Norsk missilteknologi skal møte russisk forsprang

Pentagon kunngjorde mandag at USA vil samarbeide med Nammo og FFI om en ny generasjon langtrekkende presisjonsvåpen. Norskutviklet ramjet-teknologi har vært avgjørende for prosjektet.

Ramjet-motor festet til testanlegg
Både hos FFI på Kjeller, hos Nammo på Raufoss og i China Lake i USA er det satt opp testanlegg hvor forskerne «flyr» ramjet-motorene i ulike høyder og hastigheter. Foto: Nammo

Denne uka ble samarbeidet med det amerikanske forsvarsdepartementet offentliggjort. Nammo og FFI begynte å se på ramjet-konsepter for fem år siden. Nammo, Naval Air Warfare Center Weapons Division (NAWCWD) i China Lake i USA og FFI har siden samarbeidet tett. Utviklingsprogrammet heter «Tactical High-speed Offensive Ramjet for Extended Range», forkortet THOR-ER.

Trenger alliert bistand

Amerikanerne har et konkret utgangspunkt for det nye, bilaterale samarbeidet. Det er del av USAs «closing the gap»-tankegang. Den amerikanske hæren har satt evnen til å levere presisjonsild over store avstander høyt på prioriteringslista. 

Rekkevidden kan femdobles sammenlignet med en rakettmotor for faststoff i samme størrelse.

En vesentlig utfordring er at Russland de siste årene har utviklet og testet missilsystemer som kan overgå mye av det Nato har. Dette forspranget må hentes inn. USA har derfor sett at det trengs bistand fra andre: Deres «Allied Prototyping Initiative» skal gjøre det enklere og raskere å jobbe sammen med allierte om nye våpenteknologier. 
 

Dette er ramjet

  • En ramjetmotor er en enkel jetmotor. Betegnelsen tar utgangspunkt i det engelske ordet ram, «støte» eller «presse». 
  • I motsetning til en vanlig jetmotor har den få bevegelige deler, som turbin eller kompressor. 
  • En ramjet kan ikke starte fra null. En rakettmotor sørger typisk for at ramjeten kommer opp i stor nok hastighet til at den kan begynne å «puste», og sørge for videre framdrift. Den utnytter da luften som presses inn under flygning. 
  • Ramjet er vanligst i missiler, men er også brukt i fly. 
  • Det amerikanske rekognoseringsflyet SR-71 Blackbird (1964) hadde ramjetmotorer. De ga flyet en topphastighet på 3529 kilometer i timen, som er rett i underkant av Mach 3. I slik hastighet gir ramjet maksimal ytelse.
  • Et ramjetmissil kan nå hypersonisk hastighet (Mach 5) og en har en topphastighet på Mach 6. 
  • Betegnelsen scramjet (supersonic combustion ramjet) brukes om ramjetmotorer for enda høyere hastigheter. 
     

Raskere, mer treffsikre

Samarbeidet med Nammo skal bidra til å framstille missiler som er raskere, mer treffsikre og som har høyere rekkevidde, uten at kostnadene samtidig blir for store. Her er løsningene med ramjet svært interessante. 

Ramjet er ulik tradisjonelle faststoff-rakettmotorer. Sistnevnte har med seg alt som trengs til forbrenning av drivstoffet sitt. Det vil si at raketten bærer både brensel og oksidasjonsmiddel. 

– Ved å benytte oksygenet i lufta som oksidasjonsmiddel, såkalt airbreathing, behøver en ramjet ikke å frakte dette med seg. Det er det enkle konseptet for en faststoff-ramjetmotor, forklarer Ivar Sollien ved FFI. 

Oksidasjonsmiddelet er tungt. Det utgjør opptil 80 prosent av rakettdrivstoffet. Ramjet-framdrift gir tilsvarende mindre vekt. Det gjør at rekkevidden kan femdobles sammenlignet med en rakettmotor for faststoff i samme størrelse.

Nammos missil vil være utstyrt med en tradisjonell rakettmotor for å bringe det opp i en hastighet rundt 2,5 ganger lydens. Deretter overtar ramjet-motoren.
 

FFI utvikler drivstoff

FFIs viktigste bidrag er utviklingen av ramjet-drivstoff, som krever en spesiell sammensetning. Både hos NAWCWD i China Lake i USA, hos Nammo på Raufoss og hos FFI på Kjeller er det bygd opp utstyr som gjør at drivstoffet kan testes under realistiske forhold. 

Forsker skrur på testplattform av ramjetmotor
En hovedoppgave for FFI har vært å utvikle, produsere og teste ramjetdrivstoff. Tomas Lunde Jensen ved avdeling Forsvarssystemer er en av forskerne i prosjektet som nå har fått Pentagon på laget. 

– Testing av ramjet er en egen fagdisiplin. Vi har et ramjet-testanlegg som gjenskaper betingelsene under flight, sier Erland Ørbekk ved Nammos avdeling for ny teknologi, og fortsetter: 

– Vi skal simulere hva det innebærer at missilet har hastigheter fra Mach 2.5 til Mach 5. Vi «flyr» i forskjellige høyder og hastigheter. FFIs småskala ramjet-testanlegg har den finessen at vi kan simulere flyvinger i større høyder, altså i tynnere luft, enn i de andre. Vi snakker om høyder opptil 25 kilometer over bakken.

250 ramjet-tester

Nammo har fullført mer enn 250 tester med ramjetmotorene sine. Selskapet planlegger nå de ballistiske testene. Etter planen skal første testoppskyting av THOR-ER-missilet skje fra rakettskytefeltet på Andøya i 2021. 

ramjet
Slik ser Nammos THOR-ER-missil ut. Den første testoppskytningen skjer på rakettskytefeltet på Andøya i 2021. 

FFIs arbeid har vært konsentrert om framdriften av missilet. Det kan likevel ikke utelukkes at instituttet også blir mer involvert i utviklingen av missilenes søkere, navigasjon og stridshoder.

Ramjet er en gammel og velkjent teknologi. Det første patentet, levert av franskmannen René Lorin i 1913, forble på tegnebrettet. En prototyp lot seg ikke bygge. Men både Tyskland og Sovjetunionen rakk å lage og prøve ut ramjetmotorer allerede i mellomkrigstida. Teknologien er brukt i fly: Det amerikanske, supersoniske spionflyet SR-71 Blackbird hadde ramjetmotorer.

Utgangspunktet er at faststoff ramjet-teknologi er skalerbar, fra granatstørrelse til store missiler. 

De nye Nammo-granatene kan treffe midtsirkelen på en fotballbane over 100 kilometer unna.

Ramjet i mange størrelser

Ved siden av missilavtalen med Pentagon arbeider Nammo og FFI med flere prosjekter der ramjet er basis. Nammos nye artillerigranat HE-ExR («Extreme Range») er under utvikling. Den gir fem ganger så lang rekkevidde som granatene Forsvaret bruker i dag. 

Det arbeides med en partner på styring av granaten, slik at treffsikkerheten blir mye større sammenlignet med dagens løsninger. Med standarddimensjonen 155 millimeter kan granaten HE-ExR («Extreme Range») innpasses i eksisterende våpensystemer. 

Utover størrelsen har HE-ExR-ammunisjonen lite til felles med den klassiske norske feltartillerigranaten M107, som Hæren har brukt i mange tiår. Denne granaten har bare noen mils rekkevidde. Evnen til å ramme riktig mål har vært lite overbevisende: På 20 kilometers hold er treffmarginen 100 meter. 

De nye Nammo-granatene kan til sammenlikning treffe midtsirkelen på en fotballbane over 100 kilometer unna. Rekkevidden gjør at granaten i prinsippet dekker en hel norsk landsdel, eller et areal tilsvarende Irlands. 

HE-ExR-granaten har utfellbare styrefinner og et avansert navigasjonssystem. Den har mulighet både for å endre kurs og mål mens den flyr. 

Granatene kommer først

Nammos mål er at ramjet-granatene skal være på markedet i 2023/24. De vil være tilpasset det nye K9 Vidar-artilleriet, som den norske hæren får levert i samme tidsrom. Artillerivognene produseres i Sør-Korea.

Nammo er overbevist om at ramjet vil revolusjonere utviklingen av missiler og artilleri.
– Her på Nammo anser vi utviklingen av ramjet-konseptene som den viktigste innovasjonen siden jetmotoren, sier Erland Ørbekk.

– Vi har store forventninger. 

Tema

Innovasjon

Hvilke innovasjoner trenger forsvarssektoren? Svaret er: «mange».