Ranije smo ispitali kako se laserske tehnologije razvijaju, koje lasersko oružje se može stvoriti za upotrebu u interesu zračnih snaga, kopnenih snaga i protuzračne obrane i mornarice.
Sada moramo shvatiti je li moguće braniti se od toga i kako. Često se kaže da je dovoljno prekriti raketu zrcalnim premazom ili ispolirati projektil, ali nažalost, sve nije tako jednostavno.
Tipično ogledalo presvučeno aluminijumom reflektira oko 95% upadnog zračenja, a njegova efikasnost uvelike ovisi o valnoj duljini.
Od svih materijala prikazanih na grafikonu, aluminij ima najveću refleksiju, što nikako nije vatrostalni materijal. Ako se, kada je izloženo zračenju male snage, ogledalo lagano zagrije, tada će, kad dođe do snažnog zračenja, materijal premaza ogledala brzo postati neupotrebljiv, što će dovesti do pogoršanja njegovih reflektirajućih svojstava i daljnjeg zagrijavanja nalik na lavinu. uništavanje.
Na talasnoj dužini manjoj od 200 nm, efikasnost ogledala naglo opada; protiv ultraljubičastog ili rendgenskog zračenja (laser sa slobodnim elektronima) takva zaštita uopće neće funkcionirati.
Postoje eksperimentalni umjetni materijali sa 100% refleksije, ali djeluju samo na određenoj valnoj duljini. Također, ogledala mogu biti prekrivena posebnim višeslojnim premazima koji povećavaju njihovu refleksiju do 99.999%. Ali ova metoda također funkcionira samo za jednu valnu duljinu i pada pod određenim kutom.
Ne zaboravite da su uslovi rada oružja daleko od laboratorijskih, tj. zrcalna raketa ili projektil mora se čuvati u spremniku napunjenom inertnim plinom. Najmanja izmaglica ili mrlje, poput otisaka ruku, odmah će umanjiti refleksivnost ogledala.
Napuštanje spremnika odmah će izložiti zrcalnu površinu okolini - atmosferi i toplini. Ako zrcalna površina nije prekrivena zaštitnim filmom, to će odmah dovesti do pogoršanja njegovih reflektirajućih svojstava, a ako je premazano zaštitnim premazom, samo će pogoršati reflektirajuća svojstva površine.
Rezimirajući gore navedeno, napominjemo da zaštita ogledala nije baš prikladna za zaštitu od laserskog oružja. I šta onda odgovara?
U određenoj mjeri će pomoći metoda "razmazivanja" toplinske energije laserskog snopa po tijelu pružanjem rotacijskog kretanja zrakoplova (AC) oko vlastite uzdužne osi. Ali ova metoda je pogodna samo za streljivo i u ograničenoj mjeri za bespilotne letjelice (UAV), u manjoj mjeri će biti učinkovita kada se laserom zrači u prednji dio trupa.
Na nekim vrstama zaštićenih objekata, na primjer, na kliznim bombama, krstarećim projektilima (CR) ili protutenkovskim navođenim raketama (ATGM) koje napadaju cilj pri letenju odozgo, ova metoda se također ne može primijeniti. Nerotirajuće su, uglavnom, minobacačke mine. Teško je prikupiti podatke o svim zrakoplovima koji se ne rotiraju, ali siguran sam da ih ima mnogo.
U svakom slučaju, rotacija aviona samo će malo smanjiti učinak laserskog zračenja na metu, jertoplina koja se snažnim laserskim zračenjem prenosi na tijelo prenijet će se u unutarnje strukture i dalje u sve komponente zrakoplova.
Ograničena je i upotreba isparenja i aerosola kao mjera protiv laserskog oružja. Kao što je već spomenuto u člancima serije, upotreba lasera protiv kopnenih oklopnih vozila ili brodova moguća je samo kada se koristi protiv nadzorne opreme, na čiju ćemo se zaštitu vratiti kasnije. Nerealno je spaliti trup pješadijskog borbenog vozila / tenka ili površinskog broda laserskim zrakom u doglednoj budućnosti.
Naravno, nemoguće je primijeniti zaštitu od dima ili aerosola protiv zrakoplova. Zbog velike brzine aviona, dim ili aerosol će uvijek biti otpuhani nadolazećim pritiskom zraka, u helikopterima će ih otpuhati strujanje zraka iz elise.
Stoga se zaštita od laserskog oružja u obliku raspršenih para i aerosola može zahtijevati samo na lako oklopnim vozilima. S druge strane, tenkovi i druga oklopna vozila često su već opremljeni standardnim sistemima za postavljanje dimnih zavesa kako bi ometali hvatanje neprijateljskih oružanih sistema, a u ovom slučaju, pri razvoju odgovarajućih punila, mogu se koristiti i za suzbijanje laserskog oružja.
Vraćajući se na zaštitu optičke i termovizijske izviđačke opreme, može se pretpostaviti da će ugradnja optičkih filtera koji sprječavaju prolaz laserskog zračenja određene valne duljine biti prikladna samo u početnoj fazi za zaštitu od laserskog oružja male snage, iz sledećih razloga:
- u službi će biti veliki asortiman lasera različitih proizvođača koji rade na različitim talasnim dužinama;
- filter dizajniran da apsorbira ili reflektira određenu valnu duljinu, kada je izložen snažnom zračenju, vjerojatno će otkazati, što će ili dovesti do udara laserskog zračenja na osjetljive elemente, ili do kvara same optike (zamagljivanje, izobličenje slike);
- neki laseri, posebno laser sa slobodnim elektronima, mogu promijeniti radnu valnu duljinu u širokom rasponu.
Zaštita optičke i termovizijske izviđačke opreme može se provesti za kopnenu opremu, brodove i zrakoplovnu opremu, postavljanjem zaštitnih ekrana velike brzine. Ako se detektira lasersko zračenje, zaštitni zaslon trebao bi prekriti leće u djeliću sekunde, ali ni to ne jamči odsustvo oštećenja osjetljivih elemenata. Moguće je da će široka upotreba laserskog oružja s vremenom zahtijevati barem dupliranje izviđačkih sredstava koja djeluju u optičkom dometu.
Ako je postavljanje zaštitnih ekrana i umnožavanje optičkih i termovizijskih izviđača na velikim nosačima sasvim izvedivo, onda je na visoko preciznom oružju, posebno kompaktnom, to mnogo teže učiniti. Prvo, zahtjevi za težinom i veličinom za zaštitu značajno su pooštreni, a drugo, utjecaj laserskog zračenja velike snage čak i sa zatvorenim zatvaračem može uzrokovati pregrijavanje komponenti optičkog sistema zbog gustog rasporeda, što će dovesti do djelomičnog djelovanja ili potpuni prekid njegovog rada.
Koje se metode mogu koristiti za učinkovitu zaštitu opreme i oružja od laserskog oružja? Postoje dva glavna načina - ablativna zaštita i konstruktivna toplinsko -izolacijska zaštita.
Zaštita od ablacije (od latinskog ablatio - oduzimanje, prijenos mase) temelji se na uklanjanju tvari s površine zaštićenog objekta strujom vrućeg plina i / ili na restrukturiranju graničnog sloja, što zajedno značajno smanjuje prijenos topline na zaštićenu površinu. Drugim riječima, ulazna energija troši se na zagrijavanje, taljenje i isparavanje zaštitnog materijala.
Trenutno se ablativna zaštita aktivno koristi u modulima za spuštanje svemirskih letjelica (SC) i u mlaznicama mlaznih motora. Najviše se koriste ugljenisane plastike na bazi fenolnih, silicij -silicijskih i drugih sintetičkih smola koje sadrže ugljik (uključujući grafit), silicijev dioksid (silicijev dioksid, kvarc) i najlon kao punila.
Zaštita od otpuštanja je za jednokratnu upotrebu, teška je i voluminozna, pa je nema smisla koristiti na zrakoplovima za višekratnu upotrebu (čitajte ne sve zrakoplove s većinom i većinu bespilotnih letjelica). Njegova jedina primjena je na navođenim i nevođenim projektilima. Ovdje je glavno pitanje koliko bi debela trebala biti zaštita lasera snage, na primjer, 100 kW, 300 kW itd.
Na svemirskom brodu Apollo debljina oklopa se kreće od 8 do 44 mm za temperature od nekoliko stotina do nekoliko hiljada stepeni. Negdje u ovom rasponu bit će i potrebna debljina ablativne zaštite od borbenih lasera. Lako je zamisliti kako će to utjecati na karakteristike težine i veličine, a time i na domet, upravljivost, težinu bojeve glave i druge parametre streljiva. Ablativna toplinska zaštita također mora izdržati preopterećenja tokom lansiranja i manevriranja, u skladu je s normama i pravilima skladištenja municije.
Nevođeno streljivo je upitno, jer neravnomjerno uništavanje ablativne zaštite od laserskog zračenja može promijeniti vanjsku balistiku, zbog čega streljivo odstupa od cilja. Ako se ablativna zaštita već negdje koristi, na primjer, u hiperzvučnoj municiji, morat ćete povećati njezinu debljinu.
Druga metoda zaštite je strukturni premaz ili izvedba kućišta s nekoliko zaštitnih slojeva vatrostalnih materijala koji su otporni na vanjske utjecaje.
Ako napravimo analogiju sa svemirskim letjelicama, tada možemo uzeti u obzir toplinsku zaštitu svemirske letjelice za višekratnu upotrebu "Buran". U područjima gdje je površinska temperatura 371 - 1260 stepeni Celzijusa, nanesen je premaz koji se sastoji od amorfnih kvarcnih vlakana čistoće 99,7%, u koje je dodano vezivo, koloidni silicijum dioksid. Obloga je izrađena u obliku pločica dvije standardne veličine debljine od 5 do 64 mm.
Borosilikatno staklo koje sadrži poseban pigment (bijeli premaz na bazi silicijevog oksida i sjajnog glinice) nanosi se na vanjsku površinu pločica kako bi se postigao nizak koeficijent apsorpcije sunčevog zračenja i visoka emisija. Zaštita od ablacije korištena je na konusu nosa i vrhovima krila vozila, gdje temperature prelaze 1260 stepeni.
Treba imati na umu da se produženim radom može oštetiti zaštita pločica od vlage, što će dovesti do gubitka toplinske zaštite njegovih svojstava, pa se ne može izravno koristiti kao zaštita od lasera na zrakoplovima za višekratnu upotrebu.
Trenutno se razvija obećavajuća ablativna toplinska zaštita s minimalnim površinskim trošenjem, koja osigurava zaštitu zrakoplova od temperatura do 3000 stupnjeva.
Tim naučnika sa Instituta Royce na Univerzitetu u Manchesteru (UK) i Central South University (Kina) razvili su novi materijal poboljšanih karakteristika koji može izdržati temperature do 3000 ° C bez strukturnih promjena. Ovo je keramički premaz Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, koji se postavlja na kompozitnu matricu ugljik-ugljik. Po svojim karakteristikama, novi premaz značajno nadmašuje najbolju visokotemperaturnu keramiku.
Sama kemijska struktura keramike otporne na toplinu djeluje kao obrambeni mehanizam. Na temperaturi od 2000 ° C, materijali Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 i SiC oksidiraju i pretvaraju se u Zr0.80T0.20O2, B2O3 i SiO2. Zr0.80Ti0.20O2 djelomično se topi i formira relativno gusti sloj, dok otapi SiO2 i B2O3 koji se lagano tope ispare. Na višoj temperaturi od 2500 ° C, kristali Zr0.80Ti0.20O2 se stapaju u veće formacije. Na temperaturi od 3000 ° C stvara se gotovo apsolutno gust vanjski sloj, koji se uglavnom sastoji od Zr0.80Ti0.20O2, cirkonijevog titanata i SiO2.
Svijet također razvija posebne premaze dizajnirane za zaštitu od laserskog zračenja.
Još 2014. portparol Narodnooslobodilačke vojske Kine izjavio je da američki laseri ne predstavljaju posebnu opasnost za kinesku vojnu opremu obloženu posebnim zaštitnim slojem. Jedino pitanje koje preostaje su laseri kakvu snagu ovaj premaz štiti i koju debljinu i masu ima.
Najveći interes predstavlja premaz koji su razvili američki istraživači sa Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju i Univerziteta u Kanzasu - aerosolni sastav na bazi mješavine ugljeničnih nanocevi i posebne keramike, sposoban da efikasno apsorbuje lasersku svetlost. Nanocevke novog materijala ravnomjerno apsorbiraju svjetlost i prenose toplinu u obližnja područja, snižavajući temperaturu na mjestu dodira s laserskim zrakom. Keramički spojevi na visokim temperaturama pružaju zaštitnom premazu visoku mehaničku čvrstoću i otpornost na oštećenja uslijed visokih temperatura.
Tijekom ispitivanja, tanki sloj materijala nanesen je na površinu bakra, a nakon sušenja fokusiran je na površinu materijala snopom dugotalasnog infracrvenog lasera, lasera za rezanje metala i drugih tvrdih materijala.
Analiza prikupljenih podataka pokazala je da je premaz uspješno apsorbirao 97,5 posto energije laserskog snopa i izdržao nivo energije od 15 kW po kvadratnom centimetru površine bez uništenja.
Na ovom premazu postavlja se pitanje: u testovima je na bakrenu površinu nanesen zaštitni premaz koji je sam po sebi jedan od najtežih materijala za lasersku obradu, zbog visoke toplinske vodljivosti nije jasno kako je takav zaštitni premaz će se ponašati s drugim materijalima. Također se postavljaju pitanja o maksimalnoj otpornosti na temperaturu, otpornosti na vibracije i udarna opterećenja, utjecajima atmosferskih uvjeta i ultraljubičastog zračenja (sunca). Nije naznačeno vrijeme tijekom kojeg je zračenje izvršeno.
Još jedna zanimljiva stvar: ako su avionski motori također obloženi tvari s visokom toplinskom vodljivošću, tada će se cijelo tijelo ravnomjerno zagrijavati od njih, što maksimalno demaskira zrakoplove u toplinskom spektru.
U svakom slučaju, karakteristike gornje aerosolne zaštite bit će u direktnoj proporciji s veličinom zaštićenog objekta. Što je veći zaštićeni objekt i područje pokrivanja, to se više energije može raspršiti po površini i dati u obliku toplotnog zračenja i hlađenja ulazećim strujanjem zraka. Što je manji zaštićeni objekt, zaštita će morati biti deblja. mala površina neće dopustiti uklanjanje dovoljno topline, a unutarnji elementi konstrukcije će se pregrijati.
Korištenje zaštite od laserskog zračenja, bez obzira na ablativnu ili konstruktivnu toplinsku izolaciju, može preokrenuti trend smanjenja veličine navođene municije, značajno smanjiti učinkovitost i vođene i nevođene municije.
Sve ležajne površine i komande - krila, stabilizatori, kormila - morat će biti izrađene od skupih i teško obradivih vatrostalnih materijala.
Posebno pitanje postavlja se zaštita opreme za otkrivanje radara. Na eksperimentalnoj svemirskoj letjelici "BOR-5" testiran je radio-prozirni toplinski štit-stakloplastika sa punjenjem od silicijevog dioksida, ali nisam uspio pronaći njegovu toplinsku zaštitu i karakteristike težine i veličine.
Još nije jasno može li nastati visokotemperaturna formacija plazme kao posljedica ozračivanja snažnim laserskim zračenjem iz radoma opreme radara za izviđanje, iako sa zaštitom od toplinskog zračenja, koje sprječava prolazak radiovalova, kao rezultat koji cilj može biti izgubljen.
Za zaštitu kućišta može se upotrijebiti kombinacija nekoliko zaštitnih slojeva-iznutra otporan na toplinu-slabo provodi toplinu i izvana je otporan na reflektiranje-s visokom toplinom. Moguće je i da će se iznad zaštite od laserskog zračenja nanositi prikriveni materijali, koji neće moći izdržati lasersko zračenje, te će se morati oporaviti od oštećenja uzrokovanih laserskim oružjem u slučaju da je sam zrakoplov preživio.
Može se pretpostaviti da će poboljšanje i rasprostranjena distribucija laserskog oružja zahtijevati pružanje zaštite od lasera za svu raspoloživu municiju, kako vođenu i nevođenu, tako i za letjelice s posadom i bez posade.
Uvođenje zaštite od lasera neizbježno će dovesti do povećanja cijene i težine i dimenzija navođene i nevođene municije, kao i bespilotnih letjelica s ljudskom posadom.
U zaključku možemo spomenuti jednu od razvijenih metoda aktivnog suzbijanja laserskog napada. Adsys Controls sa sjedištem u Kaliforniji razvija odbrambeni sistem Heliosa, koji bi trebao srušiti lasersko navođenje neprijatelja.
Kada cilja neprijateljski borbeni laser na zaštićeni uređaj, Helios određuje njegove parametre: snagu, valnu duljinu, frekvenciju impulsa, smjer i udaljenost do izvora. Helios dalje sprečava neprijateljski laserski snop da se fokusira na cilj, vjerovatno ciljajući nadolazeći laserski zrak niske energije, što zbunjuje neprijateljski sistem ciljanja. Detaljne karakteristike Helios sistema, faza njegovog razvoja i njegove praktične performanse još uvijek nisu poznate.
