Nyt meidän on ymmärrettävä, voidaanko siltä suojautua ja miten. Usein sanotaan, että riittää peittää raketti peilipinnoitteella tai kiillottaa ammus, mutta valitettavasti kaikki ei ole niin yksinkertaista.
Tyypillinen alumiinipinnoitettu peili heijastaa noin 95 % tulevasta säteilystä ja sen tehokkuus riippuu suuresti aallonpituudesta.
Eri metallipinnoitteilla varustettujen peilien spektriheijastuskerroin
Kaikista kaaviossa esitetyistä materiaaleista alumiinilla on korkein heijastuskyky, joka ei suinkaan ole tulenkestävä materiaali. Jos pienitehoisella säteilyllä säteilytettynä peili lämpenee merkityksettömästi, niin voimakkaan säteilyn osuessa peilipinnoitteen materiaali muuttuu nopeasti käyttökelvottomaksi, mikä johtaa sen heijastusominaisuuksien heikkenemiseen ja edelleen lumivyörymäiseen kuumenemiseen ja tuhoaminen.
Alle 200 nm:n aallonpituudella peilien tehokkuus laskee jyrkästi; ultravioletti- tai röntgensäteilyä vastaan (vapaiden elektronien laser), tällainen suojaus ei toimi ollenkaan.
CO2-lasersäteilyn aiheuttama peilipinnoite
On olemassa kokeellisia keinotekoisia materiaaleja, jotka heijastavat 100 %, mutta ne toimivat vain tietyllä aallonpituudella. Peilit voidaan myös päällystää erityisillä monikerroksisilla pinnoitteilla, jotka lisäävät niiden heijastavuutta jopa 99.999 %. Mutta tämä menetelmä toimii myös vain yhdellä aallonpituudella ja tietyssä kulmassa.
Älä unohda, että aseiden käyttöolosuhteet ovat kaukana laboratorioolosuhteista, ts. peiliraketti tai ammus on säilytettävä inertillä kaasulla täytettyyn astiaan. Pieninkin opasiteetti tai tahra, esimerkiksi kädenjäljistä, heikentää välittömästi peilin heijastavuutta.
Säiliöstä poistuminen altistaa peilipinnan välittömästi ympäristölle - ilmakehälle ja lämpövaikutuksille. Jos peilipinta ei ole peitetty suojakalvolla, tämä johtaa välittömästi sen heijastusominaisuuksien heikkenemiseen, ja jos se peitetään suojapinnoitteella, se itse huonontaa pinnan heijastavia ominaisuuksia.
Vahvistetun alumiinin, vakioalumiinin ja suojattoman alumiinin kalvojen vertailevat heijastusspektrit
Yhteenvetona yllä olevasta huomaamme: peilisuojaus ei sovellu kovin hyvin laseraseita vastaan. Mikä sitten sopii?
Jossain määrin menetelmä, jossa lasersäteen lämpöenergia "siivotaan" kehon päälle, auttaa varmistamaan lentokoneen (LA) pyörimisliikkeen oman pitkittäisakselinsa ympäri. Mutta tämä menetelmä soveltuu vain ampumatarvikkeille ja rajoitetussa määrin miehittämättömille ilma-aluksille (UAV), vähemmässä määrin se on tehokas laserilla rungon etuosaan.
Joissakin suojatuissa kohteissa, esimerkiksi liukupommeissa, risteilyohjuksissa (CR) tai panssarintorjuntaohjuksissa (ATGM), jotka hyökkäävät kohteeseen ylhäältä lentäessä, tämä menetelmä myös epäonnistuu. Pyörimättömät ovat suurimmaksi osaksi kranaatinheitinmiinoja. Kaikista pyörimättömistä lentokoneista on vaikea kerätä tietoja, mutta olen varma, että niitä on paljon.
SDB-39 ja JSOW liukupommit
Risteilyohjukset JASSM ja 3M-14
TOW2B ATGM hyökkää kohteeseen lentäessään sen yli
Joka tapauksessa lentokoneen pyöriminen vähentää vain hieman lasersäteilyn vaikutusta kohteeseen, koska. voimakkaan lasersäteilyn kehoon siirtämä lämpö siirtyy lentokoneen sisäisiin rakenteisiin ja edelleen kaikkiin osiin.
Myös höyryjen ja aerosolien käyttöä laseraseiden vastatoimina on rajoitettu. Kuten sarjan artikkeleissa jo mainittiin, lasereiden käyttö maapanssaroituja ajoneuvoja tai laivoja vastaan on mahdollista vain käytettäessä valvontalaitteita, joiden suojaamiseen palaamme. Polta BMP:n runko /säiliö tai pinta-alus lasersäteellä lähitulevaisuudessa on epärealistista.
Tietenkin on mahdotonta käyttää savu- tai aerosolisuojaa lentokoneita vastaan. Lentokoneen suuresta nopeudesta johtuen vastaantuleva ilmanpaine puhaltaa aina savua tai aerosolia takaisin, helikoptereissa potkurista tuleva ilmavirta puhaltaa ne pois.
Siten suojaus laseraseita vastaan suihkutettujen höyryjen ja aerosolien muodossa voidaan vaatia vain kevyesti panssaroiduissa ajoneuvoissa. Toisaalta panssarivaunut ja muut panssaroidut ajoneuvot on usein jo varustettu tavallisilla savuverhousjärjestelmillä häiritsemään vihollisen asejärjestelmien sieppausta, ja tässä tapauksessa sopivia täyteaineita kehitettäessä niitä voidaan käyttää myös laseraseiden torjumiseen.
Aktiivisen suojakompleksin (KAZ) "Afganit" elementit, jotka on tarkoitettu suojaverhojen asettamiseen, lupaava T-14-tankki, joka perustuu "Armata"-alustaan
Palatakseni optisten ja lämpökuvausten tiedustelulaitteiden suojaan, voidaan olettaa, että optisten suodattimien asennus, jotka estävät tietyn aallonpituuden lasersäteilyn kulkeutumisen, soveltuu vasta alkuvaiheessa suojaamiseen pienitehoisia laseraseita vastaan, seuraavista syistä:
- käytössä on laaja valikoima eri valmistajien eri aallonpituuksilla toimivia lasereita;
- suodatin, joka on suunniteltu absorboimaan tai heijastamaan tiettyä aallonpituutta, kun se altistetaan voimakkaalle säteilylle, epäonnistuu, mikä johtaa joko lasersäteilyn pääsyyn herkkiin elementteihin tai itse optiikan vaurioitumiseen (sameneminen, kuvan vääristyminen);
- Jotkut laserit, erityisesti vapaiden elektronien laser, voivat muuttaa toiminta-aallonpituutta laajalla alueella.
Optisen ja lämpökuvauksen tiedustelulaitteiden suojaus voidaan suorittaa maakalustoille, laivoille ja ilmailu teknologiaa asentamalla suojaseinät suurella nopeudella. Lasersäteilyn havaitsemisen yhteydessä suojanäytön tulisi sulkea linssit sekunnin murto-osassa, mutta tämäkään ei takaa herkkien elementtien vaurioitumista. On mahdollista, että laseraseiden laaja käyttö ajan myötä vaatii ainakin optisella alueella toimivien tiedustelulaitteiden päällekkäisyyttä.
Jos suojanäyttöjen ja optisen ja lämpökuvauksen tiedustelun varavälineiden asentaminen on melko mahdollista suurille kantoaluksille, niin se on paljon vaikeampaa tehdä erittäin tarkoilla aseilla, etenkin pienikokoisilla. Ensinnäkin suojauksen paino- ja kokovaatimuksia tiukennetaan merkittävästi, ja toiseksi altistuminen suuritehoiselle lasersäteilylle, jopa suljetulla sulkimella, voi aiheuttaa optisen järjestelmän komponenttien ylikuumenemista tiheän sijoittelun vuoksi, mikä johtaa osittaiseen tai sen toiminnan täydellinen häiriö.
Amerikkalainen Javelin ATGM, venäläinen Verba MANPADS ja RVV-MD lyhyen kantaman ohjus ovat laseraseiden haavoittuvimpia kohteita.
Millä keinoilla laitteita ja aseita voidaan suojata tehokkaasti laseraseita vastaan? On olemassa kaksi päämenetelmää - ablatiivinen suojaus ja rakentava lämmöneristyssuojaus.
Ablatiivinen suojaus (latinasta ablatio - poisto, massan poisto) perustuu aineen poistamiseen suojattavan kohteen pinnalta kuumalla kaasuvirralla ja/tai rajakerroksen uudelleenjärjestelyyn, mikä yhdessä vähentää merkittävästi lämpöä siirtää suojatulle pinnalle. Toisin sanoen tuleva energia kuluu suojamateriaalin lämmittämiseen, sulattamiseen ja haihduttamiseen.
Tällä hetkellä ablatiivista suojaa käytetään aktiivisesti avaruusalusten (SC) laskeutumismoduuleissa ja suihkumoottoreiden suuttimissa. Eniten on käytetty hiiliä (mukaan lukien grafiittia), piidioksidia (piidioksidia, kvartsia) ja nailonia täyteaineina sisältäviin fenoli-, organopii- ja muihin synteettisiin hartseihin perustuvia hiiltymuoveja.
Ablatiivinen suojajärjestelmä
Ablatiivinen suoja on kertakäyttöinen, raskas ja suuri, joten sitä ei ole järkevää käyttää uudelleenkäytettävissä lentokoneissa (lue ei kaikissa miehitetyissä, ja useimmat miehittämättömät lentokoneet). Sitä käytetään vain ohjatuissa ja ohjaamattomissa ammuksissa. Ja tässä pääkysymys on, kuinka paksu suojan tulisi olla laserille, jonka teho on esimerkiksi 100 kW, 300 kW jne.
Apollo-avaruusaluksella suojan paksuus vaihtelee 8 - 44 mm lämpötiloissa useista sadoista useisiin tuhansiin asteisiin. Jossain tällä alueella tarvitaan myös taistelulasereita vastaan käytettävän ablatiivisen suojan paksuus. On helppo kuvitella, kuinka se vaikuttaa paino- ja kokoominaisuuksiin ja siten ammusten kantamaan, ohjattavuuteen, taistelukärjen (taistelukärjen) massaan ja muihin parametreihin. Ablatiivisen lämpösuojauksen tulee kestää myös ylikuormituksia laukaisun ja ohjauksen aikana ja täyttää ammusten varastointiehtoja koskevat standardit.
Ablatiivinen suojaus avaruusalukselle "Buran" osiossa
Ohjaamattomat ammukset ovat kyseenalaisia, koska lasersäteilyn ablatiivisen suojan epätasainen tuhoutuminen voi muuttaa ulkoista ballistiikkaa, minkä seurauksena ammus poikkeaa kohteesta. Jos ablatiivista suojaa käytetään jo jossain, esimerkiksi hypersonic-ammuksissa, sen paksuutta on lisättävä.
Toinen suojakeino on rakentava pinnoite tai runkorakenne, jossa on useita suojakerroksia tulenkestäviä materiaaleja, jotka kestävät ulkoisia vaikutuksia.
Jos vedämme analogian avaruusalusten kanssa, voimme harkita uudelleenkäytettävän Buran-avaruusaluksen lämpösuojausta. Alueilla, joissa pintalämpötila on 371 - 1260 celsiusastetta, levitettiin pinnoite, joka koostui puhtaudeltaan 99,7 % amorfisesta kvartsikuidusta, johon on lisätty sideainetta - kolloidista piidioksidia. Päällyste on valmistettu kahden vakiokokoisen laatan muodossa, paksuus 5 - 64 mm.
Laattojen ulkopinnalle levitetään erityistä pigmenttiä sisältävää borosilikaattilasia (valkoinen pinnoite, joka perustuu piioksidiin ja kirkkaaseen alumiinioksidiin), jotta saavutetaan alhainen auringon absorptio ja korkea emissiokyky. Ablatiivista suojaa käytettiin laitteen nokkakartiossa ja siipien kärjissä, joissa lämpötila ylittää 1260 astetta.
On pidettävä mielessä, että pitkäaikaisen käytön aikana laattojen suojaus kosteudelta voi rikkoutua, mikä johtaa sen ominaisuuksien lämpösuojan menettämiseen, joten sitä ei voida käyttää suoraan lasersuojauksena uudelleenkäytettävissä lentokoneissa. .
Avaruusalus "Buran". Valkoiset ja mustat laatat - uudelleenkäytettävä lämpösuoja, mustat elementit keulassa ja siiven reunoissa - ablatiivinen lämpösuoja
Avaruusaluksen "Buran" lämpösuojan paksuus lämpötilasta riippuen
Tällä hetkellä kehitetään lupaavaa ablatiivista lämpösuojaa, jolla on minimaalinen pintakuluminen ja joka suojaa lentokoneita jopa 3000 asteen lämpötiloilta.
Joukko tutkijoita Manchesterin yliopiston Royce-instituutista (Yhdistynyt kuningaskunta) ja Central South Universitystä (Kiina) on kehittänyt uuden materiaalin, jolla on parannetut ominaisuudet ja joka kestää jopa 3000 °C lämpötilaa ilman rakenteellisia muutoksia. Tämä on Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 keraaminen pinnoite, joka on asetettu hiili-hiili-komposiittimatriisin päälle. Uuden pinnoitteen suorituskyky on paljon parempi kuin parhaan korkean lämpötilan keramiikan.
Lämmönkestävän keramiikan kemiallinen rakenne itsessään toimii suojamekanismina. 2000 °C:n lämpötilassa Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26- ja SiC-materiaalit hapetetaan ja muunnetaan vastaavasti Zr0.80T0.20:ksi, B2O2:ksi ja SiO3:ksi. Zr2Ti0.80O0.20 sulaa osittain ja muodostaa suhteellisen tiheän kerroksen, kun taas matalassa lämpötilassa sulavat oksidit SiO2 ja B2O2 haihtuvat. Korkeammassa 3 °C:n lämpötilassa Zr2500Ti0.80O0.20-kiteet sulautuvat suurempiin muodostelmiin. 2°C:n lämpötilassa muodostuu lähes ehdottoman tiheä ulkokerros, joka koostuu pääasiassa Zr3000Ti0.80O0.20:sta, zirkoniumtitanaatista ja SiO2:sta.
Materiaalin tummanharmaa pinta ennen testausta sekä pinta kahden minuutin testauksen jälkeen 2000°C ja 2500°C. Oikean näytteen keskellä on alue, jossa liekin lämpötila saavutti 3000 °C
Maailmassa kehitetään myös erityisiä pinnoitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan lasersäteilyltä.
Vuonna 2014 Kiinan kansan vapautusarmeijan edustaja totesi, että amerikkalaiset laserit eivät aiheuta erityistä vaaraa kiinalaisille sotilasvarusteille, jotka on päällystetty erityisellä suojakerroksella. Jäljelle jää vain mitä tehoa tämä pinnoite suojaa lasereilta ja mikä on sen paksuus ja massa.
Suurin kiinnostava on National Institute of Standards and Technologyn ja Kansasin yliopiston amerikkalaisten tutkijoiden kehittämä pinnoite - aerosolikoostumus, joka perustuu hiilinanoputkien ja erikoiskeramiikan seokseen, joka voi absorboida tehokkaasti laservaloa. Uuden materiaalin nanoputket imevät tasaisesti valoa ja siirtävät lämpöä läheisille alueille alentaen lämpötilaa lasersäteen kosketuspisteessä. Korkean lämpötilan keraamiset yhdisteet tarjoavat suojapinnoitteelle korkean mekaanisen lujuuden ja kestävyyden korkeiden lämpötilojen aiheuttamia vaurioita vastaan.
Testin aikana kuparin pinnalle levitettiin ohut kerros materiaalia ja kuivauksen jälkeen kohdistettiin metallin ja muiden kovien materiaalien leikkaamiseen käytettävän pitkän aallon infrapunalaserin säde. materiaalia.
Kerättyjen tietojen analysointi osoitti, että pinnoite absorboi onnistuneesti 97.5 prosenttia lasersäteen energiasta ja kesti 15 kW:n energiatason pinnan neliösenttimetriä kohden ilman tuhoa.
Tällä pinnoitteella herää kysymys: testeissä suojapinnoite levitettiin kuparipinnalle, joka itsessään on yksi vaikeimmista laserkäsittelyn materiaaleista, korkean lämmönjohtavuutensa vuoksi ei ole selvää, miten tällainen suoja pinnoite käyttäytyy muiden materiaalien kanssa. On myös kysymyksiä sen maksimaalisesta lämpötilan kestävyydestä, tärinän ja iskukuormituksen kestävyydestä, altistumisesta ilmakehän olosuhteille ja ultraviolettisäteilylle (auringolle). Aikaa, jonka aikana säteilytys suoritettiin, ei ole ilmoitettu.
Toinen mielenkiintoinen kohta: jos lentokoneiden moottorit on myös peitetty aineella, jolla on korkea lämmönjohtavuus, koko keho lämpenee niistä tasaisesti, mikä paljastaa lentokoneen mahdollisimman paljon lämpöspektrissä.
Kuparin leikkausnopeus on pienin kaikista taulukon metalleista sen korkean lämmönjohtavuuden vuoksi, on mahdollista, että suojamateriaalin kehittäjät eivät vahingossa suosineet tätä materiaalia substraattina testeissä yrittäessään yliarvioida niiden ominaisuuksia. kehitystä
Joka tapauksessa edellä mainitun aerosolisuojauksen ominaisuudet ovat suorassa suhteessa suojattavan kohteen kokoon. Mitä suurempi suojattu kohde ja peittoalue, sitä enemmän energiaa voidaan hajauttaa alueelle ja luovuttaa lämpösäteilyn ja jäähdytyksen muodossa vastaantulevan ilmavirran avulla. Mitä pienempi suojattu kohde, sitä paksumpi suoja on tehtävä, koska pieni pinta-ala ei poista tarpeeksi lämpöä ja sisäiset rakenneosat ylikuumenevat.
Lasersäteilyltä suojauksen käyttö, olipa se sitten ablatiivista tai rakentavaa eristävää, voi kääntää suuntauksen kohti ohjattujen ammusten koon pienentämistä ja vähentää merkittävästi sekä ohjattujen että ohjaamattomien ammusten tehokkuutta.
Kaikki laakeripinnat ja ohjaimet - siivet, stabilisaattorit, peräsimet - on valmistettava kalliista ja vaikeasti prosessoitavista tulenkestävästä materiaalista.
Erikseen herää kysymys tutkanilmaisutyökalujen suojauksesta. Kokeellisessa avaruusaluksessa BOR-5 testattiin radioläpinäkyvää lämpösuojaa - lasikuitua piidioksiditäyteaineella, mutta en löytänyt sen lämpösuojaa sekä paino- ja kokoominaisuuksia.
Vielä on epäselvää, voiko tiedustelututkalaitteiden valokuvun säteilytyksen voimakkaalla lasersäteilyllä, vaikkakin lämpösäteilyltä suojattuna, seurauksena syntyä korkean lämpötilan plasman muodostumista, joka estää radioaaltojen kulkeutumisen, minkä seurauksena kohde voi kadota.
Kotelon suojaamiseksi käytetään useiden suojakerrosten yhdistelmää - lämmönkestävä-matala-lämpöä-johtava sisältä ja heijastava-lämmönkestävä-erittäin lämpöä johtava ulkopuolelta. On myös mahdollista, että lasersäteilyltä suojaamisen lisäksi käytetään salaperäisiä materiaaleja, jotka eivät kestä lasersäteilyä ja joutuvat toipumaan laseraseiden aiheuttamista vaurioista, jos lentokone itse selviää.
Voidaan olettaa, että laseraseiden parantaminen ja laaja leviäminen edellyttää lasersuojauksen tarjoamista kaikille saatavilla oleville ammuksille, sekä ohjatuille että ohjaamattomille, sekä miehitetyille ja miehittämättömille ilma-aluksille.
Lasersuojauksen käyttöönotto johtaa väistämättä ohjattujen ja ohjaamattomien ammusten sekä miehitettyjen ja miehittämättömien ilma-alusten kustannusten ja paino- ja kokoominaisuuksien nousuun.
Lopuksi voimme mainita yhden kehitettävistä menetelmistä aktiivisesti laserhyökkäyksen torjumiseksi. Adsys Controls, Kaliforniassa toimiva yritys, kehittää Helios-puolustusjärjestelmää, jonka on tarkoitus ampua alas vihollisen laserohjausta.
Osoittaessaan vihollisen taistelulaserilla suojattua laitetta Helios määrittää sen parametrit: tehon, aallonpituuden, pulssin taajuuden, suunnan ja kantaman lähteeseen. Helios estää edelleen vihollisen lasersädettä keskittymästä kohteeseen, oletettavasti kohdistamalla vastaan tulevan matalan energian lasersäteen, joka sekoittaa vihollisen kohdistusjärjestelmän. Helios-järjestelmän yksityiskohtaiset ominaisuudet, sen kehitysvaihe ja käytännön suorituskyky ovat vielä tuntemattomia.