Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием (2003) (1186261), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Кока пьютсры, нспользуюшиеся в системах обработки данных. системах связи, дисплеях, управлякпцих производственных системах, включая гцосссйную и железнодорожную сигнализации. РЛС, электронное военное оборудование, спутники, аппаратура связи УВЧ, ОВЧ, ВЧ и низких диапазонов и телевизионная аппаратура — все является потенциально уязвимым по отношению к электромагнитному импульсу. Основным техническим средством реализации мошных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного электромагнитного оружия, в настоящее время является генератор с взрывным сжатием магнитного поля.
Впервые такой генератор демонстрировался в конце 50-х годов в Лес-Аламосской национальной лаборатории США [б]. Позлнсс было разработано и испытано много модификаций такого генератора в США н СССР, обеспечивавглих создание электрической энергии в десятки мегаджоулей в промежутки времени от десятков до сотен микросекунд.
При этом уровень развивасмой пиковой мошности достигал елиниц и десятков тераватт, а производимый генератором ток в 10...1000 раз превышал ток, порождаемый типовым разрядом молнии. Устройство и принцип действия гене- ратора иллюсзрирустся рнс. 18.1. Генератор Рис. 18.1. Схема устройства генератора состоит из ротора и статора. В представлен- с взрывным сжатием магнитного поля ном варианте генератора коаксиального ти- 378 па в качестве ротора используется цилиндрическая медная трубка, заполненная взрывчатым веществом, Статор генератора формируется спиралью из прочного (обычно медного) провода, окружающей ротор. В целях оптимизации электромагнитной индукции в роторе статорная обмотка иногда делится на секции.
Первоначальное магнитное поле в генераторе, предшествующее взрыву, формируется стартовым ~оком статора. При этом может использоваться любой внешний источник, способный обеспечить импульс электрического тока силой от единиц килоампер до мсгаампер. Во избежание преждевременного разрушения генератора поверх статорнон обмотки устанавливается кожух из немагнитного материала (обычно цемента или стекловолокна совместно в эпоксидной смолой).
Подрыв взрывчатого вещества происходит с гюмошыо специального ~енератора в момент, когда ток в статорной обмотке достигает максимума. Образующийся при этом плоский однородный фронт взрывной волны распространяется вдоль взрывчатого вещества, деформируя структуру ротора, превращая се из цилиндрической в коническую форму. В момент расширения трубки ротора до размеров статора происходит короткое, замыкание статорной обмотки, приводящее к эффекту сжатия магнитного поля генератора и возникновению мощного импульса тока величиной порядка нескольких десятков мегампер. Сгспсиь возрастания выходного тока по сравнению со стартовым током зависит от конструкпии генератора и может достигать нескольких десятков. Другим типом источника низкочастотной электромагнитной энергии болыцой мощности является магннтомдродннамический генератор (МГД), приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатки.
Основой работы данного генератора является возникновение тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Только в качестве проводника используется плазма, состоящая из ионизированного взрывчатого вещества или газообразного топлива, движущаяся сквозь магнитное поле. Однако данный тип генератора к настоящему времени меньше проработан, чем генератор с взрывным сжатием магнитного поля, и потому имеет пока меньшие перспективы широкого применения в боевых электромагнитных средствах.
Реализация низкочастотного элекгромагнитного оружия в эффективном варианте требует больших антенн, поскольку ее максимальная излучаемая мощность лежит в диапазоне частот ниже ( МГц. Решением этой проблемы можст быть применение катушек с намотанными на них кабелями, выбрасываемыми в момент взрыва электромагнитной бомбы, или достаточно точная доставка боевого средства к месту расположения подавляемого объекта. В последнем случае наводка электромагнитного импульса на радиоэлектронные устройства объекта может осуществляться непосредственно за счет обмотки электромагнитного генератора и будет тем сильней, чем ближе к объекту располагается этот генератор.
Техника реализации СВЧ-энергии высокой мощности. В качестве генератора СВЧ-излучения могут использоваться различные электронные приборы, начиная от широко известных магнетронов и клистронов и кончая новыми приборамп— генератором с виртуальным катодом (виркатором), гиротроном, лазером на свободных электронах и плазменным лучевым генератором. Все эти приборы обладают способностью преобразовывать кинетическую энер~ ию электронного пучка в электромагнитную энергию СВг(-диапазона. 379 Существующие лабораторные источники мощности СВЧ-излучения способны работать как в импульсном (длительностью 10 нс и более), так и в непрерывном режимах и перекрывать диапазон от 500 МГц до десятков ГГц при частотах повторения от единиц до тысяч импульсов в секунду. Максимальная генерируемая при этом мощность достигает уровня нескольких мегаватт (при непрерывном режиме) и нескольких гига- ватт (при импульсном режиме).
Разумеется, различные типы генераторов в пределах указанных параметров не являются одинаковыми. Так, гиротроны работают в миллиметровом диапазоне волн с высоким КПД, а варакторы — в сантиметровом диапазоне и имеют меныций КПД. Для тактического СВЧ-оружия крайне важно, чтобы генераторы были нли достаточно широкополосными, или перестраивались в прсделах декады.
Наибольшей широкополосностью обладают и пазменно-лучевые приборы, а легче всего перестраивак тся по частоте — виркаторы. На рис. 18.2 приведена схема виркатора с соосным виртуальным катодом. По своей конструкции этот внркатор представляет собой круглый волновод, переходящий в конус. Катод представляет собой металлический цилиндрический стержень диаметром несколько сантиметров, анодом является натянутая на обод меРис. 18.2. Схема вяркатора с соосным таллическая сетка.
При подаче на виртуальным катодом анод положительного потенциала по- рядка 10'...10' В вследствие взрывной эмиссии с катода поток электронов устремляется к аноду и проходит через него в пространство за анодом, где тормозится собственным кулоновым полем и отражается обратно к аноду, образуя виртуальный катод на расстоянии от анода, примерно равном расстоянию от него до реального катода. Отраженные электроны проходят сквозь сетку анода и вновь тормозятся у поверхности реального катода. В результате формируется облако электронов, осциллируюшее у анода в потенциальной яме между виртуальным и реальным катодами.
На частоте колебаний облака электронов возбуждается СВЧ- поле, которое излучается в пространство через диэлектрическое окно. Стартовые токи в внркаторах, при которых возникает генсрация, составляют 1...10 кА, а выводимая СВЧ-мощность достигает единиц гигаватт. Особенности физических процессов, возникаклцих в виркаторах, делают их наиболее приемлемыми для генерации импульсов наносекундной длительности в длинно- волновой части сантиметрового диапазона. Экспериментально от виркаторов получены уровни мощности от! 70 кВт до 40 ГВт в сантиметровом и депиметровом диапазонах (6). Недостатком виркаторов является низкий КПД, составляющий примерно 1 %, что обусловливается многомодовым характером генерируемого в них электромагнитного поля и интерференцией между модами. Преимущество высокочастотных устройств перед низкочастотными — возможность фокусирования генерируемой ими энергии в направлении пели с помощью достаточно компактных антенных систем с механическим или электронным управлением.
389 При необходимости поражения одновременно нескольких целей можно использовать ФАР, позволяющие быстро менять положение луча и формировать одновременно несколько лучей. Но при этом следует учитывать допустимые уровни электромагнитного излучения, на которых сказываются эффекты, связанные с электрическими пробоями в атмосфере. Ограниченная электрическая прочность воздуха устанавливает границу плотности потока СВЧ-энергни.
Экспериментально установлено, что значение плотности потока СВЧ-энергии, при котором наступает диэлектрический пробой в воздухе, меняется с частотой, длительностью импульса, давлением воздуха и плотностью свободных электронов, с которой начинается лавинный процесс пробоя. При их наличии и нормальном атмосферном давлении пробой начинается при плотностях мошности 10'...! Оь Вт!см, если длительность импульса СВЧ-излучения больше наносекунды. Но для наступления пробоя, требуется время, необходимое для того, чтобы свободные электроны успели поглотить достаточное для начального пробоя количество СВЧ- энергии.
В соответствии с этим фактором пробой наступает лишь в конце мощного СВЧ-импульса. При выборе рабочей частагы СВЧ-излучения учи гываются также условия распространения электромагнитных волн в атмосфере. Известно, что СВЧ-излучение поглощается в атмосфере водяным паром, молекуламн кислорода и осадками. Пики резонансного поглощения водяным паром приходятся на частоты 22 и 185 ГГц, а для молекул кислорода — на частоты 60 и 118 ГГц. В пределах дальности действия тактического оружия (1...100 км) и на малых высотах поглощение в диапазоне нескольких гигагерц на этих резонансных частотах может быть недопустимо большим. Поглощение осадками возрастает с частотой.
Так, на частоте 3 ГГц излучение ослабляется на расстоянии !0 км при умеренном дожде на 0,01 дБ, но на частоте 30 ГГц при тех же условиях оно уже возрастает до 10 дБ !6~. Таким образом, выбор рабочей частоты излучения СВЧ-оружия зависит от требований д зьности действия и всепогодности его применения. 18.Т. Тактика применения электромагнитного оружия Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и в мобильном вариантах. При стационарном варианте облегчается выполнение массогабаритных и энергетических требований к аппаратуре, упрощается ее обслуживание.
Но при этом требуется обеспечение высокой направленности электромагнитного излучения только в сторону цели во избежание поражения собст венных радиоэлектронных устройств этим излучением. Это можно обеспечить только применением остронаправленных антенных систем. В случае реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать при реализации низкочастотного ЭМО. В этом отношении мобильный вариант реализации ЭМО имеет ряд преимушеств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
