نیروی هوایی (نیروی هوایی) همیشه در خط مقدم پیشرفت علمی و فناوری قرار دارد. جای تعجب نیست که چنین سلاح های پیشرفته ای مانند لیزر این نوع نیروهای مسلح را دور نزده اند.
تاریخچه سلاح های لیزری در ناوهای هواپیمابر در دهه 70 قرن بیستم آغاز می شود. شرکت آمریکایی Avco Everett یک لیزر گاز پویا با قدرت 30-60 کیلو وات ایجاد کرد که ابعاد آن امکان قرار دادن آن را در هواپیمای بزرگ فراهم کرد. هواپیمای نفتکش KS-135 به این ترتیب انتخاب شد. لیزر در سال 1973 نصب شد ، پس از آن هواپیما وضعیت آزمایشگاه پرواز و نام NKC-135A را دریافت کرد. نصب لیزر در بدنه قرار گرفت. در قسمت بالایی بدنه یک فریینگ نصب شده است که برجک گردان را با رادیاتور و سیستم تعیین هدف پوشانده است.
تا سال 1978 ، قدرت لیزر روی هواپیما 10 برابر افزایش یافت ، و تامین سیال کار لیزر و سوخت نیز به منظور اطمینان از زمان تابش 20-30 ثانیه افزایش یافت. در سال 1981 ، اولین تلاش ها برای ضربه زدن با پرتو لیزر به یک هواپیمای بدون سرنشین پرواز "Rrebee" و یک موشک هوا به هوا "Sidewinder" انجام شد که بی نتیجه ماند.
این هواپیما دوباره مدرنیزه شد و در سال 1983 آزمایش ها تکرار شد. در طول آزمایشات ، پنج موشک Sidewinder که در جهت هواپیما با سرعت 3218 کیلومتر در ساعت پرواز می کردند توسط پرتو لیزر NKC-135A نابود شدند. طی آزمایش های دیگر در همان سال ، لیزر NKC-135A یک هدف زیر صوتی BQM-34A را منهدم کرد ، که در ارتفاع کم حمله به یک کشتی نیروی دریایی ایالات متحده را شبیه سازی کرد.
تقریباً همزمان با ایجاد هواپیمای NKC-135A ، اتحاد جماهیر شوروی پروژه ای را برای هواپیمای حامل سلاح لیزری-مجموعه A-60 ، که در قسمت اول مقاله توضیح داده شده است ، انجام داد. در حال حاضر ، وضعیت کار در این برنامه مشخص نیست.
در سال 2002 ، برنامه جدیدی در ایالات متحده - ABL (لیزر هوابرد) برای قرار دادن سلاح های لیزری در هواپیماها افتتاح شد. وظیفه اصلی این برنامه ایجاد یک جزء هوایی از سیستم دفاع موشکی (ABM) برای نابودی موشک های بالستیک دشمن در مرحله اولیه پرواز است ، زمانی که موشک بیشترین آسیب پذیری را دارد. برای این منظور ، باید محدوده تخریب هدف 400-500 کیلومتر را بدست آورید.
یک هواپیمای بزرگ بوئینگ 747 به عنوان حامل انتخاب شد که پس از اصلاح ، نمونه اولیه Attack Laser model 1-A (YAL-1A) را دریافت کرد. چهار تاسیسات لیزری بر روی آن نصب شده بود - لیزر اسکن ، لیزر برای اطمینان از هدف گیری دقیق ، لیزر برای تجزیه و تحلیل تأثیر اتمسفر بر اعوجاج مسیر پرتو و لیزر اصلی پر انرژی HEL (لیزر با انرژی بالا).
لیزر HEL متشکل از 6 ماژول انرژی - لیزرهای شیمیایی با محیط کار بر اساس اکسیژن و ید فلزی است که تابش با طول موج 1.3 میکرون را تولید می کند. سیستم هدف گیری و تمرکز شامل 127 آینه ، لنز و فیلترهای نور است. توان لیزر حدود یک مگاوات است.
این برنامه مشکلات فنی متعددی را تجربه کرد و هزینه ها بیش از همه انتظارات بود و بین هفت تا سیزده میلیارد دلار متغیر بود. در طول توسعه برنامه ، نتایج محدودی بدست آمد ، به ویژه ، چندین موشک بالستیک آموزشی با موتور موشک پیشران مایع (LPRE) و سوخت جامد از بین رفت. برد تخریب در حدود 80-100 کیلومتر بود.
دلیل اصلی تعطیلی برنامه را می توان استفاده از لیزر شیمیایی عمداً غیرمنتظره دانست.مهمات لیزری HEL با عرضه اجزای شیمیایی موجود در کشتی محدود شده و به 20-40 "شلیک" می رسد. هنگامی که لیزر HEL کار می کند ، مقدار زیادی گرما تولید می شود که با استفاده از یک نازل Laval به خارج منتقل می شود ، که باعث ایجاد جریان گازهای گرم شده با سرعت 5 برابر سرعت صدا (1800 متر بر ثانیه) می شود. به ترکیب دمای بالا و اجزای لیزری قابل انفجار می تواند عواقب ناگواری را به دنبال داشته باشد.
در صورت تداوم استفاده از لیزر دینامیکی گاز که قبلاً توسعه یافته بود ، همین امر در مورد برنامه A-60 روسیه اتفاق خواهد افتاد.
با این حال ، برنامه ABL را نمی توان کاملاً بی فایده دانست. در طی آن ، تجربه ارزشمندی در مورد رفتار تابش لیزر در جو به دست آمد ، مواد جدید ، سیستم های نوری ، سیستم های خنک کننده و عناصر دیگر توسعه یافتند که در پروژه های آینده امیدوار کننده سلاح های لیزری با انرژی بالا در هوا مورد نیاز خواهند بود.
همانطور که در قسمت اول مقاله ذکر شد ، در حال حاضر تمایل به کنار گذاشتن لیزرهای شیمیایی به نفع لیزرهای حالت جامد و فیبر وجود دارد ، که برای آنها نیازی به حمل مهمات جداگانه ندارید و منبع تغذیه ای که توسط حامل لیزر کافی است.
چندین برنامه لیزر هوابرد در ایالات متحده وجود دارد. یکی از این برنامه ها برنامه توسعه ماژول های سلاح لیزری برای نصب در هواپیماهای رزمی و هواپیماهای بدون سرنشین - HEL است که به دستور آژانس دارپا توسط General Atomics Aeronautical System و Textron Systems اجرا شده است.
General Atomics Aeronautica با لاکهید مارتین در حال توسعه پروژه لیزر مایع است. در پایان سال 2007 ، نمونه اولیه به 15 کیلو وات رسید. Textron Systems روی نمونه اولیه خود برای یک لیزر حالت جامد سرامیکی به نام ThinZag کار می کند.
نتیجه نهایی برنامه باید یک ماژول لیزری 75-150 کیلووات به شکل یک ظرف باشد که در آن باتری های لیتیوم یونی ، یک سیستم خنک کننده مایع ، ساطع کننده های لیزری و همچنین یک سیستم همگرایی ، هدایت و نگهداری پرتو نصب شده است. روی هدف ماژول ها را می توان برای به دست آوردن قدرت نهایی مورد نیاز ادغام کرد.
مانند تمام برنامه های توسعه سلاح های با تکنولوژی بالا ، برنامه HEL با تاخیر در اجرای برنامه مواجه است.
در سال 2014 ، لاکهید مارتین ، همراه با DARPA ، آزمایش های پرواز سلاح لیزری امیدوارکننده Aero-optic Beam Control Beam (ABC) را برای ناوهای هواپیمابر آغاز کردند. در چارچوب این برنامه ، فناوری های هدایت سلاح های لیزری پرانرژی در محدوده 360 درجه در هواپیمای آزمایشگاهی آزمایشی آزمایش می شود.
در آینده نزدیک ، نیروی هوایی ایالات متحده در حال بررسی ادغام سلاح های لیزری در جدیدترین جنگنده های مخفی F-35 و بعداً در سایر هواپیماهای رزمی است. شرکت لاکهید مارتین قصد دارد با نصب بعدی روی F-35 یک لیزر فیبر مدولار با قدرت حدود 100 کیلو وات و ضریب تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نوری بیش از 40 درصد توسعه دهد. برای این کار ، لاکهید مارتین و آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا قراردادی به ارزش 26.3 میلیون دلار امضا کردند. تا سال 2021 ، لاکهید مارتین باید نمونه اولیه لیزر رزمی با نام SHIELD را در اختیار مشتری قرار دهد که می تواند بر روی جنگنده ها نصب شود.
چندین گزینه برای قرار دادن سلاح های لیزری در F-35 در حال بررسی است. یکی از آنها شامل قرار دادن سیستم های لیزری در محل فن بالابر در F-35B یا مخزن بزرگ سوخت است که در انواع مشابه F-35A و F-35C قرار دارد. برای F-35B ، این به معنی حذف امکان برخاست و فرود عمودی (حالت STOVL) ، برای F-35A و F-35C ، کاهش مربوطه در محدوده پرواز است.
پیشنهاد می شود از شفت محرک موتور F-35B که معمولاً فن بالابر را هدایت می کند ، برای حرکت ژنراتوری با ظرفیت بیش از 500 کیلووات استفاده کنید (در حالت STOVL ، محور محرک حداکثر 20 مگاوات قدرت شفت را فراهم می کند. به فن بالابر). چنین ژنراتوری بخشی از حجم داخلی فن بالابر را اشغال می کند ، فضای باقی مانده برای استقرار سیستم های تولید لیزر ، اپتیک و غیره استفاده می شود.
بر اساس نسخه دیگری ، سلاح لیزری و ژنراتور به طور مطلوب در داخل بدنه در بین واحدهای موجود قرار می گیرند و تابش از طریق یک کانال فیبر نوری به جلوی هواپیما منتقل می شود.
گزینه دیگر امکان قرار دادن سلاح های لیزری در ظرف معلق ، مشابه آنچه در برنامه HEL ایجاد شده است ، در صورت ایجاد لیزر با ویژگی های قابل قبول در ابعاد داده شده است.
به هر حال ، در طول کار ، هر دو موردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت و گزینه های کاملاً متفاوت برای اجرای ادغام سلاح های لیزری در هواپیماهای F-35 قابل اجرا است.
در ایالات متحده ، چندین نقشه راه برای توسعه سلاح های لیزری وجود دارد. با وجود اظهارات قبلی نیروهای هوایی ایالات متحده در مورد دستیابی به نمونه های اولیه تا سال 2020-2021 ، 2025-2030 را می توان تاریخ واقعی تری برای ظهور سلاح های لیزری امیدوار کننده در ناوهای هواپیمابر در نظر گرفت. در این زمان ، می توان انتظار داشت سلاح های لیزری با ظرفیت حدود 100 کیلو وات در خدمت هواپیماهای رزمی از نوع جنگنده ظاهر شوند ، تا سال 2040 ، قدرت ممکن است به 300-500 کیلو وات افزایش یابد.
وجود چندین برنامه تسلیحاتی لیزری در نیروی هوایی ایالات متحده به طور همزمان نشان دهنده علاقه زیاد آنها به این نوع سلاح است و در صورت شکست یک یا چند پروژه خطرات نیروی هوایی را کاهش می دهد.
پیامدهای ظاهر شدن سلاح های لیزری در هواپیماهای تاکتیکی چیست؟ با در نظر گرفتن قابلیت های راداری و سیستم های هدایت نوری مدرن ، این امر ، قبل از هر چیز ، دفاع شخصی از جنگنده را در برابر موشک های ورودی دشمن تضمین می کند. در صورت وجود لیزر 100-300 کیلووات در هواپیما ، احتمالاً 2-4 موشک هوا به هوا یا زمین به هوا وارد می شوند. در ترکیب با سلاح های موشکی نوع CUDA ، شانس زنده ماندن هواپیما مجهز به سلاح های لیزری در میدان نبرد بسیار افزایش می یابد.
حداکثر خسارت سلاح های لیزری را می توان با هدایت حرارتی و نوری به موشک ها وارد کرد ، زیرا عملکرد آنها به طور مستقیم به عملکرد ماتریس حساس بستگی دارد. استفاده از فیلترهای نوری ، برای طول موج مشخص ، کمکی نخواهد کرد ، زیرا دشمن به احتمال زیاد از لیزرهای مختلف استفاده می کند ، از همه فیلترها نمی توان استفاده کرد. علاوه بر این ، جذب انرژی لیزر توسط فیلتر با قدرت حدود 100 کیلو وات احتمالاً باعث از بین رفتن آن می شود.
موشک هایی که دارای سر رادار هستند ، اما با برد کمتری مورد اصابت قرار خواهند گرفت. مشخص نیست فیرینگ شفاف رادیویی در برابر تابش لیزری با قدرت بالا چگونه واکنش نشان می دهد ، ممکن است در برابر چنین اثری آسیب پذیر باشد.
در این حالت ، تنها شانس دشمن ، که هواپیمایش مجهز به سلاح های لیزری نیست ، این است که حریف را با موشک های هوا به هوا "پر کند" که سلاح های لیزری و ضد موشک های CUDA نمی توانند به طور مشترک رهگیری کنند.
ظاهر شدن لیزرهای قدرتمند بر روی هواپیماها تمام سیستم های موشکی پدافند هوایی قابل حمل (MANPADS) با هدایت حرارتی مانند "Igla" یا "Stinger" را "صفر" می کند و به طور قابل توجهی قابلیت های سیستم های دفاع هوایی با موشک های دارای هدایت نوری یا حرارتی را کاهش می دهد. و مستلزم افزایش تعداد موشک ها در یک مخزن است. به احتمال زیاد ، موشک های زمین به هوا سیستم های پدافند هوایی دوربرد نیز می توانند با لیزر مورد اصابت قرار گیرند. مصرف آنها هنگام شلیک به هواپیمای مجهز به سلاح های لیزری نیز افزایش می یابد.
استفاده از حفاظت ضد لیزر در موشک های هوا به هوا و موشک های زمین به هوا باعث سنگین تر و بزرگتر شدن آنها می شود که بر برد و قدرت مانور آنها تأثیر می گذارد. شما نباید به یک پوشش آینه تکیه کنید ، عملاً هیچ احساسی از آن وجود نخواهد داشت ، راه حل های کاملاً متفاوتی مورد نیاز است.
در صورت انتقال از نبرد هوایی به مانور کوتاه برد ، هواپیمایی با سلاح های لیزری در آن مزیت غیرقابل انکاری خواهد داشت.در فاصله نزدیک ، سیستم هدایت پرتو لیزر قادر خواهد بود پرتو را در نقاط آسیب پذیر هواپیمای دشمن - خلبان ، ایستگاه های نوری و راداری ، کنترل ها ، سلاح ها در یک تیر خارجی هدف قرار دهد. از بسیاری جهات ، این امر نیازی به قابلیت مانور فوق العاده را نادیده می گیرد ، زیرا مهم نیست که چگونه بچرخید ، باز هم یک یا طرف دیگر را جایگزین خواهید کرد و جابجایی پرتو لیزر عمداً سرعت زاویه ای بیشتری خواهد داشت.
تجهیز بمب افکن های استراتژیک (بمب افکن های موشک دار) به سلاح های لیزری دفاعی بر وضعیت هوا تأثیر قابل توجهی خواهد گذاشت. در روزهای گذشته ، بخش جدایی ناپذیر یک بمب افکن استراتژیک ، یک توپ هواپیمای شلیک سریع در دم هواپیما بود. در آینده ، این سیستم به نفع نصب سیستم های پیشرفته جنگ الکترونیکی کنار گذاشته شد. با این حال ، حتی یک بمب افکن مخفی یا مافوق صوت ، اگر توسط جنگنده های دشمن شناسایی شود ، احتمالاً سرنگون می شود. تنها راه حل م nowثر در حال حاضر پرتاب سلاح های موشکی در خارج از منطقه عمل پدافند هوایی و هواپیماهای دشمن است.
ظاهر شدن سلاح های لیزری در تسلیحات دفاعی بمب افکن می تواند وضعیت را به طور اساسی تغییر دهد. اگر یک لیزر 100-300 کیلوواتی بر روی یک جنگنده نصب شود ، 2-4 واحد را می توان بر روی بمب افکن چنین مجموعه هایی نصب کرد. این امر امکان دفاع همزمان از 4 تا 16 موشک دشمن را فراهم می کند که از جهات مختلف حمله می کنند. لازم است این واقعیت را در نظر بگیریم که توسعه دهندگان به طور فعال بر روی امکان استفاده مشترک از سلاح های لیزری از چندین ساطع کننده ، یک هدف در یک زمان کار می کنند. بر این اساس ، کار هماهنگ سلاح های لیزری ، با قدرت کلی 400 کیلووات - 1 ، 2 مگاوات ، به بمب افکن اجازه می دهد جنگنده های مهاجم را از فاصله 50 تا 100 کیلومتری نابود کند.
افزایش قدرت و کارایی لیزرها تا سالهای 2040-2050 می تواند ایده هواپیمای سنگین را زنده کند ، مشابه آنچه در پروژه A-60 شوروی و برنامه ABL آمریکایی ایجاد شد. بعنوان وسیله ای برای دفاع موشکی در برابر موشک های بالستیک ، بعید به نظر می رسد که م effectiveثر باشد ، اما می توان وظایفی به همان اندازه مهم را بر عهده گرفت.
هنگام نصب بر روی نوعی "باتری لیزری" ، شامل 5-10 لیزر با قدرت 500 کیلووات-1 مگاوات ، قدرت کل تابش لیزر ، که حامل می تواند روی هدف متمرکز کند ، 5-10 مگاوات خواهد بود. این تقریباً با هرگونه هدف هوایی در فاصله 200-500 کیلومتری برخورد می کند. اول از همه ، هواپیماهای AWACS ، هواپیماهای جنگ الکترونیکی ، هواپیماهای سوخت گیری و سپس هواپیماهای تاکتیکی سرنشین دار و بدون سرنشین در لیست اهداف قرار خواهند گرفت.
در استفاده جداگانه از لیزرها ، تعداد زیادی از اهداف مانند موشک های کروز ، موشک های هوا به هوا یا موشک های زمین به هوا قابل رهگیری هستند.
اشباع میدان نبرد هوایی با لیزرهای رزمی چه می تواند به دنبال داشته باشد و این چگونه بر ظاهر هوانوردی رزمی تأثیر می گذارد؟
نیاز به حفاظت حرارتی ، کرکره های محافظ سنسورها ، افزایش وزن و اندازه سلاح های مورد استفاده ، می تواند منجر به افزایش اندازه هواپیماهای تاکتیکی ، کاهش قدرت مانور هواپیماها و سلاح های آنها شود. هواپیماهای رزمی با سرنشین سبک به عنوان یک کلاس ناپدید می شوند.
در پایان ، می توانید چیزی مانند "قلعه های پرنده" جنگ جهانی دوم ، با حفاظت حرارتی پیچیده ، مسلح به سلاح های لیزری به جای مسلسل و موشک های محافظت شده با سرعت بالا به جای بمب های هوایی دریافت کنید.
موانع زیادی برای اجرای سلاح های لیزری وجود دارد ، اما سرمایه گذاری های فعال در این راستا نشان می دهد که نتایج مثبتی به دست خواهد آمد. در سفری تقریباً 50 ساله ، از لحظه آغاز اولین کار بر روی سلاح های لیزری هوانوردی و تا به امروز ، قابلیت های تکنولوژیکی به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.مواد جدید ، درایوها ، منابع تغذیه ظاهر شده اند ، قدرت محاسبات چندین مرتبه افزایش یافته است ، و پایه نظری گسترش یافته است.
باید امیدوار بود که نه تنها ایالات متحده و متحدانش سلاح های لیزری امیدوارکننده ای داشته باشند ، بلکه آنها به موقع در خدمت نیروی هوایی روسیه قرار گیرند.
