Fürchte nicht schwere Arbeit, fürchte leere Reden.
Das ist unmöglich! Но те го направиха. Германците успяха да победят плазмената глухота, тъпота и вероятно слепота на купчина.
В TopWar е написано и обсъдено много за плазмената, хиперзвуковата и радиопрозрачността при падащи бойни глави. Имаше и разгорещени битки за „плазмостелите на СССР“:
Плазмената стелтност е нашият отговор на американската невидимост.
САЩ се стремят да ускорят развитието на хиперзвукови оръжия.
Бойна глава: какво има вътре и как работи след отделяне от ракетата.
Плазма във военното дело. Проекти и перспективи.
Понякога статиите и битките стигаха до абсурд.
Предговор, който ще заема почти 2/3 от статията. Но е необходимо. Няма друг начин
При условия на влизане на космически кораби в атмосферата с хиперзвукови скорости се отделя огромно количество топлина, което не само налага високи изисквания за термично натоварване на материалите на спускащото се превозно средство, но и води до образуване на плазма около космическия кораб. Това блокира (или по -скоро изкривява) радиосигнали - в резултат на което космическият кораб не може да комуникира със своите наземни станции за няколко минути.
Задачата за осигуряване на стабилна радиовръзка с спускащия се космически кораб е много остра.
Задачата е не по -малко спешна във военния аспект: RGSN на хиперзвукови ракети и бойни глави на ICBM. Например за:
3M-22 ("Циркон") / на снимката има демо оформление на BrahMos-II, но е малко вероятно 3M-22 да бъде различен.
Обект 4202 (U-71) (Ето как го представлява другарят Коротченко).
Или както казва Washington Times:
Радарната и радио комуникацията чрез "такава" плазма не работят: общата мощност на загубите на електромагнитна енергия и радиошумовото излъчване, които почти напълно определят намаляването на енергийния потенциал на радиокомуникационния канал като цяло, значително увеличават и предопределят загуба на радиовръзка по траекторията на спускане.
Феноменът на прекъсване при повторно влизане в атмосферата е открит по време на проекта "Меркурий", а след това и програмите "Близнаци" и "Аполон". Той се проявява на височина от около 90 километра и до отметка от 40 километра - в резултат на бързото нагряване на повърхността на капсулата, падаща в атмосферата, на повърхността й се образува облачен филм от плазма, който действа като един вид електромагнитен екран.
Ефектът е наречен (не официално) Radio Silence по време на Fiery Re-Entry.
В края на Аполон 13, който изобразява неуспешна лунна мисия с трима астронавти на борда, зрителите усещат напрежението на космическия кораб, влизащ в земната атмосфера. Точно в този момент комуникацията с кораба беше прекъсната и летните оператори в американския Хюстън започнаха да пушат нервно през тези безкрайно разтягащи се мъчителни секунди. В този момент космическият кораб навлиза в атмосферата с втората космическа скорост, което води до заобикалянето му с горещ йонизиран въздух, в резултат на което комуникацията със Земята се прекъсва.
За да стане по-ясно, ще представя видеото на влизането на SKA Soyuz TMA-13M в атмосферата:
Най-новият пример е загубата на комуникация и телеметрия по време на тестови изстрелвания на USAF X-51A Scramjet.
Ху от тази "плазма" и откъде идва? Предлагам домашно приготвени продукти:
1. Вариантът, предложен от моя колега, скъпи "zholdosh" (използва се киргизкият език - не се заклех, няма нужда да забранявам) от ОПЕРАТОРА (правописът и стилът са запазени):
Не бъркайте Божия дар - ТОКАМАК с омлет -ракета, летяща със скорост над 5 М (1,5 км / с). Около него се образува плазма поради ударната дисоциация на молекулите на въздуха …
в обсъждането на статията: За началото на морските изпитания на хиперзвукови ракети Циркон
Това не е напълно вярно, но е приемливо. Всъщност всичко е по -сложно.
2. Моят вариант (не фактът, че това е абсолютно знание):
Фигурата показва получените стойности на равновесната концентрация на електрони (електрон / см ^ 3) в зависимост от височината и скоростта на влизането на космическия кораб в атмосферата;
аеродинамичният граничен слой служи като източник на енергия, предавана на повърхността на превозното средство по време на процеса на навлизане в атмосферата (движение в нея)
с аблация обикновено се получава коктейл, тъй като не само въздушните молекули участват в образуването на плазма, но и молекулите / атомите (йони, електрони) на термичната защита.
Течност (**), която е получена при нагряване и изпаряване на TZP, т.е. стопилката на топлинния щит тече (буквално) над повърхността на хиперзвуковия апарат (бойна глава).
Да, да: при такива енергии и температури квантите на светлината откъсват електронни облаци от „тухлите“на материята), виж [1]
Примери:
+ електролит и миграция на заряди от анода към катода;
+ топка, която се залепва за стената, ако я разтриете по скалпа (ако сте плешиви, можете да я разтриете върху чужда). А стената не е електрифицирана, тя е неутрална. Въпреки това "залепва"!
Синът ми изтича вкъщи и казва: Искам да ви покажа един трик.
Взема лист хартия, разкъсва го на малки парченца, изважда химикалката си и я разтрива по косата.
И тогава какво се случи, мисля, че се досещате …
и още много.
Може би ще завърша и ще се върна при нашите „овни“. Коя опция да изберете (оператор или моя) - решете сами.
Запомнете само тази снимка *** (ще ви бъде полезна):
Как тази вредна плазма пречи на радиовълните и радарите?
В края на краищата плазмата е като "йонизиран квазинейтрален газ"! Газ, но грешен газ.
- антената, просто казано, е включена и прозорецът на антената (AO) също може да изгори или да промени диелектричната си константа.
- електронната плътност на плазмата се променя постоянно, диелектричната константа на йонизирания газ е по -малка от единица и зависи от честотата на трептене.
- колкото по -голям е ъгълът на падане на вълната върху плазмата, толкова по -голяма е електронната плътност, необходима за отражение и по -голяма е дебелината на отражението.
- фазови и групови скорости на разпространение на радиовълни. Когато работната честота се доближи до естествената честота на йонизирания газ (ω → ω0), груповата скорост намалява (υgr → 0), а фазовата скорост рязко се увеличава (υf → ∞). Загуба на вълнова енергия.
- общата скорост на движението на електрона е сумата от скоростта на топлинното движение uт и скоростта, придобита под действието на електрическото поле на преминаващата вълна uЕ, и обикновено uт> uЕ.
Направени са няколко опита за решаване на този проблем:
1. Съветски подход (прилаган).
- Слабо насочени микровълнови радиатори на бордови антени с нагрята термична защита и разтопен материал върху термичната защита.
- Бордови антени с термична защита, чиито оригинални дизайни имат намалена чувствителност на тяхната радиопрозрачност към въздействието на високотемпературно аеродинамично отопление.
- Методи за радиоосвещение на АО за условия на аеродинамично отопление, осигуряващи намаляване на загубите в нагрятия АО.
- Използването на „дълги“топлоустойчиви антени, поставени зад филма на плазмената обвивка.
-Повишаване на ЕФЕКТИВНОСТТА НА ФУНКЦИОНИРАНЕТО НА БОРДОВИТЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИ КОМУНИКАЦИОННИ СИСТЕМИ НА ВРЪЩАНИТЕ КОСМИЧЕСКИ ПРЕВОЗНИ СРЕДСТВА
- Поради налагането на постоянно електрическо поле върху излъчващата повърхност на АО, има преразпределение на заряда в стопилката по повърхността на термичната защита, което води до намаляване на загубите в нея, и следователно до избелване на АО.
- Поради подаването на хладилен агент през порьозния топлинен щит към повърхността му, докато температурата на излъчващата повърхност на АО се намалява до температура под точката на топене.
-И също пасивен принцип- това е изграждането на термична защита от комбинация от материали с различни температури на топене, което води до преразпределение на температурното поле по повърхността на термичната защита и осигурява повишена радиопрозрачност от страна на SKA (бойна глава).
Необходима е телеметрия (MCC винаги иска да знае "Какво, Къде, Кога?"), А управлението на радио командите се използва от много хора.
Няма да публикувам снимки и чертежи тук по очевидни причини, ще дам само един пример: прехващача 53Т6 (SH-08 / ABM-3A GAZELLE, Gazelle) A-135 Amur противоракетна отбранителна система.
Системата за управление на радио командите, транспондерът и автопилотът на борда, предаването на команди за насочване и други команди става чрез канала на станцията за предаване на команди (SPK).
Антените за приемника на команда и транспондера са разположени по двойки, 2 бр. върху корпуса на ракетата, екранирането на антените от плазмата, генерирана по време на полета на ракетата в атмосферата, става чрез инжектиране на фреон или течност, сходна по свойства.
ОПЕРАТОРЪТ обаче отново каза по -добре и по -ясно от мен (стилът и правописът са запазени):
Фреоновата струя образува газов неплазмен канал за поддържане на командния ред на радиото между насочващата точка и ракетата. В случай, че ракета напусне радио хоризонта, тя намалява скоростта си до 5M, за да осигури самонасочване с помощта на радар във въздуха.
2. Китайски подход (проект)
- Усилване на сигнала, който може да бъде създаден чрез резонанс или координирани електромагнитни трептения, между плазмената обвивка и околните въздухоплавателни средства, специален слой. Учени от Поднебесната империя предлагат да се добави "съвпадащ слой", за да се създадат необходимите резонансни условия по време на нормален хиперзвуков полет.
Предполага се, че съответстващият слой ще действа като кондензатор в конвенционална електрическа верига. Плазмената обвивка, от друга страна, действа като индуктор, който предотвратява промените в електрическия ток, преминаващ през него. Когато кондензатор и индуктор са свързани заедно, те могат да образуват резонансна верига.
Веднага щом се достигне резонанс, енергията започва да циркулира стабилно между плазмата и съответстващия слой, както в случая с конвенционалния капацитет и индуктивност в електрическа верига. В резултат на това входящият радиосигнал от Земята може да се разпространи през съответстващия слой и плазмената обвивка, тъй като изглежда, че те не съществуват.
Китайците са измъчвани от подобни проблеми като Хюстън:
Забележка: За да работи този подход ефективно, дебелината на съвпадащия слой и плазмената обвивка трябва да бъде по -малка от дължината на електромагнитните вълни, използвани за комуникация със самолета. Като следствие: предложеният метод няма да работи ако честотният диапазон на антените е твърде висок (както в момента).
3. Американски подход
В ерата на космическата совалка проблемът е частично решен с формата на кораб за многократна употреба. Неговият аеродинамичен дизайн доведе до области с по -ниска плътност на плазмения поток, което позволява ограничена комуникация: превозното средство за спускане - MCC в някои части на траекторията.
Забележка: Фактори като ъгъла на влизане в атмосферата на кацащия апарат, скоростта му (обикновено Макс 20-25) и аеродинамичната му форма влияят върху плътността на потока йонизиран газ.
Отново предлагам да гледате видеоклипа: NASA Shuttle Endeavour Re-Entry Video (добър запис):
Е, най -накрая стигнахме до най -важното, заради което е написана тази статия:
4 тевтонския подход
Германският аерокосмически център (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), заедно с изследователи от Станфордския университет в Калифорния, проведоха доста успешни тестове на нова технология в началото на 2016 г., което в бъдеще ще спаси астронавтите от прекъсване на комуникациите, когато навлизане в атмосферата и евентуално ще осигури експлоатацията на бордови GOS радари за хиперзвукови ракети или бойни глави.
Какво направиха тези наследници на Хайнрих Херц?
Те комбинираха съветския и китайския подход 2 в 1 (като шампоан и изплакване) с тяхното ноу-хау.
През януари 2016 г. съвместното стартиране експериментира с положителни резултати.
Тестовете използваха аеродинамичен тунел от свръх- и хиперзвукови технологии от катедрата DLR в Института за аеродинамика и технология Flow в Кьолн и дъгов нагревател с висока мощност за създаване на плазма.
Реалните условия на изпитване бяха пресъздадени въз основа на математически модели от американски учени от Станфордския университет, ръководени от Сиддарт Кришнамурти. Изпитвателното устройство (симулатор на спускащото се превозно средство), състоящо се от топлинен щит и предаващо топлоустойчиво радиоустройство (предавател), беше изложено на плазмен поток, загрят до няколко хиляди градуса.
Антена за приемане на радиосигнали е монтирана извън потока на горещ газ.
Същността на идеята: в непосредствена близост до предавателната антена се генерира отрицателно поле (минус), което отблъсква йонизирания плазмен поток (отрицателни йони и електрони). Резултат - отваря се прозорец в плазмен пашкул за предаване и приемане на радиосигнали.
Полето се генерира нещо подобно (това е схема от друг продукт, но същността е същата):
Можете също да използвате кондензатор, когато той е зареден с постоянен ток, положителен заряд ще се появи на една от плочите, а отрицателен на другата:
Този прозорец не може да съществува отворен за дълго време, защото:
- Плазменият филм не е неподвижен спрямо обекта поради високите скорости на потока и други термо-газодинамични процеси, описани по-горе:
- В плазмата има и положително заредени йони, които с „голямо удоволствие“ще бъдат привлечени от генератора на отрицателно поле.
Поведението на йони и електрони (картината не е от този процес, но перфектно обяснява явлението):
Следователно, полето се създава импулсивно, напрежението се генерира на честота на всеки няколко милисекунди.
Този интервал е достатъчен, за да се осигури предаването и приемането на данни.
Снимките показват, че бързите немци не създават AO върху обтекателя на главата или в опашката на самолета, и изберете на "най -тънкото" място: перпендикулярът на надлъжната ос на апарата е на около 1/3 от началото на тялото.
Все още не съм получил отговори от тях (но получих покана да посетя и „да поговорим от сърце на чаша чай“по тази тема), но мога да предположа следното:
1. На това място най -тънкият слой от плазмената "кора".
2. Опитът да се пробие плазмата в самия обтекател (край) е безсмислен. Няма да има нито сила, нито здраве. Там е най -ужасното място: раждат се ударни вълни, йони (протони) и електрони, протича аблация, TZP се превръща в течност, която частично се изпарява, частично тече по -нататък (според течните си дела).
Като цяло: аномалия и солидна.
Отново ще цитирам Оператора, който много ми хареса:
Не бъркайте Божия дар - ТОКАМАК с бъркани яйца -ракета, летяща със скорост над 5 М (1,5 км / сек)
3. В опашката на CA (в задния край) също е безсмислено: има много дълга опашка.
Долно разреждане, смес от турбулентно-ламинарни потоци, разделяне, срутване. Плазмена кавитация с една дума: нещо подобно на пране на дрехи в пералня в периода на нейното максимално бурене.
Ето само моите предположения, основани на (**), (***) и постулатите по -горе, където се притесних за свойствата на плазмата: върху обтекателя (окончанията) се ражда плазма (йони и електрони), след това йони, като повечето тежък и вероятно поради електрификацията на корпуса на апарата или електролита от аблационната изолация или поради газодинамичното налягане, средата мигрира към опашката на SCA.
А електроните, тъй като са по -бързи и по -леки и вероятно поради електрификацията на корпуса, подобно на тези хитри мигранти в ЕИО, заемат „топли“места по тялото на апарата.
В този случай плазмата (пашкул около апарата) като цяло остава неутрална и, разбира се, "квази"
Именно в това "най -слабото звено" германците използват отрицателното си оръдие, пробивайки прозореца на антената в плазмения слой (добре, как имаме инжектиране на фреон при 53T6). Веднага щом потенциалът се промени значително, йоните с положителен заряд, идващ от "предния край", са склонни да запълнят този прозорец, гравитирайки към отрицателното поле и не искат естествена екфилтрация в долната област (в усилвателя), прозорецът се срутва, полето се изключва, всичко се връща към стабилност и почивка … Следващият импулс.
Досега методът на радиовръзка чрез плазмена обвивка, използващ импулсно електрическо поле, е разработен само при числени симулации.
Освен това американците и ние:
Прибл. Много съжалявам, че немците и аз не замъглихме тази тема.
Убиха ни (Щутгартския институт за изследвания в строителството и технологиите за проектиране и Германския аерокосмически център) с проекта EXRERT. Но те търгуваха за американците …….
Самият Кришнамурти впечатлен от простотата и бързината на сътрудничество:
В рамките на три месеца имахме възможност да тестваме нашата методология на практика и в същото време получихме данни и разработки от DLR в тази област.
Али Гюлхан, председател на катедрата по свръхзвукови и хиперзвукови технологии, има също толкова положително мнение: Сътрудничеството между DLR и Станфордския университет осигурява идеална основа за решаване на проблема с прекъсването на комуникацията с превозното средство.
Радиокомуникационни технологии ще бъде допълнително подобрен и е пригоден за използване не само в нови, но и в съществуващи космически кораби.
По отвратителния си характер няма да се сдържа и да хвърля камъче (или по -скоро цяла мрежа от калдъръмени камъни за няколко килограма) в тяхната посока:
Защо американците се качиха при германците? Нека обясня.
1. ДДС в Германия е 19%, в Америка не е. Жи с в щатите е по -евтино, а след това има всякакви данъци. А еврото все още е по -скъпо от $. Изчислителната мощ на САЩ не е сравнима с тази на Германия.
Всичко: Big Mag, бензин, квартира и храна - в САЩ е значително по -евтино.
Ами транспортните разходи? Залюлете се през Атлантическия океан!
2. Аеродинамичните тунели в Съединените щати просто се натрупаха, включително тези, които манипулират хиперзвук.
Всеки цвят и размер.
3. Германия като цяло не е лидер в космическите кораби, космическите комуникации и хиперзвуковите оръжия.
„Отново съм измъчван от неясни съмнения“
Ако постигнатото е реализирано, тогава проблемът с комуникацията със спускащото се превозно средство, совалката за многократна употреба (MCTS), изстрелващата ракета е решен (няма значение ракетата -носител или прехващача на ракети с радио командване).
И какви са широките перспективи за ARGS 3M-22 (циркон) и / или обект 4202 (Yu-71)?
Да, това няма да е типичен RLGSN, но да речем, че РЛС SIDE VIEW със СИНТЕЗ НА АПЕРТУРА:
Каква чудесна възможност да обвържете траекторията на полета с терена (аналози на TERCOM / DSMAC)!
А прехвърлянето на данни за нова цел (целево обозначение / пренасочване за противокорабни ракети)?
Или сигнал за повторно заключване на цел или саморазрушаване на бойна глава?
Следсловие:
Някои термини
Оригинални източници, както и използвани документи, снимки и видеоклипове:
