4.11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕЩЕСТВЕННЫХ СРЕДАХ Расчеты ЭМП потребовали более точного описания свойств среды. Потребовалось привлечение и освоение разделов физики диэлектриков, металлов, полупроводящих материалов и ферромагнетизма. Проблема промышленного

Пушки большого калибра Идея установить на ЛаГГ-3 пушку большого калибра и превратить самолет в истребитель танков появилась еще в 1940 году. Работа по установке на самолет пушки Таубина или Шпитального шла с весны 1941 года. Авиационная пушка Таубина калибра 37 мм не

4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Начав с самых обыденных предметов: кристаллов поваренной соли, котлов и зеркал, в этой главе мы расскажем о явлениях таинственных и необыкновенных: электромагнитной индукции, звездной аберрации, опытах по возбуждению и приему невидимых и

Стоимость нового авианосца «Джеральд Форд» (Gerald Ford) - около 13 миллиардов долларов.

Многоцелевые авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» строятся как улучшенная версия авианосцев типа «Нимиц» и отличаются от них, при сопоставимых размерах, меньшим, за счёт высокой степени автоматизации, экипажем и, как предполагается, меньшими эксплуатационными расходами. Помимо головного корабля запланировано строительство как минимум еще двух кораблей, по мере принятия на вооружение авианосцы типа «Джеральд Р. Форд» будут заменять авианосцы типов «Энтерпрайз» и «Нимиц».

При одинаковом с авианосцами типа «Нимиц» водоизмещении (около 100 000 т), «Джеральд Форд» имеет на несколько сот человек меньший экипаж. Это достигнуто за счёт внедрения автоматизации и более ремонтопригодных схем техобслуживания.

Увеличено число самолёто-вылетов - со 140 до 160 в день, на четверть увеличена мощность атомного реактора, есть и другие новшества. Улучшающие мореходные качества корабля и его взаимодействие с другими судами флота.

«Джеральд Форд» впервые в истории ВМФ США полностью спроектирован с помощью 3D-дизайна, разработанного компанией «Нортроп Грумман» с автоматизированной системой моделирования технологических процессов.

Конструкция корпуса практически одинакова с авианосцами типа «Нимиц». Более компактная надстройка сдвинута в корму и вынесена за линию борта. Надстройка оборудована мачтой из композитных материалов. Здесь расположены неподвижные радары с фазированными антенными решётками и система автоматического подлёта и посадки (JPALS), использующая глобальную систему позиционирования GPS. Расширена полётная палуба, на ней оборудованы 18 пунктов для заправки и вооружения самолётов.

Флагманские апартаменты на 70 мест для уменьшения размеров надстройки перенесены на нижнюю палубу.

Основой радиоэлектронного оборудования авианосца является двухдиапазонная радиолокационная система DBR , которая интегрирует в себе многофункциональный радар AN/SPY-3 X-диапазона фирмы Raytheon и радар объёмного обзора VSR S-диапазона фирмы Lockheed. AN/SPY-3 осуществляет обзор и сопровождение целей, управление ракетами и подсветку цели на конечном участке траектории ракеты. VSR выполняет роль дальнего обзора и целеуказания для других радаров и систем оружия. Система разрабатывалась для эсминцев нового поколения DDG-1000 «Замволт».

Значительно изменена внутренняя компоновка корабля и конфигурация полётной палубы. Обеспечено быстрое реконфигурирование внутренних объёмов при установке новой аппаратуры. Для уменьшения веса количество секций ангара сокращено с трёх до двух, а количество самолётоподъёмников — с четырёх до трёх.

В качестве средства ПВО самообороны корабль вооружён ракетами ESSM фирмы Raytheon с двумя 8-контейнерными пусковыми установками на 32 ракеты каждая. Ракеты предназначены для борьбы со скоростными высокоманёвренными противокорабельными ракетами. Системы ближнего радиуса действия включают зенитные ракеты RAM производства Raytheon и Ramsy s GmbH.

Авианосцы смогут нести до 90 самолётов и вертолётов различного назначения: палубные самолёты 5-го поколения F-35, истребители-штурмовики F/A-18E/F Super Hornet, самолёты ДРЛО E-2D Advance Hawkeye, самолёты электронного противодействия EA-18G, многоцелевые вертолёты MH-60R/S, а также боевые беспилотные летательные аппараты.

Самое существенное, и даже революционное техническое новшество - электромагнитная катапульта (EMALS) фирмы General Atomics на основе линейных электродвигателей. Замена паровых катапульт электромагнитными призвана обеспечить большую управляемость запусков самолётов, меньшие нагрузки на них, возможность взлёта при более широком диапазоне скоростей и направлений ветра, а также запуск беспилотников.

Стоимость контракта на создание EMALS - 676,2 миллиона долларов. Одновременно с катапультой созданы новые аэрофинишеры, обеспечивающие быструю остановку самолетов после касания палубы. Длина пусковой полосы 91 метр. EMALS способна разогнать самолет массой 45 тонн до 240 километров в час. Во время тестовых испытаний было произведено 22 «холостых старта» и старты с так называемым «мертвым грузом», тяжелыми тележками, масса которых составляет около 36 тонн.

EMALS это огромный линейный индукционный двигатель, то есть двигатель, ротор которого не круглый, а вытянутый вдоль стартовой полосы. Сегменты двигателя поочередно отключатся и подключаются, разгоняя самолет. В пусковом устройстве есть специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси и движется между двумя направляющими с электромагнитами, как по рельсам. Электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, включаются. Это существенно экономит электроэнергию.

В советском флоте авианосца с паровой катапультой не появилось, хотя попытки ее создать предпринимались. Этой разработкой занимался Пролетарский завод в Ленинграде, но с задачей не справился. Удалось собрать лишь один опытный образец установки «Светлана-1» на наземном испытательно-тренировочном комплексе авиации (НИТКА) в Крыму. Строительство его началось в 1977 году. Ход работ куртровал лично главком ВМФ. Тем не менее, ни один самолет с этого устройства так и не взлетел. Увидев, как она работает, главный конструктор ОКБ Сухого Симонов наотрез отказался переделывать под нее Су-27К.

Было принято решения отказаться от создания паровой катапульты, а использовать взлет с трамплина, который и был создан для авианосца «Адмирал Кузнецов».

Трамплин, конечно, более дешев и прост.

Однако его недостатки более чем очевидны. Во-первых, катапульта менее чувствительна к условиям взлета. Авианосец с катапультой может продолжать поднимать в воздух самолеты при более жестких параметрах качки, ветра и волнения, чем корабль с трамплином.

Второе преимущество катапульты - более высокий темп работы. Американский авианосец может запускать самолеты в воздух со своих четырех паровых катапульт каждые 15 секунд. У "Кузнецова" всего три стартовые позиции, причем с двух носовых самолеты могут взлетать не с полной взлетной массой. С полной боевой нагрузкой истребители могут стартовать лишь с единственной позиции, расположенной ближе к корме - самолет должен разгоняться чуть ли не по всей полетной палубе! Темп запуска при трамплинном взлете замедляется более чем в два раза по сравнению с катапультным.

У старта с трамплина более высокие требования к тяговооруженности самолета: двигатели выводятся на режим "полный форсаж" до начала разбега, что преждевременно вырабатывает их ресурс и повышает расход топлива. Меньший темп взлета авиагруппы приводит к более длительному ожиданию в точке сбора, то есть к перерасходу топлива и уменьшению боевого радиуса.

Кстати сказать, работы по созданию электромагнитной катапульты для авианосцев начались в СССР даже раньше, чем в США. В 80-е годы в Институте высоких температур Академии наук совместно с ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского и ОКБ А.И. Микояна в рамках НИР «Шампунь» велась разработка системы электромагнитного взлета и посадки самолетов для авианосцев и мобильных аэродромов наземного базирования. И продолжались в течение почти 15 лет. Но опять же не увенчались успехом. +

Наличие электромагнитной катапульты позволит новому американскому авианосцу в течение короткого времени «выстреливать» в воздух десятки беспилотников, что вписывает этот корабль в самые современные концепции сетецетрических войн с использований автономных систем вооружений.

В последние годы регулярно поднимается тема строительства нового российского авианосца, но пока дальше разговоров дело не идет. Время от времени появляются различные , хотя в планах военных пока не предусмотрено финансирование строительства корабля с авиационной группой. На днях информационное агентство ИТАР-ТАСС опубликовало интервью с генеральным директором Невского проектно-конструкторского бюро Сергеем Власовым, из которого стало известно о новых работах в направлении создания перспективного авианосца.

Корреспондент ИТАР-ТАСС и руководитель Невского ПКБ говорили о будущем отечественных и зарубежных авианосцев, а также затронули ряд важных тем. Пожалуй, самыми интересным моментом интервью является заявление С. Власова о том, что некая отечественная организация уже занимается исследованиями по тематике электромагнитной катапульты для перспективных авианосцев. Гендиректор Невского ПКБ не уточнил, кто именно занимается перспективным проектом, равно как и не раскрыл никаких подробностей этих работ.

С. Власов отметил, что перспективные отечественные авианосцы, вероятно, будут нуждаться в катапульте для запуска самолетов. Кроме того, понадобятся соответствующие самолеты. Точный облик авианосца и самолетов для него пока не определен, но уже ведутся работы в области электромагнитных катапульт. Сколько времени займет реализация этого проекта – пока не вполне ясно. Как показывает зарубежный опыт, создание электромагнитной катапульты является достаточно сложной задачей. К примеру, американские инженеры создавали и доводили такую систему больше десяти лет.

Гендиректор Невского ПКБ также отметил пока невысокую надежность перспективных систем. При всех своих преимуществах, как следует из открытых источников, электромагнитные катапульты пока проигрывают паровым в надежности чуть ли не на два порядка. Электромагнитные системы пока не слишком надежны, из-за чего число критических отказов на определенное количество циклов работы пока слишком велико.

Из слов С. Власова также следует, что в настоящее время в нашей стране разрабатывается только электромагнитная катапульта для авианосцев. Паровые системы аналогичного назначения сейчас не интересуют отечественных ученых и конструкторов. Глава Невского ПКБ пояснил это некоторыми особенностями работы паровых катапульт. Подобные системы нуждаются в ядерной энергетической установке корабля, которая производит для них пар. Что касается электромагнитной системы, то она легче, компактнее и плавней разгоняет самолет, а ее характеристики можно регулировать в зависимости от веса самолета.

По мнению С. Власова, использование катапульт может не оказать серьезного влияния на облик перспективного авианосца. В качестве примера он привел американские корабли, каждый из которых несет по четыре катапульты: две на носу и две на угловой палубе. Перспективный отечественный авианосец может сохранить трамплин в носовой части полетной палубы, а также получить две катапульты на угловой.

Руководитель Невского ПКБ полагает, что пока рано говорить о стоимости готовой электромагнитной катапульты российской разработки. Такая система состоит из нескольких компонентов (собственно катапульта, высоковольтное оборудование, генераторы и т.д.), из-за чего трудно оценивать ее итоговую стоимость. Кроме того, на цене системы может сказаться количество кораблей. Чем большие объемы будет иметь серия, тем меньше окажется стоимость каждой катапульты.

Если тема электромагнитной катапульты получит дальнейшее развитие, то площадкой для испытаний такой техники, по мнению С. Власова, может стать один из российских наземных тренажеров. Соответствующее оборудование может быть установлено и испытано на комплексе НИТКА в Крыму или в Ейске.

Несмотря на то, что строительство нового отечественного авианосца пока является делом достаточно далекого будущего, сообщения о работах над электромагнитной катапультой для подобных кораблей выглядит очень любопытно. Это означает, что оборонные предприятия уже занимаются различными исследованиями, которые в будущем помогут создать проект корабля с авиационной группой на борту.

Следует отметить, что работы по созданию катапульты являются в некотором смысле продолжением проектов, которые создавались еще в восьмидесятых годах. Авианосец «Ульяновск», который так и не был достроен, предполагалось оснастить паровыми катапультами. Благодаря этим системам корабль мог бы обеспечивать работу самолетов нескольких типов. Дело в том, что применявшийся ранее взлетный трамплин может использоваться только самолетами с высокой тяговооруженностью, а это накладывает ограничение на состав авиационной группы корабля. Авианосцы с катапультами менее требовательны с такой точки зрения.

Зарубежный опыт, прежде всего американский, наглядно показывает преимущества, которые дает использование катапульт. Паровые системы этого класса в течение последних десятилетий активно используются на кораблях ВМС США и обеспечивают им большую гибкость применения.

Новейшим американским проектом в области катапульт для авианосцев является электромагнитная система EMALS, созданная для корабля USS Gerald R. Ford (CVN-78). Утверждается, что катапульты этой системы позволят самолетам корабля осуществлять не менее 160 вылетов в день вместо 120 вылетов для авианосцев с паровой катапультой. Это должно соответствующим образом сказаться на эффективности боевой работы как самого авианосца, так и авианосной ударной группы, в которую он входит.

В начале этого года появились сообщения о похожей разработке за авторством китайских специалистов. В зарубежных СМИ сообщалось, что Китай построил наземный испытательный комплекс, оснащенный прототипом перспективной электромагнитной катапульты. Подробности китайского проекта неизвестны. Длина опытной катапульты оценивается в 120-150 метров при длине электромагнитных направляющих около 100 метров.

Таким образом, ведущие страны мира, намеревающиеся развивать свой авианосный флот, собираются отказываться от устаревающих паровых катапульт, переходя на использование электромагнитных. Преимущества новых систем перед старыми очевидны и уже не вызывают сомнений. Тем не менее, создание электромагнитной катапульты является достаточно сложной задачей, поскольку этот агрегат потребляет огромное количество электроэнергии и поэтому требует особого подхода к созданию энергосистем корабля.

Теоретически авианосец с паровой или электромагнитной катапультой может быть оснащен паротурбинной силовой установкой, однако она не позволит вывести характеристики систем на требуемый уровень. Ожидаемый эффект может быть достигнут только при использовании ядерной энергетической установки, что наглядно показывает американский опыт. Пока рано рассуждать на тему облика перспективного российского авианосца, но уже сейчас можно предположить, что разрабатываемая электромагнитная катапульта – если она дойдет до практического применения – будет использоваться на корабле с ядерной энергоустановкой.

Тем не менее, все это лишь предположения. Разработка нового российского авианосца еще не началась, и пока нет точной информации, какие системы будут применяться на нем. При этом следует признать, что сведения о создании электромагнитной катапульты могут быть свидетельством того, что сейчас ведутся некоторые предварительные работы по авианосной тематике. Подобные предварительные исследования и разработки помогут сформировать технические требования и облик перспективного авианесущего корабля, строительство которого начнется в будущем.

По материалам сайтов:
http://itar-tass.com/
http://lenta.ru/
http://ria.ru/

По сравнению с паровой катапультой EMALS имеет меньший вес, занимает меньший объем, требует меньше времени и людей для обслуживания и управления, быстрее перезаряжается. Благодаря более высокому КПД электромагнитное устройство создает меньшую нагрузку на главную энергетическую установку корабля. Наибольшее упрощение конструкции произошло за счет устранения гидравлических и пневматических подсистем, и упрощения механической части по сравнению с паровой катапультой, которой для каждого запуска требовались сотни килограммов перегретого пара. В целом это устройство отлично ложится в концепцию «электрических кораблей», которые в перспективе должны определять облик ВМС США в целом.

Это была реакция на разговор с одним из офицеров ВМС США, участвующих в испытаниях новой системы, который сообщил своему главнокомандующему, что новая система пока не дает достаточной мощности и в целом «работает нехорошо». Комментировать Трампа сложно. С одной стороны, паровые катапульты обеспечивают боеспособность американских палубных авиакрыльев уже более шести десятилетий и могут прослужить еще столько же. С другой - они не вписываются в перспективные концепции применения ВМС, требуя серьезного пересмотра планов использования БПЛА и внесения радикальных изменений в конструкцию авианосцев нового поколения, проектировавшихся как полностью электрические корабли, не нуждающиеся в массивных паропроводах от главной энергетической установки к авиационно-техническому комплексу.

Корректировать и демпфировать высказывания американского президента предстоит в первую очередь главе Джеймсу Мэттису и министру ВМС США Шону Стекли. Учитывая прошлое Мэттиса как генерала Корпуса морской пехоты США, потребности флота он должен понимать больше, чем многие его коллеги, так что дискуссия обещает быть как минимум интересной. Впрочем, достаточно отвлеченной: последствия любого решения в данном случае начнут сказываться не раньше середины следующего десятилетия.