Лазеры против снарядов
Цель изложения материала
Целью данной статьи является представление материалов по противостоянию лазерного оружия (ЛО) и объектов в воздухе с использованием простых моделей. Такой подход позволяет посмотреть на нагрев конструкций со стороны цифр.
На представленные в статье значения времен до критического нагрева элементов объектов следует смотреть только как на любопытные данные, которые потом нужно забыть. Представленные результаты указывают только на возможные проблемы, но не являются окончательными результатами, так как не учитывают ряд технических подробностей.
Иными словами, материал статьи только позволяет посмотреть на ЛО с точки зрения: «неопасно», «может быть опасно» или «опасно». Посмотреть, как могут повлиять разные меры на теплостойкость объектов. Какие технические детали упущены при оценке нагрева?
Например, не используется подробная конструкция взрывателя. Фактическая масса его больше массы используемой в расчете в зоне воздействия светового пятна лазерного излучения (ЛИ). В конструкции взрывателя имеются воздушные микрозазоры, которые затрудняют распределение тепла по его конструкции и подвод тепла к взрывчатым веществам (ВВ). Требуется более кропотливо учитывать контактные сопротивления по резьбовым соединениям и т.д. Температура инициирующего заряда из состава взрывателя может оказаться ниже значения температуры воспламенения (t=290оС), которое рассматривается в статье.
В предыдущей части мы рассматривали непрерывное воздействие ЛИ перед корпусом объекта, имеющего параметры: мощность 60 кВт и диаметр 16 мм. Была проведена оценка влияния на объекты ЛИ мощностью 100 и 500 кВт. Такой же подход будет использован и в новой части.
Возвращение к минометным минам
После выхода предыдущей части задавались вопросы о мерах, которые могут повысить время до взрыва мины. Отмечалось, что неправильно, когда автор глубокомысленно что-то вещает, но не представляет никаких доводов. Лучше тогда в статье об этом не упоминать…
Приходится согласиться с тем, что, если о чем-то говорилось в тексте, то следует более подробно об этом написать.
Рассмотрим меры по повышению живучести мин при воздействии ЛИ, которые связаны с корпусом боеприпаса и вытекают из представленного ранее материала. Предложения по изменению внутренней части все-таки оставим за рамками рассмотрения.
Для определения мер по повышению стойкости боеприпасов к воздействию ЛИ следует предварительно рассмотреть вопрос, связанный с сопровождением и поражением целей. Учитывая, что одна из перспективных установок ЛО должна в течение секунды выдавать до 20 импульсов, то участие человека в решениях АСУ не предусматривается. Получается, что система управления сама в автоматическом режиме решает вопросы сопровождения целей и последовательного выбора их для поражения. Относительно важным представляется вопрос об уточнении признака, по которому система должна принять решение о том, что боеприпас считается уничтоженным. Попробуем порассуждать.
Вариант 1. АСУ последовательно отдает установке ЛО команду на поражение цели до тех пор, пока не посчитает цель уничтоженной. Цель может облучаться в импульсном или в непрерывном режиме. Признаками уничтожения цели могут быть, например, взрывное изменение геометрии боеприпаса или такое же быстрое изменение траектории, которая не свойственна данному типу целей.
Вариант 2. АСУ может классифицировать цель по ее образу и отнести к определенному типу целей. По типу цели и параметрам траектории система может задавать время облучения или количество импульсов, необходимые для ее уничтожения.
Возможно сочетание в алгоритме обоих вариантов или использование иных решений. Если в алгоритме АСУ используются указанные варианты, то в нем имеется слабое звено. При наличии имитатора мины (без ВВ) и сохранении центра масс можно при обстреле чередовать боевые мины и имитаторы. В этом случае система управления должна больше времени уделять попыткам уничтожения имитаторов. Установка ЛО будет тратить больше времени на уничтожение целей, чем требуется до подрыва ВВ. Это приведет к тому, что больше мин может долететь до цели. Второй способ немного повысить теплостойкость мины – это ободрать краску с носовой части и отшлифовать поверхность.
Однако при наличии установки ЛО мощностью 500 кВт и авиационного комплекса (или станции обнаружения и артиллерийских орудий) для обеспечения ПВО объекта (на первом этапе) и обнаружения и поражения позиции минометной батареи (на втором этапе) можно обеспечить гарантированное прикрытие объекта.
122-мм неуправляемый реактивный снаряд установки «Град»
Для упрощения изложения материала автор использует такое же упрощенное описание конструкции корпуса снаряда с точки зрения его нагрева. Мы будем рассматривать поверхность взрывателя, имеющего отполированную поверхность (или нанесенное гальваническое покрытие), носовую и цилиндрические части корпуса в зоне размещения ВВ, окрашенные краской.
122-мм неуправляемый реактивный снаряд при ведении огня на максимальную дальность имеет скорость в конце траектории 318-324 м/с и дополнительно совершает вращательное движение на пассивном участке траектории со скоростью 8 об/с. Снаряд имеет стальной корпус с толщиной около 7 мм.
При облучении цилиндрической части корпуса, которая повернута относительно оси ЛИ на достаточно большой угол, значительно возрастает длина пути лазерного луча по металлу до достижения ВВ (с 7 до 11,4 мм). Также происходит отток тепла в сторону от зоны действия луча. Поэтому воздействие ЛИ на цилиндрическую часть корпуса боеприпаса приводит к меньшему нагреву.
При воздействии ЛИ происходит нагрев:
— ВВ взрывателя — до 152оС на десятой секунде;
— ВВ в зоне цилиндрической части корпуса менее 110оС на десятой секунде;
—ВВ в зоне носовой части до 290оС на 5,1 с.
Из представленных результатов видно, что возможен взрыв (загорание) ВВ после пятой секунды при облучении небольшого участка поверхности в носовой части корпуса реактивного снаряда.
Ранее говорилось о том, что плавление материала лазерным лучом происходит слоями толщиной 10-6…10-5 см. Рассмотрим нагрев участка носовой части корпуса снаряда при его однократном прохождении через световое пятно ЛИ. В среднем за период облучения за одно прохождение пятна участок корпуса нагревается на 22,9оС и в результате последующего вращения (до следующего вхождения в зону пятна) участок корпуса охлаждается до 6,4оС. Иными словами, среднее приращение температуры корпуса за один оборот снаряда составляет 6,4оС.
Время полного залпа (40 реактивных снарядов) из установки «Град» составляет до 20 с. В этом случае скорость подхода снарядов к границе зоны облучения установкой ЛО составит один снаряд в 0,5 с. При скорости полета на конечном участке траектории 318 м/с расстояние шесть километров снаряд пролетит за 19 секунд. За 39 с (20+19) установка ЛО сможет поразить 7 снарядов из 40.
При импульсной работе установки количество поражаемых снарядов уменьшится. Однако не все понятно в данном вопросе. Например, станции оптико-электронной разведки и обнаружения могут работать в непрерывном режиме, отслеживая одновременно несколько целей в воздушном пространстве. Возможно, что если позволит система управления, охлаждения и питания установки ЛО, то она когда-то сможет в импульсном режиме облучать 2 цели. Но это только предположение автора…
Если в полевых условиях будет позволено (до установки взрывателя) содрать краску с носовой части корпуса и отшлифовать ее, то установка ЛО успеет уничтожить всего три снаряда из 40.
При мощности установки в 100 кВт и идеальном поражении цели только в носовую часть корпуса, окрашенную краской, до цели все же дойдет 28 реактивных снарядов. При отшлифованной носовой части корпуса снаряда до цели их доберется около 33-34.
При описании испытания установок ЛО разработки США и Израиля упоминалось, что при необходимости на боеприпасах может быть сосредоточено ЛИ двух комплексов. Возможно, что рассматривается попарное размещение установок ЛО на позиции. В случае поражения снарядов в носовую часть, окрашенную краской, и наличия двух установок ЛО до цели долетит менее 14 боеприпасов.
При наличии установки ЛО мощностью 500 кВт шутки заканчиваются и требуется проведение более точной оценки с учетом ранее неучтенных факторов. Для преодоления обороны, организованной мощными установками ЛО, требуется увеличивать количество установок РСЗО или же разрабатывать новый тип снарядов.
Способом повышения теплостойкости ВВ, который не затрагивает внутреннюю конструкцию снаряда, является нанесение на корпус взрывателя и на носовую часть снаряда коррозионностойкого покрытия со степенью поглощения ЛИ сопоставимым с полированной алюминиевой поверхностью. Такой подход может позволить повысить время до загорания ВВ более чем в 3,8 раза. Однако мероприятия по такой доработке весьма дороги, требуют много времени на принятие решения и неудобны при эксплуатации боеприпасов. Следует отметить, что еще даже не понятно: нужно разрабатывать снаряды стойкие к воздействию ЛИ или нет…
При воздействии ЛИ на корпус реактивных снарядов большего диаметра, например, на снаряды для системы «Смерч» (диаметр 300 мм) нагрев их корпусов будет снижаться за счет увеличения площади облучаемой поверхности за один оборот и за счет несколько большего вращения (до 9,5 об/с). В этом случае теплостойкость реактивного снаряда к воздействию ЛИ возрастает почти в 2,5 раза, по сравнению со стойкостью снаряда системы «Град». Оценка не распространяется на кассетные снаряды системы «Смерч» и боевые элементы из их состава.
152-мм снаряд артиллерийского орудия типа «Мста»
152-мм снаряд имеет больший угол стреловидности и меньшую кривизну корпуса по сравнению со 120-мм минометной миной. Минимальная толщина корпуса в носовой части снаряда составляет около 12 мм.
Снаряд нарезной артиллерии имеет явное преимущество относительно мины: в полете он совершает вращательное движение. Скорость вращения 152-мм снаряда составляет около 150 об/с. Скорость полета в конце траектории на максимальную дальность равна 367 м/с. Время нахождения снаряда в зоне облучения ЛИ длиной 6 км составляет 16,4 с. При облучении луч ЛИ действует на корпус снаряда по замкнутой линии шириной 16 мм. Увеличение площади, на которую падает ЛИ и ее охлаждение после выхода из зоны светового пятна приводит к увеличению времени до взрыва или загорания ВВ снаряда.
При воздействии ЛИ на поверхность взрывателя снаряда на десятой секунде нагрев внутренней поверхности составляет 97оС. При облучении носовой поверхности снаряда, окрашенной краской, температура взрыва ВВ достигается на 8,9 с.
Фактически это время может быть несколько большим из-за отклонения траектории полета снаряда в правую сторону на величину около двух десятков сантиметров в секунду (эффект деривации).При недостаточной точности фокусировки луча ЛИ на одной и той же точке корпуса время до взрыва ВВ может увеличиться.
При скорострельности гаубицы типа «Коалиция-СВ» до 16 выстрелов в минуту снаряды к границе зоны облучения установкой ЛО будут подходить каждые 3,8 с. В этом случае установка успеет поразить всего 6 снарядов (37,5%).
Очистим от краски носовую часть снаряда и отшлифуем ее. Введение огня из гаубицы такими снарядами приведет к тому, что установка ЛО мощностью 60 кВт не успевает нагреть корпус до температуры взрыва ВВ за время пролета снарядом расстояния 6 км. Установке ЛО мощностью 100 кВт также не поразить «ошкуренные» снаряды. Корпус носовой части успеет нагреться только до 207оС.
При противостоянии установки мощностью 500 кВт и «ошкуренных» снарядов лазерная установка будет уже близка к победе: к цели дойдет только каждый четвертый снаряд.
Вариантов противодействия 152-мм дальнобойной гаубицы установке ЛО мощностью 500 кВт всего три: удвоить количество гаубиц, иметь снаряды другой конструкции или провести исследования по уточнению воздействия ЛО на боеприпас.
Но тут мы начинаем играть на другом поле. Важно знать: кто господствует в воздухе. Если ЛО играет на стороне, у которой обеспечивается господство в воздухе, то гаубицам жить не долго. В противном случае – все наоборот. В любом случае вопрос противостояния гаубиц и установок ЛО не будет актуальным до 2023-2025 годов.
Авиационные и прочие комплексы
Легкие и средние БЛА при подлете в зону облучения мощных установок ЛО практически не будут иметь шансов на выживание.
При рассмотрении проекции планера самолета снизу-спереди мы увидим, что большую часть проекции занимают крыло (отъемная часть крыла). В крыле размещаются топливные баки, которые занимают около 1/3 поверхности. Возможно, что ничего страшного в этом и нет, так как из этих баков топливо в первую очередь перекачивается в расходный бак. При подходе самолета к линии боевого соприкосновения топлива уже не должно остаться в этих баках. В виду конструктивных особенностей в баках все же остается не израсходованный или не сливаемый остаток топлива. Трудно сказать какое количество этого топлива может превратиться в пары. Ведь при воздействии высокой температуры взрываются именно пары топлива.
Неспециалисту трудно сказать: является ли воздействие ЛИ в зону расположения крыльевых топливных баков критичным или нет. Взрыва не произойдет при облучении самолета Су-34, у которого крыльевые баки заполнены пористым пенополиуретаном. Но загорание исключить нельзя. Только топлива там остается немного и снова самолету это будет не критично. Для самолетов, которые не имеют таких элементов защиты в крыльевых топливных баках, воздействие ЛИ может оказаться опасным...
Все системы самолета зарезервированы и поэтому при длительном воздействии ЛИ на элементы конструкции, по мнению автора, вряд ли приведут к катастрофическим последствий после воздействия ЛИ в течение 10-16 с, которые мы рассматривали раннее. В самолете имеется слабое звено – это пилот. Его не нужно прожигать, а достаточно использовать ЛО для воздействия на человека или же вывести из строя системы авиационного комплекса. Поэтому самолет не сможет противодействовать установке ЛО.
Тяжелые БЛА и роботизированные самолеты. Для их поражения может потребоваться значительное время. Уже сейчас отрабатывается вопрос об обнаружении факта лазерного облучения самолета. Обнаружение факта и приблизительного места расположения лазерной системы. В случае реальной опасности установок ЛО для самолетов достаточно быстро появятся системы обнаружения этих установок. А после обнаружения больших и хрупких установок им долго не жить…
Установки ЛО против МБР, по мнению автора – это дезинформация… Наш комплекс «Пересвет» находится на дежурстве в зоне размещения частей РВСН. Для чего? БЛА до него не долетят – далеко. Бороться с крылатыми ракетами? В условиях лесистой местности? Конечно же это не эффективно. А вот поразить системы разведки на спутниках или сами спутники при уходе из мест ППД мобильных комплексов – легко…
Установка ЛО воюет не сама по себе. Если ее примут на вооружение, то она впишется в определенную нишу системы ПВО. Она будет прикрывать зенитно-ракетные комплексы и комплексы будут прикрывать ее. Если установка ЛО будет расположена вблизи линии боевого соприкосновения, то противник может использовать различные средства разведки и обнаружить установку на позиции. А если обнаружит, то постарается уничтожить.
Автор подводит вас к тому, что установки ЛО будут использоваться в системе вооруженных сил и в этом случае такие установки не будут противниками для вооруженных сил РФ. С нами конфликтуют и могут конфликтовать в будущем крупные бандформирования, мятежные районы в разных странах и достаточно небольшие приграничные государства. В этих ситуациях разведобеспечение, господство в воздухе, обеспечение наземных войск останется за нашими войсками. Поэтому, по мнению автора, установки ЛО не опасны для наших войск в региональных конфликтах. При крупных конфликтах сдерживающей силой будет являться ядерное оружие.
Информация