L'US Navy crée des armes sur de nouveaux principes physiques
Il semblerait que l'US Navy dispose aujourd'hui d'un ensemble suffisant de moyens de protection contre les missiles de croisière et antinavires balistiques (ASM). Cependant, certains experts militaires doutent que ces défenses soient capables de résister à la nouvelle génération de missiles antinavires ailés et balistiques en cours de développement dans un certain nombre de pays, principalement en Chine.
Une volée pour un million
Le rapport de septembre du Service de recherche du Congrès américain est consacré à l'analyse des travaux dans le domaine de la création d'armes basées sur de nouveaux principes physiques. Ce rapport montre clairement la préoccupation des experts militaires selon laquelle dans un certain nombre de scénarios de combat lors d'attaques massives de navires de surface par divers moyens d'attaque aérienne, la charge de munitions existante des moyens de défense traditionnels peut, d'une part, ne pas être suffisante, et d'autre part, le Le coût des missiles guidés anti-aériens navals (SAM) de ces munitions sera tout simplement incomparable avec le coût de l'arme d'attaque.
Les croiseurs lance-missiles de l'US Navy sont connus pour transporter 122 missiles, tandis que les destroyers transportent 90 à 96 missiles. Cependant, une partie du nombre total d'armes de missiles est constituée de missiles de croisière Tomahawk pour des frappes contre des cibles au sol et des armes anti-sous-marines. Le montant restant est constitué de missiles dont il peut y avoir jusqu'à plusieurs dizaines d'unités. Dans ce cas, il faut prendre en compte: pour augmenter la probabilité de toucher une cible aérienne, deux missiles peuvent être lancés contre elle, ce qui augmente le taux de consommation de munitions. Dans les lanceurs verticaux universels (UVPU) des navires, des armes de missiles de différents types sont installées ensemble, et donc la recharge de l'UVPU n'est possible que lors du retour à la base ou à l'arrêt.
Si nous analysons le coût d'échantillons spécifiques de missiles embarqués de l'US Navy, alors la défense d'un navire de surface est coûteuse. Ainsi, le prix d'une unité d'armes anti-aériennes pour certains types dépasse plusieurs millions de dollars. Par exemple, les missiles RAM (Rolling Airframe Missile) coûtant au Trésor 0,9 million de dollars par unité et les missiles ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) pour 1,1 -1,5 million. Pour la protection dans la zone médiane contre les avions et les missiles antinavires ailés, ainsi que contre les missiles antinavires balistiques dans la section finale de la trajectoire, le SM-6 Block 1 SAM "Standard" d'un coût de 3,9 millions de dollars est utilisé. Les missiles "Standard" SM-3 Block 1B (14 millions de dollars l'unité) et les missiles "Standard" SM-3 Block IIA (plus de 20 millions) sont utilisés pour intercepter les attaques de missiles balistiques antinavires en milieu hors atmosphère trajectoire.
Pour améliorer l'efficacité des défenses des navires de surface, l'US Navy travaille actuellement sur des armes laser, des canons électromagnétiques et des projectiles à hypervitesse (HPV). La disponibilité de tels moyens permettra de contrer à la fois les moyens d'attaque aériens et de surface.
Par le pouvoir de la lumière
Le travail de la Marine dans le développement de lasers militaires de grande puissance a atteint un niveau qui lui permet de contrer certains types de cibles de surface (NC) et aériennes (CC) à une distance d'environ 1, 6 kilomètres et de commencer leur déploiement sur navires de guerre (BC) en quelques années. Des lasers embarqués plus puissants, qui seront prêts à être déployés dans les années à venir, donneront à la surface BC de l'US Navy la capacité de contrer les NC et CC à des distances d'environ 16 kilomètres. Ces lasers fourniront, entre autres, une défense antimissile de dernière ligne pour la Colombie-Britannique contre certains types de missiles balistiques, dont le nouveau missile balistique antinavires chinois (ASBM).
L'US Navy et le US Department of Defense développent actuellement trois types de lasers qui, en principe, peuvent être utilisés sur le BC: un SSL à fibre à semi-conducteur (laser à semi-conducteur), un laser à fente SSL et un laser à électrons libres (FEL) laser. L'un des démonstrateurs laser à fibre SSL expérimentés a été développé par la Marine dans le cadre du système d'armes laser LaWS (Laser Weapon System). Une autre variante du laser à fibre SSL de la Marine a été créée dans le cadre du programme Tactical Laser System (TLS). Parmi un certain nombre de programmes du département américain de la Défense visant à développer un laser à fente SSL à des fins militaires, figure le programme de laser marin MLD (Maritime Laser Demonstration).
La Marine a également développé un prototype de FEL de faible puissance, un laser à électrons libres, et travaille actuellement sur un prototype de ce laser de plus grande puissance.
Le rapport souligne que bien que la Marine développe des technologies laser et des prototypes de lasers embarqués potentiels, et a également une vision généralisée des perspectives de leur développement ultérieur, il n'existe actuellement aucun programme spécifique pour l'achat de versions en série de ces lasers ou un programme cela indiquerait des dates précises pour l'installation des lasers pour certains types de bookmakers.
Comme indiqué dans le rapport, les armes laser présentent à la fois certains avantages et un certain nombre d'inconvénients pour contrer divers types de menaces, y compris les missiles balistiques.
Laser - les pros
L'un des avantages d'une arme laser est son économie. Le coût du carburant du navire pour produire l'électricité nécessaire au tir d'un laser à pompage électrique s'avère être inférieur à un dollar par tir, tandis que le coût d'un système de défense antimissile à courte portée est de 0,9 à 1,4 million de dollars, et les missiles à longue portée sont plusieurs millions de dollars. L'utilisation de lasers peut donner au BC une alternative lors de la destruction de cibles moins importantes telles que les drones, tandis que des missiles seront utilisés pour assurer la destruction de cibles plus importantes. Le BK est un type d'équipement naval très coûteux, tandis que l'ennemi utilise des moyens militaires relativement bon marché, de petits bateaux, des drones, des missiles antinavires, des missiles balistiques antinavires contre lui. Par conséquent, grâce à l'utilisation de lasers, il est possible de modifier le rapport des coûts de la défense du navire. Le BC dispose d'une charge de munitions limitée pour les armes de missiles et d'artillerie, dont l'utilisation nécessitera un retrait temporaire du navire de la bataille pour reconstituer la charge de munitions. Les armes laser n'ont aucune restriction sur le nombre de tirs et peuvent être utilisées pour détruire les leurres qui sont activement utilisés pour utiliser les munitions du navire. Un navire prometteur avec des armes laser et des missiles s'avérera plus compact et moins cher qu'un navire URO avec un grand nombre de missiles dans des lanceurs verticaux.
Les armes laser fourniront une frappe presque instantanée de la cible, ce qui élimine le besoin de calculer la trajectoire d'interception d'une cible attaquante par un missile anti-missile. La cible est désactivée en focalisant un faisceau laser dessus pendant quelques secondes, après quoi le laser peut être réorienté vers un autre objet. Ceci est particulièrement important lorsqu'un BC opère dans la zone côtière, lorsqu'il peut être visé avec des armes de missiles, d'artillerie et de mortier à des distances relativement courtes.
Les armes laser peuvent frapper des cibles super maniables dont les caractéristiques aérodynamiques sont supérieures à celles des missiles anti-missiles des navires.
Le laser fournit des dommages collatéraux minimes, en particulier lors des combats dans la zone portuaire. En plus des fonctions de frappe de cibles, le laser peut être utilisé pour détecter et suivre des cibles et les affecter de manière non létale, en supprimant les capteurs optoélectroniques embarqués.
Inconvénients du laser
Ceux-ci incluent la mise en œuvre de l'interception uniquement dans la ligne de mire de la cible et l'impossibilité de détruire les cibles au-dessus de l'horizon. Restreindre la capacité d'intercepter de petits objets en haute mer, ce qui les cache dans les crêtes des vagues.
L'intensité du rayonnement laser lors de son passage dans l'atmosphère est affaiblie en raison de l'absorption dans les raies spectrales de diverses composantes atmosphériques ou de la diffusion Rayleigh, ainsi que des inhomogénéités macroscopiques liées aux turbulences atmosphériques ou au réchauffement de l'atmosphère par le même faisceau. En raison de la diffusion par de telles inhomogénéités, le faisceau laser peut s'étendre, ce qui entraînera une diminution de la densité d'énergie - le paramètre le plus important caractérisant la létalité des armes laser.
Pour repousser une attaque massive, un seul laser sur le navire peut ne pas suffire en raison de la nécessité de le recibler à plusieurs reprises dans un laps de temps limité. A cet égard, il faudra placer plusieurs lasers sur le BC du type systèmes d'artillerie anti-aérienne (ZAK) pour l'autodéfense au niveau de la dernière ligne.
Les lasers de faible puissance en kilowatts peuvent être moins efficaces que les lasers de puissance supérieure en mégawatts pour cibler des cibles blindées (revêtement ablatif, surfaces hautement réfléchissantes, rotation du corps, etc.). L'augmentation de la puissance du laser augmentera son coût et son poids. L'exposition à un faisceau laser en cas d'échec peut causer des dommages collatéraux indésirables et des dommages à votre avion ou à vos satellites.
Questions de taille
Néanmoins, les cibles potentielles des armes laser peuvent être des capteurs optoélectroniques, y compris ceux utilisés sur les missiles antinavires; petits bateaux et bateaux; missiles non guidés, obus, mines, drones, aéronefs pilotés, missiles antinavires, missiles balistiques, y compris missiles balistiques antinavires.
Les lasers d'une puissance de sortie d'environ 10 kilowatts peuvent contrer les drones à courte portée, avec une puissance de dizaines de kilowatts - drones et bateaux de certains types, puissance de cent kilowatts - drones, bateaux, NUR, projectiles et mines, puissance de centaines de kilowatts - toutes les cibles ci-dessus, ainsi que les aéronefs habités et certains types de missiles guidés, d'une capacité de plusieurs mégawatts - à toutes les cibles mentionnées précédemment, y compris les missiles antinavires supersoniques et les missiles balistiques à des portées allant jusqu'à 18 kilomètres.
BC avec des lasers d'une puissance de plus de 300 kilowatts peut protéger non seulement eux-mêmes, mais aussi d'autres navires dans leur zone de responsabilité lorsque, par exemple, dans le cadre d'un groupe d'attaque de porte-avions.
Selon l'US Navy, les croiseurs équipés du système de défense antimissile Aegis et les destroyers (navires des types CG-47 et DDG-51), ainsi que les navires de débarquement pour hélicoptères (DVKD) du type San Antonio LPD-17 ont un niveau d'alimentation électrique pour les opérations de combat utilisant des armes laser telles que LaWS.
Certains navires de l'US Navy seront capables d'utiliser des lasers de type SSL avec une puissance de sortie allant jusqu'à 100 kilowatts dans des conditions de combat.
Jusqu'à présent, la Marine ne dispose pas de systèmes de munitions disposant d'un niveau d'alimentation ou de capacités de refroidissement suffisant pour assurer le fonctionnement des lasers SSL d'une puissance de sortie supérieure à 100 kilowatts. En raison des grandes dimensions des lasers de type FEL, ils ne peuvent pas être installés sur des croiseurs ou des destroyers existants. Les dimensions des porte-avions et des navires d'assaut amphibies à usage général (LHA / LHD) avec un grand pont d'envol peuvent fournir un espace suffisant pour accueillir un laser FEL, mais ils n'ont pas une puissance suffisante pour supporter un laser FEL mégawatt.
Sur la base de ces conditions, la Marine devra dans les années à venir déterminer les exigences pour les conceptions d'engins spatiaux prometteurs et les restrictions qui leur sont imposées dans le cas de l'installation de lasers navals, notamment des lasers SSL d'une puissance supérieure à 100 kilowatts., ainsi que les lasers FEL.
Ces limitations ont conduit, par exemple, à la réalisation du programme croiseur CG (X), puisque ce projet prévoyait l'exploitation d'un laser SSL d'une puissance supérieure à 100 kilowatts et/ou d'un laser FEL de classe mégawatt.
Après l'achèvement du programme CG (X), la Marine n'a annoncé aucun projet futur d'acquisition d'un BC capable d'exploiter un laser de type SSL d'une puissance supérieure à 100 kilowatts ou un laser FEL.
Porteurs laser
Cependant, comme souligné dans le rapport, les options de conception de navires qui pourraient étendre la capacité de la Marine à y installer des lasers dans les années à venir peuvent couvrir les options suivantes.
Concevoir une nouvelle variante du destroyer DDG-51 Flight III, que la Marine prévoit d'acheter au cours de l'exercice 2016, avec suffisamment d'espace, de puissance et de capacités de réfrigération pour prendre en charge un laser SSL d'une capacité de 200 à 300 kilowatts ou plus. Cela nécessitera d'allonger le boîtier du DDG-51, ainsi que de fournir de l'espace pour l'équipement laser et des groupes électrogènes et des unités de réfrigération supplémentaires.
Conception et achat d'un nouveau destroyer, qui est un développement ultérieur de la variante DDG-51 Flight III, qui fournira un laser SSL avec une puissance de sortie de 200-300 kilowatts ou plus et/ou un laser FEL mégawatt.
Modification de la conception de l'UDC, qui sera achetée dans les années à venir de manière à assurer le fonctionnement d'un laser SSL d'une puissance de 200-300 kilowatts ou plus et/ou d'un laser FEL d'une classe mégawatt.
Modification, si nécessaire, de la conception d'un nouveau porte-avions de type "Ford" (CVN-78), de sorte qu'un laser SSL d'une puissance de 200-300 kilowatts ou plus et/ou un laser FEL d'une classe mégawatt peut être exploité.
En avril 2013, la Marine a annoncé qu'elle prévoyait d'installer des armes laser sur l'USS Ponce, qui avait été converti d'une péniche de débarquement à une péniche expérimentale pour le développement technologique d'armes laser contre les bateaux attaquants et les drones. En août de l'année dernière, ce laser de 30 kilowatts a été installé sur ce navire, situé dans le golfe Persique. Selon le commandement central américain, le laser du navire a détruit avec succès un bateau à grande vitesse et un drone lors des tests.
Dans le cadre du programme de création d'armes laser embarquées, la Marine a initié un projet d'affinement technologique d'une technologie laser solide SSL-TM (solid-state technology maturation), au sein duquel des groupes industriels emmenés par BAE Systems, Northrop Grumman) et Raytheon se disputent le développement d'un laser embarqué d'une puissance de 100 à 150 kilowatts, efficace contre les petits bateaux et les drones.
Le département R&D de l'US Navy procédera à une analyse approfondie des résultats des tests du laser au Pons UDC pour son utilisation ultérieure dans le programme SSL-TM, dont l'objectif est de créer un prototype de laser d'une puissance de 100- 150 kilowatts pour les essais en mer d'ici 2018. Les règles d'interception et la technologie d'utilisation de LaWS dans des conditions de combat seront déterminées, qui sont ensuite censées être mises en œuvre dans des armes laser plus puissantes.
Une nouvelle augmentation de la puissance laser à 200-300 kilowatts permettra à cette arme de contrer certains types de missiles antinavires ailés, et une augmentation de la puissance de sortie à plusieurs centaines de kilowatts, ainsi qu'à un mégawatt et plus, peut rendre cette arme efficace contre tous les types de missiles antinavires ailés et balistiques.
Mais même si l'arme développée basée sur des lasers à semi-conducteurs a une puissance suffisante pour détruire les petits bateaux, les bateaux et les drones, mais ne peut pas contrer les missiles antinavires ailés ou balistiques, son apparition sur les navires augmentera leur efficacité au combat. Les armes laser permettront, par exemple, de réduire la consommation de missiles pour intercepter les drones et d'augmenter le nombre de missiles pouvant être utilisés pour contrer les missiles antinavires.
Par la force d'induction
En plus des lasers à solide, la Marine développe depuis 2005 un canon électromagnétique dont l'idée est d'appliquer une tension d'une source d'alimentation à deux rails porteurs de courant parallèles (ou coaxiaux). Lorsque le circuit est fermé, en plaçant sur les jeux de barres, par exemple, un chariot mobile qui conduit le courant et a de bons contacts avec les jeux de barres, un courant électrique est généré qui induit un champ magnétique. Ce champ crée une pression qui tend à écarter les conducteurs qui forment le circuit. Mais comme les rails-pneus massifs sont fixes, le seul élément mobile est le chariot, qui, sous l'influence de la pression, commence à se déplacer le long des rails de sorte que le volume occupé par le champ magnétique augmente, c'est-à-dire dans le sens de la source d'alimentation. L'amélioration des canons EM vise à augmenter la vitesse finale aux nombres M = 5, 9-7, 4 au niveau de la mer.
Initialement, la Marine a commencé à développer un canon EM comme une arme pour le soutien côtier direct du Corps des Marines lors d'opérations amphibies, mais a ensuite réorienté ce programme pour créer une arme EM pour se protéger contre les missiles anti-navires. La Marine finance actuellement les travaux de BAe Systems et de General Atomics pour créer deux démonstrateurs d'armes EM, dont l'évaluation a commencé en 2012. Ces deux prototypes sont conçus pour lancer des projectiles d'une énergie de 20 à 32 MJ, ce qui permet un vol de projectile à une distance de 90 à 185 kilomètres.
En avril 2014, la Marine a annoncé son intention d'installer un prototype de canon EM au cours de l'exercice 2016 à bord du navire d'assaut amphibie rapide polyvalent JHSV (Joint High Speed Vessel) de classe Spiehead pour les essais en mer. En janvier 2015, il est devenu connu des plans de la Marine pour adopter le canon EM au cours de la période 2020-2025. En avril, il a été signalé que la Marine envisageait d'installer un canon EM sur un nouveau destroyer de classe Zumwalt (DDG-1000) au milieu des années 2020.
Fin 2014, le commandement des systèmes navals de l'US Navy NAVSEA (Naval Sea Systems Command) a accidentellement publié une demande d'informations RFI (Request for Information) pour le programme de création d'un puissant canon EM ferroviaire. La demande a été émise au nom de NAVSEA (PMS 405), de l'Office of Naval Research (ONR) et du bureau du secrétaire à la défense. Il est apparu sur le site gouvernemental FedBizOpps le 22 décembre 2014 et a été annulé quatre heures plus tard. Quiconque a eu le temps de se familiariser avec RFI peut se faire une idée des orientations de développement du programme EM rail gun. En particulier, l'industrie et les établissements universitaires ont été invités à soumettre leurs propositions pour le développement d'un canon EM à capteur de conduite de tir (FCS) pour détecter, suivre et frapper des cibles terrestres et aériennes et des missiles balistiques.
Selon la RF, le capteur FCS du futur canon à rail EM devrait avoir un champ de vision de balayage électronique de plus de 90 degrés (en azimut et dans le plan vertical), suivre des cibles avec une petite surface de diffusion efficace (ESR) à une distance longue portée, suivre et frapper des cibles balistiques dans l'atmosphère, bloquer les interférences environnementales (météo, terrain et biologique), assurer le traitement des données lors de la repousse d'une frappe de missile balistique, fournir une défense aérienne et frapper des cibles de surface, suivre simultanément les cibles attaquantes et les projectiles supersoniques lancés, et procéder à une évaluation qualitative du degré de dommages au combat. De plus, le capteur FCS doit démontrer une fermeture rapide de la boucle de conduite de tir, une résistance accrue aux contre-mesures techniques et tactiques, un suivi et une collecte de données à grande vitesse, ainsi qu'une préparation technologique suffisante pour créer un prototype au troisième trimestre de l'exercice 2018, et assurer la préparation opérationnelle en 2020-2025.
Le RFI a demandé aux industriels et aux instituts de recherche de décrire les éléments clés et l'état de préparation de leurs technologies FCS, de fournir des informations sur leur adéquation aux applications polyvalentes, les éventuels problèmes d'intégration avec les systèmes de combat navals existants et l'impact sur la chaîne d'approvisionnement.
Le NAVSEA Surface Warfare Research Center à Dahlgren, en Virginie, devait accepter les propositions de l'industrie entre le 21 et le 22 janvier 2015 et publier une réponse finale le 6 février. Mais maintenant, naturellement, toutes ces dates sont décalées vers la droite.
Le département R&D de l'US Navy a lancé un programme innovant pour créer un prototype de canon à rail EM en 2005. Dans le cadre de la première étape du programme, il était envisagé de créer un lanceur avec une durée de vie acceptable et une technologie de puissance impulsionnelle fiable. Le travail principal a été concentré sur la création du canon du pistolet, l'alimentation électrique, la technologie du rail. En décembre 2010, le système de démonstration développé par le SIC à Dahlgren a atteint un record du monde d'énergie initiale de 33 MJ et suffisant pour lancer un projectile à une distance de 204 kilomètres.
Le premier démonstrateur de canon EM construit par une entreprise industrielle appartient à BAe Systems et a une capacité de 32 MJ. Ce démonstrateur a été amené à Dahlgren en janvier 2012, et un prototype concurrent de General Atomics est arrivé quelques mois plus tard.
Sur la base des acquis de la première étape des travaux, la deuxième étape a débuté en 2012, dans le cadre de laquelle les travaux se sont concentrés sur la mise au point d'équipements et de méthodes garantissant une cadence de tir au niveau de 10 coups par minute. Pour assurer une cadence de tir constante, il est nécessaire de développer et de mettre en œuvre les méthodes les plus efficaces de thermorégulation d'un canon EM.
Les premiers tests d'un prototype de canon EM développé par BAe Systems ou General Atomics en mer auront lieu à bord du navire de débarquement polyvalent à grande vitesse-catamaran JHSV-3 Millinocket. Ils sont prévus pour l'exercice 2016 et sont à un seul coup. Le tir en mode semi-automatique à l'aide du canon EM embarqué entièrement intégré est prévu pour 2018.
Projectiles à hyper vélocité
Le développement du canon EM prévoit également la création de projectiles spéciaux à hypervitesse guidés HVP (projectile hypervitesse), qui pourraient également être utilisés comme canons navals standard de 127 mm et terrestres de 155 mm. Les croiseurs de l'US Navy, au nombre de 22, en ont deux, et les destroyers (69 unités) ont un canon de 127 mm. Trois nouveaux destroyers de classe DDG-1000 Zumvolt en construction ont chacun deux canons de 155 mm.
Selon BAe Systems, le projectile HVP a une longueur de 609 millimètres et une masse de 12,7 kilogrammes, y compris une charge utile pesant 6,8 kilogrammes. La masse de l'ensemble du kit de lancement HVP est de 18,1 kilogrammes avec une longueur de 660 millimètres. Les experts de BAe Systems affirment que la cadence de tir maximale des projectiles HVP est de 20 coups par minute d'un canon de 127 mm Mk45 et de 10 coups par minute d'un prometteur canon de destroyer DDG 1000 de 155 mm, désigné AGS (système de canon avancé). La cadence de tir du canon EM est de six coups par minute.
La portée de tir des projectiles HVP du canon 127-mm Mk 45 Mod 2 dépasse 74 kilomètres, et lors du tir du canon 155-mm du destroyer DDG-1000 - 130 kilomètres. Si ces obus sont tirés à partir d'un canon EM, la portée de tir sera de plus de 185 kilomètres.
La demande d'informations RFI de la Marine adressée à l'industrie en juillet 2015 pour la fabrication d'un prototype de canon EM indiquait la masse du lanceur de projectiles HVP à environ 22 kilogrammes.
Lorsqu'il est tiré d'un canon d'artillerie de 127 mm, le projectile atteint une vitesse correspondant au nombre M = 3, qui est la moitié de celle tirée d'un canon EM, mais plus du double de la vitesse d'un projectile conventionnel de 127 mm lancé à partir d'un canon de navire Mk 45. Cette vitesse, selon les experts, est tout à fait suffisante pour intercepter au moins certains types de missiles antinavires ailés.
L'avantage du concept d'utilisation du canon de 127 mm et du projectile HVP est le fait que de tels canons sont déjà installés sur les croiseurs et destroyers de l'US Navy, ce qui crée les conditions préalables à la prolifération rapide de nouveaux projectiles dans la Navy comme le le développement du HVP est terminé et ces armes sont intégrées dans les systèmes de combat des navires des types susmentionnés.
Par analogie avec les armes laser embarquées, même si les projectiles hypervitesse tirés par des canons d'artillerie de 127 mm sont incapables de contrer les missiles balistiques antinavires, ils amélioreront néanmoins l'efficacité au combat du navire. La présence de ces obus permettra l'utilisation d'un nombre réduit de missiles pour contrer les missiles antinavires de croisière, tout en augmentant le nombre de missiles pour intercepter les missiles antinavires balistiques.
