Nie tak dawno temu okazało się, że w niedalekiej przyszłości jedna z unikalnych próbek specjalnego sprzętu do rozwoju domowego zacznie być wykorzystywana jako pomoc dydaktyczna. Jak podała prasa krajowa, w przyszłym roku wojskowo-przemysłowa korporacja „Stowarzyszenie Naukowo-Produkcyjne Inżynierii Mechanicznej” (Reutov) przekaże kilku uczelniom systemy walki elektronicznej oparte na generatorze plazmy. Sprzęt ten został kiedyś opracowany dla pocisków manewrujących Meteorite, które nigdy nie weszły do produkcji. W pierwotnym projekcie sprzęt oryginalnego typu nie dawał oczekiwanych rezultatów, ale w dającej się przewidzieć przyszłości będzie mógł przyczynić się do dalszego rozwoju technologii, sprzętu i uzbrojenia.
Przypomnijmy, że projekt Meteorite powstał w połowie lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku i został opracowany przez kilka organizacji kierowanych przez OKB-52 (obecnie NPO Mashinostroyenia). W prace zaangażowany był również Instytut Badawczy Procesów Cieplnych (obecnie Centrum Badawcze im. M. V. Keldysha), który miał opracować sprzęt elektroniczny do elektronicznych środków zaradczych. Kompleks walki elektronicznej dla obiecującej rakiety obejmował generator plazmy, za pomocą którego na przedniej półkuli utworzono chmurę zjonizowanego gazu. Ta „skorupa” dziobu rakiety pozwoliła zmniejszyć prawdopodobieństwo jego wykrycia przez stacje radarowe.
Oczekuje się, że przekazywanie unikatowych próbek sprzętu radioelektronicznego, które mają stać się pomocami dydaktycznymi, w pewnym stopniu przyczyni się do kształcenia młodych specjalistów. Całkiem możliwe, że w przyszłości naukowcy i projektanci, którzy kiedyś badali generatory plazmy rakiety Meteorite, będą wykorzystywać podobne technologie w swoich nowych projektach. Należy zauważyć, że zastosowanie plazmy i sprzętu ją generującego ma pewne perspektywy i może znaleźć zastosowanie w nowych modelach sprzętu wojskowego lub uzbrojenia.
Rakieta "Meteoryt". Zdjęcie Testpilot.ru
W kontekście praktycznego zastosowania technologii „plazmowych” należy przede wszystkim przypomnieć projekt pocisku manewrującego Meteorite, podczas którego powstał pierwszy krajowy generator plazmy nadający się do praktycznej eksploatacji. Wraz z innymi środkami walki elektronicznej rakieta miała wykorzystywać tzw. działo plazmowe. Gdyby trzeba było przeciwdziałać radarowi wroga, rakieta powinna automatycznie włączyć odpowiedni generator, który tworzy chmurę plazmy na przedniej półkuli.
Ze względu na swoje charakterystyczne właściwości, zjonizowany gaz zakłócał normalną pracę urządzeń radarowych. W zależności od różnych czynników „działo plazmowe” mogło ukryć pocisk lub uniemożliwić wrogiej stacji przechwycenie lub eskortowanie pocisku. Oprócz obniżenia poziomu sygnału odbitego plazma umożliwiła „zamaskowanie” sprężarki silnika turboodrzutowego. Ten element samolotu ma charakterystyczny kształt i odbija sygnał radiowy, ale jednocześnie w zasadzie nie można go przerobić w celu zmniejszenia widoczności. W projekcie Meteorite problem ukrycia kompresora został rozwiązany w najciekawszy sposób.
„Działo plazmowe” dla nowego pocisku manewrującego osiągnęło etap testów. Sprzęt ten został zainstalowany na eksperymentalnych rakietach Meteorite, wraz z którymi testowano je na poligonach testowych. Kompleks walki elektronicznej, w tym sprzęt plazmowy, wykazał się bardzo wysoką wydajnością. Podczas obserwacji lotu rakiety za pomocą istniejących radarów zaobserwowano przynajmniej naruszenie śledzenia i śledzenia celu. Ponadto nastąpiło zniknięcie znaku z ekranu.
Przez ostatnie lata zarówno w naszym kraju, jak i za granicą krążyły uporczywe pogłoski o możliwości stworzenia obiecujących modeli samolotów wyposażonych w generatory plazmy. Oczekuje się, że użycie takiego sprzętu znacznie zmniejszy widoczność samolotu dla obrony powietrznej wroga. Takie technologie są interesujące w kontekście samolotów uderzeniowych i technologii rakietowej. Tak więc w dziedzinie pocisków manewrujących kamuflaż za pomocą chmury plazmy został już przetestowany podczas testów przeprowadzonych przez sowieckich specjalistów w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku.
Istnieją informacje o innej metodzie wykorzystania generatorów plazmy w ramach technologii lotniczej lub rakietowej. Ciekawą cechą zjonizowanego gazu jest zmiana jego właściwości fizycznych. W szczególności ma zmniejszoną gęstość, co można wykorzystać do zwiększenia wydajności pocisków lub samolotów. Według plotek rosyjscy i chińscy producenci samolotów prowadzą obecnie eksperymenty, w których samoloty są wyposażone w specjalne generatory plazmy. Zadaniem tego sprzętu jest stworzenie plazmowej „skorupy” wokół zewnętrznej powierzchni samolotu. Rezultatem powinno być zmniejszenie widoczności i pewna poprawa osiągów lotu.
W innym obszarze „zastosowania” powstawanie plazmy jest efektem ubocznym, który można wykorzystać do tego czy innego celu. Wiadomo, że kiedy samolot porusza się z prędkością naddźwiękową, wokół niego tworzy się powłoka zjonizowanego gazu. W tym przypadku powietrze atmosferyczne jest ogrzewane w wyniku tarcia i zamiany energii kinetycznej na ciepło. Ciekawą konsekwencją tej cechy technologii hipersonicznej jest możliwość odrzucenia wyspecjalizowanych generatorów: ich rola może dotyczyć wymaganej odporności na obciążenia termiczne i mechaniczne.
Wykorzystanie generatorów plazmy w celu zmniejszenia widoczności lub poprawy charakterystyki lotu zostało już w pewnym stopniu zbadane, ale nadal pozostaje kwestią odległej przyszłości. Pełne wykorzystanie tych technologii wymaga nowych badań, których wyniki stworzą obiecujące projekty. Niemniej jednak niektóre metody wykorzystania plazmy są już stosowane w istniejącej technologii, jednak ich efekt może nie być tak zauważalny i przyciągać uwagę.
Silnik turboodrzutowy AL-41F1S wyposażony w układ zapłonu plazmy. Zdjęcia Vitalykuzmin.net
W najnowszych krajowych projektach silników turboodrzutowych przeznaczonych do zaawansowanych samolotów, tzw. zapłon plazmy. Zastosowanie takiego układu do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej pozwala na zwiększenie charakterystyki eksploatacyjnej sprzętu, a także na uproszczenie jego konstrukcji i uproszczenie obsługi. Wszystkie te zalety osiągnięto za pomocą kilku pomysłów, przede wszystkim zastosowania łuku plazmowego, który inicjuje spalanie paliwa.
Wcześniej, w celu zwiększenia wysokości lub startu na dużych wysokościach, silniki turboodrzutowe były wyposażone w system uzupełniania tlenu, który dostarcza niezbędny gaz do komory spalania. Zastosowanie instalacji tlenowej w pewnym stopniu komplikuje konstrukcję samolotu, a także wymaga odpowiedniej infrastruktury lotniskowej. Wymagania dla projektu „Zaawansowany kompleks lotniczy linii frontu” (PAK FA) stawiają sobie za zadanie wyeliminowanie konieczności dostarczania tlenu. Komora spalania i dysze dopalacza nowych silników mają własne systemy plazmowe. Po dostarczeniu paliwa powstaje łuk, za pomocą którego jest zapalany. Dzięki temu nie ma potrzeby dodatkowego dostarczania tlenu.
Teoretycznie plazma może służyć nie tylko do drugoplanowych ról. Kilkadziesiąt lat temu w naszym kraju prowadzono badania i eksperymenty, których tematem było wykorzystanie chmury zjonizowanego gazu jako szkodliwego pierwiastka. Podobne zasady można zastosować w obronie przeciwrakietowej w celu niszczenia głowic wrogich pocisków. Niemniej jednak pierwotna metoda obrony przeciwrakietowej nie została wdrożona w praktyce, a jej perspektywy w tej chwili budzą poważne wątpliwości.
Pierwotna koncepcja obrony przeciwrakietowej zakładała użycie standardowych systemów wykrywania radarów w połączeniu z nietypowymi systemami obrony przeciwrakietowej. Zaproponowano włączenie kilku tzw. w kompleks sprzętu wojskowego. pistolety plazmoidowe, składające się z generatorów plazmy i przewodów szynowych. Zadaniem tego ostatniego było przyspieszenie wiązki zjonizowanego gazu. W zależności od przydzielonej misji bojowej i parametrów sprzętu, kompleks mógł wysłać na cel odrzutowiec, rozbieżny strumień lub toroidalne skrzepy plazmy. Te ostatnie nazwano „plazmidami”.
Według wyliczeń autorów pomysłu kompleks sprzętu bojowego mógłby wysyłać toroidy z największą możliwą prędkością na wysokość do 50 km. Zadaniem systemów sterowania i kompleksu bojowego było wysyłanie skrzepów plazmy do punktu czołowego latającej głowicy pocisku wroga. Założono, że przy zetknięciu plazmoidu z głowicą ta ostatnia napotka poważne zakłócenia przepływu. Wejście w chmurę o różnych parametrach fizycznych powinno doprowadzić do zbieżności głowicy z danej trajektorii. Ponadto jednostka musiała być poddawana przeciążeniom, w tym przekraczającym limit, niszcząc ją.
W przeszłości proponowano zbudowanie prototypu systemu obrony przeciwrakietowej plazmy i przetestowanie go na symulatorach głowic. Jednak ze względu na złożoność, wysokie koszty i występowanie różnych problemów pierwotna propozycja nigdy nie została przetestowana w praktyce.
Wszelkie propozycje wykorzystania plazmy i tworzących ją instalacji w zakresie uzbrojenia i sprzętu wojskowego cieszą się dużym zainteresowaniem w kontekście ich dalszego rozwoju. Jednak wykorzystanie wszystkich pomysłów i sugestii w praktyce może wiązać się z szeregiem nieodłącznych problemów. Wszystkie te wady są związane zarówno z cechami technologicznymi, jak i problemami w zakresie praktycznego zastosowania. Tak więc, aby opanować obiecujący sprzęt, konieczne jest rozwiązanie szeregu złożonych problemów projektowych, a także wypracowanie metod wykorzystania technologii, które pozwoliłyby na uzyskanie jak najwyższej wydajności.
Schemat kompleksu obrony przeciwrakietowej z wykorzystaniem plazmoidów. Rysunek E-czytanie.klub
Być może najbardziej zauważalnym problemem z generatorami plazmy o wymaganych parametrach jest ich wysoki pobór mocy. Aby stworzyć chmurę zjonizowanego gazu, organy wykonawcze specjalnego sprzętu wymagają odpowiedniego zasilania. Wyposażenie samolotu w prądnicę o wymaganej mocy samo w sobie jest wyzwaniem inżynieryjnym. Bez jego rozwiązania samolot lub rakieta nie będą mogły korzystać z generatora plazmy, a co za tym idzie, nie uzyskają wymaganych możliwości.
Należy zauważyć, że w ramach starego projektu „Meteoryt” projektanci OKB-52 i pokrewnych organizacji pomyślnie rozwiązali problem zasilania „działa plazmowego”. Skutki tego są dobrze znane: pocisk stał się niezwykle trudnym celem dla systemów obrony powietrznej wroga.
Wykorzystanie chmury plazmy do kamuflażu samolotu jest bardzo interesujące w kontekście ukrytego przełamania zamierzonych celów, ale ta technologia ma również pewne problemy operacyjne. Stając się ekranem dla promieniowania systemów radarowych wroga, „skorupa” plazmy z konieczności będzie zakłócać działanie własnych urządzeń radioelektronicznych samolotu lub innych samolotów. W rezultacie mogą wystąpić problemy z komunikacją lub może zostać wykluczone pełne wykorzystanie radaru pokładowego. Tak więc oryginalne wyposażenie do redukcji sygnatury będzie wymagało stworzenia nowych metod bojowego użycia samolotów lub broni.
Kolejnym wyzwaniem dla projektantów i naukowców jest ochrona konstrukcji samolotu przed zjonizowanym gazem wysokotemperaturowym. W przypadku samolotów naddźwiękowych problem ten jest rozwiązywany już na etapie tworzenia ich szybowców, wstępnie przystosowanych do takich obciążeń. Do tej pory „konwencjonalne” samoloty bojowe i pociski lecą z mniejszą prędkością i w efekcie nie wymagają specjalnej ochrony przed wysokimi temperaturami otoczenia.
Tak więc, aby w pełni wykorzystać generatory plazmy, które otaczają samolot chmurą zjonizowanego gazu, wymagana jest odpowiednia konstrukcja płatowca, aby wykluczyć negatywny wpływ „powłoki” na poszycie i inne elementy samolotu.
Do tej pory fizyka plazmy została wystarczająco zbadana, aby zjonizowany gaz mógł być stosowany w praktyce do tego czy innego celu. Niektóre obszary zastosowań generatorów plazmy zostały już zbadane i określone, a korzyści, jakie może dać taki sprzęt, są znane. Niemniej jednak do tej pory nietypowe technologie nie zdążyły osiągnąć pełnego praktycznego zastosowania. Poszczególne próbki tej klasy zostały już przetestowane zarówno samodzielnie, jak i w ramach większych produktów. Niektóre urządzenia wykorzystujące zasady formowania plazmy są już bliskie początku działania.
Jedną z próbek specjalnego sprzętu, która sprowadziła się do testów i kontroli w praktyce, jest tzw. działko plazmowe do pocisków wycieczkowych. Według najnowszych doniesień prasy krajowej nieodebrane próbki takiego sprzętu powinny w przyszłym roku stać się pomocami dydaktycznymi. Ocalałe produkty mają trafić do kilku wiodących uczelni technicznych w kraju. Możliwe, że wykorzystanie generatorów plazmy w szkoleniu młodych specjalistów w taki czy inny sposób przyczyni się do dalszego rozwoju technologii. Dzięki pomyślnemu rozwojowi wydarzeń w przyszłości nowe technologie będą nie tylko badane i testowane, ale także wykorzystywane w projektach z realnymi perspektywami.
