Шипение снарядов

Это и так должно быть ясно: чем короче токовый импульс, наведенный РЧЭМИ, тем меньше теплоотвод от р-п перехода, в котором энергия этого импульса выделяется в виде тепла (рис. 4.47). Оценки показывают, что режимы более длительные, чем единицы микросекунд, не являются рациональными, энергосберегающими. Существует, правда, и другой механизм выхода р-п перехода из строя (пробой), но он реализуется только при наносекундных длительностях облучения, характерных для ударно-волновых излучателей. Режим излучения генераторов частоты нельзя признать эффективным с точки зрения нанесения поражений электронике противника, но зато устройства этого класса значительно проще и надежнее других и по параметру «эффективность/стоимость» они вполне конкурентоспособны.

…Опять попросили о помощи друзья, и снова святое это дело принесло богатый урожай. По просьбе разработчиков противотанковых средств из филиала НИИ «Базальт», решили проверить концепцию противотанкового гранатомета нового поколения.

^{Рис. 4.47}

^{Слева — распределение температур в кремнии при различных режимах тепловыделения.}

^{Красный график — гипотетический режим, при котором тепловыделение от токового импульса бесконечно малой длительности сосредоточено только в области р-n перехода, размер которого — микрон;}

^{зеленый график: тепловыделение произошло также в слое микронной толщины, но время выделение тепла составило 100 наносекунд;}

^{синий график: условия те же, но время тепловыделения — 1 микросекунда.}

^{Видно, что чем больше время тепловыделения, тем более существенным становится теплоотвод и для достижения той же температуры нагревать придется уже не микронный слой р-п перехода, а и близлежащие слои кремния, что ведет к снижению КПД (график справа)}

…На полигоне Главного автобронетанкового управления стоял один из не часто встречавшихся тогда танков, оснащенный системой активной защиты (САЗ, рис. 4.48).

В присутствии автора этой книги были расстреляны несколько гранат, подлетавших к танку с разных курсовых углов. Для «Базальта» работа с ЭМБП была поиском концепции гранатомета, способного преодолеть «глухую» активную защиту танка.

^{Рис. 4.48}

^{САЗ — миниатюрный комплекс ПВО танка. Радиолокатор или оптикоэлектронная система контролирует пространство впереди боевой машины, летящие к танку предметы селектируются и навстречу тем, которые представляют опасность, выстреливаются осколочные боеприпасы. Слева направо, верхний ряд: Танк Т-80, оснащенный САЗ «Дрозд», более чем на два десятилетия опередившей зарубежные аналоги; радиолокатор (1) и мортирки 2 боеприпасов защиты, головные части которых окрашены в красный цвет. Нижний ряд: боеприпасы защиты САЗ «Дрозд 1» и «Дрозд 2» (более крупного калибра); израильская САЗ Iron Fist, «активно защитившая» бронетранспортер от подлетавшей кумулятивной гранаты}

Концепция нового гранатомета просматривалась такая (рис. 4.49).

^{Рис. 4.49}

^{Боевое применение гранатомета-«двустволки» для поражения танков, оснащенных системой активной защиты. На врезке — 42-мм реактивная граната «Атропус» с электромагнитной боевой частью, лидирующая при выстреле из гранатомета}

Помимо малокалиберного ствола с ЭМБП, ручной противотанковый гранатомет имеет еще один ствол (большего калибра) со второй — кумулятивной — гранатой.

При выстреле сначала запускается двигатель электромагнитной, потом — с небольшой задержкой — кумулятивной гранаты. Радиолокационное сечение первой очень мало, поэтому защита пропускает ее. Попав в танк, ЭМБП временно ослепляет защиту, обеспечивая прорыв кумулятивной гранаты к броне. Требуемый радиус ослепления — всего 2–3 метра: антенна радиолокатора расположена на башне танка, и если промах больше, то и летящая вслед кумулятивная граната не попадет в цель (стрелок «промазал»). Главным требованием к ЭМБП — вспомогательному боеприпасу — были малые размеры: основной объем одноразового гранатомета отводился под гранату, пробивающую танковую броню после преодоления САЗ. Поэтому список кандидатов был короток: ВМГЧ малого диаметра, да пара «новичков».

…Идея, положенная в основу ферромагнитного генератора частоты (ФМГЧ, рис. 4.50), состояла в прямом преобразовании содержащейся в ферромагнетике энергии в энергию РЧЭМИ.

^{Рис. 4.50}

^{Общий вид и схема ферромагнитного генератора частоты (ФМГЧ). Мощная ударная волна нагревает ферромагнетик до температуры, превышающей точку Кюри. Освобожденное волной поле наводит ЭДС в обмотке 1, окружающей магнит 2. К обмотке подключен конденсатор 3 и колебания в высоко добротном контуре приводят к смене полярности тока, направление поля внутри магнита меняется и периодически состояние вещества за фронтом ударной волны становится существенно неравновесным, что приводит к излучению энергии. Таким образом, чередуются циклы «подкачки» энергии в контур и ее излучения. Спектр РЧЭМИ (справа) такого источника очень сложен и меняется с каждой «излучательной» полуволной тока}

Но излучение может и не «выйти», а превратиться в ненужное тепло, если проводимость ферромагнетика высока, как у пластин железа в ФМГ. Поэтому в ФМГЧ рабочим телом (РТ) служит не железо, а магниты, изготовленные по «порошковой» технологии, такие как FeNdB — они проводят плохо и «выпускают» поле из примерно сантиметрового слоя. Поделив размер деполяризуемого структурного элемента (микроны) на скорость ударной волны (5 км/с), получим грубую оценку характерного времени элементарного акта излучения (изменения магнитного момента), а значит, и длины волны — дециметр. На самом же деле, спектр излучения очень сложен: он меняется с каждой последующей «излучательной» полуволной. Ударная волна служит лишь спусковым механизмом, а в излучение преобразуется небольшая часть содержащейся в постоянном магните энергии. Мощность и энергия РЧЭМИ, генерируемого ФМГЧ — почти на три порядка меньше, чем у источников с кумуляцией магнитного поля [91] .

91

На конференции по сверхсильным магнитным полям «Мегагаусс-7» сообщалось о веществах с гигантской магнитострикцией (TbFe2,YCo5, PrCo5 и других) и огромной индукцией насыщения (10–20 Тл), плотность магнитной энергии в которых близка к плотности химической энергии в обычной взрывчатке. Если удастся «извлечь» эту магнитную энергию, скачок удельных характеристик устройств типа ФМГЧ будет поистине революционен: они оставят далеко позади излучатели на основе компрессии магнитного поля.

Память читателей, наверняка верещит: «Про «точку Кюри и 100 градусов» — уже было…» Правильно, в строении постоянных магнитов и пьезоэлектриков есть много общего и грубой методической ошибкой было бы не допустить к «соревнованиям» и аналог ФМГЧ — пьезоэлектрический генератор частоты (ПЭГЧ, рис. 4.51).

^{Рис. 4.51}

^{Схема пьезоэлектрического генератора частоты (слева). В таком генераторе заряд взрывчатого вещества (ВВ) 1 состоит из двух конусов с разными скоростями детонации (у внутреннего конуса она меньше), чтобы обеспечить плоский фронт детонационной волны. Достигнув буфера 2, детонация формирует в нем ударную волну (УВ), которая, в несколько раз ослабившись (иначе — произойдет пробой), переходит из буфера в рабочее тело (РТ) 3 из сегнетоэлектрика, вызывая нагрев вещества РТ до температуры, превышающей точку Кюри и переход его в параэлектрическое состояние. Структурные элементы разрушаются и направленная поляризация вещества исчезает, что вызывает протекание тока деполяризации. Этот ток заряжает последовательно соединенные конденсаторы: образованный металлизованными поверхностями на РТ и обычный 4, подсоединенный к обмотке 5 для получения нужной частоты колебаний в контуре. Другой вывод обмотки подключен к обкладке РТ. Через промежуток времени, определяемый емкостью и индуктивностью контура, ток, а значит, и поле в РТ меняют полярность (осциллограмма справа). Полуволны тока одной полярности сравнительно велики (происходит «подкачка» энергии в контур за счет деполяризации), а другой — значительно меньше из-за отбора энергии, том числе и на излучение (из вещества, ставшего неравновесным в поле изменившегося направления). Взрыв используется лишь как спусковой механизм, но его энергия на пять порядков превышает заключенную в веществе рабочего тела}

Задания военных на разработку ФМГЧ и ПЭГЧ не было, но не покидало предчувствие, что эти идеи не пропадут всуе. Как у ПЭГЧ, так и у ФМГЧ мощности доставало только для создания перегрузок в электронных цепях целей, да и то кратковременных (сотни миллисекунд). Но для временного ослепления САЗ хватило и этого…

Прорывы кумулятивных гранат (рис. 4.52) регистрировались при срабатываниях всех без исключения типов излучателей. Разработчики защиты пытались (правда, довольно вяло) оспорить результаты, но все, чего они добились, был переход к опытам с боевой стрельбой, и здесь спорить стало трудно: САЗ перехватила все летящие на танк гранаты в отсутствие воздействия РЧЭМИ, но «пропустила» те, подлет которых сопровождался подрывом макетов ЭМБП.