لیزر 20 کیلوواتی Rheinmetall بر روی Boxer 8x8 ارائه شده در DSEI 2015
پیشرفت فناوری در حال حاضر به نقطه عطفی رسیده است که سیستم های تسلیحاتی لیزری سوار بر خودرو به واقعیت تبدیل شده است. بیایید نگاهی به نحوه تکامل این سیستم های تقویت رزمی بیندازیم
سلاح های سوار بر وسیله نقلیه یک ابزار تقویت هزینه کم هزینه هستند که توسط ارتش های معمولی و سازه های نامتقارن نامنظم در تقریباً در همه درگیری های جهان استفاده می شود.
تا همین اواخر ، گزینه های نصب سلاح بر روی خودروهای رزمی محدود به مسلسل و سیستم های توپخانه به اشکال مختلف بود. با این حال ، وضعیت در اینجا با ظهور سیستم های لیزری یا سیستم های انرژی هدایت شده با قدرت کافی برای سوزاندن هواپیماهای کوچک و مهمات در هوا تغییر کرد.
قرار دادن واحدهای ذخیره سازی انبوه انرژی برای چنین سیستم هایی همیشه یک مشکل جدی بوده است ، اما پیشرفت های اخیر به کاهش اندازه لیزرها کمک کرده است که امکان نصب آنها حتی در یک جیپ بزرگ را نیز فراهم کرده است.
انقلاب تکنولوژیکی
در دهه 1990 یک انقلاب تکنولوژیکی در ارتباطات فیبر نوری مشاهده شد و توسعه لیزرهای حالت جامد با قدرت بالا را تسریع کرد ، که یک دهه بعد کاربردهایی در پردازش های صنعتی مانند مارک گذاری ، برش ، جوشکاری و ذوب یافت.
این لیزرها در فاصله نزدیک بسیار م effectiveثر بودند ، اما این موضوع زمان بود که صنعت راهی برای مقیاس بندی این فناوری و ایجاد سلاح های آینده نگر پیدا کند که بتواند اهداف را در فاصله چند صد یا حتی هزاران متری قطع و ذوب کند.
غول دفاعی آمریکایی لاکهید مارتین همین کار را کرد. با تکیه بر فناوری جدید برای تولید نیمه هادی ، سلول های خورشیدی و جوشکاری خودرو ، این شرکت یک دستگاه لیزر نظامی تولید کرده است که صدها برابر قدرتمندتر از مدل های قبلی خود است.
روبرت افضل ، محقق ارشد این شرکت ، می گوید: "امروز یک انقلاب واقعی در این منطقه در حال وقوع است که توسط سالها کار غول پیکر محققان تهیه شده است. و ما معتقدیم که فناوری لیزر سرانجام آماده است به این معنا که ما اکنون قادر به ایجاد یک لیزر به اندازه کافی قوی و به اندازه کافی کوچک هستیم تا در خودروهای تاکتیکی جا بیفتد."
لیزرهای قبلی خیلی بزرگ بودند - کل ایستگاه ها بودند. اما با ظهور فناوری لیزر فیبر با راندمان بالا و پرتو با کیفیت بالا ، ما سرانجام آخرین قطعه پازل را داریم که مناسب این ماشین ها است."
صنایع غیرنظامی از لیزرهای چند کیلوواتی استفاده می کردند ، اما افضل خاطرنشان کرد که لیزرهای نظامی باید دارای قدرت 10-100 کیلووات باشند.
وی افزود: "ما فناوری را توسعه داده ایم که به ما امکان می دهد قدرت لیزرهای فیبر را نه تنها با ساخت لیزر فیبر بزرگتر ، بلکه با ترکیب چندین ماژول کلاس کیلوواتی برای دستیابی به قدرت مورد نیاز ارتش ، افزایش دهیم."
وی گفت که لیزر بر اساس ترکیب پرتو است ، فرآیندی که چندین ماژول لیزر را با هم ترکیب می کند تا یک پرتو پرقدرت و با کیفیت بالا تشکیل دهد که کارایی و کشندگی بیشتری را نسبت به چند لیزر 10 کیلو واتی ارائه می دهد.
پرتو متحد سفید
وی با تشریح روند عبور پرتوی نور از منشور ، شکستن در بسیاری از جریانهای رنگی ، توضیح داد: "اگر چندین پرتو لیزر داشته باشید که هر کدام دارای رنگ کمی متفاوت هستند و دقیقا در زاویه مناسب وارد این منشور می شوند ، همه آنها بیرون می آیند. این منشور روی هم قرار گرفته و به اصطلاح یک پرتوی سفید سفید تشکیل می شود."
"این اساساً کاری است که ما انجام می دهیم ، اما به جای منشور ، از یک عنصر نوری دیگر به نام گریتینگ پراش استفاده می کنیم که عملکرد مشابهی را انجام می دهد. به این معنا که ما ماژول های لیزری با قدرت بالا ، هر کدام در طول موج کمی متفاوت می سازیم ، سپس آنها را با هم منعکس می کنیم و از گریت پراش منعکس می شویم و در خروجی یک پرتو لیزر با قدرت بالا دریافت می کنیم."
افضل گفت که در واقع چنین راه حلی یک فناوری تقسیم طول موج از بخش مخابرات است که با لیزرهای فیبر قدرتمند تولید صنعتی ترکیب شده است.
وی گفت: لیزر فیبر کارآمدترین و قدرتمندترین لیزری است که تاکنون ساخته شده است. -یعنی ، ما در مورد یک بازده الکتریکی کامل بیش از 30 talking صحبت می کنیم ، که حتی 10-15 سال پیش ، زمانی که ما کارایی 15-18 had را داشتیم ، رویای آن را نداشت. این امر ارتباط زیادی با قدرت و سرمایش دارد ، بنابراین ممکن است این سیستم ها کوچکتر شوند. لیزر اکنون نه با ساخت لیزر بزرگ ، بلکه با افزودن ماژول های جدید مقیاس بندی شده است."
ارتش آمریکا اخیراً لاکهید مارتین را به خدمت گرفت تا بر اساس نصب ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) یک سیستم سلاح لیزری با قدرت بالا ایجاد کند که می تواند بر روی یکی از خودروهای تاکتیکی سبک شرکت نصب شود.
طی آزمایشات سال گذشته ، نمونه اولیه لیزری فیبر 30 کیلوواتی موتور یک وانت کوچک را با موفقیت خاموش کرد و در فاصله چند ثانیه از یک مایل دورتر ، مشبک را سوزاند. به منظور شبیه سازی شرایط عملیاتی واقعی در طول آزمایش ، پیکاپ بر روی سکو نصب شده بود که موتور روشن بود و دنده درگیر بود.
نسل جدید
در اکتبر 2015 ، لاکهید اعلام کرد که تولید نسل جدیدی از لیزرهای ماژولار با قدرت بالا را آغاز کرده است که اولین آنها با ظرفیت 60 کیلو وات بر روی یک خودرو تاکتیکی ارتش آمریکا نصب می شود.
افضل گفت که ارتش می خواهد یک لیزر سوار بر خودرو برای ماموریت های ضدهوایی ، مقابله با موشک ها ، گلوله های توپخانه و مهمات خمپاره ای و پهپادها مستقر کند. "ما به نظر سطح تاکتیکی دفاع و نه دفاع موشکی از نظر استراتژیک".
به گفته لاکهید ، راه حل ماژولار اجازه می دهد تا قدرت با توجه به نیازهای یک کار و تهدید خاص تنظیم شود. ارتش توانایی افزودن ماژول های بیشتر و افزایش قدرت از 60 کیلو وات به 120 کیلو وات را دارد.
افضل ادامه داد: مقیاس معماری با توجه به نیاز شما: آیا 30 کیلو وات ، 50 کیلو وات یا 100 کیلو وات می خواهید؟ مانند ماژول های سرور در رک سرور است. ما معتقدیم که این معماری انعطاف پذیر است - برای تولید در مقیاس کامل مناسب تر است. این به شما امکان می دهد یک ماژول داشته باشید که می توانید بارها و بارها دوباره ایجاد کنید ، که به شما امکان می دهد سیستم را به دلخواه خود سفارشی کنید."
"این سیستم با هر وسیله نقلیه ای که می خواهید امروز از آن استفاده کنید سازگار است و به همین دلیل این فناوری بسیار چشمگیر است زیرا به انعطاف پذیری معماری اجازه می دهد تا با وسایل نقلیه مختلف سازگار شود بدون این که تصمیم خود را تغییر دهید. این امر به عنوان مثال امکان دستیابی به سیستم پشتیبانی از تیپ رزمی و پایگاه عملیاتی پیشرفته را فراهم می آورد."
این سیستم از لیزرهای فیبر تجاری مونتاژ شده در ماژول های بسیار تکرار شونده استفاده می کند و قیمت آن را بسیار بالا می برد. استفاده از ماژول های لیزری فیبر چندگانه همچنین احتمال خرابی های جزئی و همچنین هزینه و دامنه نگهداری و تعمیر را کاهش می دهد.
افضل در پاسخ به این س whenال که ممکن است یک لیزر جنگی نصب شده بر روی وسیله نقلیه تاکتیکی در میدان نبرد ظاهر شود ، یک بازه زمانی تقریبی را پیشنهاد کرد: "ما قصد داریم لیزر خود را در پایان سال 2016 تحویل دهیم. پس از آن ارتش مدتی کار خود را انجام می دهد و سپس می بینیم."
جاذبه لیزر
چندین ویژگی سلاح های انرژی تاکتیکی جهت جذب نیرو های مدرن نظامی از جمله هزینه کم "مهمات" و سرعت ، دقت و سهولت استفاده از آنها وجود دارد.
افضل افزود: "اول از همه ، این سلاح های بسیار دقیق با خسارت های جانبی بسیار کم است ، که مهم است." سرعت نور به شما این امکان را می دهد که یک هدف را بلافاصله تحت تابش قرار دهید و بنابراین می توانید اهداف بسیار مانور پذیر را هدف قرار دهید ، یعنی می توانید پرتو را روی هدفی نگه دارید که مهمات جنبشی گاهی اوقات نمی تواند از عهده آن برآید."
شاید مهمترین مزیت هزینه کم یک "شات" موثر باشد.
افضل ادامه داد: "در این مرحله ، شما نمی خواهید سلاح های جنبشی دفاعی گران قیمت و قدرتمندی را برای تهدیدهای چندگانه ارزان هزینه کنید." - ما سلاح های لیزری را به عنوان افزودنی به سیستم های جنبشی در نظر می گیریم. ما فرض می کنیم که شما از سیستم لیزر در برابر تعداد زیادی تهدید با شدت کم استفاده می کنید و مجله جنبشی خود را برای تهدیدات پیچیده ، زره پوش و دوربرد باقی می گذارید."
افضل پیشنهاد می کند که سلاح لیزری می تواند در فضای رزمی در شبکه حسگرهای کنترل عملیاتی مستقر شود ، که تعیین کننده هدف اولیه برای آن است.
"اول از همه ، یک سیستم خاص باید در مورد ظاهر یک تهدید اطلاع دهد ، و سپس اپراتور فرمان و کنترل تصمیم می گیرد که از کدام اقدامات متقابل استفاده کند ، هدف را تعیین می کند ، لیزر را روی آن می اندازد و با توجه به داده های رادار هدف را قفل می کند. ، پس از آن اپراتور ، با مشاهده هدف روی مانیتور ، تصمیم می گیرد که آیا لیزر در حال کار است یا خیر."
"مشکلات زیادی در این زمینه جمع شده است ، زیرا ارتش در سراسر جهان ده ها سال پیش در مورد تسلیحات لیزری برای خود خیال کرده بود ، و این سوال مطرح می شود که چرا ما امروز آنها را نداریم. من فکر می کنم دلیل اصلی این است که ما فناوری لازم برای ایجاد یک قطعه سلاح لیزری را نداریم که به اندازه کافی کوچک و قدرتمند باشد تا بر روی خودروهای تاکتیکی قرار گیرد."
مراحل پایانی
در همین حال ، بوئینگ چندین سال را صرف کار بر روی نمایشگر لیزری با انرژی بالا (HEL MD) برای ارتش ایالات متحده کرده است ، که در حال حاضر در مراحل پایانی توسعه است. لیزری که بر روی شاسی یک کامیون نصب شده است ، پرتو پرقدرتی را در برابر تهدیدهایی که احتمالاً ارتش با آنها برخورد می کند ، هدایت می کند و به عنوان یک سیستم رهگیری موشک های بدون هدایت ، گلوله های توپخانه ، مین ها و پهپادها عمل می کند. این سیستم تا کنون به چنان دقتی دست یافته است که می تواند حسگرهای هواپیماهای بدون سرنشین را از بین ببرد ، همانطور که در حین نمایش لیزر 10 کیلوواتی در محل استقرار ماسه های سفید در سال 2013 و دوباره در Eglin AFB در 2014 نشان داده شد.
بر اساس مشخصات نظامی ، سیستم کامل HEL MD متشکل از لیزری با کارایی بالا و زیرسیستم های سنگین است که بر روی یک خودرو نظامی نصب می شود. این سیستم قادر خواهد بود به همراه سایر ابزارهای تخریب ، حفاظت از مناطق خاصی را ، از پایگاه های پیش رو ، تاسیسات دریایی ، پایگاه های هوایی و سایر سازه ها ، انجام دهد.
بوئینگ در حال توسعه چندین سیستم برای ادغام در نمونه اولیه است که بر روی کامیون تاکتیکی Heavy Expanded Mobility (HEMTT) نصب می شود.
این زیرسیستم ها شامل لیزر هستند. کنترل پرتو ؛ منبع تغذیه ؛ سیستم کنترل تبادل حرارتی و سیستم کنترل نبرد.
فرماندهی دفاع فضایی ارتش ایالات متحده در حال توسعه HEL MD به صورت مرحله ای است. لیزر ، منبع تغذیه و سیستم تبادل حرارتی طی چند سال آینده با هدف افزایش قدرت و توسعه فناوری زیر سیستم ها بهبود خواهد یافت.
با پیشرفت فناوری ، ماهیت مدولار اجزاء امکان معرفی لیزرهای قدرتمندتر را فراهم می کند که با قابلیت های هدف یابی و ردیابی بهبود یافته است.
چرخه کامل
به گفته بوئینگ ، راهنمای پرتو HEL MD پوشش "تمام آسمان" را در حین چرخش 360 درجه فراهم می کند و بالای سقف خودرو قرار می گیرد تا اهداف فراتر از افق را بگیرد. تخریب مداوم اهداف با سیستمهای تبادل حرارت و منبع تغذیه ساده می شود.
کل سیستم با سوخت دیزل کار می کند. یعنی تنها چیزی که برای پر کردن "مهمات" سلاح مورد نیاز است یک سوخت گیری سریع است. باتری های لیتیوم یونی سیستم HEL MD توسط یک دیزل ژنراتور 60 کیلوواتی شارژ می شوند ، بنابراین ، تا زمانی که ارتش سوخت داشته باشد ، می تواند به طور نامحدود کار کند.
این سیستم توسط راننده خودرو و اپراتور کارخانه با استفاده از لپ تاپ و ست تاپ باکس از نوع ایکس باکس کنترل می شود. مدل نمایشی فعلی از لیزر کلاس 10 کیلووات استفاده می کند. با این حال ، در آینده نزدیک لیزر در کلاس 50 کیلو وات نصب می شود و تا دو سال دیگر قدرت آن به 100 کیلو وات افزایش می یابد.
بوئینگ قبلاً یک نصب لیزری کوچکتر برای ارتش آمریکا ایجاد کرده و آن را روی خودروی زرهی AN / TWQ-1 Avenger ، با نام بوئینگ لیزر انتقام گیر ، نصب کرد. از لیزر حالت جامد 1 کیلوواتی برای مبارزه با پهپادها و خنثی سازی مواد منفجره دست ساز (IED) استفاده می شود. این سیستم به این شکل عمل می کند: هدف آن یک بمب دستی یا مواد منفجر نشده در کنار جاده با افزایش تدریجی قدرت پرتو لیزر است تا زمانی که مواد منفجره در فرآیند انفجار با قدرت کم بسوزد. طی آزمایشاتی در سال 2009 ، سیستم Laser Avenger 50 دستگاه مشابه را با دستگاه هایی که در عراق و افغانستان روبرو شده بود ، با موفقیت از بین برد. علاوه بر این ، نمایش دیگری از عملکرد این سیستم انجام شد ، که طی آن چندین هواپیمای بدون سرنشین کوچک را منهدم کرد.
بوئینگ لیزر اونجر
برنامه سه ساله
به گفته شرکت دفاعی آلمان Rheinmetall ، ظرف سه سال ، لیزر پرانرژی خود (HEL) با قدرت بالا ، که بر روی خودرو نصب شده است ، در بازار عرضه می کند.
پس از انجام مجموعه ای از آزمایشات در سوئیس در سال 2013 ، این شرکت بر روی گسترش قابلیت های نرم افزاری ماژول های تشکیل پرتو و فناوری خود لیزر کار کرد و پس از آن پیش بینی کرد که سیستم لیزری خود برای مبارزه با اهداف زمینی و همچنین برای زمین ممکن است پدافند هوایی در حال حاضر آماده باشد. در سال 2018.
سه دستگاه برای کارکردن به عنوان پلتفرم های متحرک HEL انتخاب شدند. همراه با خودروی زرهی Boxer ، نفربر زرهی اصلاح شده M113 با لیزر 1 کیلووات (Mobile HEL Effector Track V) و کامیون Tatra 8x8 با دو لیزر 10 کیلوواتی (Mobile HEL Effector Wheel XX) ویژگی های خود را نشان دادند.
هر سه سکوی لیزری
لیزر 20 کیلوواتی نصب شده بر روی خودروی زرهی GTK Boxer با ماژول اجرایی HEL متمایز می شود ، مزیت آن در اصل طراحی مدولار است. راین متال می گوید باکسر هنوز لیزری با قدرت بیش از 20 کیلووات نداشته است ، اگرچه ترکیب چند لیزر با استفاده از فناوری تراز پرتو می تواند کل قدرت آن را افزایش دهد. علاوه بر این ، چندین واحد Boxer HEL را می توان برای ایجاد یک سیستم با توان موثر بیش از 100 کیلو وات ترکیب کرد.
در طول آزمایش های آزمایشی انجام شده در سال 2013 ، خدمه خودروی باکسر قابلیت های لیزر HEL را تأیید کردند و مسلسل سنگین نصب شده بر روی وانت را بدون خطر خود تفنگچی غیرفعال کرد (عکس زیر). علاوه بر این ، همزمان با ایستگاه راداری Skyguard ، نصب بر روی کامیون Tatra Mobile Effector Wheel XX تمام مراحل خنثی سازی یک پهپاد از نوع هلیکوپتر را نشان داده است.
خنثی سازی بالگردها با استفاده از رادار SkyGuard انجام شد که هدف را شناسایی و شناسایی کرد. علاوه بر این ، نصب HEL Boxer اطلاعاتی را از وی دریافت کرد ، ردیابی خشن و دقیقی انجام داد و سپس هدف را برای نابودی گرفت.
سیستم لیزری HEL MD بوئینگ با فرماندهی دفاع موشکی و فضایی ایالات متحده قرارداد دارد
تحقیقات دریایی
اداره تحقیقات و توسعه نیروی دریایی ایالات متحده (ONR) در حال آزمایش لیزر جنگی حالت جامد مخصوص خودروهای خود است که با عنوان نیروی متحرک پدافند هوایی زمینی (GBAD OTM) تعیین شده است. در واقع ، این سیستم یک لیزر قدرتمند است که بر روی یک وسیله تاکتیکی نصب شده و برای محافظت از نیروهای اعزامی در برابر پهپادهای دشمن طراحی شده است.
با توجه به افزایش روزافزون سیستم های هوایی بدون سرنشین ، نیروی دریایی ایالات متحده پیشنهاد می کند که یگان های رزمی به طور فزاینده ای مجبور به دفاع در برابر مخالفانی خواهند شد که از هوا نظارت و شناسایی انجام می دهند.
سیستم GBAD OTM برای نصب بر روی وسایل نقلیه تاکتیکی سبک مانند HMMWV و JLTV (وسیله نقلیه تاکتیکی سبک مشترک) طراحی شده است. بر اساس ONR ، برنامه GBAD OTM با هدف ایجاد جایگزینی برای سیستم های سنتی است که می تواند تفنگداران دریایی را از شناسایی و حمله هواپیماهای بدون سرنشین دور نگه دارد. اجزای سیستم GBAD OTM ، از جمله لیزر ، دستگاه هدف پرتو ، باتری ، رادار ، سیستم خنک کننده و کنترل ، به طور مشترک توسط ONR ، مرکز توسعه سلاح های سطحی Dahlgren نیروی دریایی و چندین شرکت صنعتی توسعه یافته است.
هدف برنامه این است که همه این اجزا را در یک مجموعه واحد ترکیب کند ، که به اندازه کافی کوچک خواهد بود تا بر روی خودروهای زرهی تاکتیکی سبک نصب شود ، اما برای مقابله با تهدیدات مورد نظر به اندازه کافی قدرتمند است.
برنامه گسترده
در جریان کنفرانس Sea-Air-Space 2015 در واشنگتن ، لی برنامه های حفاظت از سربازان در ONR ، لی مسترویانی ، در گفتگو با خبرنگاران توضیح داد که لیزرها می توانند تهدیدها را در تمام طیف پدافند هوایی ، از جمله موشک ، گلوله توپخانه ، مهمات خمپاره ای ، پهپاد ، وسایل حمل و نقل و مواد منفجره. "با این حال ، اول از همه ، سیستم GBAD برای مبارزه با پهپادهای کوچک طراحی شده است که تهدیدی برای واحدهای رزمی ما است."
"سیستم GBAD OTM از سه جزء اصلی تشکیل شده است: یک ایستگاه ردیابی 3 محوره که یک تهدید را شناسایی می کند. یک واحد فرماندهی و کنترل که نحوه خنثی سازی تهدید در صورت استفاده از موشک یا سلاح توپخانه را شناسایی و تصمیم گیری می کند. و سکوی واقعی با لیزر."
مسترویانی خاطرنشان کرد: در مورد برنامه GBAD ، تاکید بر توسعه یک لیزر پرقدرت برای نابودی پهپادهای نصب شده بر روی یک وسیله نقلیه سبک جنگی است.
"استدلال قابل توجهی به نفع چنین تصمیمی وجود دارد ، این است که چنین تهدیدهایی هزینه کم دارند ، یعنی استفاده از موشک های گران قیمت در این مورد با دیدگاه ما در مورد این مشکل مطابقت ندارد. بنابراین ، با استفاده از لیزری که به ازای هر پالس یک پنی هزینه دارد ، می توانید با خیال راحت با یک سیستم سلاح ارزان با تهدیدات ارزان قیمت مبارزه کنید. به طور کلی ، اساس برنامه مبارزه با چنین اهدافی حتی در حال حرکت به منظور حمایت از عملیات رزمی سپاه تفنگداران دریایی است."
به گفته مسترویانی ، ONR از چندین جزء از نمایش نمایشی LaWS (سیستم سلاح لیزری) که نیروی دریایی ایالات متحده بر روی کشتی Ponce در خلیج فارس نصب کرده بود ، استفاده کرد.
مسترویانی افزود: "ما از اصل اجتناب قابل پیش بینی ، برخی از فناوری ها و نرم افزارهای کلیدی استفاده می کنیم ، اما مشکلات دیگر زیادی نیز وجود دارد." - در مورد کشتی USS Ponce ، مقدار زیادی اتاق و هر چیز دیگری وجود دارد ، در حالی که من در مورد وزن ، اندازه و ویژگی های مصرف برق مشکلات زیادی دارم هنگامی که سیستم نیاز به نصب بر روی یک وسیله تاکتیکی سبک دارد. من یک دستگاه هدایت پرتو ، منبع تغذیه ، سیستم های خنک کننده ، هدایت و تعیین هدف دارم و همه اینها باید هماهنگ و بدون "شاخه" کار کنند ، بنابراین بسیاری از مشکلات مختلف باید در این پروژه جداگانه حل شود."
بر اساس ONR ، برخی از اجزای سیستم در آزمایشات برای تشخیص و ردیابی هواپیماهای بدون سرنشین در اندازه های مختلف مورد استفاده قرار گرفتند و کل سیستم با لیزر 10 کیلو وات آزمایش شد ، که هنگام حرکت به لیزر 30 کیلو وات یک راه حل متوسط است. برنامه ریزی شده است که آزمایشات میدانی سیستم 30 کیلو وات در سال 2016 انجام شود ، زمانی که برنامه آزمایشات جامعی را با هدف حرکت از تشخیص و ردیابی ساده به شلیک از خودروهای سبک نظامی آغاز می کند.
