По -рано изследвахме как се развиват лазерните технологии, какви лазерни оръжия могат да бъдат създадени за използване в интерес на военновъздушните сили, сухопътните сили и противовъздушната отбрана и флота.
Сега трябва да разберем дали е възможно да се защитим срещу него и как. Често се казва, че е достатъчно да покриете ракетата с огледално покритие или да полирате снаряда, но за съжаление всичко не е толкова просто.
Типично огледало с алуминиево покритие отразява около 95% от падащата радиация и неговата ефективност е силно зависима от дължината на вълната.
От всички материали, показани на графиката, алуминият има най -висока отражателна способност, която в никакъв случай не е огнеупорен материал. Ако при излагане на радиация с ниска мощност огледалото се загрее леко, тогава при попадане на мощно излъчване материалът на огледалното покритие бързо ще стане неизползваем, което ще доведе до влошаване на отразяващите му свойства и допълнително лавинообразно нагряване и унищожаване.
При дължина на вълната по -малка от 200 nm, ефективността на огледалата рязко спада; срещу ултравиолетово или рентгеново лъчение (лазер със свободни електрони) такава защита изобщо няма да работи.
Има експериментални изкуствени материали със 100% отразяваща способност, но те работят само за определена дължина на вълната. Също така, огледалата могат да бъдат покрити със специални многослойни покрития, които увеличават тяхната отразяваща способност до 99,999%. Но този метод също работи само за една дължина на вълната и пада под определен ъгъл.
Не забравяйте, че условията на работа на оръжията са далеч от лабораторните, т.е. огледалната ракета или снаряд ще трябва да се съхраняват в контейнер, напълнен с инертен газ. Най -малката мъгла или размазване, например от отпечатъци от ръце, веднага ще влоши отразяващата способност на огледалото.
Напускането на контейнера веднага ще изложи огледалната повърхност на околната среда - атмосфера и топлина. Ако огледалната повърхност не е покрита със защитен филм, това веднага ще доведе до влошаване на нейните отразяващи свойства, а ако е покрито със защитно покритие, то само ще влоши отразяващите свойства на повърхността.
Обобщавайки горното, отбелязваме, че огледалната защита не е много подходяща за защита срещу лазерни оръжия. И какво тогава пасва?
До известна степен методът за „размазване“на топлинната енергия на лазерния лъч върху тялото чрез осигуряване на въртеливо движение на самолета (AC) около собствената му надлъжна ос ще помогне. Но този метод е подходящ само за боеприпаси и в ограничена степен за безпилотни летателни апарати (БЛА), в по -малка степен той ще бъде ефективен при лазерно облъчване в предната част на корпуса.
На някои видове защитени обекти, например, на плъзгащи се бомби, крилати ракети (CR) или противотанкови управляеми ракети (ATGM), атакуващи цел, когато летят отгоре, този метод също не може да бъде приложен. Не въртящи се в по-голямата си част са минохвъргачки. Трудно е да се събират данни за всички самолети, които не се въртят, но съм сигурен, че има много от тях.
Във всеки случай, въртенето на самолета само леко ще намали ефекта на лазерното лъчение върху целта, т.ктоплината, предавана от мощното лазерно излъчване към тялото, ще бъде прехвърлена към вътрешните структури и по -нататък към всички компоненти на самолета.
Използването на изпарения и аерозоли като противодействие срещу лазерни оръжия също е ограничено. Както вече беше споменато в статиите от поредицата, използването на лазери срещу наземни бронирани превозни средства или кораби е възможно само когато се използва срещу оборудване за наблюдение, към чиято защита ще се върнем по-късно. Нереалистично е да се изгори корпусът на пехотна бойна машина / танк или надводен кораб с лазерен лъч в обозримо бъдеще.
Разбира се, невъзможно е да се приложи защита от дим или аерозол срещу самолети. Поради високата скорост на самолета, димът или аерозолът винаги ще бъдат издухани от настъпващото въздушно налягане, в хеликоптерите те ще бъдат издухани от въздушния поток от витлото.
По този начин защита срещу лазерни оръжия под формата на разпръснати изпарения и аерозоли може да се изисква само при леко бронирани превозни средства. От друга страна, танковете и другите бронирани превозни средства често вече са оборудвани със стандартни системи за създаване на димни завеси, които да нарушават улавянето на оръжейни оръжейни системи и в този случай, при разработването на подходящи пълнители, те могат да се използват и за противодействие на лазерни оръжия.
Връщайки се към защитата на оптично и термично-образно разузнавателно оборудване, може да се предположи, че инсталирането на оптични филтри, които предотвратяват преминаването на лазерно излъчване с определена дължина на вълната, ще бъде подходящо само в началния етап за защита срещу лазерни оръжия с малка мощност, поради следните причини:
- в експлоатация ще бъде голям асортимент от лазери от различни производители, работещи на различни дължини на вълните;
- филтър, проектиран да абсорбира или отразява определена дължина на вълната, когато е изложен на мощно излъчване, е вероятно да се повреди, което или ще доведе до лазерно излъчване, което ще удари чувствителните елементи, или повреда на самата оптика (помътняване, изкривяване на изображението);
- някои лазери, по -специално лазерът със свободни електрони, могат да променят работната дължина на вълната в широк диапазон.
Защитата на оптично и термично-образно разузнавателно оборудване може да се извърши за наземно оборудване, кораби и авиационна техника, чрез инсталиране на високоскоростни защитни екрани. Ако се открие лазерно излъчване, защитният екран трябва да покрие лещите за част от секундата, но дори това не гарантира липсата на повреда на чувствителните елементи. Възможно е широкото използване на лазерни оръжия с течение на времето да изисква поне дублиране на разузнавателни средства, работещи в оптичния обхват.
Ако на големи носители инсталирането на защитни екрани и дублиращи средства за оптично и термично изобразяване е напълно осъществимо, то на високоточни оръжия, особено компактни, това е много по-трудно да се направи. Първо, изискванията за тегло и размер за защита са значително затегнати, и второ, въздействието на мощно лазерно излъчване дори при затворен капак може да причини прегряване на компонентите на оптичната система поради плътното разположение, което ще доведе до частично или пълно нарушаване на работата му.
Какви методи могат да се използват за ефективна защита на оборудването и оръжията от лазерни оръжия? Има два основни начина - аблативна защита и конструктивна топлоизолационна защита.
Защитата от аблация (от лат. Ablatio - отнемане, пренасяне на маса) се основава на отстраняване на вещество от повърхността на защитения обект чрез поток от горещ газ и / или на преструктуриране на граничния слой, което заедно значително намалява преноса на топлина към защитената повърхност. С други думи, входящата енергия се изразходва за нагряване, топене и изпаряване на защитния материал.
В момента аблативната защита се използва активно в модули за спускане на космически кораби (SC) и в дюзи на реактивни двигатели. Най -широко използвани са овъгляващи пластмаси на базата на фенолни, силициеви силициеви и други синтетични смоли, съдържащи въглерод (включително графит), силициев диоксид (силициев диоксид, кварц) и найлон като пълнители.
Защитата от аблация е за еднократна употреба, тежка и обемна, така че няма смисъл да се използва на самолети за многократна употреба (прочетете не всички пилотирани и повечето безпилотни самолети). Единственото му приложение е върху управляеми и неуправляеми снаряди. И тук основният въпрос е колко дебела трябва да бъде защитата за лазер с мощност, например 100 kW, 300 kW и т.н.
На космическия кораб „Аполо“дебелината на екранирането варира от 8 до 44 мм при температури от няколко стотин до няколко хиляди градуса. Някъде в този диапазон също ще лежи необходимата дебелина на аблативната защита от бойни лазери. Лесно е да си представим как това ще повлияе на характеристиките на теглото и размера и съответно на обхвата, маневреността, теглото на бойната глава и други параметри на боеприпасите. Аблативната термична защита също трябва да издържа на претоварване по време на изстрелване и маневриране, да отговаря на нормите на условията за съхранение на боеприпаси.
Неуправляемите боеприпаси са под въпрос, тъй като неравномерното унищожаване на аблативната защита от лазерно лъчение може да промени външната балистика, в резултат на което боеприпасите се отклоняват от целта. Ако аблативната защита вече се използва някъде, например в хиперзвукови боеприпаси, тогава ще трябва да увеличите дебелината му.
Друг метод за защита е структурно покритие или изпълнение на корпуса с няколко защитни слоя от огнеупорни материали, които са устойчиви на външни влияния.
Ако направим аналогия с космическите кораби, тогава можем да разгледаме термичната защита на космическия кораб за многократна употреба "Buran". В области, където повърхностната температура е 371 - 1260 градуса по Целзий, е нанесено покритие, състоящо се от аморфно кварцово влакно с чистота 99,7%, към което е добавено свързващо вещество, колоиден силициев диоксид. Покритието е направено под формата на плочки с два стандартни размера с дебелина от 5 до 64 мм.
Боросиликатно стъкло, съдържащо специален пигмент (бяло покритие на базата на силициев оксид и лъскав алуминиев триоксид), се нанася върху външната повърхност на плочките, за да се получи нисък коефициент на поглъщане на слънчевата радиация и висока емисия. Защитата от аблация е използвана върху носовия конус и върховете на крилото на автомобила, където температурите надвишават 1260 градуса.
Трябва да се има предвид, че при продължителна експлоатация защитата на плочките от влага може да бъде нарушена, което ще доведе до загуба на термична защита на нейните свойства, поради което тя не може да се използва директно като антилазерна защита на самолети за многократна употреба.
В момента се разработва обещаваща аблативна термична защита с минимално повърхностно износване, която осигурява защитата на самолета от температури до 3000 градуса.
Екип от учени от Института Ройс в Университета в Манчестър (Великобритания) и Централния южен университет (Китай) са разработили нов материал с подобрени характеристики, който може да издържа на температури до 3000 ° C без структурни промени. Това е керамично покритие Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, което се наслагва върху композитна матрица от въглерод-въглерод. По своите характеристики новото покритие значително превъзхожда най-добрите високотемпературни керамични изделия.
Самата химическа структура на топлоустойчивата керамика действа като защитен механизъм. При температура 2000 ° C материалите Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 и SiC се окисляват и трансформират съответно в Zr0.80T0.20O2, B2O3 и SiO2. Zr0.80Ti0.20O2 частично се топи и образува относително плътен слой, докато ниско топящите се оксиди SiO2 и B2O3 се изпаряват. При по -висока температура от 2500 ° C кристалите Zr0.80Ti0.20O2 се сливат в по -големи образувания. При температура от 3000 ° C се образува почти абсолютно плътен външен слой, състоящ се главно от Zr0.80Ti0.20O2, циркониев титанат и SiO2.
Светът също така разработва специални покрития, предназначени да предпазват от лазерно лъчение.
През 2014 г. говорител на Народно -освободителната армия на Китай заяви, че американските лазери не представляват особена опасност за китайската военна техника, обшита със специален защитен слой. Единствените въпроси, които остават, са лазерите каква мощност защитава това покритие и каква дебелина и маса има.
Най -голям интерес представлява покритие, разработено от американски изследователи от Националния институт по стандарти и технологии и Университета в Канзас - аерозолен състав на базата на смес от въглеродни нанотръби и специална керамика, способна ефективно да абсорбира лазерната светлина. Нанотръбите от новия материал равномерно абсорбират светлината и пренасят топлина към близките области, като понижават температурата в точката на контакт с лазерния лъч. Керамичните фуги с висока температура осигуряват защитното покритие с висока механична якост и устойчивост на повреди от високи температури.
По време на изпитването тънък слой материал се нанася върху повърхността на медта и след изсушаване се фокусира върху повърхността на материала лъч от инфрачервен лазер с дълги вълни, лазер, използван за рязане на метал и други твърди материали.
Анализът на събраните данни показа, че покритието успешно абсорбира 97,5 % от енергията на лазерния лъч и издържа на енергийно ниво от 15 kW на квадратен сантиметър повърхност без разрушаване.
Върху това покритие възниква въпросът: при изпитвания върху медна повърхност е нанесено защитно покритие, което само по себе си е един от най -трудните материали за лазерна обработка, поради високата си топлопроводимост, не е ясно как такова защитно покритие ще се държи с други материали. Също така възникват въпроси относно неговата максимална устойчивост на температура, устойчивост на вибрации и ударни натоварвания, въздействието на атмосферните условия и ултравиолетовата радиация (слънце). Времето, през което е извършено облъчването, не е посочено.
Друг интересен момент: ако самолетните двигатели също са покрити с вещество с висока топлопроводимост, тогава цялото тяло ще се нагрява равномерно от тях, което максимално демаскира самолета в термичния спектър.
Във всеки случай характеристиките на горната аерозолна защита ще бъдат право пропорционални на размера на защитения обект. Колкото по -голям е защитеният обект и зоната на покритие, толкова повече енергия може да се разпръсне в зоната и да се даде под формата на топлинна радиация и охлаждане от падащия въздушен поток. Колкото по -малък е защитеният обект, толкова по -дебела трябва да бъде защитата. малката площ няма да позволи да се отстрани достатъчно топлина и вътрешните конструктивни елементи ще се прегреят.
Използването на защита срещу лазерно излъчване, независимо от аблативната или конструктивната топлоизолация, може да обърне тенденцията към намаляване на размера на управляемите боеприпаси, значително да намали ефективността както на управляеми, така и на неводени боеприпаси.
Всички носещи повърхности и елементи за управление - крила, стабилизатори, кормила - ще трябва да бъдат изработени от скъпи и трудни за обработка огнеупорни материали.
Отделен въпрос възниква относно защитата на оборудването за откриване на радари. На експерименталния космически кораб "BOR-5" беше тестван радиопрозрачният топлинен щит-фибростъкло със силициев пълнител, но не успях да намеря неговите топлозащитни и тегловни и размерни характеристики.
Все още не е ясно дали високотемпературно плазмено образуване може да възникне в резултат на облъчване с мощно лазерно излъчване от облъчващата радарна разузнавателна техника, макар и със защита от топлинно излъчване, което предотвратява преминаването на радиовълни, в резултат на която целта може да бъде загубена.
За защита на кутията може да се използва комбинация от няколко защитни слоя-топлоустойчив-ниско топлопроводим отвътре и отразяващ-топлоустойчив-високо топлопроводим отвън. Възможно е също така, че отгоре на защитата срещу лазерно излъчване ще бъдат приложени стелт материали, които няма да могат да издържат на лазерното излъчване и ще трябва да се възстановят от щети от лазерни оръжия в случай, че самият самолет оцелее.
Може да се предположи, че усъвършенстването и широкото разпространение на лазерни оръжия ще изискват осигуряване на антилазерна защита за всички налични боеприпаси, както с управляеми и без водач, така и с пилотирани и безпилотни летателни апарати.
Въвеждането на анти-лазерна защита неизбежно ще доведе до увеличаване на цената и теглото и размерите на управляеми и неуправляеми боеприпаси, както и на пилотирани и безпилотни летателни апарати.
В заключение можем да споменем един от разработените методи за активно противодействие на лазерна атака. Базираната в Калифорния Adsys Controls разработва защитната система Helios, която трябва да събори лазерното насочване на врага.
Когато насочва вражеския боен лазер към защитеното устройство, Хелиос определя неговите параметри: мощност, дължина на вълната, честота на импулса, посока и разстояние до източника. Освен това Хелиос предотвратява фокусирането на вражеския лазерен лъч върху целта, вероятно чрез насочване на идващ нискоенергиен лазерен лъч, което обърква системата за насочване на противника. Подробните характеристики на системата Helios, етапът на нейното развитие и нейното практическо изпълнение все още не са известни.
