Вход

Физика в военном деле

Реферат по физике
Дата добавления: 23 августа 2004
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 754 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
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
© Рефератбанк, 2002 - 2017