Korábban megvizsgáltuk, hogyan fejlődnek a lézertechnológiák, milyen lézerfegyverek hozhatók létre a légierő, a szárazföldi erők és a légvédelem, valamint a haditengerészet érdekében.
Most meg kell értenünk, hogy lehet -e védekezni ellene, és hogyan. Gyakran mondják, hogy elegendő tükörbevonattal lefedni a rakétát, vagy fényezni a lövedéket, de sajnos nem minden ilyen egyszerű.
Egy tipikus alumínium bevonatú tükör a beeső sugárzás mintegy 95% -át tükrözi vissza, és hatékonysága nagyban függ a hullámhossztól.
A grafikonon látható összes anyag közül az alumínium a legnagyobb fényvisszaverő képességű, ami korántsem tűzálló anyag. Ha kis teljesítményű sugárzásnak kitéve a tükör kissé felmelegszik, akkor az erős sugárzás hatására a tükörbevonat anyaga gyorsan használhatatlanná válik, ami tükröző tulajdonságainak romlásához és lavinaszerű hevítéshez vezet. megsemmisítés.
200 nm alatti hullámhosszon a tükrök hatékonysága meredeken csökken; az ultraibolya vagy röntgensugárzás (szabad elektronlézer) ellen az ilyen védelem egyáltalán nem fog működni.
Vannak kísérleti mesterséges anyagok, amelyek 100% -os fényvisszaverő képességgel rendelkeznek, de csak bizonyos hullámhosszon működnek. Ezenkívül a tükröket speciális többrétegű bevonatokkal lehet bevonni, amelyek 99,999%-ra növelik fényvisszaverő képességüket. De ez a módszer is csak egy hullámhosszon, és egy bizonyos szögben esik.
Ne felejtsük el, hogy a fegyverek működési körülményei messze nem laboratóriumi, azaz a tükörrakétát vagy lövedéket inert gázzal töltött tartályban kell tárolni. A legkisebb köd vagy folt, például kézlenyomatok, azonnal rontja a tükör tükröződését.
Ha elhagyja a tartályt, a tükörfelület azonnal ki lesz téve a környezetnek - a légkörnek és a hőnek. Ha a tükör felületét nem fedik le védőfóliával, ez azonnal a fényvisszaverő tulajdonságainak romlásához vezet, és ha védőbevonattal van bevonva, akkor maga is rontja a felület fényvisszaverő tulajdonságait.
Összefoglalva a fentieket, megjegyezzük, hogy a tükörvédelem nem nagyon alkalmas a lézerfegyverek elleni védelemre. És akkor mi fér bele?
Bizonyos mértékig segít az a módszer, amellyel a lézersugár hőenergiáját a test fölé „elkenjük” a repülőgép (AC) forgási mozgásának biztosításával saját hossztengelye körül. De ez a módszer csak lőszerre és korlátozott mértékben pilóta nélküli légi járművekre (UAV) alkalmas, kisebb mértékben hatékony, ha lézer besugárzik a hajótest elejére.
Bizonyos típusú védett objektumokon, például siklóbombákon, cirkálórakétákon (CR) vagy páncéltörő irányított rakétákon (ATGM), amelyek felülről repülve támadnak egy célpontra, ez a módszer sem alkalmazható. A nem forgó, nagyrészt habarcsbányák. Nehéz adatokat gyűjteni minden nem forgó repülőgépről, de biztos vagyok benne, hogy sok ilyen van.
Mindenesetre a repülőgép forgása csak kismértékben csökkenti a lézersugárzás célpontra gyakorolt hatását, mertaz erőteljes lézersugárzás által a testbe továbbított hő átkerül a belső szerkezetekbe és tovább a repülőgép összes alkatrészébe.
A füstök és aeroszolok használata lézerfegyverek elleni ellenintézkedésekként szintén korlátozott. Amint azt a sorozat cikkeiben már említettük, a lézerek földi páncélozott járművek vagy hajók elleni használata csak akkor lehetséges, ha megfigyelő berendezések ellen használják őket, amelyek védelmére később visszatérünk. Irreális, hogy belátható időn belül lézersugárral égesse el a gyalogsági harci jármű / tank vagy felszíni hajó testét.
Természetesen lehetetlen füst- vagy aeroszolvédelmet alkalmazni a repülőgépek ellen. A repülőgép nagy sebessége miatt a füstöt vagy az aeroszolt mindig visszafelé fújja a szembejövő légnyomás, helikopterekben a légcsavar légáramát.
Így a lézerfegyverek elleni védelem permetezett füstök és aeroszolok formájában csak enyhén páncélozott járműveken igényelhető. Másrészt a harckocsik és más páncélozott járművek gyakran már szabványos rendszerekkel vannak felszerelve füstvédők felállítására, amelyek megzavarják az ellenséges fegyverrendszerek elfogását, és ebben az esetben a megfelelő töltőanyagok kifejlesztésekor lézerfegyverek ellen is használhatók..
Visszatérve az optikai és hőképalkotó felderítő berendezések védelmére, feltételezhető, hogy bizonyos hullámhosszú lézersugárzás áthaladását megakadályozó optikai szűrők felszerelése csak a kezdeti szakaszban lesz alkalmas kis teljesítményű lézerfegyverek elleni védelemre, a következő okok miatt:
- üzemben lesz a különböző gyártók különböző hullámhosszúságú lézereinek nagy választéka;
- egy olyan szűrő, amelyet egy bizonyos hullámhossz elnyelésére vagy visszaverésére terveztek, ha erős sugárzásnak van kitéve, valószínűleg meghibásodik, ami vagy az érzékeny elemeket érő lézersugárzáshoz, vagy maga az optika meghibásodásához vezet (zavarosodás, kép torzulása);
- egyes lézerek, különösen a szabad elektronlézer, széles tartományban képesek megváltoztatni a működési hullámhosszat.
Az optikai és hőképalkotó felderítő berendezések védelme elvégezhető a földi berendezések, hajók és repülőgépek számára, nagysebességű védőernyők telepítésével. Lézersugárzás észlelése esetén a védőernyőnek a másodperc töredéke alatt le kell fednie a lencséket, de még ez sem garantálja az érzékeny elemek sérülésének hiányát. Lehetséges, hogy a lézerfegyverek széles körű alkalmazása idővel legalább az optikai tartományban működő felderítő eszközök megkettőzését igényli.
Ha nagy hordozók esetén a védőernyők és az optikai és hőképi felderítő sokszorosító eszközök felszerelése meglehetősen megvalósítható, akkor a nagy pontosságú, különösen a kompakt fegyverek esetében ezt sokkal nehezebb megtenni. Először is jelentősen szigorítják a védelemre vonatkozó súly- és méretkövetelményeket, másodszor pedig a nagy teljesítményű lézersugárzás hatása még zárt redőny mellett is az optikai rendszer alkatrészeinek túlmelegedését okozhatja a sűrű elrendezés miatt, ami részleges vagy működésének teljes megzavarása.
Milyen módszerekkel lehet hatékonyan megvédeni a berendezéseket és fegyvereket a lézerfegyverektől? Két fő módja van - ablatív védelem és konstruktív hőszigetelő védelem.
Az abláció elleni védelem (a latin ablatio -tól - tömeg elvétele, átvitele) azon alapul, hogy egy anyagot a védett tárgy felületéről forró gázárammal eltávolítanak, és / vagy a határréteg átalakításán alapulnak, amelyek együttesen jelentősen csökkenti a hőátadást a védett felületre. Más szóval, a bejövő energiát a védőanyag melegítésére, olvasztására és elpárologtatására fordítják.
Jelenleg az ablatív védelmet aktívan használják az űreszközök (SC) leszálló moduljaiban és a sugárhajtómű fúvókáiban. A legszélesebb körben használt szénszennyező műanyagok, amelyek fenol-, szilícium -szerves szilícium- és más szintetikus gyantákon alapulnak (beleértve a grafitot), szilícium -dioxidot (szilícium -dioxid, kvarc) és töltőanyagként nylont.
Az ablációs védelem eldobható, nehéz és terjedelmes, ezért nincs értelme újrafelhasználható repülőgépeken használni (olvassa el, hogy nem minden személyzettel és a legtöbb pilótával). Egyetlen alkalmazása irányított és irányítatlan lövedékeken történik. És itt a fő kérdés az, hogy milyen vastagnak kell lennie a lézer védelmének, például 100 kW, 300 kW stb.
Az Apollo űrhajón az árnyékolás vastagsága 8 és 44 mm között mozog, több száz és több ezer fok közötti hőmérséklet esetén. Ezen a tartományon valahol a harci lézerek elleni szükséges vastagságú ablatív védelem is rejlik. Könnyen elképzelhető, hogy ez hogyan befolyásolja a súly és a méret jellemzőit, következésképpen a lőszer hatótávolságát, manőverezhetőségét, robbanófej tömegét és egyéb paramétereit. Az ablatív hővédelemnek ellen kell állnia a túlterheléseknek az indítás és a manőverezés során is, meg kell felelnie a lőszertárolás feltételeinek normáinak.
Az irányítatlan lőszer megkérdőjelezhető, mivel a lézersugárzás elleni ablatív védelem egyenetlen megsemmisítése megváltoztathatja a külső ballisztikát, aminek következtében a lőszer eltér a célponttól. Ha az ablatív védelmet már használják valahol, például hiperszonikus lőszerben, akkor növelnie kell annak vastagságát.
Egy másik védelmi módszer a szerkezeti bevonat vagy a tok kivitelezése több tűzálló anyagból álló védő réteggel, amelyek ellenállnak a külső hatásoknak.
Ha analógiát vonunk le az űrhajókkal, akkor figyelembe vehetjük a "Buran" újrafelhasználható űrhajó hővédelmét. Azokon a területeken, ahol a felületi hőmérséklet 371 - 1260 Celsius fok, olyan bevonatot alkalmaztak, amely 99,7% tisztaságú amorf kvarcszálat tartalmaz, és amelyhez kötőanyagot, kolloid szilícium -dioxidot adtak. A burkolat két szabványos méretű, 5–64 mm vastagságú csempe formájában készül.
A csempék külső felületére speciális pigmentet (szilícium -oxid és fényes alumínium -oxid alapú fehér bevonat) tartalmazó boroszilikát üveget visznek fel a csempe külső felületére annak érdekében, hogy alacsony a napsugárzás abszorpciós együtthatója és nagy legyen a sugárzási képessége. Ablációs védelmet használtak a jármű orrkúpján és szárnyhegyein, ahol a hőmérséklet meghaladja az 1260 fokot.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy hosszan tartó működés esetén a csempe nedvesség elleni védelme romolhat, ami tulajdonságainak hővédelmének elvesztéséhez vezet, ezért nem használható közvetlenül lézer elleni védelemként újrahasználható repülőgépeken.
Jelenleg egy ígéretes ablatív hővédelmet fejlesztenek ki minimális felületi kopással, amely biztosítja a repülőgépek védelmét a 3000 fokos hőmérséklettől.
A Manchesteri Egyetem (Egyesült Királyság) és a Közép -Déli Egyetem (Kína) Royce Intézetének tudóscsoportja új anyagot fejlesztett ki, amelynek tulajdonságai javulnak, és szerkezeti változások nélkül ellenáll akár 3000 ° C -os hőmérsékletnek is. Ez egy Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 kerámia bevonat, amelyet szén-szén kompozit mátrixra helyeznek. Jellemzőit tekintve az új bevonat jelentősen felülmúlja a legjobb magas hőmérsékletű kerámiákat.
Maga a hőálló kerámia kémiai szerkezete védelmi mechanizmusként működik. 2000 ° C hőmérsékleten a Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 és a SiC anyagok oxidálódnak és átalakulnak Zr0.80T0.20O2, B2O3 és SiO2 -ra. A Zr0,80Ti0,20O2 részben megolvad és viszonylag sűrű réteget képez, miközben az alacsony olvadáspontú SiO2 és B2O3 oxidok elpárolognak. Magasabb, 2500 ° C hőmérsékleten a Zr0,80Ti0,20O2 kristályokat nagyobb formációkba olvasztják.3000 ° C hőmérsékleten szinte teljesen sűrű külső réteg képződik, amely főleg Zr0,80Ti0,20O2, cirkónium -titanát és SiO2.
A világ speciális bevonatokat is fejleszt a lézersugárzás elleni védelemre.
Még 2014 -ben a Kínai Népi Felszabadító Hadsereg szóvivője kijelentette, hogy az amerikai lézerek nem jelentenek különösebb veszélyt a különleges védőréteggel burkolt kínai katonai felszerelésekre. Csak a lézerek maradnak kérdésben, hogy milyen védelmet nyújt ez a bevonat, és milyen vastagságú és tömegű.
A legnagyobb érdeklődést a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet és a Kansasi Egyetem amerikai kutatói által kifejlesztett bevonat jelenti - egy szén nanocsövek és speciális kerámiák keverékén alapuló aeroszol kompozíció, amely képes hatékonyan elnyelni a lézerfényt. Az új anyag nanocsövei egyenletesen elnyelik a fényt és hőt adnak át a közeli területekre, csökkentve a hőmérsékletet a lézersugárral való érintkezés helyén. A kerámia magas hőmérsékletű kötések biztosítják a védőbevonatot nagy mechanikai szilárdsággal és ellenállnak a magas hőmérséklet okozta károsodásoknak.
A tesztelés során vékony anyagréteget vittek fel a réz felületére, majd szárítás után az anyag felületére egy hosszúhullámú infravörös lézer, egy fém és más kemény anyagok vágására használt lézernyalábot fókuszáltak.
Az összegyűjtött adatok elemzése azt mutatta, hogy a bevonat sikeresen elnyeli a lézersugár energiájának 97,5 százalékát, és megsemmisülés nélkül ellenáll a 15 kW / négyzetcentiméteres energiaszintnek.
Ezzel a bevonattal kapcsolatban felmerül a kérdés: a tesztek során védőréteget alkalmaztak egy rézfelületre, amely önmagában az egyik legnehezebb anyag a lézerfeldolgozáshoz, magas hővezető képessége miatt nem világos, hogy az ilyen védőbevonat hogyan más anyagokkal is viselkedni fog. Ezenkívül kérdések merülnek fel a maximális hőállósággal, a rezgés- és ütésterheléssel szembeni ellenállással, a légköri viszonyok és az ultraibolya sugárzás (nap) hatásaival kapcsolatban. A besugárzás időtartama nincs feltüntetve.
Egy másik érdekes pont: ha a repülőgép motorjait is nagy hővezető képességű anyaggal vonják be, akkor az egész test egyenletesen felmelegszik tőlük, ami maximálisan leleplezi a repülőgépet a termikus spektrumban.
Mindenesetre a fenti aeroszolvédelem jellemzői egyenes arányban lesznek a védett tárgy méretével. Minél nagyobb a védett objektum és a lefedettségi terület, annál több energia szóródhat szét a területen, és hősugárzás és hűtés formájában adható a beeső légáram által. Minél kisebb a védett tárgy, annál vastagabbnak kell lennie. a kis terület nem engedi elegendő hő eltávolítását, és a belső szerkezeti elemek túlmelegednek.
A lézersugárzás elleni védelem alkalmazása, függetlenül attól, hogy ablatív vagy konstruktív hőszigetelő, megfordíthatja a vezetett lőszerek méretének csökkenésére irányuló tendenciát, jelentősen csökkentve mind az irányított, mind a nem irányított lőszerek hatékonyságát.
Minden csapágyfelületet és vezérlőelemet - szárnyakat, stabilizátorokat, kormányokat - drága és nehezen feldolgozható tűzálló anyagokból kell készíteni.
Külön kérdés merül fel a radarérzékelő berendezések védelmével kapcsolatban. A "BOR-5" kísérleti űrhajón a rádió-átlátszó hővédő pajzsot tesztelték-üvegszálas szilícium-dioxid töltőanyaggal, de nem találtam hővédő, súly- és méretjellemzőit.
Egyelőre nem világos, hogy magas hőmérsékletű plazmaképződés keletkezhet-e a radarfelderítő berendezések sugárából származó erős lézersugárzással történő besugárzás következtében, bár a hősugárzás elleni védelemmel, amely megakadályozza a rádióhullámok áthaladását. amellyel a célpont elveszhet.
A tok védelme érdekében több védőréteg kombinációját lehet használni-belülről hőálló-alacsony hővezető és kívülről fényvisszaverő-hőálló-erősen hővezető. Az is lehetséges, hogy a lézersugárzás elleni védelem tetején lopakodó anyagokat alkalmaznak, amelyek nem lesznek képesek ellenállni a lézersugárzásnak, és fel kell épülniük a lézerfegyverek okozta károkból abban az esetben, ha maga a repülőgép túlélte.
Feltételezhető, hogy a lézerfegyverek fejlesztéséhez és széles körű elterjedéséhez lézeres védelmet kell biztosítani az összes rendelkezésre álló lőszerhez, mind irányított, mind irányíthatatlan, valamint a személyzettel és pilóta nélküli légi járművekhez.
A lézer elleni védelem bevezetése elkerülhetetlenül az irányított és nem irányított lőszerek, valamint a személyzettel és pilóta nélküli légi járművek költségeinek, súlyának és méreteinek növekedéséhez vezet.
Összefoglalva, megemlíthetjük az egyik kifejlesztett módszert a lézeres támadás aktív leküzdésére. A kaliforniai Adsys Controls kifejleszti a Helios védelmi rendszert, amelynek állítólag le kell ütnie az ellenség lézeres irányítását.
Amikor az ellenség harci lézerét a védett eszközre irányítja, a Helios meghatározza annak paramétereit: teljesítmény, hullámhossz, impulzusfrekvencia, irány és a forrástól való távolság. A Helios továbbá megakadályozza, hogy az ellenség lézersugara a célpontra fókuszáljon, feltehetően azzal, hogy egy közeledő alacsony energiájú lézersugarat céloz meg, ami megzavarja az ellenség célzási rendszerét. A Helios rendszer részletes jellemzői, fejlesztési stádiuma és gyakorlati teljesítménye még ismeretlen.
