Физика в военном деле

Содержание : Введение . В поисках идеального оружия . …..………… стр . 3 1. Самолеты-невидимки ……………………….…………стр . 5 2. Радиолокация ………………………………………… стр .16 3. Конструкции самолето в завтрашнего дня …… … стр . 23 4. Артиллерия ……………………………………… …… . стр . 25 5. Лазеры …………………………………………… … … стр . 28 Итог………………………………………………………… .. стр . 29 Список литературы …………………………… ... ……… стр . 30 Приложение …………………… ………………………… . стр . 31 Введ ение . В поисках идеального оружия Переиначив на военный лад старинную поговорку «готовь сани летом…» , можно посоветовать : «готовь оруж ие в мирное время , ведь на войне буд ет не до этого» . Этим и занято огромное количество ученых по всему миру , десятилетиями работающее над своими проектами оружия . Но ничего , кроме , пожалуй , кондитер ских изделий не может быть создано без привлечения такой науки , как физики. Вопрос о с оздании абсолютного или чудо - оружия с давних пор терзает многих людей . Во времена арабской экспанси и это был неизвестный в Европе порох . Потом , по мере развития научных знаний и технических возможностей , появились фрегаты , вооруженные пушками, на смену которым п ришли более мощные стальные крейсеры . А ка завшиеся игрушками и плодами чудачества дириж абли и аэропланы стали наводить ужас на армии неприятеля . И если для бронепоездов требовались еще железные дороги , то его собрату по толщине ста л ьного п анциря , танку , было уже все равно где проехать : по шоссе или по болоту. Когда появилось атомное , а затем водородное оружие , которое можно доставить в любую точку земного шара , люди , обладающи е им , думали , что вот оно - "вундерваффе ". Но даже ядерный щит , дополненный космическим , в виде программы СОИ , не гар антировал ни 100% безопасности от нападения , ни возможности абсолютного выигрыша в случае , если ударить первым . К тому же участь победителя (если все – таки ядерный конфликт произошел бы ) было бы выбрать одну из двух ужасных смертей : или умер еть в бункере от недостатка пищи , воды , воздуха и солнечного света , или умереть от радиоактивного облуче - ния. Химическое и биологическое оружия та к ж е не являются идеальными , как показал опыт войны во Вьетнаме , да и х ранить эту "смерть в пробирке " сложнее , чем ядерную. По этим и другим причинам в настоящее время усиленные и активно финансир уемые поиски абсолютного оружия идут в др угих о бластях. Так , например , в дельфинарии ВМФ , который находи тся в Казачьей бухте мыса Херсонес , прово дятся углубленные исследования по "мобилизации " этих млекопитающих на военную службу . Снач ала дельфинов учили трем вещам : поиску за тонувших пред метов (например , торпед ), учил и помогать водолазам во время всевозможных подводных работ (подай - принеси ) и охране военно-морских баз . Использование дельфинов в качестве торпед не разрабатывается , так ка к "торпедное " направление американцы уже к началу семидесятых годов сочли неперспективным . К тому же выводу пришли и наши военные . В конце семидесятых год ов была разработана система патрулирования в оенно-морских объектов : по периметру базы прим ерно в полукилометре друг от друга расста вля л ись специальные буйки ; доплывая до каждого буйка , дельфин - часовой мог , нажав носом на педаль , получить рыбку . Так им образом , он обходил весь участок . Зави дев водолазов - диверсантов , дельфин подплывал к ним поближе и отстреливал взрывпакет ; тут же включался датчик с ультразвуковым сигналом "ОПАСНОСТЬ ", расшифрованным учеными с языка дельфинов ; "караульный " моме нтально уплывал , а его подарок диверсантам взрывался . В среднем в дельфинарии обучаетс я около пятидесяти дельфинов . В то же время начались аналогичные трениров ки и с морскими котиками . За прошедшие с тех пор годы военные дрессировщики м ногому могли научить своих " курсантов ". И , так как в этой сфере используется много новых решений с точки зрения такой нау ки , как физика , мы решили рассмотреть следующие интересующие нас вопросы. 1 Самолет ы-невидимки Другим перспективным направлением разви тия военной техники является создание самолет ов - невидимок . Эти самолеты движутся с помощью реактивных двигателей , в основу создания которых положен принци п получения тяги за счёт силы реакции , возникающей при отбросе от двигателя некот орой массы (рабочего тела ), а направление т яги и движения отбрасываемого рабочего тела против оположны . При этом величина тяг и пропорциональна произведению массы рабочего тела на скорость её отброса . Так упрощё нно можно описать работу реактивного двигател я , а настоящая научная теория наглости сов ременных реактивных двигателей разрабатывалась н еско л ько десятков лет . И в её основе и конструкции реактивных двигателей лежат труды русских учёных и изобретател ей , которые в развитии реактивных двигателей и вообще в ракетной техники всегда з анимали ведущее место . Конечно , к началу р абот по ракетной технике в России относится к 1690г ., когда было построено специальное заведение при активном участии Пе тра 1 для производства пороховых ракет , которые гораздо ранее были использованы в древне м Китае . Тем не менее пороховые ракеты образца 1717г . благодаря своим вы с оким по тому времени качествам использовались почти без изменения в течение около ста лет . А первые попытки создания авиацио нного реактивного двигателя следует наверно о тнести к 1849 году , когда военный инженер И.М . Третесский предложил для передвижения а э ростата использовать силу реактивной струи сжатого газа . В 1881 Кибальчич разрабо тал проект летательного аппарата тяжелее возд уха с реактивным двигателем . Конечно , это были первые попытки использовать силу реактив ной струи для летательных аппаратов , а кон е чно Н . Е . Жуковский , "отец русс кой авиации ", впервые разработавший основные в опросы теории реактивного движения , является по праву основоположником этой теории. Труды Российских и советских учёных и конструкто ров , вместе с трудами наших выдающихся соо течес твенников Н.Е.Жуковского , К.Э.Циолковского , В.В.Уварова , В.П.Мишина и многих других являются основой современной реактивной техники , что позволило создать высокоскоростные истребители , тяжёлые транспортные самолёты типа Руслан , сверхзвуковой лайнер Ту - 14 4 , ракетоно ситель Энергия и орбитальную станцию Мир и многое другое , что является славной исто рией и гордостью России . В осн ове современных мощных реактивных двигателей различных типов лежит принцип прямой реакции , т.е . принцип создания движущей силы (или тяги ) в виде реакции (отдачи ) струи вытекающего из двигателя "рабочего вещества ", обычно - раскалённых газов . Рассмотр им этот процесс применительно к реактивным двигателям . Начнем с камеры сгорания двигат еля , в котором тем или иным способом , з ависящим от типа двигателя и рода т оплива , уже создана горючая смесь . Это мож ет быть , например , смесь воздуха с керосин ом , как в турбореактивном двигателе современн ого реактивного самолёта , или же смесь жид кого кислорода со спиртом , как в некоторых жидкостных ракетны х двигателях , или , наконец , какое-нибудь твёрдое топливо порохов ых ракет . Горючая смесь может сгорать , т.е . вступать в химическую реакцию с бурным выделением энергии в виде тепла . Способно сть выделять энергию при химической реакции , и есть потенциальная хи м ическая энергия молекул смеси . Химическая энергия молекул связана с особенностями их строени я , точнее , строения их электронных оболочек , т.е . того электронного облака , которое окруж ает ядра атомов , составляющих молекулу . В результате химической реакции , п р и которой одни молекулы разрушаются , а другие возникают , происходит , естественно , перестройка электронных оболочек . В этой перестройке ми нус является источником выделяющейся химической энергии . Видно , что топливами реактивных двигателей могут служить лишь такие вещества , которые при химической реакции в двигателе (сгорании ) выделяют достаточно мног о тепла , а также образуют при этом бол ьшое количество газов . Все эти процессы пр оисходят в камере сгорания , но остановимся на реакции не на молекулярном уровне ( э то уже рассмотрели выше ), а на "фазах " работы . Пока сгорание не началось , смесь обладает большим запасом потенциально й химической энергии . Но вот пламя охватил о смесь , ещё мгновение - и химическая реакц ия закончена . Теперь уже вместо молекул го рючей смеси камеру заполняют молекулы продуктов горения , более плотно "упакованные ". Избыток энергии связи , представляющей собой химическую энергию прошедшей реакции сгорани я , выделился . Обладающие этой избыточной энерг ией молекулы почти мгновенно передали её другим м олекулам и атомам в рез ультате частых столкновений с ними . Все мо лекулы и атомы в камере сгорания стали беспорядочно , хаотично двигаться со значительно более высокой скоростью , температура газов возросла . Так произошел переход потенциальной химической эне р гии топлива в тепловую энергию продуктов сгорания. Подобных переход осуществлялся и во в сех других тепловых двигателях , но реактивные двигатели принципиально отличаются от них в отношении дальнейшей судьбы раскалённых продуктов сгорания. После того , как в тепловом двига теле образовались горячие газы , заключающие в себя большую тепловую энергию , эта энерги я должна быть преобразована в механическую . Ведь двигатели для того и служат , чтобы совершать механическую работу , что-то "двигать ", приводить в действие, все равно , будь то динамо-машина , электростанции , тепловоз , автомобиль или самолёт . Чтобы тепловая э нергия газов перешла в механическую , их об ъём должен возрасти . При таком расширении газы и совершают работу , на которую затрач ивается их внутренняя и тепло в ая энергия. В случае поршневого двигателя расширяющие ся газы давят на поршень , движущийся внутр и цилиндра , поршень толкает шатун , а тот уже вращает коленчатый вал двигателя . Вал связывается с ротором динамомашины , ведущими осями тепловоза или автомобиля ил и же воздушным винтом самолёта - двигатель совер шает полезную работу . В паровой машине , ил и газовой турбине газы , расширяясь , заставляют вращать связанное с валом турбиной колес о - здесь отпадает нужда в передаточном кр ивошипно-шатунном механизме , в чем з а ключается одно из больших преимуществ турбины Расширяются газы , конечно , и в реактив ном двигателе , ведь без этого они не с овершают работы . Но работа расширения в то м случае не затрачивается на вращение вал а , связанного с приводным механизмом , как в других тепловых двигателях . Назначение реактивного двигателя иное - создавать реактивн ую тягу , а для этого необходимо , чтобы из двигателя вытекала наружу с большой ск оростью струя газов - продуктов сгорания : сила реакции этой струи и есть тяга двига теля . Следова т ельно , работа расширения газообразных продуктов сгорания топлива в двигателе должна быть затрачена на разгон самих же газов . Это значит , что теплов ая энергия газов в реактивном двигателе д олжна быть преобразована в их кинетическую энергию - беспорядочное х аотическое те пловое движение молекул должно замениться орг анизованным их течением в одном , общем для всех направлении. Для этой цели служит одна из важн ейших частей двигателя , так называемое реакти вное сопло . К какому бы типу не принад лежал тот или иной р еактивный двигате ль , он обязательно снабжен соплом , через к оторое из двигателя наружу с огромной ско ростью вытекают раскалённые газы - продукты сг орания топлива в двигателе . В одних двигат елях газы попадают в сопло сразу же п осле камеры сгорания , например, в ракетны х или прямоточных двигателях . В других , ту рбореактивных , - газы сначала проходят через ту рбину , которой отдают часть своей тепловой энергии . Она расходует в этом случае дл я приведения в движение компрессора , служащег о для сжатия воздуха перед ка м ерой сгорания . Но , так или иначе , с опло является последней частью двигателя - чер ез него текут газы , перед тем как поки нуть двигатель . Реактивное сопло может иметь различные формы , и , тем более , разную конструкцию в зависимости от типа двигателя . Главное заключается в той скорости , с которой газы вытекают из двигателя . Если эта скорость истечения не превосходит скорости , с которой в вытекающих газах распространяются звуковые волны , то сопло представляет соб ой простой цилиндрический или суживающий отре зок т рубы . Если же скорость исте чения должна превосходить скорость звука , то соплу придается форма расширяющейся трубы или же сначала суживающейся , а за тем расширяющейся (сопло Лавля ). Только в трубе такой формы , как показывает теория и опыт , можно разогнать г аз до све рхзвуковых скоростей , перешагнуть через "звуковой барьер ". Однако этот могучий ствол , при нцип прямой реакции , дал жизнь огромной кр оне "генеалогического дерева " семьи реактивных двигателей . Чтобы познакомиться с основными ветвями его кроны , венчаю щей "ствол " прямой реакции . Вскоре , как можно видеть п о рисунку (см . ниже ), этот ствол делится на две части , как бы расщепленный ударо м молнии . Оба новых ствола одинаково украшены м огучими кронами . Это деление произошло по тому , что все "химические " реакт ивные д вигатели делятся на два класса в зависимо сти от того , используют они для своей работы окружающий воздух или нет . Один из вновь образованных стволов - это класс во здушно-реактивных двигателей (ВРД ). Как показывает само название , они не могут работат ь вне атмосферы . Вот почему эти двигатели - основа современной авиации , как пилотируемой , так и беспилотной . ВРД использ уют атмосферный кислород для сгорания топлива , без него реакция сгорания в двигателе не пойдет . Но все же в настоящее вр емя наиболее шир о ко применяются т урбореактивные двигатели (ТРД ), устанавливаемые поч ти на всех без исключения современных сам олётах . Как и все двигатели , использующие атмосферный возд ух , ТРД нуждаются в специальном устройстве для сжатия воздуха перед его подачей в камеру сгорания . Ведь если давление в камере сгорания не будет значительно превышать атмосферное , то газы не станут вытекать из двигателя с большей скоростью - именно давление выталкивает их наружу . Но при малой скорости истечения тяга двига т еля будет малой , а топлива дв игатель будет расходовать много , такой двигат ель не найдёт применения . В ТРД для сж атия воздуха служит компрессор , и конструкция двигателя во многом зависит от типа компрессора . Существует двигатели с осевым и центробежным ком п рессором , осевые компрессоры могут иметь спасибо за пользов ание нашей системой меньшее или большее ч исло ступеней сжатия , быть одно-двухкаскадными и т.д . Для приведения во вращение компре ссора ТРД имеет газовую турбину , которая и дала название двигателю . И з-за к омпрессора и турбины конструкция двигателя ок азывается весьма сложной. Значительно проще по конструкции безкомпр ессорные воздушно-реактивные двигатели , в которых необходимое повышение давления осуществляется другими способами , которые имеют названия : пульсирующие и прямоточные двигатели. В пульсирующем двигателе для этого сл ужит обычно клапанная решётка , установленная на входе в двигатель , когда новая порция топливно-воздушной смеси заполняет камеру сг орания и в ней происходит вспышка , клапаны закрыва ются , изолируя камеру сгорания от входного отверстия двигателя . Вследствие того давление в камере повышается , и га зы устремляются через реактивное сопло наружу , после чего весь процесс повторяется . В бескомпрессорном двигателе другого типа , прямоточном , н ет даже и этой клап анной решётки и давление в камере сгорани я повышается в результате скоростного напора , т.е . торможения встречного потока воздуха , поступающего в двигатель в полёте . Понятно , что такой двигатель способен работать то лько тогда , когда лета т ельный аппа рат уже летит с достаточно большой скорос тью , на стоянке он тяги не разовьет . Но зато при весьма большой скорости , в 4-5 раз большей скорости звука , прямоточный двига тель развивает очень большую тягу и расхо дует меньше топлива , чем любой другой "химический " реактивный двигатель при эт их условиях . Вот почему прямоточные двигатели. Особенность аэродинамической схемы сверхзвук овых летательных аппаратов с прямоточными воз душно-реактивными двигателями (ПВРД ) обусловлена на личием специальных ускоритель ных двигателей , обеспечивающих скорость движения , необходимую для начала устойчивой работы ПРД . Это у тяжеляет хвостовую часть конструкции и для обеспечения необходимой устойчивости требует у становки стабилизаторов . Первый испытательный полет такого истре бителя состоялся в июне 1981 года . При его постро йке широко применялись токопроводящие композиты (сверхпрочные пластики , армированные углеродными волокнами ), поглощающие радиоволны . Сконструирова н самолет - невидимка так , что все участки его пов е рхности " гасят " сигналы радаров (применена специальная ячеистая стру ктура поверхности , благодаря чему радиоволны практически полностью поглощаются ею ). В резу льтате формой самолет напоминает электрического ската , а все это сделало его " невидимым " для систем ПВО противника . Первый самолет - невидимка был изготовлен ф ирмой " Локхид " и получил обозначение F - 117 A. Прог рамма же по производству самолетов – нев идимок носит название " Стелс ". Но " летающих скатов " производит не только " Локхи д ", на заводе в Палм-дейли , где изготавливаю тся все невидимки , воплотили в металле и пластики бомбардировщик В - 2 фирмы " Нортроп ". " Нортроп " тоже участвует в программе " Стелс ". Но хотя эти модели ( F - 117 A и В - 2 ) могут и хорошо защищаться , и нападать ( новейшая компьютерная ударно - навигационная сист ема : приборы ночного видения " кошачьи глаза " < различные цели на удалении 12 километров >, св ерхточная лазерная система наведения бомб , с пособность нести все виды т а ктиче ского вооружения - от управляемых ракет " возд ух - воздух " до ядерных зарядов весом 900 кг ), 2. Радиолокация Радиолокация - об ласть науки и техники , предме т которой - наблюдение различных объектов (целей ) радиоте хническими методами : их обнаружение , распознавание , определение их координат и скорости и др. Различаю т активную и пассивную радиолокации . При а ктивной радиолокации объект облучается радиоволн ами , по сылаемыми РЛС , в результате чег о возникают сигналы от объекта . Активная р адиолокация , в свою очередь , подразделяется на радиолокацию с пассивным и активным отве тами. При радиолокации с пассивным ответом обнаружение производят по сигналу , отраженному от объ екта после облучения его эле ктромагнитными волнами . В этом случае сигнал , излучаемый РЛС , называют зондирующим , а с игнал , приходящий от цели , - отраженным или эхо-сигналом . Значение отраженного сигнала зависит от отражающих свойств объекта. При радиолока ции с активным ответом обнару жение производят по сигналу , ретранслированному объектом . При этом прямой сигнал называют запросным , а сигнал приходящий от цели , - ответным . Ретрансляционную аппаратуру , находящуюся на объекте , именуют ответчиком . Интенсивнос т ь ответного сигнала зависит от мощности установленного на объекте ретрансляци онного передатчика . Дальность действия этих Р ЛС намного больше дальности действия РЛС с пассивным ответом . Однако такие РЛС мог ут работать только со «своими» объектами . Их в осн о вном используют для сопровождения ракет и других объектов , облада ющих слабыми отражающими свойствами , а также для опознавания «своих» объектов. Пассивна я радиолокация основана на приёме собственног о радиоизлучения объектов . РЛС с пассивной радиолокацией не имеет передатчика . Она имеет лишь направленную приёмную антенну , у лавливающую излучения объекта , приёмник , усиливающ ий принятые радиосигналы , и устройства , с помощью которых происходят регистрация и анал из этих сигналов . Такие РЛС используют для исследов а ния явлений , происходящих в космическом пространстве (радиотелескопы ), а также для определения местоположения кораблей и самолетов по радиомаякам (радиопеленгация ). Основной является активная радиолокация , которая в дальнейшем именуется просто радиоло кацие й . В радиолокации применяют РЛС с непрерывным и импульсным излучением энергии. Еще А.С . Попов заметил , что радиоволны имеют способность отражаться . На этом и основан принцип действия радиолокационной ст анции . Мощный луч радиолокационного передатчикам фокус ируется большой антенной в напр авлении исследуемого объекта , фиксируется и и зучается отраженный радиосигнал , на основе че го делаются выводы о тех или иных хар актеристиках объекта . Первые работы по создан ию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов . Вп ервые идею радиолокации высказал научный сотр удник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ ) П.К . Ощепков еще в 1932 году . Позднее он же предложил идею импульсного излучен ия. 16 января 1934 года в Ленинградском физико-те хн ическом институте (ЛФТИ ) под председател ьством академика А . Ф . Иоффе состоялось со вещание , на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных услов иях . За р а боту взялись несколько групп изобретателей и ученых . Уже летом 1934 года группа энтузиастов , среди которых были Б . К . Шембель , В.В . Цимбалин и П . К . Ощепков , представила членам правительства опытную установку . Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора , которы й имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км . Создатели макета Ю . Б . Кобзарев , П . А . Погорелко и Н . Я . Чернец ов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Г о сударстве нной премии СССР . Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение даль ности действия и повышение точности определен ия координат . Станция РУС - 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техн и ческим характеристикам , она сослужила хор ошую службу во время Великой Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вр ажеской авиации . После войны перед радиолокац ионной техникой открылись новые сферы примене ния во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиа ция и судовождение . Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверх ность нашей Земли , определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков . Определение коор динат цели радаром производится с учетом выбранной си стемы координат . Выбор той или иной систем ы координат связан со сферой применения р адиолокационной установки (рис . 1). Например , наземная радиолокационная станция (РЛС ) наблюдения за воздушной обстановк о й измеряет т ри координаты цели : азимут , угол места и наклонную дальность (полярная система координат ). Различают два основных режима работы РЛ С : режим обзора (сканирования ) пространства и режим слежения за целью . В режиме обзор а луч РЛС по строго определе н ной системе просматривает все пространство ил и заданный сектор . Антенна , например , может медленно поворачиваться по азимуту и в то же время быстро наклоняться вверх и вниз , сканируя по углу места . В режиме слежения антенна все время направлена на выбранну ю цель , и специальные сле дящие системы поворачивают ее вслед за дв ижущейся целью . Удаленно сть того или иного объекта определяется п о запаздыванию отраженного сигнала относительно излучаемого . Запаздывание сигнала очень мало , поскольку радиоволны распростра няются с о скоростью , близкой к скорости света (300 000 к м /с ). Действительно , для самолета , находящегося на расстоянии 3 км от РЛС , запаздывание сигнала составит всего 20 мкс . Такой результа т , получается , из-за того , что радиоволна пр оходит путь в обоих на п равлениях , к цели и обратно , так что общее р асстояние , пройденное волной , составит 6 км . Одн ако при радиолокации Марса , успешно проведенн ой в начале 60-х годов , задержка сигнала составила около 11 мин , а это время малым назвать нельзя . Современная вычисли т ельная техника способна с высокой точ ностью обрабатывать сигналы с ничтожным врем енем запаздывания , поэтому с помощью радаров можно регистрировать объекты , расположенные как на больших , так и на малых расстоя ниях от наблюдателя . Существует единственное с у щественное ограничение применения р адаров в целях сверхдальних наблюдений - это ослабление сигнала . Если сигнал проходит бо льшое расстояние , то он частично рассеивается , искажается и ослабевает и выделить его в приемнике из собственных шумов приемни ка и ш у мов иного происхождения зачастую крайне затруднительно . в свободном пространстве . Ослабление сигнала при радиолокации вполне поддается расче ту , который основан на простых физически х соображениях . Если в какой - то точ ке излучается мощность Р , то поток м ощн ости через единичную площадку , на ходящуюся на расстоянии R , будет пропорционале н Р /4 R 2 . В знаменателе стоит площадь сферы радиусом R, окружающей источник . Таким образом , при обычной радиосвязи мощность , принятая а нтенной , об ратно пропорциональна квадрату расстояния . Этот закон - закон сферическо й расходимости пучка энергии - выполняется всегда при распространении волн в сво бодном пространстве . Даже если сконцентрирова ть излучаемую мощность в узкий луч и поток энергии возраст е т в несколько раз , (этот коэффициент называе тся коэффициентом направленного действия ант енны , КНД ), квадратичная зависимость от ра сстояния сохранится . Но в радиолокации р адиосигнал преодолевает двойные расстояния , а сама облучаемая цель рассеивает энергию по всем направлениям , и есл и облучающий цель поток энергии ослабева ет обратно пропорционально R 2 , то приходящий к приемник у рассеянный поток еще ослабляется во столько же раз и оказывается обратно пропорциональным R 4 . Это означает , что для повышения дально сти действия РЛС в два раза при прочих равных условиях мощно сть ее передатчика надо повысить в 16 раз . Столь высокой ценой достигаются высокие ха рактеристики современных РЛС . Стремление увеличит ь дальность действия привело к тому , что радиолокация , как и м ногие друг ие области техники , пережила эпоху «гигантома нии» . Создавались все более мощные магнетроны , антенны все больших размеров , устанавливавши еся на гигантских поворотных платформах . Мощн ость РЛС достигла 10 и более мегаватт в импульсе . Более мощные п ередатчики с оздавать было уже физически невозможно : резон аторы и волноводы не выдерживали высокой напряженности электромагнитного поля , в них п роисходили неуправляемые разряды . Появились данны е и о биологической опасности высококонцентри рованного излучени я РЛС : у людей проживающих вблизи РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы , воспаленные лимфатические узлы . Со временем появились нормы на предельную плотность потока СВЧ энергии , допу стимые для работы человека (кратковременно до пускается до 10 мВ т /см 2 ). Новые требования , предъявляемые к РЛС , привели к разработке совершенно новой техники , новых принципов радиолокации . В настоящее время на современ ных РЛС импульс посылаемый станцией представл яет собой сигнал , закодированный по весьма сложному алгорит му (наиболее распространен код Баркера ), позволяющий получать данные повышенной точности и ряд дополнительных све дений о наблюдаемой цели . С появлением тра нзисторов и вычислительной техники мощные ме гаваттные передатчики ушли в прошлое . На и х смену пришл и сложные системы РЛС средней мощности объединенные посредством ЭВМ . Благодаря внедрению информационных техноло гий стала возможна синхронная автоматическая работа нескольких РЛС . Радиолокационные комплексы постоянно совершенствуются , находят новые сф еры пр и менения . Однако есть еще масса неизученного , поэтому эта область нау ки еще долго будет интересна физикам , мате матикам , радиоинженерам ; будет объектом серьезных научных работ и изысканий . Радиолокационные системы имеют следующие преимущества перед визуальн ы ми : работа РЛС не за висит от наличия оптической видимости и э ффективна не только в дневные , но и в ночные часы , в тумане , при дожде и снегопаде . Они об еспечивают большую дальность действия и точно сть измерения координат цели . Они являются днем сегодняшним, а может быть и в черашним. 3. Конструкции сам олетов завтрашнего дня Конструкции завтрашнего дня замечены амер иканскими фермерами в небе штатов Калифорния и Невада . В основном это два типа аппаратов , очень различающихся , но изготовленны х оба по технологии " Стелс ". Первый , прозванный " пульсатором " ( т.к . его полет сопр овождается характерным громким гулом , тембр к оторого время от времени изменяется , звук пульсирует с низкой частотой около 1 Гц . ) п оявился в июле 1989 года и пр е од олел за 6 минут расстояние в 560 км , в др угой раз его заметили , когда за 20 секунд он переместился по небу на 70 градусов ( т. е . скорость является гиперзвуковой 4000 км /ч и более ). Летают " пульсаторы " на большой вы соте и резко меняют напра в ление . По мнению экспертов на пульсаторе стоят комбинированные двигатели НАСА для аэрокосм ического самолета : В обычном турбореактивном двигателе , прежде чем смешиваться с горючим , воздух сжимается комп рессором : полное с горание повышает мощн о сть и эффек тивность конструкции . Однако уже при скорости порядка 2М ( две скорости звука ) встречное давление воздуха так велико , что компресс ор практически не нужен . А при скорости 6М набегающий поток благодаря ударной волне сжимается в сто раз , то ест ь можно включать прямоточное устройство . Расч еты показали , что оно сможет разогнать са молет до скорости порядка 16М ! После чего "прямоточка " дол жна будет уступить место ракетной силовой установке . Однако до сих пор сложной пр облемой было зажигание топливно - воздушной смеси . В сверхзвуковом потоке воздух про летает через камеру сгора ния настолько быстро , что химич еская реакция воспламенения топлива длится вс его одну милисекунду . Это являлось камнем преткновения " прямоточек ", работающих на керосине или спирте . Использование же охлажде нного до жидкого состояния водорода резко меняет ситуацию . КПД двигателя на гремучем газе существенно выше традиционного ( именно из-за его использования " пульсаторы " при полете так гро х очут ). Уже сейчас проведены успешные испытания этого типа двигателя на скоростях до 7М , а суперкомпьютеры проигр али его поведение вплоть до 20М. Другой конструкцией завтрашнего дня , созданной по технологии " Стелс ", является так называемый " летающий треугольник ". Если для " пульса тора " актуален лозунг : быстрее , выше , сильнее , то для " треугольника " : ниже , тише , незаметн ее . Впервые их заметили поздними майским вечером 1990 года в районе авиабазы " Эдварс " в штате Невад а , когда " летающий треугольник " с большой скоростью , но совершен но бесшумно перемещался в небе . Схема раз мещения бортовых огней у " треугольников " - оди ночные янтарно - желтые под законцовками крыльев и красны й в носовой части – аналогично пр имененной на F - 117 A. Бесшумность " летающих треугольни ков " ( что в общем - то заложено в основ у программы " Стелс ") по мнению авиаспециалисто в связано с применением нового топлива. 4. Пу шки. Поиски абсолютного оружия могут приводить к новы м точкам зрения относительно уже , казалось бы , давно известных боевых систем . Пушки в различных разновидностях известны также с древних времен , но идея Жюля Верна об использовании суперпуш ек для достиже ния больших высот , является актуальной и с егодня . В середине 60 - х годов Джеральд Бюлл ь , являясь директором канадского института ко смических исследований , заинтересовал этой пробле мой канадское и американское правительства и получил от них поддержку . Использ уя орудия калибром 40,6 см , снятые с линейных кораблей период а второй мировой войны он собрал три опытные пушки . Самая крупная - более 50 м в длину . Они и сейчас стоят на своих заброшенных полигонах - на острове Барбадос , под Юмой в Аризоне и вблизи Х айуотера в Канаде . Из этих относительно п римитивных орудий (по сравнению с теми , к оторые он мечтал создать ) Бюлль отправлял снаряды весом до 2 тонн на оставшуюся до сих пор рекордную высоту - 180 км . По сути он выводил спутники на невысокую околоземную орбиту . Гигантские орудия не имели традиционных лафетов - вместо них Бюлль использовал с пециальные котлованы . Подобную идею он переня л от малоизвестного германского " орудия возме здия " ФАУ - 3. Несмотря н а то , что исп ытания на Барбадосе проходили успешно , в 1967 году они прекратились - бурное развитие рак етной техники ослабило интерес Пентагона к суперпушкам , и связанную с ними программу просто перестали финансировать . Долгие поиски поддержки в ф инансировании своей идеи привели Джеральда Бюлля в 1986 году к тому , что он был принят на службу иракским правитель ством в качестве советника по воуружениям . Саддам Хусейн очень заинтересовался предложен ием гения артиллерии , т.к . он получал оружие , которое можно было бы использов ать как против Ирака , так и против Из раиля . Ведь еще в 1964 году бюллевская пушк а с острова Барбадос стреляла на 400 км . Трехступенчатые же ракеты " Martlet - 4 " ( одна из последних разрабо ток Бюлля ), выстреливаемые подобно снаряду из суперпушки и включаемые на определенной высоте , должны были поражать цели , удаленные на несколько тысяч километров . Поэтому на территории Северного Ирака построили предварит ельно " небольшую супе р пушку " и про извели из нее экспериментальные стрельбы - она располагалась горизонтально , и била на стильным огнем просто по г орному склону . Следующим шагом должен бы ть монтаж уже двух гигантских стволов " Большого Вавилона ". Длина суперпуш ки должна была составлять 160 м , диаметр ствола 1м . Но с данными отношениями д лины ствола к калибру оружия такая пушка традиционной конструкции не смогла бы вы полнять своих задач ( отношение ствола орудия к калибру обычно от 40 до 70, а у гауб иц - от 20 до 40 ). Это вытекает из принципа действия орудийного ствола : первичное ускорение снаряд получает под действием ударной волны , образующейся при воспла мен ении метательного вещества ( разгоняющего заряда ), а далее на снаряд давят газы - продукты горения этого вещества . К выходному отверстию их давление постепенно снижается . Поэтому ствол не может быть как уго дно длинным - в какой - то момент трение между снарядом и стенками канала ста нет больше , чем воздействие газов . Сущ ествуют так же пределы , касающиеся дальности стрельбы в зави симости от мощности разгоняющего заряда . Они связаны тем , что скорость воспламенения современных метательных веществ значительно ниже скорости распространения ударной волны . Поэт ому с у величением массы заряда , еще до его полного сгорания , снаряд може т вылететь из ствола . Самыми крупными ору диями навесного огня были германская пушка вре мен первой мировой войны " Большая Берта " ( калибр 42 с м ), а также ее более поздний ана ло г - " Тор " ( 60 см ) и " Дора " ( 80 см ); а самым дальнобойным наземным орудием считается немец кая пушка " Колоссаль " которая обстреливала в первую мировую войну Париж , она имела калибр 21 см и посылала снаряды почти на 120 км . Но н а таких дистанциях применение авиабомб и ракет оказалось намн ого эффективнее . Бюлль , решая задачу увеличени я дальности стрельбы , взял идею немцев о расположении в стволе дополнительных послед овательно воспламеняемых зарядов ( испытывался для обстре л а Лондона во время вт орой мировой войны ). Но для этого необходимо воспламенять пр омежуточные заряды точно в нужный момент . Бюлль решил проблемму синхронизации с помощь ю прецизионных конденсаторов ( точность последова тельных воспламенений с пог решностью в пикосекунды ). Воспл аменяющиеся устройства срабатывали по команде пневматических датчи ков , реагирующих на и зменение давления при прохождении снаряда по каналу ствола . Были придуманы еще другие различные хитроумные механизмы . в 160 - метровом ств оле " Большого Вавилона " предполагалось разместить 15 промежуточных зарядов ; они обеспечили бы снаряду , вылетающему из пушки , начальную скорость примерно 2400 м /с . Таким образом сна ряд разгоняется до скорости распространения г ор ящей газо - пороховой смеси промежуточно го заряда ( Эта скорость зависит от соста ва и плотности газов в стволе ). Но и это не явилось пределом , т.к . Бюлль разработал пушку стреляющую не только обычными снарядами , но и ракетами ( именно так констр уктор собирался запускать спутники на околоземную орбиту ). Неизвестно как - бы разворачивались со бытия в Персидском заливе в начале 1991 года , когда войска антииракской коалиции имели превосходство , имей Саддам Хусейн в своем распоряжении с е кретное оружие . Со здать окончательно детище Бюлля помешали там оженные службы Великобритании , а также загадо чное убийство Джеральда Бюлля в предместии Брюсселя . 5. Лазеры. Идея ис пользовать лазеры и лазерное излучени е в военных целях стали " бродить " в умах практически сразу же после открытия этих источников кгерентного излучения . Сначала , ка к самое простое , пытались использовать лазерн ое излучение для прожигания брони , но осо бого успеха добиться здесь не у д алось . Хорошие результаты получены в применении лазеров для прицелов и для на ведения управляемых ракет и снарядов на поражаемый объект . Рентгеновские лазеры собиралис ь использовать в системе ПРО для уничтож ения пусковых установок и ракет на н а чальном участке полета . Но самые перспективные результаты применения источников когерентного излучения и голографии ( которая также основывается налазерном излучении ) был и получены для обнаружения военных объектов на зеленой и морской поверхности из ко с моса со спутников - шпионов . Важ но , однако , не только увидеть что - то , но и знать точно что это . Для этого используется система голографичес кого распоз навания образов : предварительно на земле зап исывают голограмму с информацией о виде объектов , за которыми будет ус тановлен контроль ; затем запускают спутник с голограммой и аппаратурой распознавания . Нах одясь на орбите , спутник - шпион сканирует земную или водную поверхность ( в зависимости от того , где он пролетает ) и , если в его поле зрения попадает что - нибудь , что есть в его голографической " па мяти ", то срабатывает автоматика : ( в зависимост и от того куда направляется информация на землю или записывается в память компьют ера ) например , подводная лодка типа " Тр айдент " квадрат " 36 - 80 " [ или укажет географические координаты ] сегодняшняя дата : 15 декабря 1991 года. Итог. В мире созд ано столько видов различного оружия , что д ля того , чтобы описать принципы строени я каждого из них , не хватит и тысячи рефератов. Надеюсь , что хоть как-то прояснил те вопросы , ответы на которые вы сможете найти в этом реферате. Список ли тературы : 1. Журнал "Зарубежное военное обозрение " (№ 1-5) 1991 г. 2. А.Акаев "Оптические электронные машины " М . 1986 г. 3. Альманах журнала "Вокруг света " 1991 г. П р иложение. Рисунок 1. Типы реактивных двигателей. Рис .1. Система ко ординат обзорной РЛС - угол м еста , - угол азимута , R – наклонная дальность