Vroeër het ons ondersoek hoe lasertegnologieë ontwikkel, watter laserwapens kan geskep word vir gebruik in die belang van die lugmag, grondmagte en lugverdediging en die vloot.
Nou moet ons verstaan of dit moontlik is om daarteen te verdedig, en hoe. Daar word gereeld gesê dat dit genoeg is om die vuurpyl met 'n spieëllaag te bedek of die projektiel te poets, maar ongelukkig is alles nie so eenvoudig nie.
'N Tipiese aluminiumbedekte spieël weerspieël ongeveer 95% van die invallende straling, en die doeltreffendheid daarvan hang baie af van die golflengte.
Van al die materiale wat in die grafiek getoon word, het aluminium die hoogste reflektansie, wat geensins 'n vuurvaste materiaal is nie. As die spieël effens verhit word wanneer die spieël blootgestel word aan lae-kragstraling, dan sal die materiaal van die spieëllaag, wanneer kragtige straling tref, vinnig onbruikbaar word, wat sal lei tot 'n agteruitgang in sy weerkaatsende eienskappe en verdere lawineagtige verhitting en vernietiging.
By golflengtes minder as 200 nm daal die doeltreffendheid van die spieëls skerp; teen ultraviolet- of röntgenstraling (gratis elektronlaser) sal sulke beskerming glad nie werk nie.
Daar is eksperimentele kunsmatige materiale met 100% reflektiwiteit, maar dit werk slegs vir 'n sekere golflengte. Spieëls kan ook bedek word met spesiale meerlaagse bedekkings wat hul reflektiwiteit tot 99,999%verhoog. Maar hierdie metode werk ook slegs vir een golflengte, en val op 'n sekere hoek.
Moenie vergeet dat die werksomstandighede van wapens ver van laboratoriums is nie, d.w.s. die spieëlraket of projektiel moet in 'n houer met 'n inerte gas gestoor word. Die geringste waas of vlekke, soos deur handafdrukke, sal die reflektiwiteit van die spieël onmiddellik benadeel.
As u die houer verlaat, word die spieëloppervlak onmiddellik blootgestel aan die omgewing - atmosfeer en hitte. As die spieëloppervlak nie bedek is met 'n beskermende film nie, lei dit onmiddellik tot 'n agteruitgang van sy reflektiewe eienskappe, en as dit met 'n beskermende laag bedek is, verswak dit self die weerkaatsende eienskappe van die oppervlak.
As ons die bostaande saamvat, let ons op: spieëlbeskerming is nie baie geskik vir beskerming teen laserwapens nie. En wat pas dan?
In 'n mate sal die metode om die termiese energie van die laserstraal oor die liggaam te "smeer" help deur die rotasie van die vliegtuig (AC) om sy eie lengte -as te verseker. Maar hierdie metode is slegs geskik vir ammunisie en, tot 'n beperkte mate, vir onbemande vliegtuie (UAV's), in mindere mate sal dit effektief wees as die laser in die voorkant van die romp bestraal word.
Op sommige tipes beskermde voorwerpe, byvoorbeeld op sweefbomme, kruisraketten (CR) of teen-tenk geleide missiele (ATGM) wat 'n teiken aanval wanneer hulle van bo vlieg, kan hierdie metode ook nie toegepas word nie. Die roterende myne is meestal nie roterend nie. Dit is moeilik om data oor alle nie-roterende vliegtuie in te samel, maar ek is seker daar is baie daarvan.
In elk geval sal die rotasie van die vliegtuig slegs die effek van laserstraling op die teiken effens verminder, wantdie hitte wat deur die kragtige laserstraling na die liggaam oorgedra word, sal na die interne strukture en verder na al die komponente van die vliegtuig oorgedra word.
Die gebruik van dampe en aërosols as teenmaatreëls teen laserwapens is ook beperk. Soos reeds genoem in die artikels van die reeks, is die gebruik van lasers teen gepantserde voertuie of skepe op die grond slegs moontlik as dit teen toesigstoerusting gebruik word, waarvan ons terugkeer. Dit is onrealisties om die romp van 'n infanteriegevegvoertuig / tenk of oppervlakskip met 'n laserstraal in die afsienbare toekoms te verbrand.
Dit is natuurlik onmoontlik om rook- of aërosolbeskerming teen vliegtuie toe te pas. As gevolg van die hoë spoed van die vliegtuig, sal rook of aërosol altyd deur die aankomende lugdruk teruggeblaas word, in helikopters word dit deur die lugvloei van die propeller weggewaai.
Beskerming teen laserwapens in die vorm van bespuite dampe en aërosols is dus moontlik slegs nodig op liggepantserde voertuie. Aan die ander kant is tenks en ander gepantserde voertuie dikwels reeds toegerus met standaardstelsels om rookskerms op te stel om die vang van vyandelike wapensisteme te ontwrig, en in hierdie geval kan hulle ook gebruik word om laserwapens teen die ontwikkeling van gepaste vullers te ontwikkel.
As ons terugkeer na die beskerming van optiese en termiese verkenningsmiddels, kan dit aanvaar word dat die installering van optiese filters wat laserstraling van 'n sekere golflengte verhoed, slegs in die beginfase geskik is vir beskerming teen lae-krag laserwapens, om die volgende redes:
- daar is 'n groot reeks lasers van verskillende vervaardigers wat op verskillende golflengtes werk;
- 'n filter wat ontwerp is om 'n sekere golflengte te absorbeer of weerkaats, as dit blootgestel word aan kragtige straling, sal waarskynlik misluk, wat óf daartoe kan lei dat laserstraling die sensitiewe elemente tref, óf die optika self (vertroebeling, beeldvervorming);
- sommige lasers, veral die vrye elektronlaser, kan die werkende golflengte oor 'n wye reeks verander.
Beskerming van optiese en termiese beeldverkenningstoerusting kan uitgevoer word vir grondtoerusting, skepe en lugvaarttoerusting deur hoëspoed-beskermingsskerms te installeer. As laserstraling opgemerk word, moet die beskermende skerm die lense binne 'n breukdeel van 'n sekonde bedek, maar selfs dit waarborg nie die afwesigheid van skade aan die sensitiewe elemente nie. Dit is moontlik dat die wydverspreide gebruik van laserwapens met verloop van tyd minstens duplisering van verkenningsbates in die optiese reeks sal verg.
As die installering van beskermende skerms en duplisering van optiese en termiese verkenning op groot draers redelik haalbaar is, dan is dit baie moeiliker om op hoë presisie wapens, veral kompakte wapens, te werk. Eerstens word die gewig- en groottevereistes vir beskerming aansienlik verskerp, en tweedens kan die effek van hoëstraling laserstraling, selfs met 'n geslote sluiter, die komponente van die optiese stelsel oorverhit as gevolg van die digte uitleg, wat gedeeltelike lei tot gedeeltelike of 'n volledige ontwrigting van die werking daarvan.
Watter metodes kan gebruik word om toerusting en wapens effektief teen laserwapens te beskerm? Daar is twee hoof maniere - ablatiewe beskerming en konstruktiewe hitte -isolerende beskerming.
Ablasiebeskerming (uit Latyn ablatio - wegneem, massa -oordrag) is gebaseer op die verwydering van 'n stof van die oppervlak van die beskermde voorwerp deur 'n stroom warm gas en / of op die herstrukturering van die grenslaag, wat saam aansienlik verminder hitte -oordrag na die beskermde oppervlak. Met ander woorde, die inkomende energie word bestee aan verhitting, smelting en verdamping van die beskermende materiaal.
Tans word ablatiewe beskerming aktief gebruik in afdraandmodules van ruimtetuie (SC) en in straalmotorspuitpunte. Die plastiek wat die meeste gebruik word, is fenol, organosilikoon en ander sintetiese harse wat koolstof bevat (insluitend grafiet), silikondioksied (silika, kwarts) en nylon as vullers.
Ablasiebeskerming is weggooibaar, swaar en volumineus, daarom is dit nie sinvol om dit op herbruikbare vliegtuie te gebruik nie (lees nie almal bemande en die meeste onbemande vliegtuie nie). Die enigste toepassing daarvan is op geleide en onbegeleide projektiele. En hier is die belangrikste vraag hoe dik die beskerming moet wees vir 'n laser met 'n krag, byvoorbeeld 100 kW, 300 kW, ens.
Op die Apollo -ruimtetuig wissel die dikte van die afskerming van 8 tot 44 mm vir temperature van honderde tot etlike duisende grade. Iewers in hierdie reeks sal die vereiste dikte van ablatiewe beskerming teen veglasers ook lê. Dit is maklik om te dink hoe dit die gewig en grootte eienskappe, en gevolglik die omvang, wendbaarheid, kernkopmassa en ander parameters van die ammunisie sal beïnvloed. Ablatiewe termiese beskerming moet ook oorlading tydens lanseer en maneuver weerstaan, voldoen aan die norme van die bepalings en voorwaardes vir ammunisieberging.
Ongeleide ammunisie is te betwyfel, aangesien die ongelyke vernietiging van ablatiewe beskerming teen laserstraling die eksterne ballistiek kan verander, waardeur die ammunisie van die teiken afwyk. As ablatiewe beskerming êrens reeds gebruik word, byvoorbeeld in hipersoniese ammunisie, moet u die dikte daarvan verhoog.
'N Ander beskermingsmetode is 'n strukturele laag of uitvoering van die omhulsel met verskeie beskermende lae vuurvaste materiale wat bestand is teen eksterne invloede.
As ons 'n analogie met ruimtetuie maak, kan ons die termiese beskerming van die herbruikbare ruimtetuig "Buran" oorweeg. In gebiede waar die oppervlaktetemperatuur 371 - 1260 grade Celsius is, is 'n deklaag gebruik wat bestaan uit amorfe kwartsvesel 99,7% suiwerheid, waarby 'n bindmiddel, kolloïdale silikondioksied, gevoeg is. Die bekleding is gemaak in die vorm van teëls van twee standaardgroottes met 'n dikte van 5 tot 64 mm.
Borsilikaatglas wat 'n spesiale pigment bevat ('n wit laag gebaseer op silikoonoksied en blink alumina) word op die buitekant van die teëls aangebring om 'n lae absorpsiekoëffisiënt van sonstraling en 'n hoë emissiwiteit te verkry. Ablasiebeskerming is gebruik op die neuskegel en vlerkpunte van die voertuig, waar die temperatuur meer as 1260 grade is.
Daar moet in gedagte gehou word dat die langdurige werking van die teëls teen vog benadeel kan word, wat kan lei tot die verlies van termiese beskerming van sy eienskappe, daarom kan dit nie direk as anti-laser-beskerming op herbruikbare vliegtuie gebruik word nie.
Op die oomblik word 'n belowende ablatiewe termiese beskerming met minimale oppervlaktedrag ontwikkel, wat vliegtuie teen temperature tot 3000 grade beskerm.
'N Span wetenskaplikes van die Royce Institute aan die Universiteit van Manchester (UK) en die Central South University (China) het 'n nuwe materiaal ontwikkel met verbeterde eienskappe wat temperature tot 3000 ° C kan weerstaan sonder strukturele veranderinge. Dit is 'n keramieklaag Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, wat bo-op 'n koolstof-koolstof-saamgestelde matriks aangebring word. Wat sy eienskappe betref, presteer die nuwe laag aansienlik beter as die beste keramiek van hoë temperatuur.
Die chemiese struktuur van hittebestande keramiek self dien as 'n verdedigingsmeganisme. By 'n temperatuur van 2000 ° C oksideer die materiale Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 en SiC in Zr0.80T0.20O2, B2O3 en SiO2. Zr0.80Ti0.20O2 smelt gedeeltelik en vorm 'n relatief digte laag, terwyl lae-smeltende oksiede SiO2 en B2O3 verdamp. By 'n hoër temperatuur van 2500 ° C word die Zr0.80Ti0.20O2 -kristalle saamgesmelt in groter formasies. By 'n temperatuur van 3000 ° C word 'n byna absoluut digte buitenste laag gevorm, hoofsaaklik bestaande uit Zr0.80Ti0.20O2, sirkoniumtitanaat en SiO2.
Die wêreld ontwikkel ook spesiale bedekkings wat bedoel is om te beskerm teen laserstraling.
In 2014 het 'n woordvoerder van die People's Liberation Army of China gesê dat Amerikaanse lasers nie 'n besondere gevaar inhou vir Chinese militêre toerusting wat omhul is met 'n spesiale beskermende laag nie. Die enigste vrae wat oorbly, is die lasers van watter krag hierdie laag beskerm, en watter dikte en massa dit het.
Van die grootste belang is 'n laag wat deur Amerikaanse navorsers van die National Institute of Standards and Technology en die Universiteit van Kansas ontwikkel is - 'n aërosolsamestelling wat gebaseer is op 'n mengsel van koolstof nanobuise en spesiale keramiek, wat laserlig effektief kan absorbeer. Die nanobuisies van die nuwe materiaal absorbeer lig en lig hitte na die nabygeleë gebiede, wat die temperatuur verlaag by die kontakpunt met die laserstraal. Keramiese verbindings met hoë temperatuur bied 'n hoë meganiese sterkte en weerstand teen skade deur hoë temperature.
Tydens die toetsing is 'n dun laag materiaal op die oppervlak van koper aangebring en, nadat dit gedroog is, 'n balk van 'n langgolf-infrarooi laser, 'n laser wat gebruik word om metaal en ander harde materiaal te sny, op die oppervlak van die materiaal gefokus.
Ontleding van die versamelde data het getoon dat die laag 97,5 persent van die laserstraalenergie suksesvol geabsorbeer het en 'n energievlak van 15 kW per vierkante sentimeter oppervlakte sonder vernietiging kon weerstaan.
Oor hierdie laag ontstaan die vraag: in toetse is 'n beskermende laag aangebring op 'n koperoppervlak, wat op sigself een van die moeilikste materiaal vir laserverwerking is, vanweë die hoë termiese geleidingsvermoë, is dit onduidelik hoe so 'n beskermende laag sal optree met ander materiale. Daar ontstaan ook vrae oor die maksimum temperatuurweerstand, weerstand teen trillings en skokbelasting, die gevolge van atmosferiese toestande en ultravioletstraling (son). Die tyd waartydens die bestraling uitgevoer is, word nie aangedui nie.
Nog 'n interessante punt: as die vliegtuigmotors ook bedek is met 'n stof met 'n hoë termiese geleidingsvermoë, word die hele liggaam eweredig verhit, wat die vliegtuig maksimaal in die termiese spektrum ontmasker.
Die kenmerke van bogenoemde aërosolbeskerming is in elk geval in direkte verhouding tot die grootte van die beskermde voorwerp. Hoe groter die beskermde voorwerp en die dekkingsgebied, hoe meer energie kan oor die gebied versprei word en in die vorm van hittebestraling en verkoeling deur die invallende lugvloei gegee word. Hoe kleiner die beskermde voorwerp, hoe dikker moet die beskerming wees. die klein oppervlakte sal nie toelaat dat genoeg hitte verwyder word nie en die interne struktuurelemente word oorverhit.
Die gebruik van beskerming teen laserstraling, ongeag ablatief of konstruktief hitte-isolerend, kan die neiging na 'n afname in die grootte van geleide ammunisie omkeer, die doeltreffendheid van geleide en nie-geleide ammunisie aansienlik verminder.
Alle laeroppervlakke en bedieningselemente - vlerke, stabiliseerders, roere - sal van duur en moeilik verwerkbare vuurvaste materiale gemaak moet word.
'N Afsonderlike probleem ontstaan oor die beskerming van radaropsporingstoerusting. Op die eksperimentele ruimtetuig "BOR-5" is die radio-deursigtige hitte skild getoets-veselglas met 'n silika vulsel, maar ek kon nie die hitte-afskerming en massadimensionele eienskappe daarvan kry nie.
Dit is nog nie duidelik of 'n hoë temperatuur plasmavorming kan ontstaan as gevolg van bestraling met kragtige laserstraling van die radoom van radarverkenningstoerusting nie, alhoewel met beskerming teen termiese straling, wat die deurlaat van radiogolwe voorkom as gevolg van wat die teiken kan verloor.
Om die omhulsel te beskerm, kan 'n kombinasie van verskeie beskermende lae gebruik word-hittebestand, lae hitte-geleidend van binne en weerkaatsend, hittebestand, hoogs hitte-geleidend van buite. Dit is ook moontlik dat stealth -materiale toegepas word bo -op die beskerming teen laserstraling, wat nie laserstraling kan weerstaan nie, en sal moet herstel van skade deur laserwapens as die vliegtuig self oorleef.
Daar kan aanvaar word dat die verbetering en wydverspreide verspreiding van laserwapens beskerming bied teen alle beskikbare ammunisie, beide geleide en onbegeleide, sowel as bemande en onbemande lugvoertuie.
Die bekendstelling van anti-laserbeskerming sal noodwendig lei tot 'n toename in die koste en gewig en afmetings van geleide en onbegeleide ammunisie, sowel as bemande en onbemande lugvoertuie.
Ten slotte kan ons een van die ontwikkelde metodes noem om 'n laseraanval aktief teen te werk. Adsys Controls, gebaseer in Kalifornië, ontwikkel die Helios-verdedigingstelsel, wat veronderstel is om vyandige laserleiding te verslaan.
Wanneer die vyand se gevegslaser op die beskermde toestel gerig word, bepaal Helios sy parameters: krag, golflengte, polsfrekwensie, rigting en afstand tot die bron. Helios verhoed verder dat die laserstraal van die vyand op 'n teiken fokus, vermoedelik deur 'n aankomende lae-energie laserstraal te rig, wat die teikenstelsel van die vyand verwar. Die gedetailleerde kenmerke van die Helios -stelsel, die ontwikkelingsfase en die praktiese prestasie daarvan is nog onbekend.
