Рельсотрон или рельсовая пушка , иногда называемая рельсовой пушкой , представляет собой линейное двигательное устройство, обычно разработанное как оружие, которое использует электромагнитную силу для запуска высокоскоростных снарядов . Снаряд обычно не содержит взрывчатых веществ, вместо этого полагаясь на высокую кинетическую энергию снаряда для нанесения урона. [2] Рельсотрон использует пару параллельных проводников (рельсов), вдоль которых скользящий якорь ускоряется электромагнитным воздействием тока, который течет по одному рельсу, в якорь, а затем обратно по другому рельсу. Он основан на принципах, аналогичных принципам униполярного двигателя . [3]
По состоянию на 2020 год рельсотроны исследовались как оружие, использующее электромагнитные силы для придания снаряду очень высокой кинетической энергии (например, APFSDS ) вместо использования обычных пороховых зарядов. В то время как военные пушки с взрывчатым веществом не могут легко достичь начальной скорости более ≈2 км / с (5,9 Маха), рельсотроны могут легко превысить 3 км/с (8,8 Маха). Для аналогичного снаряда дальность стрельбы рельсотронов может превышать дальность стрельбы обычных орудий. Разрушительная сила снаряда зависит от его кинетической энергии (пропорциональной его массе и квадрату его скорости) в точке попадания. Из-за потенциально более высокой скорости снаряда, запускаемого рельсотроном, его сила может быть намного больше, чем у снарядов, запускаемых обычным способом, той же массы. Отсутствие взрывчатых веществ или боеголовок для хранения и обработки, а также низкая стоимость снарядов по сравнению с обычным оружием также являются преимуществами. [4]
Рельсотроны все еще находятся на стадии исследований после десятилетий НИОКР , и еще предстоит выяснить, будут ли они развернуты в качестве практического военного оружия в обозримом будущем. Любой анализ компромисса между электромагнитными (ЭМ) двигательными системами и химическим топливом для оружейных приложений должен также учитывать его долговечность, доступность и экономичность, а также новизну, громоздкость, высокую потребность в энергии и сложность импульсных источников питания, которые необходимы для электромагнитных пусковых систем.
Рельсотрон в своей простейшей форме отличается от традиционного электродвигателя [5] тем, что не используются дополнительные обмотки возбуждения (или постоянные магниты). Эта базовая конфигурация образована одним контуром тока и, таким образом, требует больших токов (порядка миллиона ампер ) для создания достаточных ускорений (и начальных скоростей). Относительно распространенным вариантом этой конфигурации является усиленный рельсотрон , в котором ток возбуждения направляется через дополнительные пары параллельных проводников, расположенных для увеличения («увеличения») магнитного поля, испытываемого движущимся якорем. [6] Эти устройства уменьшают ток, необходимый для заданного ускорения. В терминологии электродвигателей усиленные рельсотроны обычно представляют собой конфигурации с последовательной обмоткой . Некоторые рельсотроны также используют сильные неодимовые магниты с полем, перпендикулярным потоку тока, для увеличения силы на снаряде.
Арматура может быть неотъемлемой частью снаряда, но она также может быть сконфигурирована для ускорения отдельного, электрически изолированного или непроводящего снаряда. Твердые металлические скользящие проводники часто являются предпочтительной формой арматуры рельсотрона, но плазменные или «гибридные» арматуры также могут использоваться. [7] Плазменная арматура образована дугой ионизированного газа, которая используется для толкания твердой непроводящей полезной нагрузки аналогично давлению метательного газа в обычной пушке. Гибридная арматура использует пару плазменных контактов для сопряжения металлической арматуры с рельсами пушки. Твердые арматуры также могут «переходить» в гибридные арматуры, как правило, после того, как будет превышен определенный порог скорости. Высокий ток, необходимый для питания рельсотрона, может быть обеспечен различными технологиями электропитания, такими как конденсаторы, импульсные генераторы и дисковые генераторы. [8]
Для потенциального военного применения рельсотроны обычно представляют интерес, поскольку они могут достигать гораздо больших начальных скоростей, чем пушки, работающие на обычных химических ракетных топливах. Увеличенные начальные скорости с более аэродинамически обтекаемыми снарядами могут передавать преимущества увеличенной дальности стрельбы, в то время как с точки зрения воздействия на цель увеличенные конечные скорости могут позволить использовать снаряды с кинетической энергией, включающие наведение hit-to-kill, в качестве замены разрывным снарядам . Поэтому типичные военные конструкции рельсотронов нацелены на начальные скорости в диапазоне 2000–3500 м/с (4500–7800 миль/ч; 7200–12600 км/ч) с дульной энергией 5–50 мегаджоулей (МДж). Для сравнения, 50 МДж эквивалентны кинетической энергии школьного автобуса весом 5 тонн, движущегося со скоростью 509 км/ч (316 миль/ч; 141 м/с). [9] Для одноконтурных рельсотронов эти требования к миссии требуют токов запуска в несколько миллионов ампер , поэтому типичный источник питания рельсотрона может быть спроектирован так, чтобы обеспечивать ток запуска 5 МА в течение нескольких миллисекунд. Поскольку напряженность магнитного поля, необходимая для таких запусков, обычно составляет приблизительно 10 тесла (100 килогаусс ), большинство современных конструкций рельсотронов фактически имеют воздушный сердечник, т. е. они не используют ферромагнитные материалы, такие как железо, для усиления магнитного потока. Однако, если ствол изготовлен из магнитопроницаемого материала, напряженность магнитного поля увеличивается из-за увеличения проницаемости ( μ = μ 0 * μ r , где μ — эффективная проницаемость, μ 0 — постоянная проницаемости, а μ r — относительная проницаемость ствола, и ). Поле, «ощущаемое» якорем, пропорционально , поэтому возросшее поле увеличивает силу, действующую на снаряд.
Скорости рельсотрона обычно попадают в диапазон скоростей, достижимых двухступенчатыми газовыми пушками ; однако последние обычно считаются подходящими только для лабораторного использования, в то время как рельсотроны считаются имеющими некоторые потенциальные перспективы для разработки в качестве военного оружия. Газовая пушка Combustion Light Gas Gun в форме прототипа 155 мм была спроектирована для достижения скорости 2500 м/с со стволом калибра 70. [10] В некоторых проектах по исследованию гиперскоростей снаряды «предварительно впрыскиваются» в рельсотроны, чтобы избежать необходимости в старте с места, и для этой роли использовались как двухступенчатые газовые пушки, так и обычные пороховые пушки. В принципе, если технология электропитания рельсотрона может быть разработана для обеспечения безопасных, компактных, надежных, боеспособных и легких блоков, то общий объем и масса системы, необходимые для размещения такого источника питания и его основного топлива, могут стать меньше требуемого общего объема и массы для эквивалентного для миссии количества обычных порохов и взрывчатых боеприпасов. Вероятно, такая технология была усовершенствована с введением Электромагнитной системы запуска самолетов (EMALS) (хотя рельсотроны требуют гораздо более высокой мощности системы, поскольку примерно одинаковые энергии должны быть доставлены за несколько миллисекунд, а не за несколько секунд). Такое развитие событий затем принесло бы дополнительное военное преимущество, поскольку устранение взрывчатых веществ из любой военной оружейной платформы снизит ее уязвимость для вражеского огня. [ необходима цитата ]
Концепция рельсотрона была впервые представлена французским изобретателем Андре Луи Октавом Фошоном-Вильпле, который создал небольшую рабочую модель в 1917 году при поддержке Société anonyme des accumulators Tudor (ныне Tudor Batteries ). [11] [12] Во время Первой мировой войны французский директор по изобретениям в Министерстве вооружений Жюль-Луи Брентон поручил Фошону-Вильпле разработать электрическую пушку калибра 30–50 мм 25 июля 1918 года после того, как делегаты Комиссии по изобретениям стали свидетелями тестовых испытаний рабочей модели в 1917 году. Однако проект был заброшен после окончания Первой мировой войны в том же году, 11 ноября 1918 года. [12] Фошон-Вильпле подал заявку на патент США 1 апреля 1919 года, который был выдан в июле 1922 года как патент № 1,421,435 «Электрический аппарат для метания снарядов». [13] В его устройстве две параллельные шины соединены крыльями снаряда, а весь аппарат окружен магнитным полем . При пропускании тока через шины и снаряд возникает сила, которая толкает снаряд вдоль шин в полет. [14]
В 1923 году русский ученый А. Л. Корольков подробно изложил свою критику конструкции Фошона-Вильпле, оспаривая некоторые утверждения Фошона-Вильпле о преимуществах его изобретения. В конце концов Корольков пришел к выводу, что, хотя создание дальнобойной электрической пушки было в пределах возможного, практическое применение рельсотрона Фошона-Вильпле было затруднено его огромным потреблением электроэнергии и необходимостью специального электрогенератора значительной мощности для его питания. [12] [15]
В 1944 году, во время Второй мировой войны , Иоахим Хенслер из Управления вооружений Германии предложил первую теоретически жизнеспособную рельсовую пушку. [12] [16] К концу 1944 года теория, лежащая в основе его электрической зенитной пушки, была достаточно проработана, чтобы позволить Командованию зенитной артиллерии Люфтваффе выпустить спецификацию, которая требовала начальной скорости снаряда 2000 м/с (4500 миль/ч; 7200 км/ч; 6600 фут/с) и снаряда, содержащего 0,5 кг (1,1 фунта) взрывчатого вещества. Орудия должны были быть установлены в батареи по шесть штук, стреляющих по двенадцать выстрелов в минуту, и они должны были соответствовать существующим установкам 12,8 см FlaK 40. Она так и не была построена. Когда после войны были обнаружены подробности, это вызвало большой интерес, и было проведено более детальное исследование, завершившееся отчетом 1947 года, в котором был сделан вывод о том, что это теоретически осуществимо, но что каждой пушке потребуется достаточно мощности, чтобы осветить половину Чикаго. [14]
В 1950 году сэр Марк Олифант , австралийский физик и первый директор Исследовательской школы физических наук в новом Австралийском национальном университете , инициировал проектирование и строительство самого большого в мире (500 мегаджоулей) гомеополярного генератора . [17] Эта машина была в эксплуатации с 1962 года и позже использовалась для питания крупномасштабного рельсотрона, который использовался в качестве научного эксперимента. [18]
В 1980 году Баллистическая исследовательская лаборатория (позже объединенная в Исследовательскую лабораторию армии США ) начала долгосрочную программу теоретических и экспериментальных исследований рельсотронов. Работа проводилась преимущественно на Абердинском испытательном полигоне , и большая часть ранних исследований черпала вдохновение в экспериментах с рельсотронами, проведенных Австралийским национальным университетом . [19] [20] Темы исследований включали динамику плазмы, [21] электромагнитные поля, [22] телеметрию, [23] и перенос тока и тепла. [24] В то время как военные исследования в области технологии рельсотронов в Соединенных Штатах продолжались непрерывно в последующие десятилетия, направление и фокус, которые они приняли, резко изменились из-за серьезных изменений в уровнях финансирования и потребностях различных правительственных агентств. В 1984 году формирование Организации стратегической оборонной инициативы привело к смещению целей исследований в сторону создания созвездия спутников для перехвата межконтинентальных баллистических ракет . В результате американские военные сосредоточились на разработке небольших управляемых снарядов, которые могли бы выдерживать запуск с высокой перегрузкой из сверхскоростных плазменных арматурных рельсотронов. Но после публикации важного исследования Совета по оборонным наукам в 1985 году армия США , корпус морской пехоты и DARPA получили задание разработать противотанковые электромагнитные технологии запуска для мобильных наземных боевых машин . [25] В 1990 году армия США сотрудничала с Техасским университетом в Остине, чтобы основать Институт передовых технологий (IAT), который сосредоточился на исследованиях, связанных с твердой и гибридной арматурой, взаимодействием рельсов и арматуры и электромагнитными материалами для пусковых установок. [26] Объект стал первым армейским центром исследований и разработок, финансируемым из федерального бюджета , и в нем разместилось несколько армейских электромагнитных пусковых установок, таких как пусковая установка среднего калибра. [25] [27]
С 1993 года правительства Великобритании и США сотрудничали в проекте рельсотрона в испытательном центре вооружений в Дандреннане , кульминацией которого стало испытание 2010 года, в ходе которого BAE Systems выстрелила снарядом весом 3,2 кг (7 фунтов) со скоростью 18,4 мегаджоулей [3390 м/с (7600 миль/ч; 12200 км/ч; 11100 футов/с)]. [28] [ проверка не удалась ] В 1994 году Научно-исследовательский и опытно-конструкторский центр вооружений DRDO Индии разработал рельсотрон с конденсаторной батареей с низкой индуктивностью 240 кДж, работающей при напряжении 5 кВ, способной запускать снаряды весом 3–3,5 г со скоростью более 2000 м/с (4500 миль/ч; 7200 км/ч; 6600 футов/с). [29] В 1995 году Центр электромагнетизма Техасского университета в Остине спроектировал и разработал скорострельную рельсовую пусковую установку под названием Cannon-Caliber Electromagnetic Gun . Прототип пусковой установки позже был испытан в Исследовательской лаборатории армии США , где он продемонстрировал эффективность затвора более 50 процентов. [30] [31]
В 2010 году ВМС США испытали разработанный BAE Systems компактный рельсотрон для установки на кораблях, который разгонял снаряд весом 3,2 кг (7 фунтов) до гиперзвуковой скорости около 3390 м/с (7600 миль/ч; 12200 км/ч; 11100 футов/с) или около 10 Махов с кинетической энергией 18,4 МДж. Это был первый раз в истории, когда были достигнуты такие уровни производительности. [28] [32] [ проверка не удалась ] Они дали проекту девиз «Velocitas Eradico», что на латыни означает «Я, [кто есть] скорость, искореняю» — или, на просторечии, «Скорость убивает». Более ранний рельсотрон той же конструкции (32 мегаджоуля) находится в Испытательном центре вооружений Дандреннан в Соединенном Королевстве. [33]
Маломощные, малогабаритные рельсотроны также стали популярными студенческими и любительскими проектами. Несколько любителей активно проводят исследования рельсотронов. [34] [35]
Рельсотрон состоит из двух параллельных металлических рельсов (отсюда и название). На одном конце эти рельсы подключены к источнику электропитания, чтобы сформировать казенную часть пушки. Затем, если между рельсами вставить проводящий снаряд (например, вставив в казенную часть), он замыкает цепь. Электроны текут от отрицательного вывода источника питания вверх по отрицательному рельсу, через снаряд и вниз по положительному рельсу, обратно к источнику питания. [36]
Этот ток заставляет рельсотрон вести себя как электромагнит , создавая магнитное поле внутри петли, образованной длиной рельсов до положения якоря. В соответствии с правилом правой руки , магнитное поле циркулирует вокруг каждого проводника. Поскольку ток имеет противоположное направление вдоль каждого рельса, чистое магнитное поле между рельсами ( B ) направлено под прямым углом к плоскости, образованной центральными осями рельсов и якоря. В сочетании со всем этим током ( I ) в якоре, это создает силу Лоренца , которая ускоряет снаряд вдоль рельсов, всегда вне петли (независимо от полярности питания) и от источника питания, к дульному концу рельсов. Существуют также силы Лоренца, действующие на рельсы и пытающиеся раздвинуть их, но поскольку рельсы закреплены прочно, они не могут двигаться.
По определению, если ток в один ампер течет в паре идеальных бесконечно длинных параллельных проводников, которые разделены расстоянием в один метр, то величина силы на каждом метре этих проводников будет ровно 0,2 микроньютона. Более того, в общем случае сила будет пропорциональна квадрату величины тока и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками. Из этого также следует, что для рельсотронов с массой снаряда в несколько кг и длиной ствола в несколько м потребуются очень большие токи для разгона снарядов до скоростей порядка 1000 м/с.
Очень большой источник питания, обеспечивающий порядка миллиона ампер тока, создаст огромную силу на снаряде, разгоняя его до скорости многих километров в секунду (км/с). Хотя эти скорости возможны, тепла, выделяемого при движении объекта, достаточно, чтобы быстро разрушить рельсы. В условиях интенсивного использования современные рельсотроны потребуют частой замены рельсов или использования термостойкого материала, который будет достаточно проводящим, чтобы производить тот же эффект. В настоящее время общепризнано, что для создания мощных рельсотронов, способных стрелять более чем несколькими выстрелами с одного набора рельсов, потребуются крупные прорывы в материаловедении и смежных дисциплинах. Ствол должен выдерживать эти условия до нескольких выстрелов в минуту для тысяч выстрелов без отказа или существенной деградации. Эти параметры значительно превосходят современное состояние материаловедения. [37] [38]
Источник питания должен быть способен поставлять большие токи, поддерживаемые и контролируемые в течение полезного периода времени. Самым важным показателем эффективности источника питания является энергия, которую он может поставлять. По состоянию на декабрь 2010 года, наибольшая известная энергия, использованная для приведения в движение снаряда из рельсотрона, составляла 33 мегаджоуля. [39] Наиболее распространенными формами источников питания, используемых в рельсотронах, являются конденсаторы и компенсаторы , которые медленно заряжаются от других непрерывных источников энергии. [ требуется ссылка ]
Рельсы должны выдерживать огромные силы отталкивания во время стрельбы, и эти силы будут стремиться оттолкнуть их друг от друга и от снаряда. По мере увеличения зазоров между рельсом и снарядом развивается дуга , которая вызывает быстрое испарение и обширные повреждения поверхностей рельсов и поверхностей изоляторов. Это ограничивало некоторые ранние исследовательские рельсотроны одним выстрелом за интервал обслуживания.
Индуктивность и сопротивление рельсов и источника питания ограничивают эффективность конструкции рельсотрона. В настоящее время проводятся испытания различных форм рельсов и конфигураций рельсотронов, в частности, ВМС США ( Военно-морская исследовательская лаборатория ), Институтом передовых технологий Техасского университета в Остине и BAE Systems.
Рельсы и снаряды должны быть изготовлены из прочных проводящих материалов; рельсы должны выдерживать силу ускоряющегося снаряда и нагреваться из-за больших токов и трения. Некоторые ошибочные работы предполагали, что сила отдачи в рельсотронах может быть перенаправлена или устранена; тщательный теоретический и экспериментальный анализ показывает, что сила отдачи действует на затвор так же, как в химическом огнестрельном оружии. [40] [41] [42] [43] Рельсы также отталкиваются посредством боковой силы, вызванной тем, что рельсы толкаются магнитным полем, как и снаряд. Рельсы должны выдерживать это без изгиба и должны быть очень надежно закреплены. В настоящее время опубликованные материалы предполагают, что должны быть достигнуты значительные успехи в материаловедении, прежде чем рельсы смогут быть разработаны, что позволит рельсотронам стрелять больше, чем несколько выстрелов полной мощности, прежде чем потребуется замена рельсов.
В современных конструкциях огромное количество тепла создается электричеством, протекающим по рельсам, а также трением снаряда , покидающего устройство. Это вызывает три основные проблемы: плавление оборудования, снижение безопасности персонала и обнаружение силами противника из-за повышенной инфракрасной сигнатуры . Как кратко обсуждалось выше, напряжения, возникающие при стрельбе такого рода устройства, требуют чрезвычайно термостойкого материала. В противном случае рельсы, ствол и все прикрепленное оборудование расплавятся или будут непоправимо повреждены.
На практике рельсы, используемые в большинстве конструкций рельсотронов, подвергаются эрозии при каждом запуске. Кроме того, снаряды могут подвергаться некоторой степени абляции , и это может ограничить срок службы рельсотрона, в некоторых случаях серьезно. [44]
Рельсотроны имеют ряд потенциальных практических применений, в первую очередь для военных. Однако в настоящее время изучаются и другие теоретические применения.
Изучалась электродинамическая помощь при запуске ракет. [45] Космические применения этой технологии, вероятно, будут включать специально сформированные электромагнитные катушки и сверхпроводящие магниты . [46] Для этого применения, вероятно, будут использоваться композитные материалы . [47]
Для космических запусков с Земли относительно короткие расстояния ускорения (менее нескольких км) потребуют очень больших сил ускорения, более высоких, чем могут выдержать люди. Другие конструкции включают более длинную винтовую (спиральную) дорожку или большую кольцевую конструкцию, в которой космический аппарат будет облетать кольцо много раз, постепенно набирая скорость, прежде чем будет выпущен в пусковой коридор, ведущий в небо. Тем не менее, если это технически осуществимо и экономически эффективно для строительства, придание сверхскоростной скорости убегания снаряду, запускаемому на уровне моря, где атмосфера наиболее плотная, может привести к тому, что большая часть скорости запуска будет потеряна из-за аэродинамического сопротивления . Кроме того, снаряду все еще может потребоваться некоторая форма бортового наведения и управления для реализации полезного угла ввода на орбиту, который может быть недостижим, основываясь только на угле возвышения пусковой установки относительно поверхности Земли (см. практические соображения о скорости убегания ).
В 2003 году Иэн Макнаб изложил план по превращению этой идеи в реализованную технологию. [48] Из-за сильного ускорения эта система будет запускать только прочные материалы, такие как еда, вода и, что самое важное, топливо. В идеальных условиях (экватор, горы, направление на восток) система будет стоить 528 долларов за кг, [48] по сравнению с 5000 долларов за кг у обычной ракеты. [49] Рельсотрон Макнаба может производить около 2000 запусков в год, что в общей сложности составит максимум 500 тонн, запускаемых в год. Поскольку длина пусковой трассы составит 1,6 км, питание будет поставляться распределенной сетью из 100 вращающихся машин (компрессоров), расположенных вдоль трассы. Каждая машина будет иметь ротор из углеродного волокна весом 3,3 тонны, вращающийся с высокой скоростью. Машина может перезаряжаться в течение нескольких часов, используя мощность 10 МВт. Эта машина может питаться от специального генератора. Общий вес пускового комплекта составит почти 1,4 тонны. Полезная нагрузка на запуск в этих условиях составляет более 400 кг. [48] Пиковое рабочее магнитное поле составит 5 Тл — половина из них будет исходить от рельсов, а другая половина — от усиливающих магнитов. Это вдвое уменьшит требуемый ток через рельсы, что в четыре раза уменьшит мощность.
NASA предложило использовать рельсотрон для запуска «клиновидного самолета с гиперзвуковыми прямоточными воздушно- реактивными двигателями » на большую высоту со скоростью 10 Махов, где он затем выведет небольшую полезную нагрузку на орбиту с помощью обычного ракетного двигателя. [50] Экстремальные перегрузки, связанные с прямым запуском рельсотрона с земли в космос, могут ограничить использование только самых прочных полезных нагрузок. В качестве альтернативы можно использовать очень длинные рельсовые системы для уменьшения требуемого ускорения запуска. [48]
Рельсотроны исследуются как оружие со снарядами, которые не содержат взрывчатых веществ или топлива, но которым придаются чрезвычайно высокие скорости: 2500 м/с (8200 футов/с) (приблизительно 7 Маха на уровне моря) или более. Для сравнения, винтовка M16 имеет начальную скорость 930 м/с (3050 футов/с), а 16-дюймовое/50-калиберное орудие Mark 7 , которым вооружались американские линкоры во время Второй мировой войны, имеет начальную скорость 760 м/с (2490 футов/с), что из-за его гораздо большей массы снаряда (до 2700 фунтов) генерирует дульную энергию 360 МДж и кинетическую энергию удара на дальности более 160 МДж (см. также проект HARP ). Выстреливая более мелкими снарядами на чрезвычайно высоких скоростях, рельсотроны могут производить удары кинетической энергии, равные или превосходящие разрушительную энергию 5"/54 калибра орудий Mark 45 Naval (которые достигают до 10 МДж на дуле), но с большей дальностью. Это уменьшает размер и вес боеприпасов, позволяя перевозить больше боеприпасов и устраняя опасности перевозки взрывчатых веществ или порохов в танке или морской оружейной платформе. Кроме того, стреляя более аэродинамически обтекаемыми снарядами на более высоких скоростях, рельсотроны могут достигать большей дальности, меньшего времени на прицеливание и на более коротких дистанциях меньшего сноса ветром, обходя физические ограничения обычного огнестрельного оружия: «ограничения расширения газа запрещают запуск снаряда без посторонней помощи на скорости более примерно 1,5 км/с и дальности более 50 миль [80 км] из практической обычной орудийной системы». [51]
Современные технологии рельсотронов требуют длинного и тяжелого ствола, но баллистика рельсотрона намного превосходит баллистику обычных пушек с такой же длиной ствола. Рельсотроны также могут наносить урон по площади, детонируя разрывной заряд в снаряде, который выпускает рой более мелких снарядов по большой площади. [52] [53]
Если предположить, что многочисленные технические проблемы, с которыми сталкиваются рельсотроны, пригодные для использования в полевых условиях, будут преодолены, включая такие проблемы, как наведение снарядов рельсотрона, долговечность рельса, боевая живучесть и надежность электропитания, то повышенные скорости запуска рельсотронов могут обеспечить преимущества по сравнению с более традиционными пушками для различных наступательных и оборонительных сценариев. Рельсотроны имеют ограниченный потенциал для использования как против наземных, так и против воздушных целей.
Первый запланированный к производству рельсотрон, оснащенный оружием, система General Atomics Blitzer, начала полномасштабные испытания в сентябре 2010 года. Оружие запускает обтекаемый отделяющийся подкалиберный снаряд, разработанный Phantom Works компании Boeing, со скоростью 1600 м/с (5200 футов/с) (примерно 5 Махов) с ускорением, превышающим 60 000 g n . [54] Во время одного из испытаний снаряд смог пролететь еще 7 километров (4,3 мили) по дальности после проникновения в стальную пластину толщиной 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм). Компания надеется провести интегрированную демонстрацию системы к 2016 году, а затем запустить ее в производство к 2019 году, при условии финансирования. Пока что проект финансируется самостоятельно. [55]
В октябре 2013 года General Atomics представила наземную версию рельсотрона Blitzer. Представитель компании заявил, что пушка может быть готова к производству через «два-три года». [56]
Рельсотроны изучаются для использования в качестве зенитного оружия для перехвата воздушных угроз, в частности противокорабельных крылатых ракет , в дополнение к наземной бомбардировке. Сверхзвуковая противокорабельная ракета, летящая над морем, может появиться над горизонтом в 20 милях от военного корабля, оставляя кораблю очень короткое время реакции для ее перехвата. Даже если обычные системы обороны реагируют достаточно быстро, они дороги, и можно нести только ограниченное количество крупных перехватчиков. Снаряд рельсотрона может достигать скорости звука в несколько раз быстрее, чем ракета; из-за этого он может поразить цель, такую как крылатая ракета, намного быстрее и дальше от корабля. Снаряды также обычно намного дешевле и меньше, что позволяет переносить гораздо больше (у них нет систем наведения, и они полагаются на рельсотрон для подачи своей кинетической энергии, а не на обеспечение ее сами). Скорость, стоимость и численные преимущества систем рельсотронов могут позволить им заменить несколько различных систем в текущем подходе к многоуровневой обороне. [57] Снаряд рельсотрона без возможности изменения курса может поражать быстро движущиеся ракеты на максимальной дальности 30 морских миль (35 миль; 56 км). [58] Как и в случае с Phalanx CIWS, неуправляемые снаряды рельсотрона потребуют много выстрелов, чтобы сбить маневрирующие сверхзвуковые противокорабельные ракеты, причем шансы поразить ракету резко возрастают по мере ее приближения. ВМС планируют, что рельсотроны смогут перехватывать эндоатмосферные баллистические ракеты, скрытные воздушные угрозы, сверхзвуковые ракеты и роящиеся надводные угрозы; прототип системы для поддержки задач перехвата должен быть готов к 2018 году и введен в эксплуатацию к 2025 году. Эти временные рамки предполагают, что оружие планируется установить на надводных боевых кораблях ВМС следующего поколения, строительство которых, как ожидается, начнется к 2028 году. [59]
Компания BAE Systems в какой-то момент заинтересовалась установкой рельсовых пушек на свою будущую боевую машину . [60] [61] [62]
Индия успешно испытала свой собственный рельсотрон. [63] Россия , [64] Китай , [65] [66] Турецкие компании ASELSAN [67] и Yeteknoloji [68] также разрабатывают рельсотроны. [69]
Германия, Франция и Япония будут совместно разрабатывать рельсотронное оружие. [70]
Спиральные рельсотроны [71] — это многовитковые рельсотроны, которые уменьшают ток рельса и щетки в разы, равных числу витков. Два рельса окружены спиральным стволом, а снаряд или многоразовый носитель также спиральный. Снаряд непрерывно возбуждается двумя щетками, скользящими по рельсам, а две или более дополнительных щеток на снаряде служат для возбуждения и коммутации нескольких витков направления спирального ствола перед снарядом и/или позади него. Спиральный рельсотрон — это нечто среднее между рельсотроном и койлганом . В настоящее время они не существуют в практической, пригодной для использования форме.
В 1980 году в Массачусетском технологическом институте был построен винтовой рельсотрон , который питался от нескольких батарей больших по тем временам конденсаторов (примерно 4 фарад ). Он был длиной около 3 метров, состоял из 2 метров ускоряющей катушки и 1 метра замедляющей катушки. Он мог запускать планер или снаряд на расстояние около 500 метров.
Плазменный рельсотрон — это линейный ускоритель и плазменное энергетическое оружие , которое, как и снарядный рельсотрон, использует два длинных параллельных электрода для ускорения «скользящего короткого» якоря. Однако в плазменном рельсотроне якорь и выбрасываемый снаряд состоят из плазмы или горячих, ионизированных, газообразных частиц, а не из твердого куска материала. MARAUDER ( Magnetically Accelerated Ring to Achieve Ultra-high Directed Energy and Radiation ) — это или был проект Исследовательской лаборатории ВВС США по разработке коаксиального плазменного рельсотрона. Это одна из нескольких попыток правительства США разработать плазменные снаряды. Первые компьютерные симуляции были проведены в 1990 году, а первый опубликованный эксперимент появился 1 августа 1993 года. [72] [73] По состоянию на 1993 год проект, по-видимому, находился на ранних экспериментальных стадиях. Оружие было способно производить кольца плазмы в форме пончика и шаровые молнии, которые взрывались с разрушительными эффектами при попадании в цель. [74] Первоначальный успех проекта привёл к тому, что он стал засекреченным, и только несколько ссылок на MARAUDER появились после 1993 года. [ необходима цитата ]
Были построены и запущены в эксплуатацию полномасштабные модели, включая пушку с 9-мм (3,5 дюйма) стволом и кинетической энергией 9 мегаджоулей, разработанную американским DARPA . Проблемы износа рельсов и изоляторов еще предстоит решить, прежде чем рельсотроны смогут начать заменять обычное оружие. Вероятно, старейшая последовательно успешная система была создана Агентством оборонных исследований Великобритании на полигоне Дандреннан в Кирккадбрайте , Шотландия . Эта система была создана в 1993 году и эксплуатируется уже более 10 лет.
В настоящее время Китай является одним из основных игроков в области электромагнитных пусковых установок; в 2012 году он принимал 16-й Международный симпозиум по электромагнитным пусковым технологиям (EML 2012) в Пекине. [75] Спутниковые снимки конца 2010 года показали, что испытания проводились на бронетанковом и артиллерийском полигоне недалеко от Баотоу , в автономном районе Внутренняя Монголия . [76]
Вооруженные силы США выразили заинтересованность в проведении исследований в области технологии электрического оружия в конце 20-го века, поскольку электромагнитным пушкам не требуется топливо для выстрела, как это делают обычные орудийные системы, что значительно повышает безопасность экипажа и снижает расходы на логистику, а также обеспечивает большую дальность. Кроме того, рельсотронные системы показали потенциальную возможность обеспечения более высокой скорости снарядов, что увеличит точность для противотанковой, артиллерийской и противовоздушной обороны за счет сокращения времени, необходимого снаряду для достижения цели. В начале 1990-х годов армия США выделила более 150 миллионов долларов на исследования в области электрического оружия. [77] В Центре электромеханики Техасского университета в Остине были разработаны военные рельсотроны, способные выпускать вольфрамовые бронебойные пули с кинетической энергией девять мегаджоулей (9 МДж). [78] Девять мегаджоулей — это достаточно энергии, чтобы доставить 2 кг (4,4 фунта) снаряда со скоростью 3 км/с (1,9 миль/с) — при такой скорости достаточно длинный стержень из вольфрама или другого плотного металла может легко проникнуть в танк и потенциально пройти сквозь него (см. APFSDS ).
Центр надводных боевых действий ВМС США в Дальгрене продемонстрировал 8-мегаджоулевую рельсовую пушку, стреляющую 3,2-килограммовыми (7,1 фунта) снарядами в октябре 2006 года в качестве прототипа 64-мегаджоулевого оружия, которое будет установлено на борту военных кораблей ВМС. Основная проблема, с которой столкнулся ВМС США при внедрении системы рельсовых пушек, заключается в том, что пушки изнашиваются из-за огромного давления, напряжений и тепла, которые генерируются миллионами ампер тока, необходимыми для стрельбы снарядами с мегаджоулями энергии. Хотя такое оружие и не такое мощное, как крылатая ракета, такая как BGM-109 Tomahawk , которая будет доставлять цели 3000 МДж энергии, такое оружие, в теории, позволило бы ВМС доставлять более гранулированную огневую мощь за долю стоимости ракеты, и его будет гораздо сложнее сбивать по сравнению с будущими оборонительными системами. Для контекста еще одно уместное сравнение — 120-мм пушка Rheinmetall , используемая на основных боевых танках, которая генерирует 9 МДж дульной энергии.
В 2007 году компания BAE Systems поставила ВМС США прототип мощностью 32 МДж (дульная энергия). [79] Такое же количество энергии выделяется при детонации 4,8 кг (11 фунтов) C4 .
31 января 2008 года ВМС США провели испытания рельсотрона, который выстрелил снарядом с энергией 10,64 МДж и начальной скоростью 2520 м/с (8270 футов/с). [80] Питание обеспечивалось новым 9-мегаджоульным прототипом конденсаторной батареи, использующей твердотельные переключатели и конденсаторы с высокой плотностью энергии, поставленной в 2007 году, и более старой 32-мегаджоульной импульсной системой питания из Научно-исследовательского центра по производству электрических пушек Green Farm армии США, разработанной в конце 1980-х годов, которая ранее была отремонтирована подразделением электромагнитных систем (EMS) компании General Atomics. [81] Ожидается, что он будет готов между 2020 и 2025 годами. [82]
Испытание рельсотрона состоялось 10 декабря 2010 года ВМС США в Центре надводных боевых действий ВМС США в Дальгрене. [83] Во время испытания Управление военно-морских исследований установило мировой рекорд, выполнив выстрел в 33 МДж из рельсотрона, который был построен компанией BAE Systems. [39] [84]
Еще одно испытание состоялось в феврале 2012 года в Центре надводных боевых действий ВМС в Дальгрене. Хотя по энергии оно было похоже на вышеупомянутое испытание, использованный рельсотрон был значительно компактнее и имел более традиционный вид ствола. Прототип, созданный компанией General Atomics, был доставлен для испытаний в октябре 2012 года. [85]
В 2014 году ВМС США планировали интегрировать рельсотрон с дальностью стрельбы более 160 км (100 миль) на корабль к 2016 году. [86] Это оружие, хотя и имеет форм-фактор, более типичный для корабельного орудия, должно было использовать компоненты, во многом схожие с теми, которые были разработаны и продемонстрированы в Дальгрене. [87] Гиперскоростные снаряды весят 10 кг (23 фунта), имеют длину 18 дюймов (460 мм) и стреляют со скоростью 7 Махов . [88]
Будущая цель состояла в том, чтобы разработать снаряды, которые были бы самонаводящимися – необходимое требование для поражения удаленных целей или перехвата ракет. [89] Когда управляемые снаряды будут разработаны, ВМС прогнозируют, что каждый снаряд будет стоить около 25 000 долларов, [90] хотя разработка управляемых снарядов для орудий имеет историю удвоения или утроения первоначальных оценок стоимости. Некоторые высокоскоростные снаряды, разработанные ВМС, имеют командное наведение, но точность командного наведения неизвестна, и даже неизвестна, сможет ли он выдержать выстрел на полной мощности.
В 2014 году единственными кораблями ВМС США, которые могли производить достаточно электроэнергии для получения желаемой производительности, были три эсминца класса Zumwalt (серия DDG-1000); они могут генерировать 78 мегаватт электроэнергии, больше, чем необходимо для питания рельсотрона. Однако проект Zumwalt был отменен, и никаких дополнительных единиц строиться не будет. Инженеры работают над тем, чтобы вывести технологии, разработанные для кораблей серии DDG-1000, в систему батарей, чтобы другие военные корабли могли управлять рельсотроном. [91] По состоянию на 2014 год большинство эсминцев могут выделить только девять мегаватт дополнительной электроэнергии, в то время как для приведения снаряда в движение на желаемую максимальную дальность потребуется 25 мегаватт [92] (т. е. для запуска снарядов мощностью 32 МДж со скоростью 10 выстрелов в минуту). Даже если корабли, такие как эсминец класса Arleigh Burke , могут быть модернизированы с достаточной электрической мощностью для работы рельсотрона, пространство, занимаемое на кораблях интеграцией дополнительной системы вооружения, может вынудить удалить существующие системы вооружения, чтобы освободить место. [93] Первые испытания на борту корабля должны были проводиться с рельсотроном, установленным на экспедиционном быстроходном транспорте (EPF) класса Spearhead , но позже это было изменено на наземные испытания. [94]
Хотя 23-фунтовые снаряды не имеют взрывчатки, их скорость 7 Махов дает им 32 мегаджоуля энергии, но кинетическая энергия удара на дальности обычно составляет 50 процентов или меньше от дульной энергии. ВМС рассматривали другие варианты использования рельсовых пушек, помимо наземной бомбардировки, такие как противовоздушная оборона; при наличии правильных систем наведения снаряды могут перехватывать самолеты, крылатые ракеты и даже баллистические ракеты. ВМС также разрабатывают оружие направленной энергии для использования в противовоздушной обороне, но пройдут годы или десятилетия, прежде чем оно станет эффективным. [95] [96] [97]
Рельсотрон будет частью флота ВМС, который предполагает, что будущие наступательные и оборонительные возможности будут предоставляться слоями: лазеры для обеспечения обороны на близком расстоянии, рельсотроны для обеспечения атаки и обороны на среднем расстоянии и крылатые ракеты для обеспечения атаки на большом расстоянии; хотя рельсотроны будут покрывать цели на расстоянии до 100 миль, для которых ранее требовалась ракета. [98] ВМС могут в конечном итоге усовершенствовать технологию рельсотрона, чтобы позволить ему стрелять на дальность 200 морских миль (230 миль; 370 км) и наносить удар с энергией 64 мегаджоуля. Для одного выстрела потребуется 6 миллионов ампер тока, поэтому потребуется много времени, чтобы разработать конденсаторы, которые могут генерировать достаточно энергии, и достаточно прочные материалы для оружия. [76]
Наиболее перспективным ближайшим применением для оружейных рельсовых пушек и электромагнитных пушек, в целом, вероятно, является применение на борту военных кораблей с достаточным запасом электрической генерирующей мощности и места для хранения батарей. Взамен живучесть корабля может быть повышена за счет сопоставимого сокращения количества потенциально опасных химических ракетных топлив и взрывчатых веществ, используемых. Однако сухопутные боевые силы могут обнаружить, что совместное размещение дополнительного источника электропитания на поле боя для каждой орудийной системы может быть не таким эффективным по весу и пространству, живучим или удобным источником немедленной энергии для запуска снарядов, как обычные ракетные топлива, которые производятся безопасно за линией фронта и доставляются к оружию предварительно упакованными через надежную и рассредоточенную логистическую систему.
В июле 2017 года Defensetech сообщил, что ВМС хотели бы перевести прототип рельсотрона Управления военно-морских исследований из области научного эксперимента в область полезного оружия. По словам Тома Бейтнера, руководителя отдела ВМС по борьбе с авиацией и вооружением ONR, целью было десять выстрелов в минуту по 32 мегаджоуля. Выстрел рельсотрона в 32 мегаджоуля эквивалентен примерно 23 600 000 футо-фунтов, поэтому один выстрел в 32 МДж имеет такую же дульную энергию, как и около 200 000 выстрелов калибра .22, выпущенных одновременно. [99] В более традиционных энергоблоках выстрел в 32 МДж каждые 6 с составляет чистую мощность 5,3 МВт (или 5300 кВт). Если предполагается, что рельсотрон имеет 20% эффективности при превращении электрической энергии в кинетическую, электроснабжение корабля должно будет обеспечивать около 25 МВт до тех пор, пока продолжается стрельба.
По состоянию на 2020 год [обновлять]ВМС потратили 500 млн долларов на разработку рельсовой пушки за 17 лет. ВМС сосредоточились на стрельбе гиперзвуковыми снарядами из существующих обычных орудий, уже имеющихся в наличии в большом количестве. [100] 1 июня 2021 года The Drive сообщил, что в предлагаемом бюджете ВМС США на 2022 финансовый год нет финансирования исследований и разработок рельсовой пушки. [101] Технические проблемы не удалось преодолеть, такие как огромные силы стрельбы, изнашивающие ствол всего за один или два десятка выстрелов, и слишком низкая скорострельность, чтобы быть полезной для противоракетной обороны. Приоритеты также изменились с началом разработки рельсовой пушки, и ВМС стали уделять больше внимания гиперзвуковым ракетам большей дальности по сравнению со сравнительно более короткими снарядами рельсовой пушки. [102]
Исследования в области технологии рельсотронов были основным направлением деятельности Баллистической исследовательской лаборатории (BRL) на протяжении 1980-х годов. Помимо анализа производительности, электродинамических и термодинамических свойств рельсотронов в других учреждениях (например, рельсотрон CHECMATE компании Maxwell Laboratories ), BRL закупила собственные рельсотроны для изучения, такие как их однометровый рельсотрон и четырехметровый рельсотрон. [103] [104] [105] В 1984 году исследователи BRL разработали методику анализа остатков, оставшихся на поверхности канала ствола после выстрела, с целью изучения причины прогрессирующей деградации канала ствола. [106] В 1991 году они определили свойства, необходимые для разработки эффективного пускового комплекта, а также критерии проектирования, необходимые для рельсотрона, включающего в себя ребристые, длинностержневые снаряды. [107] [108]
Исследования рельсотронов продолжились после того, как в 1992 году Лаборатория баллистических исследований была объединена с шестью другими независимыми армейскими лабораториями в Исследовательскую лабораторию армии США (ARL). Одним из основных проектов в области исследований рельсотронов, в которых участвовала ARL, была программа Cannon-Caliber Electromagnetic Gun (CCEMG) , которая проводилась в Центре электромеханики Техасского университета (UT-CEM) и спонсировалась Корпусом морской пехоты США и Центром исследований и разработок вооружений армии США . [109] В рамках программы CCEMG в 1995 году UT-CEM спроектировал и разработал Cannon-Caliber Electromagnetic Launcher, скорострельную рельсотронную пусковую установку. [30] Имея 30-мм ствол, пусковая установка была способна стрелять тремя залпами по пять снарядов 185-граммовыми пусковыми установками с начальной скоростью 1850 м/с и частотой стрельбы 5 Гц. Скорострельная работа достигалась за счет управления пусковой установкой с помощью множественных 83544 пиковых импульсов, обеспечиваемых CCEMG-компульсатором. Рельсотрон CCEMG включал в себя несколько особенностей: керамические боковые стенки, направленную предварительную загрузку и жидкостное охлаждение. [31] ARL отвечала за оценку производительности пусковой установки, которая была испытана на ARL Transonic Experimental Facility в Абердинском испытательном полигоне, штат Мэриленд . [110]
Исследовательская лаборатория армии США также следила за развитием электромагнитных и электротермических технологий в Институте передовых технологий (IAT) Техасского университета в Остине , одной из пяти университетских и промышленных лабораторий, которые ARL объединила для получения технической поддержки. В ней размещались две электромагнитные пусковые установки, Leander OAT и AugOAT, а также пусковая установка среднего калибра. Объект также предоставлял систему питания, включающую тринадцать конденсаторных батарей по 1 МДж, ассортимент электромагнитных пусковых устройств и диагностические аппараты. Основное внимание в исследовательской деятельности уделялось конструкциям, взаимодействиям и материалам, необходимым для электромагнитных пусковых установок. [111]
В 1999 году сотрудничество между ARL и IAT привело к разработке радиометрического метода измерения распределения температуры арматуры рельсотрона во время импульсного электрического разряда без нарушения магнитного поля. [112] В 2001 году ARL стала первой, кто получил набор данных о точности запускаемых электромагнитной пушкой снарядов с помощью прыжковых испытаний. [113] В 2004 году исследователи ARL опубликовали статьи, в которых изучалось взаимодействие высокотемпературной плазмы с целью разработки эффективных воспламенителей рельсотрона. [114] Ранние статьи описывают группу по взаимодействию плазмы и топлива в ARL и их попытки понять и различить химическое, термическое и радиационное воздействие плазмы на обычные твердые топлива. Используя сканирующую электронную микроскопию и другие диагностические методы, они подробно оценили влияние плазмы на конкретные материалы топлива. [115] [114] [116]
Китай разрабатывает собственную систему рельсотрона. [117] Согласно отчету CNBC от американской разведки, система рельсотрона Китая была впервые раскрыта в 2011 году, а наземные испытания начались в 2014 году. В период с 2015 по 2017 год система оружия получила возможность поражать цели на больших расстояниях с повышенной летальностью. Система оружия была успешно установлена на корабле ВМС Китая в декабре 2017 года, а морские испытания прошли позже. [118]
В начале февраля 2018 года в сети были опубликованы фотографии того, что, как утверждается, является китайской рельсовой пушкой. На фотографиях пушка установлена на носу десантного корабля класса Type 072III Haiyangshan . СМИ предполагают, что система готова или скоро будет готова к испытаниям. [119] [120] В марте 2018 года сообщалось, что Китай подтвердил, что начал испытания своей электромагнитной рельсовой пушки в море. [121] [122]
В ноябре 2017 года Организация оборонных исследований и разработок Индии провела успешные испытания электромагнитного рельсотрона с квадратным стволом 12 мм. Планируется провести испытания версии 30 мм. Индия намерена запустить снаряд весом в один килограмм со скоростью более 2000 м/с, используя конденсаторную батарею емкостью 10 мегаджоулей. [123] [63] Электромагнитные пушки и оружие направленной энергии входят в число систем, которые ВМС Индии намерены приобрести в своем плане модернизации до 2030 года. [124]
Министерство обороны Японии начало исследование технологий, связанных с рельсотронами, на внутреннем и международном уровне в 2015 году, одновременно проводя базовые исследования с использованием малокалиберного рельсотрона с каналом ствола 16 мм. [125] [126]
К 2016 году правительство Японии пришло к выводу, что технологическое сотрудничество с США необходимо для развертывания рельсотронов, и такое сотрудничество потребует технологических ноу-хау с японской стороны. [126] Поэтому полномасштабная разработка началась в том же году. [126] С 2016 по 2022 финансовый год проводились исследования электромагнитных систем ускорения, и была поставлена цель увеличить начальную скорость снаряда и улучшить прочность рельса на однозарядном рельсотроне калибра 40 мм. [125] Результаты испытаний, опубликованные позже, показали, что рельсотрон имел стабильную начальную скорость более 2000 м/с в течение 120 выстрелов повторного огня, что и было целевой скоростью. Рельсотрон также не показал значительных повреждений на рельсе вблизи стартовой позиции снаряда, тогда как предыдущие исследования показали значительную эрозию, подтверждающую снижение повреждений рельса. [127] В ходе испытания использовался один 20-футовый грузовой контейнер , который служил зарядным устройством, и конденсатор емкостью 5 МДж, состоящий из трех 20-футовых грузовых контейнеров для стрельбы двумя типами снарядов (общая длина около 160 мм, масса около 320 г): разделенный снаряд (分離弾), который был бы аналогичен реальному использованию и имел в виду бронебойность , и интегрированный снаряд (一体弾), который был упрощен из разделенного снаряда для снижения стоимости. Длина пушки составляет около 6 метров, а масса — 8 тонн . [128]
В предварительной оценке проекта на 2021 финансовый год, опубликованной Министерством обороны 2 сентября 2022 года, было объявлено, что оно будет проводить исследования по рельсотронам с 2022 по 2026 финансовый год. [129] Исследование направлено на «будущие рельсотроны, способные стрелять гиперзвуковыми снарядами с высокой скорострельностью для противодействия таким угрозам, как гиперзвуковые ракеты ». [130] В частности, в качестве вопросов, представляющих интерес, были упомянуты исследования по механизму непрерывного огня, устойчивости полета вне ствола, управлению огнем и повреждению рельсотрона. [128]
17 октября 2023 года Агентство по закупкам, технологиям и логистике (ALTA) объявило на своем официальном аккаунте X , что они «впервые в мире провели испытание стрельбы рельсотрона с борта судна» ( sic ) [131], предоставив видеозапись стрельбы рельсотрона в океан с судна. [132] Флот самообороны JMSDF позже намекнул в пресс-релизе на участие JS Asuka в испытании стрельбы с борта судна. [133]
Прежде чем рельсотроны будут развернуты, необходимо преодолеть основные технологические и эксплуатационные препятствия:
Пакет должен соответствовать ограничениям по массе (< 2 кг), диаметру (< 40 мм внешний диаметр) и объему (200 см 3 ) снаряда и делать это без изменения центра тяжести. Он также должен быть способен выдерживать ускорения не менее 20 000 g (порог) / 40 000 g (объективный) по всем осям, сильные электромагнитные поля (E > 5000 В/м, B > 2 Тл) и температуру поверхности > 800 °C. Пакет должен быть способен работать в присутствии любой плазмы, которая может образоваться в канале ствола или на выходе из дула, а также должен быть устойчив к радиации из-за полета вне атмосферы. Общее потребление энергии должно быть менее 8 Вт (порог) / 5 Вт (объективный), а срок службы батареи должен быть не менее 5 минут (с момента первоначального запуска), чтобы обеспечить работу в течение всего боя. Чтобы быть доступными, себестоимость производства одного снаряда должна быть как можно ниже, но не более 1000 долларов за единицу.
22 июня 2015 года компания General Atomics' Electromagnetic Systems объявила, что снаряды с бортовой электроникой выдержали всю среду запуска рельсотрона и выполнили свои предполагаемые функции в четырех последовательных испытаниях 9 и 10 июня на испытательном полигоне армии США Дагуэй в штате Юта. Бортовая электроника успешно измерила ускорения в стволе и динамику снаряда на расстоянии нескольких километров, при этом встроенный канал передачи данных продолжал работать после того, как снаряды ударились о поверхность пустыни, что необходимо для точного наведения. [137]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
