З рельсотрона в яблучко: китайці першими у світі випробували керований снаряд для чудо-гармати

Рельсотрон перетворює звичайну залізну болванку на руйнівний снаряд, швидкість якого багаторазово перевищує швидкість звуку, дозволяючи вражати цілі за сотні кілометрів від місця пострілу. І хоча наука про балістику доведена до досконалості, точність влучення може страждати через ряд недостатньо передбачуваних факторів. Снаряду для рельсотрона не завадила б керованість, з чим до недавнього часу були серйозні проблеми.

Джерело зображення: North University of China

В момент пострілу на снаряд у стволі рельсотрона діють дві руйнівні сили: колосальні перевантаження та сильне електромагнітне поле. Якщо це просто шматок заліза, то проблем немає. Але якщо в снаряд вбудовані електроніка та підрулюючі пристрої, то на виході зі ствола це також буде фактично шматок заліза з добавками з різного роду матеріалів — всередині снаряда все буде зруйновано катастрофічним поєднанням двох зазначених вище факторів.

Можливо, хтось уже зміг створити керований рельсотронний снаряд, що витримує високі навантаження, але публічно про випробування такого снаряда вперше повідомили лише китайські вчені, зокрема, група дослідників з Північного університету Китаю (NUC), про що вийшла стаття в журналі Journal of North University of China.

Нагадаємо, в стволі рельсотрона сам снаряд або каретка для нього розганяються після подачі струму на рейки — направляючі, по яких рухається снаряд. Струм на кілька мілісекунд створює потужне електромагнітне поле силою до 7 тесла, що приблизно в 140 000 разів перевищує напруженість магнітного поля Землі. При цьому на сам снаряд діють перевантаження до 20 000 g. У такій середовищі електроніка всередині снаряда зазнає одночасно ударних перевантажень, вібрацій, теплових та електромагнітних впливів.

Завданням стало захистити крихку електроніку від усіх цих руйнівних факторів, що було успішно реалізовано в прототипі керованого снаряда. Від електромагнітного впливу захистили зовнішня мідна та внутрішня залізна оболонки, що в сукупності дозволило значно знизити вплив імпульсу на електроніку. Непосредньо електроніка була залита поліуретаном. Поліуретанова начинка разом з внутрішньою залізною оболонкою пом'якшили механічний ударний вплив на схеми. Усе це разом збільшило надійність захисту електроніки від руйнування на 74 %.

Експериментальний американський рельсотрон (проект закритий). Джерело зображення: US Navy

Цікаво, що в процесі розробки методів захисту електроніки снаряда для рельсотрона був застосований алгоритм еволюції живих організмів NSGA-II. Імітуючий природний відбір алгоритм допоміг протестувати тисячі віртуальних комбінацій, знайшовши оптимальний баланс, при якому товщина кожного захисного шару снаряда була оптимізована для одночасного подавлення обох типів впливів. З трьох створених таким чином прототипів один зміг пережити постріл і зафіксувати його параметри, довівши життєздатність концепції.

Додамо, що інтерес до рельсотронів проявляють не лише військові. Це перспективна платформа для різного роду катапульт, аж до доставки вантажів на низьку околоземну орбіту. У цьому зв'язку питання виживаності електроніки в складі корисного навантаження є одним з найважливіших і, по всій видимості, цілком вирішуваним.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки