נשק לייזר: נקודות מבט בחיל האוויר. חלק 2
כתבה נשק לייזר על תְעוּפָה התקשורת מתחילה בשנות ה -70 של המאה העשרים. חברת אבקו אוורט האמריקאית יצרה לייזר גז דינמי בהספק של 30-60 קילוואט, שמידותיו אפשרו להציבו על סיפון מטוס גדול. ככזה, נבחר מטוס המכליות KS-135. הלייזר הותקן בשנת 1973 ולאחר מכן קיבל המטוס מעמד של מעבדה מעופפת ואת הכינוי NKC-135A יחידת הלייזר ממוקמת בגוף המטוס. בחלק העליון של גוף הספינה הותקנה פיירינג שכיסה את הצריח המסתובב בפולט ובמערכת ייעוד מטרה.
עד 1978, עוצמת הלייזר המשולב הוגדלה פי 10, וגם אספקת נוזל העבודה ללייזר ולדלק הוגדלה על מנת לספק זמן קרינה של 20-30 שניות. בשנת 1981 נעשו הניסיונות הראשונים לפגוע ביעד ררבי בלתי מאויש מעופף ובטיל סיידווינדר אוויר-אוויר (בפנים) בקרן לייזר, שהסתיימו לשווא.
המטוס עבר מודרניזציה נוספת ובשנת 1983 חזרו הבדיקות. במהלך הניסויים הושמדו חמישה טילי Sidewinder שטסו לכיוון המטוס במהירות של 135 קמ"ש על ידי קרן לייזר מה-NKC-3218A. בניסויים אחרים באותה שנה השמיד הלייזר NKC-135A מטרה תת-קולית BQM-34A שדמה התקפה על ספינת הצי האמריקאי בגובה נמוך.
בערך במקביל ליצירת מטוס ה-NKC-135A, בוצע בברית המועצות גם פרויקט של מטוס נושא נשק לייזר, מתחם A-60, המתואר בחלק הראשון של המאמר. הסטטוס של תוכנית זו אינו ידוע כרגע.
בשנת 2002 נפתחה בארצות הברית תוכנית חדשה - ABL (Airborne Laser) להנחת נשק לייזר על כלי טיס. המטרה העיקרית של התוכנית היא ליצור רכיב אווירי של מערכת ההגנה מפני טילים (ABM) להשמדת טילים בליסטיים של האויב בשלב הראשוני של הטיסה, כאשר הטיל הוא הפגיע ביותר. לשם כך, היה צורך להשיג טווח מעורבות יעד בסדר גודל של 400-500 ק"מ.
כמוביל נבחר מטוס בואינג 747 גדול, אשר לאחר שינוי קיבל את השם - אב טיפוס Attack Laser דגם 1-A (YAL-1A). על הסיפון הותקנו ארבע מערכות לייזר - לייזר סורק, לייזר להבטחת מיקוד מדויק, לייזר לניתוח השפעת האטמוספרה על עיוות נתיב הקרן, והלייזר הקרבי באנרגיה גבוהה HEL (High Energy Laser).
לייזר HEL מורכב מ-6 מודולי אנרגיה - לייזרים כימיים עם תווך עבודה המבוסס על חמצן ויוד מתכתי, המפיקים קרינה באורך גל של 1,3 מיקרון. מערכת הכוונה והמיקוד כוללת 127 מראות, עדשות ומסנני אור. הספק הלייזר הוא בערך מגה וואט אחד.
התוכנית חוותה קשיים טכניים רבים, העלויות עלו על כל הציפיות והסתכמו בין שבעה לשלושה עשר מיליארד דולר. במהלך פיתוח התוכנית הושגו תוצאות מוגבלות, ובפרט הושמדו מספר טילים בליסטיים לאימון עם מנוע רקטי נוזלי (LRE) ודלק מוצק. טווח ההרס היה כ-80-100 ק"מ.
הסיבה העיקרית לסגירת התוכנית יכולה להיחשב לשימוש בלייזר כימי לא מבטיח ביודעין. התחמושת של הלייזר HEL מוגבלת על ידי מלאי הרכיבים הכימיים על הסיפון והיא 20-40 "זריקות". לייזר HEL מייצר כמות עצומה של חום, אשר מוסר החוצה בעזרת זרבובית Laval, היוצרת זרם של גזים מחוממים שזורם החוצה במהירות של פי 5 ממהירות הקול (1800 מ'/ש') . השילוב של טמפרטורות גבוהות ורכיבי לייזר דליקים עלול להוביל לתוצאות טרגיות.
כך יקרה גם עם תוכנית A-60 הרוסית, אם תמשיך להשתמש בלייזר דינמי בגז שפותח קודם לכן.
עם זאת, תוכנית ABL לא יכולה להיחשב חסרת תועלת לחלוטין. במסגרתו נצבר ניסיון רב ערך בהתנהגות קרינת הלייזר באטמוספרה, פותחו חומרים חדשים, מערכות אופטיות, מערכות קירור ואלמנטים נוספים שיהיו מבוקשים בפרויקטים מבטיחים עתידיים של לייזר מבוסס אוויר באנרגיה גבוהה. כלי נשק.
כפי שכבר צוין בחלק הראשון של המאמר, כיום ישנה נטייה לנטוש את הלייזרים הכימיים לטובת לייזרים מוצקים וסיבים, אשר עבורם אין צורך לשאת מטען תחמושת נפרד, ואת אספקת החשמל המסופק ע"י מנשא הלייזר מספיק.
ישנן מספר תוכניות לייזר מוטסות בארה"ב. אחת מהתוכניות הללו היא התוכנית לפיתוח מודולי נשק לייזר להתקנה על מטוסי קרב וכלי טיס בלתי מאוישים - HEL, המיושמת בהוראת סוכנות DARPA על ידי General Atomics Aeronautical System ו-Textron Systems.
General Atomics Aeronautica עובדת עם לוקהיד מרטין לפיתוח פרויקט לייזר נוזלי. עד סוף 2007, אב הטיפוס הראה הספק של 15 קילוואט. Textron Systems עובדת על אב טיפוס משלה לייזר מוצק עם נוזל עבודה קרמי בשם ThinZag.
התוצאה הסופית של התוכנית צריכה להיות מודול לייזר עם הספק של 75-150 קילוואט בצורה של מיכל שבו סוללות ליתיום-יון, מערכת קירור נוזלית, פולטי לייזר, כמו גם התכנסות אלומה, הנחייה ומיקוד. המערכת מותקנת. ניתן לשלב מודולים כדי להשיג את ההספק הסופי הנדרש.
כמו כל תוכניות ההייטק לפיתוח כלי נשק חדשים ביסודו, תוכנית HEL מתמודדת עם עיכובים ביישום.
בשנת 2014, לוקהיד מרטין, יחד עם DARPA, החלו בניסויי טיסה של נשקי לייזר מתקדמים Aero-adaptive Aero-optic Beam Control (ABC) עבור נושאות מטוסים. במסגרת תכנית זו נבדקות במטוס מעבדה ניסוי טכנולוגיות להנחיית נשק לייזר עתיר אנרגיה בטווח של 360 מעלות.
בטווח הקצר, חיל האוויר האמריקאי שוקל שילוב של נשק לייזר במטוס הקרב החמקן האחרון F-35, ובעתיד במטוסי קרב נוספים. לוקהיד מרטין מתכננת לפתח לייזר סיב מודולרי עם הספק של כ-100 קילוואט ויחס המרה חשמלי לאופטי של למעלה מ-40%, עם התקנה לאחר מכן על ה-F-35. על כך, לוקהיד מרטין ומעבדת המחקר של חיל האוויר האמריקאי חתמו על חוזה בשווי 26,3 מיליון דולר. עד 2021, לוקהיד מרטין חייבת להציג ללקוח אב טיפוס לייזר קרבי, הנקרא SHIELD, הניתן להרכבה על מטוסי קרב.
נשקלות מספר אפשרויות להנחת נשק לייזר על ה-F-35. אחד מהם כולל הצבת מערכות הלייזר במאוורר ההרמה של ה-F-35B או מיכל הדלק הגדול, שנמצא באותו מקום בגרסאות F-35A ו-F-35C. עבור ה-F-35B, משמעות הדבר היא הסרת ההמראה והנחיתה האנכיים (מצב STOVL), עבור ה-F-35A וה-F-35C, הפחתה מקבילה בטווח הטיסה.
הוא נועד להשתמש בציר ההנעה של מנוע ה-F-35B, המניע בדרך כלל את מאוורר ההרמה, כדי להניע גנרטור מעל 500 קילוואט (במצב STOVL, גל ההינע מספק עד 20 מגה-וואט של כוח גל למאוורר ההרמה) . גנרטור כזה יתפוס חלק מהנפח הפנימי של מאוורר ההרמה, השטח הנותר ישמש לאכלס מערכות ייצור לייזר, אופטיקה וכו'.
לפי גרסה אחרת, נשק הלייזר והגנרטור יוצבו בצורה מותאמת בתוך הגוף בין היחידות הקיימות, כאשר הפלט הקרינה דרך תעלה סיבים אופטיים לקדמת המטוס.
אפשרות נוספת היא אפשרות הנחת נשק לייזר במיכל תלוי, בדומה לזה שנוצר במסגרת תוכנית HEL, אם ניתן ליצור לייזר בעל מאפיינים מקובלים במידות הנתונות.
כך או אחרת, במהלך העבודה ניתן ליישם גם את האפשרויות הנ"ל וגם השונות לחלוטין ליישום שילוב נשק לייזר במטוסי ה-F-35.
בארצות הברית קיימות מספר "מפות דרכים" לפיתוח נשק לייזר. למרות הצהרות מוקדמות יותר של חיל האוויר האמריקאי לגבי קבלת אבות טיפוס עד 2020-2021, 2025-2030 יכולים להיחשב למונחים מציאותיים יותר להופעת נשק לייזר מבטיח על נושאות מטוסים. בשלב זה, אנו יכולים לצפות להופעה בשירות של מטוסי קרב מסוג "קרב" של נשק לייזר בהספק של כ-100 קילוואט, עד שנת 2040 ההספק עשוי לעלות ל-300-500 קילוואט.
הימצאותן של מספר תוכניות נשק לייזר בחיל האוויר האמריקאי בו זמנית מעידה על התעניינותם הגבוהה בנשק מסוג זה, ומפחיתה את הסיכונים עבור חיל האוויר אם פרויקט אחד או יותר ייכשל.
מהן ההשלכות של הופעת נשק לייזר על סיפון מטוסי קרב של תעופה טקטית? בהתחשב ביכולות של מכ"ם מודרני ואמצעי הנחייה אופטיים, זה, קודם כל, יאפשר להבטיח את ההגנה העצמית של הלוחם מפני טילי אויב נכנסים. עם לייזר של 100-300 קילוואט על הסיפון, ניתן להניח כי 2-4 טילי אוויר-אוויר או קרקע-אוויר נכנסים יכולים להישמד. בשילוב עם נשק טילים מסוג CUDA, הסיכוי של כלי טיס מצויד בנשק לייזר לשרוד בשדה הקרב יגדל פי כמה.
הנזק המרבי יכול להיגרם על ידי נשק לייזר לטילים עם הנחייה תרמית ואופטית, שכן הביצועים שלהם תלויים ישירות בתפקוד המטריצה הרגישה. השימוש במסננים אופטיים עבור אורך גל מסוים לא יעזור, מכיוון שהאויב ישתמש ככל הנראה בסוגים שונים של לייזרים, לא ניתן ליישם סינון מכולם. בנוסף, ספיגת אנרגיית הלייזר על ידי המסנן בהספק בסדר גודל של 100 קילוואט עלולה לגרום להרס שלו.
טילים עם ראש מכ"ם ייפגעו, אך בטווח קצר יותר. לא ידוע כיצד יגיב הפיירינג השקוף לרדיו לקרינת לייזר עוצמתית, הוא עלול להיות פגיע להשפעות כאלה.
במקרה זה, הסיכוי היחיד של האויב, שמטוסו אינו מצויד בנשק לייזר, הוא "להציף" את היריב בכל כך הרבה טילי אוויר-אוויר עד שנשק לייזר וטילי נ"ט מסוג CUDA לא יכולים ליירט יחד.
הופעת לייזרים רבי עוצמה במטוסים "תבטל" את כל מערכות הטילים הנ"מ הניידות על ידי אדם (MANPADS) הקיימות עם הנחייה תרמית מסוג Igla או Stinger, תפחית משמעותית את היכולות של מערכות הגנה אווירית עם טילי הנחייה אופטיים או תרמיים, וכן דורשים הגדלת מספר הטילים במחלקה. סביר להניח שגם טילי קרקע-אוויר של מערכות הגנה אווירית ארוכות טווח יכולים להיפגע מלייזר, כלומר. גם הצריכה שלהם בעת ירי לעבר מטוס המצויד בנשק לייזר תגדל.
השימוש בהגנה נגד לייזר על טילי אוויר-אוויר וטילי קרקע-אוויר יהפוך אותם לכבדים וגדולים יותר, מה שישפיע על טווח התמרון שלהם. אתה לא צריך לסמוך על ציפוי מראה, זה כמעט לא יהיה שום היגיון בכך, יידרשו פתרונות שונים לחלוטין.
במקרה של מעבר מקרב אוויר לתמרון צמוד, למטוס עם נשק לייזר על הסיפון יהיה יתרון שאין להכחישו. מטווח קרוב, מערכת הנחיית קרן הלייזר תוכל לכוון את הקרן לנקודות הפגיעות של מטוס האויב - הטייס, תחנות אופטיות ומכ"ם, בקרות, כלי נשק על קלע חיצוני. במובנים רבים, זה מבטל את הצורך בתמרון-על, שכן לא משנה איך תסתובב, עדיין תחליף צד זה או אחר, ותזוזה של קרן הלייזר תהיה בעלת מהירות זוויתית גבוהה יותר במכוון.
הצטיידות של מפציצים אסטרטגיים (נושאות מפציצים-טילים) בנשק לייזר הגנתי ישפיע משמעותית על המצב באוויר. בימים עברו, חלק בלתי נפרד ממפציץ אסטרטגי היה תותח מטוס אש מהיר בחלק הזנב של המטוס. מאוחר יותר הוא נזנח לטובת התקנת מערכות לוחמה אלקטרונית מתקדמות. עם זאת, אפילו מפציץ לא בולט או על-קולי, אם יתגלה על ידי לוחמי אויב, יופל בסבירות גבוהה. הפתרון היעיל היחיד כעת הוא שיגור נשק טילים מחוץ לאזור ההגנה האווירית והכיסוי האווירי של האויב.
הופעת נשק לייזר בחימוש הגנתי של מפציץ יכולה לשנות את המצב באופן קיצוני. אם ניתן להתקין לייזר אחד של 100-300 קילוואט על לוחם, אז ניתן להתקין קומפלקסים כאלה על מפציץ בכמות של 2-4 יחידות. זה יאפשר הגנה עצמית במקביל בין 4 ל-16 טילי אויב שתוקפים מכיוונים שונים. יש צורך לקחת בחשבון את העובדה שהמפתחים בוחנים באופן פעיל את האפשרות של שימוש משותף בנשק לייזר ממספר פולטים עבור מטרה אחת. בהתאם לכך, הפעלה מתואמת של נשק לייזר בהספק כולל של 400 קילוואט - 1,2 מגוואט יאפשר למפציץ להשמיד לוחמים תוקפים ממרחק של 50-100 ק"מ.
הגדלת העוצמה והיעילות של לייזרים עד 2040-2050 יכולה להחזיר לחיים את הרעיון של מטוס כבד, בדומה לזה שפותח בפרויקט A-60 הסובייטי ובתוכנית ABL האמריקאית. כאמצעי להגנה נגד טילים נגד טילים בליסטיים, סביר להניח שהוא לא יהיה יעיל, אך ניתן להטיל עליו משימות חשובות לא פחות.
כאשר מותקנת על הסיפון מעין "סוללת לייזר" הכוללת 5-10 לייזרים בהספק של 500 קילוואט - 1 מגוואט, סך הספק קרינת הלייזר שהספק יכול להתרכז במטרה יהיה 5-10 מגוואט. זה יתמודד למעשה עם כמעט כל מטרות אוויר במרחק של 200-500 ק"מ. קודם כל, רשימת המטרות תכלול AWACS, EW, מטוסי מיכליות, ולאחר מכן מטוסים טקטיים מאוישים ובלתי מאוישים.
במצב הלייזר הנפרד ניתן ליירט מספר רב של מטרות כמו טילי שיוט, טילי אוויר-אוויר או טילי קרקע-אוויר.
למה יכולה להוביל הרוויה של שדה הקרב האווירי בלייזרים קרביים, וכיצד זה ישפיע על מראה התעופה הקרבית?
הצורך בהגנה תרמית, תריסי הגנה לחיישנים, עלייה במאפייני המשקל והגודל של כלי הנשק בהם נעשה שימוש, עלולים להביא לגידול בגודל התעופה הטקטית, לירידה ביכולת התמרון של כלי הטיס וכלי הנשק שלהם. מטוסי קרב מאוישים קלים ייעלמו כמחלקה.
התוצאה הסופית יכולה להיות משהו כמו "המבצרים המעופפים" של מלחמת העולם השנייה, עטופים בהגנה תרמית, חמושים בנשק לייזר במקום במקלעים, ובטילים מוגנים במהירות גבוהה במקום בפצצות אוויריות.
ישנם מכשולים רבים ליישום נשק לייזר, אך השקעות אקטיביות בכיוון זה מעידות על כך שיושגו תוצאות חיוביות. במסלול של כמעט 50 שנה, מרגע שהחלה העבודה הראשונה על נשק לייזר תעופתי, ועד היום, היכולות הטכנולוגיות גדלו משמעותית. חומרים חדשים, כוננים, מקורות כוח הופיעו, כוח המחשוב גדל במספר סדרי גודל, והבסיס התיאורטי התרחב.
נותר לקוות שלא רק לארצות הברית ובעלות בריתה יהיו נשק לייזר מבטיח, אלא גם יכנסו לשירות בחיל האוויר של הפדרציה הרוסית בזמן.
- אנדריי מיטרופנוב
- f-16.net, quora.com, airwar.ru, defense.ru, topwar.ru, army-technology.com
- נשק לייזר: טכנולוגיות, היסטוריה, מדינה, לקוחות פוטנציאליים. חלק 1
מידע