Сада треба да схватимо да ли је могуће да се заштитимо од тога и како. Често постоје изјаве да је довољно покрити ракету огледалом или полирати пројектил, али нажалост, све није тако једноставно.
Типично огледало обложено алуминијумом рефлектује око 95% упадног зрачења, а његова ефикасност у великој мери зависи од таласне дужине.
Спектрални коефицијент рефлексије огледала са различитим металним премазима
Од свих материјала приказаних на графикону, алуминијум има највећу рефлексију, који никако није ватростални материјал. Ако се при зрачењу зрачењем мале снаге огледало загреје незнатно, онда када удари снажно зрачење, материјал за облагање огледала брзо ће постати неупотребљив, што ће довести до погоршања његових рефлективних својстава и даљег лавинског загревања и уништења.
На таласној дужини мањој од 200 нм, ефикасност огледала нагло опада; против ултраљубичастог или рендгенског зрачења (ласер на слободним електронима), таква заштита уопште неће радити.
Превлака огледала оштећена ЦО2 ласерским зрачењем
Постоје експериментални вештачки материјали са 100% рефлексије, али они раде само за одређену таласну дужину. Огледала се такође могу премазати специјалним вишеслојним премазима који повећавају њихову рефлексивност до 99.999%. Али овај метод такође ради само за једну таласну дужину и пада под одређеним углом.
Не заборавите да су услови рада оружја далеко од лабораторијских, тј. ракета у огледалу или пројектил ће морати да се чувају у контејнеру напуњеном инертним гасом. Најмања непрозирност или мрља, на пример, од отисака руку, одмах ће нарушити рефлективност огледала.
Напуштање контејнера ће одмах изложити површину огледала околини - атмосфери и топлотним ефектима. Ако површина огледала није прекривена заштитним филмом, то ће одмах довести до погоршања његових рефлектујућих својстава, а ако је прекривено заштитним премазом, онда ће и сама погоршати рефлективна својства површине.
Упоредни спектри рефлексије филмова од ојачаног алуминијума, стандардног алуминијума и алуминијума без заштите
Сумирајући горе наведено, напомињемо: заштита огледала није баш погодна за заштиту од ласерског оружја. Шта онда одговара?
У извесној мери, метода „размазивања“ топлотне енергије ласерског зрака преко тела ће помоћи тако што ће обезбедити ротационо кретање авиона (ЛА) око сопствене уздужне осе. Али овај метод је погодан само за муницију иу ограниченој мери за беспилотне летелице (УАВ), у мањој мери ће бити ефикасан када се ласером убаци у предњи део трупа.
На неким врстама заштићених објеката, на пример, на клизећим бомбама, крстарећим пројектилима (ЦР) или противтенковским вођеним пројектилима (АТГМ) који нападају мету када лете одозго, овај метод такође неће успети. Неротирајуће, углавном, су минобацачке мине. Тешко је прикупити податке о свим неротирајућим летелицама, али сам сигуран да их има доста.
СДБ-39 и ЈСОВ клизне бомбе
Крстареће ракете ЈАССМ и 3М-14
ТОВ2Б АТГМ напада циљ док лети изнад њега
У сваком случају, ротација летелице ће само мало смањити дејство ласерског зрачења на мету, пошто. топлота пренета снажним ласерским зрачењем на тело ће се преносити на унутрашње структуре и даље на све компоненте авиона.
Употреба испарења и аеросола као противмера против ласерског оружја је такође ограничена. Као што је већ поменуто у чланцима у серији, употреба ласера против копнених оклопних возила или бродова могућа је само када се користи против опреме за надзор, чијој заштити ћемо се вратити. Спалите труп БМП-а /резервоар или површински брод са ласерским снопом у догледно време је нереално.
Наравно, немогуће је применити заштиту од дима или аеросола против авиона. Због велике брзине авиона, дим или аеросол ће увек бити одувани надолазећим ваздушним притиском; у хеликоптерима ће их одувати струјање ваздуха из пропелера.
Дакле, заштита од ласерског оружја у облику распршеног дима и аеросола може бити потребна само на лако оклопним возилима. С друге стране, тенкови и друга оклопна возила често су већ опремљени стандардним системима димних завеса како би се ометало хватање непријатељских оружаних система, а у овом случају, када се развијају одговарајућа пунила, могу се користити и за супротстављање ласерском оружју.
Елементи комплекса активне заштите (КАЗ) „Афганит“, намењен за постављање заштитних завеса, перспективни тенк Т-14 заснован на платформи „Армата“
Враћајући се на заштиту оптичке и термовизијске извиђачке опреме, може се претпоставити да је уградња оптичких филтера који спречавају пролазак ласерског зрачења одређене таласне дужине погодна само у почетној фази за заштиту од ласерског оружја мале снаге, тј. следећи разлози:
- биће у употреби велики избор ласера различитих произвођача који раде на различитим таласним дужинама;
- филтер дизајниран да апсорбује или рефлектује одређену таласну дужину, када је изложен снажном зрачењу, вероватно ће покварити, што ће или довести до уласка ласерског зрачења у осетљиве елементе или до квара саме оптике (замућење, изобличење слике);
- неки ласери, посебно ласер са слободним електронима, могу променити радну таласну дужину у широком опсегу.
Заштита оптичке и термовизијске опреме за извиђање може се вршити за копнену опрему, бродове и авијација технологије, постављањем заштитних паравана великом брзином. У случају детекције ласерског зрачења, заштитни екран треба да затвори сочива у делићу секунде, али ни то не гарантује одсуство оштећења осетљивих елемената. Могуће је да ће широка употреба ласерског оружја током времена захтевати барем дуплирање извиђачке опреме која делује у оптичком домету.
Ако је на великим носачима уградња заштитних екрана и резервних средстава оптичког и термовизијског извиђања сасвим изводљива, онда је на високопрецизном оружју, посебно компактном, то много теже учинити. Прво, захтеви за тежину и величину за заштиту су значајно пооштрени, а друго, излагање ласерском зрачењу велике снаге, чак и са затвореним затварачем, може проузроковати прегревање компоненти оптичког система због густог распореда, што ће довести до делимичног или потпуни поремећај његовог рада.
Амерички АТГМ Јавелин, руски МАНПАДС Верба и ракета кратког домета РВВ-МД су најугроженије мете за ласерско оружје
Који су начини за ефикасну заштиту опреме и оружја од ласерског оружја? Постоје две главне методе - аблативна заштита и конструктивна топлотноизолациона заштита.
Аблативна заштита (од латинског аблатио - уклањање, уклањање масе) заснива се на уклањању супстанце са површине заштићеног објекта струјом врелог гаса и/или на реструктурирању граничног слоја, што заједно значајно смањује топлоту. пренети на заштићену површину. Другим речима, улазна енергија се троши на загревање, топљење и испаравање заштитног материјала.
Тренутно се аблативна заштита активно користи у модулима за спуштање свемирских летелица (СЦ) и у млазницама млазних мотора. Највећу примену добиле су пластичне масе за угљенисање на бази фенолних, органосилицијумских и других синтетичких смола које садрже угљеник (укључујући графит), силицијум диоксид (силицијум, кварц) и најлон као пунила.
Шема аблативне заштите
Аблативна заштита је једнократна, тешка и обимна, па је нема смисла користити на летелицама за вишекратну употребу (читај не све са посадом, а већина беспилотних летелица). Његова једина употреба је на вођеним и невођеним пројектилима. И овде је главно питање колико дебела треба да буде заштита за ласер снаге, на пример, 100 кВ, 300 кВ итд.
На летелици Аполо дебљина заштите се креће од 8 до 44 мм за температуре од неколико стотина до неколико хиљада степени. Негде у овом опсегу ће лежати и потребна дебљина аблативне заштите од борбених ласера. Лако је замислити како ће то утицати на карактеристике тежине и величине, а самим тим и на домет, маневарску способност, масу бојеве главе (бојне главе) и друге параметре муниције. Аблативна термичка заштита такође мора да издржи преоптерећења током лансирања и маневрисања и да буде у складу са стандардима за услове складиштења муниције.
Аблативна заштита летелице „Буран“ у секцији
Ненавођена муниција је упитна, пошто неравномерно уништавање аблативне заштите од ласерског зрачења може да промени спољну балистику, услед чега муниција одступа од циља. Ако се већ негде користи аблативна заштита, на пример, у хиперсоничној муницији, онда ће њена дебљина морати да се повећа.
Други начин заштите је конструктивни премаз или конструкција каросерије са више заштитних слојева ватросталних материјала који су отпорни на спољашње утицаје.
Ако повучемо аналогију са свемирским бродовима, онда можемо размотрити термичку заштиту летелице Буран за вишекратну употребу. У областима где је температура површине 371 - 1260 степени Целзијуса нанет је премаз, који се састоји од аморфног кварцног влакна чистоће 99,7%, коме се додаје везиво - колоидни силицијум диоксид. Облога је израђена у облику плочица две стандардне величине дебљине од 5 до 64 мм.
Боросиликатно стакло које садржи специјални пигмент (бели премаз на бази силицијум оксида и светле глинице) наноси се на спољашњу површину плочица како би се постигла ниска апсорпција сунца и висока емисивност. Употребљена је аблативна заштита на носном конусу и врховима крила апарата, где температуре прелазе 1260 степени.
Треба имати на уму да током дуготрајног рада може доћи до повреде заштите плочица од влаге, што ће довести до губитка термичке заштите његових својстава, па се не може директно користити као антиласерска заштита на летелицама за вишекратну употребу. .
Свемирски брод "Буран". Беле и црне плочице - термичка заштита за вишекратну употребу, црни елементи прамца и ивица крила - аблативна термичка заштита
Дебљина топлотне заштите летелице „Буран” у зависности од температуре
Тренутно се развија обећавајућа аблативна термичка заштита са минималним хабањем површине, која обезбеђује заштиту авиона од температура до 3000 степени.
Група научника са Роице Института на Универзитету у Манчестеру (Велика Британија) и Централ Соутх Университи (Кина) развила је нови материјал са побољшаним карактеристикама који може да издржи температуре до 3000 °Ц без структурних промена. Ово је Зр0.8Ти0.2Ц0.74Б0.26 керамички премаз, који је постављен на композитну матрицу угљеник-угљеник. Перформансе новог премаза су далеко супериорније у односу на најбољу високотемпературну керамику.
Сама хемијска структура керамике отпорне на топлоту делује као заштитни механизам. На температури од 2000°Ц, материјали Зр0.8Ти0.2Ц0.74Б0.26 и СиЦ се оксидују и претварају у Зр0.80Т0.20О2, Б2О3 и СиО2, респективно. Зр0.80Ти0.20О2 се делимично топи и формира релативно густ слој, док оксиди ниског топљења СиО2 и Б2О3 испаравају. На вишој температури од 2500°Ц, кристали Зр0.80Ти0.20О2 спајају се у веће формације. На температури од 3000°Ц формира се готово апсолутно густ спољашњи слој, који се углавном састоји од Зр0.80Ти0.20О2, цирконијум титаната и СиО2.
Тамно сива површина материјала пре испитивања, као и површина након два минута испитивања на 2000°Ц и 2500°Ц. У центру десног узорка је област у којој је температура пламена достигла 3000°Ц
Свет такође развија специјалне премазе дизајниране да заштите од ласерског зрачења.
Још 2014. године представник Народноослободилачке армије Кине изјавио је да амерички ласери не представљају посебну опасност за кинеску војну опрему обложену посебним заштитним слојем. Остаје само питање коју снагу овај премаз штити од ласера и какву дебљину и масу има.
Највећи интерес је премаз који су развили амерички истраживачи са Националног института за стандарде и технологију и Универзитета у Канзасу – аеросолна композиција заснована на мешавини угљеничних наноцеви и специјалне керамике која може ефикасно да апсорбује ласерску светлост. Наноцеви новог материјала равномерно апсорбују светлост и преносе топлоту у оближње области, снижавајући температуру на месту контакта са ласерским снопом. Високотемпературна керамичка једињења дају заштитном премазу високу механичку чврстоћу и отпорност на оштећења од високих температура.
Током испитивања, танак слој материјала нанесен је на површину бакра и, након сушења, сноп дуготаласног инфрацрвеног ласера, ласера који се користи за сечење метала и других тврдих материјала, фокусиран је на површину бакра. материјал.
Анализа прикупљених података показала је да је премаз успешно апсорбовао 97.5 одсто енергије ласерског зрака и издржао ниво енергије од 15 кВ по квадратном центиметру површине без разарања.
Што се тиче овог премаза, поставља се питање: у испитивањима је на бакарну површину нанесен заштитни премаз, који је сам по себи један од најтежих материјала за ласерску обраду, због своје високе топлотне проводљивости, није јасно како је то заштитни премаз ће се понашати са другим материјалима. Такође се постављају питања о његовој максималној температурној отпорности, отпорности на вибрације и ударна оптерећења, изложености атмосферским условима и ултраљубичастом (сунцу). Није назначено време током којег је обављено зрачење.
Још једна занимљива ствар: ако су мотори авиона такође прекривени супстанцом високе топлотне проводљивости, онда ће се цело тело равномерно загрејати од њих, што ће летелицу разоткрити што је више могуће у термичком спектру.
Брзина сечења бакра је најмања од свих метала у табели због његове високе топлотне проводљивости, могуће је да програмери заштитног материјала нису случајно преферирали овај материјал као подлогу у тестовима, покушавајући да прецене карактеристике свог развој
У сваком случају, карактеристике наведене аеросолне заштите биће у директној сразмери са величином штићеног објекта. Што је већи заштићени објекат и површина покривености, то се више енергије може распршити преко подручја и одати у облику топлотног зрачења и хлађења надолазећим струјањем ваздуха. Што је заштићени објекат мањи, то ће заштита морати да се направи дебља, јер мала површина неће дозволити да се уклони довољно топлоте и унутрашњи структурни елементи ће бити прегрејани.
Употреба заштите од ласерског зрачења, било да је аблативна или конструктивна топлотна изолација, може преокренути тренд смањења величине вођене муниције, значајно смањити ефикасност и вођене и ненавођене муниције.
Све носеће површине и команде - крила, стабилизатори, кормила, мораће да буду израђене од скупих и тешко обрадивих ватросталних материјала.
Одвојено, поставља се питање заштите алата за радарску детекцију. На експерименталном свемирском броду „БОР-5“ тестирана је радио-транспарентна термичка заштита – фиберглас са силицијум пунилом, али нисам могао да пронађем његову топлотну заштиту и карактеристике тежине и величине.
Још увек је нејасно да ли услед озрачивања снажним ласерским зрачењем радаре извиђачке радарске опреме, додуше уз заштиту од топлотног зрачења, може доћи до стварања високотемпературне плазме која спречава пролазак радио таласа, услед чега мета може бити изгубљена.
За заштиту кућишта користиће се комбинација неколико заштитних слојева - отпоран на топлоту-ниско-топло-проводљив изнутра и рефлектујући-топлотно-отпоран-високо топлотно проводљив споља. Такође је могуће да ће се поврх заштите од ласерског зрачења применити стелт материјали који неће моћи да издрже ласерско зрачење, и да ће морати да се опораве од оштећења од ласерског оружја ако сама летелица преживи.
Може се претпоставити да ће унапређење и широка дистрибуција ласерског наоружања захтевати обезбеђење противласерске заштите за сву расположиву муницију, како вођену тако и невођену, као и летелице са посадом и беспилотне летелице.
Увођење противласерске заштите неминовно ће довести до повећања цене и тежинско-величинских карактеристика вођене и невођене муниције, као и летелица са посадом и беспилотном посадом.
У закључку, можемо поменути једну од метода које се развијају за активно сузбијање ласерског напада. Адсис Цонтролс, компанија са седиштем у Калифорнији, развија одбрамбени систем Хелиос који би требало да обори непријатељско ласерско навођење.
Приликом усмеравања непријатељског борбеног ласера ка штићеном уређају, Хелиос одређује његове параметре: снагу, таласну дужину, фреквенцију импулса, правац и домет до извора. Хелиос даље спречава да се непријатељски ласерски зрак фокусира на мету, вероватно тако што усмерава надолазећи ласерски зрак ниске енергије који збуњује непријатељски систем циљања. Детаљне карактеристике система Хелиос, фаза његовог развоја и његове практичне перформансе су још увек непознате.