"Журнал "Компьютерра" N747" - читать интересную книгу автора (Компьютерра Журнал)

ОРУЖИЕ XXI ВЕКА: Батарея — разряд!

Автор: Ваннах Михаил

Сегодня совершенно серьезно обсуждается вопрос об отставке пороха. Нет-нет, не потому, что человечество решило отказаться от такой извечной забавы, как война. Порох может быть отправлен на покой потому, что артиллерия начнет использовать иные физические эффекты — электромагнитные.

Подобные мысли бродили давно. Подтверждение тому мы найдем в художественной литературе, в строках безвременно ушедшего от нас Александра Исаевича Солженицына. Вот сцена из "Красного колеса", где в Военнопромышленный комитет (дело происходит во время Первой мировой) приходят два изобретателяшарлатана:

"Эта пара отлично знала, что сейчас решается вопрос дальнобойности, и, покинув свои прежние отвергнутые проекты, они предлагали теперь бросать снаряды вообще не порохом, а электромагнитными силами: построить магнитно-фугальное орудие длиною в 70 аршин — и осуществится выстрел на 300 верст! Немного продвинуться нашим войскам — и можно обстреливать Берлин! И какие преимущества: выстрел без звука, без дыма, без блеска! И не нужно толстой трубы, простота отливки! и — практически вечное орудие, никакого износа!

Все-таки втянули Ободовского в обсуждение. Но хотя и геолог, он все же достаточно тут видел.

И прокатывал требовательными бровями:

— Но позвольте, господа, а не понадобится вам ток в миллион ампер? А чем вы будете его накоплять? А какая у вас мощность электростанции?

Хотя почти наглядно это был фанатический или недобросовестный вздор, но они так переваливались через стол по обе стороны, — каково было горняку взять на себя отвержение величайшего, может быть, оружия XX века?"[А. И. Солженицын, "Октябрь шестнадцатого".]

Вот так беспощадно великий русский писатель, капитан артиллерии (человек, о котором эмигрант профессор Н. Ульянов некогда писал в "Новом русском слове", что Солженицын — это коллективный псевдоним, придуманный КГБ для дезинформации Запада, ибо не может один человек так дотошно знать и описывать и тюремные процедуры, и виды онкологического лечения, и исторические военные действия…)оценил проект электромагнитного орудия.

Да и в массовых технических кружках советского периода нашей истории почти каждый мальчонка, обнаружив, как якорь втягивается внутрь соленоида, высказывал (человек по своей природе добр!) идею применения этой силы для метания в недругов разных предметов. После чего руководитель кружка ставил мальчонку к грифельной доске и, попутно знакомя с законами сохранения, заставлял обнаружить, что для обеспечения выстрела из трехдюймовки потребуется мощность весьма крупной по тем временам электростанции. Артиллерийские системы были и остаются одними из самых мощных — и не превзойденных по соотношению мощность/масса! — тепловых машин. Но у всех тепловых машин есть свои пределы, устанавливаемые беспощадной наукой термодинамикой.

Итак, что мы хотим от артиллерии? Чтобы ее снаряды попадали в цель и производили наибольшие разрушения. Исторически выделилось два типа снарядов — ядро и бомба. Первые поражают своей кинетической энергией, внутри вторых размещен разрывной заряд. (Первоначально и для метания, и для взрыва использовался порох.) Потомки первых — подкалиберные бронебойные снаряды. Дети вторых — снаряды осколочные, фугасные, да и ядерные… И естественно, чтобы произвести разрушения, снаряд должен встретиться с целью. Достичь ее по дальности. Прийти в точку наводки тогда, когда цель в ней находится. Для этого (отбросим тонкости наводки и управления огнем) желательна высокая скорость снаряда, высокая баллистика. Растет мощность тепловой машины, коей является пушка.

Со всеми вытекающими последствиями, как-то: ростом отдачи, а следовательно, и весом лафета и откатных устройств; повышением давления в канале ствола; термической эрозией, приводящей к износу орудия.

Поскольку всякая техническая система — и система оружия в том числе — всегда является компромиссом между разнообразными требованиями, в истории встречались попытки пожертвовать баллистикой в пользу разрывного действия снаряда. В 80-х годах позапрошлого века, когда единственная доступная высокобризантная взрывчатка — динамит — не переносила условий орудийного выстрела, капитан армии США Эдмунд Залински (Zalinski) изобрел пневматические орудия. Это были 15-дюймовки, с дальностью "огня" всего лишь в милю. Зато они могли выбрасывать на эту дистанцию снаряды с зарядом до 100 кг динамита. Трехорудийные батареи пневмопушек были установлены на укреплениях Сэнди-Рок в Нью-Джерси и в калифорнийском Форте Уинфилд Скотт. Под них в 1888 году был сконструирован "динамитный крейсер" USS Vesuvius. Его боевое применение 13 июня 1898 года для бомбардировки укреплений Сантьяго-деКуба в ходе Испано-Американской войны произвело исключительный психологический эффект.

Вот свидетель, кавторанг Владимир Иванович Семенов, офицер, переживший и оборону ПортАртура, и Цусимский бой. В своих воспоминаниях Семенов писал[В. И. Семенов, "Расплата", СПб, 1994.], что когда увидел эффект действия японских снарядов по флагману адмирала Рожественского броненосцу "Суворов", на котором находился при Цусиме, то подумал, что японцы используют нечто вроде орудий Залинского. Но развитие военной техники пошло другим путем. Это были выпускаемые из обычных орудий фугасы и бронебойные снаряды, снаряженные шимозой — прессованной пикриновой кислотой, не склонной к детонации при выстреле. Превосходство японских боеприпасов над российскими — снаряженными пироксилином (считай, тем же порохом), — было одной из важнейших причин тягчайшего поражения в истории нашего флота.

Дальше шимоза и мелинит вытеснялись толом и тетрилом, те — гексогеном и октогеном. Появлялись более мощные и стабильные пороха. Но — химическая взрывчатка имеет свой предел мощности. А боеприпасы ядерные слишком уж близки к Оружию Судного Дня. А нанести противнику максимум поражений хочется.

Поэтому мысль оружейников вернулась к поражающему принципу пушечных ядер. При достаточно большой скорости снаряда выделяющаяся при попадании в цель энергия будет весьма велика. Три с небольшим километра в секунду — и она равняется действию заряда гексогена того же веса. В десять раз больше — и "гексогеновый эквивалент" болванки возрастает в сто раз! Да еще растет вероятность поражения движущихся целей. Превосходно!

Правда, есть маленькое но…

Даже если мы возьмем пороховой заряд того веса, энергия сгорания которого будет, казалось бы, достаточной (по закону сохранения энергии), чтобы достигнуть необходимых скоростей, мы столкнемся с другими ограничениями, накладываемыми на тепловую машину термодинамикой. В результате — экспоненциальный рост требуемого давления в стволе, падение КПД… Предел скорости калиберного снаряда — около 1500 м/с.[edusworld.org/ew/ficheros/2004/railguns.pdf.]Его пытались преодолеть в так называемых адиабатических пушках, в которых энергию давало сгорание пороха, а рабочим телом служил гелий, имеющий более высокую скорость истечения. Но схема оказалась слишком сложной. И тогда обратились к электромагнетизму.

Вспомните громоздкие компрессоры и пневматические отбойные молотки дорожных рабочих недавнего прошлого. Сейчас роль этих инструментов играют переносные электрогенераторы и электроперфораторы, куда более компактные. Электромагнитное поле — это идеальное "рабочее тело". Оно распространяется с максимально возможной скоростью — скоростью света. И технология XXI века предоставляет оружейникам сверхмощные униполярные генераторы[М. Ваннах, "Относительность и электрические машины", "КТ" #684, с.31.], конденсаторы гигантских емкостей, делающие вполне реальным создание электромагнитных орудий. Во всяком случае — их испытания, проведенные в январе-феврале нынешнего года Центром надводных вооружений ВМФ США (Naval Surface Warfare Center Dahlgren Division), выглядят весьма эффектно (см. фото на преды дущей странице). Максимальная достигнутая скорость — около 3500 м/с, энергия — 9 МДж. Используются орудия, сделанные по принципу рельсовой пушки. В них напряжение подается на два параллельных рельса, при замыкании которых перпендикулярным проводником возникает сила, направленная вдоль рельсов. Она-то и разгоняет снаряд. На фото мы видим за вольфрамовым снарядом, которому и предстоит пора зить цель, скобкузамыкатель, частично превращенную в плазму пробежавшим по ней сверхмощным током.

А на очереди уже 32-ме га джоу левая установка [3], разрабатываемая британской BAE Systems по контракту с ВМФ США. Работы, на которые выделено $36 млн., намечено завершить в 2011 году. Если заказчик останется доволен, следующий этап будет финансироваться гораздо щед рее — $276 млн. Предполагается, что к 2020 году он приведет к созданию электромагнитных орудий с дульной энергией в 64 МДж, что примерно в семь раз выше, чем у нынешних опытных образцов. Эти орудия должны поступить на во оружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumvalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывалась с прицелом на перспективные ЭМ-пушки. Будут ли они действительно эффективным оружием или останутся курьезом вроде орудий Залинского — покажет лишь время.