Aiemmin tutkimme, miten lasertekniikat kehittyvät, mitä laseraseita voidaan luoda käytettäväksi ilmavoimien, maavoimien ja ilmapuolustuksen sekä laivaston hyväksi.
Nyt meidän on ymmärrettävä, onko mahdollista puolustautua sitä vastaan ja miten. Usein sanotaan, että riittää, että raketti peitetään peilipinnoitteella tai kiillotetaan ammus, mutta valitettavasti kaikki ei ole niin yksinkertaista.
Tyypillinen alumiinipäällysteinen peili heijastaa noin 95% tulevasta säteilystä, ja sen tehokkuus riippuu suuresti aallonpituudesta.
Kaaviossa esitetyistä materiaaleista alumiinilla on suurin heijastuskyky, joka ei missään tapauksessa ole tulenkestävää materiaalia. Jos peili lämpenee pienitehoiselle säteilylle altistuessaan hieman, niin voimakkaan säteilyn osuessa peilipinnoitteen materiaali muuttuu nopeasti käyttökelvottomaksi, mikä johtaa sen heijastavien ominaisuuksien heikkenemiseen ja lumivyöryn kaltaiseen lämmitykseen ja tuhoaminen.
Aallonpituudella, joka on alle 200 nm, peilien hyötysuhde laskee jyrkästi; ultravioletti- tai röntgensäteilyä (vapaa elektronilaseri) vastaan tällainen suojaus ei toimi ollenkaan.
On olemassa kokeellisia keinotekoisia materiaaleja, joiden heijastuskyky on 100%, mutta ne toimivat vain tietyllä aallonpituudella. Peilit voidaan myös peittää erityisillä monikerroksisilla pinnoitteilla, jotka lisäävät niiden heijastavuutta jopa 99,999%. Mutta tämä menetelmä toimii myös vain yhdellä aallonpituudella ja sattuu tietyssä kulmassa.
Älä unohda, että aseiden toimintaolosuhteet ovat kaukana laboratorio -olosuhteista, ts. peiliraketti tai ammus on säilytettävä inertillä kaasulla täytetyssä astiassa. Pienin sameus tai tahra, kuten kädenjäljet, heikentää välittömästi peilin heijastavuutta.
Säiliöstä poistuminen altistaa peilin pinnan välittömästi ympäristölle - ilmakehälle ja kuumuudelle. Jos peilipinta ei ole peitetty suojakalvolla, se johtaa välittömästi sen heijastavien ominaisuuksien heikkenemiseen, ja jos se on päällystetty suojapinnoitteella, se itse heikentää pinnan heijastavia ominaisuuksia.
Yhteenvetona edellä mainitusta huomautamme, että peilisuojaus ei sovi kovin hyvin laser -aseita vastaan. Ja mikä sitten sopii?
Jossain määrin auttaa menetelmä, jolla "hajotetaan" lasersäteen lämpöenergia kehon päälle tarjoamalla lentokoneen kiertoliike (AC) oman pituusakselinsa ympäri. Tämä menetelmä soveltuu kuitenkin vain ampumatarvikkeille ja rajoitetusti miehittämättömille ilma -aluksille, vähäisemmässä määrin se on tehokas, kun laser säteilytetään rungon etuosaan.
Tätä menetelmää ei voida soveltaa myös tietyntyyppisiin suojattuihin kohteisiin, kuten liukupommeihin, risteilyohjuksiin (CR) tai panssarintorjuntaohjuksiin (ATGM), jotka hyökkäävät kohteeseen ylhäältä lentäessä. Suurimmaksi osaksi pyörimättömiä ovat laastikaivokset. Tietojen kerääminen kaikista ei-pyörivistä lentokoneista on vaikeaa, mutta olen varma, että niitä on paljon.
Joka tapauksessa lentokoneen pyöriminen vähentää vain hieman lasersäteilyn vaikutusta kohteeseen, koskavoimakkaan lasersäteilyn keholle siirtämä lämpö siirtyy sisäisiin rakenteisiin ja edelleen kaikkiin lentokoneen osiin.
Höyryjen ja aerosolien käyttö lasiaseita vastaan on myös rajoitettu. Kuten jo sarjan artikkeleissa mainittiin, lasereiden käyttö maanpäällisiä panssaroituja ajoneuvoja tai aluksia vastaan on mahdollista vain silloin, kun niitä käytetään valvontalaitteita vastaan, joiden suojaan palaamme myöhemmin. On epärealistista polttaa jalkaväen taisteluajoneuvon / säiliön tai pinta -aluksen runkoa lasersäteellä lähitulevaisuudessa.
Tietenkin on mahdotonta soveltaa savu- tai aerosolisuojaa lentokoneita vastaan. Lentokoneen suuren nopeuden vuoksi vastaantuleva ilmanpaine puhaltaa aina savun tai aerosolin takaisin, helikoptereissa potkurin ilmavirta puhaltaa ne pois.
Siten suihkutettujen höyryjen ja aerosolien muodossa olevia laseraseita vastaan voidaan vaatia vain kevyesti panssaroituja ajoneuvoja. Toisaalta säiliöt ja muut panssaroidut ajoneuvot on usein jo varustettu vakiojärjestelmillä savusuojien asettamiseksi häiritsemään vihollisen asejärjestelmiä, ja tässä tapauksessa, kun kehitetään sopivia täyteaineita, niitä voidaan käyttää myös laser -aseiden torjuntaan.
Palatessamme optisten ja lämpökuvantamistutkimuslaitteiden suojaan voidaan olettaa, että optisten suodattimien asennus, jotka estävät tietyn aallonpituuden lasersäteilyn kulun, soveltuu vasta alkuvaiheessa suojaamaan pienitehoisia laseraseita vastaan, seuraavista syistä:
- käytössä on laaja valikoima eri valmistajien lasereita, jotka toimivat eri aallonpituuksilla;
- suodatin, joka on suunniteltu absorboimaan tai heijastamaan tiettyä aallonpituutta voimakkaassa säteilyssä, todennäköisesti epäonnistuu, mikä johtaa joko lasersäteilyn osumiseen herkkiin elementteihin tai itse optiikan vikaantumiseen (sameus, kuvan vääristyminen);
- Jotkut laserit, erityisesti vapaa elektronilaser, voivat muuttaa toiminta -aallonpituutta laajalla alueella.
Optisten ja lämpökuvantamistutkimuslaitteiden suojaus voidaan suorittaa maalaitteille, laivoille ja ilmailulaitteille asentamalla nopeita suojaverkkoja. Jos havaitaan lasersäteilyä, suojaavan näytön tulisi peittää linssit sekunnin murto -osassa, mutta tämäkään ei takaa, että herkät elementit eivät vahingoitu. On mahdollista, että laser -aseiden laaja käyttö ajan mittaan edellyttää ainakin optisella alueella toimivien tiedusteluvälineiden päällekkäisyyttä.
Jos suurten kantajien kohdalla suojaavien näyttöjen ja optisten ja lämpökuvantamistutkimusten monistusvälineiden asentaminen on varsin mahdollista, korkean tarkkuuden aseilla, erityisesti pienikokoisilla, tämä on paljon vaikeampaa. Ensinnäkin suojauksen paino- ja kokovaatimuksia kiristetään merkittävästi, ja toiseksi suuritehoisen lasersäteilyn vaikutus jopa suljetulla sulkimella voi aiheuttaa optisen järjestelmän osien ylikuumenemisen tiheän rakenteen vuoksi, mikä johtaa osittaiseen tai sen toiminta keskeytyy kokonaan.
Mitä menetelmiä voidaan käyttää laitteiden ja aseiden tehokkaaseen suojaamiseen laser -aseilta? On olemassa kaksi pääasiallista tapaa - ablatiivinen suoja ja rakentava lämmöneristyssuoja.
Ablaatiosuoja (latinalaisesta ablatio - massan ottaminen, siirtäminen) perustuu aineen poistamiseen suojatun kohteen pinnalta kuumalla kaasuvirralla ja / tai rajakerroksen uudelleenjärjestelyllä, joka yhdessä merkittävästi vähentää lämmönsiirtoa suojatulle pinnalle. Toisin sanoen tuleva energia kuluu suojamateriaalin lämmitykseen, sulamiseen ja haihduttamiseen.
Tällä hetkellä ablatiivista suojaa käytetään aktiivisesti avaruusalusten (SC) laskeutumismoduuleissa ja suihkumoottorin suuttimissa. Laajimmin käytettyjä ovat hiiltyvät muovit, jotka perustuvat fenoli-, organopii- ja muihin synteettisiin hartseihin, jotka sisältävät hiiltä (mukaan lukien grafiitti), piidioksidia (piidioksidi, kvartsi) ja nailonia täyteaineina.
Ablaatiosuoja on kertakäyttöinen, raskas ja tilava, joten sitä ei ole järkevää käyttää uudelleenkäytettävissä lentokoneissa (lue kaikki miehitetyt ja useimmat miehittämättömät lentokoneet). Sen ainoa sovellus on ohjatut ja ohjaamattomat ammukset. Ja tässä pääkysymys on, kuinka paksun pitäisi olla suoja laserille, jonka teho on esimerkiksi 100 kW, 300 kW jne.
Apollo -avaruusaluksessa suojauksen paksuus vaihtelee 8-44 mm: n lämpötilassa useista sadoista useisiin tuhansiin asteisiin. Jossain tällä alueella on myös tarvittava paksuus taistelulaseja vastaan. On helppo kuvitella, miten se vaikuttaa paino- ja kokoominaisuuksiin ja siten ampumatarvikkeiden kantamaan, ohjattavuuteen, taistelupään painoon ja muihin parametreihin. Ablatiivisen lämpösuojan on myös kestettävä ylikuormituksia laukaisun ja ohjauksen aikana, noudatettava ampumatarvikkeiden varastointia koskevien ehtojen normeja.
Ohjaamattomat ammukset ovat kyseenalaisia, koska lasersäteilyn ablatiivisen suojan epätasainen tuhoutuminen voi muuttaa ulkoista ballistiikkaa, minkä seurauksena ammukset poikkeavat kohteesta. Jos ablatiivista suojaa käytetään jo jossain, esimerkiksi hypersonic -ammuksissa, sinun on lisättävä sen paksuutta.
Toinen suojausmenetelmä on rakenteellinen pinnoitus tai kotelon toteuttaminen useilla tulenkestävien materiaalien suojakerroksilla, jotka kestävät ulkoisia vaikutuksia.
Jos vedämme analogian avaruusalusten kanssa, voimme harkita uudelleenkäytettävän Buran -avaruusaluksen lämpösuojausta. Alueille, joiden pintalämpötila on 371 - 1260 astetta, levitettiin pinnoite, joka koostui 99,7% puhtaasta amorfisesta kvartsikuidusta, johon lisättiin sideainetta, kolloidista piidioksidia. Päällyste on valmistettu kahden vakiokokoisen laatan muodossa, joiden paksuus on 5 - 64 mm.
Laattojen ulkopinnalle levitetään erityistä pigmenttiä sisältävää borosilikaattilasia (valkoinen pinnoite, joka perustuu piioksidiin ja kiiltävään alumiinioksidiin), jotta saadaan aikaan alhainen auringonsäteilyn absorptiokerroin ja korkea emissiokyky. Ablaatiosuojaa käytettiin ajoneuvon nenäkartiossa ja siipien kärjissä, joissa lämpötila ylittää 1260 astetta.
On pidettävä mielessä, että pitkäaikaisessa käytössä laattojen suoja kosteudelta voi heikentyä, mikä johtaa sen ominaisuuksien lämpösuojan menettämiseen, joten sitä ei voida käyttää suoraan lasersuojana uudelleenkäytettävissä lentokoneissa.
Tällä hetkellä kehitetään lupaavaa ablatiivista lämpösuojaa, jolla on minimaalinen pinnan kuluminen, joka varmistaa lentokoneiden suojan jopa 3000 asteen lämpötiloilta.
Manchesterin yliopiston (Iso -Britannia) ja Keski -Etelä -yliopiston (Kiina) Royce -instituutin tutkijaryhmä on kehittänyt uuden materiaalin, jolla on parannetut ominaisuudet ja joka kestää jopa 3000 ° C: n lämpötilan ilman rakenteellisia muutoksia. Tämä on keraaminen pinnoite Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, joka on hiili-hiili-komposiittimatriisin päällä. Ominaisuuksiltaan uusi pinnoite ylittää merkittävästi parhaan korkean lämpötilan keramiikan.
Lämmönkestävän keramiikan kemiallinen rakenne itsessään toimii puolustusmekanismina. 2000 ° C: n lämpötilassa materiaalit Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 ja SiC hapettuvat ja muuttuvat Zr0.80T0.20O2: ksi, B2O3: ksi ja SiO2: ksi. Zr0,80Ti0,20O2 sulaa osittain ja muodostaa suhteellisen tiheän kerroksen, kun taas matala sulamisoksidi SiO2 ja B2O3 haihtuvat. Korkeammassa 2500 ° C: n lämpötilassa Zr0,80Ti0,20O2 -kiteet sulautuvat suuremmiksi muodostumiksi.3000 ° C: n lämpötilassa muodostuu lähes täysin tiheä ulkokerros, joka koostuu pääasiassa Zr0,80Ti0,20O2: sta, zirkoniumtitanaatista ja SiO2: sta.
Maailma kehittää myös erityisiä pinnoitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan lasersäteilyltä.
Vuonna 2014 Kiinan kansan vapautusarmeijan tiedottaja totesi, että amerikkalaiset laserit eivät aiheuta erityistä vaaraa kiinalaiselle sotilastarvikkeelle, joka on suojattu erityisellä suojakerroksella. Ainoat kysymykset, jotka jäävät jäljelle, ovat laserit, mitä voimaa tämä pinnoite suojaa ja mikä paksuus ja massa sillä on.
Suurinta kiinnostusta herättää pinnoite, jonka ovat kehittäneet amerikkalaiset tutkijat National Institute of Standards and Technology -instituutista ja Kansasin yliopistosta - aerosolikoostumus, joka perustuu hiilinanoputkien ja erikoiskeramiikan seokseen ja joka kykenee absorboimaan tehokkaasti laservaloa. Uuden materiaalin nanoputket absorboivat tasaisesti valoa ja siirtävät lämpöä läheisille alueille, mikä alentaa lämpötilaa kosketuspisteessä lasersäteen kanssa. Keraamiset korkean lämpötilan liitokset tarjoavat suojapinnoitteelle suuren mekaanisen lujuuden ja kestävyyden korkeiden lämpötilojen aiheuttamille vaurioille.
Testauksen aikana kuparin pinnalle levitettiin ohut kerros materiaalia, ja kuivumisen jälkeen materiaalin pintaan kohdistettiin pitkän aallon infrapunalaserin säde, laser, jota käytettiin metallin ja muiden kovien materiaalien leikkaamiseen.
Kerättyjen tietojen analyysi osoitti, että pinnoite absorboi onnistuneesti 97,5 prosenttia lasersäteen energiasta ja kesti 15 kW: n energiatason neliösenttimetriä kohti tuhoutumatta.
Tällä pinnoitteella herää kysymys: testeissä kuparipinnalle levitettiin suojapinnoite, joka itsessään on yksi laserprosessoinnin vaikeimmista materiaaleista, koska sen korkea lämmönjohtavuus on epäselvä. käyttäytyy muiden materiaalien kanssa. Lisäksi herää kysymyksiä sen maksimilämpötilan kestävyydestä, tärinän- ja iskukuormitusten kestävyydestä, ilmakehän vaikutuksista ja ultraviolettisäteilystä (aurinko). Aika, jonka aikana säteilytys suoritettiin, ei ole ilmoitettu.
Toinen mielenkiintoinen seikka: jos lentokoneiden moottorit on myös päällystetty aineella, jolla on korkea lämmönjohtavuus, koko runko lämmitetään tasaisesti niistä, mikä paljastaa maksimaalisesti lentokoneen lämpöspektrissä.
Joka tapauksessa edellä mainitun aerosolisuojan ominaisuudet ovat suorassa suhteessa suojatun esineen kokoon. Mitä suurempi suojattu kohde ja peittoalue on, sitä enemmän energiaa voidaan hajottaa alueelle ja antaa tulevan ilmavirran kautta lämpösäteilyä ja jäähdytystä. Mitä pienempi suojattu esine, sitä paksumman suojan on oltava. pieni alue ei salli riittävästi lämpöä ja sisäiset rakenneosat ylikuumenevat.
Lasersäteilyltä suojautumisen käyttö, olipa se sitten ablatiivinen tai rakentava lämmöneristys, voi kääntää suuntauksen kohti ohjatun ammuksen koon pienenemistä ja heikentää merkittävästi sekä ohjatun että ohjatun ammuksen tehokkuutta.
Kaikkien laakeripintojen ja hallintalaitteiden - siivet, vakaajat, peräsimet - on oltava kalliita ja vaikeasti käsiteltäviä tulenkestäviä materiaaleja.
Erillinen kysymys syntyy tutkanilmaisinlaitteiden suojaamisesta. Kokeellisella avaruusaluksella "BOR-5" testattiin radio-läpinäkyvää lämpösuojaa-lasikuitua, jossa oli silika-täyteainetta, mutta en löytänyt sen lämpösuojaa sekä paino- ja kokoominaisuuksia.
Vielä ei ole selvää, voiko korkean lämpötilan plasman muodostuminen johtua säteilytyksestä, joka aiheutuu voimakkaasta lasersäteilystä tutkatutkimuslaitteiden radomista, vaikkakin suojana lämpösäteilyltä, joka estää radioaaltojen kulun. jonka kohde voidaan menettää.
Kotelon suojaamiseksi voidaan käyttää useiden suojakerrosten yhdistelmää-lämmönkestävää-alhaista lämpöä johtavaa sisältä ja heijastavaa-lämmönkestävää-erittäin lämpöä johtavaa ulkopuolelta. On myös mahdollista, että lasersäteilyn suojan päälle levitetään varkain materiaaleja, jotka eivät kestä lasersäteilyä ja joiden on toiputtava laseraseiden aiheuttamista vahingoista, jos lentokone itse selviytyisi.
Voidaan olettaa, että laser-aseiden parantaminen ja laaja-alainen jakelu edellyttää lasersuojauksen tarjoamista kaikille saatavilla oleville sekä ohjattuille että ohjaamattomille ammuksille sekä miehitetyille ja miehittämättömille ilma-aluksille.
Lasersuojauksen käyttöönotto johtaa väistämättä ohjattujen ja ohjaamattomien ammusten sekä miehitettyjen ja miehittämättömien ilma-alusten kustannusten, painon ja mittojen kasvuun.
Lopuksi voimme mainita yhden kehitetyistä menetelmistä laserhyökkäyksen aktiiviseksi torjumiseksi. Kaliforniassa sijaitseva Adsys Controls kehittää Helios-puolustusjärjestelmää, jonka on tarkoitus kaataa vihollisen laserohjaus.
Suunnatessaan vihollisen taistelulaseria suojattuun laitteeseen Helios määrittää sen parametrit: teho, aallonpituus, pulssitaajuus, suunta ja etäisyys lähteeseen. Lisäksi Helios estää vihollisen lasersäteen keskittymästä kohteeseen oletettavasti kohdistamalla lähestyvän pienenergisen lasersäteen, mikä sekoittaa vihollisen kohdistusjärjestelmän. Helios -järjestelmän yksityiskohtaiset ominaisuudet, sen kehitysvaihe ja käytännön suorituskyky ovat vielä tuntemattomia.
