Рельсотрон по-китайски

Рельсотрон по-китайски
Десантный корабль «Хайяньшан» пр. 72-III с опытной рельсовой пушкой, 2018 г. Фото Arstechnica.net

Как минимум, с двухтысячных годов китайские научные и промышленные организации занимаются темой рельсовых пушек. В десятых годах они построили и испытали несколько экспериментальных артиллерийских установок такого рода, включая образец, пригодный для монтажа на корабле-носителе. По понятным причинам, разработка и испытания идут в закрытом режиме, но некоторые их подробности, представляющие большой интерес, все же появляются в открытой печати.

Новые данные
На днях китайское англоязычное издание South China Morning Post обратило внимание на недавнюю публикацию в научном журнале Transactions of China Electrotechnical Society за авторством коллектива сотрудников Военно-морского инженерного университета. Команда ученых во главе Лу Цзюньюном отчиталась о проведенных испытаниях экспериментального рельсового орудия.

Ввиду секретности темы, все данные о проведенных мероприятиях не сообщаются. В частности, остались неизвестными сроки описанных испытаний. При этом известно, что статья была отправлена в журнал в августе 2023 г., и это указывает на примерное время завершения испытаний и последующих работ.

Китайские ученые в своей статье описали примерный ход работ, а также рассказали о выявленных в ходе опытных стрельб проблемах. Кроме того, затронута тема решения этих проблем с применением самых современных технологий. Как сообщается, доводка принципиально нового артиллерийского комплекса завершилась успехом. При этом дальнейшую судьбу проекта уточнить не могут.

В ходе испытаний
Согласно публикации в Transactions of China Electrotechnical Society, в испытаниях использовались опытная рельсовая пушка неназванного типа и управляемый боеприпас. Последний был создан специально для нового орудия с учетом его специфики и требований. В статье упоминаются некоторые детали, но общий облик пушки и снаряда не описан. Испытания проводились при содействии военно-морских сил НОАК.

Рельсотрон по-китайски
Рельсовая артиллерийская установка под чехлом. Фото Navyrecognition.com
Как сообщается, опытное орудие запустило управляемый снаряд к условной цели. Пушка разогнала боеприпас до скорости более 5М (свыше 1700 м/с) и отправила его на высоту ок. 15 км. Затем снаряд при помощи своих аэродинамических поверхностей и за счет полученной энергии совершил планирующий полет по пологой траектории. Полет экспериментального боеприпаса продолжался ок. 3 мин. При этом дальность выстрела не назвали.

Такое испытание показало принципиальную работоспособность новой артиллерийской системы и подтвердило способность рельсовой пушки разгонять снаряд до гиперзвуковой скорости. Однако мероприятие признали неудачным. Дело в том, что снаряд отклонился от изначальной траектории, не поднялся на требуемую высоту и не показал расчетную дальность.

В ходе предыдущих испытаний в аэродинамической трубе и в рамках компьютерного моделирования подобные проблемы не возникали и снаряд условно летел на расчетную дальность. В связи с этим специалистам Военно-морского инженерного университета пришлось провести дополнительное исследование и найти причины негативного явления.

Фиксация скорости
В своем проекте Лу Цзюньюн и коллеги использовали принцип стабилизации снаряда вращением, характерный для современной артиллерии. На уровне теории он соответствовал специфике рельсовой пушки и гиперзвуковых скоростей полета. На практике, однако, возникли непредвиденные эффекты.

Анализ данных телеметрии с опытного снаряда показал, что в полете он сохранял высокую скорость вращения, полученную при запуске. При этом все расчеты исходили из того, что вращение будет замедляться по мере прохождения по траектории, как это бывает с «обычными» снарядами. Сохранение скорости вращения влияло на ориентацию боеприпаса в пространстве, на расход кинетической энергии и, как следствие, на траекторию полета.

Такой эффект назвали фиксацией скорости вращения (rotational speed latching) и приступили к его изучению. Опыты в лабораторных условиях показали, что это явление не является частым и возникает нерегулярно, а имеющиеся методики расчета не позволяют его предсказать. При этом стало ясно, что реальная внутренняя и внешняя баллистика рельсовой пушки и ее боеприпаса сложнее используемых математических моделей.

Рельсотрон по-китайски
«Хайяньшан» выходит в море. Фото Navyrecognition.com
В ходе дальнейшей работы удалось найти причину фиксации скорости вращения и неудачи проведенных практических испытаний. Так, при выстреле из рельсовой пушки на снаряд воздействуют колоссальные нагрузки. Высокие перегрузки на разгоне могут приводить к деформации внешних элементов боеприпаса – рулей или стабилизаторов. Такое изменение формы деталей и нарушение симметрии сказывается на аэродинамике и параметрах полета. При этом ухудшение аэродинамики недостаточно для возникновения разрушающих нагрузок.

Поиск решений выявленной проблемы осуществлялся при помощи компьютерного моделирования. Как сообщается, эффективность этого процесса повысили за счет применения искусственного интеллекта. В итоге был найден целый ряд идей, позволяющих предотвратить фиксацию скорости вращения или избавиться от нее в полете.

Предлагается пересмотреть конструкцию самого снаряда. Его детали должны быть устойчивыми к перегрузкам. Также возможно управление скоростью вращения за счет штатных рулей боеприпаса. Еще одно решение предусматривает увеличение начальной скорости снаряда до оптимальных значений, препятствующих фиксации оборотов.

Неизвестные перспективы
Согласно статье из Transactions of China Electrotechnical Society, китайские ученые на стадии испытаний рельсовой пушки столкнулись с непредвиденными проблемами. В ходе дальнейших работ они смогли найти сразу несколько решений. Однако последующие события в открытую печать пока не попали.

Неизвестно, как изменилась конструкция орудия и его боеприпаса по итогам новых исследований. Также неясно, какое из предложенных решений представляет больший интерес на уровне теории. Не уточняется, проводилась ли проверка новых решений на практике и, если да, то какое из них показало себя лучше.

Впрочем, и без этой информации складывается интересная картина. Публикация в научном журнале показывает, что китайская наука и промышленность продолжают работы в сфере рельсовых пушек и получают те или иные результаты. Разрабатываются и строятся опытные образцы, испытания которых позволяют подтвердить расчеты и/или выявить новые обстоятельства и проблемы. При необходимости, проводятся новые исследования, направленные на уточнение имеющихся данных, исправление ошибок и т.д.

Рельсотрон по-китайски
Экспериментальная рельсовая пушка EMRG от компании BAE Systems, разрабатывавшаяся для ВМС США. Фото Минобороны США
Китай разрабатывает новые проекты вооружений и военной техники с соблюдением всей необходимой секретности. О существовании новых образцов обычно становится известно достаточно поздно, когда новые разработки реализуются в металле и выходят на испытания. Программа создания рельсовых пушек не является исключением.

На данный момент достоверно известно только об одной экспериментальной рельсовой пушке китайской разработки. Артиллерийскую установку с таким орудием впервые заметили еще в 2018 г., причем на тот момент она уже была установлена на корабль-носитель. В дальнейшем сообщалось об испытаниях такого изделия и получении положительных результатов. В то же время, технические подробности проекта и характеристики орудия не сообщались.

Очевидно, что изготовлению опытной установки для корабля предшествовало строительство аналогичных стационарных систем для лабораторных и полигонных испытаний. Кроме того, после 2018 г. могли разработать и собрать новые рельсовые пушки с теми или иными особенностями, но о них пока не сообщали публике.

О какой именно разработке идет речь в статье от специалистов Военно-морского инженерного университета, неизвестно. Возможно, это была рельсовая пушка, ранее установленная на корабле, но нельзя исключать использование других изделий. Так или иначе, очередная серия испытаний помогла найти новые неизвестные проблемы и успешно решить их.

Заявка на лидерство
Концепция рельсовой пушки отличается особой сложностью, и для разработки проектов такого рода необходима развитая научно-техническая база. В связи с этим такие проекты есть лишь у нескольких стран, занимающих лидирующие позиции в мировой науке и технике. В этот круг достаточно давно вошел Китай, сумевший довести свои разработки до испытаний на сухопутных и морских полигонах.

Большими успехами в этой области до недавнего времени могли похвастать США. Однако их проекты, показав определенный прогресс, столкнулись с заметными трудностями. Из-за них несколько лет назад все работы остановили. Американская промышленность вышла из перспективного направления, и теперь на мировое лидерство в нем с полным правом претендует Китай.