SAMSUNG_102020 SAMSUNG_102020 SAMSUNG_102020 Advertisement

Laserové lúče pred lietadlom umožňujú dosahovať extrémne rýchlosti a navždy zmeniť spôsob boja

0

Dve najdôležitejšie témy výskumu a vývoja v oblasti vojenského priemyslu v poslednom desaťročí boli riadené energetické systémy a hypersonické zbrane. Hranice toho, čo je s týmito technológiami možné, sa ustavične posúvajú a tieto snahy by mohli čoskoro navždy zmeniť tvár vojny. Uvedené dve špičkové oblasti vojenského výskumu sa začínajú v laboratóriách zbližovať s cieľom umožniť bezprecedentné rýchlosti vzdušných zbraní.

Kombináciou pokročilej technológie smerovanej energie s najnovšími návrhmi hypersonických lietadiel vytvorili výskumní pracovníci v laboratóriách základy pre systémy určené doslova na opláštenie celého lietadla plazmou indukovanou laserom a/alebo mikrovlnami, čo by mohlo drasticky znížiť odpor. Ak bude tento koncept úspešný, môže viesť k novým hraniciam v rýchlosti a radikálne novým formám konštrukcie lietadla.

Takéto lietadlá a zbrane by umožnili letové rýchlosti, ktoré môžu prekonať aj tie najpokročilejšie a najvýkonnejšie systémy protivzdušnej obrany. Jedna vec je zachytiť a zničiť balistickú strelu, no úplne iné je pokúsiť sa zachytiť projektil pohybujúci sa rýchlosťou vyššou ako päťnásobok rýchlosti zvuku, vykonávajúci pritom náhle zmeny trajektórie.

Pretože siete integrovaných senzorov a protiraketová obrana sa stávajú stále sofistikovanejšími a zdatnejšími, kľúčovou úlohou sa stal vývoj zbraní schopných vyhnúť sa alebo obísť obranu extrémnou rýchlosťou. Z toho dôvodu sa v posledných rokoch investujú obrovské sumy peňazí do výskumu a vývoja hypersonických zariadení. Niekoľko systémov sa už dokonca priblížilo k prevádzkovému stavu.

Americké letectvo a Lockheed Martin pracujú na zbrani AGM-183A Air-launched Rapid Response Weapon (ARRW), čo je hypersonický systém podporujúci kĺzanie, o ktorom sa tvrdí, že je schopný dosiahnuť rýchlosť až Mach 20. Očakáva sa, že bude funkčný do roku 2022. Dve najväčšie prekážky, ktorým čelia všetky hypersonické systémy, sú odpor a výsledné tepelné namáhanie pri lete vysokou rýchlosťou.

Extrémne úrovne tepla generované trením môžu narušiť štrukturálnu integritu tela lietadla a poškodiť vnútorné komponenty. Jeden zo spôsobov, ako zmierniť tento problém, je pridať tienenie na vonkajšie povrchy tela lietadla. To však môže zvýšiť jeho hmotnosť, znížiť dolet, manévrovateľnosť a maximálnu rýchlosť. Vyladenie geometrie môže zmierniť odpor, čo by pomohlo aj znížiť vytvorené teplo.

No pre obmedzenia materiálovej vedy a potrebu zahrnúť do hypersonickej rakety rôzne subsystémy sú možnosti zmeny geometrie limitované. Treba teda hľadať ďalšie spôsoby znižovania odporu. A tu sa dostáva do obrazu redukcia odporu prostredníctvom smerovaného ukladania energie. Minimálne od 80. rokov 20. storočia skúmalo mnoho popredných leteckých laboratórií koncept „depozície energie“ s cieľom znížiť odpor vzduchu.

Táto koncepcia zahŕňa sústredenie energie do zväzku vo forme laserových vlákien, elektrických oblúkov alebo mikrovlnného žiarenia pozdĺž nábežných hrán alebo tesne pred lietadlom, aby boli vzdušné podmienky viac priaznivé pre vysokorýchlostný let. V štúdii z roku 1983, ktorú financovala NASA, jej autor Leik Myrabo navrhol použitie laserov doslova na výbuch vzduchu pred vysokorýchlostným lietadlom, vytvorenie „laserom podporovanej detonácie“ (LSD – laser-supported detonation).

V priebehu 90. rokov 20. storočia bola táto myšlienka aktualizovaná a podobné koncepty skúmali aj iní vedci. Počas posledných dvoch desaťročí výskumníci v Brazílii a Rensselaerov polytechnický inštitút v Rochestri (New York, USA) navrhli experimenty na testovanie depozície energie v hypersonických veterných tuneloch. Do výskumu sa opäť zapojil aj Leik Myrabo, tentoraz spolu s tímom brazílskych vedcov. Koncept sa stal známym ako Laser-Supported Directed Energy Air Spike alebo DEAS.

V roku 2005 tím testujúci koncept DEAS v hypersonických veterných tuneloch dospel k záveru, že laserom podporovaný DEAS bol schopný generovať značný pokles aerodynamického odporu. Následne Myrabov koncept pritiahol pozornosť niekoľkých špičkových laboratórií. V recenzii publikovanej v časopise Journal of Propulsion and Power v roku 2010 sa uvádza, že brazílski vedci v tom čase preukázali, že „hypersonický odpor sa dá znížiť až o 40 %“. Pred praktickou aplikáciou však bolo treba vyriešiť niekoľko základných problémov.

V štúdii z roku 2009 fyzik Kevin Kremeyer, držiteľ mnohých patentov na systémy určené na zníženie odporu prostredníctvom použitia smerovanej energie, opisuje použitie laserových impulzov na vytvorenie ionizovaných dráh vo vzduchu, obklopujúcich lietadlo, a následný prechod elektrického prúdu cez túto dráhu, ktorý v podstate vytvára miniatúrny blesk pred lietadlom. Ako tvrdí, vytvorením týchto ionizovaných dráh v rôznych uhloch vzhľadom na pohyb lietadla by bolo možné dosiahnuť nové formy riadenia lietadla. Mohlo by to umožniť efektívnejšie manévrovanie pri extrémnych rýchlostiach.

V štúdii laboratória námorného výskumu z roku 2015 sa zasa uvádza, že „kanál so zníženou hustotou vzduchu možno generovať energiou ukladanou z vlákna intenzívneho femtosekundového laserového impulzu“ a že tento kanál sa môže použiť na riadenie trajektórie letiacich projektilov. Hoci tento dokument sa zameriava na malé projektily, nie na lietadlá, koncept je takmer identický: použitie smerovanej energie na zníženie tlaku vzduchu na dráhe lietadla alebo strely.

V Kremeyerovom patente z roku 2020 sa tvrdí, že rovnaký typ systému depozície laserovej a mikrovlnnej energie by sa mohol použiť na ochranu pozemných vozidiel pred rázovými vlnami a tlakovými vlnami produkovanými improvizovanými výbušnými zariadeniami alebo inými výbušninami.

Pravda, zostávajú tu ešte nevyriešené problémy. Generátor s výkonom 1 megawatt poháňaný turbínovým motorom je pomerne ťažký systém na to, aby sa dal integrovať do lietadla. Niežeby to vôbec nebolo možné, ale bude to výzva pre hmotnosť, aby ste vygenerovali primeranú úroveň výkonu na dosiahnutie rozumného zníženia odporu.

Zatiaľ nie je známe, že by sa uskutočnili letové testy týchto typov systémov na depozíciu energie, pretože integrácia takéhoto systému do lietadla je stále dosť zložitá a nákladná. Navyše existuje pomerne významná neistota týkajúca sa efektívnosti, s akou by tento systém mohol fungovať.

Záujem Pentagónu o hypersonické zbrane v poslednom období vzrástol. Navyše riadené energetické systémy sú stále menšie a výkonnejšie a ich aplikácia na spomínané koncepcie depozície energie sa zdá oveľa reálnejšia ako v minulých desaťročiach. Vďaka výskumu amerického ministerstva obrany sa zbrane s riadenou energiou stali oveľa prenosnejšími, čo umožňuje ich inštaláciu na pozemné vozidlá alebo na palubu lietadla. Napokon by mohli byť primerane miniaturizované a dostatočne účinné na to, aby sa mohli použiť.

Výskum depozície energie je príklad, kde by sa dve z najmodernejších oblastí výskumu ministerstva obrany mohli spojiť a priniesť impozantné schopnosti hypersonických lietadiel, ktoré dokážu mimoriadne efektívne lietať extremnou rýchlosťou, čo by umožnila revolučne nová aplikácia laserov a mikrovĺn. Mohli by tak vzniknúť úplne nové formy konštrukcie lietadla, jeho pohonu a riadenia a odomknúť sa nové hranice, pokiaľ ide o rýchlosti dosiahnuteľné v zemskej atmosfére.

Zdroj: thedrive.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať