Кинетическое энергетическое оружие (также известное как кинетическое оружие , боеголовка с кинетической энергией , кинетическая боеголовка , кинетический снаряд , кинетическое транспортное средство поражения ) — это метательное оружие, основанное исключительно на кинетической энергии снаряда для нанесения урона цели вместо использования какой-либо взрывчатой , зажигательной / термической , химической или радиологической полезной нагрузки . Все кинетическое оружие работает за счет достижения высокой скорости полета — как правило, сверхзвуковой или даже вплоть до гиперскорости — и сталкивается со своими целями, преобразуя свою кинетическую энергию и относительный импульс в разрушительные ударные волны , тепло и кавитацию . В кинетическом оружии с неработающим полетом начальная скорость или скорость запуска часто определяет эффективную дальность и потенциальный ущерб кинетического снаряда.
Кинетическое оружие является старейшим и наиболее распространенным оружием дальнего боя, используемым в истории человечества , причем снаряды варьируются от тупых снарядов, таких как камни и круглые ядра , заостренных снарядов, таких как стрелы , болты , дротики и копья , до современных конических высокоскоростных ударников, таких как пули , стрелы-стрелы и пенетраторы . Типичное кинетическое оружие ускоряет свои снаряды механически ( силой мышц , устройствами механического преимущества , упругой энергией или пневматикой ) или химически ( сгоранием топлива , как в огнестрельном оружии ), но более новые технологии позволяют разрабатывать потенциальное оружие, использующее электромагнитно запускаемые снаряды, такие как рельсотроны , койлганы и массовые драйверы . Существуют также концептуальные виды оружия, которые ускоряются под действием гравитации , как в случае кинетического бомбардировочного оружия, разработанного для космической войны .
Термин hit-to-kill или kinetic kill также используется в военной аэрокосмической области для описания кинетического энергетического оружия, разгоняемого ракетным двигателем . Он использовался в основном в областях противоракетной обороны (ABM) и противоспутникового оружия (ASAT), но некоторые современные зенитные ракеты также являются кинетическими средствами поражения. Системы Hit-to-kill являются частью более широкого класса кинетических снарядов, класса, который широко используется в противотанковой области.
Кинетическая энергия является функцией массы и скорости объекта. [1] Для кинетического энергетического оружия в аэрокосмической области оба объекта движутся, и важна относительная скорость . [a] В случае перехвата боеголовки ( БЧ) межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) на конечном этапе сближения БЧ будет двигаться со скоростью приблизительно 15 000 миль в час (24 000 км/ч), в то время как перехватчик будет иметь скорость порядка 7 000 миль в час (11 000 км/ч). Поскольку перехватчик может не приближаться лоб в лоб, можно предположить нижнюю границу относительной скорости порядка 16 000 миль в час (26 000 км/ч), [2] или, переводя в единицы СИ, приблизительно 7150 метров в секунду.
При такой скорости каждый килограмм перехватчика будет иметь энергию:
TNT имеет взрывную энергию около 4853 джоулей на грамм, [3] или около 5 МДж на килограмм. Это означает, что энергия удара массы перехватчика более чем в пять раз больше, чем у детонирующей боеголовки той же массы. [2]
Может показаться, что это делает боеголовку излишней, но система hit-to-kill должна фактически поразить цель, которая может быть порядка полуметра в ширину, в то время как обычная боеголовка выпускает многочисленные мелкие осколки, которые увеличивают вероятность удара по гораздо большей площади, хотя и с гораздо меньшей ударной массой. Это привело к альтернативным концепциям, которые пытаются распространить потенциальную зону удара без взрывчатых веществ. [2] Концепция SPAD 1960-х годов использовала металлическую сеть с небольшими стальными шариками, которые высвобождались из ракеты-перехватчика, [4] в то время как эксперимент Homing Overlay 1980-х годов использовал веерообразный металлический диск. [5]
По мере того, как точность и скорость современных ракет класса «земля-воздух » (SAM) улучшались, а их целями стали баллистические ракеты театра военных действий (TBM), многие существующие системы также перешли на атаки «удар-к-уничтожению». Это включает в себя MIM-104 Patriot , чья версия PAC-3 убрала боеголовку и модернизировала твердотопливный ракетный двигатель, чтобы создать ракету-перехватчик, которая в целом намного меньше, [6] а также RIM-161 Standard Missile 3 , которая предназначена для противоракетной роли. [7]
Некоторые виды кинетического оружия для поражения объектов в космическом полете — это противоспутниковое оружие и противоракеты . Поскольку для достижения объекта на орбите необходимо достичь чрезвычайно высокой скорости, их выделяемой кинетической энергии достаточно для уничтожения цели; взрывчатые вещества не нужны. Например: энергия тротила составляет 4,6 МДж/кг, а энергия кинетического средства поражения со скоростью сближения 10 км/с (22 000 миль/ч) составляет 50 МДж/кг. Для сравнения, 50 МДж эквивалентны кинетической энергии школьного автобуса весом 5 тонн, движущегося со скоростью 509 км/ч (316 миль/ч; 141 м/с). Это экономит дорогостоящий вес и не требует точного расчета времени детонации . Однако этот метод требует прямого контакта с целью, что требует более точной траектории . Некоторые боеголовки ударного действия дополнительно оснащены взрывчатой направленной боеголовкой для повышения вероятности поражения (например, израильская ракета Arrow или американская Patriot PAC-3 ).
Что касается противоракетного оружия, то ракеты Arrow и MIM-104 Patriot PAC-2 имеют взрывчатое вещество, тогда как перехватчик кинетической энергии (KEI), легкий экзоатмосферный снаряд (LEAP, используется в системе ПРО Aegis ) и THAAD его не имеют (см. Агентство по противоракетной обороне ).
Кинетический снаряд также может быть сброшен с самолета. Это применяется путем замены взрывчатых веществ обычной бомбы на невзрывчатый материал (например, бетон), для точного попадания с меньшим сопутствующим ущербом ; они называются бетонными бомбами . Типичная бомба имеет массу 900 кг (2000 фунтов) и скорость удара 800 км/ч (500 миль/ч). Он также применяется для обучения акту сброса бомбы со взрывчатыми веществами. Этот метод использовался в операции «Иракская свобода» и последующих военных операциях в Ираке путем соединения заполненных бетоном учебных бомб с комплектами наведения JDAM GPS , для атаки на транспортные средства и другие относительно «мягкие» цели, расположенные слишком близко к гражданским сооружениям для использования обычных фугасных бомб.
Основное преимущество кинетического энергетического оружия заключается в том, что оно минимизирует стартовую массу оружия, поскольку не нужно откладывать вес для отдельной боеголовки. Каждая часть оружия, включая планер, электронику и даже несгоревшее маневренное топливо, вносит свой вклад в уничтожение цели. Снижение общей массы транспортного средства дает преимущества с точки зрения требуемой пусковой установки, необходимой для достижения требуемых характеристик, а также уменьшает массу, которую необходимо разогнать во время маневрирования. [2]
Другим преимуществом кинетического оружия является то, что любой удар почти наверняка гарантирует уничтожение цели. Напротив, оружие, использующее осколочно-фугасную боеголовку, создаст большое облако мелких осколков, которые не вызовут столько разрушений при ударе. Оба будут производить эффекты, которые можно легко увидеть на большом расстоянии с помощью радара или инфракрасных детекторов, но такой сигнал, как правило, будет указывать на полное уничтожение в случае кинетического оружия, в то время как осколочный случай не гарантирует «уничтожение». [2]
Отсутствие химических боеприпасов в оружии также означает, что загрязнение местности от кинетического оружия гораздо меньше.
Главным недостатком кинетического оружия является то, что оно требует чрезвычайно высокой точности в системе наведения, порядка 0,5 метра (2 фута). [2]
Медиа, связанные с кинетическим энергетическим оружием на Wikimedia Commons