe duyuyorlar. Çin Mekanik ve Elektronik Akademisi Çin Changfeng tarafından geliştirilen dünyanın ilk ve tek orta menzilli FGM DF-21D'si (Dufeen-21) dünya donanmalarında aktif olarak tartışıldı; bu roket, İkinci Dünya Savaşı geçit töreninin sonunda Eylül 2015'te Pekin'de gösterildi. Bu arada rapor, Rus filosunun Novator tasarım bürosu tarafından geliştirilen uydu atalet / radar güdümlü 3M-54 Kalibre gemisavar ve kara seyir füzeleri ailesini konuşlandırmaya devam ettiğini belirtiyor.
Çin ve Rusya gibi bazı ülkeler gemilerini güçlü silahlarla donatmaya devam ederken, diğer Batılı donanmalarla birlikte ABD Donanması, yüzey savaş gemilerinin hayatta kalması konusunda giderek daha fazla endişe duyuyor. Ve personeldeki azalma, tüm dünyadaki filoları giderek daha fazla gelecek vaat eden teknolojilere yönelmeye zorluyor. Örneğin, globalsecurity.org web sitesine göre, ABD ordusunun aktif üye sayısının 2017 sonunda 200.000 azalarak 1,28 milyona düşmesi bekleniyor. Bu bağlamda, savunma alanında, elektromanyetik teknolojiler, büyük ölçüde potansiyel düşmanların silahlandırılması ve personelin azaltılmasıyla ilgili karmaşık sorunlara umut verici bir çözüm olarak hızla gelişiyor. Mevcut geleneksel sistemlerle karşılaştırıldığında, uçak gemisi mancınıklarından raylı silahlara (raylı tüfekler) kadar bu teknolojiler daha uygun maliyetli olacak ve personel sayısını azaltacaktır.
Elektrik ve manyetizma
Elektromanyetik enerji, elektrik ve manyetik alanların birleşimidir. Dünya Sağlık Örgütü'nün internet sitesinde yayınlanan tanıma göre: “Gerilim farkından dolayı elektrik alanları oluşur, gerilim ne kadar yüksekse ortaya çıkan alan o kadar güçlü olur. Yüklü parçacıklar hareket ettiğinde manyetik alanlar ortaya çıkar: akım ne kadar güçlüyse, manyetik alan da o kadar güçlüdür."
Taşıyıcı tabanlı uçaklar için umut verici bir fırlatma sistemi olan EMALS (Elektromanyetik Uçak Fırlatma Sistemi), General Dynamics tarafından büyük kütleleri, boyutları ve büyük bir depolama ihtiyacı da dahil olmak üzere bir dizi önemli dezavantajı olan buharlı mancınıkların yerini almak üzere geliştirilmektedir. deniz suyunun agresif kimyasal özelliklerinden dolayı gemiden denize alınamayan su hacmi. Yeni sistem, uçak gemisinin uçuş güvertesi içine yerleştirilmiş endüksiyon bobinli birçok elemandan oluşan iki paralel raydan ve uçağın ön tekerleğine monte edilmiş bir vagondan oluşuyor. General Atomics'ten (GA) Megan Elke açıkladı: "Kılavuz elemanlarının sıralı uyarılması, kılavuz raylar boyunca hareket eden ve vagonu ve dolayısıyla uçağı, kılavuz rayların tüm uzunluğu boyunca gerekli hızda hareket ettiren bir manyetik dalga oluşturur. güverteden başarılı kalkış. Bu işlem birkaç megawatt elektrik gerektiriyor."
Elektromanyetik kütle hızlandırıcının çalışma prensibi, namı diğer raylı tabanca, namı diğer ray tabancası, EMALS elektromanyetik mancınıklarının çalışma prensibine benzer. Üretilen birkaç megavatlık enerji, bir manyetik alan oluşturmak için iki kılavuz ray (tıpkı EMALS sisteminin iki kılavuz rayı gibi) boyunca yönlendirilir. Raytheon'daki yeni teknolojiler başkanı John Finkenaur tarafından açıklandığı gibi: "Sistem belirli bir miktarda enerji biriktirdikten sonra, kapasitörler (üretilen elektrik yükünü depolar) iki ray boyunca bir elektrik darbesi gönderir (bunlardan biri negatif yüklüdür ve diğeri pozitiftir), bir elektromanyetik alan yaratır". Bu alanın etkisi altında, mermi iki uzun raylı bir namlu içinde çok yüksek bir hızda hareket etmeye başlar. Açık kaynaklar, hızların 7 Mach sayısına (yaklaşık 8600 km/s) ulaşabileceğini iddia ediyor. Mermi yaklaşık 11 kg ağırlığındadır ve savaş yükü yoktur. Tungsten vuruş elemanları ile doldurulmuş mermi gövdesi, mermi namluyu terk ettikten sonra atılan alüminyum alaşımlı bir kasa içine alınır. Merminin hedefle yüksek hızda buluşması, vurucu unsurlarla birlikte herhangi bir patlayıcı olmadan önemli tahribatlara neden olur.
manyetik çekim
EMALS sisteminin yerini alacak olan buharlı mancınıklar, 50'li yıllardan beri birçok ülkede uçak gemilerinde kullanılıyor. Uzun bir süre boyunca, örneğin 27.300 kg ağırlığındaki bir uçağı 300 metrelik bir güverte uzunluğundan 240 km / s hıza hızlandırabilen en verimli teknoloji olarak kabul edildiler. Bu işi yapmak için, mancınık her giriş için yaklaşık 615 kg buhara, ayrıca hidrolik ekipmana, mancınığı durdurmak için suya, ayrıca pompalara, elektrik motorlarına ve kontrol sistemlerine ihtiyaç duyar. Başka bir deyişle, geleneksel buharlı mancınık, işini mükemmel bir şekilde yapmasına rağmen, önemli bakım gerektiren çok büyük ve ağır bir ekipmandır. Ayrıca, kalkış sırasındaki ani şokların, uçak gemisi tabanlı uçakların ömrünü kısalttığı gösterilmiştir. Buharlı mancınıkların ayrıca fırlatabilecekleri uçak türleri üzerinde kısıtlamaları vardır; durum özellikle uçak kütlesinin sürekli artması nedeniyle karmaşıktır ve yakında uçak gemisi tabanlı uçakların modernizasyonu imkansız hale gelebilir. Örneğin, filo tarafından sağlanan verilere göre, Boeing'in F/A-18E/F Super Hornet taşıyıcı tabanlı avcı uçağı maksimum kalkış ağırlığı 30 ton iken, bir önceki Douglas A-4F Skyhawk avcı uçağı, nihayet 1980'lerin ortalarında hizmetten çekilmiş, 11,2 ton kalkış ağırlığına sahipti.
Elke'ye göre: "Günümüzde uçaklar daha ağır, daha hızlı ve daha işlevsel hale geliyor, her uçak tipinin güvertesinden kalkış yapmak için gereken farklı fırlatma hızlarına sahip olmak için daha verimli ve daha fazla esnekliğe sahip verimli bir fırlatma sistemine ihtiyaçları var." General Atomics'e göre, buharlı mancınıklara kıyasla, EMALS sistemi öncekilerden daha az hacim ve bakım gerektiren, yüzde 30 daha verimli olacak ve bu da farklı mancınık konfigürasyonlarına sahip farklı gemilere kurulumunu kolaylaştıracak. Örneğin, Nimitz sınıfı uçak gemilerinde dört buharlı mancınık bulunurken, tek Fransız uçak gemisi Charles de Gaulle'de sadece iki mancınık bulunur. Ayrıca, her bir insanlı veya insansız hava aracı tipinin kalkış ağırlığına göre ayarlanan farklı EMALS ivmeleri, uçak gövdelerinin hizmet ömrünün artmasına katkıda bulunacaktır. Elke, "Daha az kurulum alanı, daha iyi verimlilik ve esneklik ve azaltılmış bakım ve personel sayısı ile EMALS, yetenekleri önemli ölçüde artırır ve maliyetleri düşürür, bu da filonun gelişimini daha da destekleyecektir," diye ekledi.
Avascent danışmanlık şirketinden Alexander Chang'a göre, raylı tüfeklerin de bir takım avantajları var. "Ve asıl mesele, elbette, mermileri herhangi bir patlayıcı kullanmadan, yedi Mach derecesinde yüksek bir hızda ateşleyebilmeleridir." Demiryolu tabancasının enerji kaynağı, tüm geminin genel güç kaynağı sistemi olduğundan, patlayıcıların veya iticilerin taşınmasıyla ilgili riskler hariç tutulur. Demiryolu tabancasının yüksek başlangıç hızları, geleneksel gemi toplarının başlangıç hızlarının kabaca iki katıdır, daha kısa vuruş süreleri sağlar ve geminin birden fazla tehdide neredeyse aynı anda yanıt vermesine olanak tanır. Bunun nedeni, her yeni mermi ile savaş veya itici suçlamalara gerek olmamasıdır. Elke, “savaş başlıkları ve itici gazlar sayesinde tedarik basitleştirildi, tek atış maliyeti ve lojistik yük azaldı, raylı silahın nispeten küçük boyutları şarjör kapasitesinin artmasına izin verdi… diğer silahlara kıyasla çok daha uzun menzilli (örneğin, su üstü gemilerini korumak için kullanılan karadan havaya füzelerle)”. Kongreye sunulan rapor, şimdiye kadar Raytheon ve General Atomics tarafından ABD Donanması için inşa edilen iki prototip raylı silahın “20 ila 32 megajul enerji seviyelerinde mermileri ateşleyebildiğini, bu da bir merminin 92-185 km seyahat etmesi için yeterli” olduğunu belirtiyor. Karşılaştıracak olursak, açık kaynaklara göre, OTO Melara / Leonardo'dan gelen 76 mm gemi silahı, Mach 2.6 (3294 km / s) düzeyinde bir başlangıç hızına sahiptir ve maksimum 40 km menzile ulaşır. Finkenaur, "raylı tüfek, yüzlerce deniz mili bir mermi göndermek gerektiğinde su üstü gemilerinin ateş desteği için kullanılabileceğini veya yakın mesafe bombardımanı ve füze savunması için kullanılabileceğini" belirtti.
Önümüzdeki Zorluklar
EMALS sisteminde kullanılan teknoloji, üretimde uygulama aşamasındadır. Yeni Ford sınıfı uçak gemilerinden kalkış yapmak için General Atomics tarafından tasarlanan bu mancınığı seçen ABD Donanması, ilk stres testlerini Kasım 2016'da gerçekleştirdi. Bu sınıfın ilk gemisi Gerald R. Ford'da, tipik bir uçağı simüle eden balast ağırlıkları denize fırlatıldı (aşağıdaki video). Çeşitli ağırlıklarda 15 mermi arabası kullanıldı. İlk lansmanlar başarısızlıkla sonuçlandı, ancak aşağıdakiler başarılı olarak kabul edildi. Örneğin, yaklaşık 6800 kg ağırlığındaki bir boji, yaklaşık 260 km / s hıza hızlandırıldı ve 3600 kg ağırlığındaki daha küçük bir boji, 333 km / s hıza çıkarıldı. Elke'ye göre sistem, 2020 yılında filoya devredilmesi planlanan John F. Kennedy uçak gemisine de üretilmekte ve kurulmaktadır. GA ayrıca, 2018'de inşaatına başlanacak olan uçak gemisi Enterprise için tek EMALS yüklenicisi olarak seçildi. Elke, "Filolarında yeni teknolojilere ve uçak gemisi tabanlı uçaklara sahip olmak istedikleri için diğer devletlerin de elektromanyetik kalkış ve iniş sistemlerimize ilgisini görüyoruz" dedi. Ancak şunu belirtmekte fayda var ki EMALS teknolojisi üretime hazırken, işletmek için gereken enerji miktarı nedeniyle sistemin kendisi hizmette olan uçak gemilerinin büyük çoğunluğuna kurulamıyor.
Yukarıdakilere ek olarak, ray tabancasının bir takım ciddi dezavantajları vardır. Finkenaur'a göre, "savunma sektöründe elektromanyetik teknolojinin kullanılmasının sorunlarından biri, namlunun çalışır durumda tutulması ve her mermi fırlatılmasından sonra namlu aşınmasının azaltılmasıdır." Gerçekten de, merminin namluyu terk etme hızı, ilk testlerde namlunun her atıştan sonra tamamen yeniden inşa edilmesi gerektiği kadar aşınma ve yıpranmaya neden olur. "Puls gücü, muazzam miktarda enerjiyi serbest bırakma ve tek bir atış için pals güç modüllerinin birlikte çalışmasını koordine etme zorluğunu beraberinde getiriyor." Tüm bu modüller, gerekli manyetik alan kuvvetini oluşturmak ve mermiyi namludan dışarı itmek için birikmiş elektriği doğru zamanda serbest bırakmalıdır. Son olarak, mermiyi bu hızlara çıkarmak için gereken enerji miktarı, silahın gerekli bileşenlerinin farklı sınıflardaki su üstü gemilerine monte edilebilmesi için yeterince küçük fiziksel boyutlara paketlenmesi sorununu beraberinde getirir. Bu nedenlerle Finkenaur'a göre, küçük raylı silahlar önümüzdeki beş yıl içinde hizmete girebilirken, önümüzdeki 10 yıl içinde bir gemiye 32 megajul tam güce sahip bir raylı tüfek takılması muhtemel.
hiperaktivite
Chang'e göre, "son zamanlarda ABD Donanması, demiryolu silahının teknolojisini geliştirmeye daha az dikkat etmeye başladı ve dikkatini, mevcut geleneksel silahlara kolayca sığabilen HVP (Hiper Velocity Mermi) hipersonik merminin yeteneklerine çevirdi." ABD Deniz Kuvvetleri Araştırma Ofisi tarafından Eylül 2012'de yayınlanan HVP ile ilgili teknik bir makalede, "çeşitli silah sistemlerinden çeşitli görevleri yerine getirebilen çok yönlü, düşük sürtünmeli, güdümlü bir mermi" olarak tanımlanmaktadır. ray topuna ek olarak, standart Amerikan deniz sistemlerini içerir: 127 mm deniz topu Mk. 45 ve BAE Systems tarafından geliştirilen 155 mm gelişmiş topçu montajlı Advanced Gun System. BAE Systems'e göre, HVP'nin tasarımındaki "özel bir bileşen", menzilini genişletmek için geleneksel mühimmatta yaygın olarak kullanılan bir roket motoruna olan ihtiyacı ortadan kaldıran ultra düşük aerodinamik sürtünmesidir.
CRS araştırma servisinden alınan bir rapora göre, bir Mk.45 kurulumundan ateşlendiğinde, bu mermi bir raydan ateşlendiğinde ulaşabileceği hızın sadece yarısına (Mach 3 veya yaklaşık 3704.4 km / s) ulaşabiliyor. Ancak, Mk.45 silahından ateşlenen geleneksel bir merminin hızının hala iki katı olan silah. ABD Donanması'ndan yapılan bir basın açıklamasında belirtildiği gibi, “Mk.45 ile birlikte HVP, su üstü gemileri için ateş desteği de dahil olmak üzere çeşitli görevlerin yerine getirilmesini sağlayacak, hava ve yüzey tehditlerine karşı mücadelede filonun yeteneklerini genişletecek.. aynı zamanda ortaya çıkan tehditlerle birlikte."
Chang'a göre, Savunma Bakanlığı Araştırma Departmanı'nın HVP'nin geliştirilmesine önemli fonlar yatırma kararı, gemilerin üzerlerine bir demiryolu tabancası takmak için yeniden donatılması sorununu çözmeyi amaçlıyor. Böylece ABD Donanması, her biri iki adet Mk.45 top taşıyan Ticonderoga sınıfı kruvazörleri ve Arleigh Burke sınıfı muhriplerinde HVP hipersonik mermiyi kullanabilecek. Demiryolu tabancası, ilki Ekim 2016'da ABD Donanması'na kabul edilen yeni Zamvolt sınıfı muhriplere kurulum için teknolojik olarak henüz hazır değil. Ancak, en azından geliştirmenin sonunda, HVP mermisi, Gelişmiş Top Sistemi gibi 155 mm topçu yuvalarının mühimmat yüküne girebilecek. Basın açıklamasına göre, filo Ocak ayında bir ordu obüsünden bir HVP mermisinin atış testlerini gerçekleştirdi. ABD Donanması, HVP'nin savaş gemileriyle ne zaman hizmete girebileceği konusunda bilgi vermiyor.
Endüstriyel gelişmeler
2013 yılında, BAE Systems, silah prototip yapım programının ikinci aşaması için bir demiryolu silahının geliştirilmesi için Deniz Araştırma ve Geliştirme İdaresi'nden 34,5 milyon dolarlık bir sözleşme aldı. İlk aşamada, Donanmanın Yüzey Silahları Geliştirme Merkezinden mühendisler, 33 megajul enerji seviyesine ulaşan Raytheon EM Railgun prototipini başarıyla ateşlediler. BAE Systems'e göre, ikinci aşamada şirket, tek atıştan seri atışa geçmeyi ve otomatik bir yükleme sisteminin yanı sıra her atıştan sonra tabancayı soğutmak için termal kontrol sistemleri geliştirmeyi planlıyor. 2013 yılında BAE Systems, HVP'nin geliştirilmesi ve gösterilmesi için bu departmandan bir sözleşme aldı.
General Atomics, 1983 yılında Başkan Ronald Reagan'ın Stratejik Savunma Girişimi'nin bir parçası olarak raylı tüfek teknolojisi geliştirmeye başladı. Girişim, "ülkeyi büyük ölçekli bir nükleer saldırıdan koruyabilecek uzay tabanlı bir füze savunma programı geliştirmeyi" amaçlıyordu. Girişim, Soğuk Savaş'ın sona ermesinden sonra alaka düzeyini kaybetti ve kısmen fahiş maliyeti nedeniyle hızla terk edildi. O zamanlar gereğinden fazla teknik sorun vardı ve raylı tüfekler de bir istisna değildi. Raylı tabancanın ilk versiyonu, tabancayı çalıştırmak için o kadar çok enerji gerektiriyordu ki, yalnızca büyük bir hangarda yer alabiliyordu ve bu nedenle Elke'ye göre, "son sekiz yılda elektronik ve yarı iletkenlerin boyutunu küçülttük ve süper büyük kapasitörler yarattı."
Bugün, General Atomics halihazırda 30 megajüllük bir raylı top ve 10 megajüllük bir Blitzer evrensel raylı top geliştirdi. Bu arada, kara araçlarına tahliye silahlarından ateş etmek için enerji depolama sürecini basitleştiren bir kapasitör, Temmuz 2016'da açık bir menzilde başarıyla gösterildi. Elke bu konuda şunları ekledi: “Blitzer topunun taşınabilirliğini de başarıyla gösterdik. Top, Dagway test sahasından Fort Sill test sahasına demonte edildi ve nakledildi ve 2016 ordu manevraları sırasında bir dizi başarılı atış testi için orada yeniden monte edildi.”
Raytheon ayrıca aktif olarak raylı tabanca teknolojisi ve yenilikçi bir darbeli enerji ağı geliştiriyor. Finkenaur şöyle açıkladı: “Ağ, darbeli güç modülleri adı verilen düzinelerce küçük bloğu barındıran 6,1 m uzunluğunda ve 2,6 metre yüksekliğinde birçok darbeli güç konteynerinden oluşuyor. Bu modüllerin işi, gerekli enerjiyi birkaç saniye biriktirip bir anda serbest bırakmaktır. Gerekli sayıda modülü alıp birbirine bağlarsak, raylı tüfek çalışması için gereken gücü sağlayabilirler.
Tehditlere karşı denge
ABD Savunma Bakan Yardımcısı Bob Work, Nisan 2016'da Brüksel'de yaptığı bir konuşmada, “hem Rusya hem de Çin, özel harekat kuvvetlerinin denizde, karada ve havada günlük olarak faaliyet gösterme yeteneklerini geliştiriyor. Siber uzayda, elektronik karşı önlemlerde ve uzayda oldukça güçleniyorlar." Bu gelişmelerin yarattığı tehditler, ABD ve NATO ülkelerini sözde ortak "Üçüncü Karşı Denge Stratejisi" TOI'yi (Üçüncü Dengeleme Girişimi) geliştirmeye zorladı. Dönemin Savunma Bakanı Heigel'in 2014'te belirttiği gibi, TOI'nin hedefi, Çin ve Rusya'nın en son teknolojinin tanıtımı yoluyla geliştirilen askeri yeteneklerini eşitlemek veya onlara hükmetmek. Bu bağlamda, raylı silahlar ve özellikle hipersonik mermiler, makalenin giriş bölümünde bahsedilen Çin ve Rusya silahlarının oluşturduğu potansiyel tehditlere karşı koymak veya etkisiz hale getirmek için kilit yetenekleri temsil etmektedir.
