Боевой лазер ВМС США (LaWS)
Jan. 25th, 2014 07:52 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
totalitat.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ru"Впервые в мире осуществлено оперативное развертывание оружия направленной энергии",- без излишней скромности заявил 15 января контр-адмирал Мэтью Кландер (Matthew Klunder), возглавляющий управление НИОКР ВМС, комментируя планы установки боевой лазерной системы LaWS на десантном корабле-плавбазе USS Ponce. Обсуждение этих планов прошло в рамках ежегодного симпозиума Ассоциации надводных сил флота в Арлингтоне (штат Вирджиния).
Было указано, что в данный момент в Центре надводных боевых действий ВМС в Далгрене происходит сборка очередного варианта системы LaWS. В феврале и марте будут проведены последние наземные испытания данной системы перед её установкой на USS Ponce (LPD-15). Этот корабль типа AFSB(I) (Afloat Forward Staging Base (Interim), постоянно находится в Персидском заливе в составе 5-го флота ВМС США и является представительством Пентагона в данном регионе. Фактически LaWS пройдет флотские испытания в Персидском заливе, первой из подобных систем оружия. По крайней мере, ещё год она будет находиться на борту корабля, после чего должно последовать решение о внедрении LaWS на других кораблях.
Лазерная система LaWS (Laser Weapon System), также обозначается как AN/SEQ-3 (XN-1), является демонстратором технологий и перспективы лазерного оружия в интересах ВМС США. Она создаётся по заказу командования морских систем ВМС США NAVSEA (Naval Sea Systems Command) с 2007 года компанией Raytheon (есть еще данные об участии Kratos Defense & Security Solutions). Курирует программу капитан Дэвид Киэл (David Kiel)
Испытания различных вариантов LaWS проходили с 2009 года. Летом и осенью 2012 года систему установили на эсминец Dewey (DDG-105) типа Arleigh Burke. Данный образец устанавливался под сдвижным защитным куполом на взлётно-посадочной площадке корабля.
Была сбита минимум одна цель-БПЛА.
Перспективная система лазерного оружия построена на основе волоконного твердотельного лазера SSL (Solid State Laser). Основой для его создания послужил успех учёных из Государственного Электронно-оптического центра Пенсильвании (Pennsylvania State Electronic-Optic Center) в 2004-2005 гг., а также Научно-исследовательской лаборатории ВМС (Naval Research Laboratory) в 2006 году, которые в ходе несложных экспериментов доказали техническую возможность создания лазера военного назначения достаточной мощности на основе коммерческих лазеров. Результат экспериментов показал, что несколько таких лазеров возможно объединить в установку на одной платформе.
Таким образом, создание нового боевого лазера значительно удешевлялось, так как в нём применялась технология COTS (Commercial Off The Shelf) - готовая к использованию аппаратура коммерческого применения в военных целях. SSL могут быть использованы в оборонных и аэрокосмических отраслях, в том числе в ряде приложений для дальнометрии и целеуказания.
Прототип установки соединяет световые лучи от шести коммерческих лазеров SSL. Данное устройство строится на основе сборки лазерных диодов высокой плотности. Наиболее распространенными видами использования таких сборок являются освещение и накачка твердотельных лазеров. Здесь излучение диодных лазеров идет на возбуждения лазерного кристалла для генерации света.
Во многих SSL приложениях для работы со сборками лазерных диодов используется импульсный режим - квази-непрерывные волны (QCW). В этом режиме диодные сборки запитываются импульсным током с длительностью импульса порядка времени жизни верхнего состояние усилительной среды лазера. Например, для неодимовых (Nd:YAG) лазеров, как правило, накачка диодов производится импульсом шириной порядка 200 микросекунд.
Такой режим накачки является условием эффективной конструкции лазера, так как большая часть излучения накачки, которая поглощается в лазерном кристалле, может быть извлечена из системы.
Шесть сочлененных коммерческих лазеров, по 5,5 кВт каждый, создают общую мощность в 33 кВт (на схемах перспективный образец мощностью 100 кВт). Как отмечается в отчете Исследовательской службы конгресса США, лучи не связываются в один пучок, а остаются раздельными, но близко расположенными друг к другу. С помощью директорного дальномерного луча они сходятся в одну фокусную точку, расположенную на конкретной части конструкции цели (на видео показано как луч направляется на хвостовое оперение БПЛА-цели).
Такой принцип значительно упрощает устройство боевого лазера. В случае когерентного объединения лучей потребовалась бы система с более сложным устройством оптики и электронных систем управления.
LaWS , как и многие другие SSL лазеры, излучает свет с длиной волны 1,064 мкм, что близко к прозрачности атмосферы но не равно её значению (около 1,045 мкм).
Как утверждают, КПД LaWS - 25%, а это означает, что примерно 400 кВт мощности судна будет достаточно для возможности реальной работы перспективной системы. Из них 100 кВт будет расходоваться на создание лазерного света, а остальные 300 кВт на охлаждение. На испытаниях системы использовался коммерческий генератор Caterpillar, установленный рядом на ВПП эсминца.
ВМС США выпустило ролик, из которого следует, что лазерная установка работает в нескольких режимах:
1. Искусственное повышение температуры цели - "подогрев", для улучшения условий прицеливания оружия с инфракрасной системой наведения.
2. Противодействие оптико-электронным приборам противника, необратимые разрушения оптических приемных устройств.
3. Уничтожение техники противника мощным световым излучением.
Потенциальными целями лазерной пушки LaWS могут служить БПЛА лёгкие катера и лодки. На основе предложенной концепции в перспективе американские военные рассчитывают создать лазер мощностью в несколько сотен киловатт, который, кроме уже указанных целей, будет способен уничтожить НУРС, артиллерийские снарядам и минам, пилотируемые самолеты и некоторым типы управляемых ракет.
С 2006 года вооруженные силы Ирана беспокоят ВМС США в Персидском заливе. Тогда над авианосцем USS Ronald Reagan (CVN-76) впервые пролетел разведывательный БПЛА серии «Абабиль». Как считают представители американского флота, они способны не только передавать информацию, но и наводить противокорабельные ракеты.
В данной статье описана конструкция и история создания последнего прототипа боевого лазера LaWS, который наиболее приближен к окончательному варианту. Во всю линейку данного вида оружия входят следующие опытные образцы:
1. MLD – испытан в июне 2009 года на сухопутном полигоне
2. LaWS на базе ЗАК Mk 15 Phalanx CIWS - испытан в мае 2010 года
3. LaWS Prototype – испытан летом и осенью 2012 года на эсминце Dewey
О них расскажу позже
1.
2.
3.
4.
Было указано, что в данный момент в Центре надводных боевых действий ВМС в Далгрене происходит сборка очередного варианта системы LaWS. В феврале и марте будут проведены последние наземные испытания данной системы перед её установкой на USS Ponce (LPD-15). Этот корабль типа AFSB(I) (Afloat Forward Staging Base (Interim), постоянно находится в Персидском заливе в составе 5-го флота ВМС США и является представительством Пентагона в данном регионе. Фактически LaWS пройдет флотские испытания в Персидском заливе, первой из подобных систем оружия. По крайней мере, ещё год она будет находиться на борту корабля, после чего должно последовать решение о внедрении LaWS на других кораблях.
Лазерная система LaWS (Laser Weapon System), также обозначается как AN/SEQ-3 (XN-1), является демонстратором технологий и перспективы лазерного оружия в интересах ВМС США. Она создаётся по заказу командования морских систем ВМС США NAVSEA (Naval Sea Systems Command) с 2007 года компанией Raytheon (есть еще данные об участии Kratos Defense & Security Solutions). Курирует программу капитан Дэвид Киэл (David Kiel)
Испытания различных вариантов LaWS проходили с 2009 года. Летом и осенью 2012 года систему установили на эсминец Dewey (DDG-105) типа Arleigh Burke. Данный образец устанавливался под сдвижным защитным куполом на взлётно-посадочной площадке корабля.
Была сбита минимум одна цель-БПЛА.
Перспективная система лазерного оружия построена на основе волоконного твердотельного лазера SSL (Solid State Laser). Основой для его создания послужил успех учёных из Государственного Электронно-оптического центра Пенсильвании (Pennsylvania State Electronic-Optic Center) в 2004-2005 гг., а также Научно-исследовательской лаборатории ВМС (Naval Research Laboratory) в 2006 году, которые в ходе несложных экспериментов доказали техническую возможность создания лазера военного назначения достаточной мощности на основе коммерческих лазеров. Результат экспериментов показал, что несколько таких лазеров возможно объединить в установку на одной платформе.
Таким образом, создание нового боевого лазера значительно удешевлялось, так как в нём применялась технология COTS (Commercial Off The Shelf) - готовая к использованию аппаратура коммерческого применения в военных целях. SSL могут быть использованы в оборонных и аэрокосмических отраслях, в том числе в ряде приложений для дальнометрии и целеуказания.
Прототип установки соединяет световые лучи от шести коммерческих лазеров SSL. Данное устройство строится на основе сборки лазерных диодов высокой плотности. Наиболее распространенными видами использования таких сборок являются освещение и накачка твердотельных лазеров. Здесь излучение диодных лазеров идет на возбуждения лазерного кристалла для генерации света.
Во многих SSL приложениях для работы со сборками лазерных диодов используется импульсный режим - квази-непрерывные волны (QCW). В этом режиме диодные сборки запитываются импульсным током с длительностью импульса порядка времени жизни верхнего состояние усилительной среды лазера. Например, для неодимовых (Nd:YAG) лазеров, как правило, накачка диодов производится импульсом шириной порядка 200 микросекунд.
Такой режим накачки является условием эффективной конструкции лазера, так как большая часть излучения накачки, которая поглощается в лазерном кристалле, может быть извлечена из системы.
Шесть сочлененных коммерческих лазеров, по 5,5 кВт каждый, создают общую мощность в 33 кВт (на схемах перспективный образец мощностью 100 кВт). Как отмечается в отчете Исследовательской службы конгресса США, лучи не связываются в один пучок, а остаются раздельными, но близко расположенными друг к другу. С помощью директорного дальномерного луча они сходятся в одну фокусную точку, расположенную на конкретной части конструкции цели (на видео показано как луч направляется на хвостовое оперение БПЛА-цели).
Такой принцип значительно упрощает устройство боевого лазера. В случае когерентного объединения лучей потребовалась бы система с более сложным устройством оптики и электронных систем управления.
LaWS , как и многие другие SSL лазеры, излучает свет с длиной волны 1,064 мкм, что близко к прозрачности атмосферы но не равно её значению (около 1,045 мкм).
Как утверждают, КПД LaWS - 25%, а это означает, что примерно 400 кВт мощности судна будет достаточно для возможности реальной работы перспективной системы. Из них 100 кВт будет расходоваться на создание лазерного света, а остальные 300 кВт на охлаждение. На испытаниях системы использовался коммерческий генератор Caterpillar, установленный рядом на ВПП эсминца.
ВМС США выпустило ролик, из которого следует, что лазерная установка работает в нескольких режимах:
1. Искусственное повышение температуры цели - "подогрев", для улучшения условий прицеливания оружия с инфракрасной системой наведения.
2. Противодействие оптико-электронным приборам противника, необратимые разрушения оптических приемных устройств.
3. Уничтожение техники противника мощным световым излучением.
Потенциальными целями лазерной пушки LaWS могут служить БПЛА лёгкие катера и лодки. На основе предложенной концепции в перспективе американские военные рассчитывают создать лазер мощностью в несколько сотен киловатт, который, кроме уже указанных целей, будет способен уничтожить НУРС, артиллерийские снарядам и минам, пилотируемые самолеты и некоторым типы управляемых ракет.
С 2006 года вооруженные силы Ирана беспокоят ВМС США в Персидском заливе. Тогда над авианосцем USS Ronald Reagan (CVN-76) впервые пролетел разведывательный БПЛА серии «Абабиль». Как считают представители американского флота, они способны не только передавать информацию, но и наводить противокорабельные ракеты.
В данной статье описана конструкция и история создания последнего прототипа боевого лазера LaWS, который наиболее приближен к окончательному варианту. Во всю линейку данного вида оружия входят следующие опытные образцы:
1. MLD – испытан в июне 2009 года на сухопутном полигоне
2. LaWS на базе ЗАК Mk 15 Phalanx CIWS - испытан в мае 2010 года
3. LaWS Prototype – испытан летом и осенью 2012 года на эсминце Dewey
О них расскажу позже
1.
2.
3.
4.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-01-25 08:16 pm (UTC)Мы просто ещё будучи студентами пытались сделать курсовой по лазерной системе ПВО и способах защиты летательных аппаратов. Давно это было, как раз некоторые темы пооткрывали и было интересно в них залезть.
В общем, пока в этой теме полное и беспробудное
торжествоглумление "брони над снарядом". И перспектив в обозримом будущем не видно. Больше надежд на рельсотрон и гиперзвук. Ну или комбинированные устройства.no subject
Date: 2014-01-25 08:31 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-25 09:18 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-25 11:34 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-25 09:36 pm (UTC)несколько сотен маломерных, в несколько кило/десятков кило целей, движущихся со скоростью сотни кмч и маневрирующих с перегрузками 20-30 g, для "снарядных" систем обороны вменяемой плотности абсолютно непосильная задача.
no subject
Date: 2014-01-25 10:32 pm (UTC)20-30g - на сегодня задача выглядит нерешаемой. Даже лазером.
Для уничтожения цели надо доставить порядка 2..5 кДж/кв.см для прожига оболочки.
2 кДж/см2 в секунду можно достичь при диаметре пятна порядка 4см, что для лазера на фото нереально - он изначально больше раза в два. Получается, что надо удерживать цель несколько секунд.
Я не берусь быстро подсчитать, каков будет размер пятна на расстоянии 10км, но по грубой прикидке уж ни как не меньше полуметра. Получим 50Дж/см2 в лучшем случае. А практически - хорошо, если в атмосфере над морем 5 будет. Можно забыть о таких дальностях. Смешно.
А ближе - уже есть артиллерия ПВО. А в особо отмороженных случаях, можно подумать над защитой типа танковой "Арена".
no subject
Date: 2014-01-25 10:56 pm (UTC)Давайте посчитаем насчёт "нерешаемая" и "20-30 g". На скорости 200м/с (720км/ч) это означает полную остановку за полсекунды. Преположим наихудший вариант – резкий боковой манёвр на небольшом удаление – скажем, километр.
Отслеживать со скоростью несколько сотен (даже тысяч) отсчётов в секунду – задача хоть и нетривиальная, но решённая даже в игрушках уже.
Нам надо посчитать потребную скорость перемещения исполнительного механизма. 200 метров на удалении километр – это 11 градусов дуги в секунду. Это давно достигнутый показатель в гораздо более крупных системах не меньшей прецизионности.
Удержание цели в течение нескольких секунду при таких размерах целей и такой мощности не требуется. Достаточно импульса в десятые доли секунды, чтобы как минимум дезориентировать цель. Небольшие аппараты не отличаются ни серьёзной бронёй, ни устойчивостью даже к незначительным структурным повреждениям.
no subject
Date: 2014-01-25 11:18 pm (UTC)А представленное оружие по мощности предназначено в первую очередь для уничтожения цели. Ослепить - достаточно мощности на пару порядков меньшей.
Нет, пока то, что у амеров получается - УГ. Но, как в анекдоте, "дура дурой, а свои три рубля в день имею!". Так что не такие они и дураки, что эту тему раскручивают. Скоро и наши подтянутся. Это обязательно, только найдут, к кому идти, и сразу же пойдут.
no subject
Date: 2014-01-25 11:31 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-25 11:48 pm (UTC)Да, понятно, что речь не идёт о "сотнях" целей. Правда, не совсем ясно, откуда бы им всем взяться. Хотя, при обсуждении темы прорыва ПВО, массированность всегда рассматривается как один из основных методов. И всегда оценивается пороговые значения.
Предлагаю поднять скорость до 1.5М, лучше до 3М. И перегрузку маневра оставить 20g. После чего можно крепко подумать над проблемой перехвата.
no subject
Date: 2014-01-26 12:10 am (UTC)Тут ключевой вопрос – матожидание цены поражения всех целей. Вообще _всех_. Потому что дрон – а у меня их два – даже игрушечный, штука очень, исключительно манёвренная и умная для своих размеров.
Если хотя бы один такой маневренный дрон пробьёт вашу оборону – вы лишитесь лазера. Или одного из радаров. Или ещё чего очень важного, без чего ваша боеспособность – пфуй.
Так вот, если вы собираетесь сбивать 500 например дронов (каждый, скажем, по $20-50К, это в сумме как один старенький F4) заградительным огнём – во первых, где вы возьмёте нужную плотность огня, а во-вторых, сколько она вам будет стоить (и чего лишать за счёт своей массы и боезапаса).
Оборона обычно дешевле, чем агрессия. Тут у нас это правило крепко нарушается – вот и потому и лазер.
no subject
Date: 2014-01-26 12:25 am (UTC)100 кВт*1500с, 150 МВт ... Хорошо, согласен на 1с. Сократим в 5 раз. 30МВт... да... Хде бум ставить электростанцию?
А теперь, внимание, вопрос. А кто мешает дронам поставить дымзавесу? Или разбросать фольгу и отражатели? Конфетти? Туалетную бумагу размотать в конце концов? "Если туалетной бумаги нет - предлагайте конфетти и наждачную!".
А ещё вопрос. А запустить 500 дронов в ответ не позволяет комсомольская совесть? И пусть они херачатся там у себя в матрице...
Нет, лазеру тут места пока не наблюдается. Ровно потому, что защита от этого оружия (лазера) на несколько порядков дешевле. Решение лежит где-то в других областях.
no subject
Date: 2014-01-26 01:58 am (UTC)Фактическая энергетика даже 40-летнего старичка, на который этот лазер поставили, 24К лошадиных сил. Это, на минуточку, 18 мегаватт. В непрерывном режиме 18 мегаватт, ога.
Так что там таких 100кВт лазеров можно понатыкать хоть во весь борт, как на фрегатах старых.
Для справки – электрокатапульта для запуска с авианосцев развивает в импульсе мощность порядка 20 МВт. Её питают роторные аккумуляторы, которые раскручиваются от электрики. За 40 секунд. Посчитайте, на сколько лазеров этого хватит )
no subject
Date: 2014-01-26 03:12 am (UTC)Особенно хорошо для всяких вспомогательных-транспортных. Энергетика у них все равно есть, таскать же пушечный боезапас, даже уровня самообороны от каких-нибудь кассамов и надувных лодок с дятлами, совсем не хочется.
no subject
Date: 2014-01-26 10:09 am (UTC)400кВт - обычный промгенератор. Хоть и большой. Энергетики на одну установку хватит.
Весь борт утыкать не получится - надо большую электростанцию. На новом авианосце она ни разу не маленькая. 20МВт - электроснабжение небольшого городка.
И всё равно, повторюсь. Даже если пути решения задачи по генерации энергии видны, то способов обойти физические ограничения распространения лазерного луча - нет. Любая пыль, туман, фольга в конце концов, сводит на нет все усилия. Так что поставь хоть гигаватный лазер, против пыли или дымзавесы он будет бессилен.
А отсюда, если стоимость оружия существенно превышает стоимость защиты от него, то оружие неэффективное.
Вроде видны перспективы у гамма и рентгеновских лазеров. Но в этой теме ещё конь не валялся.