Проблемы и перспективы использования рельсовых орудий

Недавно ВМС США объявили о прекращении работ по созданию рельсовой пушки, в результате чего 15 лет разработок и 500 миллионов долларов, затраченных на научно-исследовательские расходы, пошли коту под хвост.

Согласно официальному заявлению ВМС, они намерены перенаправить свои усилия на разработку гиперзвуковых ракет и оружия направленной энергии, поскольку эти виды оружия всё более активно применяются ведущими странами мира.

Однако, возможно, это не единственная причина, по которой ВМС решили отказаться от создания рейлгана. На протяжении всего периода разработки ВМС пытались сделать прототипы рельсотрона "более энерго- и ресурсосберегающими". Так как при каждом выстреле одного из этих прототипов тратилось огромное количество энергии корабля, на котором он был смонтирован.

Кроме того, у рельсотронов ВМФ была еще одна большая проблема - низкая надежность. Из-за огромной отдачи от выстрела, ствол и направляющие очень быстро изнашивались, со временем снижая эффективность и точность оружия без постоянной замены деталей.

Прототип электромагнитного рельсотрона на борту корабля ВМС США Millinocket. Wikimedia Commons

Что такое рельсовая пушка?

Но что же такое рельсотрон? В научной фантастике рельсовая пушка имеют множество названий. Её называли масс-драйвером, электродинамическим магнитным ускорителем массы, а в Doom - пушкой Гаусса.  Но как бы их ни называли авторы, они неизменно изображаются как кинетическое оружие, использующее электромагнитную энергию для запуска снарядов на чрезвычайно высоких скоростях.

С какой скоростью стреляет рельсовая пушка?

По своей концепции рельсовые пушки должны стать одними из самых мощных пусковых установок в мире. Электромагнитный рельсотрон предназначен для запуска снарядов со скоростью на несколько порядков превышающей скорость звука.

Для примера, прототип рельсотрона ВМС США был способен запускать снаряды со скоростью 7 Махов - в шесть раз быстрее скорости звука. Это примерно 5 324 мили в час или (8 570 километров в час), то есть быстрее, чем практически любое другое оружие на планете.

Как далеко может стрелять рельсовая пушка?

Эффективная дальность стрельбы рельсотрона тесно связана со скоростью, с которой он может запустить снаряд. Считается, что наземные или корабельные рельсовые пушки, способные развивать скорость 7 Махов, имеют эффективную дальность стрельбы - примерно 126 миль (202,7 километров или 110 морских миль).

Принцип действия в рельсотрона

Краткая история рельсотрона

Когда французский изобретатель Андре Луи Октав Фошон-Вилле впервые представил миру концепцию электромагнитного рельсотрона, создав в 1918 году функциональный малогабаритный прототип электрической пушки, сразу несколько оружейных компаний по всему миру заинтересовались этой идеей и начали разработку собственных футуристических устройств.

Но только во время Второй мировой войны были представлены первые планы по созданию полностью функциональной, боеспособной рельсовой пушки.  Немецкий инженер Иоахим Хенслер предложил создать  противовоздушную пушку с электромагнитным приводом. Это должна была быть своеобразная интерпретация проекта Виллеплея, разработанного десятилетиями ранее, - "пушки, которая использовала заряд тока для перемещения своих снарядов".

Однако эти идеи так и остались проектом. Рельсовая пушка Хенслера так и не была построена. Несмотря на это, слухи о новом революционном оружии быстро распространились по свету. Но вот в чем проблема?  Несмотря на теоретическую возможность создания такого оружия, его энергетические затраты и эксплуатационные характеристики сделали невозможным разработку этого вида вооружения в ближайшем будущем.

Гипотетическое рельсовое оружие, согласно предложенным техническим характеристикам, потребляло бы при одном выстреле энергию, достаточную для питания половины Чикаго. С того времени вооруженные силы ведущих стран мира неоднократно пытались создать рабочий прототип рельсотрона и испытать его в боевых условиях.

Возможно, самым последним и громким примером попытки военных внедрить в свой арсенал действующую рельсовую пушку является проект ВМС США, стоимостью 500 миллионов долларов. И все же, несмотря на то, что исследования и разработки продвинулись настолько, что было создано несколько функциональных прототипов, ВМС США решили свернуть свой амбициозный проект.

Как работает электромагнитный рельсотрон?

Как следует из названия, электромагнитный рейлган использует электромагнитную энергию для запуска своих боеприпасов. Таким образом, по своей конструкции он больше похож на большой электрический контур, чем на пушку. Рельсотрон состоит из трех основных частей: источника мощного постоянного тока, двух параллельных электродов выполненных в виде рельсов, и размещенного между ними якоря.

Внешний источник электроэнергии поставляет ток к рельсотрону. Этот ток обладает напряжением в миллионы вольт. Миллионы вольт электричества поступают от источника питания на положительный электрод (рельс).

Рельсы (отсюда и название рельсотрона) – это шины из металла с высокой проводимостью, по которым проходит электрический ток. По сути, это гигантский электромагнит, в котором  один рельс положительный, а другой отрицательный.

После того, как ток проходит через положительный рельс, он направляется к якорю, который служит мостом между двумя шинами. Далее ток движется к отрицательному рельсу и, в конечном итоге, возвращаться к источнику питания.

Когда в системе циркулирует ток, образуется сильное магнитное поле, и вместе с ним магнитная сила. Как и любая другая сила, оно имеет величину и направление. В рельсовом орудии эта магнитная сила заряжается до критической точки и используется для выброса снаряда с колоссальной энергией.

Несмотря на огромный потенциал рельсотрона как в морском, так и в воздушном бою, ВМС США так и не смогли устранить многочисленные недостатки рельсотрона. Из-за особенностей работы электромагнитных пушек многие из этих недостатков, в настоящее время, к сожалению, просто не преодолимы.

Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США.

Потенциальное будущее рельсотронов

Согласно последним сообщениям, Китай намерен продолжить дело ВМС США и создать свой собственный вариант рельсотрона. Более того, китайские специалисты уже разработали и испытали в открытом море работоспособные прототипы. Дело осталось за малым - сделать его достаточно надежным, чтобы он полностью соответствовал необходимым требованиям эффективности.

Чтобы создать не только функциональную, но действительно практичную и  эффективную конструкцию, китайские ученые использовали разработки предыдущих проектов. Например, чтобы обойти проблему износа ствола, с которой столкнулись рельсотроны ВМС США, они экспериментировали с жидкими металлами - высокопроводящими охлаждающими материалами, которые значительно уменьшают процессы разрушения конструкции.

По их словам китайских экспертов, новый концепт не только более практичен, чем рельсотрон ВМС, но и позволяет запускать снаряды с более высокой скоростью и на большие расстояния. Так, согласно докладу, опытный прототип запустил снаряд на скорости более 7,5 Махов, поразив цель на дистанции 155 миль (250 километров).

Также известно, что китайские снаряды стоят от $25 000 до $35 000 каждый. При этом у китайцев они получились дешевле, чем стоимость американского боеприпаса (около 88 000 долларов).

В планах Китая поставить на вооружение свою первую электромагнитную пушку уже к 2025 году. В связи с этим разведка США бьет тревогу, а Конгресс намерен выяснить, на что именно были потрачены  полмиллиарда долларов. Ну, в итоге, конечно же, всё спишут, на национальную безопасность и угрозы со стороны Российской Федерации.