Railgun po chińsku
Okręt desantowy „Haiyanshan” pr. 72-III z eksperymentalnym działem szynowym, 2018 r. Fot. Arstechnica.net
Co najmniej od 2000 roku chińskie organizacje naukowe i przemysłowe pracują nad tematem dział szynowych. W latach dziesiątych zbudowali i przetestowali kilka eksperymentalnych instalacji artyleryjskich tego rodzaju, w tym próbkę nadającą się do montażu na statku-matce. Z oczywistych względów rozwój i testy odbywają się za zamkniętymi drzwiami, ale niektóre ich szczegóły, które cieszą się dużym zainteresowaniem, wciąż pojawiają się w otwartej prasie.
Nowe dane
Któregoś dnia chińsko-angielska publikacja South China Morning Post zwróciła uwagę na niedawną publikację w czasopiśmie naukowym Transactions of China Electrotechnical Society, której autorem jest zespół pracowników Uniwersytetu Inżynierii Marynarki Wojennej. Zespół naukowców pod przewodnictwem Lu Junyonga poinformował o testach eksperymentalnego działa szynowego.
Ze względu na tajemnicę tematu nie są podawane wszystkie dane dotyczące przeprowadzonych wydarzeń. W szczególności nieznany był czas przeprowadzenia opisanych testów. Wiadomo, że artykuł trafił do czasopisma w sierpniu 2023 roku, co wskazuje na przybliżony czas zakończenia testów i późniejszych prac.
W swoim artykule chińscy naukowcy opisali przybliżony postęp prac, a także opowiedzieli o problemach zidentyfikowanych podczas eksperymentalnego odpalania. Ponadto poruszany jest temat rozwiązywania tych problemów przy wykorzystaniu najnowocześniejszych technologii. Podobno rozwój całkowicie nowego kompleksu artyleryjskiego zakończył się sukcesem. Jednocześnie nie mogą wyjaśnić przyszłych losów projektu.
Podczas testowania
Jak wynika z publikacji w Transactions of China Electrotechnical Society, w testach wykorzystano eksperymentalne działo szynowe nienazwanego typu oraz amunicję kierowaną. Ten ostatni został stworzony specjalnie dla nowej broni, z uwzględnieniem jej specyfiki i wymagań. Artykuł wspomina pewne szczegóły, ale nie opisuje ogólnego wyglądu broni i pocisku. Testy przeprowadzono przy wsparciu Marynarki Wojennej PLA.
Montaż artylerii szynowej pod osłoną. Zdjęcie Navyrecognition.com
Podobno eksperymentalna broń wystrzeliła kierowany pocisk w kierunku warunkowego celu. Działo rozpędzało amunicję do prędkości ponad 5M (ponad 1700 m/s) i wysyłało ją na wysokość ok. 15 km. Następnie pocisk, wykorzystując swoje powierzchnie aerodynamiczne i powstałą energię, wykonał lot ślizgowy po płaskiej trajektorii. Lot eksperymentalnej amunicji trwał ok. 3 minuty Nie podano jednak zasięgu strzału.
Test ten wykazał podstawową funkcjonalność nowego systemu artyleryjskiego i potwierdził zdolność działa szynowego do przyspieszania pocisku do prędkości hipersonicznej. Jednak imprezę uznano za nieudaną. Faktem jest, że pocisk zboczył z pierwotnej trajektorii, nie wzniósł się na wymaganą wysokość i nie pokazał obliczonego zasięgu.
Podczas wcześniejszych testów w tunelu aerodynamicznym oraz w symulacjach komputerowych takich problemów nie było i pocisk leciał umownie w obliczonym zasięgu. W związku z tym specjaliści z Akademii Inżynierii Marynarki Wojennej musieli przeprowadzić dodatkowe badania i znaleźć przyczyny negatywnego zjawiska.
Blokada prędkości
W swoim projekcie Lu Junyong i współpracownicy wykorzystali zasadę stabilizacji pocisku poprzez obrót, charakterystyczną dla współczesnej artylerii. Na poziomie teoretycznym odpowiadało to specyfice działa szynowego i prędkościom lotu hipersonicznego. W praktyce jednak pojawiły się nieprzewidziane skutki.
Analiza danych telemetrycznych z eksperymentalnego pocisku wykazała, że podczas lotu utrzymywał on wysoką prędkość obrotową uzyskaną w momencie startu. Co więcej, wszystkie obliczenia opierały się na fakcie, że obrót będzie zwalniał w miarę przechodzenia po trajektorii, jak to ma miejsce w przypadku „zwykłych” pocisków. Utrzymanie prędkości obrotowej wpływało na orientację amunicji w przestrzeni, zużycie energii kinetycznej, a w konsekwencji na tor lotu.
Efekt ten nazwano blokowaniem prędkości obrotowej i zaczęliśmy go badać. Doświadczenia w warunkach laboratoryjnych wykazały, że zjawisko to nie jest częste i występuje nieregularnie, a dostępne metody obliczeniowe nie pozwalają na jego przewidzenie. Jednocześnie stało się jasne, że rzeczywista balistyka wewnętrzna i zewnętrzna działa szynowego i jego amunicji jest bardziej złożona niż stosowane modele matematyczne.
„Haiyanshan” wypływa w morze. Zdjęcie Navyrecognition.com
W toku dalszych prac udało się znaleźć przyczynę ustalenia prędkości obrotowej i niepowodzenia testów praktycznych. Zatem po wystrzeleniu z działa szynowego na pocisk przykładane są kolosalne obciążenia. Duże przeciążenia podczas przyspieszania mogą prowadzić do deformacji zewnętrznych elementów amunicji - sterów czy stabilizatorów. Ta zmiana kształtu części i naruszenie symetrii wpływa na aerodynamikę i parametry lotu. W tym przypadku pogorszenie aerodynamiki nie wystarczy, aby spowodować wystąpienie obciążeń niszczących.
Poszukiwanie rozwiązań zidentyfikowanego problemu przeprowadzono z wykorzystaniem modelowania komputerowego. Według doniesień efektywność tego procesu została zwiększona dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji. W rezultacie znaleziono szereg pomysłów, jak zapobiec utrwalaniu się prędkości obrotowej lub pozbyć się jej w locie.
Proponuje się ponowne rozważenie konstrukcji samego pocisku. Jego części muszą być odporne na przeciążenia. Istnieje także możliwość sterowania prędkością obrotową za pomocą standardowych sterów amunicyjnych. Inne rozwiązanie polega na zwiększeniu prędkości początkowej pocisku do wartości optymalnych, które uniemożliwiają ustalenie prędkości.
Nieznane perspektywy
Według artykułu opublikowanego przez Transactions of China Electrotechnical Society chińscy naukowcy napotkali nieoczekiwane problemy na etapie testowania działa szynowego. W toku dalszych prac udało im się znaleźć kilka rozwiązań na raz. Jednak późniejsze wydarzenia nie przedostały się jeszcze do otwartej prasy.
Nie wiadomo, jak w wyniku nowych badań zmieniła się konstrukcja broni i amunicji. Nie jest także jasne, które z proponowanych rozwiązań cieszy się większym zainteresowaniem na poziomie teoretycznym. Nie podano, czy nowe rozwiązania zostały przetestowane w praktyce, a jeśli tak, to które z nich okazały się lepsze.
Jednak nawet bez tych informacji wyłania się ciekawy obraz. Z publikacji w czasopiśmie naukowym wynika, że chińska nauka i przemysł w dalszym ciągu pracują w dziedzinie dział szynowych i uzyskują pewne wyniki. Opracowywane i budowane są prototypy, których testy pozwalają potwierdzić obliczenia i/lub zidentyfikować nowe okoliczności i problemy. W razie potrzeby przeprowadzane są nowe badania w celu wyjaśnienia istniejących danych, skorygowania błędów itp.
Eksperymentalne działo szynowe EMRG firmy BAE Systems, opracowane dla Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Zdjęcie: Departament Obrony USA
Chiny opracowują projekty nowej broni i sprzętu wojskowego z zachowaniem niezbędnej tajemnicy. O istnieniu nowych próbek zwykle dowiadujemy się dość późno, kiedy nowe rozwiązania są wdrażane w metalu i przechodzą do testów. Program karabinów szynowych nie jest wyjątkiem.
W tej chwili znane jest tylko jedno eksperymentalne działo szynowe chińskiej konstrukcji. Stanowisko artyleryjskie z taką bronią po raz pierwszy zauważono w 2018 roku i wtedy było ono już zainstalowane na statku transportowym. Następnie zgłoszono testy takiego produktu i uzyskano pozytywne wyniki. Przy tym nie podano szczegółów technicznych projektu i charakterystyki broni.
Oczywiście budowę instalacji pilotażowej dla statku poprzedziła budowa podobnych stacjonarnych systemów do badań laboratoryjnych i terenowych. Ponadto po 2018 r. można by opracować i zmontować nowe działa szynowe z określonymi funkcjami, ale nie zostały one jeszcze podane do wiadomości publicznej.
Nie wiadomo, o jakim rozwoju mowa w artykule specjalistów z Akademii Inżynierii Marynarki Wojennej. Możliwe, że było to działo szynowe zamontowane wcześniej na statku, ale nie można wykluczyć zastosowania innych produktów. Tak czy inaczej, kolejna seria testów pomogła znaleźć nowe nieznane problemy i pomyślnie je rozwiązać.
Wniosek o przywództwo
Koncepcja działa szynowego jest szczególnie złożona, a opracowanie tego typu projektów wymaga rozwiniętego zaplecza naukowo-technicznego. Pod tym względem tylko kilka krajów zajmujących wiodące pozycje w światowej nauce i technologii ma takie projekty. Chiny weszły do tego kręgu już dawno temu, po tym jak udało im się wprowadzić swoje rozwiązania do testów na lądowych i morskich stanowiskach testowych.
Do niedawna Stany Zjednoczone mogły pochwalić się dużym sukcesem w tej dziedzinie. Jednak ich projekty, choć wykazały pewien postęp, napotkały zauważalne trudności. Z ich powodu wszelkie prace zostały wstrzymane kilka lat temu. Przemysł amerykański opuścił obiecujący kierunek i teraz Chiny słusznie rości sobie w nim pozycję światowego przywództwa.
informacja