Verhaal laserwapens aan luchtvaart media begint in de jaren 70 van de twintigste eeuw. Het Amerikaanse bedrijf Avco Everett creëerde een gasdynamische laser met een vermogen van 30-60 kW, waarvan de afmetingen het mogelijk maakten om het aan boord van een groot vliegtuig te plaatsen. Als zodanig werd gekozen voor het tankvliegtuig KS-135. De laser werd in 1973 geïnstalleerd, waarna het vliegtuig de status van vliegend laboratorium kreeg en de aanduiding NKC-135A kreeg.De laserunit bevindt zich in de romp. Een stroomlijnkap werd geïnstalleerd in het bovenste deel van de romp, die de roterende toren bedekte met een zender en een doelaanduidingssysteem.
In 1978 werd het vermogen van de laser aan boord 10 keer verhoogd en de toevoer van de werkvloeistof voor de laser en brandstof werd ook verhoogd om een stralingstijd van 20-30 seconden te verkrijgen. In 1981 werden de eerste pogingen gedaan om een vliegend onbemand Rrebee-doel en een air-to-air (in-in) sidewinder-raket met een laserstraal te raken, die tevergeefs eindigden.
Het toestel werd opnieuw gemoderniseerd en in 1983 werden de tests herhaald. Tijdens het testen werden vijf Sidewinder-raketten die met een snelheid van 135 km/u in de richting van het vliegtuig vlogen vernietigd door een laserstraal van de NKC-3218A. In andere tests in hetzelfde jaar vernietigde de NKC-135A-laser een BQM-34A subsonisch doelwit dat een aanval op een Amerikaans marineschip op lage hoogte simuleerde.
Boeing NKC-135A vliegtuigen en doelen geraakt - AIM-9 "Sidewinder" raket en BQM-34A onbemand doelwit
Rond dezelfde tijd dat het NKC-135A-vliegtuig werd gemaakt, werd ook het project van een laserwapendragervliegtuig, het A-60-complex, uitgewerkt in de USSR, dat wordt beschreven in het eerste deel van het artikel. De status van dit programma is momenteel niet bekend.
In 2002 werd in de Verenigde Staten een nieuw programma geopend - ABL (Airborne Laser) om laserwapens op een vliegtuig te plaatsen. Het hoofddoel van het programma is om een luchtcomponent van het raketafweersysteem (ABM) te creëren om vijandelijke ballistische raketten te vernietigen in de beginfase van de vlucht, wanneer de raket het kwetsbaarst is. Om dit te doen, was het noodzakelijk om een doelbereik te verkrijgen in de orde van 400-500 km.
Als vervoerder werd een groot Boeing 747-vliegtuig gekozen, dat na wijziging de naam kreeg - prototype Attack Laser model 1-A (YAL-1A). Aan boord waren vier laserinstallaties gemonteerd: een scanlaser, een laser om nauwkeurig te kunnen richten, een laser om het effect van de atmosfeer op de vervorming van het straalpad te analyseren, en de belangrijkste gevechts-high-energy laser HEL (High Energy Laser).
De HEL-laser bestaat uit 6 energiemodules - chemische lasers met een werkmedium op basis van zuurstof en metallisch jodium, die straling genereren met een golflengte van 1,3 micron. Het richt- en scherpstelsysteem omvat 127 spiegels, lenzen en lichtfilters. Het laservermogen is ongeveer een megawatt.
Het programma kende tal van technische problemen, de kosten overtroffen alle verwachtingen en bedroegen tussen de zeven en dertien miljard dollar. Tijdens de ontwikkeling van het programma werden beperkte resultaten behaald, met name verschillende ballistische trainingsraketten met een vloeibare raketmotor (LRE) en vaste brandstof werden vernietigd. Het bereik van de nederlaag was ongeveer 80-100 km.
De belangrijkste reden voor het sluiten van het programma kan worden beschouwd als het gebruik van een opzettelijk weinig belovende chemische laser. De munitie van de HEL-laser wordt beperkt door de voorraden chemische componenten aan boord en bedraagt 20-40 “shots”. De HEL-laser genereert een enorme hoeveelheid warmte, die met behulp van een Laval-mondstuk naar buiten wordt afgevoerd, waardoor een stroom verwarmde gassen ontstaat die met een snelheid van 5 keer de snelheid van het geluid (1800 m / s) naar buiten stroomt . De combinatie van hoge temperaturen en ontvlambare lasercomponenten kan tot tragische gevolgen leiden.
Hetzelfde zal gebeuren met het Russische A-60-programma als het wordt voortgezet met de eerder ontwikkelde gasdynamische laser.
Boeing YAL-1
Het ABL-programma kan echter niet als volledig nutteloos worden beschouwd. In de loop daarvan werd onschatbare ervaring opgedaan met het gedrag van laserstraling in de atmosfeer, werden nieuwe materialen, optische systemen, koelsystemen en andere elementen ontwikkeld die in de toekomst veel gevraagd zullen worden in toekomstige veelbelovende projecten van hoogenergetische, op lucht gebaseerde laser wapens.
Zoals reeds vermeld in het eerste deel van het artikel, is er momenteel een tendens om chemische lasers te verlaten ten gunste van solid-state en fiberlasers, waarvoor het niet nodig is om een afzonderlijke munitielading te dragen, en de stroomvoorziening door de laserdrager is voldoende.
Er zijn verschillende laserprogramma's in de lucht in de VS. Een van deze programma's is het programma voor de ontwikkeling van laserwapenmodules voor installatie op gevechtsvliegtuigen en onbemande luchtvaartuigen - HEL, uitgevoerd in opdracht van het DARPA-bureau door General Atomics Aeronautical System en Textron Systems.
General Atomics Aeronautica werkt samen met Lockheed Martin om een vloeistoflaserproject te ontwikkelen. Eind 2007 had het prototype een vermogen van 15 kW. Textron Systems werkt aan zijn eigen prototype solid-state laser met een keramische werkvloeistof genaamd ThinZag.
Het eindresultaat van het programma moet een lasermodule zijn met een vermogen van 75-150 kW in de vorm van een container waarin lithium-ionbatterijen, een vloeistofkoelsysteem, laserstralers, evenals een bundelconvergentie, -geleiding en -targeting systeem zijn geïnstalleerd. Modules kunnen worden geïntegreerd om het vereiste eindvermogen te verkrijgen.
Zoals alle hightechprogramma's voor de ontwikkeling van fundamenteel nieuwe wapens, wordt het HEL-programma geconfronteerd met vertragingen bij de implementatie.
HEL lasermodule
In 2014 begon Lockheed Martin, samen met DARPA, met vliegtesten van geavanceerde Aero-adaptive Aero-optic Beam Control (ABC) laserwapens voor vliegdekschepen. In het kader van dit programma worden technologieën getest voor het geleiden van hoogenergetische laserwapens in het 360-gradenbereik op een experimenteel laboratoriumvliegtuig.
ABC-lasertestplatform
Op korte termijn overweegt de Amerikaanse luchtmacht de integratie van laserwapens op de nieuwste F-35 stealth-jager en in de toekomst op andere gevechtsvliegtuigen. Lockheed Martin is van plan een modulaire fiberlaser te ontwikkelen met een vermogen van ongeveer 100 kW en een elektrisch-naar-optisch conversieratio van meer dan 40%, met aansluitende installatie op de F-35. Hiervoor ondertekenden Lockheed Martin en het US Air Force Research Laboratory een contract ter waarde van $ 26,3 miljoen. Tegen 2021 moet Lockheed Martin de klant een prototype gevechtslaser presenteren, SHIELD genaamd, die op straaljagers kan worden gemonteerd.
Verschillende opties voor het plaatsen van laserwapens op de F-35 worden overwogen. Een daarvan is het plaatsen van de lasersystemen bij de liftventilator of grote brandstoftank van de F-35B, die zich op dezelfde plaats bevindt in de F-35A en F-35C varianten. Voor de F-35B betekent dit de verwijdering van verticaal opstijgen en landen (STOVL-modus), voor de F-35A en F-35C een overeenkomstige vermindering van het vliegbereik.
Het is bedoeld om de aandrijfas van de F-35B-motor, die normaal gesproken de liftventilator aandrijft, te gebruiken om een generator van meer dan 500 kW aan te drijven (in STOVL-modus levert de aandrijfas tot 20 MW asvermogen aan de liftventilator) . Een dergelijke generator zal een deel van het interne volume van de hefventilator in beslag nemen, de resterende ruimte zal worden gebruikt voor lasergeneratiesystemen, optica, enz.
Installatie van laserwapens op de F-35B op de plaats waar de hefventilator is geïnstalleerd
Volgens een andere versie zullen het laserwapen en de generator conform de bestaande eenheden in het lichaam worden geplaatst, met de stralingsoutput via een glasvezelkanaal naar de voorkant van het vliegtuig.
Een andere optie is de mogelijkheid om laserwapens in een hangende container te plaatsen, vergelijkbaar met die gemaakt onder het HEL-programma, als een laser met acceptabele kenmerken in de gegeven afmetingen kan worden gemaakt.
Multifunctionele ventrale container van het F-35 vliegtuig
Op de een of andere manier kunnen in de loop van het werk zowel de bovengenoemde als totaal verschillende opties voor het implementeren van de integratie van laserwapens op het F-35-vliegtuig worden geïmplementeerd.
In de Verenigde Staten zijn er verschillende "roadmaps" voor de ontwikkeling van laserwapens. Ondanks eerdere uitspraken van de Amerikaanse luchtmacht over het ontvangen van prototypes in 2020-2021, kunnen 2025-2030 worden beschouwd als meer realistische termen voor het verschijnen van veelbelovende laserwapens op vliegdekschepen. Tegen die tijd kunnen we het verschijnen in dienst verwachten van gevechtsvliegtuigen van het "jager" -type laserwapens met een vermogen van ongeveer 100 kW, tegen 2040 kan het vermogen toenemen tot 300-500 kW.
Roadmap van de Amerikaanse luchtmacht voor de ontwikkeling van laserwapens
De aanwezigheid van meerdere laserwapenprogramma's bij de Amerikaanse luchtmacht tegelijk geeft aan dat ze grote belangstelling hebben voor dit type wapen en vermindert de risico's voor de luchtmacht als een of meer projecten mislukken.
Wat zijn de gevolgen van het verschijnen van laserwapens aan boord van gevechtsvliegtuigen van de tactische luchtvaart? Rekening houdend met de mogelijkheden van moderne radar- en optische geleidingsmiddelen, zal dit in de eerste plaats het mogelijk maken om de zelfverdediging van de jager tegen inkomende vijandelijke raketten te waarborgen. Met een laser van 100-300 kW aan boord kunnen vermoedelijk 2-4 inkomende lucht-lucht- of grond-luchtraketten worden vernietigd. In combinatie met CUDA-raketwapens zal de kans dat een vliegtuig dat is uitgerust met laserwapens om te overleven op het slagveld vele malen groter worden.
De maximale schade kan worden veroorzaakt door laserwapens aan raketten met thermische en optische geleiding, omdat hun prestaties direct afhankelijk zijn van het functioneren van de gevoelige matrix. Het gebruik van optische filters voor een bepaalde golflengte zal niet helpen, aangezien de vijand hoogstwaarschijnlijk verschillende soorten lasers zal gebruiken, kan het filteren van alle niet worden geïmplementeerd. Bovendien zal de absorptie van laserenergie door het filter met een vermogen in de orde van grootte van 100 kW waarschijnlijk de vernietiging ervan veroorzaken.
Raketten met een radargestuurde kop worden geraakt, maar op een kortere afstand. Het is niet bekend hoe de radiotransparante stroomlijnkap zal reageren op krachtige laserstraling, het kan kwetsbaar zijn voor dergelijke effecten.
In dit geval is de enige kans van de vijand, wiens vliegtuig niet is uitgerust met laserwapens, de tegenstander te "overweldigen" met zoveel lucht-luchtraketten dat laserwapens en CUDA-antiraketten niet samen kunnen onderscheppen.
Het verschijnen van krachtige lasers op vliegtuigen zal alle bestaande door de mens draagbare luchtafweerraketsystemen (MANPADS) met thermische geleiding van het Igla- of Stinger-type "tenietdoen", en de mogelijkheden van luchtverdedigingssystemen met optische of thermische geleidingsraketten aanzienlijk verminderen, en vereisen een toename van het aantal raketten in een salvo. Hoogstwaarschijnlijk kunnen grond-luchtraketten van langeafstandsluchtverdedigingssystemen ook worden geraakt door een laser, d.w.z. hun verbruik bij het schieten op een vliegtuig dat is uitgerust met laserwapens zal ook toenemen.
Het gebruik van anti-laserbescherming op lucht-luchtraketten en grond-luchtraketten zal ze zwaarder en groter maken, wat hun bereik en manoeuvreerbaarheid aantast. U moet niet vertrouwen op een spiegelcoating, het heeft praktisch geen zin, er zijn totaal andere oplossingen vereist.
Bij een overgang van luchtgevecht naar close manoeuvreren zal een vliegtuig met een laserwapen aan boord een onmiskenbaar voordeel hebben. Op korte afstand kan het laserstraalgeleidingssysteem de straal richten op de kwetsbare punten van het vijandelijke vliegtuig - de piloot, optische en radarstations, bedieningselementen, wapens op een externe slinger. In veel opzichten elimineert dit de noodzaak van super wendbaarheid, want hoe je je ook omdraait, je zult nog steeds de ene of de andere kant vervangen, en de verplaatsing van de laserstraal zal een opzettelijk hogere hoeksnelheid hebben.
Het uitrusten van strategische bommenwerpers (bommenwerperraketdragers) met defensieve laserwapens zal de situatie in de lucht aanzienlijk beïnvloeden. Vroeger was een snelvuurkanon in het staartgedeelte van het vliegtuig een integraal onderdeel van een strategische bommenwerper. Later werd het verlaten ten gunste van de installatie van geavanceerde elektronische oorlogsvoeringsystemen. Maar zelfs een onopvallende of supersonische bommenwerper zal, indien gedetecteerd door vijandelijke jagers, met grote waarschijnlijkheid worden neergeschoten. De enige effectieve oplossing is nu om raketwapens te lanceren buiten het luchtverdedigings- en luchtvaartdekkingsgebied van de vijand.
Het verschijnen van laserwapens in de defensieve bewapening van een bommenwerper kan de situatie radicaal veranderen. Als een laser van 100-300 kW op een jager kan worden geïnstalleerd, kunnen dergelijke systemen in een hoeveelheid van 2-4 eenheden op een bommenwerper worden geïnstalleerd. Dit zorgt voor zelfverdediging tegelijkertijd van 4 tot 16 vijandelijke raketten die vanuit verschillende richtingen aanvallen. Het is noodzakelijk om rekening te houden met het feit dat de ontwikkelaars actief de mogelijkheid onderzoeken van gezamenlijk gebruik van laserwapens van verschillende zenders voor één doelwit. Dienovereenkomstig zal de gecoördineerde werking van laserwapens met een totaal vermogen van 400 kW - 1,2 MW de bommenwerper in staat stellen aanvallende jagers te vernietigen op een afstand van 50-100 km.
Bestaande en veelbelovende bommenwerpers - potentiële dragers van laserwapens
Een toename van het vermogen en de efficiëntie van lasers tegen 2040-2050 kan het idee van een zwaar vliegtuig weer tot leven brengen, vergelijkbaar met het idee dat wordt ontwikkeld in het Sovjet A-60-project en het Amerikaanse ABL-programma. Als middel voor antiraketverdediging tegen ballistische raketten is het onwaarschijnlijk dat het effectief is, maar er kunnen niet minder belangrijke taken aan worden toegewezen.
Wanneer een soort "laserbatterij" aan boord is geïnstalleerd, waaronder 5-10 lasers met een vermogen van 500 kW - 1 MW, zal het totale laserstralingsvermogen dat de drager op het doel kan concentreren 5-10 MW zijn. Dit zal effectief omgaan met bijna alle luchtdoelen op een afstand van 200-500 km. Allereerst zal de lijst met doelen AWACS, EW, tankvliegtuigen en vervolgens bemande en onbemande tactische vliegtuigen bevatten.
In de aparte lasermodus kan een groot aantal doelen zoals kruisraketten, lucht-luchtraketten of grond-luchtraketten worden onderschept.
Waar kan de verzadiging van het luchtslagveld met gevechtslasers toe leiden, en hoe zal dit het uiterlijk van gevechtsluchtvaart beïnvloeden?
De behoefte aan thermische beveiliging, beschermende luiken voor sensoren, een toename van het gewicht en de grootte van de gebruikte wapens kan leiden tot een toename van de omvang van de tactische luchtvaart, een afname van de manoeuvreerbaarheid van vliegtuigen en hun wapens. Lichte bemande gevechtsvliegtuigen zullen als klasse verdwijnen.
Het eindresultaat zou zoiets kunnen zijn als de "vliegende forten" van de Tweede Wereldoorlog, gehuld in thermische bescherming, bewapend met laserwapens in plaats van machinegeweren en met hoge snelheid beschermde raketten in plaats van luchtbommen.
Er zijn veel obstakels voor de implementatie van laserwapens, maar actieve investeringen in deze richting suggereren dat positieve resultaten zullen worden behaald. Op het pad van bijna 50 jaar, vanaf het moment dat het eerste werk aan laserwapens voor de luchtvaart begon, tot op de dag van vandaag, zijn de technologische mogelijkheden aanzienlijk toegenomen. Er zijn nieuwe materialen, schijven, stroombronnen verschenen, de rekenkracht is met verschillende ordes van grootte toegenomen en de theoretische basis is uitgebreid.
Het valt nog te hopen dat niet alleen de Verenigde Staten en hun bondgenoten veelbelovende laserwapens zullen hebben, maar ook tijdig in dienst zullen treden bij de luchtmacht van de Russische Federatie.