Pistola electromagnética: cañón de riel y sus perspectivas

La alta tasa de aceleración del cañón de riel se debe al trabajo de las fuerzas electromagnéticas de Lorentz en el mecanismo del arma. Surgen y comienzan a actuar sobre el proyectil durante un corto circuito de dos rieles de guía paralelos que llevan corriente (con un signo menos y con un signo más) después de aplicarles un pulso de corriente muy potente pero muy corto. Como elemento de cierre de corriente, se usa un refuerzo especial con una carcasa incorporada o la propia carcasa que se encuentra en los rieles y los cierra. Las fuerzas de Lorentz se dirigen para empujar el proyectil fuera del arma, y ​​sale volando del cañón a una velocidad hipersónica. La aceleración del proyectil también contribuye a la presión del plasma, que se forma detrás del proyectil a partir de la acción de una potente descarga de arco. El plasma a una velocidad de 50-100 km / h actúa sobre el proyectil, como una especie de potente corriente en chorro.

Los rieles son caros y vulnerables.

En los experimentos estadounidenses sobre la creación de armas electromagnéticas como refuerzo, por regla general, se utiliza una forma especial de "zapato", en la que se fija un proyectil. Este diseño elimina el contacto del proyectil con los rieles. Las guías hechas de cobre plateado sin oxígeno son altamente susceptibles al desgaste por fricción y erosión. Cuando se utilizan proyectiles de metal que realizan un circuito con su "cuerpo", se requiere el reemplazo del riel después de dos o tres disparos.


El nombre "cañón de riel" en los años 50 del siglo pasado fue acuñado por el académico L. Artsimovich, un experto mundial en el campo de la física de plasma termonuclear y de alta temperatura. El acelerador de plasma que inventó fue nominado para el Premio Nobel, pero la URSS retiró al científico de la discusión debido al secreto del desarrollo.

La propia carcasa está hecha de tungsteno refractario. La alta densidad de este metal permite que incluso un proyectil pesado sea de tamaño pequeño, lo que resuelve el problema de colocar municiones en volúmenes limitados de compartimentos de carga o bodegas de conchas.

Sin embargo, no solo el rápido desgaste de los rieles impide que el railotron se convierta en una super arma, también existen otros obstáculos. En primer lugar, estas son fuentes de energía. El cañón de riel requiere un potente sistema de energía en forma de generadores unipolares, compulsivos, condensadores-ionistores de megavatios. Estos dispositivos permiten la formación de un impulso eléctrico corto muy potente transmitido a los rieles. En condiciones de laboratorio, puede soportar bloques sólidos de equipos en tamaño y peso. En la flota, el factor de peso y volumen tampoco es tan significativo: el barco tendrá suficiente desplazamiento para empacar 130 toneladas de equipo además de los cañones de armas.

Armas de la diosa de la producción nacional: cruceros del tipo Diana

El Railgun Blitzer fabricado por General Atomics (EE. UU.) Se coloca en dos remolques: uno en el arma y el otro en la planta de energía. El desarrollo de EMF comenzó en 2005 y terminó en 2011.

Para los cañones de riel del ejército terrestre, el problema parece ser más complicado. Si coloca el equipo en un chasis de tanque, tendría que llevar a un monstruo de 78 toneladas a la batalla. La solución fue la distribución de la instalación entre dos remolques de automóviles (en uno el arma en sí, en el otro - "energía"), esta opción se implementó en el cañón Blitzer del ejército estadounidense. Otro tractor y remolque fueron entregados a la estación de control. Para suministrar cañones de riel de barco (supuestamente habrá dos de ellos llenos de destructores de alta tecnología del proyecto Zumwalt), la reserva de energía del barco (reservada solo para cañones de riel) no es inferior a 35-45 MW. La energía debería ser suficiente para asegurar la aceleración del proyectil a 2000-2500 m / s. Luego, habiendo recibido una energía de boca de 64 MJ, podrá volar a una distancia de 400 km y, habiendo ahorrado 20 MJ de energía, golpeó el objetivo con un poderoso golpe cinético. Ya se ha estimado que el impacto de un proyectil de 18 a 20 kg en un portaaviones producirá el efecto de un ataque nuclear.

32 campos de golf en el blanco

Los cañones del ejército tienen un alcance de disparo más corto de 80-160 km, por lo que la "energía" para disparar requerirá aproximadamente la mitad de la de un barco. Como referencia: 1 MJ de energía tiene un pasajero Golf a una velocidad de 160 km / h. Un proyectil de cañón de riel que pesa 10 kg con una energía de boca de 32 MJ a una velocidad de 2500 m / s es capaz de atravesar tres paredes de concreto o seis láminas de acero de 12 mm, lo que en efecto es equivalente a una explosión de 150 kg de TNT.

Los obstáculos serios para el uso generalizado de los cañones de riel son los fenómenos de resonancia en el sistema de rieles y el efecto de alejar los rieles de la acción de las fuerzas de Lorentz, la compatibilidad electromagnética con los sistemas de armas electrónicas, la necesidad de enfriar el cañón y la electrónica, etc.

En el proceso de pruebas a gran escala, también se descubrió la necesidad de una recarga rápida del arma para aumentar la velocidad de disparo a al menos 6-10 disparos por minuto. Este año, la compañía británica BAE Systems, trabajando en cooperación con el complejo militar-industrial de EE. UU., Realizó pruebas de fuego en el campo de entrenamiento de la Marina de los EE. UU. En Virginia. Según los británicos, esperan en los próximos dos años aumentar la velocidad de disparo de su instalación a 10 disparos por minuto con un peso de proyectil de 16 kg, por lo que este problema gradualmente encuentra una solución.

Pistola electromagnética marítima desarrollada por BAE SYSTEMS

Peso estimado del proyectil: 18 kg; Velocidad del hocico: 2.5 km / s (Mach 7.5), el doble que las pistolas convencionales; Alcance: 400 km (para cañones navales convencionales, no más de 80 km); Shell: destruye el objetivo debido a la energía del impacto, no contiene explosivos; Longitud del cañón: 10 m.

Electrónica irrompible

El proyectil tiene una forma cónica alargada más adecuada para hipersonido con un ligero embotamiento del calcetín: esta es una especie de varilla puntiaguda. El estabilizador de cola le permite mantener el proyectil en la ruta de vuelo. La creación de dicha munición es otra área problemática del programa railgun.

Desde 2012, Estados Unidos ha estado desarrollando un proyectil hipersónico unificado HVP, hoy ya se está probando mediante disparos. Está unificado porque se usará no solo en cañones de riel, sino también en cañones de diferentes calibres, que quieren dejar en una composición mixta con cañones de riel en los destructores de Zumwalt. La misma munición se usará en armas de tierra.

Para que el HVP sea adecuado para pistolas de diferentes calibres, se fabricará en las variantes de disparos de subcalibre con un proyectil en la paleta para cada calibre específico. El palet cuando se saca el ensamblaje del barril se divide en partes, solo el caparazón vuela más lejos. En las pruebas de 2015, dispararon un HVP con un calibre de 90 mm y una longitud de 609 mm. En realidad, la carcasa pesa 12, 7 kg y todo el conjunto pesa 18, 5 kg. Los 5, 8 kg restantes son una paleta.

Railgun Un proyectil se coloca entre dos rieles conductores. Los accesorios protegen los rieles del contacto directo con el proyectil.

Los proyectiles HVP planean hacer adaptables en vuelo, para lo cual estarán equipados con un módulo de guía preciso que funciona con el sistema GPS. Los estadounidenses dijeron que ya tienen sistemas de control electrónico viables que pueden soportar sobrecargas de 30, 000 - 40, 000 g durante la aceleración, exposición al plasma a una temperatura de 20, 000 - 25, 000 grados y campos electromagnéticos de ultra alta potencia. Hay evidencia de pruebas exitosas de tales proyectiles en 2016. Se espera que el desarrollo completo de HVP se complete para 2020, y se transferirán a la serie para 2025. La unidad de control conducirá a un aumento en el costo del proyectil, que en la versión original (sin electrónica) cuesta 25 mil dólares. Pero aún así, es significativamente más barato que los misiles guiados navales a un precio de 0.5-1.5 millones.

Tres gramos de poder monstruoso

La peculiaridad del enfoque estadounidense para el desarrollo del cañón de riel es un aumento gradual de las capacidades con el logro constante de parámetros mejorados: velocidad de aceleración de proyectil de 2000 a 3000 m / s, rango de disparo de 80-160 a 400-440 km, energía de proyectil de hocico de 32 a 124 MJ, peso un proyectil de 2–3 a 18–20 kg, una velocidad de disparo de 2–3 disparos por minuto a 8–12, fuentes de energía de 15 a más de 40–45 MW, un recurso de barril de 100 disparos intermedios para 2018 a 1, 000 disparos 2025, la longitud del barril desde los 6 m iniciales hasta los 10 m finales.

Dicha información no se publica oficialmente en Rusia, pero el año pasado, el primer vicepresidente del Comité de Defensa del Consejo de la Federación, Franz Klintsevich, anunció que el trabajo en el campo de la creación de armas electromagnéticas se estaba llevando a cabo activamente en nuestro país.

Son bien conocidos los exitosos ensayos de un cañón de riel (aunque no militar, sino de clase de laboratorio) en Shatura, cerca de Moscú, que se llevaron a cabo en la sucursal del Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia bajo la guía del académico V.Fortov. Un cañón de riel con una longitud de cañón de 2 m disparado con balas que pesan unas pocas decenas de gramos. Los conocimientos rusos (aceleración preliminar de un proyectil antes de alimentar el cañón) le permiten obtener velocidades de cañón más altas que las estadounidenses. Entonces, en enero de 2017, una carcasa hecha de plástico denso que pesaba 15 g se dispersó a una velocidad de 3000 m / sy atravesó un objetivo de metal de muchos centímetros de espesor. Un poco antes, un proyectil que pesaba 3 g se dispersó a una velocidad de 6250 m / s (casi el primer espacio) y cuando golpeó un objetivo de acero simplemente se evaporó.

China, según informes de prensa, se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo, que se concentra en una corporación CASIC especialmente creada en el Centro de Ciencias de Wuhan (WUHAN). Los representantes de la República Popular China dijeron que estaban desarrollando un cañón de riel en tierra como el American Blitzer y prometieron crear un arma de calibre 130 mm por el proyecto 055A para 2020.

El artículo "Guerras magnéticas" fue publicado en la revista Popular Mechanics (No. 7, julio de 2017).

Recomendado

Blitzkrieg como tecnología de guerra: gestión militar efectiva
2019
Impresión 3D en metal: tecnología futura
2019
Motores de chorro líquido: qué es y cómo funciona (video)
2019