РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Морской еж: палубный лазер, первый этап

Американские военные субсидируют целый ряд проектов по созданию боевых лазеров. И флот здесь не исключение: моряки хотят получить палубный лазер для нейтрализации противокорабельных ракет. Более того, разработчики уже завершили первый этап создание подобного оружия.
Морской еж: палубный лазер, первый этап

На днях инженеры Boeing рапортовали о завершении первого этапа работ по проектированию боевого палубного лазера на свободных электронах. Если проект удастся довести до конца, это будет действительно эффектный ход.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Дело в том, что подобные лазеры отличаются от «обычных». Как правило, лазер работает за счет возбуждения частиц рабочего тела (например, кристалла граната в твердотельном лазере) — их «накачивают» энергией, которую те затем отдают в виде пучка когерентного (синхронизированного по фазе) монохроматического (одинакового по длине волны) излучения.

В лазерах на свободных электронах рабочего тела нет. Вместо него используется поток свободных электронов, колеблющихся во внешнем электромагнитном поле. Важная особенность и преимущество подобных лазеров — возможность плавно менять частоту излучения, и вести его не краткими вспышками, а долговременно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Энергия лазерного луча рассеивается частицами атмосферы, а во влажном морском воздухе особенно быстро. Но если мы можем менять частоту излучения в соответствии с текущими условиями, то можно добиться минимальных потерь. Это и делает лазеры на свободных электронах особенно перспективными для решения военных задач.

Впрочем, довести работу от стадии раннего проектирования и даже создания прототипа до реально действующей системы — тоже задача не из простых. Взять хотя бы проблему питания: энергии лазеру требуется весьма изрядное количество. Некоторые специалисты справедливо замечают, что для достижения реальной эффективности придется создавать не просто новое корабельное оружие, но и новые корабли, оснащенные совершенно иными энергосистемами, куда большей производительности.

Мы, кстати, не раз писали о параллельно идущих работах по созданию боевого лазера воздушного базирования («Авиалазер») — в том числе, о проблемах, с которыми сталкиваются его разработчики («Боевой лазер задерживается») и об успехах, которых они, несмотря ни на что, добиваются («Три шага на скорости света»).

По пресс-релизу Boeing

peterprokunin
peterprokunin 19 Апреля 2010, 10:04
2 Ворохол > Опять же похожие проекты были раньше, но все они были свёрнуты. Не грозит ли та же судьба и этому? Дело не в эффективности, а в проблеме создания компактного и мощного источника энергии.
yaroslav.sigeev
yaroslav.sigeev 18 Апреля 2010, 18:04
Класс! Оружие великолепное, но на Земле менее эффективное чем в космосе. Опять же похожие проекты были раньше, но все они были свёрнуты. Не грозит ли та же судьба и этому?
serzsh
serzsh 17 Апреля 2010, 05:04
Дмитрий Зотьев =Рентгеновские фотоны с длиной волны порядка 1 нм не будут взаимодействовать с молекулами и не будут поглощаться атомами. Будут ионизация и комптоновское рассеивание, а эффект от этих процессов определяется толщиной покрытия.= Для того, чтобы снизить рентгенопрзрачность композита - его достаточно покрасить краской, содержащей свинец (сурик, белила) или добавить пигмент в композит. Полностью поглощать энергию луча не надо - достаточно лишь снизить до безопасного для конструкции уровня. Поскольку связующее содержит органику, то большую часть энергии у атомов свинца еще до начала испарения отберут атомы водорода как самые легкие. Результат - снижение удельного импульса. =При малой площади "зайчика" механическая энергия "абляционной струи" рассеивается теплозащитой в различных направлениях. Однако при абляции на большой площади этого не произойдет. = При диаметре более 1 см рассеиванием струи можно пренебречь и считать, что она перпендикулярна поверхности. Основная функция покрытия - снижение удельного импульса за счет изменения состава и массы "абляционной струи". =Реактивные силы от абляции просто раздавят оболочку. = С таким же успехом можно прыгать на наполненной ПЭТ бутылке (аналог ракетного бака). Воздействие на малую площадь для бака намного опаснее. =Без Ваших данных дальнейший спор не имеет смысла. = Вы абсолютно правы, но где же мне взять эти данные? Я ведь не Джеймс Бонд, чтобы добывать секретную информацию. Остается довольствоваться доступной информацией и способностью ее анализировать :-)
serzsh
serzsh 15 Апреля 2010, 20:04
Для Дмитрий Зотьев Основным аргументом против NEPXL стали не сложности фокусировки, а простота защиты. Импульсным лазером действительно можно забить гвоздь, вызвав серию микровзрывов на поверхности шляпки, но гвоздь при этом остается холодным. Так же и с ракетой - взрыв на поверхности, но не нагрев. Если на поверхность шляпки гвоздя нанести композит, то характер испарения меняется и забить гвоздь уже не получится. Композит содержит более легкие молекулы, которые быстрее испаряются, но в меньшем количестве и большую часть энергии поглощают пары, да к тому же при одинаковой энергии более легкая молекула имеет меньший импульс - в итоге суммарный импульс, передаваемый поверхности получается намного меньше. А волокнистая структура мешает разрушению защитного покрытия и выполняет роль дополнительного амортизатора. То же произошло и при нанесении композита на макет ракетного бака - импульсный лазер его не смог повредить Так что сама идея использования NEPXL против ракет и боеголовок превратилась в абсурд и основную роль в этом все таки сыграли советские ученые.
serzsh
serzsh 15 Апреля 2010, 18:04
Для Печенег 79. Вообще сбивать ракету непрерывным лазером - дело очень хлопотное. Для того, чтобы прогреть боеголовку до разрушения ее нужно греть очень нежно, не допуская испарения поверхности, иначе возникнет плазма и все усилия пойдут насмарку, но в то же время нужно успеть прогреть до температуры, когда произойдет детонация заряда или подрыв детонатора раньше, чем ракета достигнет цели. Получается вилка. Любое теплозащитное покрытие сильно сужает допустимый диапазон подводимой мощности, а аблирующее покрытие с теплоизолирующей подкладкой делает задачу вообще нерешаемой - просто прогрев не поможет, а увеличение мощности создаст плазменный экран и ракета снова недогреется. Поэтому и так много скептиков среди тех, кто понимает весь процесс.
serzsh
serzsh 15 Апреля 2010, 07:04
Дмитрий Зотьев =Я нигде не встречал ссылок на аналогичные работы в Союзе, да и вы их не даете, поэтому оснований доверять вашим утверждениям нет. Уверен, что вы заблуждаетесь. Импульсный лазер - это совсем не значит, что он с накачкой ядерным взрывом, вообще-то. = К сожалению, и не встретите - в МИФИ и на Физтехе тогда подписку давали, так что подтвердить мне свои слова действительно нечем. А насчет книги (хотя для книги и тонковата) - в тех же вузах над ней не смеялись, точнее смеялись, но не над ней, а над СОИ. А насчет дилетантской чепухи - поверьте, среди преподавателей МФТИ (брошюрка там писана)дилетантов никогда не было, да и не из чужих рук эти истории. Печенег 79 =Мы, вообще-то, воздействие на мишень обсуждаем. А ей не всё равно, светят на неё мегаваттом секунду или полсекунды. = Естественно, за полсекунды энергии будет в два раза меньше, а речь идет о том, что мишени для сохранности надо в непрерывном режиме защищаться от мегаватта. =Берём зеркало 0,5 м, волну 1,35 мкм. Расходимость – 1,2 дифракционных. Имеем расходимость 0,3 * 10^-6 рад. Следственно, даже если апертура 8 мм, то на расстоянии в 20 км будет 7 эмэ... .Мощность лазера мегаватт, расходимость 10^-6 рад. На дистанции 20 км диаметр зайчика получается 2 см, ,= Оригинально - с 1,5м зеркала у мегаваттника получим 2 см, а с 15см зеркала у 10 киловаттника (откуда взялось 0,5м - не понял) получаем 7 см. Как то не стыкуется. Может наоборот? =Да… Ладно, щитаем опять. Теплота возгонки углерода – 60 кДж/см3. Нехай даже его эффективная толщина 1 г/см. Мощность лазера мегаватт, расходимость 10^-6 рад. На дистанции 20 км диаметр зайчика получается 2 см, , то есть, по ходу, дифракцией можно пренебречь – исходный диаметр пучка остаётся почти неизменным… бум считать, что он сантиметров… двадцать, я добрый. Нехай 60% сожрёт атмосфера. Итого имеем на цели 10 кДж/см. Время жизни ракеты – внимание – ШЕСТЬ СЕКУНД, = =Энергия будет поглощаться В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПОКРЫТИЯ. По поводу поверхностного слоя ПАРОВ вас ввели в заблуждение… или вы сами што-то неверно поняли. = Откуда такое пренебрежение к парам материала? Это не вода - при испарении аблирующих покрытий образуется ионизированный газ, он же - низкотемпературная плазма. Почему Вы постоянно игнорируете способность плазмы поглощать энергию и рассеивать ее во все стороны? Перед поверхностью действительно возникает защитный экран из плазмы и нагрев поверхности резко снижается. Как только плазма возникла - луч до поверхности не доходит - к поверхности доходит только вторичное излучение самой плазмы, а оно намного слабее, чем луч и не направлено. А поверхностный слой действительно существует на любых скоростях. =ГДЕ Я ЭТО ГОВОРЮ? Я говорил о 8000 за секунду.= цитирую: =Во первых, шаттл разогревается всего до 1600 - ибо тормозится он в верхних слоях атмосферы, а в тропосфере летает на позорном дозвуке = Шаттл то разогревается - точнее поверхность но без абляции стал бы он намного теплее и, как Вы верно заметили - очень быстро. Кстати, авария из за отслоения теплоизоляции ненавязчиво напоминает, что у плазмы за бортом при торможении далеко не 1600 - такая низкая температура только на поверхности теплозащиты. =Но я решительным образом не понимаю, зачем делать полутораметровым ВЫХОДНОЕ ЗЕРКАЛО РЕЗОНАТОРА.= О выходном зеркале резонатора я не говорил (да их там наверняка и не один) - речь шла только о наводящем (или выходном) зеркале лазера как системы в целом. =Вероятнее всего, их просто выдует из канала распространения луча – нагретые пары имеютсвойство подниматься вверх. = Если лазер не выключить или резко не перенаправить, то есть там пары, которые подожгли плазму, или их уже ветром сдуло - это без разницы - процесс дальнейшего поддержания плазмы запущен и при наличии подвода энергии сам по себе не прекратится. =Ракеты на перегрузки расчитываются,= На такие? Это же почти флаттер А как же они вообще рыскают на гиперзвуке? =Проблема в том, что на СОВРЕМЕННЫХ ракетах твердотопливные разве что ускорители= На ПКР можно ВРД ставить, но это когда до цели еще лететь и лететь, а в режиме гиперзвукового маневрирования лучше РДТТ тяжело что то подыскать. =Боже. Ну и конструкция. При этом, на самом деле, ракеты с 3М на всей траектории в природе не существует – разве что малого радиуса действия. = А кто говорил о применении таких конструкций на всей траектории? Ускорители на многих ракетах сбрасываются после разгона. Так же можно и ВРД и пустые (или полупустые) баки и ненужные плоскости сбрасывать на подлете к цели - можно поэлементно, можно целой ступенью - зачем лишний вес при скоростных маневрах? =Правда? Что-то сомневаюсь. Гиперзвуковой поток сносит РАСПЛАВ – какие тут пары, да ещё разогретые до страхолюдной температуры? = Ну нету там расплава, А насчет паров - совершенно зря сомневаетесь. =При этом нагромождение мер противодействия, которые вы описали, само по себе опровергает этот тезис. При этом эффективность…= Вообще то не нагромождение - я лишь описываю возможные варианты противодействия. Наверняка есть и куча других. А для эффективного противодействия вполне может хватить и одного.
serzsh
serzsh 07 Апреля 2010, 11:04
Ув. Печенег! Предлагаю в этот раз больше уделить внимания не изложению информаци, а ее анализу. =Джоули. Цель не обязана находится в зоне облучения секунду и более – и лазер (даже не в импульсном режиме) тоже может светить ½, ¾ сек и так далее. = Обратите внимание, что разработчики говорят о непрерывном лазере мощностью 1МВт - это означает, что более 1МДж/сек он не выдает. Так что давайте оставим в покое рассуждения о мегаджоулях за 1/2сек, 3/4сек и т.д. - если лазе по ракете светит 1/2сек, то остальное время он тоже светит, но мимо. И вообще, почему говорится о мегаваттном непрерывном, а не о мегаджоульном импульсном - неужели люди просто не знают разницу между джоулями и ваттами? К тому же лазер химический - и мгновенно начать или прекратить всю цепочку реакций - это очень затруднительно (если реально - то невозможно). Сначала надо подать реагенты для получения активированного кислорода, затем активированный кислород и пары йода подать в полость резонатора, вытеснить инертный газ, которым резонатор желательно продувать после выключения и только потом лазер начнет выдавать рабочую мощность. Выключить - та же цепочка. Лазер не накапливает световую энергию между импульсами. Если же получится каким либо образом выдушить из него более 1МВт (напр, 1МДж за 1/2сек) на имеющейся оптике, то в первый же момент может повредиться оптика, и тогда остаток энергии выполнит работу ракеты. ==Вы же сами считали плотность энергии на полутораметровом зеркале – до гравировки там ещё жить и жить= =Но Вы же сами говорили о плотности в "зайчике" - там до гравировки жить недолго = Мы обсуждаем выходное зеркало лазера, вообще-то. = Простите, но если мы друг друга не поняли, то постараюсь прояснить ситуацию. Для чего делается полутораметровый луч на выходе и затем фокусируется до 8см? Для того, чтобы на выходе свою оптику не жечь, а в "зайчике" - горело все - и зеркало, и стекло. По аналогии, если взять лазер 10КВт (в100раз меньше), то при луче на выходе ок 15см, а в "зайчике" 8мм -получится такая же удельная мощность, что и у мегаваттного - и если такой 8мм "зайчик" попадет по оптике мегаваттника, то будет местное повреждение оптики, а при выстреле мегаваттника с поврежденной оптикой - разрушение приобретет лавинообразный характер, и дальше ракета может не понадобиться. Причем, выстрелить по мегаваттнику можно и во время его работы (если он работает по другой цели) - результат будет даже проще получить - его оптика уже "нагружена". (Случай, когда одновременно летят несколько ракет) =Расчет показал, что для длительного (с малыми перегрузками) спуска шаттла в атмосфере абляционная теплозащита слишком тяжела.= С каких пор 6g стали малыми перегрузками? И при них погасить 1космическую до приемлемой величины - (ну хоть 3М) - (8000м/с - 990м/с) / 60м/с2 = 118с - как то не слишком мало. А ракета даже за 100с на 3М пролетит 99км - и это при том, что Вы сами говорили о многоразовом покрытии. Насчет температур - если Вы говорите о 1600С (сомнительно, даже графит держит больше) на поверхности, то это означает лишь то, что тепло уносится при испарении материала - но, если бы не поверхностный слой паров, который выполняет функции главной теплоизоляции, несмотря на очень малую толщину этого слоя, то плитка сгорела бы почти мгновенно, а так с 6000С до 1600С - это как раз и есть работа поверхностного слоя паров, который существует на любых скоростях. Речь о том, что если покрытие ракеты начинает аблировать, то почти вся мощность лазера идет на нагрев поверхностного слоя паров, и скорость абляции очень слабо зависит от подводимой мощности - растет температура внешнего слоя паров, но практически не меняется температура внутреннего слоя и подвод тепла к поверхности самого покрытия. Другими словами - если увеличивать и дальше мощность лазеров - то толку чуть, а проблемм - масса. =Рысканье в таком режиме - это перегрузки. Плюс возможные перебои в работе двигателя. Ракеты на перегрузки расчитываются, а твердотопливные движки (используемые на ПКР) к таким перегрузкам равнодушны. =И много энергии уйдёт на испарение лёгкого туманного шлейфа в луче? При том, что у нас мегаватт, вообще-то. = На испарение шлейфа уйдет не слишком много энергии, но пары твердых частиц шлейфа (а дым от твердотопливного ракетного двигателя дают именно они - оксиды металлов) - это плазма, которая скушает всю оставшуюся энергию. Наверно интересно стрелять лазером, когда каждое попадание в туманный шлейф вызывает красивую мощную вспышку - не хуже фейерверка, да и системы наведения тоже радуются и обалдевают от восторга. =Во первых, нарушение аэродинамики грозит даже болванке ...Даже если предположить, что ракета летит практически точно на лазер – у неё, вообще-то, ещё и крылья есть. = Нарушение аэродинамики вращающейся болванке не грозит, особонно, если 2 - 3 оборота в секунду - при обработке лазером она останется телом вращения. Насчет крыльев - при 3М и корпус понесет, а греть стреловидные стабилизаторы - ох и неблагодарная работа. Да и в крайнем случае их можно сильно уменьшить или вобще оставить только газовые рули на основном движке и добавить двигатели коррекции ближе к носу. Опять таки, я не говорил, что это просто, но если припечет, то можно и на такие меры пойти. =Ага – скажет доплеровский радар – да это ложная цель= Если лететь на лазер, то, возможно, всем ПКР (и не только им) придется научиться вращаться. =На самом деле для стандартной ПКР опасен даже 100 квт лазер. = Ключевое слово - стандартной. Пока о ракетах с лазерной защитой или вообще о противолазерных ракетах громко еще никто не говорил, но я не верю, что не думал. Хотя нет, было дело - когда советские ученые зарубили СОИ - тогда испытали лазер с ядерной накачкой на макете МБР - покрытие макета стеклопластиком свело на нет мечты о "взрывном" испарении поверхности и разрушении баков МБР. =Стоп. Сверхзвуковой поток газа при газолазерной резке уносит не только пары – он расплав сносит. = Углеродные и керамические покрытия не плавятся, а испаряются, минуя жидкую фазу. А слой паров очень хорошо тормозится об поверхность даже на гиперзвуковых скоростях. В итоге я считаю, что мощные лазеры - не панацея от ракет и борьба с ними может оказаться намного дешевле самих лазеров. Особенно, если за дело возьмутся не американцы :-)
igor_ok007
igor_ok007 29 Марта 2010, 21:03
Печенег BSV reguser - идите работать в Боинг остатье - ещё один шаг на пути от инф-общества к Империуму человечества
serzsh
serzsh 29 Марта 2010, 01:03
Для Печенега Надеюсь разговор шел о поверхностной плотности энергии - или удельной энергии - если так, то все верно, Дж на единицу площади, если же об объемной плотности, то Дж на единицу объема - это для оптического пробоя, а для поверхностных эффектов объемная плотность - не корректно.
serzsh
serzsh 28 Марта 2010, 01:03
P.S. забыл об одном пустячке - при такой плотности энергии в атмосфере возникает оптический пробой - сгусток плазмы, летящий в сторону источника излучения, и очень быстро летящий, а энергию луча плазма кушает с превеликим аппетитом (на ракету почти не оставляет), так что если лампочку вовремя не выключить, то сбивать ракеты будет нечем (а, может, и некому).
serzsh
serzsh 28 Марта 2010, 01:03
Печенег =Верхний предел стойкости ракеты с абляционным покрытием - 20 кдж/см. Имея лазер в 1 МВТ, с зеркалом в 1,5 м, и расходимостью в 1.2 дифракционных предела, можно получить такую плотность энергии на расстоянии 56 км. Даже если атмосфера сожрёт 2/3 энергии, будет 18. При этом свободные электроны там как раз затем, штобы жрала в таких пределах. = Для тех, кто плохо учился в школе: 1. 20кДж не на см, а на см2 - это сколько энергии всего пришло на единицу поверхности без учета времени. Т.е. если 20кДж/см2 за неделю - это нормальный загар на солнышке с перерывом на обед и ночь. Если те же 20кДж/см2 за секунду - это автоген - сталь режет, но не быстро. 2. При диаметре зеркала 1,5м или 150см его площадь будет 150*150*3,1416/4=17671,5см2 Если 1МВт да на эту площадь, то будет 1000000Вт/17671,5см2 = 56,59Вт/см2 - плотность энергии на кончике жала паяльника около 200Вт/см2 (о расхождении луча я специально забыл). Ракета об воздух греется сильнее. Но даже, если об этом забыть, то для достижения 20КДж/см2 потребуется время 20000Дж/см2 / 56,59Вт/см2 = 353,41с или 5,89мин (уже прилетела) - это если ракета не вращается и вся энергия идет на нагрев без потерь. 3. 20КВт/см2, а не КДж/см2 - это верхний предел стойкости не ракеты, а абляционного покрытия, после этого, собственно и начинается абляция - т.е. испарения покрытия или, другими словами, покрытие только начинает работать. Для достижения этого предела лазером в 1МВт нужно получить на ракете неподвижный зайчик в 50см2 или 7,98см в диаметре. Вот такие пирожки. Кто не верит - пересчитайте.
Ян Горев
Ян Горев 27 Марта 2010, 14:03
Боевые лазеры-чушь собачья!Медленно всё и безтолково.До сих пор любая ракета(хоть противосамолётная,хоть баллистика,хоть крылатая)срабатывают не прямом попадании,а а при ближайшем подлёте к цели.И если истребитель Не могут сбить с первой ракеты,то что говорить о боеголовке,которая летит из Космоса и траектория которой не поддаёться вычеслению.
ab999
ab999 26 Марта 2010, 18:03
Я считаю что Лейтенант Немо прав, мы не можем судить эту технологию так как она отрабатывается впервые.
485135907
485135907 25 Марта 2010, 22:03
Американцы с жиру бесятся, всё вбухивают и вбухиваю денег, а отдача-копейки. Нету у них теоретической базы как у нас, но зато практическая развита, а у нас нет, наработки есть, а производства (качественного) нету. Более чем уверен, что у нас эта разработка на бумаге пылится где-нибудь в НИИ и никому до неё дела(денег) нету. Или уже рассчитали что не эффективна разработка=))
rapide
rapide 25 Марта 2010, 17:03
с другой стороны, глупо считать американцев тупыми, тупые бы никогда не достигли такого уровня прогресса. возможно пока мы смеемся над их лазерами для самолетов, потом для кораблей, они сами смеются над нами, потому что разрабатывают действительно серьезную вещь, маскирую ее под фигню. например лазеры в космосе будут значительно удобнее ракет.
oig
oig 25 Марта 2010, 16:03
В тумане и при шторме лазером далеко не выстрелишь, угаснет в атмосфере через пару сотен метров. А в море частенько бывает непогода. Так что это оружие только на ясный день :)
rapide
rapide 25 Марта 2010, 15:03
2 Лейтенант Немо ну а чем плохи подлодки, ракеты и танки? это одно из немногого, что мы умеем делать и что мы делаем хорошо. не было бы ракет, нашей страны бы уже не существовало, только благодаря им мы пока еще и живем. а по поводу всех направлений, если бы мы печатали зеленые бумажки, то могли бы пробовать во всех направлениях, как это делают делают американцы
rapide
rapide 25 Марта 2010, 12:03
ну тогда прятать электронику и боевую часть в термос, пусть себе светят. а если уж вообще амеров не уважать, поставить на нос ракеты зеркальную панель, которая смогла бы лазерный луч обратно отсылать )) я считаю, что лазер в таких целях крайне не эффективен
sashasamara
sashasamara 25 Марта 2010, 12:03
Кто может в курсе наверно есть покрытия уменьшающие эффективность лазеров в качестве оружия. Типа пластиков каких нибудь.
rapide
rapide 25 Марта 2010, 11:03
интересно, насколько снизится эффективность лазера, если покрыть ракеты зеркальной пленкой
sashasamara
sashasamara 25 Марта 2010, 08:03
По поводу упорства Американцев Черчилль говорил : " Вы всегда можете рассчитывать, что американцы сделают правильно - после того, как они перепробуют все остальные варианты " :))))
shadrin.dmitrij
shadrin.dmitrij 25 Марта 2010, 08:03
Долго они ещё будут мучаться с лазером и новыми кораблями
Загрузка статьи...