Conformación del haz turbulento
Con el desarrollo de altas y nuevas tecnologías como láseres, nuevos materiales, microelectrónica, acústica y electroóptica. , derivado de un "arma de energía de rayo" que produce una poderosa letalidad a partir de varias energías de rayo, comúnmente conocidas como armas de energía dirigida. Utiliza la energía de rayos láser, rayos de partículas, rayos de microondas, rayos de plasma y rayos de sonido para producir efectos integrales como alta temperatura, ionización, radiación, ondas sonoras, etc., y lo lanza en una dirección determinada en forma de rayo en lugar de un avión, destruyendo o dañando el sistema de armas objetivo.
En función de los diferentes portadores que emiten energía, las armas de energía dirigida se pueden dividir en armas láser, armas de rayos de partículas y armas de microondas. No importa cuál sea la naturaleza del portador de energía, como sistema de arma, tiene las siguientes características: primero, el rayo puede viajar a una velocidad cercana al rayo. Este sistema de arma puede alcanzar el objetivo una vez lanzado sin tiempo de espera; , la energía es concentrada y alta. Por ejemplo, la potencia de salida de los rayos láser de alta energía puede alcanzar de cientos a miles de kilovatios y, además, se destruirá, quemará o derretirá después de alcanzar el objetivo, ya que los rayos láser o los rayos de partículas son; Emitidos, se juntan muy finamente y de repente, por lo que es difícil para el oponente descubrir de dónde viene el rayo y ya es demasiado tarde para maniobrar, esquivar o luchar.
1. Arma láser táctica (TLW)
Las armas láser tácticas se componen principalmente de láseres de alta energía, sistemas de seguimiento y puntería de precisión y sistemas de lanzamiento controlados a la velocidad de la luz.
(1) El láser de alta energía es el núcleo de las armas láser y una parte clave de la destrucción y la destrucción. Al seleccionar y desarrollar armas láser, los principales factores que se deben considerar son: ① La potencia de emisión más alta posible; ② Alta eficiencia de conversión de energía (3) La longitud de onda del láser debe ubicarse en la ventana atmosférica (lo que significa que la atmósfera absorbe muy poca); energía a esta longitud de onda); (4) La divergencia del haz es pequeña; ⑤ Peso ligero y tamaño pequeño. Hasta ahora, los láseres de alta energía son principalmente láseres de estado sólido, láseres de CO2 y láseres químicos.
(2) Sistema de focalización y seguimiento. Para cualquier sistema de armas, la detección, adquisición y seguimiento de objetivos son las principales prioridades. Las armas láser imponen mayores exigencias a los sistemas de orientación y seguimiento. Debido a que las armas láser se destruyen al golpear directamente el objetivo con un rayo láser, el rayo láser no solo debe alcanzar el objetivo directamente, sino que también debe permanecer en el objetivo durante un período de tiempo para acumular suficiente energía para destruirlo. Para que el rayo láser alcance con precisión el objetivo y lo rastree de manera estable, la precisión de puntería debe alcanzar 2 × 10u7 ( (0) y la precisión de seguimiento debe ser superior a 1 mrad. No se puede lograr la precisión de seguimiento requerida por las armas láser. por los radares de microondas actuales es necesario desarrollar el seguimiento por infrarrojos, el seguimiento por televisión, el lidar y otros seguimientos ópticos de precisión. En la actualidad, el lidar es un sistema de seguimiento que se centra en el desarrollo en el extranjero. y sistema de lanzamiento, también conocido como telescopio de lanzamiento. El haz emitido por el láser se dirige al objetivo a través del sistema de lanzamiento de control de haz. El componente principal del telescopio de lanzamiento es un gran reflector, que enfoca el haz en el objetivo. Cuanto mayor sea el diámetro del reflector, menor será el ángulo de divergencia del haz emitido, es decir, mejor será el enfoque. Sin embargo, cuanto mayor sea el diámetro del reflector, no solo la tecnología de procesamiento es compleja, sino que también el costo es alto.
Las armas láser se pueden dividir en armas láser antisatélites, antiespaciales, misiles antiestratégicos y otras estrategias, así como armas láser tácticas utilizadas para destruir sensores fotoeléctricos (incluidos). ojos humanos), aviones y misiles tácticos son utilizados principalmente por las fuerzas de campo del ejército. El principio de funcionamiento de las armas láser tácticas es el siguiente: sistemas de armas láser antimisiles y antiaéreos, explicando su principio de funcionamiento. el radar de alerta temprana de largo alcance captura el objetivo y envía la información del objetivo al sistema de comando y control. El sistema de comando y control guía el sistema de seguimiento y puntería preciso para capturar y bloquear el objetivo, y luego el sistema de seguimiento y puntería preciso guía. El sistema de lanzamiento del haz lanzará el telescopio para apuntar al objetivo. Cuando el objetivo esté en una posición adecuada, el sistema de comando y control emite una orden de ataque para iniciar el láser y el haz emitido por el láser se dirige al. El objetivo se utiliza a través del sistema de lanzamiento de control y se destruye. Las armas cegadoras se utilizaron en el campo de batalla en la década de 1990. Por ejemplo, en la Guerra del Golfo se utilizó el cegador láser "Pez Cilíndrico" desarrollado por el ejército de EE. UU. El arma láser táctica aún se encuentra en la etapa de investigación experimental.
Por ejemplo, después de la Guerra del Golfo, Estados Unidos lanzó un proyecto de investigación llamado "Desert Flash" para evaluar y estudiar el uso de armas láser contra misiles Scud. Hay tres tipos de láseres para elegir: láser de fluoruro de tritio/fluoruro de hidrógeno, láser de yodo de oxígeno químico y láser de electrones libres. En cuanto a la investigación sobre armas aerotransportadas, la Iniciativa de Defensa Estratégica de Estados Unidos está investigando actualmente el impacto de las turbulencias atmosféricas en la transmisión de un rayo láser cuando se dispara horizontalmente contra un objetivo de misil Scud. Otro estudio, realizado por Lorenz Livermore, disparará rayos láser directamente desde drones a gran altitud para evitar el impacto de las turbulencias atmosféricas en la transmisión láser. Según los informes, estos dos estudios pueden conducir a una demostración integral del programa de láser aerotransportado a finales de los años 1990. Porque la atmósfera producirá efectos de absorción, dispersión y turbulencia en la luz láser. Las moléculas y aerosoles (partículas como polvo, humo, gotas de agua, etc.) en la atmósfera atenúan la energía del rayo láser. La turbulencia atmosférica hará que el rayo láser se expanda, se desvíe, vibre y parpadee, lo que provoca que la energía del láser se reduzca. perderse y desviarse del objetivo. Para láseres potentes, dado que la atmósfera absorbe la energía del rayo láser, la trayectoria óptica se calentará, cambiando así la distribución del índice de refracción de la atmósfera. Este efecto de "halo térmico" de los láseres de gas puede hacer que el rayo láser se desvíe, se expanda, se tuerza o se doble. Otro efecto de la propagación atmosférica es la descomposición atmosférica o ionización atmosférica. Cuando la atmósfera se descompone para producir plasma, absorberá o dificultará gravemente la transmisión del rayo láser, afectando su poder destructivo. Se predice que es poco probable que se utilicen armas láser tácticas contra objetivos blindados terrestres en un futuro próximo, para la defensa aérea para destruir aviones de baja altitud y para interceptar o destruir misiles tácticos. Se estima que no se pondrán en práctica. uso hasta la década de 2038.
2. Arma de haz de partículas
El arma de haz de partículas utiliza un acelerador de corriente fuerte de alta energía para acelerar los electrones, protones e iones generados por la fuente de partículas para acercarse al haz, y utiliza un campo magnético para reunirlos. Un haz denso se lanza directamente o se carga contra el objetivo, utilizando la energía cinética del haz u otros efectos para hacer que el objetivo sea ineficaz. Además de los aceleradores de partículas, las armas de rayos de partículas también incluyen energía, identificación y seguimiento de objetivos, puntería y posicionamiento de rayos de partículas y sistemas de mando y control. Entre ellos, el acelerador de partículas es el núcleo del sistema de armas de haces de partículas y se utiliza para generar haces de partículas de alta energía.
Para abordar el objetivo mejorado, la energía de las partículas aceleradas debe aumentarse a 100 MeV o incluso 200 MeV. Se requiere que la fuente de energía proporcione continuamente 100 MW de potencia dentro de 600 S, la intensidad de corriente máxima es 10 KA. , y el ancho y la altura del pulso son 70 ns. En promedio, se generan 5 pulsos por segundo. Las armas de rayos de partículas son más capaces de destruir objetivos que las armas láser. Sus características principales son: fuerte poder de penetración, energía concentrada, alta tasa de emisión de pulsos y cambio rápido en la dirección de la emisión. Las armas de rayos de partículas se pueden dividir en dos categorías según sus características: una son las armas de rayos de partículas cargadas utilizadas en la atmósfera, que pueden llevar a cabo una matanza "dura" directamente a través del objetivo, y también pueden llevar a cabo una matanza "suave" en un objetivo parcialmente fallido. el otro es un arma de haz de partículas neutrales utilizada en el espacio exterior, utilizada principalmente para interceptar misiles de refuerzo y objetivos a mitad de camino o de reentrada. La investigación actual sobre la antigua arma de rayos de partículas se limita a sistemas de armas de corto alcance como defensa puntual, que se utilizarán en combate real. Se esperaba que fuera de 265.438 en las décadas de 1920 y 1930.
Las principales desventajas de las armas de haz de partículas son: en primer lugar, la pérdida de energía de las partículas cargadas en la atmósfera es grande, en segundo lugar, debido a la difusión del haz, los haces de partículas utilizados en el aire sólo pueden alcanzar objetivos de corto alcance; ; tercero Es el haz que se curva por la influencia del campo geomagnético. Por lo tanto, pasará mucho tiempo antes de que esta arma se utilice en combate real. En la actualidad, los países desarrollados realizan principalmente investigación básica y utilizan como base sistemas de defensa espacial. Es difícil predecir si podrá utilizarse como arma táctica.
3. Armas de microondas Las armas de microondas son armas de energía dirigida que utilizan potentes transmisores de microondas, antenas de alta ganancia y otros equipos de apoyo para hacer converger los potentes rayos de microondas emitidos en haces estrechos, matando y destruyendo objetivos con poderosa energía. . La energía del haz de microondas que irradia es varios órdenes de magnitud mayor que la del radar.
Las armas de microondas se pueden utilizar para matar personas. En cuanto a su mecanismo de muerte, existen dos tipos: "efecto no térmico" y "efecto térmico". "Efecto no térmico" se refiere a irradiar el cuerpo humano con energía de ondas débiles de 3 ~ 13 MW/cm2, que puede causar irritabilidad, dolores de cabeza, trastornos neurológicos, pérdida de memoria, etc. Si este efecto se aplica al campo de batalla, puede causar las anomalías psicológicas mencionadas anteriormente en los operadores de diversos sistemas de armas, lo que provocará fallas en el funcionamiento del sistema de armas.
El "efecto térmico" utiliza una fuerte radiación de microondas para irradiar el cuerpo humano con una densidad de energía de 20 W/cm2 y un tiempo de irradiación de 1 a 2 segundos, provocando la muerte por alta temperatura y calor instantáneos. Otra característica de los rayos de microondas es que pueden penetrar en el interior de tanques y vehículos blindados a través de huecos, vidrio o fibras, quemando a los ocupantes del interior.
Las armas de microondas también pueden desactivar o dañar equipos y componentes electrónicos de los sistemas de armas modernos. Por ejemplo, una energía de microondas débil de 0,01 a 1 microvatio/centímetro cuadrado puede interferir con el funcionamiento normal de los equipos de radar y de comunicación en la banda de frecuencia correspondiente. El campo electromagnético transitorio formado por una fuerte radiación de microondas de 10 ~ 100 W/cm2 puede provocar que la corriente inducida y la carga generada en la superficie del objetivo metálico entren en el interior de tanques, vehículos blindados, misiles, aviones, satélites y otras armas a través de antenas, cables y diversas aberturas o huecos, destruyendo diversos componentes sensibles como sensores y componentes electrónicos, haciendo que el sistema de armas pierda efectividad. La energía de las armas de microondas alcanza 1000 ~ 10000 W/cm2, lo que puede destruir el objetivo debido al alto calor en poco tiempo, e incluso detonar los explosivos en el arma, provocando que el arma sea destruida. En comparación con los rayos láser y las armas de rayos de partículas, las armas de microondas tienen un mayor alcance, se ven menos afectadas por el clima y las contramedidas correspondientes son más complejas.
La investigación actual sobre armas tácticas de microondas, como las armas tácticas de microondas montadas en vehículos, está avanzando rápidamente y se espera que esté equipada con tropas a principios del próximo siglo. Además, Estados Unidos ha desarrollado un tubo de lanzamiento de microondas experimental que puede generar potencia de pulso a nivel de gigavatios en la banda de microondas. Se espera que la potencia de pulso final alcance los 100 GW.
Los problemas con las armas de microondas son: primero, son ineficaces contra objetivos con instalaciones de protección nuclear. Los sistemas electrónicos militares de muchos países están equipados con equipos de destrucción antiatómica y han comenzado a formular estándares de diseño electrónico militar relevantes. Estos dispositivos también tienen el mismo efecto preventivo en las armas de microondas, porque las placas de metal pueden proteger los dispositivos electrónicos de los efectos térmicos de las microondas; en segundo lugar, pueden representar una amenaza para las fuerzas vecinas amigas que se utilizan; Para que un arma de microondas sea efectiva, su potencia debe ser muy alta. Dentro de un cierto rango, puede representar una gran amenaza para los sistemas electrónicos de fuerzas amigas y vecinas. Para evitar esto, se deben utilizar antenas altamente direccionales o blindaje conectado a tierra; en tercer lugar, las armas de microondas pueden ser atacadas por misiles antirradiación (ARM). Un misil antirradiación es un misil que busca señales de radio y radar. No hace falta decir que, dado que las armas de microondas pueden emitir potentes ondas electromagnéticas, ARM se considera el enemigo natural de las armas de microondas. Sin embargo, actualmente algunos estudiosos internacionales tienen opiniones diferentes sobre este tema. Las razones son las siguientes: primero, las armas de microondas se consideran poderosas y pueden detonar misiles de ataque con anticipación; segundo, las armas de microondas pueden afectar los circuitos microelectrónicos en el sistema de guía de los misiles antirradiación, destruyendo así el seguimiento y la desviación de los misiles antirradiación; -misiles de radiación.
2. Tendencias futuras de investigación y desarrollo de armas de energía dirigida
Las armas de energía dirigida incluyen armas láser, armas de rayos de partículas y armas de microondas. Actualmente se encuentra en las etapas previas a la investigación, desarrollo y discusión de tecnología básica y soluciones principales. Se estima que se pondrá en el campo de batalla uno tras otro a principios del próximo siglo, lo que tendrá un profundo impacto en la economía. situación futura del campo de batalla. Las tendencias futuras de desarrollo de las armas de energía dirigida son:
1. Tendencias futuras de investigación y desarrollo de armas láser
(1) Desarrollar nuevos sistemas precisos de localización y seguimiento. La precisión de puntería y seguimiento de las armas láser es muy alta; de lo contrario, no podrán alcanzar el objetivo con precisión y el radar de microondas desarrollado actualmente no puede cumplir con los requisitos. Actualmente, se están llevando a cabo investigaciones a nivel internacional sobre el desarrollo de tecnologías de seguimiento por infrarrojos, seguimiento por televisión y seguimiento óptico lidar, centrándose en los sistemas de seguimiento lidar. (2) Investigación sobre nuevos materiales y nuevas tecnologías de procesamiento para la fabricación de grandes reflectores. Cuanto mayor sea el reflector del arma láser, menor será el ángulo de divergencia del haz emitido y mejor será el rendimiento de enfoque. Los reflectores con diámetros superiores a 1 m no sólo son complejos de fabricar, sino también extremadamente caros. A medida que aumentan el volumen y el peso, aumenta el momento de inercia del director del espejo primario, lo que no puede alcanzar la velocidad de seguimiento del objetivo y la capacidad de abordar múltiples objetivos. Para ello, Estados Unidos y otros países occidentales llevarán a cabo investigaciones sobre la fabricación de materiales para espejos y nuevas tecnologías de procesamiento. Por ejemplo, Estados Unidos planea utilizar materiales compuestos de fibra de grafito como base del espejo, y el espejo estará recubierto de silicona y pulido, y su coeficiente de expansión térmica será cercano a cero. El reflector se compone de varios espejos, lo que reduce los requisitos de procesamiento.
Un avance en esta tecnología podría reducir potencialmente el costo de los espejos y mejorar su portabilidad y estabilidad térmica.
(3) Llevar a cabo activamente investigaciones sobre la turbulencia atmosférica y el "halo térmico" causado por la transmisión de potentes láseres en la atmósfera. Actualmente se están explorando y estudiando los efectos nocivos de la propagación del láser en la atmósfera sobre las turbulencias y los "halos térmicos". En cuanto al efecto de "halo térmico" de la degradación atmosférica, algunas personas han propuesto utilizar un haz guiado de baja intensidad y alta tasa de repetición para ahuyentar las partículas de aerosol en el camino de la luz y luego emitir un láser potente. Otros planean utilizar un láser adaptativo. Óptica para compensar las turbulencias y el efecto "Halo térmico". Todos estos métodos son temas que se están estudiando y se estudiarán.
2. Tendencias futuras de investigación y desarrollo de armas de rayos de partículas
(1) Fortalecer la investigación básica. Para la investigación básica sobre armas de rayos de partículas, primero estudiamos el acelerador que genera partículas. Actualmente, el principal método para generar haces de partículas es utilizar aceleradores de inducción lineal (LIA). Sin embargo, este acelerador es demasiado pesado para usarlo en el campo de batalla. Actualmente, se están realizando esfuerzos para desarrollar un LIA pequeño que se centre alrededor de un LIA lineal y luego se envuelva como un burrito para que el haz de partículas pueda rodear el LIA pequeño existente. El Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de EE. UU. afirmó que el principio del LIA de pequeña circulación necesita mayor confirmación. Su principio de funcionamiento es: al pasar por el mismo acelerador, el haz de partículas pulsantes circula continuamente para agregar energía gradualmente a cada haz de partículas que pasa. Si este pequeño acelerador se puede utilizar en el campo de batalla del ejército, el tamaño y el peso son factores clave.
(2) Preste atención a la investigación de tecnología de alta conversión de energía. Preste atención a la investigación de la tecnología de conversión de energía para formar pulsos de partículas de alta velocidad. En la actualidad, el Instituto de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. declaró que se ha completado la investigación sobre los interruptores tradicionales controlados por silicio y los interruptores de descarga por chispa, y que el siguiente paso será llevar a cabo una investigación sobre los interruptores magnéticos. Este interruptor se basa en el principio de inducción electromagnética saturada y tiene una alta tasa de repetición.
3. Tendencias futuras de investigación y desarrollo de armas de microondas. En el futuro, la investigación y el desarrollo de teorías y tecnologías básicas de armas de microondas serán muy amplias. El foco de su futura investigación y desarrollo es:
(1) Prestar atención a la investigación de armas de microondas de potencia media. Las llamadas armas de microondas de potencia media significan que su potencia es menor que la de las armas de microondas de alta potencia, pero mayor que la de los inhibidores actuales. Los expertos predicen que mientras las microondas de potencia media tengan una frecuencia de repetición de pulso, un ancho de banda y una forma de pulso altos y adecuados, el efecto de daño será mucho mayor que el de los bloqueadores existentes. Los bloqueadores electrónicos sólo sirven para confundir y engañar a los operadores de estaciones de radio y radares para que no puedan funcionar normalmente, mientras que las armas de microondas de media potencia se utilizan para afectar los propios equipos electrónicos, imposibilitando así el trabajo de los operadores. A principios del siglo XXI, se desarrollará con éxito esta arma de microondas de potencia media para sustituir a los bloqueadores electrónicos existentes.
(2) Prestar atención a investigar y resolver el impacto del uso de armas de microondas en sistemas vecinos amigos. La Fuerza Aérea de EE. UU. está investigando actualmente un dispositivo con excelente rendimiento para proteger armas de microondas para superar el problema de que el uso de armas de microondas en futuros campos de batalla no afectará el uso de equipos por parte de fuerzas amigas.
(3) Las armas de microondas a bordo de barcos de la Armada pueden ser las primeras en utilizarse. Porque cada servicio militar tiene requisitos especiales para las armas de microondas. Las armas tácticas de microondas propuestas por el ejército de EE. UU. deberían poder instalarse en orugas grandes. No solo son de tamaño pequeño, sino que también pueden equiparse con antenas altamente direccionales en mástiles verticales para lograr una orientación óptima. La Fuerza Aérea exigía que el arma fuera pequeña, de baja potencia y utilizara una antena especial. Las armas de microondas a bordo de barcos de la Armada tienen las características de alta potencia, antena grande y largo alcance. Según el análisis, entre los tres servicios, las armas de microondas propuestas por la Armada tienen pocas restricciones de peso, espacio y potencia. Por lo tanto, las armas navales de microondas podrían empezar a utilizarse en los próximos 10 a 20 años.