Kampplattformenes evolusjonære oppgradering

Våpenteknologi med krutt som tennmiddel tilhører fortiden. En ny type drivmiddelteknologi vil integreres i ammunisjonen til kampplattformer som stridsvogn og artilleri. Det vil være et evolusjonært skritt framover som øker effektiviteten innen eksisterende våpenteknologi betraktelig. Dette høres kanskje komplisert ut, men det er i realiteten ganske enkelt. I framtiden vil krutt som tennmiddel byttes ut med strøm, og denne artikkelen vil vise hvorfor.

ETC

Elektrotermisk-kjemisk teknologi, eller electrothermal-chemical technology (ETC), er en oppgradering for framtidens kampplattformer. Denne teknologien utnytter både elektrisk og kjemisk energi for å øke effektiviteten innen eksisterende våpenteknologi. Studier har vist at gjennombrytningsevnen og rekkevidden til et prosjektil er vesentlig bedre i forhold til konvensjonell våpenteknologi som bruker kruttladning som tennmiddel i omsetningen av prosjektilets drivmiddel. Teknologien overgår også allerede eksisterende elektrisk våpenteknologi som eksempelvis railgun og coilgun. I motsetning til ETC så er dette teknologi som øker prosjektilets framdrift i våpenets løp gjennom bruk av elektromagnetiske felt. I denne artikkelen vil jeg derimot peke på resultater fra forskning på ETC-teknologi. Framtidens stridsvogn, artilleri og andre typer våpenplattformer vil bli mer effektive med ETC, selv uten å øke plattformens kaliber. Det vil derfor være klokt av Forsvaret å følge med på denne utviklingen.

Forskning

“Electrothermal-chemical (ETC) launch can be used to obtain more smooth interior ballistic process and improve the kinetic energy (KE) of the projectile relative to the conventional ballistics” (Jin et al., 2016).

I konvensjonell våpenteknologi skytes et prosjektil ut av et våpen som følge av drivkraften fra omsetningen av en kruttlagring i hylsteret. Denne kruttladningen kalles drivmiddel. Drivmiddelet omsettes som følge av omsetningen av et tennmiddel. Tennmiddelet fungerer som en katalysator i prosessen der drivmiddelet antennes. Omsetningen av drivmiddelet danner et indre trykk i våpenet som driver prosjektilet til utskytning. Utgangshastigheten vil øke dersom kruttmengden øker. I tillegg vil utgangshastigheten øke dersom indreballistikken får virke på prosjektilet over lenger tid. I praksis betyr dette at våpenløpets lengde må økes. Hærens pågående anskaffelsesprosess om en nyere stridsvogn er et eksempel på behovet for en mer effektiv kampplattform. Med en modernisert hovedkampplattform vil Hæren være kapabel til å hevde seg mot potensielle motstandere med moderne teknologi (Forsvarsdepartementet, 2017a, s. 3). Dagens moderne stridsvogner bruker dog konvensjonell drivmiddelteknologi.

Til motsetning fra konvensjonell drivmiddelteknologi utnytter ETC strøm i form av høyenergiplasma for å initiere omsetningsprosessen av drivmiddelet (Diamond et al., 1998, s. 1; Goodell, 2004, s. 1). Kort fortalt har elektroner funksjonen som en katalysator i omsetningen av den kjemiske prosessen som utnytter energien lagret i drivmiddelet. Denne prosessen gir en raskere omsetning av drivmiddelet enn det nåværende tennmiddelteknologi med bruk av krutt tillater (Dyvik et al., 2006, s. 4). Således vil indrebalistikken i et våpensystem effektiviseres. Forskningens mål med ETC-teknologien er å utvikle våpen med høyere utgangshastighet og pålitelighet enn hva som er mulig med nåværende våpenteknologi.

ETC-teknologien reduserer påvirkningen fra omgivelsestemperatur (Diamond et al., 1998, s. 2), og gir en avansert høyenergitetthet i drivmiddelet. Grunnen til dette er at strømmets omsetningshastighet som høyenergiplasma er mer eller mindre konstant sammenlignet med krutt. Kruttets omsetningshastighet er også i mye større grad variabel i ulike temperaturer. En annen konklusjon i forskningen så langt er blant annet at en 120mm kanon med ETC-teknologi kan i framtiden oppnå tilnærmet lik gjennombrytningsevne og rekkevidde som en 140mm kanon med konvensjonell drivmiddelteknologi (Diamond et al., 1998, s. 4–5). Hvis dette stemmer vil det kunne få en positiv effekt på anvendelsen av systemet. I praksis vil lavere vekt på ammunisjon og utstyr, uten at gjennombrytningsevnen påvirkes, gjøre at brukervennligheten øker. Det påpekes også at det er mulig å oppnå enda bedre resultater, men det krever en mer komplett forståelse for omsetningsprosessen i ETC enn det som er tilgjengelig i dag (Diamond et al., 1998, s. 5; Goodell, 2004, s. 7). Dette betyr med andre ord at ytterligere forskning og testing gjenstår for å oppnå tilstrekkelig modningsgrad.

Studier viser til flere fordeler med et ETC-drevet våpensystem (Goodell, 2004, s. 1; Sidorov et al., 2019, s. 6). Økt treffsannsynlighet er en av dem (Diamond et al., 1998, s. 3). En annen fordel er at omsetningsprosessen er mer effektiv og påvirkes i mindre grad av ytre temperaturforskjeller. I tillegg muliggjør ETC økt gjennombrytningsevne og rekkevidde som følge av høyere utgangshastighet. ETC gir også mulighet for myk utskytning av akselerasjonsfølsom ammunisjon, samt så har teknologien et hyperhastighetspotensial (Goodell, 2004, s. 1). Samtidig vil framtidens kampplattformer være integrert med muligheten til å bruke både konvensjonelle og ETC-patroner (Dyvik et al., 2006, s. 8).

Forskningen viser et lovende potensial, men det er fremdeles mye arbeid som gjenstår før dette kan bli en realitet på slagmarken. Videre forskning på ETC-teknologi må ha fokus på systemintegrasjon. Det vil gjøre det mulig å definere hvilke krav våpensystemet må tilfredsstille. Systemet må svare på definerte krav når det gjelder vedlikehold, menneskelig sikkerhet, stabiliseringssystemets designkrav, ammunisjonsforsyning, samt må det svare på krav som reduserer implikasjoner som følge av økt kraft (Goodell, 2004, s. 6). En økt forståelse vil eksempelvis gi kunnskap om hvor pulskraften skal plasseres i den gitte plattformen. En annen viktig kunnskap er hvordan ytreballistikken til prosjektiler påvirkes som følge av en mer effektiv indreballistikk.

Oppsummering

Våpensystemer med ETC-teknologi vil høyst sannsynlig bli en viktig del av framtidens kampplattformer. Det gjenstår et betydelig arbeid med systemintegrasjon før dette kan bli en realitet, men foreløpige forskningsresultater er lovende.

Teknologisk utvikling av systemer vil alltid skape et behov for nyanskaffelser for å ivareta egen kampkraft mot fiendtlige kapasiteter. Det er ikke annerledes med ETC, men denne gangen handler det ikke om å bytte til en større kanon. Forsvaret bør prioritere oppgradering av plattformer som eksempelvis stridsvogn og artilleri når denne teknologien blir tilgjengelig i framtiden. Det vil være et evolusjonært skritt framover.

Bibliografi

Cartwright, R. V. (1996). PROPELLANTS USEFUL IN ELECTROTHERMAL-CHEMICAL GUNS (Patent Nr. 5574240).

Diamond, P., Diamotakis, P., Hammer, D., Katz, J., & Sullivan, J. (1998). Electro Thermal Chemical Gun Technology Study. The MITRE Corporation.

Dyvik, J., Herbig, J., Appleton, R., O´Reilly, J., & Shin, J. (2006). Recent Activities in Electro-Thermal Chemical Launcher Technologies at BAE Systems. BAE Systems Armament Systems Division.

Eltvik, K. (2019, mai 2). Framtidens Stridsvognskapasitet. Stratagem. https://www.stratagem.no/framtidens-stridsvognskapasitet/

Forsvarsdepartementet. (2017a). Innstilling 50 S til Stortinget (2017–2018). Utenriks- og forsvarskomiteen. https://www.stortinget.no/globalassets/pdf/innstillinger/stortinget/2017-2018/inns-201718-050s.pdf

Forsvarsdepartementet. (2017b). Proposisjon til Stortinget 2S (2017-2018). Forsvarsdepartementet.

Goodell, B. (2004). Electrothermal-Chemical (ETC) Technology Weaponization Issues. NATO.

Jin, Y., Ni, Y., Li, H., & Li, B. (2016). Mechanism of plasma ignition in electrothermal-chemical launcher. Defence Technology, 12(2), 96–100.

Manship, T., Pfendler, D., McPherson, M., & Sawka, W. (u.å.). Electrothermal-Chemical Gun Systems Utilizing Novel Electric Solid Propellants. Digital Solid State Propulsion. https://ndiastorage.blob.core.usgovcloudapi.net/ndia/2015/armament/tues17385_Manship.pdf

Sidorov, A., Burkin, V., & Ishchenko, A. (2019). Analysis of the grain powder combustion under electrothermal chemical technology of shot at different initial temperatures. AIP Publishing.

Wald, S., Appelbaum, G., Alimi, R., Rabani, L., Cuperman, S., Bruma, C., Zoler, D., Zhitomirsky, V., Factor, M., & Roman, I. (1998). An Electro thermal- Chemical Technology for Thermal Spray Coatings. International Atomic Energy Agency.

Wikipedia. (2022). Electrothermal-chemical technology. I Wikipedia. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Electrothermal-chemical_technology

Foto: En XM360 ETC-kanon. Wikipedia.