Файл: Стерлигов, В. Л. Лазеры в авиации.pdf

ры для многочисленных предприятий и научных уч­ реждений как у нас в стране, так и за рубежом.

Серийно выпускаемые лазеры в большинстве слу­ чаев пока еще внедряются в нашу жизнь лишь бла­ годаря тепловому воздействию лазерного луча. Лазе­ рами прожигают отверстия в хрупком и сверхтвердом алмазе, в стальных листах наивысшей прочности. Лу­ чи лазера варят металлы, приваривают отслоившу­ юся сетчатку глаза человека, рассеивают туман. При этом мельчайшие капельки воды испаряются, и луч лазера проникает через самый плотный туман. Солнце рассеивает такой туман значительно мед­ леннее.

Эти и многие другие эффекты объясняются тем, что интенсивность излучения на некоторых (пока еще очень узких) участках спектра видимого спектра да­ же от небольшого лазера во много (иногда в тысячи) раз превосходит аналогичное излучение Солнца.

Созданный в физическом институте Академии на­ ук СССР экспериментальный образец квантового ге­ нератора на неодимовом стекле.

Он дает импульс света длительностью в стомиллпардную долю секунды.

Один нз создателей лазеров академик Н. Г. Басов считает, что сфокусированное излучение такого лазе­ ра позволит получить температуру около 20 млн. гра­ дусов. Атомы и молекулы любых веществ при такой температуре разрушаются, переходя в плазменное состояние. Это достижение очень важно, так как до­ стигнутая температура соответствует началу термо­ ядерной реакции. Ранее для получения подобных температур приходилось производить атомный взрыв, а теперь ученым для опытов над управляемыми тер­ моядерными процессами достаточно иметь вполне безопасный лазер нужной мощности.

28

Благодаря концентрации громадной энергии в уз­ ком пучке лазерного излучения, в будущем станет возможной передача энергии на большие расстояния по линиям, не похожим на существующие линии электропередачи энергии. Возможной станет переда­ ча энергии, например, через Тихий океан или с Луны на Марс. Ледоколы будущего разрежут лучом лазе­ ра, как масло острым ножом, непроходимые ныне по­ лярные льды.

Агрессивные круги империалистических стран пы­ таются использовать лучи, в которых сконцентриро­ вана огромная энергия, для военных целей. Проекти­ руется и испытывается на военных полигонах и на поле боя аппаратура, извергающая «лучи смерти», на боевую технику устанавливается лазерное воору­ жение. Так, предполагается, что создаваемый в США стратегический бомбардировщик В-1 будет иметь ап­

может служить примером системы наведения управ­ ляемых авиабомб с самонаводящимися электронно­ оптическими головками. Аппаратура применялась во Вьетнаме для поражения мостов, позиций зенитных ракет п орудий, а также танков и отдельных малораз­

чем обычные, и падают внутри окружности радиусом 3—5 м, проведенной из точки прицеливания.

Самолеты с электронно-оптической системой наве­ дения управляемых авиационных бомб были закупле­ ны Израилем в США в 1975 г.

2 9

Газы

реакция. Молекулы азота, возбудившись в результа­ те резкого повышения давления и температуры, пере­ дают энергию молекулам углекислого газа, которые также возбуждаются. Прямого возбуждения молекул углекислого газа добиться трудно. Пары воды выпол­ няют роль катализатора, повышающего в конечном счете КПД лазера.

Поток возбужденных молекул углекислого газа попадает в пространство, образованное медными, хо­ рошо охлажденными пластинами, создающими резо­ натор. В результате резкого охлаждения создаются благоприятные условия для перехода молекул угле­ кислого газа на более низкий энергетический уро­ вень. В каком-то сечении (на рис. 6 оно показано пунктиром) начинается лавинообразный процесс из­ лучения. Достаточно мощные лазерные лучи излуча­ ются через специальные отверстия в резонаторе. При этом излучение перпендикулярно потоку отработав­ ших газов.

32

Описанный газодинамический лазер работал в не­ прерывном режиме на длине волны 10,6 мкм в ин­ фракрасном диапазоне электромагнитных колебаний. Возникают два вопроса: первый — можно ли обыч­ ный реактивный двигатель превратить в лазер, и вто­ рой — можно ли газодинамический лазер использо­ вать в качестве двигателя? На оба вопроса следует ответить утвердительно. В теоретическом плане эти преобразования возможны. И хотя предложение о целесообразности использования лазеров в качестве двигателей сегодня вызывает улыбку, конструкторы продолжают поиск ответа на эти вопросы.

КОСМИЧЕСКИЙ БУКСИР

Как известно, тяга реактивного двигателя возни­ кает в результате выброса из сопла с большой скоро­ стью газообразных веществ, направленных в сторону, обратную движению двигателя.

Теоретически разогнать частицы газа до таких ско­ ростей можно несколькими способами, но на практи­ ке используется пока один. Жидкое или твердое топ­ ливо в результате химической реакции резко расши­ ряется. Выделившиеся при реакции газы вырывают­ ся через сопло двигателя. Чем выше температура, при которой протекает реакция, тем больше скорость истечения газов, тем больше тяга. Тяга зависит так­ же н от массы выброшенных из двигателя частиц: чем больше масса, тем больше тяга.

Химические реакции не позволяют получить тем­ пературу в камере сгорания более 3500 К, а это огра­ ничивает величину тяги. Тягу можно повысить, по­ местив на космическом корабле атомный реактор. Однако вес реакторов пока еще чрезмерно велик.

3 3

ния реактивного двигателя для космических полетов принципиально новой конструкции. Предполагается

не). В этом случае энергия на космический корабль будет передаваться по мощному лучу лазера.

В экспериментальной установке луч лазера, попа­ дая в камеру сгорания, воздействует на струю жид­ кого водорода. Температура водорода повышается настолько, что он переходит в плазменное состояние. Тяга, приходящаяся на каждый килограмм массы двигателя, у лазерного двигателя гораздо больше, чем у двигателя на химическом топливе. Кроме того, в качестве топлива могут быть использованы в прин­ ципе любые вещества, в том числе п вещества с боль­ шой массой в единице объема. Тяга такого двигателя могла бы легко меняться как с космического кораб­ ля, так и с пункта управления энергосистемой, вы­ рабатывающей лазерный луч. Специалисты NASA считают, что лазерные двигатели могли бы быть уста­ новлены на космических кораблях-буксировщиках, а также для коррекции траектории полета.

ЛОКАТОРЫ ВЫСОКОЙ

точности

Прогресс, вызванный появлением первых радио­ локаторов, в наибольшей степени связан с авиацией. В военной авиации и в противовоздушной обороне радиолокатор произвел подлинную революцию. В гражданской авиации, например, возможность вн-

3 4

деть воздушную обстановку над аэродромом в часы пик коренным образом изменила работу многих опе­ ративных служб аэропортов, повысила не только ре­ гулярность полетов, но и их безопасность. При этом наиболее трудный этап полета — посадка в сложных метеорологических условиях — стала более безопас­ ной в основном только благодаря бортовым и назем­ ным радиолокационным системам.

Радиолокаторы совершенствовались, увеличива­ лась дальность действия, повышалась точность, уменьшались их масса и габариты. Это позволило ус­ тановить радиолокационные станции на самолеты различных типов.

Однако в последние годы, как это часто бывает в технике, скорость усовершенствования радиолокато­ ров уменьшилась и перестала удовлетворять конст­ рукторов новой техники. В современной авиации тре­ буются локаторы значительно более высокой точно­ сти, с небольшими антеннами, не нарушающими аэро­ динамику самолетов. Повысились требования и к разрешающей способности локаторов.

Возможности раздельного наблюдения близко ле­ тящих друг к другу объектов у радиолокаторов не­ велики. Чаще всего операторы в таких случаях на­ блюдают на своих экранах отмётку лишь от одного объекта. По экрану радиолокатора трудно также оп­ ределить и размеры летательного аппарата. Примером тому может служить случай, произошедший весной, когда операторы американской радиолокационной станции дальнего обнаружения приняли стаю гусей за массовый старт межконтинентальных баллистиче­ ских ракет.

К недостаткам радиолокаторов относится также их низкая помехозащищенность. Различного вида по­ мехи (и во время войны и умышленно создаваемые

3 5