Welke impact zal de seriële introductie van laserwapens hebben op het uiterlijk van gevechtsvliegtuigen? Een van de gestelde eisen voor vliegtuigen van de zesde generatie is optionele bestuurbaarheid, dat wil zeggen het vermogen om het vliegtuig zowel met als zonder piloot te besturen. De mogelijkheid om kunstmatige intelligentie te creëren die in staat is om complexe beslissingen te nemen in gevechten roept veel meer vragen op dan de vooruitzichten voor het creëren van laserwapens, railkanonnen en hypersonische vliegtuigen samen, maar wat betreft de cockpit, die zal waarschijnlijk dramatische veranderingen ondergaan.
1. Cockpit
De aanwezigheid van laserwapens in de vijand vereist dat de piloot in het vliegtuiglichaam wordt verborgen, zonder het gebruik van transparante structuren. Piloting zal worden uitgevoerd met behulp van "transparante bepantsering" -technologie.
Er zouden geen problemen moeten zijn met de implementatie van deze technologie, aangezien deze in feite al wordt gebruikt op de F-35-familiejagers en blijkbaar in de toekomst actief zal worden ontwikkeld. Naast de Verenigde Staten wordt er gewerkt aan het creëren van "transparant pantser" in het VK, Israël, Rusland en andere landen.
F-35 piloothelm
2. Middelen van verkenning en begeleiding
Vanwege het ontbreken van een transparante cockpit en de grote kans dat optische verkenningsapparatuur met laserwapens wordt geraakt, zullen ze meerdere keren redundant moeten zijn, met scheiding naar verschillende punten van het lichaam en bescherming in de vorm van hogesnelheidsgordijnen die onmiddellijk sluiten wanneer laserstraling toeslaat, of andere methoden voor fysieke bescherming van gevoelige optische elementen.
De basis van de verkenning tegen 2050 zal waarschijnlijk een radio-optical phased antenne array (ROFAR) zijn. Details over alle mogelijkheden van deze technologie zijn nog onbekend, maar het is mogelijk dat de mogelijke opkomst van ROFAR een einde zal maken aan alle bestaande technologieën voor het verminderen van de zichtbaarheid. Mochten er zich problemen voordoen met ROFAR, dan zullen geavanceerde modellen van radarstations met actieve phased antenne arrays (radar met AFAR) ingezet worden op veelbelovende vliegtuigen.
3. Plaatsing van wapens
De noodzaak om supersonische kruissnelheid te bereiken, het zicht te verminderen en wapens te beschermen tegen geraakt worden door laserwapens, vereist plaatsing in interne compartimenten.
Moderne vliegtuigen hebben een uitzonderlijk dichte lay-out. Dit heeft een negatief effect op het gemak van hun latere modernisering en beperkt de munitiebelasting. Dit is vooral merkbaar in het voorbeeld van jagers gemaakt met interne wapenruimten. Aan de andere kant van de "schaal" kun je de Amerikaanse B-52-bommenwerper plaatsen, die vanwege zijn buitensporige sterkte en constructievolume al meer dan een halve eeuw met succes is gemoderniseerd, en hoogstwaarschijnlijk zijn ultra -dure low-profile tegenhangers. In een situatie met laserwapens kan een ultradichte lay-out een extra bron van problemen worden, waarvoor een vergroting van de omvang van een veelbelovend gevechtsvliegtuig nodig is.
Interne wapenruimten van moderne multirole-jagers
4. Anti-laserbescherming
In tegenstelling tot de mening dat het mogelijk is om jezelf te beschermen tegen laserstraling met een gewone "zilveren munt", om te beschermen tegen krachtige straling, moet je een speciale omhulling gebruiken, die meerdere lagen omvat.
Het kan bijvoorbeeld een buitenlaag zijn met een hoge thermische geleidbaarheid, die in staat is om het thermische effect van de laser op de behuizing te "smeren", terwijl het zijn eigenschappen behoudt tijdens verwarming op hoge temperatuur, en een binnenlaag die zorgt voor thermische isolatie van interne volumes .
Tegelijkertijd moet er rekening mee worden gehouden dat een dergelijke coating bestand moet zijn tegen langdurig gebruik in verschillende klimatologische omstandigheden, bestand moet zijn tegen de overbelastingen die optreden tijdens de vlucht, cyclische thermische en trillingsbelastingen. Het creëren van een dergelijke bescherming is een complexe wetenschappelijke en technische taak, die zal worden bijgewerkt naarmate de kracht van laserwapens toeneemt. Er kan worden aangenomen dat de dikte in de orde van grootte van een centimeter of meer zal zijn, wat, rekening houdend met de grootte van het vliegtuig en de noodzaak van bevestiging, massa aan de gehele cascostructuur zal toevoegen.
Coating van slechte kwaliteit kan veel problemen veroorzaken bij de bediening van het vliegtuig
5. Laserwapens
Op basis van de ontwikkelingssnelheid van het vliegtuig kan worden aangenomen dat het, afhankelijk van de afmetingen van het vliegtuig, tegen 2050 kan worden uitgerust met 1-2 lasers met een vermogen van 300-500 kW, met de mogelijkheid om straling af te geven in de onderste en bovenste vlakken van het vliegtuig, waardoor een bijna cirkelvormig getroffen gebied kan worden gerealiseerd.
Hoogstwaarschijnlijk zullen dit infrarode fiberlasers zijn, met gecombineerd vermogen van verschillende emitters. Begeleiding omvat het richten met het oog van de piloot en geautomatiseerde algoritmen voor het selecteren van kwetsbare richtpunten.
6. Stroombronnen voor laserwapens en andere systemen aan boord
De levering van elektriciteit aan lasers zal hoogstwaarschijnlijk gebeuren door het verwijderen van energie uit de rotatieassen van gasturbinemotoren.
Op zichzelf is de technologie van het omleiden van een deel van het vermogen geïmplementeerd in de F-35B VTOL-jager om de werking van de hefventilator te garanderen. Zoals vermeld in de vorige статье, het is volgens dit schema dat de F-35-variant met laserwapens kan worden gebouwd. De vermindering van het bereik en het draagvermogen wordt in dit geval gecompenseerd door de uitzonderlijke mogelijkheden die worden geboden door de aanwezigheid van laserwapens aan boord.
F-35B motor met hefventilator PTO
Als onderdeel van het ASuMED-programma in Duitsland is een prototype gemaakt van een volledig supergeleidende synchrone vliegtuigmotor met een vermogen van 1 megawatt met een vermogensdichtheid van 20 kilowatt per kilogram. Gezien de omkeerbaarheid van synchrone elektrische machines, kan deze technologie worden gebruikt om compacte elektrische generatoren te maken voor het aandrijven van laserwapens met minimale afmetingen en een hoog rendement.
Prototype supergeleidende synchrone vliegtuigmotor
7. Gewichts- en maatkenmerken:
De noodzaak om laserwapens te installeren, stroomgeneratoren daarvoor, de aanwezigheid van grote wapenbaaien en een enorme anti-lasercoating zullen leiden tot een toename van de grootte en het startgewicht van veelbelovende gevechtsvliegtuigen.
Over het algemeen is het onmogelijk om de bestaande trend van het vergroten van de omvang en massa van gevechtsvliegtuigen niet op te merken. Zo is het gewicht van de F-35 anderhalf keer het gewicht van zijn voorganger, de F-16, en is de situatie vergelijkbaar met de F-15 en F-22 jagers. Er kan worden aangenomen dat het startgewicht van een veelbelovende multifunctionele jager in 2050 kan zijn van 50 tot 100 ton, wat vergelijkbaar is met dat van de Tu-128 loitering interceptor, het niet-gerealiseerde project van de MiG-7.01 multifunctionele lange -range interceptor of de Tu-22M3 raketdragende bommenwerper. Een toename van de massa en omvang van veelbelovende gevechtsvliegtuigen zal leiden tot een afname van hun manoeuvreerbaarheid. Rekening houdend met de aanwezigheid van laserwapens en zeer wendbare antiraketten zal de eigen manoeuvreerbaarheid van kansrijke gevechtsvliegtuigen echter niet meer van groot belang zijn.
Hangende interceptor Tu-128, project van de multifunctionele langeafstandsinterceptor MiG-7.01, bommenwerper-raketdrager Tu-22M3
8. Motoren
Met een grote waarschijnlijkheid kan worden gesteld dat het veelbelovende vliegtuig een tweemotorig vliegtuig zal zijn. De totale stuwkracht van de motoren moet zorgen voor een vlucht met supersonische snelheid zonder het gebruik van een naverbrander.
In de power take-off modus voor het aandrijven van laserwapens zullen de vliegeigenschappen van het vliegtuig afnemen. Tegen 2050 zijn waarschijnlijk de technische problemen opgelost en worden pulserende straalmotoren (PuVRD) of roterende detonatiemotoren in vliegtuigen geïnstalleerd. Het is mogelijk dat sommige typen veelbelovende vliegtuigmotoren niet in staat zullen zijn om directe krachtafname te implementeren om laserwapens aan te drijven, waarvoor hiervoor een aparte generator met een compacte gasturbinemotor moet worden geïnstalleerd.
Van tijd tot tijd is er informatie over de implementatie van het zesde generatie vliegtuig over de mogelijkheid om met hypersonische snelheden te vliegen. Natuurlijk kunnen aan het begin van 2050 hypersonische vliegtuigen worden geïmplementeerd, maar op dit moment worden alle projecten van veelbelovende bommenwerpers voltooid in de subsonische versie, niet alle landen slagen erin om zelfs een stabiele kruisvlucht van jachtvliegtuigen met supersonische snelheid te implementeren , en alle projecten van hypersonische vliegtuigen worden geconfronteerd met aanzienlijke technische problemen. Dus, hoewel hypersonische vliegtuigen niet goed zijn ontwikkeld, zelfs niet in de vorm van wegwerpraketten en kernkoppen, is het moeilijk om te praten over hypersonische vliegsnelheid voor veelbelovende bemande gevechtsvliegtuigen.
9. Aerodynamisch schema
De lay-out van een veelbelovend gevechtsvliegtuig zal worden geoptimaliseerd op basis van de noodzaak om anti-laserbescherming te installeren en een hoge kruissnelheid te handhaven. Als aan het begin van de jaren 2050 succes wordt behaald bij het maken van hypersonische vliegtuigen, zal dit de bepalende factor zijn bij het kiezen van de lay-out van het vliegtuig.
Op basis van bestaande trends kunnen we uitgaan van de afwijzing van de verticale staart, de afwezigheid van de voorste horizontale staart (PGO). Op dit moment is dit vooral te danken aan de implementatie van stealth-technologieën, maar in de toekomst kan bescherming tegen thermische belastingen als gevolg van hoge vliegsnelheid en blootstelling aan laserwapens een bepalende factor worden.
10. Bewapening
Zoals de bewapening van oorlogsschepen, de bewapening van beloften luchtvaart complexen zullen defensieve en offensieve systemen omvatten. Als offensieve wapens, om vijandelijke vliegtuigen op lange en middellange afstanden te vernietigen, zullen hypersonische VV-raketten uitgerust met anti-laserbescherming worden gebruikt. Als het niet mogelijk is om de raketradar te beschermen tegen de schadelijke factoren van laserstraling, dan zullen de raketten door de drager worden geleid via een beveiligd radiokanaal of langs het "laserpad".
Kleine, zeer wendbare antiraketten zullen worden gebruikt als verdedigingswapens. Ze kunnen ook worden gebruikt in close air combat tegen vijandelijke vliegtuigen. Evenzo zullen laserwapens worden gebruikt - als prioriteit om aanvallende vijandelijke raketten te vernietigen, of om vijandelijke vliegtuigen op korte afstand te vernietigen.
Rond de eeuwwisseling van 2050 kan de vraag rijzen om luchtvaartsystemen uit te rusten met een ander type wapen op basis van nieuwe fysieke principes - een railkanon (RP). Op dit moment worden railkanonnen beschouwd als een onderdeel van de bewapening van oppervlakteschepen. Oorspronkelijk was het de bedoeling dat ze zouden worden bewapend met de nieuwste Amerikaanse torpedobootjagers van het Zumwalt-type, maar de technische problemen die zich voordeden, vertraagden de introductie van deze wapens. Niettemin worden railkanonnen actief getest in veel landen over de hele wereld, waaronder de VS, Turkije en China. In juni 2019 werd het EMRG-railkanon, dat in het belang van de Amerikaanse marine wordt ontwikkeld, met succes getest. In de nabije toekomst is het de bedoeling om tests rechtstreeks uit te voeren op schepen van de Amerikaanse marine.
EMRG railkanon
In tegenstelling tot schepen, die een groot kaliber van 155 mm en een schietbereik van ongeveer 400-500 kilometer nodig hebben, kan bij gevechtsvliegtuigen het kaliber van een railkanon aanzienlijk worden verminderd en ongeveer 30-40 mm bedragen. Schieten moet worden uitgevoerd met projectielen die worden bestuurd met behulp van de "laser trail" -technologie op een afstand van ongeveer 100-200 km. Een dergelijk wapen zal het mogelijk maken om vijandelijke vliegtuigen te raken die worden beschermd door laserwapens, omdat de hoge snelheid en kleine omvang van het railgun-projectiel het moeilijk zal maken om het te detecteren en te vernietigen. De aanwezigheid van een controlesysteem in het RP-projectiel is niet te wijten aan de noodzaak om zeer manoeuvreerbare doelen te raken, maar om de afwijking van de RP-as bij het schieten te compenseren, om te compenseren voor atmosferische omstandigheden en de mogelijkheid om de koers van het doelwit binnen de orde van 5-15 graden.
Het railkanon kan langs de as van het vliegtuig worden geplaatst om de maximale lengte van het boostgedeelte van de loop te verkrijgen. Een apart probleem doet zich voor met betrekking tot energieopslagapparaten voor dergelijke wapens, aangezien zelfs de kracht van 1-2 MW-generatoren die stroom leveren aan laserwapens hoogstwaarschijnlijk niet genoeg zal zijn om een railkanon van stroom te voorzien. Het moet duidelijk zijn dat het railkanon technologisch complexer is, zelfs in vergelijking met laserwapens. Als het uiterlijk van RP op schepen praktisch buiten twijfel staat, kan de aanpassing ervan aan vliegdekschepen behoorlijk gecompliceerd zijn.
Nabije toekomst
Over gevechtsvliegtuigen van de toekomst gesproken, twee veelbelovende projecten kunnen niet ontbreken. Allereerst is dit een veelbelovende Amerikaanse strategische bommenwerper B-21 Raider. Zijn voorganger, de B-2 bommenwerper, die in absolute geheimhouding wordt ontwikkeld, bracht de luchtvaart een record laag effectief verspreidingsgebied (ESR) voor zo'n enorme machine. Het is mogelijk dat de B-21 die wordt ontwikkeld om deze te vervangen, ook enkele baanbrekende oplossingen zal bevatten. Het kan bijvoorbeeld worden uitgerust met defensieve laserwapens en de mogelijkheid om vijandelijke vliegtuigen te vernietigen met behulp van een krachtige luchtradar met AFAR en lange-afstands VV-raketten. Als deze mogelijkheden worden geïmplementeerd, zal de B-21 Raider conceptueel in de buurt komen van het uiterlijk van een veelbelovend gevechtsvliegtuig dat in dit artikel wordt besproken (verdedigingsvliegtuig, grote munitielading).
B-21 Raiders
In Rusland wordt periodiek gesproken over de ontwikkeling van een ideologische opvolger van de MiG-31, een veelbelovend langeafstandsonderscheppingssysteem voor vliegtuigen (PAK DP). De niet-bestaande machine op internet heette de MiG-41. Op dit moment is het uiterlijk van de PAK DP nog niet definitief. Aangenomen wordt dat dit een zware machine wordt met een vliegsnelheid van ruim 3500 km/u en een vliegbereik van zo'n 7000 km. Volgens andere bronnen kan de maximale snelheid 4-4,5 Mach zijn, dat wil zeggen 5000-5500 km / u. Het is heel goed mogelijk dat, rekening houdend met het verwachte tijdschema voor de ontwikkeling van de PAK DP - 2025-2030, bij het ontwerp rekening zal worden gehouden met de potentiële bedreigingen van laserwapens die op vijandelijke vliegtuigen worden ingezet.
Een van de vele PAK DA-concepten
Bevindingen
Het is vrij moeilijk om het uiterlijk van een gevechtsluchtvaartcomplex voor zo'n lange periode te voorspellen. Is het mogelijk om het uiterlijk van de MiG-1920 of MiG-15 in 17 betrouwbaar te voorspellen op basis van het uiterlijk van houten tweedekkers? Welke straalmotoren, radars, geleide wapens? Alleen propeller, machinegeweer, verrekijker! Of om in 1945 het uiterlijk te voorspellen van de voertuigen van het type MiG-30 / F-25 die ongeveer 15 jaar later verschenen?
De complexiteit van voorspellingen gaat gepaard met zowel hoge technische risico's die gepaard gaan met de ontwikkeling van fundamenteel nieuwe technologieën, zoals laserwapens, railkanonnen of detonatiemotoren, als met de onvoorspelbare opkomst van volledig nieuwe technologieën die het gezicht van geavanceerde luchtvaartsystemen radicaal kunnen veranderen .
Het verwachte uiterlijk van het gevechtsluchtvaartcomplex in 2050 wordt gevormd op basis van extrapolatie van de mogelijkheden van bestaande technologieën die zich momenteel in de beginfase van hun ontwikkeling bevinden.
De factor die voor een groot deel het uiterlijk van een kansrijk luchtvaartcomplex in 2050 bepaalt, is de ontwikkeling van laserwapens. De logische keten in de vorming van het uiterlijk van een veelbelovend luchtvaartcomplex is ongeveer de volgende:
- het verschijnen van 100-300 kW-lasers op bestaande jagers van de vijfde generatie, in combinatie met kleine CUDA-antiraketten (2025-2035);
- training en/of echte luchtgevechten van vliegtuigen uitgerust met LO;
- de onvermijdelijkheid van BVB als gevolg van de kleine munitie van vliegtuigen van de vijfde generatie in combinatie met het effectief onderscheppen van VV LO-raketten en antiraketten;
- grote kans op onderlinge nederlaag van LO-vliegtuigen in BVB;
- de noodzaak om de piloot te beschutten in een gesloten cockpit en redundante sensoren;
- de noodzaak van anti-laserbescherming van het luchtvaartuig en de wapens;
- de noodzaak om de munitie te vergroten;
- toename van de afmetingen en het gewicht van het vliegtuig.
Zoals bij elke confrontatie met "zwaard en schild", zal het verschijnen van veelbelovende gevechtsvliegtuigen worden bepaald door de geavanceerde ontwikkeling van laserwapens of middelen om zich daartegen te beschermen. In het geval dat de mogelijkheden van laserwapens de mogelijkheden van beschermingsmiddelen (coatings, skins) overtreffen, zal het uiterlijk van veelbelovende gevechtsvliegtuigen verschuiven naar die in dit artikel. In de tegenovergestelde versie zal het uiterlijk van veelbelovende gevechtsvliegtuigen dichter bij bestaande concepten van relatief compacte en manoeuvreerbare vliegtuigen liggen.