Vũ khí Laser: Các viễn cảnh trong Không quân. Phần 2
Câu chuyện vũ khí laser trên hàng không phương tiện truyền thông bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ XX. Công ty Avco Everett của Mỹ đã tạo ra một tia laser động khí có công suất 30-60 kW, kích thước của nó khiến nó có thể đặt nó lên một chiếc máy bay lớn. Do đó, máy bay tiếp dầu KS-135 đã được chọn. Tia laser được lắp đặt vào năm 1973, sau đó máy bay nhận được trạng thái của một phòng thí nghiệm bay và được đặt tên là NKC-135A. Bộ phận laser được đặt trong thân máy bay. Một tấm chắn được lắp đặt ở phần trên của thân tàu, bao phủ tháp pháo quay với một bộ phát và một hệ thống chỉ định mục tiêu.
Đến năm 1978, công suất của tia laser trên tàu đã tăng lên 10 lần, và việc cung cấp chất lỏng hoạt động cho tia laser và nhiên liệu cũng được tăng lên để cung cấp thời gian bức xạ từ 20-30 giây. Năm 1981, những nỗ lực đầu tiên đã được thực hiện để bắn trúng mục tiêu Rrebee không người lái và một tên lửa nghiêng không đối không (trong) bằng chùm tia laze, kết quả là vô ích.
Máy bay được hiện đại hóa một lần nữa và vào năm 1983, các cuộc thử nghiệm đã được lặp lại. Trong quá trình thử nghiệm, 135 tên lửa Sidewinder bay theo hướng máy bay với tốc độ 3218 km / h đã bị phá hủy bởi chùm tia laze từ NKC-135A. Trong các cuộc thử nghiệm khác cùng năm, tia laser NKC-34A đã tiêu diệt mục tiêu cận âm BQM-XNUMXA mô phỏng một cuộc tấn công vào tàu Hải quân Hoa Kỳ ở độ cao thấp.
Cùng thời điểm máy bay NKC-135A được tạo ra, dự án chế tạo máy bay tác chiến mang vũ khí laser, tổ hợp A-60, cũng đang được thực hiện ở Liên Xô, được mô tả trong phần đầu của bài báo. Trạng thái của chương trình này hiện không rõ.
Năm 2002, một chương trình mới đã được mở ra ở Hoa Kỳ - ABL (Laser trên không) để đặt vũ khí laser trên máy bay. Mục tiêu chính của chương trình là tạo ra một bộ phận trên không của hệ thống phòng thủ tên lửa (ABM) để tiêu diệt tên lửa đạn đạo của đối phương trong giai đoạn bay ban đầu, khi tên lửa dễ bị tấn công nhất. Để làm được điều này, cần phải đạt được phạm vi tác chiến mục tiêu từ 400-500 km.
Một chiếc máy bay Boeing 747 cỡ lớn đã được chọn làm tàu sân bay, sau khi sửa đổi, nó được đặt tên - nguyên mẫu Attack Laser model 1-A (YAL-1A). Bốn thiết bị laser được lắp trên tàu - một tia laser quét, một tia laser để đảm bảo nhắm mục tiêu chính xác, một tia laser để phân tích ảnh hưởng của bầu khí quyển đối với sự biến dạng đường đi của chùm tia, và tia laser năng lượng cao chiến đấu chính HEL (High Energy Laser).
Laser HEL bao gồm 6 mô-đun năng lượng - laze hóa học với môi trường hoạt động dựa trên oxy và iốt kim loại, tạo ra bức xạ có bước sóng 1,3 micron. Hệ thống ngắm và lấy nét bao gồm 127 gương, thấu kính và bộ lọc ánh sáng. Công suất laser là khoảng một megawatt.
Chương trình gặp phải vô số khó khăn về kỹ thuật, chi phí vượt quá mọi dự kiến và lên tới từ bảy đến mười ba tỷ đô la. Trong quá trình phát triển chương trình, kết quả thu được còn hạn chế, cụ thể là một số tên lửa đạn đạo huấn luyện với động cơ tên lửa lỏng (LRE) và nhiên liệu rắn đã bị phá hủy. Phạm vi đánh bại khoảng 80-100 km.
Lý do chính để đóng chương trình có thể được coi là việc sử dụng một tia laser hóa học cố ý. Đạn của tia laser HEL được giới hạn bởi lượng dự trữ các thành phần hóa học trên tàu và là 20-40 “phát bắn”. Khi hoạt động laser HEL, một lượng nhiệt rất lớn được tạo ra, nhiệt lượng này được thoát ra bên ngoài với sự hỗ trợ của vòi Laval, tạo ra một dòng khí đốt nóng chảy ra với tốc độ gấp 5 lần tốc độ âm thanh (1800 bệnh đa xơ cứng). Sự kết hợp giữa nhiệt độ cao và các thành phần laser dễ cháy có thể dẫn đến hậu quả thương tâm.
Điều tương tự cũng sẽ xảy ra với chương trình A-60 của Nga nếu nó được tiếp tục sử dụng laser động khí đang được phát triển trước đó.
Tuy nhiên, chương trình ABL không thể được coi là hoàn toàn vô dụng. Trong quá trình đó, kinh nghiệm quý giá đã thu được về hành vi của bức xạ laser trong khí quyển, các vật liệu mới, hệ thống quang học, hệ thống làm mát và các yếu tố khác đã được phát triển sẽ có nhu cầu trong các dự án đầy hứa hẹn trong tương lai về laser phóng từ không khí năng lượng cao. vũ khí.
Như đã đề cập trong phần đầu của bài viết, hiện nay có xu hướng từ bỏ laser hóa học để chuyển sang sử dụng laser thể rắn và laser sợi quang, vì nó không cần thiết phải mang tải đạn riêng và nguồn điện được cung cấp bởi sóng mang laser là đủ.
Có một số chương trình laser trên không ở Mỹ. Một trong những chương trình này là chương trình phát triển các mô-đun vũ khí laser để lắp đặt trên máy bay chiến đấu và máy bay không người lái - HEL, được thực hiện theo đơn đặt hàng của cơ quan DARPA bởi General Atomics Aeronautical System và Textron Systems.
General Atomics Aeronautica đang làm việc với Lockheed Martin để phát triển một dự án laser lỏng. Vào cuối năm 2007, nguyên mẫu cho thấy công suất 15 kW. Textron Systems đang nghiên cứu loại laser thể rắn nguyên mẫu của riêng mình với chất lỏng làm việc bằng gốm có tên là ThinZag.
Kết quả cuối cùng của chương trình phải là một mô-đun laser có công suất 75-150 kW ở dạng thùng chứa trong đó pin lithium-ion, hệ thống làm mát bằng chất lỏng, bộ phát laser, cũng như hội tụ chùm tia, hướng dẫn và nhắm mục tiêu hệ thống được cài đặt. Các mô-đun có thể được tích hợp để có được công suất cuối cùng cần thiết.
Giống như tất cả các chương trình công nghệ cao để phát triển vũ khí mới về cơ bản, chương trình HEL phải đối mặt với sự chậm trễ trong triển khai.
Năm 2014, Lockheed Martin cùng với DARPA đã bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm vũ khí laser điều khiển chùm tia quang học thích ứng hàng không (ABC) tiên tiến dành cho hàng không mẫu hạm. Là một phần của chương trình này, các công nghệ dẫn đường cho vũ khí laser năng lượng cao trong phạm vi 360 độ đang được thử nghiệm trên một máy bay trong phòng thí nghiệm thực nghiệm.
Trước mắt, Không quân Mỹ đang xem xét việc tích hợp vũ khí laser trên máy bay chiến đấu tàng hình F-35 mới nhất, và trong tương lai là trên các máy bay chiến đấu khác. Lockheed Martin có kế hoạch phát triển một loại laser sợi quang mô-đun có công suất khoảng 100 kW và tỷ lệ chuyển đổi điện-quang trên 40%, với việc lắp đặt tiếp theo trên F-35. Để thực hiện điều này, Lockheed Martin và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ đã ký một hợp đồng trị giá 26,3 triệu USD. Đến năm 2021, Lockheed Martin phải giới thiệu cho khách hàng một nguyên mẫu laser chiến đấu, được gọi là SHIELD, có thể lắp trên máy bay chiến đấu.
Một số phương án đặt vũ khí laser trên F-35 đang được xem xét. Một trong số đó là việc đặt hệ thống laser ở quạt nâng hoặc thùng nhiên liệu lớn của F-35B, được đặt ở cùng một vị trí trong các biến thể F-35A và F-35C. Đối với F-35B, điều này có nghĩa là loại bỏ cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (chế độ STOVL), đối với F-35A và F-35C, phạm vi bay giảm tương ứng.
Nó được thiết kế để sử dụng trục truyền động của động cơ F-35B, thường dẫn động quạt thang máy, để dẫn động máy phát điện trên 500 kW (ở chế độ STOVL, trục truyền động cung cấp công suất trục lên đến 20 MW cho quạt thang máy) . Máy phát điện như vậy sẽ chiếm một phần thể tích bên trong của quạt nâng, không gian còn lại sẽ được sử dụng để bố trí các hệ thống tạo tia laser, quang học, v.v.
Theo một phiên bản khác, vũ khí laser và máy phát điện sẽ được đặt phù hợp bên trong cơ thể giữa các đơn vị hiện có, với đầu ra bức xạ thông qua một kênh cáp quang tới phía trước máy bay.
Một lựa chọn khác là khả năng đặt vũ khí laser trong một thùng treo, tương tự như được tạo ra trong chương trình HEL, nếu một tia laser có đặc tính chấp nhận được có thể được tạo ra trong các kích thước nhất định.
Bằng cách này hay cách khác, trong quá trình làm việc, cả hai phương án nêu trên và hoàn toàn khác nhau để triển khai tích hợp vũ khí laser trên máy bay F-35 đều có thể được thực hiện.
Tại Hoa Kỳ, có một số "bản đồ chỉ đường" cho việc phát triển vũ khí laser. Bất chấp những tuyên bố trước đó của Không quân Mỹ về việc nhận nguyên mẫu vào năm 2020-2021, 2025-2030 có thể được coi là những điều khoản thực tế hơn cho sự xuất hiện của vũ khí laser đầy hứa hẹn trên tàu sân bay. Đến thời điểm này, chúng ta có thể mong đợi sự xuất hiện của các máy bay chiến đấu thuộc loại "máy bay chiến đấu" của vũ khí laser có công suất khoảng 100 kW, đến năm 2040, công suất có thể tăng lên 300-500 kW.
Sự hiện diện của một số chương trình vũ khí laser trong Không quân Mỹ cùng lúc cho thấy họ quan tâm nhiều đến loại vũ khí này và giảm rủi ro cho Không quân nếu một hoặc nhiều dự án thất bại.
Hậu quả của việc xuất hiện vũ khí laze trên máy bay chiến đấu của hàng không chiến thuật sẽ như thế nào? Tính đến khả năng của các phương tiện dẫn đường quang học và radar hiện đại, điều này trước hết sẽ đảm bảo khả năng tự vệ của máy bay chiến đấu trước tên lửa của đối phương. Với một tia laser 100-300 kW trên tàu, 2-4 tên lửa không đối không hoặc đất đối không tới có thể bị tiêu diệt. Kết hợp với vũ khí tên lửa kiểu CUDA, cơ hội sống sót trên chiến trường của một chiếc máy bay được trang bị vũ khí laser sẽ tăng lên gấp nhiều lần.
Sát thương tối đa có thể gây ra bởi vũ khí laser đối với tên lửa có dẫn đường nhiệt và quang học, vì hiệu suất của chúng phụ thuộc trực tiếp vào hoạt động của ma trận nhạy cảm. Việc sử dụng các bộ lọc quang học cho một bước sóng nhất định sẽ không giúp ích được gì, vì kẻ thù rất có thể sẽ sử dụng các loại tia laser khác nhau, nên việc lọc từ tất cả không thể thực hiện được. Ngoài ra, sự hấp thụ năng lượng laser của bộ lọc có công suất bậc 100 kW có khả năng gây ra sự phá hủy của nó.
Tên lửa có đầu điều khiển radar sẽ bị bắn trúng, nhưng ở cự ly ngắn hơn. Người ta không biết làm thế nào mà bộ phận trong suốt vô tuyến sẽ phản ứng với bức xạ laser mạnh, nó có thể dễ bị ảnh hưởng bởi những tác động như vậy.
Trong trường hợp này, cơ hội duy nhất của kẻ thù, những máy bay không được trang bị vũ khí laser, là "áp đảo" đối phương bằng quá nhiều tên lửa không đối không mà vũ khí laser và tên lửa phòng không loại CUDA không thể đánh chặn cùng nhau.
Sự xuất hiện của tia laser cực mạnh trên máy bay sẽ "vô hiệu hóa" tất cả các hệ thống tên lửa phòng không cơ động (MANPADS) hiện có với hệ thống dẫn đường nhiệt loại Igla hoặc Stinger, làm giảm đáng kể khả năng của hệ thống phòng không với tên lửa dẫn đường quang học hoặc tầm nhiệt, và yêu cầu tăng số lượng tên lửa trong một cuộc tấn công. Nhiều khả năng, tên lửa đất đối không của hệ thống phòng không tầm xa cũng có thể bị bắn trúng bằng tia laser, tức là lượng tiêu thụ của chúng khi bắn vào một máy bay được trang bị vũ khí laser cũng sẽ tăng lên.
Việc sử dụng bảo vệ chống tia laser trên tên lửa không đối không và tên lửa đất đối không sẽ khiến chúng nặng hơn và lớn hơn, điều này sẽ ảnh hưởng đến tầm hoạt động và khả năng cơ động của chúng. Bạn không nên dựa vào lớp phủ gương, thực tế sẽ không có ý nghĩa gì từ nó, sẽ cần các giải pháp hoàn toàn khác.
Trong trường hợp chuyển từ không chiến sang cơ động tầm gần, máy bay có vũ khí laser trên khoang sẽ có lợi thế không thể phủ nhận. Ở cự ly gần, hệ thống dẫn đường bằng chùm tia laser sẽ có thể nhắm chùm tia vào các điểm dễ bị tấn công của máy bay đối phương - phi công, các đài radar quang học, bộ điều khiển, vũ khí trên một dây treo bên ngoài. Theo nhiều cách, điều này loại bỏ nhu cầu về khả năng siêu cơ động, vì cho dù bạn quay ngược lại như thế nào, bạn vẫn sẽ thay thế bên này hay bên kia, và sự dịch chuyển của chùm tia laser sẽ có vận tốc góc cao hơn một cách có chủ ý.
Việc trang bị vũ khí laser phòng thủ cho máy bay ném bom chiến lược (máy bay ném bom-tàu sân bay) sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến tình hình trên không. Ngày xưa, một bộ phận không thể thiếu của máy bay ném bom chiến lược là súng máy bay bắn nhanh ở phần đuôi của máy bay. Sau đó, nó bị bỏ rơi để chuyển sang lắp đặt các hệ thống tác chiến điện tử tiên tiến. Tuy nhiên, ngay cả một máy bay ném bom kín đáo hoặc siêu thanh, nếu bị máy bay chiến đấu của đối phương phát hiện, khả năng cao sẽ bị bắn hạ. Giải pháp hữu hiệu duy nhất lúc này là phóng vũ khí tên lửa ra ngoài vùng bao phủ phòng không, hàng không của đối phương.
Sự xuất hiện của vũ khí laser trong vũ khí phòng thủ của máy bay ném bom có thể thay đổi hoàn toàn tình hình. Nếu một tia laser 100-300 kW có thể được lắp đặt trên máy bay chiến đấu, thì những tổ hợp như vậy có thể được lắp đặt trên máy bay ném bom với số lượng 2-4 chiếc. Điều này sẽ cho phép tự vệ cùng lúc từ 4 đến 16 tên lửa đối phương tấn công từ các hướng khác nhau. Cần phải tính đến thực tế là các nhà phát triển đang tích cực khám phá khả năng sử dụng chung vũ khí laser từ nhiều bộ phát cho một mục tiêu. Theo đó, sự phối hợp hoạt động của vũ khí laser có tổng công suất 400 kW - 1,2 MW sẽ cho phép máy bay ném bom tiêu diệt máy bay chiến đấu tấn công từ khoảng cách 50-100 km.
Sự gia tăng công suất và hiệu quả của tia laser vào năm 2040-2050 có thể làm sống lại ý tưởng về một chiếc máy bay hạng nặng, tương tự như ý tưởng đang được phát triển trong dự án A-60 của Liên Xô và chương trình ABL của Mỹ. Là phương tiện phòng không chống tên lửa đạn đạo, chưa chắc đã phát huy tác dụng, nhưng có thể giao cho nó những nhiệm vụ không kém phần quan trọng.
Khi trên tàu lắp một loại “pin laze”, gồm 5 - 10 tia laze có công suất từ 500 kW - 1 MW, tổng công suất bức xạ laze mà tàu sân bay có thể tập trung vào mục tiêu sẽ là 5 - 10 MW. Điều này sẽ đối phó hiệu quả với hầu hết mọi mục tiêu trên không ở khoảng cách 200-500 km. Trước hết, danh sách mục tiêu sẽ bao gồm AWACS, EW, máy bay tiếp dầu, sau đó là máy bay chiến thuật có người lái và không người lái.
Ở chế độ laser riêng biệt, một số lượng lớn các mục tiêu như tên lửa hành trình, tên lửa không đối không hoặc tên lửa đất đối không có thể bị đánh chặn.
Sự bão hòa của chiến trường trên không với laser chiến đấu có thể dẫn đến điều gì, và điều này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự xuất hiện của hàng không chiến đấu?
Nhu cầu bảo vệ nhiệt, cửa chớp bảo vệ cho các cảm biến, sự gia tăng các đặc tính về trọng lượng và kích thước của vũ khí được sử dụng, có thể dẫn đến sự gia tăng quy mô của hàng không chiến thuật, giảm khả năng cơ động của máy bay và vũ khí của chúng. Máy bay chiến đấu hạng nhẹ có người lái sẽ biến mất dưới dạng một lớp.
Kết quả cuối cùng có thể là một cái gì đó giống như "pháo đài bay" của Thế chiến thứ hai, được bao bọc trong lớp bảo vệ nhiệt, trang bị vũ khí laser thay vì súng máy và tên lửa được bảo vệ tốc độ cao thay vì bom trên không.
Có nhiều trở ngại trong việc triển khai vũ khí laser, nhưng những đầu tư tích cực theo hướng này cho thấy sẽ đạt được những kết quả tích cực. Trên chặng đường gần 50 năm, kể từ thời điểm bắt đầu nghiên cứu vũ khí laser hàng không đầu tiên, cho đến ngày nay, khả năng công nghệ đã tăng lên đáng kể. Vật liệu mới, ổ đĩa, nguồn điện đã xuất hiện, sức mạnh tính toán đã tăng lên vài bậc, và cơ sở lý thuyết đã mở rộng.
Người ta vẫn hy vọng rằng không chỉ Hoa Kỳ và các đồng minh của họ sẽ có vũ khí laser đầy hứa hẹn, mà còn sẽ đưa vào trang bị cho Không quân Liên bang Nga một cách kịp thời.
- Andrey Mitrofanov
- f-16.net, quora.com, airwar.ru, Defense.ru, topwar.ru, army-technology.com
- Vũ khí laser: công nghệ, lịch sử, trạng thái, triển vọng. Phần 1
tin tức