전통 무기의 기본 원리는 ()

레이저, 신소재, 마이크로전자, 성광, 전광 등 첨단 기술의 발전에 따라. 다양한 빔 에너지에서 강력한 살상력을 발생시키는' 빔 에너지 무기' 를 만들어 내는데, 흔히 방향성 무기라고 한다. 레이저 빔, 입자 빔, 마이크로웨이브 빔, 플라즈마 빔, 화성 빔의 에너지를 이용하여 고온, 이온화, 방사선, 음파 등의 복합효과를 발생시켜 평면이 아닌 빔으로 특정 방향으로 발사되어 목표물을 파괴하거나 손상시키는 무기 시스템입니다.

에너지를 발사하는 운반체에 따라 방향성 에너지 무기는 레이저 무기, 입자 빔 무기, 마이크로웨이브 무기로 나눌 수 있다. 에너지 전달체의 성질이 무엇이든, 무기 시스템으로서, 그것은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 첫째, 빔은 빔에 가까운 속도로 행진할 수 있다. 이 무기 시스템은 일단 발사되면 명중할 수 있다. 시간을 기다릴 필요가 없다. 둘째, 고에너지 레이저 빔 출력 전력이 수백 ~ 수천 킬로와트에 달할 수 있는 등 에너지가 집중되고 높으며, 목표물에 부딪히면 파괴, 연소 또는 용해됩니다. 또한 레이저 빔이나 입자 빔이 발사되어 매우 정교하고 갑작스럽게 모이기 때문에, 상대방이 빔이 어디서 왔는지 알아내기가 어렵고, 상대방이 기동, 회피, 대립을 하기에는 너무 늦습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)

1. 전술 레이저 무기 (TLW)

전술 레이저 무기는 주로 고에너지 레이저, 정확한 조준 및 추적 시스템, 광속제어 발사 시스템으로 구성되어 있다.

(1) 고에너지 레이저는 레이저 무기의 핵심이자 살상 파괴의 핵심 부분이다. 레이저 무기를 선택하고 개발할 때 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다. 1 가능한 한 높은 발사 전력 ② 에너지 변환 효율; (3) 레이저 파장은 대기창에 위치해야 한다 (대기가 해당 파장에서 흡수되는 에너지가 매우 적다는 의미). (4) 빔 발산도가 작다. ⑤ 가벼운 무게, 작은 크기. 지금까지 고에너지 레이저는 주로 고체 레이저, CO2 레이저 및 화학 레이저였다.

(2) 조준 및 추적 시스템. 모든 무기 시스템에 대해 목표 탐지, 캡처 및 추적이 최우선 과제입니다. 레이저 무기는 조준과 추적 시스템에 대한 요구가 더 높다. 레이저 무기는 레이저 빔으로 목표물에 직접 명중하여 파괴되기 때문에, 레이저 빔은 목표물에 직접 명중할 뿐만 아니라, 충분한 에너지를 축적하여 목표물을 파괴할 수 있도록 일정 기간 동안 목표물에 머물러야 한다. 레이저 빔이 목표물에 정확하게 명중하고 추적 목표를 안정시키기 위해서는 조준 정확도가 2× 10u7( (0) 에 도달해야 하고 추적 정확도가 1mrad 보다 높아야 합니다. 레이저 무기에 필요한 추적 정확도는 현재 마이크로웨이브 레이더로는 달성할 수 없다. 적외선 추적, TV 추적, 라이더 등 광학 정밀 추적을 개발할 필요가 있다. 현재, 라이더는 외국의 중점 발전을 위한 추적 시스템이다.

(3) 빔 제어 및 방출 시스템. 빔은 발사 망원경이라고도 하는 발사 시스템을 제어합니다. 레이저가 발사한 빔은 빔을 통해 발사 시스템을 제어하여 목표물을 향해 발사한다. 망원경 발사의 주요 구성 요소는 큰 반사경으로, 빔을 대상에 집중시키는 역할을 한다. 반사경의 지름이 클수록 방출 광선의 발산 각도가 작을수록 초점이 좋아집니다. 그러나 반사기의 지름이 클수록 가공 공정이 복잡할 뿐만 아니라 비용도 높습니다.

레이저 무기는 반위성, 반천공기 레이저 무기, 반전략 미사일 등 전략 레이저 무기와 광전 센서 (인간의 눈 포함), 비행기, 전술 미사일을 파괴하는 전술 레이저 무기로 나눌 수 있다. 전술 레이저 무기는 주로 육군 야전부대에서 사용한다. 전술 레이저 무기의 작동 원리는 미사일 방공 레이저 무기 시스템을 예로 들어 그 작동 원리를 설명한다. 먼저 원격 경보 레이더가 목표를 포착하고 목표 정보를 지휘 통제 시스템으로 보냅니다. 명령 제어 시스템은 목표 할당 및 좌표 변환을 통해 정확한 조준 추적 시스템을 안내하여 목표를 캡처하고 잠근 다음 추적 시스템을 정확하게 조준하여 빔 발사 시스템을 안내하여 망원경을 발사하여 목표를 조준합니다. 목표가 적절한 위치에 있을 때, 지휘 통제 시스템은 레이저를 작동시키기 위해 공격 명령을 내리고, 레이저가 방출하는 빔은 제어 발사 시스템을 통해 목표물을 향해 발사되어 파괴된다.

현재, 레이저 블라인드 무기는 이미 1990 년대에 전쟁터에 투입되었다. 예를 들어, 미 육군이 개발한' 원통어' 레이저 블라인드 장치는 걸프전에 투입되었다. 고출력 전술 레이저 무기는 여전히 실험 연구 단계에 있다. 예를 들어 걸프전 이후 미국은' 사막 플래시' 라는 연구 프로젝트를 시작해 레이저 무기를 이용해 스커드 미사일에 대항하는 것을 평가하고 연구했다. 선택할 수 있는 레이저는 불소화수소 레이저, 화학산소 요오드 레이저, 자유전자 레이저 등 세 가지가 있다. 공수 무기 연구에 따르면 미국 전략방어계획국은 현재 레이저 빔이 스커드 미사일 목표물에 수평으로 발사될 때 대기난류가 전송에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하고 있다. Lorenz Livermore 가 실시한 또 다른 연구는 대기난류가 레이저 전송에 미치는 영향을 피하기 위해 고공 드론에서 직접 레이저 빔을 발사합니다. 보도에 따르면 이 두 가지 연구는 90 년대 말 공수 레이저 방안에 대한 전면적인 논증으로 이어질 수 있다고 한다. 대기가 레이저에 흡수, 산란, 터런스 효과를 일으키기 때문이다. 대기 중의 분자와 에어러졸 (먼지, 연기, 물방울 등 입자) 는 레이저 빔의 에너지를 감쇠시키고, 대기 난기류는 레이저 빔을 확장, 드리프트, 지터 및 깜박이게 하여 레이저 에너지 손실을 목표에서 벗어나게 합니다. 강한 레이저의 경우 대기가 레이저 빔의 에너지를 흡수하기 때문에 광로가 가열되어 대기의 굴절 인덱스 분포를 변경합니다. 이런 기체 레이저의' 열후광' 효과는 레이저 빔을 표류, 확장, 비틀기 또는 구부릴 수 있다. 대기 전파의 또 다른 영향은 대기 파괴, 즉 대기 이온화이다. 대기가 분해되어 플라즈마를 생성할 때 레이저 빔의 전송을 심각하게 흡수하거나 방해하여 파괴력에 영향을 줄 수 있다. 예측 전술 레이저 무기는 가까운 시일 내에 지상 장갑 목표에 대항하여 방공 파괴 저공 항공기, 전술 미사일 차단 또는 파괴에 사용될 가능성이 크지 않아 265438+30 년대까지 실제 응용에 투입될 것으로 예상된다.

2. 입자 빔 무기

입자 빔 무기는 고에너지 강류 액셀러레이터를 사용하여 입자 소스에서 생성된 전자, 양성자, 이온을 거의 빔에 가깝게 가속하고 자기장을 사용하여 밀집된 빔으로 모아 직접 또는 하전 후 목표물로 발사하고, 빔의 운동 에너지나 기타 작용을 이용하여 목표를 무효로 만드는 것이다. 입자 가속기 외에도 입자 빔 무기에는 에너지, 표적 인식 및 추적, 입자 빔 조준 및 위치 지정, 명령 및 제어 시스템이 포함됩니다. 여기서 입자 가속기는 입자 빔 무기 시스템의 핵심이며, 고에너지 입자 빔을 생성하는 데 사용됩니다.

강화 과녁을 처리하기 위해서는 가속 입자의 에너지를 100MeV, 심지어 200MeV 까지 올려야 하며, 70ns 내에서 100MW 전력, 최대 전류 강도 10KA 를 지속적으로 공급해야 한다. 초당 평균 5 개의 펄스를 생성합니다. 입자 빔 무기는 레이저 무기보다 목표물을 더 파괴할 수 있다. 그 주요 특징은 관통력, 에너지 집중, 펄스 방사율이 높고 발사 방향 변화가 빠르다는 것이다. 입자 빔 무기는 특성에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 대기에서 사용되는 하전 입자 빔 무기이며, 목표를 통해 직접 "하드" 살상을 수행하거나 부분적으로 실패한 장비 개발에 "소프트" 살상을 할 수 있습니다. 다른 하나는 우주 공간에서 사용되는 중성 입자 빔 무기로, 주로 추진 미사일, 중간 또는 재진입 목표를 가로막는 데 사용됩니다. 현재 이전 입자 빔 무기에 대한 연구는 점 방어로서의 단거리 무기 시스템으로 제한되며 실전에 적용될 것이다. 265438+20 세기 20-30 년대에 예상됩니다.

입자 빔 무기의 주요 단점은 하나는 대기 중 전기 입자의 에너지 손실이 크다는 것입니다. 둘째, 빔 확산으로 인해 공중에서 사용되는 입자 빔은 단거리 대상에만 명중할 수 있습니다. 세 번째는 빔이 지 자기장의 영향을 받아 구부러진다는 것이다. 그래서 이런 무기를 실전에 응용하는 데는 시간이 오래 걸린다. 현재 선진국은 주로 기초연구를 진행하고 있으며, 공간방어 시스템을 기초로 하고 있다. 전술무기로 삼을 수 있을지는 예측하기 어렵다.

3. 마이크로웨이브 무기 마이크로웨이브 무기는 강력한 마이크로웨이브 송신기, 고이득 안테나 등을 이용하여 발사된 강력한 마이크로웨이브 빔을 좁은 파동으로 모아 강력한 에너지로 목표물을 죽이고 파괴하는 방향성 에너지 무기입니다. 그것이 방사하는 마이크로웨이브 빔 에너지는 레이더보다 몇 배 더 크다.

마이크로웨이브 무기는 사람을 죽이는 데 쓸 수 있다. 살상 기계의 경우,' 비열효과' 와' 열효과' 두 가지가 있다. 비열효과' 란 3 ~ 13 MW/cm2 의 약파 에너지로 인체에 비춰 짜증나고 두통, 신경장애, 기억력 저하 등을 일으키는 것을 말한다. 이런 효과를 전쟁터에 사용하면 각종 무기 시스템 운영자들이 이런 심리적 이상을 일으켜 무기 시스템 조작에 실패할 수 있다. 열 효과' 는 강렬한 전자파 복사로 인체를 비추는 것으로, 에너지 밀도는 20 W/cm2, 조사 시간은 1 ~ 2 초이며, 순간적인 고온 고열을 통해 사람의 사망을 초래한다. 마이크로웨이브 빔의 또 다른 특징은 틈, 유리 또는 섬유를 통해 탱크 장갑차 안으로 들어가 차 안의 승무원을 태울 수 있다는 것이다.

마이크로웨이브 무기는 또한 현대 무기 시스템의 전자 장비와 부품을 무효로 하거나 손상시킬 수 있다. 예를 들어 0? 0 1 ~ 1 마이크로와트/제곱센티미터의 약한 마이크로웨이브 에너지로 해당 주파수 대역의 레이더 및 통신 장비의 정상적인 작동을 방해할 수 있습니다. 10 ~100W 마이크로웨이브 무기의 에너지는 1000 ~ 10000 W/cm2 에 달하며, 단기간에 고열로 목표물을 파괴하고 심지어 무기 안의 다이너마이트를 폭발시켜 무기를 파괴할 수 있다. 레이저 빔, 입자빔 무기보다 마이크로웨이브 무기가 더 멀리 작용하고 날씨에 덜 영향을 받고 그에 상응하는 대항 조치도 더 복잡하다.

현재 차량 전술 마이크로웨이브 무기 등 전술 마이크로웨이브 무기의 연구가 급속히 진행되고 있어 다음 세기 초에 부대를 장비할 것으로 예상된다. 또한 현재 미국은 마이크로웨이브 밴드에서 기와급 펄스 전력을 생성할 수 있는 실험 마이크로웨이브 발사관을 개발해 최종 펄스 전력이 100 GW 에 도달하기를 희망하고 있다.

마이크로웨이브 무기의 문제점은 첫째, 핵보호시설의 목표에 대해 무효라는 것이다. 많은 나라의 군용 전자 시스템에는 원자 파괴 방지 설비가 갖추어져 있으며, 관련 군용 전자 설계 표준을 개발하기 시작했다. 금속판은 전자 장치를 마이크로웨이브 열 효과의 영향으로부터 보호할 수 있기 때문에 이러한 장치들은 마이크로웨이브 무기에도 같은 예방 작용을 합니다. 둘째, 사용 중인 이웃 부대에 위협이 될 수 있다. 마이크로웨이브 무기의 역할을 발휘하려면 전력이 매우 높아야 하며, 일정 범위 내에서 우군과 이웃 부대의 전자 시스템에 큰 위협이 될 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 높은 방향성 안테나를 사용하거나 접지 차폐를 사용해야 합니다. 셋째로, 마이크로웨이브 무기는 방사능 미사일 (ARM) 의 공격을 받을 수 있다. 방사능 미사일은 무선전신과 레이더 신호를 찾는 미사일이다. 말할 필요도 없이, 마이크로웨이브 무기가 강력한 전자파를 발사할 수 있기 때문에 ARM 은 마이크로웨이브 무기의 천적으로 여겨지지만, 현재 국제적으로 일부 학자들은 이 문제에 대해 다른 견해를 가지고 있다. 그 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 마이크로웨이브 무기는 위력이 큰 것으로 간주되어 공격 미사일을 미리 폭파시킬 수 있습니다. 둘째, 마이크로웨이브 무기는 방사능 미사일 유도 시스템의 마이크로전자 회로에 영향을 주어 방사능 미사일의 추적과 항로를 파괴할 수 있습니다.

둘째, 방향 에너지 무기의 미래 연구 개발 동향

방향성 에너지 무기에는 레이저 무기, 입자 빔 무기, 마이크로웨이브 무기가 포함됩니다. 현재 기초기술과 원칙방안의 예연, 연구, 토론 단계에 있으며, 다음 세기 초에 잇달아 전쟁터에 투입될 것으로 예상되며, 미래 전장 태세에 지대한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 지향성 에너지 무기의 미래 발전 추세는 다음과 같습니다.

1. 레이저 무기의 미래 연구 및 발전 추세

(1) 새로운 정밀 조준 및 추적 시스템 개발 레이저 무기의 조준과 추적 정확도는 매우 높다. 그렇지 않으면 목표물에 정확하게 명중할 수 없고, 현재 발전하고 있는 마이크로웨이브 레이더도 요구 사항을 충족시키지 못한다. 현재 국제적으로는 적외선 추적, TV 추적 및 라이더의 광학 추적 기술 개발 연구가 진행 중이며, 레이저 레이더 추적 시스템 연구에 중점을 두고 있다. (2) 대형 반사경을 제조하는 신소재와 신가공 기술 연구. 레이저 무기의 반사경이 클수록 발사 광선의 발산 각도가 작을수록 초점 성능이 좋다. 미러 지름이 1m 을 넘으면 제조가 복잡할 뿐만 아니라 매우 비싸다. 부피와 중량이 증가함에 따라 주 거울의 조준 관성량이 증가하여 목표에 대한 추적 속도와 여러 목표에 대처하는 능력을 만족시킬 수 없다. 이를 위해 미국 등 서방 국가들은 미러 소재 제조와 신형 가공 기술 연구를 진행할 예정이다. 예를 들어 미국은 흑연섬유 복합재료를 거울의 베이스로 사용할 계획이며, 거울은 실리콘으로 광택을 내고, 그 열팽창 계수는 0 에 가깝다. 반사기는 몇 개의 반사경으로 조립되어 가공 요구 사항을 낮춘다. 이 기술의 돌파구는 거울의 비용을 절감하고 휴대성과 열 안정성을 높일 수 있다.

(3) 강한 레이저가 대기에서 전송하는 대기난류와' 열현기증' 에 대한 연구를 적극 전개하다. 현재 레이저가 대기에서 난류와' 열후광' 에 미치는 유해한 영향을 탐구하고 연구하고 있다. 대기가 뚫린' 열후광' 효과의 경우 먼저 강도가 낮고 반복률이 높은 유도광선으로 광로의 에어러졸 입자를 몰아낸 다음 강한 레이저를 발사하는 것도 있고, 어댑티브 광학으로 난류와' 열후광' 효과를 상쇄할 계획도 있다. 이 방법들은 모두 현재 연구하고 있는 과제이다.

2. 입자 빔 무기의 미래 연구 개발 동향

(1) 기초 연구를 강화하다. 입자 빔 무기의 기초 연구에 대해서는 먼저 입자를 생성하는 가속기를 연구한다. 현재 입자 번들을 생성하는 주요 방법은 LIA (line interference accelerator) 를 사용하는 것입니다. 그러나 이런 가속기는 너무 무거워 전쟁터에 투입할 수 없다. 현재, 선형 LIA 를 중심으로 한 작은 LIA 를 개발하기 위해 노력하고 있으며, 그런 다음 롤빵처럼 감아서 입자 빔이 기존의 작은 LIA 를 순환할 수 있도록 하고 있습니다. 미 육군 탄도 연구소 (American National Research Laboratory) 에 따르면 작은 순환 LIA 의 원리는 더 많은 확인이 필요하다고 한다. 동일한 액셀러레이터를 통해 맥동 입자 빔이 계속 순환하여 통과된 각 입자 빔에 에너지를 점진적으로 추가하는 방식으로 작동합니다. 이런 소형 가속기가 육군 전쟁터에 투입될 수 있을지는 크기와 무게가 관건이다.

(2) 고 에너지 변환 기술 연구에 중점을 둡니다. 에너지 변환 기술의 연구를 중시하여 고속 입자 펄스를 형성하다. 현재 미 공군 연구기관은 전통적인 실리콘 제어기와 스파크 방전 스위치에 대한 연구가 완료되었으며, 다음 단계는 자기스위치 연구를 진행할 것이라고 밝혔다. 이 스위치는 포화 전자기 감지 원리를 바탕으로 높은 반복률을 가지고 있다.

마이크로 웨이브 무기의 미래 연구 개발 동향. 미래의 마이크로웨이브 무기 기초 이론과 기술의 연구와 발전은 매우 광범위하다. 향후 연구 개발의 초점은 다음과 같습니다.

(1) 전력 마이크로웨이브 무기 연구에 중점을 둡니다. 중동력 마이크로웨이브 무기란 그 전력이 고전력 마이크로웨이브 무기보다 낮지만 현재의 교란기보다 높다는 것이다. 전문가들은 중간 전력 마이크로파가 적절한 고펄스 반복률, 대역폭, 펄스 모양만 있으면 손상 효과가 기존 간섭기보다 훨씬 높을 것으로 전망했다. 전자교란기는 혼란스럽고, 방송국을 속이고, 레이더를 속이는 운영자가 제대로 작동하지 않는 역할을 하는 반면, 중전력 마이크로웨이브 무기의 역할은 전자설비 자체에 영향을 주어 운영자가 작동하지 못하게 하는 것이다. 2 1 세기 초, 이런 중전력 마이크로웨이브 무기는 기존 전자교란기를 대체하는 데 성공할 것이다.

(2) 마이크로웨이브 무기 사용이 이웃 시스템에 미치는 영향을 연구하는 데 주의를 기울여야 한다. 미 공군은 현재 미래의 전장에서 마이크로웨이브 무기를 사용해도 이웃 부대 장비 사용에 영향을 주지 않는 문제를 극복하기 위해 성능이 우수한 장치를 연구하고 있다.

(3) 해군 선상 마이크로파 무기가 먼저 가동 될 수 있습니다. 각종 군종은 마이크로웨이브 무기에 대한 특별한 요구가 있기 때문이다. 미 육군이 제시한 전술 마이크로웨이브 무기는 대형 무한궤도에도 설치할 수 있어야 하며, 부피가 작을 뿐만 아니라 직립마스트에 높은 지향성 안테나를 설치해 최적의 조준을 할 수 있어야 한다. 공군은 이런 무기가 부피가 작고, 전력이 낮고, 특수 안테나를 사용할 것을 요구했다. 해군 함선의 마이크로웨이브 무기는 전력이 높고, 안테나가 크고, 사정거리가 먼 특징을 가지고 있다. 3 군 중 해군에 대한 마이크로웨이브 무기의 무게, 공간, 전력 제한은 매우 적은 것으로 분석됐다. 이에 따라 해군 마이크로웨이브 무기는 앞으로 10 ~ 20 년 안에 먼저 투입될 것으로 보인다.