Что такое рельсотрон

Почему американский рельсотрон, плохое оружие
(1 фото)

Кроме того, любое повреждение электростанции, которая занимает весьма немаленькую площадь, опять таки превращает рельсотрон в рельсы, которые можно потом сдать в пункт приёма металла. Кроме того, у России имеются технологии по подавлению электрического сигнала на значительной территории, доводя его практически до нуля.
Таким образом, американский рельсотрон является весьма дорогой, энергозатратной и весьма неэффективной игрушкой. Рассмотрим поподробнее.
Известнейшее американское издание Wall Street Journal опубликовало большой материал и видеозапись о перспективном оружии США, которое должно послужить сдерживающим фактором для России и Китая. Речь идёт о боевом рельсотроне, который планируется разработать и поставить на вооружение новейших эсминцев Zumwalt. Разберемся, что это за оружие, и действительно ли оно является для России серьезной угрозой.
РЕЛЬСОТРОН — СТАРАЯ ИДЕЯ И НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рельсотрон (или «электродинамический ускоритель массы») состоит из двух электродов («рельсов»), по которым пропускается очень сильный электрический ток. Возникающее электромагнитное поле (сила Лоренца) разгоняет объект (проводник), находящийся между «рельсами», до огромных скоростей — 10 км/с и больше. В этом и заключается главное преимущество рельсотрона — пороховые снаряды и пули, даже теоретически, не могут набирать скорости выше 2−2,5 км/с. Таким образом, можно превзойти возможности обычных артиллерийских установок в разы — как по дальности, так и по разрушительной силе (несмотря на то, что снаряд рельсотрона не несёт взрывчатого вещества, огромная кинетическая энергия прекрасно «справляется» с задачей и без него).
Надо сказать, что создание рельсотрона не является какой-то современной идеей — она появилась еще в начале 20 века, а первые работы над созданием системы противовоздушной обороны (ПВО) на его основе шли в Германии во время Второй мировой войны. Позже, прототипы рельсовых пушек создавались как в СССР, так и в США. К примеру, спутники с рельсотронами рассматривались как один из элементов стратегической противоракетной обороны (ПРО) в рамках известной всем программы «Стратегическая оборонная инициатива», прозванной в СМИ»Звездные войны». Однако реальных боевых образцов до сих пор не создано, что связано с несколькими объективными причинами.
Главными недостатками рельсотронов являются огромные затраты электроэнергии для осуществления выстрела, низкий ресурс «рельсов», которые подвергаются серьезнейшим термическим воздействиям, общая «громоздкость» пушки. Кроме того, чтобы реализовать потенциал оружия на больших расстояниях (дальше прямой видимости), в снаряде должна быть система наведения — её создание является непростой задачей, так как она должна быть очень небольшой (к примеру, в американском рельсотроне используется снаряд, весом примерно 10 кг), при этом выдерживать сумасшедшие перегрузки — до 60 000 g и не выходить из строя при воздействии сильнейшего электромагнитного поля (во время выстрела). Тем не менее, современные технологии и прогресс в области инженерии позволяют, по крайней мере частично, решить эти проблемы.
Рельсотрон США — вундерваффе или очередной блеф?
Теперь вернемся к американскому рельсотрону, видеозапись с испытаний которого показал WSJ. По заявлению создателей — компаний General Atomics и BAE Systems, для работы их пушки необходима энергетическая установка мощностью 25 МВт (по данным самих же WSJ, этого достаточно для электроснабжения 18 750 домов). Таким показателем пока соответствует лишь один тип кораблей США — новейший эсминец Zumwalt (в строю один, строятся еще два), энергетическая установка которого «выдаёт» 78 МВт — на него в перспективе и собираются установить рельсотрон, заменив им артиллерийские орудия.
Показатели, к которым стремятся американцы таковы: средняя скорость снаряда 7250 км/ч (примерно 2 км/с) при стрельбе на максимальное расстояние, равное 200 км. При этом орудие должно иметь скорострельность 10 выстрелов в минуту и ресурс в 1000 выстрелов. Вес снаряда, как выше уже говорилось, составляет 10 кг. Он представляет из себя вольфрамовый сердечник, заключенный в алюминиевую оболочку, которая спадает сразу после выхода снаряда из дула.
Что касается реальных достижений — то никакой информации о достигнутом ресурсе «рельсов» пока не имеется, а это фактически ключевой показатель: нельзя же менять дорогущее орудие раз в несколько выстрелов. Скоростные же характеристики, по-видимому, уже достигнуты. Другим вопросом остается система наведения снарядов — о ней говорилось только вскользь. Если её не будет, то не совсем ясно — как применять орудие против движущихся целей за пределом прямой видимости, что делает сам рельсотрон достаточно сомнительным оружием с очень узким спектром применения (удары по статичным береговым объектам). Однако есть информация, что в 2015 году был испытан прототип электроники для снаряда рельсотрона — она успешно измеряла некоторые показатели во время полёта, такие как ускорение. Максимальная перегрузка во время полёта составила 30000g, но электроника из строя не вышла.
Что касается применения — пока создается орудие против наземных и морских целей. В перспективе американцы хотят использовать рельсотрон и против воздушных целей самых разных типов — от самолётов, до тактических и крылатых ракет.
В России темой рельсотронов занимается Шатурский филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук. Здесь разработан прототип рельсотрона, разгоняющий снаряд, массой в несколько грамм, до скорости 6,25 км/с. Таким образом, научная база в этом направлении в России имеется, однако в открытых источниках никакой информации о разработке реальных боевых образцов пока не было. Если какие-то работы и их финансирование имеют место быть, то они, видимо, находятся под грифом «секретно».
Кстати, в том же Объединенном институте высоких температур еще 7 лет назад представили и другой вариант реализации рельсотрона — взрывомагнитный генератор. Он больше напоминает обычный артиллерийский снаряд (по габаритам и весу), в котором энергия взрыва преобразуется в электроэнергию, которая и используется для разгона сердечника, который поражает цель. Подобные снаряды разрабатывают и в США, есть информация, что создан прототип, позволяющий увеличить максимальную дальность обычных артиллерийских орудий примерно в два раза.
Таким образом, симметричный ответ США в данной области, требует от России серьезных инвестиций в эту область, так как имеющиеся прототипы находятся заметно дальше от практического применения, чем американские. С другой стороны, возможно российские ученые и военные считают тематику рельсотронов бесперспективной.
ВЫВОДЫ
Как мы видим, рельсотрон сам по себе является достаточно «заманчивым» оружием, и не мудрено, что военные хотели бы получить реальный, боевой образец. Тем не менее, количество имеющихся проблем и непреодолимых преград также очень велико.
1. Рельсотрон потребляет очень много энергии (и этот факт в будущем никуда не исчезнет), вследствие чего его наземный вариант может быть только стационарным и будет требовать подключения к достаточно мощной электростанции. Это делает стоимость самой пушки очень высокой, несмотря на дешевизну самих выстрелов, по сравнению с ракетами. Стационарность тоже не прибавляет рельсотрону наземного базирования ценности — его координаты будут известны, и это оружие будет быстро уничтожено противником. Таким образом, в обозримом будущем имеет смысл использовать оружие только на морских носителях.
2. Выстрел из рельсотрона сильно демаскирует корабль-носитель. Характерный сильнейший всплеск электромагнитных волн достаточно несложно засечь и запустить в эту область противокорабельные крылатые ракеты. Фактически сделанный по технологии сниженной радиолокационной заметности Stealth эсминец Zumwalt сразу же покажет свое местоположение противнику после первого же выстрела. Тогда возникает логичный вопрос — зачем же нужна эта дорогостоящая малозаметность?
3. Реальные достижения в ключевом показателе — ресурсе «рельсов», пока неизвестны, тоже самое касается и системы наведения снаряда. В реальности проект с очень большой долей вероятности может оказаться блефом или же источником «распила» военного бюджета, как, например, лазер ПРО авиационного базирования Boeing YAL-1.
4. Пока рекламы и пустых разговоров больше чем дела — для «сдерживания» России и Китая морского рельсотрона на нескольких кораблях явно недостаточно, да и прямого влияния на стратегический баланс они не оказывают. А реальная, полномасштабная война между РФ и США, так или иначе, закончится применением ядерного оружия, о чем ещё прекрасно знало, как советское, так и американское руководство во времена «Холодной войны». Изменилось с тех пор не так много, как кажется.

В США испытали «рельсотрон» — оружие будущего

Справка:

Рельсотрон — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого объясняется с помощью силы Лоренца, направленной на расширение (расталкивание) замкнутого проводника с током и превращающей электрическую энергию в кинетическую энергию. Является перспективным оружием.

Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока. Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение вследствие силы Лоренца, действующей на замкнутый проводник с током в его собственном магнитном поле. Сила Лоренца действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы.

Стоимость выстрела рельсотрона существенно ниже таковой для аналогичной по дальности ракеты корабельного базирования: $25 тыс. долл. США против $1 млн.

Рельсотрон теоретически имеет несомненные преимущества как перед обычными пушками, так и перед ракетами. Рельсотрон разгоняет снаряды до такой громадной скорости, что не нужен даже пороховой заряд. Дульная скорость рельсотронного снаряда массой не свыше 100 граммов может быть 6-10 километров в секунду, Напомним, что это почти вторая космическая скорость (11.2км/с.), что делает траекторию снаряда настильной на очень большом расстоянии. Уже существующие рельсотроны могут стрелять на расстояние до 180 километров, а в перспективе планируется дальность 400 километров.

На таком расстоянии сейчас можно стрелять только ракетами, которые стоят миллионы долларов, кроме того их научились перехватывать.

А трехкилограммовая стальная болванка, летящая со скоростью в семь раз быстрее звука, может потопить крупный корабль за счет своей кинетической энергии. Конечно, попасть с расстояния не то что в несколько сот, даже в несколько десятков километров в движущийся объект непросто.

Простой пример:

Если дистанция стрельбы 180 км, а средняя скорость снаряда 2,5 км/с, то подлетное время составит 72 с. То есть снаряд, выпущенный из «рельсы» с дульной скоростью в 7км/с, долетит до цели через минуту с небольшим.
Скорость атомного ракетного крейсера «Петр Великий» 32 узла или чуть больше 16м/с.
Таким образом за время полета снаряда корабль пройдет 1152 метра на полной ходу или 576 метра на крейсерской скорости. С учетом того, что длина крейсера 262 метра, а снаряд неуправляемый, то стальная болванка промахнется на несколько сот метров.

Сделать снаряд управляемым невозможно. Таких перегрузок не выдержит никакая электроника: «при длине рельс 100м и начальной скорости вылета 2 км/с имеем перегрузку в 2000g. При начальной скорости в 7 км/с перегрузка уже 24500g. При скорости вылета снаряда в 12 км/с — 70000g».

Что касается аэродинамических рулей, то на таких скоростях они работать не будут.

Стало быть, рельсотрону нужны современные системы управления огнем, которые в принципе могут быть заимствованы у современных ЗРК. В войсках НАТО отработаны высокоточные эффективные командные линии наведения и целеуказания, включающие наземные комплексы ПВО, самолеты АВАКС и спутниковые группировки. С этой точки зрения трудностей для внедрения рельсотронных орудий практически нет.

Самая большая и на данный момент непреодолимая сложность — в энергетическом обеспечении. По расчетам американцев, для корабельного рельсотрона требуется мощность около 70 МВт. Такой корабль уже существует. Это эсминец «Замволт», мощность энергетической установки которого — 78 МВт. В принципе возможна установка рельсотрона и на новейшем авианосце «Джеральд Форд», атомный реактор которого в полтора раза мощнее, чем у «Нимица».

В этом году запланированы испытания рельсотрона на «Замволте». Можно предсказать, что точность стрельбы будет намного меньше, чем на наземном полигоне, так как корабль по определению не является стационарным объектом, так как качается на воде. Кроме того, даже при успешном испытании корабельного рельсотрона практическая стрельба из него будет весьма рискованным делом, так как потребует обесточивания всей корабельной электроники. То есть во время стрельбы из «рейлгана» «Замволт» будет полностью беззащитен, глух и слеп.+

«Замволт» создавался как корабль для колониальных войн, то есть обстрелов береговой линии государств, не имеющих современных вооруженных сил. Уже после того, как этот шедевр американской науки и техники был спущен на воду, его критиковали, как корабль «со стеклянной челюстью», то есть имеющий мощные ударные вооружения и крайне слабую защиту.

Установка «рейлгана» на «Замволте» еще больше усилит этот дисбаланс между его наступательными и защитными возможностями, что в принципе является системным недостатком всех современных кораблей.

Ответ на появление в составе флота США кораблей, вооруженных рельсотронами, может быть крайне прост и недорог — малые ракетные катера, в которые из рельсотрона никак не попадешь, а вот они могут за считанные секунды отправить обесточенный «Замволт» «на самое дно самого глубокого моря».

Владимир Прохватилов, президент Академии реальной политики (Realpolitik), эксперт Академии военных наук

Теория

В физике рельсотрона модуль вектора силы может быть вычислен через закон Био — Савара — Лапласа и формулу силы Ампера. Для вычисления потребуются:

  • μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная,
  • d {\displaystyle d} — диаметр рельсов (подразумевается круглое сечение),
  • r {\displaystyle r} — расстояние между осями рельсов,
  • I {\displaystyle I} — сила протекающего в системе тока.

Из закона Био — Савара — Лапласа следует, что магнитное поле на определённой дистанции ( s {\displaystyle s} ) от бесконечного провода с током вычисляется как:

B ( s ) = μ 0 I 2 π s {\displaystyle \mathbf {B} (s)={\frac {\mu _{0}I}{2\pi s}}}

Следовательно, в пространстве между двумя бесконечными проводами, расположенными на расстоянии r {\displaystyle r} друг от друга, модуль магнитного поля может быть выражен формулой:

B ( s ) = μ 0 I 2 π ( 1 s + 1 r − s ) {\displaystyle B(s)={\frac {\mu _{0}I}{2\pi }}\left({\frac {1}{s}}+{\frac {1}{r-s}}\right)}

Для того, чтобы уточнить среднее значение для магнитного поля на арматуре рельсотрона, предположим, что диаметр рельса d {\displaystyle d} намного меньше расстояния r {\displaystyle r} и, считая, что рельсы могут считаться парой полубесконечных проводников, мы можем вычислить следующий интеграл:

B avg = 1 r ∫ d r − d B ( s ) d s = μ 0 I 2 π r ∫ d r − d ( 1 s + 1 r − s ) d s = μ 0 I π r ln ⁡ r − d d ≈ μ 0 I π r ln ⁡ r d {\displaystyle B_{\text{avg}}={\frac {1}{r}}\int _{d}^{r-d}B(s){\text{d}}s={\frac {\mu _{0}I}{2\pi r}}\int _{d}^{r-d}\left({\frac {1}{s}}+{\frac {1}{r-s}}\right){\text{d}}s={\frac {\mu _{0}I}{\pi r}}\ln {\frac {r-d}{d}}\approx {\frac {\mu _{0}I}{\pi r}}\ln {\frac {r}{d}}}

По закону Ампера, магнитная сила на проводе с током равна I d B {\displaystyle IdB} ; предполагая ширину снаряда-проводника r {\displaystyle r} , мы получим:

F = I r B avg = μ 0 I 2 π ln ⁡ r d {\displaystyle F=IrB_{\text{avg}}={\frac {\mu _{0}I^{2}}{\pi }}\ln {\frac {r}{d}}}

Формула основывается на допущении, что расстояние l {\displaystyle l} между точкой, в которой измеряется сила F {\displaystyle F} , и началом рельсов больше, чем расстояние между рельсами ( r {\displaystyle r} ) в 3-4 раза ( l > 3 r {\displaystyle l>3r} ). Также были сделаны некоторые другие допущения; чтобы описать силу более точно, требуется учитывать геометрию рельсов и снаряда.

Конструкция

С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперёд. На снаряд или плазму действует сила Ампера, поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля, и важен ток, протекающий через снаряд перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через снаряд материал снаряда (часто используется ионизированный газ сзади лёгкого полимерного снаряда) и рельсы должны обладать:

  • как можно более высокой проводимостью,
  • снаряд — как можно меньшей массой,
  • источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.

Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость снаряда в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, может использоваться полимер в сочетании с проводящей средой, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, которая заряжается от ударных униполярных генераторов, компульсаторов, и прочих источников электрического питания с высоким рабочим напряжением, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки. В тех рельсотронах, где снарядом является проводящая среда, после подачи напряжения на рельсы снаряд разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом, рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда (катодные, анодные пятна), под действием силы Ампера возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определённого давления, так как в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в направлении, обратном силе — так называемое обратное движение дуги.

При использовании в рельсотронных пушках непроводящих снарядов снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд, и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Ампера прижимает разряд к задней части тела, которая, интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.

Преимущества и недостатки

  • Использование рельсотрона исключает необходимость хранить на кораблях боезапас обычных снарядов, что повышает живучесть корабля.
  • Сравнительно небольшие размеры снарядов для рельсотрона позволяют увеличить боезапас. Однако размер системы в целом при том весьма не мал, и как минимум занимает места не меньше, чем несколько ПКР средних размеров.
  • Дальность эффективного огня рельсотрона — до 200 км, однако на это можно возразить, что наибольшей эффективной дальностью для артиллерии является 20-40 км, а на большей дистанции приходится или использовать корректируемый в полёте снаряд, или же многократно возрастёт расход боеприпасов.
  • Высокая скорость снаряда позволяет использовать рельсотрон в качестве средства ПВО. Скорость снаряда перспективной пушки, испытания которой планировались на 2016 год, должна была составить 6 М, что существенно ниже многих зенитных ракет (9 М для одной из ракет С-300В4), маневрирование снаряда невозможно; на практике удалось достичь лишь скорости 3,6 М.
  • Никаких доказательств эффективности не предъявлено за много лет, особенно в смысле точности и разрушительной силы. Более того, при сверхдальней стрельбе возникает проблема неоднородной кривизны Земли, гравитационные неравномерности, перепад температур и соответственно плотности воздуха, как и влажности и многие другие проблемы, ограничивающие точную стрельбу артиллерии некорректируемыми снарядами дальностью в считанные десятки км.
  • Пробиваемость, в частности (на больших дальностях), и воздействие в целом при попадании не превышает показатели артиллерии средних калибров (скорость в несколько раз больше, но масса в несколько раз меньше, взрывчатого вещества вместо многих килограмм — ноль, единственная разница — в росте дальности из-за сочетания массы, скорости и, в первую очередь, сократившихся размеров, что снижает аэродинамическое сопротивление). Кинетическая энергия снаряда при пробитии не передаётся сверх необходимого для преодоления преграды именно в силу высокой скорости снаряда. Т.е. если снаряд имеет энергию 3 единицы, а чтобы пробить мишень, хватает 1 единицы, то снаряд пробивает дырку и с оставшейся энергией движется дальше. У него нет заряда, поэтому всё воздействие на цель ограничивается пробитием в ней дырки. Правда, при очень высоких скоростях тут есть нюансы, но по поражающему действию они несравнимы со взрывчаткой.

Преимущества

Экономия: стоимость выстрела рельсотрона существенно ниже таковой для аналогичной по дальности ракеты корабельного базирования: 25 тыс. долл. США против 1 млн долл..

  • При условии решения всех задач, связанных с реальным применением, такие орудия могут обеспечивать тактическую стационарную ПРО против никак не маневрирующих баллистических ракет, либо расширить горизонт дальности стрельбы.

Программа ВМС США

В 2005 году ВМС США запустили программу по разработке рельсовых орудий под названием Velocitas Eradico. В программе участвуют корпорации General Atomics и BAE Systems.

  • General Atomics разработала орудие, способное доставлять снаряд весом в 10 кг на расстояние более 200 км со средней скоростью около 2000 м/с. По мнению экспертов, такое орудие имеет настильную траекторию на расстоянии до 30 км.
  • В феврале 2008 года было продемонстрировано орудие с дульной энергией 10 МДж и дульной скоростью 2520 м/с (9000 км/час). 10 декабря 2010 года в Центре разработки надводного вооружения ВМС США в Дальгрене, штат Вирджиния, было проведено успешное испытание рельсотрона с дульной энергией 33 МДж. Масса используемых в тестах снарядов варьировалась между 2 и 3,2 кг. В феврале 2012 года близкий к серийному образцу прототип промышленного рельсотрона от BAE Systems был доставлен в Дальгрен и испытан на 32 мДж. Серийный образец этой системы должен иметь дальность стрельбы до 180 км, а в перспективе — до 400 км; инженеры разрабатывают системы автоматической подачи снарядов, охлаждения и питания установки.
  • В 2015 году планировалось произвести первые испытания на корабле.
  • К 2020 году эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев типа «Замволт», их модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с учётом перспективного электромагнитного вооружения.
  • К 2025 году планируется достичь дульной энергии 64 МДж. С длиной около 10 метров и скоростью полета снаряда около 2000 метров в секунду.

Примечания

  1. 1 2 Александр Агеев Электромагнитная пушка: оружие будущего // Сайт Техкульт, 21 августа 2014
  2. Пентагон решил выпустить на поле боя рельсотрон // Взгляд
  3. Реактивное движение при газовом разряде от внешнего токоподвода (рус.) // Письма в ЖТФ. — 1989. — Т. 13, № 15.
  4. 1 2 3 4 5 «Advanced weapons:Rail strike», The Economist, May 9th 2015
  5. the economist
  6. Business Insider: ВМС США испытают электромагнитную пушку в 2016 году // РИА Новости
  7. Задача трудная, но решаемая Архивная копия от 13 декабря 2015 на Wayback Machine // Журнал «Воздушно-космическая оборона»
  8. Julian E. Barnes A First Look at America’s Supergun // The Wall Street Journal, May 29, 2016
  9. Электромагнитный «развод»: реальность и домыслы об американском рельсотроне // ТК Звезда, 1 июня 2016
  10. 1 2 «Catapulting ahead», The Economist, Mar 8th 2014
  11. U.S. Navy Demonstrates World’s Most Powerful EMRG at 10 Megajoules. Дата обращения 10 декабря 2008. Архивировано 1 июня 2012 года.
  12. В США испытали «пушку будущего» // Вести. Ru
  13. Электромагнитная пушка выстрелила с максимальной энергией // Мембрана
  14. Военные получили первую промышленную рельсовую пушку // Мембрана
  15. Олег Титков. Магнитные войны // Популярная механика. — 2017. — № 7. — С. 76-80.
  16. В Совфеде сообщили о разработке Россией электромагнитной пушки. Lenta.ru (30 мая 2016).
  17. Российские ученые впервые испытали электромагнитную пушку-рельсотрон. Defence.ru (12 июля 2016).

Электромагнитная пушка: оружие будущего

Современные артиллерийские пушки представляют собой сплав новейших технологий, ювелирной точности поражения и возросшей мощности боеприпасов. И все же, несмотря на колоссальный прогресс, пушки XXI века стреляют также, как и их прабабушки — используя энергию пороховых газов.

Поколебать монополию пороха смогло электричество. Идея создания электромагнитной пушки зародилась практически одновременно в России и Франции в разгар Первой мировой войны. В ее основу легли труды немецкого исследователя Йоганна Карла Фридриха Гаусса, который разработал теорию электромагнетизма, воплотившуюся в необычное устройство — электромагнитную пушку.

Опережая время

Идея создания электромагнитной пушки намного опередила свое время. Тогда в начале минувшего века все ограничилось опытными образцами, показавшими к тому же очень скромные результаты. Так французская модель едва сумела разогнать 50 граммовый снаряд до скорости 200 м/сек, что ни шло ни в какое сравнение с действующими на тот момент обычными артиллерийскими системами. Ее российский аналог – магнитно-фугальная пушка и вовсе осталась в чертежах. И все же главный итог – воплощение идеи в реальное «железо», а подлинный успех был вопросом времени.

Гаусс-пушка

Разработанная немецким ученым пушка Гаусса представляет собой разновидность электромагнитного ускорителя масс. Пушка состоит из соленоида (катушки) с расположенным внутри него стволом из диэлектрического материала. Она заряжается снарядом из ферромагнетика. Чтобы заставить снаряд двигаться, на катушку подается электрический ток, создающий магнитное поле, благодаря которому снаряд втягивается в соленоид. Скорость снаряда тем быстрее, чем мощнее и короче генерированный импульс.Принцип действия Гаусс-пушки

Преимущества электромагнитной пушки Гаусса по сравнению с другими видами оружия — возможность гибко варьировать начальную скорость и энергию снаряда, а также бесшумность выстрела. Есть и недостаток — низкий КПД, составляющий не более 27 % и связанные с этим крупные затраты энергии. Поэтому в наше время пушка Гаусса имеет перспективы скорее в качестве любительской установки. Однако, идея может получить вторую жизнь в случае изобретения новых компактных и сверхмощных источников тока.

Рельсовая электромагнитная пушка

Рельсотрон – еще один вид электромагнитной пушки. В состав рельсотрона входят источник питания, коммутационная аппаратура и два электропроводящих рельса от 1 до 5 метров, которые одновременно являются электродами, расположенными друг от друга на расстоянии 1 см. В нем энергия электромагнитного поля взаимодействует с энергией плазмы, которая образуется в результате сгорания специальной вставки в момент подачи высокого напряжения.Принцип действия рельсотрона

Порох на большее не способен

Конечно, рано говорить о том, что время традиционных боеприпасов безвозвратно ушло в прошлое. Однако по оценкам экспертов они достигли своего предела. Скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек. Для войн будущего этого явно недостаточно.

Рельсовые пушки – больше не фантазия

В США полным ходом идут лабораторные испытания 475-мм рельсотрона, разработанного компаниями General Atomics и BAE Systems. Первые залпы чудо-оружия показали обнадеживающие результаты. 23-кг снаряд вылетал из ствола со скоростью, превышающей 2200 м/сек, что позволит в дальнейшем поражать цели на расстоянии до 160 км. Невероятная кинетическая энергия поражающих элементов электромагнитных орудий делает ненужными метательные заряды, а значит повышается живучесть расчетов. После доводки опытного образца рельсотрон установят на скоростной корабль JHSV Millinocket. Примерно через 5-8 лет US NAVY начнут планомерно оснащаться рельсовыми пушками.

Наш ответ

В нашей стране об электромагнитных пушках вспомнили в 50-е годы, когда началась безумная гонка по созданию очередного сверхоружия. До сих пор эти работы строго засекречены. Советским проектом руководил выдающийся физик академик Л. А. Арцимович, многие годы занимавшийся проблемами плазмы. Именно он заменил громоздкое название «электродинамический ускоритель массы» на всем известное сегодня — «рельсотрон».

Залп из рельсотрона

В России и сейчас ведутся подобные разработки. Свое видение рельсотрона недавно продемонстрировал коллектив одного из филиалов Объединенного института высоких температур РАН. Для разгона заряда был разработан электромагнитный ускоритель. Пулю весом в несколько грамм здесь удалось разогнать до скорости около 6,3 км/сек.