Авторская версия статьи «Почему беспилотники сильнее даже боевых лазеров», опубликованной в деловой газете Взгляд
Публикуется с разрешения редакции
Испытание британского лазерного оружия дальнего действия Dragonfire©
Беспилотники перевернули представления о современных войнах.
Войны становятся все более технологичными, и одним из самых заметных элементов этой трансформации является широкое использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в боевых действиях. Однако, несмотря на очевидные преимущества, многие армии мира оказались не готовыми к такому массовому применению дронов. Одной из ключевых причин, по которой армии не успели подготовиться к новым вызовам, стал быстрый темп эволюции технологий. Беспилотники, от небольших дронов-разведчиков до ударных дронов, появились на поле боя в основном благодаря стремительному развитию технологий в гражданском секторе. Военные аналитические центры и штабы недооценили важность и потенциальные применения БПЛА в боевых условиях, и теперь страны начинают торопливо разрабатывать и внедрять новые технологии борьбы с ними. Системы противодействия диверсифицируются: от сеткомётов, которые могут сбивать дроны с помощью метания специальной сетки, до экзотических дронов-перехватчиков, предназначенных для таранного поражения беспилотников
В этой ситуации требуются средства надёжного поражения БПЛА всех классов – от лёгких квадрокоптеров до тяжёлых самолётного типа. Причём совершенно очевидно, что есть значительные различия беспилотников, применяемых на ЛБС и предназначенных для прорыва ПВО и нанесения удара в глубине территории страны.
Важным шагом в создании таких средств борьбы с БПЛА являются новейшие зенитные лазерные комплексы, возьму на себя смелость дать им аббревиатуру ЗЛК по аналогии с ЗРК.
Такие комплексы или системы разрабатывают компании из разных стран, например:
HELIOS США Lockheed Martin. Мощность 60 кВт, заявленная дальность по беспилотнику 5 км. Устанавливается на эсминцах класса «Арли Бёрк» с системой Иджис.
Эсминец Preble. Испытания системы HELIOS.
LaWS - экспериментальная установка на борту десантного корабля USS Ponce (LPD-15) 2014 год. Мощность 30 кВт, дальность 2 мили (3.7 км)
Экспериментальная лазерная пушка LaWS на борту USS Ponce (LPD-15) 2014 год
HELWS США Raytheon Technologies Corporation. Мощность 60 кВт, заявленная дальность по беспилотнику 5 км. Проходит испытания в Великобритании.
Опытный лазер HELWS на шасси бронеавтомобиля Wolfhound на испытаниях в Великобритании.
HELSI Lockheed Martin пока не в боевой конфигурации, проходит испытания сам лазер. Самый мощный – 300 кВт, из разработанных для задач ПВО.
Экспериментальная лазерная установка Lockheed Martin 300 кВт.
Silent Hunter Китай Poly Technologies. Мощность 30 кВт, заявленная дальность по беспилотнику 5 км. Исполнение – 2 контейнера на грузовиках. Экспортируется.
Silent Hunter, собственно лазерная установка, но в комплекте ещё контейнер управления.
XXXXX КНР. Тип неизвестен, производитель неизвестен. Мощность предположительно 100 кВт. По данным китайской телекомпании CCTV7 дальность поражения 25 км (вызывает большие сомнения). Пока установлен на передвижном стенде, предназначен для кораблей и береговой обороны.
Неизвестная лазерная установка КНР, кадр с экрана, передача телекомпании CCTV7
Iron Beam Израиль Rafael. Мощность 100 кВт твёрдотельный лазер, дальность не объявлена. Зафиксировано уничтожение миномётной мины в полёте. Планируется довести мощность лазера до «сотен кВт». Размещён в нескольких прицепах.
Система противовоздушной обороны «Железный луч»
Dragonfire Великобритания. Консорциум UK Dragonfire: MBDA UK, Leonardo UK, QinetiQ и Лаборатория оборонной науки и технологий Мощность 50 кВт. Дальность не обнародована. Установка на корабли, бронетранспортёры.
Лазерная установка Dragonfire©, турельная часть
Малогабаритная лазерная установка H4 на багги. Raytheon Technologies Corporation. Мощность 10 кВт, заявленная дальность по беспилотнику 1 км. Проходит испытания.
Противодроновая лазерная установка HEL (Н4), на полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико, где комплекс действовал вместе с ЗРК малой дальности NASAMS
DE M-SHORAD Опытный образец. Работали две компании и Raytheon Technologies Corporation. Мощность 50 кВт, заданная дальность по беспилотнику 5 км. Northrop Grumman не справилась с разработкой и отладкой системы охлаждения. После пожара и регулярных задымлений она вышла из конкурса.
Лазерная установка ПВО DE M-SHORAD на базе бронетранспортёра Stryker
Все указанные комплексы находятся в разных степенях готовности к принятию на вооружение или серийному производству. Нет ни одного, который стал бы обыденностью в войсках или на флоте. За исключением израильского комплекса Iron Beam с твёрдотельным лазером все используют волоконные лазеры.
Не отстаёт ни от кого и Россия. У нас создан лазерный комплекс «Задира-16». ТТХ нигде не озвучены, но в интервью первому каналу 18 февраля 2025 года Юрий Борисов - специальный представитель президента Российской Федерации по вопросам международного сотрудничества в области космоса сказал, что комплекс способен за пять секунд на расстоянии до пяти км сжечь любой беспилотник.
К преимуществам лазерного оружия для ПВО относят:
- Низкую стоимость выстрела. В СМИ и блогосфере приводится цифра в 10 долларов. Но израильский оружейный концерн Rafael называет другую – 1000 долларов. В любом случае это меньше стоимости одной ЗУР (зенитной управляемой ракеты) даже ближнего действия.
- Неограниченность боекомплекта – твердотельный или волоконный лазер будет работать до тех пор, пока есть топливо для электрогенератора.
- Некоторые эксперты относят к преимуществам и скорострельность, но такое утверждение неправильно.
Когда разработчики взахлёб рассказывают о крутизне своих лазерных комплексов ПВО, они скромно умалчивают о некоторых проблемах этого оружия.
Ещё раз обратим внимание на слова Юрия Борисова про «Задиру» – Уничтожит за пять секунд. Это ключевой момент! Практически все лазеры в современных лазерных комплексах ПВО – непрерывные. То есть им нужно какое-то время «жарить» цель, чтобы сообщить ей достаточное для разрушения количество энергии. Именно 5-6 секунд. Сходные цифры и у других систем. Многие представляют, что лазерный луч режет или прожигает цель, чему способствуют и видеоролики про лазерный раскрой металла, и оптимистические оценки в СМИ вида – установка прожигает 5 мм пластину на расстоянии 1 км.
Однако это не совсем правильное представление. Дело в том, что волоконный лазер даёт множество лучей. Они попадают на коллимирующую линзу, которая делает их параллельными (коллинеарными) с точки зрения геометрической оптики, а с точки зрения волновой оптики получается один луч.
При этом в луче образуются как говорят физики «перетяжки», он становится похожим на «цепочку сосисок». Это вызывается автоколебаниями в системе. Невооружённым глазом это, конечно, не рассмотреть. Но волновые фронты в луче не выровнены и двигаются относительно друг друга. Однако в результате автоколебаний и интерференции может происходить синфазное выравнивание волновых фронтов коллинеарного лазерного луча на поверхности цели, что приводит к резкому увеличению плотности мощности в пятне нагрева. Поверхность цели к этому моменту уже сильно нагрета, и поступившая за малые доли секунды большая энергия приводит к преодолению теплового порога и мгновенному взрывообразному разрушению цели. Этот процесс самосинхронизации как раз и занимает 5-6 секунд.
Не заскучали? Объясню проще: в течение 5-6 секунд поверхность цели нагревается, не разрушаясь, а потом в один момент происходит резкое увеличение мощности луча на квадратный сантиметр, и цель взрывается.
В большинстве современных лазерных установок используются лазеры в диапазоне мощности 30-100 кВт. При потребной для поражения плотности мощности 100 Вт/см2 и 60-киловаттном лазере диаметр луча на цели должен составлять не более 27 см. При этом цель получит 300 000 джоулей тепловой энергии, что гарантированно её разрушит.
Но боевые лазеры способны создать на цели на расстоянии 5 км пятно нагрева диаметром 1-3 см. То есть плотность мощности будет значительно больше? Нет не будет. Лазерный луч на цели дрожит и как раз «закрашивает» какое-то пятно на порядок большего диаметра. Потому что удержать луч на цели с высокой точностью, архисложная задача. Нужны прецизионные – читай дорогие, приводы оптической системы, нужна сложная и дорогая электроника.
Можно ли тогда повысить мощность лазера? Можно. Но с учётом типового КПД лазера 30-40%, для 100-киловаттного лазера нужен генератор мощностью 250-350 кВт. А для 300-киловаттного – страшно подумать! И 60-70% этой электрической мощности превращается в тепловую. Прибавьте тепловыделение двигателя бронетранспортёра. Поэтому для малогабаритных шасси – бронетранспортёра, грузовика возникают огромные проблемы с конструированием сложной системы охлаждения, которая тоже потребляет мощность от силовой установки.
Другое решение проблемы увеличения мощности предлагают разработчики израильского оборонного концерна Rafael и немецкого Rheinmetall Defence Electronics. Их установки включают 3 или 4 лазера. Лучи этих лазеров сводятся на цели. Однако и такое решение не отменяет сложности с энергопитанием и охлаждением.
"Многостволки" Rheinmetall Defence Electronics
Таким образом, несмотря на заявления китайских разработчиков о перспективе создания боевых лазеров в «сотни кВт» для мобильных установок, вряд ли стоит ожидать, что они будут достаточно компактными, чтобы их можно было устанавливать на технику размером с бронетранспортёр. Следовательно, увеличение дальности действия мобильных лазерных комплексов более пяти-семи километров практически невозможно. На кораблях ограничения по электропитанию, габаритам и охлаждению не такие жёсткие.
Много восторгов в прессе по поводу способности лазерных комплексов «бороться с роями беспилотников». Надо бы урезать осетра в этом случае. Во-первых, комплекс может одновременно обстреливать только одну цель. Для сравнения Панцирь-С1 и Тор-М2 по 4 цели. Цикл стрельбы у ЗЛК не нулевой по времени – 5 секунд на «прожарку», время на поиск и захват другой цели, скажем 10 секунд, принятие решения оператором – ещё 5-10 секунд. Но, самое главное! Он не может стрелять непрерывно.
Лазерная установка потребляет во время «выстрела» гораздо бо́льшую мощность, чем может выдать бортовой генератор. Эту пиковую нагрузку обслуживают накопители энергии. Они сделаны как правило на суперконденсаторах или, на системе хранения энергии с маховиком (FESS). Зарядка накопителя занимает десятки секунд и требует перерыва в стрельбе. При этом накопитель выделяет много тепла и при зарядке, и во время выстрела. Таким образом минимальный интервал между выстрелами лазера может составлять минуту и более. А с учётом опасности перегрева ещё больше. За это время Панцирь-С1 или Тор-М2 обстреляют 6-8 целей.
Накопитель энергии на суперконденсаторах. Лабораторный вариант
Замечу, все позиционируют лазерные комплексы ПВО как средство борьбы именно с беспилотниками. Но ведь в воздушном пространстве летают не только БПЛА? Израильская армия, например, имеет боевой опыт уничтожения "Железным лучом" в воздухе миномётных мин. В чём же причина?
В первую очередь в скорости цели. Сегодня беспилотники летают в основном на скоростях до 200 км/ч. Появившиеся недавно модели реактивных БПЛА, например, украинская «Трембита», пока не играют заметной роли. А другие цели – самолёты могут иметь на средних (1-4 км) высотах сверхзвуковую скорость, например, истребитель 1500 км/ч или 420 м/с, немногим меньше крылатые ракеты – 900 км/ч или 250 м/с. И они совсем необязательно будут пересекать зону поражения строго по диаметру, скорее всего пройдут на каком-то расстоянии от ЗЛК, с «параметром» как говорят в ПВО. Значит будет большая угловая скорость вращения лазерной установки. Это ещё больше усложняет требования к приводам и электронике. Это ещё больше усиливает «дрожание» луча на цели и уменьшает нагрев каждой конкретной точки.
Вторая причина всё же бо́льшая прочность самолётов и крылатых ракет по сравнению с БПЛА.
Поэтому разработчики лазерных комплексов ПВО с осторожностью говорят о возможности поражения иных, чем беспилотники целей.
Серьёзнейшей проблемой для лазерных оружейных систем является прозрачность атмосферы. Точнее её отсутствие в некоторых случаях – туман, дождь, снег, дым и пыль над полем боя делают установку полностью неспособной выполнять свою функцию. Но многие неспециалисты что-то слышали про «предварительный луч», который якобы пробивает в тумане и дожде канал для основного боевого луча. Для тех, кто уверен, что можно пробить плотный туман или облачность — вот эта фотография установки компании Boeing. Разработчики заявляют, что решили проблему прозрачности. Но на фото момента испытаний сквозь туман неплохо просвечивает низкое Солнце, то есть туман не такой уж плотный.
Лазерная установка HEL MD компании Boeing
Принцип просветления – прогрев канала просветления и интенсивное испарение капель воды, образующих дождь и туман. При этом возникают два противоположных явления. До некоторой интенсивности предварительного луча может происходить кинетическое охлаждение атмосферы, что приводит к самофокусировке луча. А в результате просветления тумана мощным лазерным импульсом среда в канале приобретает свойства рассеивающей тепловой линзы, что приводит к значительному падению плотности мощности в канале лазерного луча. К тому же из-за градиента температуры возникает линзовый эффект атмосферы, приводящий к деформации лазерного луча.
Так что просветление канала не решает проблему полностью.
Сейчас, по моему убеждению, мы наблюдаем вторую волну недооценки ситуации с беспилотниками. В процессе подготовки мной информационных материалов для консалтинговой компании, занимающейся разработкой предложений по созданию законодательной и нормативной базы для борьбы с БПЛА, я заметил, что большинство технических решений по обнаружению и уничтожению беспилотников ориентированы на малоскоростные аппараты. При этом реальные и потенциальные противники уже имеют разработки и лётные образцы реактивных БПЛА, по сути, мало чем отличающихся от крылатых ракет.
На подходе массовое производство для вооружённых сил разных стран дешёвых крылатых ракет. Они будут нести меньшие чем пресловутые «Томагавки» боевые части – 40-100 кг вместо 450 кг. Потому будут иметь меньшие размеры. Смогут ли зенитные лазерные комплексы бороться с ними?
Вывод.
Зенитные лазерные комплексы, разумеется, найдут своё место в системах ПВО. Но нужно понимать, что это не «абсолютное» оружие. Все их преимущества, с моей точки зрения, почти полностью нивелируются их же недостатками. И на первом месте среди них метеочувствительность. Если ЗРК абсолютно безразлична погода, то лазерный комплекс, видимо, регулярно будет иметь периоды небоеспособности. И что тогда делать? Ставить рядом с ним на подстраховку ЗРК малой дальности? Это стоимость самого ЗРК и боекомплекта к нему, это денежное довольствие расчёта и двойные расходы на инфраструктуру ПВО объекта и создание условий проживания и службы. Что остаётся от пресловутой «дешевизны выстрела»? С учётом и того, что на вооружение у нас приняты относительно дешёвые «микроракеты» ТКБ-1055 для Панциря-С1, по-моему мнению лазерные комплексы ПВО не имеют большого, а тем более решающего значения для построения обороны от беспилотников.
Да и как поведут себя конструктивно сложные ЗЛК в реальных полевых, а не лабораторных условиях эксплуатации, когда их будут обслуживать не учёные и конструкторы в белых халатах, а военнослужащие? Что будет с юстировкой всей оптики после пары маневров? Выдержит ли нежная механика с приводами с микронными подачами тряску и толчки при движении? А пыль? Спросите любого очкарика, как пылятся, царапаются и бликуют со временем стёклышки. Правда нам очкарикам спирт на протирку линз не выдают)))
***
Подписавшиеся на мой ТГ канал получают оповещение о новых статьях независимо от настроения Дзена. Здесь нет рекламы и пустой болтовни
А в чате ТГ канала собрались адекватные и образованные люди, с которыми можно поговорить о многом.
Качабельный файл оглавления канала в Exel находится здесь
Кнопка перевода через Юмани из любого банка
https://yoomoney.ru/bill/pay/gm6SQQBobWc.230302