Armele cu energie direcționată
Energia direcționată este o tehnologie revoluționară al cărei timp a sosit. Armata SUA a confirmat în iunie că accelerează eforturile de a lansa un prototip de armă cu energie direcționată până în 2022. Mai întâi este laserul cu energie mare pentru mai multe misiuni, o adaptare de 50 de killowatt la un vehicul Stryker modificat, care se așteaptă să fie operațional. în 2023.
La o scară mai largă, armata SUA lucrează, de asemenea, cu alte servicii, agenții și parteneri din industrie pentru a avansa știința din spatele tehnologiei cu energie direcționată prin dezvoltarea de arme cu laser solid în stare solidă și arme cu microunde de mare putere cu niveluri de energie de 100 kW și peste . Alte inițiative energetice direcționate sunt urmărite la nivel mondial.
Avantajele acestor tipuri de arme sunt evidente. Armele cu energie direcționată oferă un angajament rapid al luminii pentru apărarea națională, securitatea internă și aplicarea legii. Ele pot fi utilizate fie în mod neletal, fie letal. Au atât capacități pe termen lung cât și pe termen scurt și oferă flexibilitate, putere și reviste nelimitate pentru a contracara amenințările, de la rachete balistice și de croazieră, la sisteme aeriene fără pilot și bărci mici.
Oamenii de știință, inginerii și tehnologii Honeywell lucrează cu sârguință la tehnologii de abilitare esențiale pentru desfășurarea cu succes a aplicațiilor cu energie direcționată. Avem multe decenii de experiență în generarea de energie, stocarea energiei, indicarea și stabilizarea, gestionarea energiei și termice și alte tehnologii esențiale. Cu expertiză în toate aceste domenii, Honeywell aduce cel mai larg portofoliu de tehnologii care permit industria aerospațială și de apărare.
Generarea de energie este un costum puternic Honeywell. Am produs mai multe motoare cu turbină cu gaz decât oricare alt producător, inclusiv aproape 100.000 de unități auxiliare de putere pentru avioane militare și civile de orice tip. Honeywell oferă cea mai completă linie de sisteme de alimentare din industria aerospațială și de apărare, cu capacități cuprinse între 1 kW și 1 MW.
Recent am dezvoltat un prototip turbogenerator hibrid-electric de 400 kW care combină motorul nostru HTS900 dovedit cu două generatoare compacte, fiecare capabil să alimenteze mai mult de 40 de case americane cu aer condiționat care funcționează complet. Cu cea mai mare densitate de putere din industria aerospațială și de apărare și un pachet compact, noul nostru generator de 400 kW este ideal pentru aplicații de arme cu energie direcționată.
De asemenea, oferim sistemul de gestionare a energiei și termice (PTMS) pentru F-35 Joint Strike Fighter, care integrează o unitate de alimentare auxiliară convențională, un sistem de control al mediului și un sistem de alimentare de urgență într-un singur sistem integrat. Adoptăm aceste tehnologii dovedite pe teren pentru a fi utilizate în spațiul cu energie direcționată.
Cu mai mult de șase decenii de experiență în motoare, sisteme de putere și tehnologii conexe, vine un fundal puternic în modelare, simulare și testare, care poate ajuta producătorii de echipamente originale să proiecteze sistemele cu energie direcționată de mâine.
Tehnologiile de indicare și stabilizare Honeywell sunt utilizate pe o gamă largă de nave spațiale, aeronave și vehicule terestre. Am inițiat dezvoltarea dezvoltării unităților de măsurare inerțiale în anii 1990 și am fost primii care au combinat IMU-urile cu capacitățile sistemului global de navigație prin satelit pentru a îmbunătăți precizia și fiabilitatea, chiar și atunci când semnalele GPS nu sunt disponibile.
Tehnologiile noastre IMU / GNSS vor permite armelor cu energie direcționată să dobândească și să se fixeze asupra țintelor lor. Senzorii Honeywell pot detecta cele mai mici vibrații într-un vehicul sau altă platformă pe care este montată o armă. Aceste măsurători sunt introduse într-un sistem de control, care stabilizează platforma. IMU-urile, precum noua și extrem de precisă HG4930 S-Class, simt rolul, pasul și direcția vehiculului și oferă date în timp real care permit platformei să compenseze mișcarea.
Energia direcționată este una dintre inițiativele revoluționare ale Honeywell. Am stabilit o echipă dedicată de energie direcționată și am aliniat foile de parcurs ale produselor noastre cu prioritățile clienților pentru a ne asigura că lucrăm la lucrurile corecte la momentul potrivit. Lucrând cu un număr de parteneri, suntem hotărâți să contribuim la transformarea potențialului mult-promis al armelor cu energie direcționată în realitate. Vezi sursa info AICI
High Energy Laser Directed Energy Weapons
Energie laser Regizat de arme de înaltă energie
Raportul tehnic APA-TR-2008-0501
Prototip YAL-1A ABL în zbor (US Air Force)
Arme cu energie dirijată (DEW), au fost o temă recurentă în literatura science fiction și de cinema de atunci HG Wells a publicat "War of the Worlds", în 1898. Ideea unei "rază a morții", care poate distruge instantaneu sau arde o țintă la distanță păstrează alura sa de la această zi.
Mai mult de un secol după ce Wells contrived "raze de căldură" sau, tehnologia se maturizează până la punctul de a deveni curând dislocabile.
Vezi și
1.
Schema de tratament pentru
cazurile ușoare de Covid-19
2.
Romania traiește , încă
, din inertia bogățiilor create in Epoca Comunistă
Arme cu laser de înaltă energie au evoluat progresiv inca din anii 1960, o cale care a punctat o serie de descoperiri științifice importante și etapele de inginerie populară a unui HEL, văzută ca construirea unui laser de mare capacitate și arătând-o la o țintă, cu intenția de vaporizarea, ea are doar asemănare vagă pentru o armă HEL adevărată. Există provocări tehnologice și operaționale reale implicate în crearea de arme cu adevărat utile și eficiente.
Arme cinetice sau proiectile, cum ar fi arme, rachete si bombe capabile a distruge tinte de efecte cinetice, inclusiv suprapresiune, proiectile, schije și daune de exfoliere, și efecte incendiare. Rezultatul produce daune structurale și de foc, care poate și de multe ori va cauza daune fatale la o țintă.
O armă cinetică utilizează astfel energie chimică stocată în propulsori și explozivi cu focos, acesta din urmă, atunci când sunt utilizate, și livrează această energie la o țintă prin intermediul unui proiectil de vreun alt fel. Dacă arma proiectil este un trebuchet arunca o piatra mare, la peste 300 de metri, sau un solicitant de multimod echipat cu gama aer tip de rachete aer lovind un avion de la 200 de mile marine distanță, principiul de bază este la fel de precis , doar punerea în aplicare este diferit.
La nivelul cel mai fundamental Regizat, armele de energie împărtășesc conceptul de a oferi o cantitate mare de energie stocată de la arma la țintă, de a produce efecte daune structurale și incendiare. Diferența fundamentală este că o energie de armament Regia oferă efectul său la viteza luminii, mai degrabă decât viteze supersonice sau subsonice tipice de arme de proiectile.
Două dintre cele mai fundamentale probleme observate cu arme de proiectile, taht este obtinerea de proiectilul să călătorească cu succes un util distanță și a lovit ținta, iar apoi produc efecte daune utile, sunt probleme comune de către Regizat de arme de energie. Avand un puternic laser sau microunde emițător nu se face pe un sistem Directed Energy Weapon singur.
Cele mai multe literatura contemporană grupează o gama larga de tehnologii de arme din categoria Directed Energy Weapon, inclusiv laser de înaltă energie (HEL) arme, microunde de înaltă putere (HPM) arme , arme cu fascicul de particule și cu laser induse de plasmă canal (LIPC) arme. Primele două din aceste patru clase de arme sunt autentice Arme cu energie dirijată. Arme cu fascicul de particule sunt cel mai bine descris ca o formă de armă cu proiectile, folosind particule atomice sau subatomice ca proiectile, accelerat la viteze relativiste.LIPC este un hibrid, care folosește un laser pentru a ioniza o cale de molecule la tinta, prin care o sarcina electrica poate fi livrat în obiectivul de a provoca efecte daune.
Dintre aceste patru categorii, Gel au cel mai mare potential pe termen scurt pentru a produce un efect semnificativ. Tehnologia HPM are un potențial asemănător, dar nu a fost finanțat ca generos și, astfel, se situează cu mult în urma lasere. LIPC are un potențial semnificativ mai ales ca o armă neletală. De particule de arme fascicul în acest moment sunt apt să rămână în domeniul science fiction, ca greutatea și costul încă nu justifică efectul militar realizabil.
În următorii zece ani va vedea apariția de lasere de mare de energie ca o capacitate operațională în serviciul SUA . Aceste arme vor avea capacitatea unica de a ataca ținte cu viteza luminii și sunt susceptibile de a afecta in mod semnificativ eficiența de mai multe tipuri de arme, mai ales arme balistice. Constrânsă de fizica de propagare, aceste arme nu vor furniza toate capacitățile de vreme, și va efectua cel mai bine în condiții de cer senin aer uscat.
Devreme de mare laser Evolution energie
Legătura dintre laser si microunde arme ruleaza adânc, atât în ceea ce privește fizica și istoria evolutivă a acestor tehnologii.
Fizica de bază ale Maser și laser sunt la fel. Dr. Charles Townes, care codiscovered Maser (microunde Amplificarea prin emisie stimulată de radiatii), în 1953, la Universitatea Columbia, mai târziu, a colaborat cu Dr. Arthur catedra la Bell Labs pentru a crea, în 1958, primul laser (amplificarea luminii printr emisie stimulată de radiatii) .
Atât Lasere și Masers acționează ca amplificatoare de radiație electromagnetică și, dacă este echipat cu oglinzi pentru a sări această radiație înapoi și valoare în interiorul dispozitivului, poate acționa în calitate de oscilatoare și, astfel, surse de radiații electromagnetice.
În lucrările interioare ale celor două dispozitive se bazează pe un fenomen numit "emisie stimulată", prin care un atom sau moleculă care a fost entuziasmat la un nivel de energie dat, va emite acea energie ca un foton în benzile de lumină sau cu microunde vizibile, dacă este lovit de un alt foton cu exact acest nivel de energie. Dacă se poate excita un volum de gaz sau alt material, în care o mare parte din atomi sau molecule sunt de un anumit tip, cu nivele energetice specifice, tir un singur foton de acest nivel de energie în volum va vedea un efect de cascadă, cu un număr mult mai mare de fotoni ca ies la celălalt capăt.
În termeni practici, un astfel de dispozitiv convertește energia folosită pentru a excita materialul, într-un flux de lumină sau de fotoni cu microunde de o lungime de undă sau culoare. Procesul de interesant dispozitiv este numit "pompare".
pompare poate fi realizată într-o varietate de moduri, folosind lumina (flashlamps sau alte așa numitele lasere "pompei"), descărcările electrice (în lasere cu gaz), curent electric (lasere semiconductoare) sau unde de șoc în fluxurile de gaze (gaze lasere dinamice sau lasere chimice).
Cele mai vechi lasere de interes a implicat utilizarea de tije de cristal, de exemplu, realizate din rubin, sau evacuări din argon sau gaz de dioxid de carbon. Deoarece lasere produs de lumina care a fost coerentă și aproape spectral pur, care lumina ar putea fi ușor concentrat. De la mijlocul anilor 1960 cercetatorii au fost producătoare de multe kilowați de energie și găuri de ardere în plăci de metal și alte materiale.
Din păcate, lasere tija de cristal și lasere tub descarcare gaze suferi o problemă comună, care este eficienta de conversie de putere, de obicei, cel mai bun câteva procente. Ca urmare cea mai mare putere a pus în a pompa dispozitivul este convertită în căldură reziduală. Un exemplu perioadă este de un laser de evacuare a gazelor cu o lungime totală de 60 de metri, care produc o simpla 9 kilowați de putere, dar pierdem cel puțin zece ori mai mult.
Cercetătorii nevoie de o tehnologie laser, care a fost potrivit pentru a genera sute de kilowați sau megawați de putere, și care a avut o eficiență de conversie de ordinul zecilor de procente, înainte de orice aplicație arme fost realizabil.
La începutul anilor șaizeci un număr de fizicieni sugerat ar putea fi posibil a pompa un gaz molecular la acțiune cu laser prin încălzire sau răcire rapidă. Mai multe de cercetare a aratat ca astfel de răcire ar putea fi realizată prin extinderea unui gaz încălzit printr-un ajutaj supersonic. În 1966, o echipă de fizicieni și ingineri care lucrează pentru Avco Everett construit și operat primul din lume de gaz dinamic laser (GDL), care operează pe un amestec de C0 2 , N 2 și H 2 0. Prin 1970, puteri continue de 60 de kilowați au fost generate și de un 1973 impulsuri GDL livrate 400 de kilowați de 4 milisecunde. A fost apoi clar că armele cu laser de mare de energie au fost fezabile.
Aceasta tehnologie a fost baza ulterioare US Air Force Airborne Laser Laboratorul și stă la baza tehnologia actuală cu laser chimic folosit în sistemul de YAL-1A ABL.
gaz Lasere dinamice, acum numit Laseri chimice (CL), să aibă în unele privințe mai similitudine pentru motoare de rachetă decât laserul tija de obicei popularizat. Un propulsor cu laser, care cuprinde un amestec adecvat de substanțe chimice, este ars sau reacționează și efluxul de evacuare este apoi dirijat către o duză de expansiune. Fluxul de evacuare din duză expansion conține molecule foarte energice, care datorită alegerii și agenți propulsori adăugate, au fost pur și pompat la o stare în care se poate produce o acțiune cu laser. Dacă o pereche de oglinzi aliniate este plasat la fiecare parte a fluxului de evacuare, acțiune laser va apărea ca fotoni sări între oglinzi, iar puterea poate fi extras dacă una dintre oglinzile este optic permeabil.
Deși simplă în principiu, proiectarea și construcția de un laser chimic este nimic, dar banal.Combusters funcționează la temperaturi la fel de ridicate ca și 1000-2000 grade C, în funcție de combinația de combustibili cu laser utilizate. Duzele de expansiune necesită condiții de curgere foarte precis controlate la muncă, ceea ce duce la un sistem complex de evacuare proiectat pentru a produce presiunea necesară și debite. Unii combustibili cu laser și / sau efluxul lor de evacuare poate fi extrem de corozive și / sau toxice. Oglinzi trebuie să aibă pierderi optice foarte mici, deoarece chiar și o pierdere de 1 la sută într-un laser de 1 MegaWatt vede 10 kilowați de energie termică a deșeurilor fac obiectul unui dumping în oglinzile.
Primele lasere chimice construite monoxid de carbon utilizată (CO) ars în oxigen-azot, cu ființa apă adăugat, pentru obținerea aceluiași 10,6 acțiunea laserului bandă microni utilizate în lasere cu descărcare în gaz de dioxid de carbon. CO ardere în N 2 0 și benzen (C 6 H 6 ) arderea N 20 au fost, de asemenea, explorate în calitate de combustibil.
În timp ce un singur laser, care cuprinde o conductă de ardere, duza de extindere și de evacuare ar putea produce niveluri de putere respectabil, era clar că multe astfel de dispozitive necesare pentru a fi în cascadă pentru a produce niveluri de putere adecvate pentru aplicații de arme. Acesta este motivul pentru care toate lasere chimice contemporane folosesc baterii de lasere mai mici pentru a produce fasciculul de final de putere mare.
În timp ce laser de dioxid de carbon a fost primul din această clasă, care a fost urmat la scurt timp de fluor hidrogen (HF), deuteriu Fluor (DF) . și oxigen Iod (COIL) lasere
laser HF foloseste fluor atomic și molecular de hidrogen pentru a produce 2.7-2.9 microni radiații bandă, folosind combustibili tipice, cum ar fi extrem de toxic SF 6 sau NF 3 , cu hidrocarburi utilizate pentru a produce hidrogen. Frate său mai târziu, laserul DF, folosește etilen (C 2 H 4 ) ars cu trifluorura de azot (NF 3 ) oxidant, în care sunt injectate deuteriu si heliu, pentru a produce 3.6-4.2 radiații bandă microni.
Cea mai importantă dintre aceste trei descoperiri a fost chimic de oxigen iod Laser (COIL), inventat de catre US Air Force Laboratorul de arme în 1977, iar în prezent folosit în sistemul de YAL-1A. Bobina emite în intervalul 1.315 micrometri, și utilizează gaz de clor și un amestec apos de peroxid de hidrogen și hidroxid de potasiu pentru a produce molecule de oxigen excitați, care intră în reacție cu iod molecular a produs mediu cu laser, și care este trecut apoi prin duzele de extindere . Eficiență de conversie de peste 20% au fost demonstrate foarte devreme.
Chimic de oxigen Iod Laser
Așa cum este în mod evident, construirea unui laser de mare poate fi baza unei arme HEL, dar o cantitate considerabilă de hardware va fi necesar pentru a pune de fapt, de a utiliza.
Programe HEL SUA
De la începutul anilor 1970, a fost clar pentru DoD SUA că o armă cu laser în aer a fost posibil cu ajutorul tehnologiei cu laser existente, o idee care a fost promovat în mod activ în timpul anilor 1960 de către fizicianul Dr. Edward Teller, co-inventator al bombei cu hidrogen. Acest lucru a condus la o serie de experimente în timpul anilor 1970 pentru a demonstra viabilitatea și identificarea problemelor.
Primul a fost în 1973, când USAF doborât un avion cu aripi la Sandia lor optic Range, New Mexico, folosind un GDL dioxid de carbon și un telescop cu cadran. Ulterior, în 1976, Armata SUA a folosit un HEL pompat electric pentru a distruge un număr de aripi și elicoptere drone de la Arsenal Redstone în Alabama. USN, martie 1978, apoi angajat și a distrus o TOW rachetă Armatei în zbor, folosind un laser chimic dezvoltat de DARPA / USN și un pointer-tracker dezvoltat de USN. Aceste teste au fost efectuate la San Juan Capistrano lângă Camp Pendleton, în California, ca parte a Marinei programul de testare camp unificat.
US Air Force a lansat Airborne Laser Lab (ALL), programul lor în 1976, sub motto-ul "Pace prin lumină". Scopul acestui efort a fost de a construi un demonstrator de tehnologie, desfășurată modificat NKC-135 Stratotanker număr de serie 55 - 3123, ceea ce ar putea urmări cu succes și de a distruge tinte aeriene.
Sistemul ALL folosit un laser dinamic gaz cu CO 2 - N 2 - H 2 O combustibili de propulsie și o lungime de undă de funcționare de 10,6 microni. Pratt & Whitney aeronave furnizate laserul,Rocketdyne camera de combustie, Hughes îndreptată optic și sistemul de urmărire, Perkin Elmer sistemul de aliniere dinamică, cu GD efectuarea de integrare de sistem.
Acest laser a produs o ieșire brut de 456 de kilowați de putere optică într-un 8 secunde susținut alerga, și o ieșire din sistem optic cu scopul de 380 de kilowați, a raportat în 1979 literatură. La o distanță de 1 km, densitatea de putere livrate a fost de peste 100 W / cm 2.
Proiectul ALL fugit de unsprezece ani, culminând într-o serie de procese în care cinci AIM-9 rachete au fost doborâte, și un singur BQM-34A Firebee drone distrus.
Deși ALL atras mult atenția mass-media ca prima armă cu laser în aer din lume, valoarea sa reală a fost în suma enorma învățat în timpul programului. O serie de probleme-cheie a crescut la prominance.
Primul a fost problema pierderilor de putere în hrana optice, de urmărire și sistemul de indicare fascicul. Nu numai că heat reziduale trebuie potențialul de a face ravagii în interiorul sistemului, dar particulele de praf din interiorul sistemului atunci când lovit de fasciculul infraroșu intens would fi propulsat la viteza mare, deoarece acestea vaporizată în parte, și afectează suprafețe optice. A fost necesară calitatea aerului cleanroom.
De asemenea, a devenit foarte clar că este nevoie de echipamente de urmărire țintă de înaltă precizie, și întregul sistem fascicul de indicare necesar bruiaj extrem de redus, atunci când urmărirea o țintă. Scopul a fost de a pune o "minge de fotbal de dimensiuni" la fața locului cu privire la țintă și "locuiește" raza de suficient de mult timp pentru a arde prin piele a obiectivului și a provoca daune grave. Jitter în fascicul de îndreptat redus semnificativ efect, problema se înrăutățește odată cu creșterea distanței.
Aceasta imagine arata un tehnician care lucrează la optic telescop turela de arma ALL HEL. Notă gama de senzori optici auxiliare (USAF).
Beam propagarea prin atmosferă a prezentat probleme anticipate și neanticipate. Molecule de vapori de apă, picături de apă și molecule de dioxid de carbon absorbit grinda, cauzând încălzirea localizată de-a lungul calea fasciculului care a provocat fasciculul să se disipeze. Acest efect a fost numit "înflorit termică" și ar deveni mai severe ca nivele de putere fascicul crescut.O limitare generală a tuturor armelor HEL este o incapacitatea de a penetra nor, nori de praf sau ceață, care împrăștie și bucurați-vă de energie a fasciculului foarte rapid.
țintă efecte daune au fost un alt subiect. Nu numai că au raza laser HEL să funcționeze la o lungime de undă, care ar avea un minimum de absorbție de către moleculele atmosferice, dar, de asemenea, a trebuit să fie capabil să o absorbție rapidă de materiale structurale care alcătuiesc pielea țintei. Aluminiu, de exemplu, are în jur de 98 la suta de reflexie de 10,6 microni de CO 2 laser.
NKC-135A Airborne Laser de laborator (USAF).
Alte probleme au apărut ca urmare a scintilație datorită turbulenței în atmosferă, care este caracteristic format din perne de aer cu temperatură ușor diferite. Diferențele de temperatură mici înseamnă diferențe mici de densitate a aerului, ceea ce ar determina raza a refracta (cot) la fiecare atât de ușor ca a trecut între două perne de aer. Cu mii de astfel de distorsiuni de-a lungul calea fasciculului, această problemă a prezentat un obstacol dificil pentru realizarea gama de util, mai ales în timpul operațiunilor de joasă altitudine, unde fasciculul ar fi grav defocussed de-a lungul drum.
ALL NKC-135A a fost retras în 1984, și a trimis la Muzeul Wright-Patterson Air Force în 1988.
Star Wars Breakthrough - Oglinzi Adaptive
Mult bârfit epoca Reagan Inițiativa de Apărare Strategică sau program de "Star Wars", destinate de a conduce pe sovietici la faliment, a dat un dividend foarte important pentru lumea de arme HEL -. Oglinda adaptive
La momentul experimentelor toate, soluțiile au fost în vedere pentru cele mai multe, dacă nu toate problemele practice întâlnite cu arme HEL. Lasere ar putea fi scalate, optica a făcut mai mare, de urmărire a sistemelor de mai precise și mai largă. Problema de a penetra atmosfera turbulentă și neomogene termic nu a fost rezolvată.
Pentru a pătrunde în atmosferă fără distorsiuni defocussing fascicul, fasciculul sine ar trebui să fie "pre-distorsionat", așa cum lasă optica a armei HEL, astfel încât frontul de undă de fasciculul ajuns la țintă nedistorsionat și concentrat cu precizie. În timp ce aceasta este o idee simplă în concept, este mai greu în practică, așa cum mișcarea platformei HEL, mișcarea țintei și mișcarea aerului forța masa nevoia de pre-denaturare a fasciculului de a schimba continuu.Orice soluție trebuie, prin urmare, pentru a include un aparat pentru măsurarea continuă a distorsiunii de-a lungul calea de țintă, și un mecanism de a denatura în mod continuu raza HEL.Două tehnologii au fost dezvoltate pentru a rezolva această problemă.
Una este oglinda adaptiv sau deformabil care are până la sute sau mii de dispozitive de acționare miniaturale, fiecare dintre care pot ridica la nivel local sau deprimă suprafața oglinzii, pentru a denatura fasciculul într-un mod controlat. Aceste "oglinzi de cauciuc" sunt în măsură să denatureze frontul de undă într-un mod controlat, cu suficientă precizie pentru a compensa problemele atmosferice.
A doua tehnologie este o formă de Lidar (radar laser), care este utilizat pentru măsurarea continuă denaturarea lungul calea fasciculului de a țintă. Aceste sisteme vor ilumina tinta cu care operează un laser de putere mai mică, la o lungime de undă care este similar, dar nu identic cu arma HEL. Această iluminare laser este backscattered pe țintă și apoi introduse într-un dispozitiv numit senzor frontului de undă, care măsoară distorsiunea peste întreaga secțiune transversală a traseului razei la țintă. Aparatul cel mai frecvent utilizate, senzorul de undă Hartmann-Shack, foloseste o serie de mici "lentile mici" plasat Infront a unui dispozitiv de imagini ca un CCD. Dacă frontul de undă este perfect plat, un punct apare centrat sub fiecare a lentilelor mici. Dacă o parte din frontul de undă este distorsionată pe poziția de o lenselet, poziție punctul lui se mută într-un mod specific de a direcția și dimensiunea denaturării.
Hartmann Shack Wavefront senzor ( Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik )
Într-un sistem de arme HEL, LIDAR și senzorul de undă sunt utilizate pentru a măsura continuu distorsiunea de-a lungul calea fasciculului, și pentru a produce comenzile pee can la gama de acționare folosite în oglindă principal deformabil, care reflectă mare raza HEL putere la țintă.
The AL-1A Airborne Laser (ABL)
(US Air Force)
Soluția problemei denaturare fascicul pavat calea pentru un sistem de arme HEL operațional viabil.
La sfârșitul Războiului Rece programului SDI a fost liniște ucis, dar unele propuneri cheie supraviețuit. Airborne Laser (ABL), conceput ca un follow-on pentru programul ALL, dar cu un rol operațional, a fost una dintre acestea. În 1996, US Air Force a atribuit un contract de 1,1 miliarde de dolari pentru Boeing, TRW și Lockheed-Martin pentru a dezvolta un sistem ABL prototip, să se desfășoare într-un avion Boeing 747-400. ABL fost de a utiliza o clasă MegaWatt COIL HEL armă și un sistem pentru a compensa denaturarea atmosferică, pentru a permite atacuri de fază boost de pe rachete balistice.
Un singur sistem ABL va apăra astfel o amprenta la sol de sute de kilometri diametru, atacă și distruge rachete balistice lansate în timpul fazei de impuls, atunci cand acestea sunt cele mai detectabile, mai lente și mai vulnerabile din cauza sarcinii grele de combustibil, rezervoarele de combustibil sub presiune și subliniază structurale.
Rachetele balistice au piei care poartă sarcină subțire, care sunt puternic subliniat în timpul fazei de impuls, în timp ce boostere rachete sunt în mare parte umplut cu presiune propulsoare de mare energie. Prin urmare, chiar și o ușoară deteriorare a pielii de rapel va duce la eșec catastrofal cu rezultatele observate de mai multe ori în timpul lansări eșuate de vehicule de lansare satelit.
Boeing / TRW / LM YAL-1A Airborne Laser Concept (USAF)
ABL s-ar fi desfășurat în timp de criză la granițele unei națiuni în pericol utilizarea de rachete balistice, și ar trebui să le fie lansat, distruge-le, asigurându-se că resturile cu focoase ADM cade pe partea de lansare. În momentul în care a fost conceput ABL, aceste țări au inclus Irak, Iran și Coreea de Nord. Cu o creștere în curs de desfășurare în arsenalele Coreei de Nord de Iran și, precum și eforturile lor de a implementa focoase nucleare, ABL-ar putea dovedi a fi un atu esențial în cazul în care oricare dintre aceste națiuni atinge scopurile lor.
Unul dintre obiectivele de proiectare a sistemului de ABL a fost de a transporta suficient cu laser combustibil pentru a distruge douăzeci-patruzeci rachete în timpul unui singur sortie 12 și 18 de ore. ABL ar orbita în apropiere de granița unei națiuni amenințare și să se angajeze rachete de îndată ce se șterge cloudbase și sunt în linie de vedere.
Capacitățile sistemului ABL au ridicat perspectiva de altă aplicație operațional, care este anti-satelit ( ASAT), rol. În acest rol, AL-1A ar zbura un profil de interceptare a intersecta drumul la sol de o recunoaștere orbită joasă sau prin satelit de supraveghere, sau cu echipaj uman vehicul spațial, și prejudiciul sau să îl distrugă. In timp ce sateliții sunt mai robuste decât structural rachete balistice, ABL oferă mai multă putere asupra aceeași distanță atunci când a ataca o țintă orbital, din cauza densității atmosferice mult mai mici de-a lungul căii fasciculului, comparativ cu o țintă atmosferic. Sateliții sunt, de asemenea, echipate cu tehnologie optică de sensibile și panouri solare vulnerabile. Este suficient să spun chiar o dezbatere publică pe această cerere provocat plângeri cu voce tare de la operatorii de non-SUA de sateliți militari.
Într-o criză a sistemelor ABL vor fi implementate la granițele unei națiuni amenință un atac cu rachete balistice, buni candidați fiind acum Iran și RPDC. Orbitează la tropopauzei, ABL va detecta, urmări, și să atace rachete balistice după ce a șterge cloudbase, cu resturile care se încadrează din nou pe națiune care a lansat arma. Acesta din urmă este un aspect critic pentru sarcini utile ADM. Un obiectiv de proiectare pentru ABL este de a transporta combustibil suficient pentru a distruge 20-40 de rachete in timpul unui sortie 12 și 18 de ore. Alte roluri la o dezbatere pentru ABL includ atacurile asupra mici sateliți pe orbită de recunoaștere.
fuzelajului folosit pentru a transporta sistemul ABL este YAL-1A, care este un Boeing 747 modificat-400F cargobot. Acesta este un robust și matură 100 clasa de tone sarcină utilă de corpuri de aeronave, cu o punte principal, care este comparabil cu C-5 Galaxy în sarcina utila si capacitatea.
YAL-1A ABL va fi prima arma cu laser de mare putere pentru a deveni operațional. Scopul său este de a distruge rachete balistice în timpul fazei de impuls (Boeing).
Caracteristica extern cea mai notabilă a AL-1A este turela optică montată pentru oglinda primara a laserului. Turela are un câmp grad de + / -120 de vedere, în azimut și este folosit pentru a indica 1,6 metri primar oglindă cu laser, produs de Corning Glass și Contraves.Carcasa de rolă este construit din materiale compozite. În cazul în care laserul nu este în uz, de 1,8 metri 150 fereastra kg, construit de Heraeus / Corning / Contraves, este rotit într-o poziție depozitat pentru a proteja suprafața optică de la abraziune de particule de praf atmosferice, și daune birdstrike.
Principalul puntea înainte de aripa este separat de puntea principală pupa, care găzduiește sistemul cu laser, de un perete etanș înălțime. Secțiunea fuselaj înainte găzduiește sistemul de management Battle și subsistemul Beam de control.
Sistemul de Management al Battle (BMS) cuprinde calculatoarele care gestionează sistemul de arme, consolele de operatorul de sistem de arme, și de comunicații de sprijin. Construit în jurul sisteme deschise COTS hardware și software-ul, sistemul este centrul nervos al ABL. Se efectuează identificarea, urmărirea, determină prioritatea și nominalizarea obiectivelor, și controlează angajamentul.
Pentru a face acest lucru, sistemul de management de luptă se bazează pe senzori offboard și o urmărire în infraroșu la bord și senzor rangefinding. Acesta din urmă este un derivat de pod vizează moștenire LANTIRN, folosind longwave senzorul existent FLIR de urmărire de rachete, precum și un nou dioxid de carbon de 10,6 microni bandă rangefinding cu laser și senzori, pentru a completa datele de cale unghiulare cu o gamă exacte. Intenția este de a produce o proiecție traiectorie corectă pentru rachete țintă pentru a facilita "prioritate" ținte pentru atac.Senzorul este montat într-un pod dorsal, carryied pe un pilon scurt.
Al treilea subsistem în fuselaj înainte este sistemul de control al Beam (BCS). Aceasta este componenta esențială care asigură că puterea laserului poate fi livrat în mod eficient la țintă.BCS cuprinde sistemul de senzori și de control a frontului de undă pentru un control distorsiune fascicul, sistemele de control al fasciculului de bruiaj, alinierea grindă și fascicul de mers pe jos "de control, hardware-ul de calibrare, și achiziționarea țintă și echipamente de urmărire.Oglinda deformabil are 341 de elemente de acționare care asigură actualizarea Forma oglinzii la 1000 Hz frecvență - aceasta înseamnă 1/1000, sec este necesară nu numai pentru a măsura distorsiunea, ci și pentru a calcula și controla dispozitivul de acționare oglindă.
Cala inferior de marfă înainte este păstrat și finalitate pentru echipamente care să sprijine implementările.
pupa Zona puntea principală poartă subsistemul HEL și hardware-ul de sprijin. Imediat pupa al aripii sunt cele două lasere de sprijin, construit de către Raytheon și Northrop Grumman-.Acestea sunt de urmărire iluminare laser (TIL) și Beacon iluminare laser (BIL), ambele dioda dispozitive solide de stat pompat. TIL este utilizată pentru iluminarea țintă pentru a facilita urmărirea fin, în timp ce BIL este utilizată pentru a măsura denaturare atmosferică pentru a compensa forma fascicul frontului de undă, prin senzorul frontului de undă. Source : http://www.ausairpower.net/
de Dr. Carlo Kopp, SMAIAA, MIEEE, Peng mai 2008
Actualizată și extinsă cu ajutorul Apărare Astazi, seria 2006 actualizare Aprilie, 2012
© 2006 - 2012 Carlo Kopp (Imagini RuMoD, Almaz, US Air Force, US DoD)
Directed Energy Weapons (DEW) have been a recurring theme in science fiction literature and cinema ever since H.G. Wells published the 'War of the Worlds' in 1898. The idea of a 'death ray' which can instantly destroy or burn a target at a distance retains its allure to this very day. More than a century after Wells contrived his 'heat ray', the technology is maturing to the point of becoming soon deployable.
High Energy Laser weapons have been progressively evolving since the 1960s, a path punctuated by a series of important scientific breakthroughs and engineering milestones.
The popular view of a HEL, seen as constructing a great big laser and pointing it at a target with the intention of vapourising it, bears only vague similarity to a real HEL weapon. There are genuine technological and operational challenges involved in creating truly useful and effective weapons.
Kinetic or projectile weapons such as guns, missiles and bombs destroy targets by kinetic effects, including overpressure, projectile, shrapnel and spalling damage, and incendiary effects. The result is structural damage and fire, which can and often will cause fatal damage to a target. A kinetic weapon thus uses stored chemical energy in propellants and warhead explosives, the latter where used, and delivers this energy to a target by means of a projectile of some kind. Whether the projectile weapon is a trebuchet tossing a large rock over 300 yards, or a multimode seeker equipped long range air to air missile hitting an aircraft from 200 nautical miles away, the underpinning principle is much the same, only the implementation is different.
At the most fundamental level Directed Energy Weapons share the concept of delivering a large amount of stored energy from the weapon to the target, to produce structural and incendiary damage effects. The fundamental difference is that a Directed Energy Weapon delivers its effect at the speed of light, rather than supersonic or subsonic speeds typical of projectile weapons.
Two of the most fundamental problems seen with projectile weapons, taht is getting the projectile to successfully travel a useful distance and hit the target, and then produce useful damage effects, are problems shared by Directed Energy Weapons. Having a powerful laser or microwave emitter maketh not a Directed Energy Weapon system alone.
Most contemporary literature lumps together a broad mix of weapons technologies in the Directed Energy Weapon category, including High Energy Laser (HEL) weapons, High Power Microwave (HPM) weapons, particle beam weapons and Laser Induced Plasma Channel (LIPC) weapons. The first two of these four classes of weapon are genuine Directed Energy Weapons. Particle beam weapons are best described as a form of projectile weapon, using atomic or subatomic particles as projectiles, accelerated to relativistic speeds. The LIPC is a hybrid, which uses a laser to ionise a path of molecules to the target, via which an electric charge can be delivered into the target to cause damage effects.
Of these four categories, HELs have the greatest potential in the near term to produce significant effect. HPM technology has similar potential, but has not been funded as generously and thus lags well behind lasers. LIPC has significant potential especially as a nonlethal weapon. Particle beam weapons at this time are apt to remain in the science fiction domain, as the weight and cost as yet do not justify the achievable military effect.
The next ten years will see the emergence of high energy lasers as an operational capability in US service. These weapons will have the unique capability to attack targets at the speed of light and are likely to significantly impair the effectiveness of many weapon types, especially ballistic weapons. Constrained by propagation physics, these weapons will not provide all weather capabilities, and will perform best in clear sky dry air conditions.
Early High Energy Laser Evolution
The connection between laser and microwave weapons runs deep, both in terms of the physics and the evolutionary history of these technologies.
The basic physics of the Maser and the Laser are the same. Dr Charles Townes, who codiscovered the Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) in 1953 at Columbia University, later collaborated with Dr Arthur Schawlow at Bell Labs to create, in 1958, the first Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Both Lasers and Masers act as amplifiers of electromagnetic radiation and, if equipped with mirrors to bounce this radiation back and worth inside the device, can act as oscillators and thus sources of electromagnetic radiation.
The inner workings of both devices rely on an phenomenon called 'stimulated emission' whereby an atom or molecule which has been excited to a given energy level, will emit that energy as a photon in the visible light or microwave bands, if it is hit by another photon with exactly that energy level. If you can excite a volume of gas or other material, within which a large proportion of atoms or molecules are of a specific type, with specific energy levels, shooting a single photon of that energy level into the volume will see a cascade effect, with a vastly larger number of like photons coming out the other end.
In practical terms such a device converts the energy used to excite the material, into a stream of light or microwave photons of a specific wavelength or colour. The process of exciting the device is termed 'pumping'.
Pumping can be achieved in a variety of ways, using light (flashlamps or other so called 'pump' lasers), electrical discharges (in gas lasers), electrical current (semiconductor lasers) or shockwaves in gas flows (Gas Dynamic Lasers or Chemical Lasers).
The earliest lasers of interest involved the use of crystal rods, for instance made of ruby, or discharges in argon or carbon dioxide gas. Because lasers produced light which was coherent and almost spectrally pure, that light could be easily focussed. By the mid 1960s researchers were producing many kiloWatts of power and burning holes into plates of metal and other materials.
Unfortunately crystal rod lasers and gas discharge tube lasers suffer a common problem, which is power conversion efficiency, typically at best several percent. As a result most of the power put in to pump the device is converted into waste heat. A period example is a gas discharge laser with a total length of 60 metres producing a mere 9 kiloWatts of power, yet wasting at least ten times as much.
Researchers needed a laser technology which was suitable for generating hundreds of kiloWatts or MegaWatts of power, and which had a conversion efficiency in the tens of percent, before any weapons application was feasible.
In the early sixties a number of physicists suggested it may be possible to pump a molecular gas to laser action by rapid heating or cooling. Further research showed that such cooling could be achieved through the expansion of a heated gas through a supersonic nozzle. In 1966, a team of physicists and engineers working for Avco Everett constructed and operated the world's first Gas Dynamic Laser (GDL), operating on a mixture of C02, N2 and H20. By 1970, continuous power outputs of 60 kiloWatts were being generated and a 1973 pulsed GDL delivered 400 kiloWatts for 4 milliseconds. It was then clear that High Energy Laser weapons were feasible.
This technology was the basis of the subsequent US Air Force Airborne Laser Laboratory and underpins the current chemical laser technology used in the YAL-1A ABL system.
Gas Dynamic Lasers, now termed Chemical Lasers (CL), bear in some respects more similarity to rocket engines than the commonly popularised rod laser. A laser propellant, comprising a suitable mix of chemicals, is combusted or reacted and the exhaust efflux is then directed into an expansion nozzle. The exhaust stream from the expansion nozzle contains highly energetic molecules, which due to the choice of propellants and added agents, have effectively been pumped to a state where laser action can occur. If a pair of aligned mirrors is placed to either side of the exhaust stream, laser action will occur as photons bounce between the mirrors, and power can be extracted if one of the mirrors is optically leaky.
While simple in principle, the design and construction of a Chemical Laser is anything but trivial. Combusters operate at temperatures as high as 1000 to 2000 deg C, depending on the laser fuel mix used. The expansion nozzles require very precisely controlled flow conditions to work, which results in a complex exhaust system designed to produce the required pressure and flow rates. Some laser fuels and/or their exhaust efflux can be highly corrosive and/or toxic. Mirrors must have very low optical losses, since even a 1 percent loss in a 1 MegaWatt laser sees 10 kiloWatts of waste heat dumped into the mirrors.
The first chemical lasers built used carbon monoxide (CO) burned in oxygen-nitrogen, with water being added, to produce the same 10.6 micron band laser action used in carbon dioxide gas discharge lasers. CO burning in N20 and benzene (C6H6) burning N20 were also explored as fuels.
While a single laser, comprising a combustor, expansion nozzle and exhaust duct could produce respectable power levels, it was clear that many such devices needed to be cascaded to produce power levels suitable for weapons applications. This is why all contemporary Chemical Lasers use batteries of smaller lasers to produce the final high power output beam.
While the carbon dioxide laser was the first in this class, it was soon followed by the Hydrogen Fluorine (HF), Deuterium Fluorine (DF) and Oxygen Iodine (COIL) lasers.
The HF laser uses atomic fluorine and molecular hydrogen to produce 2.7 - 2.9 micron band radiation, using typical fuels such as highly toxic SF6 or NF3, with hydrocarbons used to produce hydrogen. Its later sibling, the DF laser, uses ethylene (C2H4) burned with a nitrogen trifluoride (NF3) oxidiser, into which deuterium and helium are injected, to produce 3.6 to 4.2 micron band radiation.
The most significant of these three discoveries was the Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL), invented by the US Air Force Weapons Laboratory in 1977, and now used in the YAL-1A system. The COIL emits in the 1.315 micrometer range, and uses chlorine gas and an aqueous mixture of hydrogen peroxide and potassium hydroxide to produce excited oxygen molecules, which are reacted with molecular iodine to produced the laser medium, and which is then passed through the expansion nozzles. Conversion efficiencies above 20% were demonstrated very early.
As is clearly evident, building a large laser may be the basis of a HEL weapon, but a considerable amount of hardware will be required to actually put it to use.
Activitățile de cercetare Air Power Australia acoperă energia aeriană și cercetarea și analiza militară mai largă, în special în contextul unei structuri naționale comune integrate integrate.
În Australia raport tehnic Air putere adresa serie teme de cercetare, care în mod obișnuit în domeniul de aplicare, adâncime sau de inovare sunt mai mici decât lucrări de cercetare formale în Analize APA revizuit reciproc de jurnal. Rapoartele tehnice și documentele de discuții sunt astfel, de obicei, mai restrânse ca domeniu și se concentrează adesea pe colectarea și analiza informațiilor tehnice, mai degrabă decât pe probleme mai profunde și mai fundamentale în strategie, structura forței, guvernanță și planificare.
Rapoartele tehnice și documentele de discuții ale Air Power Australia sunt analizate de către comitetul de redacție APA, dar multe au fost, de asemenea, supuse unei evaluări inter pares externe independente, unde acest lucru a fost considerat justificat pentru subiectul în cauză. SURSA INFO
În Australia raport tehnic Air putere adresa serie teme de cercetare, care în mod obișnuit în domeniul de aplicare, adâncime sau de inovare sunt mai mici decât lucrări de cercetare formale în Analize APA revizuit reciproc de jurnal. Rapoartele tehnice și documentele de discuții sunt astfel, de obicei, mai restrânse ca domeniu și se concentrează adesea pe colectarea și analiza informațiilor tehnice, mai degrabă decât pe probleme mai profunde și mai fundamentale în strategie, structura forței, guvernanță și planificare.
Rapoartele tehnice și documentele de discuții ale Air Power Australia sunt analizate de către comitetul de redacție APA, dar multe au fost, de asemenea, supuse unei evaluări inter pares externe independente, unde acest lucru a fost considerat justificat pentru subiectul în cauză. SURSA INFO
