Anksčiau mes ištyrėme, kaip vystosi lazerinės technologijos, kokius lazerinius ginklus galima sukurti oro pajėgų, sausumos pajėgų ir oro gynybos bei karinio jūrų laivyno interesams.
Dabar turime suprasti, ar galima nuo to apsiginti ir kaip. Dažnai sakoma, kad pakanka padengti raketą veidrodine danga arba nublizginti sviedinį, deja, viskas nėra taip paprasta.
Įprastas aliuminiu dengtas veidrodis atspindi apie 95% krintančios spinduliuotės, o jo efektyvumas labai priklauso nuo bangos ilgio.
Iš visų grafike parodytų medžiagų aliuminis turi didžiausią atspindį, kuris jokiu būdu nėra ugniai atspari medžiaga. Jei veidrodis, veikiamas mažos galios spinduliuotės, šiek tiek įkaista, tada, patekus galingai spinduliuotei, veidrodžio dangos medžiaga greitai taps netinkama naudoti, o tai pablogins atspindinčias savybes ir dar labiau į laviną panašų kaitinimą bei sunaikinimas.
Esant mažesniam nei 200 nm bangos ilgiui, veidrodžių efektyvumas smarkiai sumažėja; nuo ultravioletinės ar rentgeno spinduliuotės (laisvo elektronų lazerio) tokia apsauga visiškai neveiks.
Yra eksperimentinių dirbtinių medžiagų, turinčių 100% atspindį, tačiau jos veikia tik tam tikrą bangos ilgį. Taip pat veidrodžiai gali būti padengti specialiomis daugiasluoksnėmis dangomis, kurios padidina jų atspindį iki 99,999%. Tačiau šis metodas taip pat tinka tik vienam bangos ilgiui ir atsitinka tam tikru kampu.
Nepamirškite, kad ginklų veikimo sąlygos toli gražu nėra laboratorinės, t.y. veidrodinę raketą ar sviedinį reikės laikyti inertinių dujų pripildytame inde. Mažiausia migla ar dėmės, pavyzdžiui, iš rankų atspaudų, iš karto pablogins veidrodžio atspindį.
Palikę indą, veidrodžio paviršius iškart patenka į aplinką - atmosferą ir šilumą. Jei veidrodžio paviršius nėra padengtas apsaugine plėvele, tai iš karto pablogins jo atspindinčias savybes, o jei jis bus padengtas apsaugine danga, jis pablogins atspindinčias paviršiaus savybes.
Apibendrindami tai, kas išdėstyta, pažymime, kad veidrodinė apsauga nėra labai tinkama apsaugai nuo lazerinių ginklų. O kas tada tinka?
Tam tikru mastu padės lazerio spindulio šiluminės energijos „sutepimo“kūnu metodas, suteikiant orlaivio sukimosi judesį (AC) aplink savo išilginę ašį. Tačiau šis metodas tinka tik šaudmenims ir ribotai - bepiločiams orlaiviams (UAV), mažesniu mastu jis bus veiksmingas lazerio spinduliuote į korpuso priekį.
Šio metodo taip pat negalima taikyti kai kurių tipų saugomiems objektams, pavyzdžiui, sklandančioms bomboms, sparnuotosioms raketoms (CR) ar prieštankinėms raketoms (ATGM), puolančioms į taikinį skrendant iš viršaus. Nesisukančios dažniausiai yra minosvaidžių minos. Sunku surinkti duomenis apie visus nesisukančius orlaivius, tačiau esu tikras, kad jų yra daug.
Bet kokiu atveju, lėktuvo sukimasis tik šiek tiek sumažins lazerio spinduliuotės poveikį taikiniui, nesgalingos lazerio spinduliuotės į kūną perduodama šiluma bus perkelta į vidines struktūras ir toliau į visus orlaivio komponentus.
Taip pat ribojamas dūmų ir aerozolių naudojimas kaip atsakomoji priemonė prieš lazerinius ginklus. Kaip jau minėta serijos straipsniuose, lazerius nuo antžeminių šarvuočių ar laivų galima naudoti tik tada, kai jie naudojami prieš stebėjimo įrangą, prie kurios apsaugos mes grįšime vėliau. Artimiausiu metu nerealu lazerio spinduliu sudeginti pėstininkų kovos mašinos / tanko ar paviršinio laivo korpusą.
Žinoma, nuo dūmų ar aerozolių apsaugoti nuo orlaivių neįmanoma. Dėl didelio orlaivio greičio dūmai ar aerozolis visada bus išpūsti priešpriešinio oro slėgio, sraigtasparniuose jie bus išpūsti oro srauto iš sraigto.
Taigi, apsauga nuo lazerinių ginklų purškiamų dūmų ir aerozolių pavidalu gali būti reikalaujama tik ant lengvai šarvuotų transporto priemonių. Kita vertus, tankai ir kitos šarvuotos transporto priemonės dažnai jau yra aprūpintos standartinėmis dūmų uždengimo sistemomis, trukdančiomis užfiksuoti priešo ginklų sistemas, ir šiuo atveju, kuriant tinkamus užpildus, jos taip pat gali būti naudojamos kovai su lazeriniais ginklais.
Grįžtant prie optinės ir terminio vaizdo žvalgybos įrangos apsaugos, galima daryti prielaidą, kad optinių filtrų, neleidžiančių praeiti tam tikro bangos ilgio lazerio spinduliuotei, įrengimas bus tinkamas tik pradiniame etape apsaugai nuo mažos galios lazerinių ginklų, dėl šių priežasčių:
- bus naudojamas didelis įvairių gamintojų lazerių asortimentas, veikiantis skirtingu bangos ilgiu;
- filtras, skirtas sugerti ar atspindėti tam tikrą bangos ilgį, veikiant galingai spinduliuotei, greičiausiai sugenda, dėl to lazerio spinduliuotė gali patekti į jautrius elementus, arba pati optika sugenda (drumzlės, vaizdo iškraipymai);
- kai kurie lazeriai, ypač laisvųjų elektronų lazeris, gali keisti plataus diapazono veikimo bangos ilgį.
Antžeminės įrangos, laivų ir aviacijos įrangos optinės ir terminio vaizdo žvalgybos įrangos apsauga gali būti įdiegta, įrengiant greitaeigius apsauginius ekranus. Jei aptinkama lazerio spinduliuotė, apsauginis ekranas turėtų uždengti lęšius per sekundės dalį, tačiau net ir tai negarantuoja, kad jautrūs elementai nebus pažeisti. Gali būti, kad laikui bėgant plačiai naudojant lazerinius ginklus reikės bent jau dubliuoti žvalgybinius išteklius, veikiančius optiniame diapazone.
Jei dideliuose nešikliuose yra gana įmanoma įdiegti apsauginius ekranus ir dubliuojančias optinio ir terminio vaizdo žvalgybos priemones, tai didelio tikslumo ginklams, ypač kompaktiškiems, tai padaryti yra daug sunkiau. Pirma, apsaugos ir svorio reikalavimai yra žymiai sugriežtinti, antra, didelės galios lazerio spinduliuotės poveikis net ir uždarius langines gali sukelti optinės sistemos komponentų perkaitimą dėl tankaus išdėstymo. arba visiškai sutrikdyti jo veikimą.
Kokiais metodais galima efektyviai apsaugoti įrangą ir ginklus nuo lazerinių ginklų? Yra du pagrindiniai būdai - abliacinė apsauga ir konstrukcinė šilumą izoliuojanti apsauga.
Apsauga nuo abliacijos (iš lotynų kalbos ablatio - masės atėmimas, perkėlimas) grindžiama medžiagos pašalinimu iš saugomo objekto paviršiaus karštų dujų srautu ir (arba) ribinio sluoksnio pertvarkymu, kuris kartu žymiai sumažina šilumos perdavimą į apsaugotą paviršių. Kitaip tariant, gaunama energija išleidžiama kaitinant, lydant ir išgarinant apsauginę medžiagą.
Šiuo metu abliacinė apsauga aktyviai naudojama erdvėlaivių (SC) nusileidimo moduliuose ir reaktyvinių variklių purkštukuose. Plačiausiai naudojami angliarūgštės plastikai, kurių pagrindą sudaro fenolis, silicio organinis silicis ir kitos sintetinės dervos, kuriose kaip užpildai yra anglies (įskaitant grafitą), silicio dioksidas (silicio dioksidas, kvarcas) ir nailonas.
Apsauga nuo abliacijos yra vienkartinė, sunki ir didelė, todėl nėra prasmės ją naudoti daugkartinio naudojimo orlaiviuose (skaitykite ne visus pilotuojamus ir daugumą nepilotuojamų orlaivių). Vienintelis jo taikymas yra valdomiems ir nevaldomiems sviediniams. Ir čia pagrindinis klausimas yra toks, kokio storio turėtų būti lazerio, kurio galia, pavyzdžiui, 100 kW, 300 kW ir tt, apsauga.
Erdvėlaivyje „Apollo“ekranavimo storis svyruoja nuo 8 iki 44 mm esant temperatūrai nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių laipsnių. Kai kur šiame diapazone taip pat slypės reikiamas abliacinės apsaugos nuo kovos lazerių storis. Nesunku įsivaizduoti, kaip tai paveiks svorio ir dydžio charakteristikas, taigi ir šaudmenų nuotolį, manevringumą, kovinės galvutės svorį ir kitus parametrus. Abliacinė šiluminė apsauga taip pat turi atlaikyti perkrovas paleidimo ir manevravimo metu, atitikti šaudmenų laikymo sąlygų normas.
Nevaldomi šaudmenys kelia abejonių, nes netolygus abliacinės apsaugos nuo lazerio spinduliuotės sunaikinimas gali pakeisti išorinę balistiką, todėl šaudmenys nukrypsta nuo taikinio. Jei ablatyvinė apsauga jau naudojama kažkur, pavyzdžiui, hipergarsinėje amunicijoje, turėsite padidinti jos storį.
Kitas apsaugos būdas yra konstrukcinė danga arba korpuso vykdymas keliais apsauginiais ugniai atsparių medžiagų sluoksniais, kurie yra atsparūs išoriniam poveikiui.
Jei sudarysime analogiją su erdvėlaiviais, galime apsvarstyti daugkartinio naudojimo erdvėlaivio „Buran“šiluminę apsaugą. Vietose, kur paviršiaus temperatūra yra 371–1260 laipsnių Celsijaus, buvo padengta danga, sudaryta iš 99,7% grynumo amorfinio kvarco pluošto, į kurį pridėta rišiklio, koloidinio silicio dioksido. Danga pagaminta iš dviejų standartinių dydžių plytelių, kurių storis nuo 5 iki 64 mm.
Išorinis plytelių paviršius padengiamas borosilikatiniu stiklu, kurio sudėtyje yra specialaus pigmento (balta danga, pagaminta iš silicio oksido ir blizgančio aliuminio oksido), kad būtų gautas mažas saulės spinduliuotės sugerties koeficientas ir didelis spinduliavimas. Apsauga nuo abliacijos buvo naudojama ant transporto priemonės nosies kūgio ir sparnų galų, kur temperatūra viršija 1260 laipsnių.
Reikėtų nepamiršti, kad ilgai eksploatuojant gali sutrikti plytelių apsauga nuo drėgmės, dėl to prarandama šiluminė jų savybių apsauga, todėl jos negalima tiesiogiai naudoti kaip daugkartinio naudojimo orlaivių apsaugos nuo lazerio.
Šiuo metu kuriama perspektyvi abliacinė šiluminė apsauga su minimaliu paviršiaus nusidėvėjimu, kuri užtikrina orlaivių apsaugą nuo temperatūros iki 3000 laipsnių.
Mokslininkų komanda iš Royce instituto Mančesterio universitete (JK) ir Centrinio Pietų universiteto (Kinija) sukūrė naują patobulintų savybių medžiagą, kuri gali atlaikyti iki 3000 ° C temperatūrą be struktūrinių pokyčių. Tai keraminė danga Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, uždėta ant anglies-anglies kompozicinės matricos. Pagal savo charakteristikas naujoji danga gerokai lenkia geriausią aukštos temperatūros keramiką.
Pati cheminė karščiui atsparios keramikos struktūra veikia kaip gynybos mechanizmas. Esant 2000 ° C temperatūrai, medžiagos Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 ir SiC oksiduojasi ir virsta atitinkamai Zr0.80T0.20O2, B2O3 ir SiO2. Zr0,80Ti0,20O2 iš dalies ištirpsta ir sudaro gana tankų sluoksnį, o mažai tirpstantys oksidai SiO2 ir B2O3 išgaruoja. Esant aukštesnei 2500 ° C temperatūrai, Zr0,80Ti0,20O2 kristalai suliejami į didesnius darinius. Esant 3000 ° C temperatūrai, susidaro beveik visiškai tankus išorinis sluoksnis, daugiausia sudarytas iš Zr0,80Ti0,20O2, cirkonio titanato ir SiO2.
Pasaulis taip pat kuria specialias dangas, skirtas apsaugoti nuo lazerio spinduliuotės.
Dar 2014 metais Kinijos liaudies išlaisvinimo armijos atstovas pareiškė, kad amerikietiški lazeriai nekelia ypatingo pavojaus Kinijos karinei įrangai, uždengtai specialiu apsauginiu sluoksniu. Lieka tik lazeriai, kokią galią ši danga apsaugo ir kokio storio bei masės.
Didžiausią susidomėjimą kelia Amerikos mokslininkų iš Nacionalinio standartų ir technologijų instituto ir Kanzaso universiteto sukurta danga - aerozolių kompozicija, pagrįsta anglies nanovamzdelių ir specialios keramikos mišiniu, galinti efektyviai sugerti lazerio šviesą. Naujos medžiagos nanovamzdeliai tolygiai sugeria šviesą ir perduoda šilumą į netoliese esančias vietas, sumažindami temperatūrą sąlyčio su lazerio spinduliu vietoje. Keraminės aukštos temperatūros jungtys užtikrina apsauginę dangą, pasižyminčią dideliu mechaniniu stiprumu ir atsparumu aukštų temperatūrų pažeidimams.
Bandymo metu ant vario paviršiaus buvo padengtas plonas medžiagos sluoksnis ir, išdžiovinus, į medžiagos paviršių buvo nukreiptas ilgos bangos infraraudonųjų spindulių lazeris, lazeris, naudojamas metalui ir kitoms kietoms medžiagoms pjauti.
Surinktų duomenų analizė parodė, kad danga sėkmingai sugėrė 97,5 proc. Lazerio spindulio energijos ir atlaikė 15 kW energijos lygį kvadratiniam paviršiaus centimetrui nesunaikindama.
Dėl šios dangos kyla klausimas: bandymų metu ant vario paviršiaus buvo padengta apsauginė danga, kuri savaime yra viena iš sunkiausiai apdorojamų medžiagų lazeriu, dėl didelio šilumos laidumo neaišku, kaip tokia apsauginė danga elgsis su kitomis medžiagomis. Taip pat kyla klausimų dėl jo maksimalaus atsparumo temperatūrai, atsparumo vibracijai ir smūgio apkrovoms, atmosferos sąlygų ir ultravioletinės spinduliuotės (saulės) poveikio. Laikas, per kurį buvo atliktas švitinimas, nenurodytas.
Kitas įdomus dalykas: jei orlaivio varikliai taip pat yra padengti medžiaga, pasižyminčia dideliu šilumos laidumu, tada visas kūnas bus tolygiai įkaitęs, o tai maksimaliai atskleis orlaivį šiluminiame spektre.
Bet kuriuo atveju aukščiau nurodytos apsaugos nuo aerozolio charakteristikos bus tiesiogiai proporcingos saugomo objekto dydžiui. Kuo didesnis saugomas objektas ir aprėpties zona, tuo daugiau energijos gali būti išsklaidyta toje teritorijoje ir atsirasti šilumos spinduliuotės bei aušinimo pavidalu. Kuo mažesnis saugomas objektas, tuo storesnė jo apsauga. mažas plotas neleis pašalinti pakankamai šilumos, o vidiniai konstrukciniai elementai bus perkaitinti.
Naudojant apsaugą nuo lazerio spinduliuotės, nesvarbu, ar tai būtų abliacinė, ar konstrukcinė šilumą izoliuojanti medžiaga, galima pakeisti tendenciją mažinti valdomų šaudmenų dydį ir žymiai sumažinti tiek valdomų, tiek nevaldomų šaudmenų efektyvumą.
Visi guolių paviršiai ir valdikliai - sparnai, stabilizatoriai, vairai - turės būti pagaminti iš brangių ir sunkiai apdorojamų ugniai atsparių medžiagų.
Atskiras klausimas kyla dėl radarų aptikimo įrangos apsaugos. Eksperimentiniame erdvėlaivyje „BOR-5“buvo išbandytas radijo permatomas šilumos skydas-stiklo pluoštas su silicio dioksido užpildu, tačiau neradau jo šilumą apsaugančių ir svorio bei dydžio charakteristikų.
Dar neaišku, ar gali atsirasti aukštos temperatūros plazmos susidarymas dėl spinduliavimo galinga lazerio spinduliuote iš radarų žvalgybos įrangos radomo, nors ir apsaugota nuo šiluminės spinduliuotės, kuri neleidžia praeiti radijo bangoms. kurį tikslą galima prarasti.
Norėdami apsaugoti korpusą, gali būti naudojamas kelių apsauginių sluoksnių derinys-karščiui atsparus-mažai šilumos laidus iš vidaus ir atspindintis-karščiui atsparus-labai šilumą laidus iš išorės. Taip pat gali būti, kad ant apsaugos nuo lazerio spinduliuotės bus uždengtos slaptos medžiagos, kurios neatlaikys lazerio spinduliuotės, ir turės atsigauti po lazerinių ginklų padarytos žalos tuo atveju, jei pats orlaivis išgyvens.
Galima daryti prielaidą, kad tobulinant ir plačiai platinant lazerinius ginklus reikės užtikrinti visų lazerinių ginklų, tiek valdomų, tiek nevaldomų, taip pat pilotuojamų ir nepilotuojamų orlaivių, apsaugą nuo lazerio.
Įdiegus apsaugą nuo lazerio, neišvengiamai padidės valdomų ir nevaldomų šaudmenų, taip pat pilotuojamų ir nepilotuojamų orlaivių kaina, svoris ir matmenys.
Apibendrinant galima paminėti vieną iš sukurtų metodų, kaip aktyviai kovoti su lazerio ataka. Kalifornijoje įsikūrusi „Adsys Controls“kuria „Helios“gynybos sistemą, kuri turėtų numušti priešo lazerio nurodymus.
Nukreipdamas priešo kovinį lazerį į saugomą įrenginį, „Helios“nustato jo parametrus: galią, bangos ilgį, pulso dažnį, kryptį ir atstumą iki šaltinio. „Helios“taip pat neleidžia priešo lazerio spinduliui sufokusuoti į taikinį, tikėtina, nukreipdamas į artėjantį mažos energijos lazerio spindulį, kuris supainioja priešo taikymo sistemą. Išsamios „Helios“sistemos charakteristikos, jos kūrimo etapas ir praktinis veikimas vis dar nežinomi.
