Кинетическое энергетическое оружие

Оружие с кинетической энергией (также известное как кинетическое оружие , боеголовка с кинетической энергией , кинетическая боеголовка , кинетический снаряд , кинетическая боевая машина ) — это метательное оружие, исключительно на снаряда основанное кинетической энергии для нанесения ущерба цели вместо использования какого-либо взрывчатого вещества . , зажигательная / тепловая , химическая или радиологическая полезная нагрузка . Все кинетическое оружие работает, достигая высокой скорости полета — обычно сверхзвуковой или даже гиперскорости — и сталкивается со своими целями, преобразуя свою кинетическую энергию и относительный импульс в разрушительные ударные волны , тепло и кавитацию . В кинетическом оружии с полетом без двигателя начальная скорость или скорость запуска часто определяют эффективную дальность и потенциальный урон кинетического снаряда.

Кинетическое оружие — самое старое и наиболее распространенное оружие дальнего боя, используемое в истории человечества . Его снаряды варьируются от тупых снарядов, таких как камни и круглые дроби , заостренных ракет, таких как стрелы , болты , дротики и дротики , до современных конических высокоскоростных ударных снарядов, таких как как пули , стрелы и пенетраторы . Типичное кинетическое оружие ускоряет свои снаряды механически (с помощью мускульной силы , механических устройств , упругой энергии или пневматики ) или химически (за счет пороха сгорания , как в огнестрельном оружии ), но новые технологии позволяют разрабатывать потенциальное оружие, использующее снаряды, запускаемые с помощью электромагнитного оружия, такие как рельсотроны , койлганы и массовые приводы . Существует также концептуальное оружие, которое ускоряется под действием силы тяжести , как в случае с кинетическим бомбардировочным оружием, предназначенным для ведения космической войны .

Термин «удар на поражение» , или «кинетическое убийство» , также используется в военной аэрокосмической сфере для описания оружия с кинетической энергией, ускоряемого ракетным двигателем . Он использовался в основном в области противоракетной обороны (ПРО) и противоспутникового оружия (ASAT), но некоторые современные зенитные ракеты также являются средствами кинетического поражения. Системы «попадание-то-уничтожение» являются частью более широкого класса кинетических снарядов, класса, который широко используется в противотанковой области.

Основная концепция

Кинетическая энергия является функцией массы и скорости объекта. ^[1] Для оружия с кинетической энергией в аэрокосмической области оба объекта движутся, и относительная скорость . важна ^[а] В случае перехвата возвращаемой части (ГН) межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) на конечном этапе захода на посадку, возвращаемая машина (ГН) будет двигаться со скоростью примерно 15 000 миль в час (24 000 км/ч), в то время как перехватчик будет быть порядка 7000 миль в час (11000 км/ч). Поскольку перехватчик не может приближаться в лоб, можно предположить, что нижняя граница относительной скорости составляет порядка 16 000 миль в час (26 000 км/ч): ^[2] или переведя в единицы СИ, примерно 7150 метров в секунду.

На этой скорости каждый килограмм перехватчика будет иметь энергию:

$KE={\frac {1}{2}}m{v^{2}}={\frac {1}{2}}\times 1\,\mathrm {kg} \times \left(7150\,\mathrm {\frac {m}{s}} \right)^{2}=25,561,250\ \mathrm {J} \approx 26\ \mathrm {MJ}$

Тротил имеет взрывную энергию около 4853 джоулей на грамм. ^[3] или около 5 МДж на килограмм. Это означает, что энергия удара массы перехватчика более чем в пять раз превышает энергию детонирующей боеголовки той же массы. ^[2]

Может показаться, что это делает боеголовку лишней, но система «удар-на-уничтожение» должна фактически поражать цель, ширина которой может составлять порядка полуметра, в то время как обычная боеголовка выбрасывает множество мелких осколков, которые увеличивают вероятность поражения. воздействие на гораздо большую площадь, хотя и с гораздо меньшей ударной массой. Это привело к появлению альтернативных концепций, которые пытаются расширить зону потенциального воздействия без использования взрывчатых веществ. ^[2] В концепции SPAD 1960-х годов использовалась металлическая сетка с небольшими стальными шариками, которые выбрасывались из ракеты-перехватчика. ^[4] в то время как в эксперименте с наложением самонаведения в 1980-х годах использовался веерообразный металлический диск. ^[5]

Поскольку точность и скорость современных ракет класса «земля-воздух » (ЗРК) улучшились, а их цели стали включать в себя баллистические ракеты театра военных действий (ТБМ), многие существующие системы также перешли на удары на поражение. Сюда входит MIM-104 Patriot , у которого в версии PAC-3 удалена боеголовка и модернизирован твердотопливный ракетный двигатель, чтобы создать ракету-перехватчик, которая в целом намного меньше. ^[6] а также RIM-161 Standard Missile 3 , предназначенная для выполнения противоракетных задач. ^[7]

Доставка

К кинетическому оружию для наведения на объекты в космическом полете относятся противоспутниковое оружие и противобаллистические ракеты . Поскольку для достижения объекта на орбите необходимо достичь чрезвычайно высокой скорости, одной только высвободившейся кинетической энергии достаточно, чтобы уничтожить цель; взрывчатка не нужна. Например: энергия тротила составляет 4,6 МДж/кг, а энергия кинетической боевой машины со скоростью сближения 10 км/с (22 000 миль в час) – 50 МДж/кг. Для сравнения, 50 МДж эквивалентны кинетической энергии школьного автобуса массой 5 тонн, движущегося со скоростью 509 км/ч (316 миль в час; 141 м/с). Это экономит дорогостоящий вес и исключает детонацию , которую нужно точно рассчитать. Однако этот метод требует прямого контакта с целью, что требует более точной траектории . Некоторые боеголовки ударного действия дополнительно оснащены взрывной боеголовкой направленного действия для повышения вероятности поражения (например, израильская ракета Arrow или американская ракета Patriot PAC-3 ).

Что касается противоракетного вооружения, то ракета Arrow и MIM-104 Patriot PAC-2 имеют взрывчатку, а перехватчик кинетической энергии (KEI), легкий экзоатмосферный снаряд (LEAP, используемый в BMDS Aegis ) и THAAD - нет ( см. Агентство по противоракетной обороне ).

Кинетический снаряд также можно сбросить с самолета. Это применяется путем замены взрывчатки обычной бомбы невзрывчатым материалом (например, бетоном) для точного попадания с меньшим побочным ущербом ; это так называемые бетонные бомбы . Типичная бомба имеет массу 900 кг (2000 фунтов) и скорость падения 800 км/ч (500 миль в час). Он также применяется для тренировки сбрасывания бомбы со взрывчаткой. Этот метод использовался в операции «Свобода Ирака» и последующих военных операциях в Ираке путем совмещения заполненных бетоном учебных бомб с наведения JDAM комплектами GPS- для атаки транспортных средств и других относительно «мягких» целей, расположенных слишком близко к гражданским постройкам для использования обычных средств. фугасные бомбы.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество оружия с кинетической энергией заключается в том, что оно минимизирует стартовую массу оружия, поскольку не нужно отводить вес для отдельной боеголовки. Каждая часть оружия, включая планер, электронику и даже несгоревшее маневренное топливо, способствует поражению цели. Снижение общей массы ракеты дает преимущества с точки зрения требуемой ракеты-носителя, необходимой для достижения требуемых характеристик, а также снижает массу, которую необходимо разогнать во время маневрирования. ^[2]

Еще одним преимуществом оружия кинетической энергии является то, что любое воздействие почти наверняка гарантирует уничтожение цели. Напротив, оружие, использующее осколочную боеголовку, создаст большое облако мелких осколков, которые не вызовут таких больших разрушений при ударе. Оба будут производить эффекты, которые можно легко увидеть на большом расстоянии с помощью радара или инфракрасных детекторов, но такой сигнал обычно указывает на полное разрушение в случае оружия с кинетической энергией, тогда как случай осколков не гарантирует «уничтожение». ^[2]

Отсутствие химических боеприпасов в оружии также означает, что загрязнение территории от кинетического оружия гораздо меньше.

Основным недостатком оружия с кинетической энергией является то, что оно требует чрезвычайно высокой точности системы наведения, порядка 0,5 метра (2 фута). ^[2]

См. также

Экзоатмосферная боевая машина - перехватчик, часть наземной системы защиты средней дистанции производства Raytheon.
Hellfire R9X - американская ракета класса «воздух-поверхность».
Кинетическая бомбардировка – атака с орбиты на поверхность планеты инертными снарядами.
Терминальная баллистика - поведение снарядов после достижения цели.

Пояснительные примечания

^ В отличие от противотанкового поля, где скорость танка может быть приближена к нулю по сравнению со скоростью оружия.

Ссылки

^ Джайн, Махеш (2009). Учебник инженерной физики (часть I) . PHI Learning Pvt. п. 9. ISBN 978-81-203-3862-3 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Глобальная безопасность .
^ Купер, Пол (1996). Взрывоопасная техника . Вайли-ВЧ. п. 406. ИСБН 978-0-471-18636-6 .
^ Калич, Шон (2012). Президенты США и милитаризация космоса, 1946–1967 гг . Издательство Техасского университета A&M. п. 57. ИСБН 9781603446914 .
^ «Удар пули пулей: МОТЕКА» . Локхид Мартин . 01.10.2020. Архивировано из оригинала 20 сентября 2023 г. Проверено 21 октября 2023 г.
^ Голова .
^ «РИМ-161 СМ-3 (ПРО AEGIS)» . GlobalSecurity.org .

Библиография

«Противоракетная оборона: ответ на вызов лицом к лицу» . Локхид Мартин. 22 марта 2018 г.
«Поражающая боеголовка с кинетической энергией» . GlobalSecurity.org .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с оружием с кинетической энергией, на Викискладе?

[2] В отличие от противотанкового поля, где скорость танка может быть приближена к нулю по сравнению со скоростью оружия.

[1] Джайн, Махеш (2009). Учебник инженерной физики (часть I) . PHI Learning Pvt. п. 9. ISBN 978-81-203-3862-3 .

[FOOTNOTEGlobalSecurity-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Глобальная безопасность .

[4] Купер, Пол (1996). Взрывоопасная техника . Вайли-ВЧ. п. 406. ИСБН 978-0-471-18636-6 .

[5] Калич, Шон (2012). Президенты США и милитаризация космоса, 1946–1967 гг . Издательство Техасского университета A&M. п. 57. ИСБН 9781603446914 .

[2020-10-01_Lockheed_Martin-6] «Удар пули пулей: МОТЕКА» . Локхид Мартин . 01.10.2020. Архивировано из оригинала 20 сентября 2023 г. Проверено 21 октября 2023 г.

[FOOTNOTEHeadOn-7] Голова .

[8] «РИМ-161 СМ-3 (ПРО AEGIS)» . GlobalSecurity.org .

[1]

[а]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]