Cодержание
1. Технические характеристики тактических лазеров для борьбы с БпЛА
На протяжении последних десятилетий БпЛА являются одной из наиболее важных целей тактических лазерных систем. При этом в качестве приоритетных рассматриваются малые БпЛА (включая микро), что в общем-то и понятно. Средние (до 1000 кг, высота полета 9-12 км) и большие (высота полета до 20 км) прекрасно обнаруживаются радиолокационными системами и имеют стоимость сравнимую с пилотируемыми АС.
На такой и зенитной ракеты не жалко.
В нашей стране на протяжении многих лет бытует мнение, распространяемое «экспертами полковниками» и просто «военными экспертами», что создание лазерных систем для борьбы с дронами невозможно (у самых продвинутых –«не эффективно»), и это при наличии действующих боевых систем за рубежом.
Рассказывают про «неоднородность атмосферы», «огромную мощность», «рассеивание», даже про «аэрозоли» и «магические» 10 МДж.
При этом в любом учебнике по специальности «Лазерная техника» есть ответы на все эти вопросы, и уж тем более они есть в спецкурсах.
Ниже приведена информация из соответствующего курса БГТУ «Военмех». Формул, естественно, не будет, только некоторые «реперные точки».
Для начала приведу принципиальную схему лазерного комплекса. В зависимости от решаемых задач она может изменяться, однако это наиболее «универсальный вариант». Проблем с пониманием возникнуть не должно.
Воздействие на элементы конструкций БпЛА
Размер лазерного «пятна» важное условие достаточности ущерба. Для не слишком больших целей непоправимый ущерб возникает при размере пятна не менее 15 см.
Разумное время удержания лазерного «пятна» на одном месте быстродвижущейся цели составляет несколько секунд, примем время – 1с
Толщина алюминиевой стенки конструкции для небольших БпЛА составляет 1 мм. В данном случае БпЛА толкуется в расширенном виде.
В этом случае величина плотности мощности на поверхности, необходимой для поражения цели составит 125 Вт/см2. Тогда дошедшие до цели излучение (с учетом площади «пятна») должно иметь мощность 25 кВт, при времени работы 1с.
Для разрушения конструкций из титана, стали или композиционных материалов должна быть увеличена или выходная мощность или время воздействия.
Цели, для поражения которых достаточно создать плотность мощности порядка 100 Вт/см2 (1 ≤ МВт/м2) классифицируются как «мягкие». Цели, порог поражения которых 2 ≤ МВт/м2, называют «твердыми».
Точность прицеливания
Выше было установлено, что оптимальный размер «пятна» сфокусированного на поверхности движущегося объекта d = 0,15 м. Сегодня точность в 1″ является достижимой для реальных систем.
Отсюда можно оценить размер выходной апертуры для лазера с длиной волны 1 мкм – D = 0,5 м
Эта оценка сделана в предположении дифракционного оптического качества лазерного луча, в реальных лазерах расходимость всегда выше дифракционной, поэтому чтобы обеспечить требуемую точность при неидеальной расходимости, требуется пропорционально увеличить выходную апертуру.
Тем не менее, в качестве оценки дальности, при дифракционном качестве луча и точности удержания «пятна» его размер оптимален на дальности до 60 км.
Это означает, что на дальности менее 60 км выходная апертура лазерного комплекса может быть меньше диаметра 0.5 м.
Эти оценки выполнены без учета эволюции лазерного луча при прохождении через неоднородную среду и показывают только роль качества излучения и дифракции на выходной апертуре лазера.
Изменения, которые могут проходить с лазерным лучом по трассе на пути к цели, в определенных обстоятельствах оказывают решающее влияние на характеристики дошедшего до цели излучения.
Расходимость лазерного излучения в атмосфере
При прохождении лазерного луча через слой атмосферы, в котором существует перепад показателя преломления (температуры и скорости движения воздуха) происходит его отклонение от первоначального направления.
Суммарная угловая расходимость лазерного излучения определяется дифракционной расходимостью луча, его дрожанием, и оптическим качеством, а также расходимостью, вызванной турбулентностью (турбулентная расходимость)
С учетом вышеизложенного:
Для лазерной системы с выходной апертурой 0,5м и мощностью 50 кВт максимальная дальность поражения БпЛА составляет примерно 7 км
Для наклонных трас, начиная с углов ≥ 200 влияние приземного слоя становиться минимальным.
Подъем лазерного источника на 1-2 км над уровнем моря кардинально меняет ситуацию. Содержание аэрозоля резко падает, атмосферная турбулентность практически перестает оказывать какое-либо влияние.
Как показывают расчеты, наземный лазерный комплекс, на основе непрерывного лазера с длиной волны примерно 1 мкм и мощностью 20-30 кВт с фокусирующим телескопом диаметром 30-50 см позволяет поражать как «твердые», так и «мягкие» цели в широком диапазоне атмосферных условий. При этом размер сфокусированного «пятна» определяется в основном атмосферными условиями.
Однако даже в неблагоприятных погодных условиях можно получить «пятно» не более 20 см на дальностях до 5 км.
С учетом масса-габаритных и эксплуатационных условий, дальность наземного лазерного комплекса, разумно ограничить 2-3 км для «твердых», и 5-6 км для «мягких» целей.
Это в принципе обеспечивает требуемый уровень плотности мощности даже с учетом реальных потерь, вызванных поглощением и рассеянием в атмосфере.
Дистанции до 6 км, с одной стороны, учитывают реальные особенности рельефа, с другой достаточны, чтобы охватить большинство возможных объектов воздействия.
Определив максимально допустимое смещение «пятна» от центра как ± 5 см, получим точность удержания «пятна» на цели ± 2″ на максимальной дальности, что вполне достижимо на современном техническом уровне.
Таким образом научных проблем в деле создания наземных лазерных систем для борьбы с БпЛА не существует. Дело в решении только технических (инженерных) задач, то есть, в уровне развития промышленного производства в стране.
2. Зарубежные лазерные системы для борьбы с БпЛА
В связи с «реформами» и осуществлением политики «встраивания» России в «Западную цивилизацию», в качестве ее сырьевого придатка, наша страна утратила некогда лидирующие позиции в лазерных технологиях.
Нет никакого смысла рассказывать о лазерном оружии, например, США. Однако обратить внимание на достижения, стран – «одногруппников» без сомнения стоит.
В 2015 году был продемонстрирован первый вариант китайской лазерной установки для борьбы с БпЛА – Low Altitude Guard I.
Система предназначена для уничтожения небольших дронов на дальности до 2000 м, движущихся на высоте до 500 м, со скоростью до 180 км/ч. Поражение цели происходит в течение 5 секунд после обнаружения.
В лазерной установке используется твердотельный импульсный лазер мощностью 10 кВт.
Система управления имеет максимально возможный уровень автоматизации и способна самостоятельно обнаруживать, идентифицировать и сопровождать цели.
Небольшие габариты установки LAG I позволяют скрытно устанавливать ее на крышах высотных зданий, размещать вокруг инфраструктурных объектов, предприятий, аэродромов и т.п.
Проведенные боевые испытания системы показали 100% боевую эффективность при работе по 30-ти БпЛА.
«Звездой» Airshow China 2018 стала лазерная установка LW-30 c лазером мощностью 25 кВт, способным поражать БпЛА на дальности до 25 км.
Система размещена на 2 грузовиках, на одном размещена непосредственно лазерная установка, на втором грузовике располагается система обнаружения целей: БпЛА, бомб, мин, если их скорость не превышает 200 км/час.
Уже в декабре того же года на экспорт была отправлена первая партия лазерных комплексов LW-30
В 2017 г. в ОАЭ, Китай представил лазерную установку «Silent Hunter» («Молчаливый охотник»).
Дальность поражения БпЛА от 1,5 км до 4 км, мощность боевого лазера 30-100 кВт (по другим данным) 50-70 кВт.
В печати сообщалось, что с расстояния 800 метров установка способна прожечь стальной лист толщиной 5 мм, а с 1000 – стальную пластину толщиной 2 мм.
К разработке лазерного оружия в Турции приступили в мае 2013 года. В 2015 г агентство «Анадолу» сообщило что разработанная модель лазерной «пушки» высокой мощности прошла успешные испытания. Лазер уничтожил мишень, установленную на движущейся платформе.
В 2018году было объявлено, что успешно испытан турецкий боевой лазер, способный поражать малогабаритные БпЛА с 500 метров, а с 200 метров – взрывные устройства.
4 июля 2019 г. турецким боевым лазером, в окрестностях Мисураты, был уничтожен китайский БпЛА Wing Loong II ВВС ОАЭ. БпЛА выполнял разведывательно-ударный вылет в интересах войск маршала Хафтара.
Wing Loong II не какой-то коммерческий дрон а боевая машина «среднего класса», длиной 11 м, размахом крыльев более 20 м и массой 4200 кг, способный нести до 480 кг полезной нагрузки.
Лазерная установка фирмы «Aselsan» была смонтирована на шасси бронеавтомобиля повышенной проходимости семейства «Ejder».
Ее оптико-электронная система (турецкого производства) позволяет осматривать цель, выбирать уязвимые точки и удерживать лазерный маркер на выбранной.
Мощность «пушки» 50 кВт, обеспечена работа в режиме непрерывного излучения, без перерывов на «накачку» лазера.
Данная боевая машина не экспериментальный образец, а функциональная, серийная машина, проверенная в реальном бою. Для ее транспортировки не нужно соблюдение никаких специальных условий, и она обладает таким же уровнем подвижности, что и любой другой однотипный бронеавтомобиль.
Стоимость «выстрела» лазером равна цене дизельного топлива, израсходованного во время стрельбы.
3. Коротко о советских разработках
Как известно, первый лазер был создан Теодором Майманом в 1960 году. В 1963 заместитель Министра Обороны СССР А. Гречко обратился с запросом в Академию Наук о возможности использования лазерного излучения в военных целях. Ответ готовил заместитель директора ФИАН Н.Г. Басов.
В то время существовали только импульсные лазеры с энергией около 10 Дж. Собственно это стало началом советской лазерной программы.
В 1964 году Чарльз Таунс, Александр Прохоров и Николай Басов были удостоены Нобелевской премии по физике «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей, основанных на мазерно-лазерном принципе»
В 1965 году в СССР было запущено две программы создания высокоэнергетических лазеров:
«Омега» – научный руководитель А.М. Прохоров
«Терра-3» – научный руководитель Н.Г. Басов
Основное направление первой – создание системы противосамолетной обороны (ПВО), второй – уничтожение головных частей баллистических ракет на конечном участке траектории (ПРО).
Кстати, именно тогда и возникло «магическое число» 10 МДж, которое так любят повторять самые разные «эксперты» от полковников до недоучек.
Для разработки лазеров для ПВО было необходимо определить лазерную энергию необходимую для поражения цели. Мудрить не стали и определили такой же, как суммарная кинетическая энергия всех осколков типовой боеголовки ракеты «Земля-Воздух».
Понятно, что в самолет попадает меньшая часть от общего количества осколков, ну а соотносить эту энергию с БпЛА, при уровне современных знаний, бред сивой кобылы.
Программы создания лазерного оружия пользовались большой поддержкой всех советских Министров Обороны. На их реализацию в течение многих лет затрачивались огромные средства. Кроме различных институтов, полигонов, в 25 км от Владимира, был построен новый город – Радужный.
В части темы статьи можно сказать, что первая воздушная цель была сбита лазерным излучением 22 сентября 1982 года. Это была болгарская радиоуправляемая мишень РУМ-2МБ (масса 14 кг, скорость 130 км/ч, ДВС 50 л.с.)
По результатам испытаний большая группа сотрудников «Алмаза» и организаций кооперации была награждена орденами и медалями. Были присуждены Ленинская и Государственная премии СССР.
После поражения в холодной войне, большая часть советских разработок, в качестве «колониального налога» утекла на запад. Необходимо отметить, что ущерб, нанесенный стране, в результате утечки/передачи советских технологий, вероятно никогда не будет посчитан.
Один из основных подрядчиков Пентагона, в части лазерных твердотельных технологий фирма — IPG Photonics создана русским эмигрантом В. Гапонцевым, на основе сами понимаете чего.
Интересно что Минпромторг до недавнего времени считал (может и сейчас считает) IPG Photonics одной из лучших российских (??!!) компаний.
После вопроса, на одном из наших пропагандистских сайтов, можно ли считать российской компанией фирму, зарегистрированную в США и платящую налоги в бюджет этой страны, выполняющую заказы Пентагона и не выполняющую заказы для ВС РФ, я был… заблокирован.
Такой вот я, неуживчивый)
