Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Электротепловой-химическая ( ETC технология) является попыткой повысить точность и дульную энергию будущего танка , артиллерии и крупным в системе вооружения [1] орудия пути повышения предсказуемости и скорости расширения ракетного топлива внутри ствола.

Электротермино-химическая пушка использует плазменный патрон для воспламенения и контроля метательного заряда боеприпасов, используя электрическую энергию для запуска процесса. ETC увеличивает характеристики обычного твердого топлива, снижает влияние температуры на расширение ракетного топлива и позволяет использовать более совершенные топлива с более высокой плотностью.

Технология разрабатывалась с середины 1980-х годов и в настоящее время активно исследуется в США Исследовательской лабораторией армии США , Национальными лабораториями Sandia и подрядчиками оборонной промышленности, включая FMC Corporation , General Dynamics Land Systems , Olin Ordnance и Soreq. Центр ядерных исследований . [2] Не исключено, что двигательная установка электротермино-химической пушки станет неотъемлемой частью будущей боевой системы армии США и других стран, таких как Германия и Великобритания.. Электротермально-химическая технология является частью обширной программы исследований и разработок, охватывающей всю технологию электрических пушек, таких как рельсотроны и ружейные ружья .

Фон [ править ]

XM360.

Постоянная борьба между броней и бронебойным снарядом привела к постоянному развитию конструкции основного боевого танка. Эволюция американского противотанкового оружия восходит к требованиям борьбы с советскими танками. В конце 1980 - х годов, считалось , что уровень защиты будущего советского танка (FST) может превышать 700 мм катаной гомогенной брони эквивалентности на ее максимальной толщины, которая была эффективной иммунной против современного M829 бронебойные плавника стабилизированного отделяемым поддоном . [3] В 1980-е годы самым непосредственным методом, доступным НАТО для противодействия советским достижениям в области бронетехники, было использование 140-мм основной пушки, но для этого потребовалась модернизированная башня, которая могла бы включать в себя больший казенник и боеприпасы, а также потребовала некоторого вида автоматического погрузчик. [4] Хотя 140-мм орудие считалось реальным промежуточным решением, после распада Советского Союза было решено, что увеличение дульной энергии, которое оно обеспечивало, не стоит увеличения веса. Поэтому ресурсы были потрачены на исследования других программ, которые могли обеспечить необходимую дульную энергию. Одной из наиболее успешных альтернативных технологий остается электротермино-химическое зажигание.

Большинство предлагаемых достижений в оружейной технологии основаны на предположении, что твердое топливо в качестве автономной двигательной установки больше не способно передавать требуемую дульную энергию. Это требование было подчеркнуто появлением российского основного боевого танка Т-90 . Даже удлинение нынешних пушечных стволов, таких как новый немецкий 120-мм L / 55 [5], который был представлен Rheinmetall, считается лишь временным решением, поскольку оно не обеспечивает требуемого увеличения начальной скорости пули. [6] Даже усовершенствованные боеприпасы с кинетической энергией, такие как американский M829A3 , считаются лишь временным решением против будущих угроз. [7]В этой степени считается, что твердое топливо достигло конца своего полезного использования, хотя оно будет оставаться основным методом приведения в движение по крайней мере в течение следующего десятилетия [ требуется уточнение ], пока не станут зрелыми новые технологии. [8] Чтобы улучшить возможности твердотопливного оружия, электротермино-химическая пушка может быть запущена в производство уже в 2016 году. [9]

Технология ETC предлагает модернизацию со средним уровнем риска и разработана до такой степени, что дальнейшие улучшения настолько незначительны, что ее можно считать зрелой. [ необходима цитата ] Легкий американский 120-мм XM291 был близок к достижению 17 МДж дульной энергии, что является нижним диапазоном дульной энергии для 140-мм орудия. [10] Однако успех XM291 не означает успеха технологии ETC, поскольку есть ключевые части двигательной системы, которые еще не изучены или полностью не разработаны, например, процесс плазменного зажигания. Тем не менее, существуют существенные доказательства того, что технология ETC жизнеспособна и стоит денег, необходимых для продолжения разработки. Кроме того, его можно интегрировать в существующие системы пистолетов. [11]

Как это работает [ править ]

Схема работающей электротермино-химической пушки.

Электротермо-химическая пушка использует плазменный патрон для воспламенения и контроля метательного заряда боеприпасов, используя электрическую энергию в качестве катализатора для запуска процесса. Изначально исследованная доктором Джоном Парментола для армии США, она превратилась в весьма вероятного преемника стандартной твердотопливной танковой пушки. С начала исследований Соединенные Штаты профинансировали проект пистолета XM291 на сумму 4 000 000 долларов США, фундаментальные исследования - на 300 000 долларов США и прикладные исследования - на 600 000 долларов США. [ необходима цитата ] С тех пор было доказано, что это работает, хотя эффективность до требуемого уровня еще не достигнута. ETC увеличивает характеристики обычного твердого топлива, снижает влияние температуры на расширение ракетного топлива и позволяет использовать более совершенные топлива с более высокой плотностью. Это также снизит давление на ствол по сравнению с альтернативными технологиями, которые предлагают такую ​​же дульную энергию, учитывая тот факт, что это помогает гораздо более плавно распределять пороховой газ во время воспламенения. [12] В настоящее время существует два основных метода инициирования плазмы: импульсный излучатель большой площади (FLARE) и тройной коаксиальный плазменный воспламенитель (TCPI).

Излучатель большой площади Flashboard [ править ]

Вспышки проходят в несколько параллельных цепочек, чтобы обеспечить большую площадь плазмы или ультрафиолетового излучения, и используют пробой и испарение зазоров алмазов для получения необходимой плазмы. Эти параллельные гирлянды установлены в трубках и ориентированы так, чтобы их зазоры были азимутальны к оси трубки. Он выпускается за счет использования воздуха под высоким давлением для удаления воздуха с пути. [13] Инициаторы ВСПЫШКИ могут воспламенить топливо за счет выброса плазмы или даже за счет использования ультрафиолетового теплового излучения. [14] Длина поглощения твердого топлива достаточна для воспламенения излучением от источника плазмы. Тем не менее, FLARE, скорее всего, не достиг оптимальных требований к конструкции, и дальнейшее понимание FLARE и того, как он работает, полностью необходимо для обеспечения развития технологии. Если FLARE обеспечит проект пушки XM291 достаточным тепловым излучением для воспламенения пороха и достижения дульной энергии 17 МДж, можно было бы только представить себе возможности полностью разработанного плазменного воспламенителя FLARE. Текущие области исследований включают в себя влияние плазмы на топливо через излучение, передачу механической энергии и тепла напрямую и за счет движения потока газа. Несмотря на эти сложные задачи, FLARE считается наиболее подходящим воспламенителем для будущего применения в оружии ETC. [15]

Тройной коаксиальный плазменный воспламенитель [ править ]

Коаксиальный воспламенитель состоит из полностью изолированного проводника, покрытого четырьмя полосами алюминиевой фольги. Все это дополнительно изолируется трубкой диаметром около 1,6 см с небольшими отверстиями. Идея состоит в том, чтобы использовать электрический поток через проводник, затем превратить поток в пар и затем превратить его в плазму. Следовательно, плазма выходит через постоянные отверстия в изолирующей трубке и инициирует окружающий пропеллент. Воспламенитель TCPI устанавливается в индивидуальные гильзы для каждого боеприпаса. Однако TCPI больше не считается жизнеспособным методом воспламенения пороха, поскольку он может повредить ребра и не доставляет энергию так же эффективно, как воспламенитель FLARE. [16]

Осуществимость [ править ]

60-мм пушка ETC, разработанная ВМС США в FMC в качестве демонстрационного примера ETC CIWS.

XM291 - лучший из существующих образцов работающей электротермино-химической пушки. Это была технология, альтернативная более крупнокалиберному 140-мм орудию, с использованием двухкалиберного подхода. В нем используется казенная часть, которая достаточно велика, чтобы принимать боеприпасы калибра 140 мм, и может быть оснащена стволом 120 мм и стволом 135 или 140 мм. На XM291 также установлена ​​большая ствол пистолета и большая камера зажигания, чем у существующего основного пистолета M256 L / 44. [17] Благодаря применению электротермино-химической технологии, XM291 смог достичь дульной энергии, которая приравнивается к низкоуровневой 140-мм пушке, при этом достигая дульной скорости больше, чем у более крупной 140-мм пушки. [18] Хотя XM291 не означает, что технология ETC жизнеспособна, он предлагает пример того, что это возможно.

ETC также по определению более жизнеспособный вариант, чем другие альтернативы. ETC требует гораздо меньше энергии от внешних источников, таких как батарея, чем рельсотрон или койлган . Испытания показали, что выходная энергия пороха выше, чем энергия, потребляемая от внешних источников на пушках ETC. [19] Для сравнения, рельсотрон в настоящее время не может достичь более высокой начальной скорости, чем количество вложенной энергии. Даже при 50% -ной эффективности рельсовая пушка, запускающая снаряд с кинетической энергией 20 МДж, потребует подводимой энергии к рельсам 40 МДж, а 50% -ная эффективность еще не достигнута. [20] Чтобы представить это в перспективе, рельсовая пушка, запускающая энергию в 9 МДж, потребует примерно 32 МДж энергии от конденсаторов. Текущие достижения в области накопления энергии позволяют достичь плотности энергии до 2,5 МДж / дм³, что означает, что для батареи, дающей 32 МДж энергии, потребуется объем 12,8 дм³ на выстрел; это не подходящий объем для использования в современном основном боевом танке, особенно в том, что он легче существующих моделей. [21] Было даже обсуждено устранение необходимости во внешнем электрическом источнике при зажигании ETC путем инициирования плазменного картриджа с помощью небольшой взрывной силы. [22]

Кроме того, технология ETC применима не только к твердому топливу. Для увеличения дульной скорости даже дальнейшее электротермально-химическое зажигание может работать с жидким топливом, хотя для этого потребуются дальнейшие исследования плазменного зажигания. Технология ETC также совместима с существующими проектами по уменьшению отдачи, передаваемой машине во время стрельбы. Понятно, что отдача пистолета, стреляющего снарядом мощностью 17 МДж или более, будет увеличиваться непосредственно с увеличением дульной энергии в соответствии с третьим законом движения Ньютона, и успешная реализация механизмов уменьшения отдачи будет иметь жизненно важное значение для установки ружья с приводом от ETC в существующая конструкция автомобиля. Например, OTO MelaraНовое легкое 120-мм орудие L / 45 достигло силы отдачи 25 т за счет использования более длинного противооткатного механизма (550 мм) и дульного тормоза в виде перца. [23] Уменьшение отдачи также может быть достигнуто за счет уменьшения массы теплового рукава. Возможность применения технологии ETC к существующим конструкциям орудий означает, что для будущих модернизаций орудий больше нет необходимости переделывать башню, чтобы включить в нее казенную часть или ствол орудия большего калибра.

Некоторые страны уже определили, что технология ETC жизнеспособна в будущем, и значительно профинансировали местные проекты. К ним , среди прочих, относятся США, Германия [24] и Великобритания. Сообщается, что американский XM360, который планировалось оснастить легким танком Future Combat Systems Mounted Combat System и может стать следующей модернизацией орудия M1 Abrams , основан на XM291 и может включать технологию ETC или часть технологии ETC. Испытания этого пистолета проводились с использованием технологии «прецизионного зажигания», которая может относиться к зажиганию ETC.

Примечания [ править ]

  1. ^ Фридман, доктор Норман; Дэвид К. Браун; Эрик Гроув; Стюарт Слейд; Дэвид Стейгман (1993). Военно-морские силы в ядерный век: военные корабли с 1945 года . Издательство Военно-морского института. п. 163. ISBN 1-55750-613-2.
  2. ^ Taulbee, Steve (1993). ARL Ballistics Research , Исследовательская лаборатория армии США, стр. 5.
  3. ^ Ropelewski, советские Прибыли в Генплану Армирование / Antiarmor Форма US Army , с.69
  4. ^ Schemmer, армия, офис SecDef по адресу Loggerheads над Antiarmor , с.53
  5. ^ Длину пушки можно найти, умножив диаметр ствола на длину калибра. Например, M256, который представляет собой 120-миллиметровый L / 44, имеет общую длину 5,28 м, а 120-миллиметровый L / 55 имеет общую длину 6,6 м.
  6. ^ Sharoni, Будущий Combat System , стр. 29
  7. ^ Pengelley, Новая эра в баке основного вооружения , p.1522
  8. ^ Sharoni, Будущий Combat System , с.30
  9. Перейти ↑ Kruse, Studies on German the Future 140 mm Tank Gun System , p. 1
  10. Перейти ↑ Diamond, Electro Thermal Chemical Gun Technology Study , p.5
  11. ^ Sauerwein, Rheinmetall в NPzK
  12. ^ Хилмес, Аспекты будущей концепции ОБТ
  13. ^ Даймонд, Исследование технологии электротермической химической пушки , стр.11-12
  14. ^ Даймонд, Исследование технологии электрохимических пушек, стр.13-15
  15. ^ Для получения дополнительной технической информации о FLARE см .: P. Diamond
  16. ^ TCPI также рассматривается в исследовании технологии электро- термохимических пушекП. Даймонда.
  17. ^ Pengelley, новая эра в баке основного вооружения , с. 1522
  18. ^ Sharoni, Будущий Combat System , с.31
  19. ^ П. Даймонд, Исследование технологии электротермической химической пушки
  20. ↑ Хорст, Последние достижения в технологии защиты от брони , стр.6
  21. ^ Зан, Боевая система будущего: минимизация риска при максимальном увеличении возможностей , стр.20
  22. ^ Yangmeng, новая концепция электротермического химического ружья без питания , стр.1
  23. ^ Hilmes, постановка на охрану Будущие Танки , с.79
  24. ^ Hilmes, Современный немецкий танк развития , p.20-21.

Библиография [ править ]

  • Даймонд, П. (март 1999 г.). «Исследование технологии электрохимических пушек». Корпорация МИТЕР. Cite journal requires |journal= (help)
  • Хильмес, Рольф (декабрь 2004 г.). «Вооружение ОБТ будущего - некоторые соображения». Военная техника . Moench Verlagsgesellschaft Mbh (12/2004).
  • Хильмес, Рольф (30 июня 1999 г.). «Аспекты концепции будущего ОБТ». Военная техника . Moench Verlagsgesellschaft Mbh. 23 (6).
  • Хильмес, Рольф (1 января 2001 г.). «Боевые танки для Бундесвера: разработка современных немецких танков, 1956-2000». Броня . Форт-Нокс: Центр вооружения армии США (январь – февраль 2001 г.). ISSN  0004-2420 .
  • Хорст, Альберт У .; и другие. (1997). «Последние достижения в технологии защиты от брони». Американский институт аэронавтики и астронавтики, Inc. Cite journal requires |journal= (help)
  • Круз, доктор Йозеф (апрель 1999 г.). «Исследование будущей 140-мм танковой орудийной системы Германии - обычных и внеплановых -». Rheinmetall. Cite journal requires |journal= (help)
  • Огоркевич, Ричард М. (декабрь 1990 г.). «Танковые пушки будущего. Часть I: твердотопливные и жидкостные орудия». Международный обзор обороны . Джейнс (12/1990).
  • Пенгелли, Руперт (ноябрь 1989 г.). «Новая эра в основном вооружении танков: возможности множатся». Международный обзор обороны . Джейнс (11/1989).
  • Ропелевски, Роберт Р. (февраль 1989 г.). «Советские достижения в области бронетехники / Генеральный план армии США в форме противодействия броне». Международный журнал вооруженных сил . Армия США.
  • Шеммер, Бенджамин Ф. (май 1989 г.). «Армия, офис SecDef в Логгерхеде над Антиброниумом». Международный журнал вооруженных сил . Армия США.
  • Sharoni, Asher H .; Лоуренс Д. Бэкон (1 сентября 1997 г.). «Боевая система будущего (FCS): обзор развития технологий и оценка осуществимости» (PDF) . Броня . Форт-Нокс: Центр брони армии США. ISSN  0004-2420 .[ постоянная мертвая ссылка ] [ мертвая ссылка ]
  • Зауэрвайн, Бриджит (февраль 1990 г.). «NPzK Rheinmetall: традиционная технология для противодействия будущим ОБТ». Международный обзор обороны . Джейнс (2/1990).
  • Янмэн, Тиан; и другие. «Новая концепция электротермической химической пушки без источника питания». Cite journal requires |journal= (help)
  • Зан, Брайан Р. (май 2000 г.). «Боевая система будущего: минимизация риска при максимальном увеличении возможностей» (проект исследования стратегии) |format=требует |url=( помощи ) . Армия США. Cite journal requires |journal= (help)

Внешние ссылки [ править ]

  • Электромагнитный запуск симпозиума
  • http://www.powerlabs.org/electrothermal.htm