Resist light : 레이저 무기로부터 보호합니다. 5의 일부
앞서 우리는 레이저 기술어느 레이저 оружие 신청할 수 있습니다. 공군, 지상군과 공중 방어, 해군.
이제 우리는 그것을 방어 할 수 있는지, 어떻게 방어 할 수 있는지를 이해할 필요가 있습니다. 로켓을 거울 코팅으로 덮거나 발사체를 닦는 것으로 충분하다는 진술이 종종 있지만, 불행히도 모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다.
종래의 알루미늄 코팅 거울은 입사 방사선의 대략 95 %를 반사하고, 그 효율은 파장에 크게 의존한다.
그래프에 표시된 모든 재료 중 알루미늄은 가장 높은 반사율을 가지며 절대로 내화물입니다. 저출력 방사선으로 조사 할 때 거울이 약간 가열되면 강력한 방사선이 부딪 칠 때 거울 코팅의 재질이 빠르게 사용 불 가능하게되어 반사 특성이 저하되고 더 많은 열이 발생하고 가열과 파괴가 일어납니다.
200 ㎚ 미만의 파장에서, 거울의 효율은 급격히 떨어진다. 자외선 또는 X 선 방사 (자유 전자 레이저)에 대한 보호는 전혀 작동하지 않습니다.
100 % 반사를 가진 실험 인공 재료가 있지만 특정 파장에서만 작동합니다. 또한 거울은 반사율을 99.999 %까지 증가시키는 특수 다층 코팅으로 덮을 수 있습니다. 그러나이 방법은 또한 단일 파장에 대해서만 작동하고 특정 각도로 입사됩니다.
무기의 작동 조건이 실험실에서 멀리 떨어져 있다는 것을 잊지 마십시오. 거울 로켓 또는 발사체는 불활성 가스로 채워진 용기에 보관할 필요가 있습니다. 예를 들어, 손자국과 같은 약간의 혼탁이나 얼룩은 즉시 거울의 반사율을 악화시킵니다.
용기로부터의 출구는 거울 표면을 즉시 환경 - 대기 및 열 노출에 노출시킨다. 미러 표면이 보호 필름으로 덮여 있지 않으면 즉시 반사 특성이 저하되고 보호 코팅으로 덮이면 표면의 반사 특성이 저하됩니다.
위의 내용을 요약하면 미러 보호는 레이저 무기에 대한 보호에 적합하지 않습니다. 그렇다면 무엇이 적합할까요?
어느 정도까지, 몸체를 따라 레이저 빔의 열 에너지를 "닦아내는"방법은 항공기 (LA)의 자체 길이 방향 축 주위의 회전 운동을 보장함으로써 도움이 될 것입니다. 그러나이 방법은 탄약과 무인 항공기 (UAV)의 경우에만 제한적으로 적합합니다. 케이스 전면에 레이저를 조사 할 때 효과적입니다.
일부 유형의 보호 물체 (예 : 폭탄, 크루즈 미사일 (KR) 또는 표적을 공격하는 대전차 유도 미사일 (ATGM)을 위에서부터 비행 할 때이 방법도 적용 할 수 없습니다. 회전하지 않는 부분은 대부분 모르타르 광산입니다. 모든 비 회전식 항공기에 대한 데이터를 수집하는 것은 어렵지만 많은 항공기가 있다고 확신합니다.
어쨌든, 항공기의 회전은 목표물에 대한 레이저 복사의 영향을 약간 감소시킬 것입니다. 강력한 레이저 복사선에 의해 선체로 전달 된 열은 내부 구조물과 항공기의 모든 구성 요소로 전달됩니다.
레이저 무기에 대한 대책으로 and과 에어로졸을 사용하는 것도 기능이 제한적입니다. 이 시리즈 기사에서 이미 언급했듯이 지상 기반 장갑차 또는 선박에 레이저를 사용하는 것은 감시 장비에 사용할 때만 가능하며 우리는 다시 보호 장치로 돌아갑니다. BMP 케이스 굽기 /탱크 또는 가까운 미래에 레이저 빔을 가진 표면 선박은 비현실적입니다.
물론 항공기에 대한 연기 또는 에어로졸 방지를 적용하는 것은 불가능합니다. 항공기의 고속으로 인해, 연기 또는 에어로졸은 다가오는 공기 압력에 의해 항상 뒤로 날아갈 것이고, 헬리콥터는 프로펠러로부터의 공기 흐름에 의해 날아갈 것이다.
따라서 분사 된 연기와 에어로졸 형태의 레이저 무기에 대한 보호는 가벼운 장갑차에서만 필요합니다. 반면에 탱크와 다른 장갑차에는 적의 무기 시스템을 파괴하기위한 표준 연기 스크린 시스템이 장착되어 있으며이 경우 적절한 필러를 개발할 때 레이저 무기를 없애기 위해 사용할 수도 있습니다.
광학 및 열 이미징 인텔리전스의 보호로 돌아가서 우리는 다음과 같은 이유로 저출력 레이저 무기를 보호하기 위해 초기 단계에서만 적합한 특정 파장의 레이저 복사선 통과를 방지하는 광학 필터를 설치한다고 가정 할 수 있습니다.
- 서비스는 다른 파장에서 작동하는 다른 제조업체의 광범위한 레이저가 될 것입니다.
- 고출력 방사선에 노출되었을 때 특정 파장을 흡수하거나 반사하도록 설계된 필터는 민감한 요소에 레이저 광선을 발생 시키거나 광학 장치 자체에 장애를 일으킬 수 있습니다 (흐려짐, 이미지 왜곡).
- 일부 레이저, 특히 자유 전자 레이저는 넓은 범위의 작동 파장을 변경할 수 있습니다.
광학 및 열 화상 정찰은 지상 장비, 선박 및 비행 고속 실드를 설치하여 장비. 레이저 방사선이 감지되면 보호 화면이 렌즈를 XNUMX 초 간격으로 닫아야하지만 민감한 요소가 손상되지는 않습니다. 시간이 지남에 따라 레이저 무기를 광범위하게 사용하려면 광학 범위에서 최소한 지능의 복제가 필요할 수 있습니다.
대용량 통신 사업자의 경우 보호 스크린 설치 및 광학 및 열 이미징 지능화 수단의 복제가 상당히 현실화 될 수 있으며 고정밀 무기, 특히 소형 크기의 경우 훨씬 더 어렵습니다. 첫째, 보호를위한 무게 및 크기 요구 사항이 크게 강화되고 두 번째로 셔터가 닫힌 상태에서도 고출력 레이저 조사에 노출되면 밀도가 높은 레이아웃으로 인해 광학 시스템 구성 요소가 과열되어 작동이 부분적으로 또는 완전히 중단 될 수 있습니다.
레이저 무기로부터 장비와 무기를 효과적으로 보호하는 방법은 무엇입니까? 절개 보호와 구조적 단열 보호의 두 가지 주요 방법이 있습니다.
보호 성 보호 (라틴어 제거 - 질량 이동)는 고온 가스의 흐름 및 / 또는 경계층의 재배치에 의해 피 보호 물체의 표면에서 운반되는 물질에 기반하며, 이는 보호 된 표면으로의 열전달을 크게 감소시킨다. 즉, 들어오는 에너지는 보호 물질의 가열, 용융 및 증발에 소비됩니다.
현재, 융제 보호 장치는 우주선 (SC)의 발사 모듈과 제트 엔진의 노즐에 활발하게 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 것은 페놀, 실리콘 및 충진제로 탄소 (흑연 포함), 실리카 (실리카, 석영) 및 나일론을 함유 한 다른 합성수지를 기반으로 한 플라스틱 재료입니다.
재사용 보호는 일회성이며 무겁고 부피가 크므로 재사용이 가능한 항공기 (모든 유인이 아닌 무인 항공기 대부분을 읽음)에 사용하는 것은 이치에 맞지 않습니다. 그것의 유일한 사용법은 인도되고 인도되지 않은 발사체에 있습니다. 그리고 여기서 주요한 질문은 두께가 레이저 출력의 보호가되어야한다는 것입니다 (예 : 100 kW, 300 kW 등).
Apollo 우주선에서 보호 두께는 수 백에서 수천 도의 온도에서 8에서 44까지입니다. 이 범위의 어느 곳에서나 전투 레이저에 대한 절개 보호의 두께가 필요합니다. 무게와 크기 특성, 탄두의 기동성, 무게 (CU) 및 탄약의 다른 매개 변수에 어떻게 영향을 미치는지 상상하기 쉽습니다. 융제 적 열 보호는 발사 및 기동 중에 과부하에도 견뎌야하며, 탄약 저장 조건에 관한 규범을 준수해야합니다.
통제되지 않은 탄약은 문제가되고있다. 왜냐하면 레이저 방사로부터 융제 적 보호 장치가 고르지 않게 파괴되면 외부 탄도가 바뀌어 탄약이 표적을 벗어날 수 있기 때문이다. 예를 들어, 극 초음속 탄약과 같이 어블 레이션 보호 장치가 이미 사용 된 경우, 그 두께를 늘려야합니다.
보호의 또 다른 방법은 외부 영향에 저항력이있는 내화 물질의 여러 보호 층을 가진 보강 코팅 또는 하우징 설계입니다.
우리가 우주선과 비유한다면, 우리는 재사용 가능한 Buran 우주선의 열 보호를 고려할 수 있습니다. 표면 온도가 섭씨 371 - 1260 인 지역에서는 무정형 실리카 섬유 99,7 % 순도로 코팅이 적용되었으며 여기에 결합제 - 콜로이드 성 이산화 규소가 첨가되었습니다. 코팅은 두께가 5에서 64까지 두 가지 크기의 타일 형태로 이루어집니다.
태양 복사의 작은 흡수 계수와 높은 방출 계수를 얻기 위해 특수 안료 (산화 규소 및 광택 알루미나 기반의 흰색 코팅)를 포함하는 붕규산 유리가 타일의 외면에 적용됩니다. 절제 보호 장치는 노즈 페어링과 온도가 1260 ℃를 초과하는 장치의 날개 발가락에 사용되었습니다.
장기간 작동하는 동안 습기에 대한 타일 보호가 손상되어 재산의 열 보호 손실로 이어질 수 있으므로 재사용이 가능한 항공기의 레이저 방지용 보호 장치로 직접 사용될 수 없음을 명심해야합니다.
현재 항공기를 온도에서 3000도까지 보호하는 표면 마모를 최소화하면서 유망한 융제 열 보호 장치가 개발되고 있습니다.
영국 맨체스터 대학 (University of Manchester)과 중부 남부 대학 (Central Southern University, 중국)의 Royce 연구소의 과학자 그룹은 구조 변화가없는 3000 ° C까지 견딜 수있는 향상된 특성을 가진 새로운 소재를 개발했습니다. 이것은 탄소 - 탄소 복합체 매트릭스 위에 중첩되어있는 Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 세라믹 코팅재입니다. 그 특성에 따르면, 새로운 도료는 최고의 고온 도자기를 상당히 초과합니다.
내열성 세라믹 자체의 화학 구조는 보호 메커니즘의 역할을합니다. 온도 2000 ° C에서 Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 및 SiC 재료는 산화되어 각각 Zr0.80T0.20O2, B2O3 및 SiO2로 변합니다. Zr0.80Ti0.20O2은 부분적으로 녹고 상대적으로 조밀 한 층을 형성하고, SiO2 및 B2O3의 낮은 융점을 갖는 산화물은 증발한다. 더 높은 온도의 2500 ° C에서 Zr0.80Ti0.20O2 결정은 더 큰 층으로 녹습니다. 3000 ° C에서는 거의 완전히 조밀 한 외층이 형성되며 주로 Zr0.80Ti0.20O2, 지르코늄 티타 네이트 및 SiO2로 구성됩니다.
세계는 레이저 방사선으로부터 보호 할 수 있도록 개발 된 특수 코팅재입니다.
2014에있는 중국의 인민 해방군 대변인은 미국의 레이저는 특별한 보호 층으로 덮인 중국 군사 장비에 특별한 위험을 제기하지 않는다고 말했다. 레이저로부터 어떤 종류의 힘이이 코팅재를 보호하고 두께와 질량을 가지고 있는지에 대한 질문 만 남았습니다.
가장 큰 관심의 대상은 국립 표준 기술 연구소와 캔자스 대학 (Kansas University)의 미국 연구원에 의해 개발 된 코팅으로 탄소 나노 튜브와 특수 세라믹의 혼합물을 기반으로하는 에어로졸 조성물은 레이저 빛을 효과적으로 흡수 할 수 있습니다. 새로운 재료의 나노 튜브는 빛을 균일하게 흡수하고 주변 지역으로 열을 전달하여 레이저 광선과 접촉하는 지점의 온도를 낮 춥니 다. 세라믹 고온 조인트는 높은 기계적 강도와 고온 손상에 대한 저항성이있는 보호 코팅을 제공합니다.
시험하는 동안 구리 표면에 얇은 재료 층이 증착되고 건조 후 재료 표면에 금속 및 기타 단단한 재료를 절단하는 데 사용되는 장파 적외선 레이저의 빔을 집중 시켰습니다.
수집 된 데이터를 분석 한 결과 코팅이 레이저 빔 에너지의 97.5 %를 성공적으로 흡수했으며 실패없이 표면의 평방 센티미터 당 15 kW의 에너지 수준을 유지함을 보였다.
이 코팅에서 질문이 발생합니다. 테스트에서 구리 표면에 보호 코팅이 적용되었습니다. 구리 표면은 열전도율이 높기 때문에 레이저로 처리하기 가장 어려운 소재 중 하나입니다. 다른 소재로 보호 코팅이 어떻게 작용하는지는 분명하지 않습니다. 또한 최대 온도 저항, 진동 및 충격 부하에 대한 저항, 대기 조건 및 자외선 (태양)에 대한 노출에 대한 질문이 있습니다. 노출이 수행 된 특정 시간이 아닙니다.
또 다른 흥미로운 점은 항공기 엔진이 높은 열전도도를 가진 물질로 덮여 있다면 전신이 균일하게 가열되어 열 스펙트럼의 항공기를 최대로 열어줍니다.
어쨌든 위의 에어로졸 보호의 특성은 보호 물체의 크기에 정비례 할 것이다. 보호 물체와 커버리지 영역이 클수록 더 많은 에너지가이 지역에 뿌려지고 다가오는 공기 흐름에 의한 열 복사 및 냉각 형태로 제공 될 수 있습니다. 보호 된 오브젝트가 작을수록 보호해야합니다. 작은 영역은 방향 전환을 위해 충분한 열을 허용하지 않으며 내부 구조 요소가 과열 될 것입니다.
절제 또는 보강 단열 여부에 관계없이 레이저 복사 방지 장치를 사용하면 유도 탄약의 크기를 줄이는 경향을 뒤집을 수 있으므로 유도 탄약 및 유도 탄약의 효율성을 크게 떨어 뜨릴 수 있습니다.
모든 베어링 표면과 컨트롤 - 날개, 안정기, 스티어링 휠은 비싸고 어려운 내화물을 가공해야합니다.
이와는 별도로 레이더 탐지 장비의 보호에 관한 문제가 제기됩니다. 실험용 우주선 인 "BOR-5"에서 투명한 열 보호 장치 인 실리카 필러로 유리 섬유가 테스트되었지만 열 보호 기능과 무게 및 크기 특성을 찾을 수 없었습니다.
정찰 레이다 공구의 방사능을 고출력 레이저 방사선으로 조사한 결과 열 방사선으로부터 보호하더라도 고온 플라즈마 형성이 전파의 통과를 방해하여 표적을 잃을 수 있는지 여부는 여전히 불분명하다.
케이스를 보호하기 위해 내열성, 내열성이 낮고 내열성이 뛰어나고 외부의 열 전도성이 우수한 보호 층을 조합하여 사용할 수 있습니다. 또한 레이저 방사를 견딜 수없는 스텔스를 확보하기 위해 레이저 방사 보호 장치 위에 재료를 적용 할 수 있으며 항공기 자체가 살아남 으면 레이저 무기로 인한 손상을받은 후 복원해야합니다.
레이저 무기의 개선과 광범위한 사용에는 유인 및 무인 공중 차량뿐만 아니라 인도 가능한 모든 탄약과 유도되지 않은 모든 탄약에 대한 레이저 보호 장치가 필요하다고 추정 할 수 있습니다.
레이저가없는 보호 장치가 도입되면 필연적으로 유인 및 무인 공중 차량뿐만 아니라 유도 및 미 유도 탄약의 비용과 무게 및 크기 특성이 증가하게됩니다.
결론적으로, 우리는 레이저 공격에 대한 능동적 대응책의 개발 된 방법 중 하나를 언급 할 수 있습니다. 캘리포니아에 위치한 Adsys Controls의 회사 인 Helios는 보호 시스템 인 Helios를 개발하고 있습니다.이 시스템은 적의 레이저 유도 기능을 저하시킵니다.
적의 전투 레이저를 보호 된 Helios 장치에 올려 놓으면 전원, 파장, 펄스 주파수, 방향 및 거리와의 매개 변수가 결정됩니다. 앞으로 Helios는 적의 안내 시스템을 혼란스럽게하는 다가오는 저에너지 레이저 빔을 목표로하여 적의 레이저 빔이 목표물에 집중하는 것을 방지합니다. 헬리오스 시스템의 상세한 특성, 개발 단계 및 실제 성능은 아직 알려지지 않았습니다.
이제 우리는 그것을 방어 할 수 있는지, 어떻게 방어 할 수 있는지를 이해할 필요가 있습니다. 로켓을 거울 코팅으로 덮거나 발사체를 닦는 것으로 충분하다는 진술이 종종 있지만, 불행히도 모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다.
종래의 알루미늄 코팅 거울은 입사 방사선의 대략 95 %를 반사하고, 그 효율은 파장에 크게 의존한다.
다양한 금속 코팅이있는 거울의 분광 반사율
그래프에 표시된 모든 재료 중 알루미늄은 가장 높은 반사율을 가지며 절대로 내화물입니다. 저출력 방사선으로 조사 할 때 거울이 약간 가열되면 강력한 방사선이 부딪 칠 때 거울 코팅의 재질이 빠르게 사용 불 가능하게되어 반사 특성이 저하되고 더 많은 열이 발생하고 가열과 파괴가 일어납니다.
200 ㎚ 미만의 파장에서, 거울의 효율은 급격히 떨어진다. 자외선 또는 X 선 방사 (자유 전자 레이저)에 대한 보호는 전혀 작동하지 않습니다.
레이저 CO2 레이저에 의해 손상된 미러 코팅
100 % 반사를 가진 실험 인공 재료가 있지만 특정 파장에서만 작동합니다. 또한 거울은 반사율을 99.999 %까지 증가시키는 특수 다층 코팅으로 덮을 수 있습니다. 그러나이 방법은 또한 단일 파장에 대해서만 작동하고 특정 각도로 입사됩니다.
무기의 작동 조건이 실험실에서 멀리 떨어져 있다는 것을 잊지 마십시오. 거울 로켓 또는 발사체는 불활성 가스로 채워진 용기에 보관할 필요가 있습니다. 예를 들어, 손자국과 같은 약간의 혼탁이나 얼룩은 즉시 거울의 반사율을 악화시킵니다.
용기로부터의 출구는 거울 표면을 즉시 환경 - 대기 및 열 노출에 노출시킨다. 미러 표면이 보호 필름으로 덮여 있지 않으면 즉시 반사 특성이 저하되고 보호 코팅으로 덮이면 표면의 반사 특성이 저하됩니다.
보강 알루미늄, 표준 알루미늄 및 알루미늄 보호 필름의 비교 반사 스펙트럼
위의 내용을 요약하면 미러 보호는 레이저 무기에 대한 보호에 적합하지 않습니다. 그렇다면 무엇이 적합할까요?
어느 정도까지, 몸체를 따라 레이저 빔의 열 에너지를 "닦아내는"방법은 항공기 (LA)의 자체 길이 방향 축 주위의 회전 운동을 보장함으로써 도움이 될 것입니다. 그러나이 방법은 탄약과 무인 항공기 (UAV)의 경우에만 제한적으로 적합합니다. 케이스 전면에 레이저를 조사 할 때 효과적입니다.
일부 유형의 보호 물체 (예 : 폭탄, 크루즈 미사일 (KR) 또는 표적을 공격하는 대전차 유도 미사일 (ATGM)을 위에서부터 비행 할 때이 방법도 적용 할 수 없습니다. 회전하지 않는 부분은 대부분 모르타르 광산입니다. 모든 비 회전식 항공기에 대한 데이터를 수집하는 것은 어렵지만 많은 항공기가 있다고 확신합니다.
SDB-39 및 JSOW 계획 폭탄
JASSM과 3M-14 순항 미사일
ATGM TOW2B 목표물을 공격 할 때 공격 대상
어쨌든, 항공기의 회전은 목표물에 대한 레이저 복사의 영향을 약간 감소시킬 것입니다. 강력한 레이저 복사선에 의해 선체로 전달 된 열은 내부 구조물과 항공기의 모든 구성 요소로 전달됩니다.
레이저 무기에 대한 대책으로 and과 에어로졸을 사용하는 것도 기능이 제한적입니다. 이 시리즈 기사에서 이미 언급했듯이 지상 기반 장갑차 또는 선박에 레이저를 사용하는 것은 감시 장비에 사용할 때만 가능하며 우리는 다시 보호 장치로 돌아갑니다. BMP 케이스 굽기 /탱크 또는 가까운 미래에 레이저 빔을 가진 표면 선박은 비현실적입니다.
물론 항공기에 대한 연기 또는 에어로졸 방지를 적용하는 것은 불가능합니다. 항공기의 고속으로 인해, 연기 또는 에어로졸은 다가오는 공기 압력에 의해 항상 뒤로 날아갈 것이고, 헬리콥터는 프로펠러로부터의 공기 흐름에 의해 날아갈 것이다.
따라서 분사 된 연기와 에어로졸 형태의 레이저 무기에 대한 보호는 가벼운 장갑차에서만 필요합니다. 반면에 탱크와 다른 장갑차에는 적의 무기 시스템을 파괴하기위한 표준 연기 스크린 시스템이 장착되어 있으며이 경우 적절한 필러를 개발할 때 레이저 무기를 없애기 위해 사용할 수도 있습니다.
보호 커튼 생산을 목표로 한 활동 보호 복합 단지 ( "KAZ") "Afganit"은 플랫폼 "Armata"를 기반으로 한 탱크 T-14을 약속합니다.
광학 및 열 이미징 인텔리전스의 보호로 돌아가서 우리는 다음과 같은 이유로 저출력 레이저 무기를 보호하기 위해 초기 단계에서만 적합한 특정 파장의 레이저 복사선 통과를 방지하는 광학 필터를 설치한다고 가정 할 수 있습니다.
- 서비스는 다른 파장에서 작동하는 다른 제조업체의 광범위한 레이저가 될 것입니다.
- 고출력 방사선에 노출되었을 때 특정 파장을 흡수하거나 반사하도록 설계된 필터는 민감한 요소에 레이저 광선을 발생 시키거나 광학 장치 자체에 장애를 일으킬 수 있습니다 (흐려짐, 이미지 왜곡).
- 일부 레이저, 특히 자유 전자 레이저는 넓은 범위의 작동 파장을 변경할 수 있습니다.
광학 및 열 화상 정찰은 지상 장비, 선박 및 비행 고속 실드를 설치하여 장비. 레이저 방사선이 감지되면 보호 화면이 렌즈를 XNUMX 초 간격으로 닫아야하지만 민감한 요소가 손상되지는 않습니다. 시간이 지남에 따라 레이저 무기를 광범위하게 사용하려면 광학 범위에서 최소한 지능의 복제가 필요할 수 있습니다.
대용량 통신 사업자의 경우 보호 스크린 설치 및 광학 및 열 이미징 지능화 수단의 복제가 상당히 현실화 될 수 있으며 고정밀 무기, 특히 소형 크기의 경우 훨씬 더 어렵습니다. 첫째, 보호를위한 무게 및 크기 요구 사항이 크게 강화되고 두 번째로 셔터가 닫힌 상태에서도 고출력 레이저 조사에 노출되면 밀도가 높은 레이아웃으로 인해 광학 시스템 구성 요소가 과열되어 작동이 부분적으로 또는 완전히 중단 될 수 있습니다.
미국 ATGM "Javelin", 러시아 "Verba"MANPADS 및 단거리 미사일 RVV-MD는 레이저 무기의 가장 취약한 목표물입니다
레이저 무기로부터 장비와 무기를 효과적으로 보호하는 방법은 무엇입니까? 절개 보호와 구조적 단열 보호의 두 가지 주요 방법이 있습니다.
보호 성 보호 (라틴어 제거 - 질량 이동)는 고온 가스의 흐름 및 / 또는 경계층의 재배치에 의해 피 보호 물체의 표면에서 운반되는 물질에 기반하며, 이는 보호 된 표면으로의 열전달을 크게 감소시킨다. 즉, 들어오는 에너지는 보호 물질의 가열, 용융 및 증발에 소비됩니다.
현재, 융제 보호 장치는 우주선 (SC)의 발사 모듈과 제트 엔진의 노즐에 활발하게 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 것은 페놀, 실리콘 및 충진제로 탄소 (흑연 포함), 실리카 (실리카, 석영) 및 나일론을 함유 한 다른 합성수지를 기반으로 한 플라스틱 재료입니다.
보호적인 보호 계획
재사용 보호는 일회성이며 무겁고 부피가 크므로 재사용이 가능한 항공기 (모든 유인이 아닌 무인 항공기 대부분을 읽음)에 사용하는 것은 이치에 맞지 않습니다. 그것의 유일한 사용법은 인도되고 인도되지 않은 발사체에 있습니다. 그리고 여기서 주요한 질문은 두께가 레이저 출력의 보호가되어야한다는 것입니다 (예 : 100 kW, 300 kW 등).
Apollo 우주선에서 보호 두께는 수 백에서 수천 도의 온도에서 8에서 44까지입니다. 이 범위의 어느 곳에서나 전투 레이저에 대한 절개 보호의 두께가 필요합니다. 무게와 크기 특성, 탄두의 기동성, 무게 (CU) 및 탄약의 다른 매개 변수에 어떻게 영향을 미치는지 상상하기 쉽습니다. 융제 적 열 보호는 발사 및 기동 중에 과부하에도 견뎌야하며, 탄약 저장 조건에 관한 규범을 준수해야합니다.
문맥에있는 Buran 우주선의 박리 보호
통제되지 않은 탄약은 문제가되고있다. 왜냐하면 레이저 방사로부터 융제 적 보호 장치가 고르지 않게 파괴되면 외부 탄도가 바뀌어 탄약이 표적을 벗어날 수 있기 때문이다. 예를 들어, 극 초음속 탄약과 같이 어블 레이션 보호 장치가 이미 사용 된 경우, 그 두께를 늘려야합니다.
보호의 또 다른 방법은 외부 영향에 저항력이있는 내화 물질의 여러 보호 층을 가진 보강 코팅 또는 하우징 설계입니다.
우리가 우주선과 비유한다면, 우리는 재사용 가능한 Buran 우주선의 열 보호를 고려할 수 있습니다. 표면 온도가 섭씨 371 - 1260 인 지역에서는 무정형 실리카 섬유 99,7 % 순도로 코팅이 적용되었으며 여기에 결합제 - 콜로이드 성 이산화 규소가 첨가되었습니다. 코팅은 두께가 5에서 64까지 두 가지 크기의 타일 형태로 이루어집니다.
태양 복사의 작은 흡수 계수와 높은 방출 계수를 얻기 위해 특수 안료 (산화 규소 및 광택 알루미나 기반의 흰색 코팅)를 포함하는 붕규산 유리가 타일의 외면에 적용됩니다. 절제 보호 장치는 노즈 페어링과 온도가 1260 ℃를 초과하는 장치의 날개 발가락에 사용되었습니다.
장기간 작동하는 동안 습기에 대한 타일 보호가 손상되어 재산의 열 보호 손실로 이어질 수 있으므로 재사용이 가능한 항공기의 레이저 방지용 보호 장치로 직접 사용될 수 없음을 명심해야합니다.
우주선 "부란". 흰색과 검은 색 타일 - 재사용 가능한 열 보호, 코와 날개 가장자리의 흑색 요소 - 융제 적 열 보호
온도에 따른 우주선 "Buran"의 열 보호 두께
현재 항공기를 온도에서 3000도까지 보호하는 표면 마모를 최소화하면서 유망한 융제 열 보호 장치가 개발되고 있습니다.
영국 맨체스터 대학 (University of Manchester)과 중부 남부 대학 (Central Southern University, 중국)의 Royce 연구소의 과학자 그룹은 구조 변화가없는 3000 ° C까지 견딜 수있는 향상된 특성을 가진 새로운 소재를 개발했습니다. 이것은 탄소 - 탄소 복합체 매트릭스 위에 중첩되어있는 Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 세라믹 코팅재입니다. 그 특성에 따르면, 새로운 도료는 최고의 고온 도자기를 상당히 초과합니다.
내열성 세라믹 자체의 화학 구조는 보호 메커니즘의 역할을합니다. 온도 2000 ° C에서 Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 및 SiC 재료는 산화되어 각각 Zr0.80T0.20O2, B2O3 및 SiO2로 변합니다. Zr0.80Ti0.20O2은 부분적으로 녹고 상대적으로 조밀 한 층을 형성하고, SiO2 및 B2O3의 낮은 융점을 갖는 산화물은 증발한다. 더 높은 온도의 2500 ° C에서 Zr0.80Ti0.20O2 결정은 더 큰 층으로 녹습니다. 3000 ° C에서는 거의 완전히 조밀 한 외층이 형성되며 주로 Zr0.80Ti0.20O2, 지르코늄 티타 네이트 및 SiO2로 구성됩니다.
테스트 전의 어두운 회색 표면과 2000 ° C 및 2500 ° C에서 2 분간의 시험 후 표면. 올바른 샘플의 중앙에는 화염 온도가 3000 ° C에 도달 한 영역이 있습니다
세계는 레이저 방사선으로부터 보호 할 수 있도록 개발 된 특수 코팅재입니다.
2014에있는 중국의 인민 해방군 대변인은 미국의 레이저는 특별한 보호 층으로 덮인 중국 군사 장비에 특별한 위험을 제기하지 않는다고 말했다. 레이저로부터 어떤 종류의 힘이이 코팅재를 보호하고 두께와 질량을 가지고 있는지에 대한 질문 만 남았습니다.
가장 큰 관심의 대상은 국립 표준 기술 연구소와 캔자스 대학 (Kansas University)의 미국 연구원에 의해 개발 된 코팅으로 탄소 나노 튜브와 특수 세라믹의 혼합물을 기반으로하는 에어로졸 조성물은 레이저 빛을 효과적으로 흡수 할 수 있습니다. 새로운 재료의 나노 튜브는 빛을 균일하게 흡수하고 주변 지역으로 열을 전달하여 레이저 광선과 접촉하는 지점의 온도를 낮 춥니 다. 세라믹 고온 조인트는 높은 기계적 강도와 고온 손상에 대한 저항성이있는 보호 코팅을 제공합니다.
시험하는 동안 구리 표면에 얇은 재료 층이 증착되고 건조 후 재료 표면에 금속 및 기타 단단한 재료를 절단하는 데 사용되는 장파 적외선 레이저의 빔을 집중 시켰습니다.
수집 된 데이터를 분석 한 결과 코팅이 레이저 빔 에너지의 97.5 %를 성공적으로 흡수했으며 실패없이 표면의 평방 센티미터 당 15 kW의 에너지 수준을 유지함을 보였다.
이 코팅에서 질문이 발생합니다. 테스트에서 구리 표면에 보호 코팅이 적용되었습니다. 구리 표면은 열전도율이 높기 때문에 레이저로 처리하기 가장 어려운 소재 중 하나입니다. 다른 소재로 보호 코팅이 어떻게 작용하는지는 분명하지 않습니다. 또한 최대 온도 저항, 진동 및 충격 부하에 대한 저항, 대기 조건 및 자외선 (태양)에 대한 노출에 대한 질문이 있습니다. 노출이 수행 된 특정 시간이 아닙니다.
또 다른 흥미로운 점은 항공기 엔진이 높은 열전도도를 가진 물질로 덮여 있다면 전신이 균일하게 가열되어 열 스펙트럼의 항공기를 최대로 열어줍니다.
구리의 절단 속도는 높은 열전도율로 인해 테이블에있는 모든 금속 중 가장 작지만 아마 보호 재료의 개발자는이 재료를 실수로 디자인을위한 기판으로 선택하여 설계의 특성을 부풀려하지 않았습니다
어쨌든 위의 에어로졸 보호의 특성은 보호 물체의 크기에 정비례 할 것이다. 보호 물체와 커버리지 영역이 클수록 더 많은 에너지가이 지역에 뿌려지고 다가오는 공기 흐름에 의한 열 복사 및 냉각 형태로 제공 될 수 있습니다. 보호 된 오브젝트가 작을수록 보호해야합니다. 작은 영역은 방향 전환을 위해 충분한 열을 허용하지 않으며 내부 구조 요소가 과열 될 것입니다.
절제 또는 보강 단열 여부에 관계없이 레이저 복사 방지 장치를 사용하면 유도 탄약의 크기를 줄이는 경향을 뒤집을 수 있으므로 유도 탄약 및 유도 탄약의 효율성을 크게 떨어 뜨릴 수 있습니다.
모든 베어링 표면과 컨트롤 - 날개, 안정기, 스티어링 휠은 비싸고 어려운 내화물을 가공해야합니다.
이와는 별도로 레이더 탐지 장비의 보호에 관한 문제가 제기됩니다. 실험용 우주선 인 "BOR-5"에서 투명한 열 보호 장치 인 실리카 필러로 유리 섬유가 테스트되었지만 열 보호 기능과 무게 및 크기 특성을 찾을 수 없었습니다.
정찰 레이다 공구의 방사능을 고출력 레이저 방사선으로 조사한 결과 열 방사선으로부터 보호하더라도 고온 플라즈마 형성이 전파의 통과를 방해하여 표적을 잃을 수 있는지 여부는 여전히 불분명하다.
케이스를 보호하기 위해 내열성, 내열성이 낮고 내열성이 뛰어나고 외부의 열 전도성이 우수한 보호 층을 조합하여 사용할 수 있습니다. 또한 레이저 방사를 견딜 수없는 스텔스를 확보하기 위해 레이저 방사 보호 장치 위에 재료를 적용 할 수 있으며 항공기 자체가 살아남 으면 레이저 무기로 인한 손상을받은 후 복원해야합니다.
레이저 무기의 개선과 광범위한 사용에는 유인 및 무인 공중 차량뿐만 아니라 인도 가능한 모든 탄약과 유도되지 않은 모든 탄약에 대한 레이저 보호 장치가 필요하다고 추정 할 수 있습니다.
레이저가없는 보호 장치가 도입되면 필연적으로 유인 및 무인 공중 차량뿐만 아니라 유도 및 미 유도 탄약의 비용과 무게 및 크기 특성이 증가하게됩니다.
결론적으로, 우리는 레이저 공격에 대한 능동적 대응책의 개발 된 방법 중 하나를 언급 할 수 있습니다. 캘리포니아에 위치한 Adsys Controls의 회사 인 Helios는 보호 시스템 인 Helios를 개발하고 있습니다.이 시스템은 적의 레이저 유도 기능을 저하시킵니다.
적의 전투 레이저를 보호 된 Helios 장치에 올려 놓으면 전원, 파장, 펄스 주파수, 방향 및 거리와의 매개 변수가 결정됩니다. 앞으로 Helios는 적의 안내 시스템을 혼란스럽게하는 다가오는 저에너지 레이저 빔을 목표로하여 적의 레이저 빔이 목표물에 집중하는 것을 방지합니다. 헬리오스 시스템의 상세한 특성, 개발 단계 및 실제 성능은 아직 알려지지 않았습니다.
- 안드레이 미트로 파 노프
- nanonewsnet.ru, habr.com, tydexoptics.com, findpatent.ru, popmech.ru, bastion-karpenko.ru, epizodsspace.airbase.ru, buran.ru
- 레이저 무기 : 기술, 역사, 지위, 전망. 1의 일부
레이저 무기 : 공군의 전망. 2의 일부
레이저 무기 : 지상군과 공중 방어. 3의 일부
레이저 무기 : 네이비. 4의 일부
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