پیش از این ، نحوه توسعه فناوری های لیزری ، سلاح های لیزری را می توان برای استفاده به نفع نیروهای هوایی ، نیروهای زمینی و پدافند هوایی و نیروی دریایی ایجاد کرد.
اکنون باید بفهمیم که آیا می توان در برابر آن دفاع کرد و چگونه. اغلب گفته می شود که کافی است موشک را با روکش آینه بپوشانید یا پرتابه را صیقل دهید ، اما متأسفانه همه چیز به این سادگی نیست.
یک آینه معمولی با روکش آلومینیوم حدود 95 درصد از تابش تابشی را منعکس می کند و کارایی آن بستگی زیادی به طول موج دارد.
از بین تمام مواد نشان داده شده در نمودار ، آلومینیوم دارای بیشترین بازتاب است ، که به هیچ وجه یک ماده نسوز نیست. اگر آینه زمانی که در معرض تابش کم توان قرار می گیرد ، کمی گرم شود ، پس از برخورد پرتوهای قوی ، مواد روکش آینه به سرعت غیرقابل استفاده می شود ، که منجر به وخامت خواص بازتابی آن و گرمایش بیشتر بهمن و تخریب.
در طول موج کمتر از 200 نانومتر ، بازده آینه ها به شدت کاهش می یابد. در برابر اشعه ماوراء بنفش یا اشعه ایکس (لیزر الکترونی رایگان) چنین حفاظتی اصلاً کار نخواهد کرد.
مواد مصنوعی آزمایشی با بازتاب 100٪ وجود دارد ، اما آنها فقط برای طول موج خاصی کار می کنند. همچنین می توان آینه ها را با روکش های چند لایه مخصوصی که قابلیت بازتاب آنها را تا 99.999 درصد افزایش می دهند ، پوشاند. اما این روش همچنین فقط برای یک طول موج کار می کند ، و در زاویه خاصی رخ می دهد.
فراموش نکنید که شرایط عملکرد سلاح ها از شرایط آزمایشگاهی بسیار دور است ، به عنوان مثال. موشک آینه یا پرتابه باید در ظرفی پر از گاز بی اثر ذخیره شود. کوچکترین مه یا لکه ، مانند آثار دست ، بلافاصله بازتاب آینه را مختل می کند.
خروج از ظرف بلافاصله سطح آینه را در معرض محیط قرار می دهد - جو و گرما. اگر سطح آینه با یک فیلم محافظ پوشانده نشده باشد ، این بلافاصله منجر به وخامت خواص بازتابی آن می شود و اگر با یک پوشش محافظ پوشانده شود ، خود ویژگی بازتابنده سطح را خراب می کند.
با جمع بندی موارد فوق ، توجه می کنیم که حفاظت از آینه برای محافظت در برابر سلاح های لیزری بسیار مناسب نیست. و سپس چه چیزی مناسب است؟
تا حدودی ، روش "لکه گیری" انرژی حرارتی پرتو لیزر بر روی بدن با ارائه حرکت چرخشی هواپیما (AC) حول محور طولی خود کمک خواهد کرد. اما این روش فقط برای مهمات و تا حد محدودی برای هواپیماهای بدون سرنشین (پهپادها) مناسب است ، اما در صورت تابش لیزر به قسمت جلوی بدنه ، تا حدی کمتر م beثر خواهد بود.
در برخی از انواع اشیاء محافظت شده ، به عنوان مثال ، در بمب های سرسره ، موشک های کروز (CR) ، یا موشک های هدایت شونده ضد تانک (ATGM) که به یک هدف هنگام پرواز از بالا حمله می کنند ، این روش نیز قابل استفاده نیست. در بیشتر موارد ، معادن خمپاره غیر گردان هستند. جمع آوری داده ها در مورد همه هواپیماهای بدون چرخش دشوار است ، اما مطمئنم تعداد زیادی از آنها وجود دارد.
در هر صورت ، چرخش هواپیما فقط اندکی تأثیر تابش لیزر بر روی هدف را کاهش می دهد ، زیراگرمای منتقل شده توسط تابش قوی لیزر به بدن به ساختارهای داخلی و بیشتر به تمام اجزای هواپیما منتقل می شود.
استفاده از بخارات و آئروسل ها به عنوان اقدامات متقابل در برابر سلاح های لیزری نیز محدود است. همانطور که قبلاً در مقالات مجموعه ذکر شد ، استفاده از لیزر در برابر وسایل نقلیه زرهی یا کشتی های زمینی تنها در صورت استفاده از تجهیزات نظارتی امکان پذیر است ، که بعداً به حفاظت از آنها خواهیم پرداخت. سوزاندن بدنه یک وسیله نقلیه / تانک یا کشتی سطحی پیاده نظام با پرتو لیزر در آینده قابل پیش بینی غیر واقعی است.
البته ، اعمال محافظ دود یا آئروسل در برابر هواپیماها غیرممکن است. به دلیل سرعت بالای هواپیما ، دود یا آئروسل همیشه با فشار هوای پیش رو دمیده می شود ، در هلیکوپترها با جریان هوا از پروانه دفع می شوند.
بنابراین ، حفاظت در برابر سلاح های لیزری به شکل دودهای اسپری شده و آئروسل ها ممکن است فقط در خودروهای زره پوش سبک مورد نیاز باشد. از سوی دیگر ، تانک ها و سایر خودروهای زرهی اغلب مجهز به سیستم های استاندارد برای نصب پرده های دود برای ایجاد اختلال در تسخیر سیستم های تسلیحاتی دشمن هستند و در این حالت ، هنگام ایجاد پرکننده های مناسب ، می توان از آنها برای مقابله با سلاح های لیزری نیز استفاده کرد. به
با بازگشت به حفاظت از تجهیزات شناسایی تصویربرداری نوری و حرارتی ، می توان فرض کرد که نصب فیلترهای نوری که از عبور تابش لیزر با طول موج معین جلوگیری می کند ، تنها در مرحله اولیه برای محافظت در برابر سلاح های لیزری کم قدرت مناسب خواهد بود ، به دلایل زیر:
- طیف وسیعی از لیزرها از تولید کنندگان مختلف در طول موج های مختلف در خدمت خواهند بود.
- فیلتری که برای جذب یا بازتاب یک طول موج معین طراحی شده است ، در معرض تابش شدید ، احتمالاً خراب می شود ، که یا منجر به برخورد تابش لیزر به عناصر حساس می شود یا خود اپتیک خراب می شود (کدر شدن ، اعوجاج تصویر) ؛
- برخی از لیزرها ، به ویژه لیزر الکترونی رایگان ، می توانند طول موج عملکرد را در طیف وسیعی تغییر دهند.
حفاظت از تجهیزات شناسایی تصویربرداری نوری و حرارتی را می توان برای تجهیزات زمینی ، کشتی ها و تجهیزات هوانوردی ، با نصب صفحات محافظ با سرعت بالا انجام داد. در صورت تشخیص تابش لیزر ، صفحه محافظ باید در کسری از ثانیه لنزها را بپوشاند ، اما حتی این نیز عدم آسیب به عناصر حساس را تضمین نمی کند. این امکان وجود دارد که استفاده گسترده از سلاح های لیزری در طول زمان مستلزم حداقل تکرار دارایی های شناسایی در محدوده نوری باشد.
اگر نصب روی صفحه نمایش های محافظ و ابزارهای تکراری شناسایی تصویربرداری نوری و حرارتی کاملاً امکان پذیر است ، در سلاح های با دقت بالا ، به ویژه سلاح های جمع و جور ، انجام این کار بسیار دشوارتر است. اولا ، الزامات وزن و اندازه برای حفاظت به طور قابل توجهی محکم شده است ، و ثانیاً ، تأثیر اشعه لیزری با قدرت بالا حتی با یک شاتر بسته می تواند به دلیل چگالی متراکم باعث گرم شدن بیش از حد اجزای سیستم نوری شود ، که منجر به جزئی می شود. یا اختلال کامل در عملکرد آن.
از چه روش هایی می توان برای حفاظت م equipmentثر تجهیزات و سلاح ها در برابر سلاح های لیزری استفاده کرد؟ دو راه اصلی وجود دارد - حفاظت فرسایشی و حفاظت عایق حرارتی سازنده.
حفاظت از فرسایش (از لاتین ablatio - برداشتن ، انتقال جرم) بر اساس حذف یک ماده از سطح شی محافظت شده توسط جریان گاز داغ و / یا تجدید ساختار لایه مرزی است ، که با هم به طور قابل توجهی انتقال حرارت را به سطح محافظت شده کاهش می دهد. به عبارت دیگر ، انرژی ورودی صرف گرمایش ، ذوب و تبخیر مواد محافظ می شود.
در حال حاضر ، حفاظت لغزنده به طور فعال در مدولهای فرود فضاپیما (SC) و در نازلهای موتور جت استفاده می شود.پرکاربردترین آنها پلاستیک های زغال سنگ بر اساس فنول ، ارگانوسیلیس و دیگر رزین های مصنوعی حاوی کربن (از جمله گرافیت) ، دی اکسید سیلیکون (سیلیس ، کوارتز) و نایلون به عنوان پرکننده هستند.
حفاظت فرسایش یکبار مصرف ، سنگین و حجیم است ، بنابراین استفاده از آن در هواپیماهای قابل استفاده مجدد بی معنی است (همه هواپیماهای بدون سرنشین و بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین را بخوانید). تنها کاربرد آن در مورد پرتابه های هدایت شونده و بدون هدایت است. و در اینجا س mainال اصلی این است که ضخامت حفاظت از لیزر با قدرت ، به عنوان مثال ، 100 کیلو وات ، 300 کیلو وات و غیره چقدر باید باشد.
در فضاپیمای آپولو ، ضخامت محافظ بین 8 تا 44 میلی متر برای دمای چند صد تا چند هزار درجه متغیر است. در جایی در این محدوده ، ضخامت مورد نیاز برای حفاظت ساینده در برابر لیزرهای رزمی نیز وجود دارد. به راحتی می توان تصور کرد که چگونه وزن و اندازه ویژگی ها و در نتیجه برد ، قدرت مانور ، وزن کلاهک و سایر پارامترهای مهمات را تحت تأثیر قرار می دهد. حفاظت حرارتی سطحی همچنین باید در هنگام پرتاب و مانور در برابر بارهای اضافی مقاومت کند ، مطابق با هنجارهای شرایط و ضوابط ذخیره سازی مهمات باشد.
مهمات بدون هدایت س questionال برانگیز است ، زیرا نابودی ناهموار حفاظت نامناسب در برابر اشعه لیزر می تواند بالستیک خارجی را تغییر دهد ، در نتیجه مهمات از هدف خارج می شود. اگر قبلاً از حفاظت ساینده در جایی استفاده شده است ، به عنوان مثال ، در مهمات مافوق صوت ، باید ضخامت آن را افزایش دهید.
روش دیگر حفاظت ، پوشش سازه ای یا اجرای مورد با چندین لایه محافظ از مواد نسوز است که در برابر تأثیرات خارجی مقاوم هستند.
اگر با فضاپیماها قیاس کنیم ، می توانیم حفاظت حرارتی فضاپیمای قابل استفاده مجدد "بوران" را در نظر بگیریم. در مناطقی که دمای سطح آن 371 - 1260 درجه سانتیگراد است ، یک پوشش متشکل از فیبر کوارتز آمورف با خلوص 99.7، اعمال شد ، که به آن یک اتصال دهنده ، دی اکسید سیلیکون کلوئیدی ، اضافه شد. پوشش به صورت کاشی در دو اندازه استاندارد با ضخامت 5 تا 64 میلی متر ساخته شده است.
شیشه بوروسیلیکات حاوی رنگدانه مخصوص (پوشش سفید مبتنی بر اکسید سیلیکون و آلومینای براق) به منظور بدست آوردن ضریب جذب کم تابش خورشید و تابش زیاد ، به سطح خارجی کاشی ها اعمال می شود. محافظ فرسایش در مخروط بینی و نوک بال خودرو ، جایی که درجه حرارت از 1260 درجه تجاوز می کند ، استفاده شد.
باید در نظر داشت که با عملکرد طولانی مدت ، ممکن است محافظت از کاشی ها در برابر رطوبت مختل شود ، که منجر به از بین رفتن حفاظت حرارتی خواص آن می شود ، بنابراین نمی توان آن را مستقیماً به عنوان حفاظت ضد لیزر در هواپیماهای قابل استفاده مجدد استفاده کرد.
در حال حاضر ، یک حفاظت حرارتی نامطلوب با حداقل ساییدگی سطحی در حال توسعه است که از هواپیما در برابر درجه حرارت تا 3000 درجه محافظت می کند.
گروهی از دانشمندان از موسسه رویس در دانشگاه منچستر (انگلستان) و دانشگاه مرکزی جنوبی (چین) مواد جدیدی را با ویژگی های بهبود یافته تولید کرده اند که می تواند تا 3000 درجه سانتی گراد را بدون تغییرات ساختاری تحمل کند. این یک پوشش سرامیکی Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 است که روی ماتریس کامپوزیت کربن-کربن روی هم چیده شده است. از نظر ویژگی های آن ، پوشش جدید به طور قابل توجهی از بهترین سرامیک های با درجه حرارت بالا بهتر عمل می کند.
ساختار شیمیایی سرامیک های مقاوم در برابر حرارت خود به عنوان یک مکانیسم دفاعی عمل می کند. در دمای 2000 درجه سانتی گراد ، مواد Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 و SiC به ترتیب اکسید شده و به Zr0.80T0.20O2 ، B2O3 و SiO2 تبدیل می شوند. Zr0.80Ti0.20O2 تا حدی ذوب می شود و یک لایه نسبتاً متراکم تشکیل می دهد ، در حالی که اکسیدهای کم ذوب SiO2 و B2O3 تبخیر می شوند. در دمای بالاتر از 2500 درجه سانتی گراد ، کریستال های Zr0.80Ti0.20O2 به سازندهای بزرگتر ذوب می شوند.در دمای 3000 درجه سانتی گراد ، یک لایه خارجی تقریباً متراکم تشکیل می شود که عمدتاً از Zr0.80Ti0.20O2 ، تیتانات زیرکونیوم و SiO2 تشکیل شده است.
جهان همچنین در حال توسعه پوشش های خاصی است که برای محافظت در برابر اشعه لیزر طراحی شده است.
در سال 2014 ، سخنگوی ارتش آزادیبخش خلق چین اظهار داشت که لیزرهای آمریکایی خطرات خاصی برای تجهیزات نظامی چین که با یک لایه محافظ مخصوص پوشانده شده اند ، ندارند. تنها س questionsالاتی که باقی می ماند لیزرهایی است که نشان می دهد این پوشش از چه قدرتی محافظت می کند و چه ضخامت و جرمی دارد.
پوشش مورد توجه محققان آمریکایی از موسسه ملی استاندارد و فناوری و دانشگاه کانزاس بسیار جالب توجه است - یک ترکیب آئروسل بر اساس مخلوطی از نانولوله های کربنی و سرامیک های خاص ، قادر به جذب موثر نور لیزر. نانولوله های ماده جدید به طور یکنواخت نور را جذب می کنند و گرما را به مناطق مجاور منتقل می کنند و دما را در نقطه تماس با پرتو لیزر کاهش می دهند. اتصالات سرامیکی با دمای بالا پوشش محافظتی را با مقاومت مکانیکی بالا و مقاومت در برابر آسیب ناشی از دمای بالا ارائه می دهند.
در حین آزمایش ، یک لایه نازک از مواد روی سطح مس اعمال شد و پس از خشک شدن ، پرتویی از لیزر مادون قرمز موج بلند ، لیزری که برای برش فلز و سایر مواد سخت استفاده می شود ، روی سطح مواد متمرکز شد.
تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده نشان داد که این پوشش 97.5 درصد از انرژی پرتو لیزر را با موفقیت جذب کرده و سطح انرژی 15 کیلو وات بر سانتی متر مربع از سطح را بدون تخریب تحمل می کند.
در مورد این پوشش ، این س arال مطرح می شود: در آزمایشات ، یک پوشش محافظ روی سطح مس استفاده شد ، که به خودی خود یکی از سخت ترین مواد برای پردازش لیزر است ، به دلیل هدایت حرارتی بالا ، مشخص نیست که چگونه چنین پوشش محافظتی با مواد دیگر رفتار خواهد کرد همچنین ، س questionsالاتی در مورد حداکثر مقاومت در برابر دمای آن ، مقاومت در برابر لرزش و بارهای ضربه ای ، تأثیرات شرایط جوی و اشعه ماوراء بنفش (خورشید) ایجاد می شود. مدت زمانی که تابش انجام شده است مشخص نشده است.
نکته جالب دیگر: اگر موتورهای هواپیما نیز با ماده ای با رسانایی گرمایی بالا پوشانده شوند ، کل بدن به طور مساوی از آنها گرم می شود ، که این امر حداکثر هواپیما را در طیف حرارتی آشکار می کند.
در هر صورت ، ویژگی های حفاظت آئروسل بالا با اندازه شی محافظت شده متناسب خواهد بود. هرچه شی محافظت شده و منطقه تحت پوشش بزرگتر باشد ، انرژی بیشتری می تواند در این منطقه پراکنده شده و در اثر تابش گرما و خنک شدن توسط جریان هوای حادثه داده شود. هرچه شی محافظت شده کوچکتر باشد ، ضخامت حفاظت بیشتر خواهد بود. منطقه کوچک اجازه نمی دهد گرمای کافی برداشته شود و عناصر ساختاری داخلی بیش از حد گرم می شوند.
استفاده از حفاظت در برابر اشعه لیزر ، صرف نظر از عایق حرارتی ساینده یا سازنده ، می تواند روند کاهش اندازه مهمات هدایت شونده را معکوس کرده و اثربخشی مهمات هدایت شونده و غیر هدایت شونده را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
تمام سطوح و کنترل های یاتاقان - بال ، تثبیت کننده ، سکان - باید از مواد گران قیمت و دشوار برای فرآوری مواد نسوز ساخته شده باشند.
یک سوال جداگانه در مورد حفاظت از تجهیزات تشخیص رادار مطرح می شود. در فضاپیمای آزمایشی "BOR-5" ، سپر حرارتی شفاف رادیویی مورد آزمایش قرار گرفت-فایبرگلاس با پرکننده سیلیس ، اما من نتوانستم محافظ حرارتی و وزن و اندازه آن را پیدا کنم.
هنوز مشخص نیست که آیا تشکیل پلاسما در دمای بالا می تواند در نتیجه تابش اشعه لیزری قوی از رادوم تجهیزات شناسایی رادار بوجود آید ، البته با محافظت در برابر تابش حرارتی ، که از عبور امواج رادیویی جلوگیری می کند. که هدف را می توان از دست داد
برای محافظت از قاب ، ممکن است از ترکیبی از چندین لایه محافظ استفاده شود-مقاوم در برابر حرارت-کم رسانای حرارت از داخل و مقاوم در برابر انعکاس مقاوم در برابر حرارت-از خارج بسیار رسانا. همچنین ممکن است از مواد مخفی در بالای حفاظت در برابر اشعه لیزر استفاده شود ، که قادر به تابش اشعه لیزر نخواهد بود و در صورت زنده ماندن خود هواپیما باید از آسیب ناشی از سلاح های لیزری بازیابی شود.
می توان فرض کرد که بهبود و توزیع گسترده سلاح های لیزری مستلزم ارائه حفاظت ضد لیزر برای همه مهمات موجود اعم از هدایت شونده و بدون هدایت و همچنین هواپیماهای بدون سرنشین و بدون سرنشین است.
معرفی حفاظت ضد لیزر به ناچار منجر به افزایش هزینه و وزن و ابعاد مهمات هدایت شونده و بدون هدایت و همچنین هواپیماهای بدون سرنشین و بدون سرنشین می شود.
در نتیجه ، می توان یکی از روشهای توسعه یافته برای مقابله فعالانه با حمله لیزری را ذکر کرد. Adsys Controls مستقر در کالیفرنیا در حال توسعه سیستم دفاعی Helios است که قرار است هدایت لیزری دشمن را از بین ببرد.
هنگام هدف قرار دادن لیزر جنگی دشمن به دستگاه محافظت شده ، Helios پارامترهای آن را تعیین می کند: قدرت ، طول موج ، فرکانس نبض ، جهت و فاصله تا منبع. هلیوس همچنین مانع تمرکز پرتو لیزر دشمن بر روی یک هدف می شود ، احتمالاً با هدف قرار دادن یک پرتو لیزری کم مصرف که سیستم هدف گیری دشمن را گیج می کند. مشخصات دقیق سیستم Helios ، مرحله توسعه و عملکرد عملی آن هنوز ناشناخته است.
