Текст книги "Шипение снарядов"

Рис. 4.36

Вверху – схема взрывомагнитного генератора частоты (ВМГЧ).

1 – медная труба;

2 – взрывчатое вещество;

3 – обмотка;

4 – высоковольтный конденсатор;

Ниже – осциллограммы: а – производной тока ВМГЧ («рыба» – на жаргоне разработчиков электромагнитных боеприпасов); б – производной тока в спирали с обмоточными данными, точно соответствующими ВМГЧ, но с индуктивной нагрузкой вместо малоемкостной; в – полуволн производной тока ВМГЧ, снятая на значительно более быстрой развертке, чем осциллограмма «а». Закон усиления тока в спирали, замыкаемой трубой, известен из трудов А. Сахарова. На осциллограмме «в» видно, что форма полуволн ломаная, несинусоидальная, а значит, в разложении существенна доля быстрых гармоник. Делают форму колебаний такой бешеные «впрыскивания» тока при сжатии создаваемого им поля (обе эти величины жестко связаны). Луч осциллографа слишком медлителен, чтобы воспроизвести скачки тока, достоверна лишь огибающая – линия, соединяющая токовые амплитуды. Она служит для их нормировки, когда ломаную кривую тока представляют как сумму уже «чистых» синусоид (гармоник). Остальное понятно: для каждой гармоники тока известной частоты и амплитуды вычисляют мощность излучения через спиральную антенну – витки обмотки, в данный момент еще не закороченные ударом трубы. Доля гармоник с частотами от сотен до десятков тысяч мегагерц (много большими частоты «несущей» волны) к концу работы существенно возрастает (красный график справа), растут и потери на излучение, «подсаживая» ток

Сделать модель ВМГЧ пригодной для численных расчетов можно, учитывая в ней (в виде эквивалентного сопротивления) интегральные потери на излучение. Причины других потерь – такие же, как и в СВМГ (диффузия магнитного поля, сопротивление изоляции проводов), поэтому их можно определить из осциллограмм тока, который генерируется СВМГ с точно такой же, как и ВМГЧ, обмоткой, но – с индуктивной нагрузкой, и, следовательно, не излучающим (рис. 4.36,6). Из осциллограмм же, полученных при работе ВМГЧ, которые все стали называть «рыбами» (рис. 4.36,а), определили суммарное сопротивление потерь, как излучательных, так и обусловленных иными причинами. Оставалось только найти разность этих величин в каждый из моментов работы ВМГЧ, чтобы получить все данные, необходимые дня спектральных вычислений (графики справа). Нельзя назвать такой метод безупречным, но это было лучше, чем ничего.

Пиковая мощность излучения ВМГЧ меньше, чем у ЦУВИ, но время генерации (десятки микросекунд) на четыре порядка больше и энергия РЧЭМИ даже выше.

ВМГЧ показали интересные результаты при испытаниях, в которых мишенями служили мины, точнее, их неконтактные взрыватели.

…Понятно, что мины не остались в стороне от технического прогресса, который в наше время выражается в том, что оружие становится «умным», избирательным. Американские М93 (рис. 4.37) предназначены для применения армейской авиацией в составе кассет. Рассеянные, они могут долго оставаться в невзведенном состоянии, но по радиосигналу – раскрывают до того момента сложенные опорные поверхности, принимая боевое (вертикальное) положение на грунте, и начинают «слушать», что происходит вокруг, а также – регистрировать колебания почвы. Если, проанализировав акустические и сейсмические сигналы, мина «решает», что от нее не далее чем в сотне метров появился танк – запускается пороховой двигатель боевого блока (прицеливающегося в полете) и несчастная машина поражается в крышу башни ударным ядром. Фотографии прорвавшегося ударного ядра и результаты компьютерного моделирования этого процесса выглядят красиво, но внутри танка может произойти то, что изображено на рис. 4.38.

Рис. 4.37

Выпрыгивающая противотанковая мина М93 – в служебном и боевом состоянии

Противопехотная система НВУ-П (рис. 4.39), более известная как «Охота», охраняет территорию радиусом около 30 м, распоряжаясь пятью минами. Как только сейсмический датчик зарегистрирует движение человека, включится обрабатывающий блок, определит местонахождение нарушителя, и если тот окажется в зоне поражения одной из мин – к ней по проводам пройдет подрывной импульс тока. В запасе останутся еще четыре мины – любого типа. Это могут быть и гранаты РГД-5 или Ф-1, вместо запалов снабженные электродетонаторами, или даже ямы, в которых толовые шашки с электродетонаторами завалены камнями. Взводится «Охота» при помощи взрывателя-замедлителя МУВ-4: после того, как из него вытянут чеку и время замедления (3–6 минут – чтобы успел удалиться сапер) истечет, он выбросит металлический боек, который и замкнет контакт, подавая питание на электронную схему. Обрабатывающие блоки могут быть объединены в минную позицию. Их можно приводить в боевое или безопасное положение с пульта управления, подключенного к ним опять же проводами. Поставив минное поле «на паузу», саперы могут без опаски устанавливать новые мины взамен подорванных. Когда «Охота» израсходует последнюю мину или начнет иссякать энергия батарей питания – она, подобно героической канонерской лодке «Кореец», подорвет сама себя, чтобы не достаться врагу: пошлет импульс на детонатор, помещенный в прикрепленную изолентой к корпусу обрабатывающего блока толовую шашку. Говорят, что приблизиться к взведенному блоку и обезвредить его руками невозможно, но понятно, что «слухом», «осязанием» и интеллектуальными способностями все подобные мины обязаны электронике, а ее-то способно «давить» РЧЭМИ.

Рис. 4.38

Слабонервные могут утешиться: на левом снимке – не голова, а арбуз, но сходство этих объектов в том, что они содержат много жидкости. Сжимаемость жидкостей мала и потому даже небольшое увеличение объема содержимого сосуда, вызванное влетевшим с высокой скоростью телом, вызывает значительное повышение давления, действующего на стенки. Если же в сосуде хорошо сжимаемое вещество (например – газ), то высокоскоростной удар повреждает стенки (правый снимок), но не «взрывает» сосуд. Автор, конечно, интересовался мнением знакомых специалистов о рукописи книги, но решил не прислушиваться к советам некоторых из них «дать трупняк для оживляжа»: все-таки книга – популярная; однако читатель должен понимать, для чего предназначено оружие

…Конечно, при испытаниях в качестве целей использовались не описанные выше мины, которые тогда существовали лишь как опытные образцы. Применялись изделия попроще, рассчитанные на срабатывание от магнитных полей проезжающей мимо бронетехники, разработанные еще в начале 60-х годов, но проверенные в боях: вьетконговцы применяли их против американской армии (рис. 4.40). Мины очаровали всех: они полностью автономны (питание – от батареек) и легко проверялись постоянным магнитом, а значит, не требовали осциллографирования эффектов облучения и использования для этого кабелей, кои не переводившиеся брехунки по-прежнему трактовали как «антенны», наличие которых делало результаты «недостоверными».

Рис. 4.39

В нижней части рисунка – позиция противопехотной минной системы НВУ-П «Охота». Вверху слева – обрабатывающий блок «Охоты», с сейсмическим датчиком 1 и ликвидационной толовой шашкой 2, справа (3) – замедлитель МУВ-4, при срабатывании которого подается питание на схему изделия. В правом верхнем углу – знак минной опасности, такими маркируются границы минного поля, которые автор настоятельно рекомендует не нарушать

Взрыватели размещали по всем азимутам в пределах до полусотни метров от точки подрыва ВМГЧ. После подрыва они в течение 20–30 минут не реагировали на близкие пассы сильного магнита. За это время через минное поле мог пройти танковый батальон. Правда, затем облученные взрыватели оживали и срабатывали от малейшего прикосновения и без магнита, а иногда – вообще без видимой причины. Даже на спор безнаказанно не удавалось, с максимальной осторожностью повернув ключ на корпусе взрывателя, обесточить его схему: разъяренное устройство реагировало на такие попытки хлопком контрольного детонатора. Через час-другой чувствительность мин вновь приближалась к штатной. В этих опытах был зафиксирован эффект, получивший название «временного ослепления» – мишень выводилась из строя не «навсегда», а на время, достаточное, чтобы сорвать выполнение ею боевой задачи. Впечатляли и оценки эффективности: при разминировании прохода размером 20x100 метров, самоходное орудие «Нонна» должно было выпустить по минному полю либо 550 осколочно-фугасных снарядов, либо – 5 электромагнитных. Применение электромагнитных боеприпасов (ЭМБП) сулило экономию времени и средств, но только если учесть другие важные обстоятельства…

Рис. 4.40

Вот такими бывают последствия подрыва на мине

… Читателю до сих пор не разъяснено, почему в опытах с ЦУВИ и с ВМГЧ «мишени размещались по всем азимутам…» или «мишени вышли из строя в пределах радиуса…». Теперь, когда он знает о «быстрых» гармониках тока, настало время объяснить: для волн различных частот имеются благоприятные и неблагоприятные направления излучения. Если «завить» проводник в петлю (изготовить магнитный диполь), то, в зависимости от расположения на нем минимаксов токовой волны, вблизи будут наблюдаться и минимаксы магнитного поля. Переменное магнитное поле на некотором расстоянии индуцирует и электрическое – сформируется электромагнитное излучение, тоже характеризующееся минимаксами. Число таких минимаксов будет зависеть от соотношения длин: проводника, из которого изготовлен диполь и токовой волны.

Проиллюстрируем это простейшее качественное описание (рис. 4.41). Каждая из диаграмм приведена для случая одной токовой волны, а если этих волн несколько? Наложите друг на друга хотя бы четыре диаграммы рис. 4.41, длины волн дня которых различаются в пределах всего-то одного порядка! А ведь излучение УВИС и ВМГЧ состоит из мириадов гармоник, с частотами, отличающимися друг от друга в пределах трех порядков, а не в 10 раз. Отражение от земли еще более усложняет распределение, но в целом можно считать, что интегральная (проинтегрированная по всему диапазону частот) энергия рассеивается в пространстве по всем направлениям.

Рис. 4.41

Слева – зависимость пространственного распределения излучения простейшего диполя от его размера и длин излучаемых волн (цифры под диаграммами – отношения этих величин, длина ординаты, проведенной из центра любой из диаграмм, пропорциональна плотности потока энергии в направлении ее проведения). Художники (особенно – американские) часто изображают поражение целей РЧЭМИ как удары молнией. Хотя, конечно, РЧЭМИ невидимо, да и пробоя воздуха всеми средствами стараются избежать, достоверность часто приносят в жертву зрелищности, как это сделала редакция журнала Aviation Week, в иллюстрации потока изотропного излучения, формируемого взрывным источником (справа)

Насколько мучителен процесс спектральных измерений – передать сложно. Без особой надежды на сочувственную реакцию читателя постараюсь его описать. То, что для измерений спектра необходимы специально разработанные приборы, понятно. Измерения производятся в узких «полосах» (пропускание существенно лишь для РЧЭМИ с частотами, отличавшимися примерно на 5 % от «центральной»), а в остальных диапазонах, которые, по оценкам, охватывали минимум четыре частотные декады (от десятков мегагерц до десятков гигагерц), фильтры препятствуют приему. Спектрометр (рис. 4.42) регистрирует и огибающую нескольких импульсов, давая информацию о мощности каждого из них в своей «полосе». Вся полученная информация хранится в памяти спектрометра и выводится на компьютер после опыта и вскрытия тщательно экранированного корпуса прибора (иногда – после перевозки его с полигона в гостиницу). Спектрометр полностью автономен (питание – от аккумуляторов). Отсутствие каких-либо гальванических[90]90
  Проводных, кабельных.


[Закрыть] связей является дополнительной гарантией от наводок, вызванных внеполосным РЧЭМИ. Зарегистрировав значение мощности РЧЭМИ в пределах «полосы» и поделив его на протяженность этого частотного интервала, получают значение спектральной плотности мощности или энергии – одну точку, каплю в огромном, более чем трехдекадном частотном море. Нечего и думать, чтобы получить таким методом весь спектр, а также пространственное распределение излучения, потому что для этого потребовались бы тучи спектрометров, для закупки которых не хватило бы доли бюджета, выделяемой Министерством обороны на исследовательскую деятельность во всех областях. Но вполне реальна другая возможность: получив несколько точек, восстановить по ним спектр, используя теоретическую модель явления. Если довериться этому способу, достаточно и одной точки, но такая самонадеянность вряд ли оправданна.

Рис. 4.42

Спектрометр, регистрирующий энергию и форму огибающей импульса РЧЭМИ в пределах очень узкой полосы частот и пример «цуга» – серии импульсов РЧЭМИ

Дело здесь не в точности спектрометра (инструментальная ошибка невелика и составляет проценты) а в самой природе процесса.

Для излучения простейшего диполя (проволочная петли), число максимумов (рис. 4.41) возрастает с ростом различий размера петли и длин волн.

Сверхширокополосный источник излучает во всех направлениях. Но это не значит, что в пространственном распределении его излучения не существует минимаксов для отдельных, очень узких частотных диапазонов, и, даже если нет никаких признаков изменений режима работы излучателя, едва заметный его поворот приводит к тому, что мощность, регистрируемая спектрометром, изменяется весьма существенно. Каждый опыт стоит дорого и набирать статистику весьма накладно, поэтому из соответствующего вероятностного распределения и следуют огромные величины ошибок. Только когда экспериментальных точек для разных частот достаточно много, восстановить спектр РЧЭМИ можно более-менее достоверно.

… При испытаниях лабораторных макетов ВМГЧ не было смысла возиться с автономной системой их энергообеспечения, но когда проявились перспективы боевого применения излучателей этого класса

– такая задача стала актуальной. ВМГЧ и сам может «раскачивать» электрические колебания (рис. 4.36а), поэтому напрашивалось решение: применить для создания, пусть и очень небольшого, начального поля в обмотке излюбленные постоянные магниты (рис. 4.43)! Их расположили так, что внутри обмотки ВМГЧ поля суммировались, а вне обмотки – вычитались. Но и такие ухищрения не позволили повысить энергию начального поля в СВМГ до величин, превышающих джоуль – слишком мала остаточная магнитная индукция даже в лучших материалах, таких как «железо – неодим – бор». А это означало, что ВМГЧ с такой системой создания начального поля будет весьма «длинным» – объем, отведенный под боеприпас, будет использован нерационально. Альтернативой была связка СВМГ с ФМГ, разработанным для ЦУВИ. Чтобы использовать ценный задел, необходимо было доработать излучатель.

Рис. 4.43

Система постоянных магнитов, предназначенная для создания начального поля в ВМГЧ. Ориентация элементов системы такова, что внутри спирали поля элементов складываются, а вне спирали – вычитаются

В имплозивном магнитном генераторе частоты (ИМГЧ, рис. 4.44) детонационная разводка ИМГЧ формирует при срабатывании не цилиндрическую, а тороидальную детонационную волну, а вместо рабочего тела из монокристалла на оси лайнера размещен излучающий при срабатывании индуктивно-емкостной контур. При сжатии лайнером магнитное поле происходит процесс, подобный таковому в трансформаторе. Во внутренней катушке при ударе лайнера скачком изменяются и ток и напряжение, а последующее замыкание витков добавляет энергию, которую тут же расходуют излучение и другие виды потерь. На подобном умножении магнитного потока основано получение сверхбольших коэффициентов усиления энергии. В. Демидов, получивший в одном из созданных им СВМГ магнитную энергию, более чем в миллион раз превышавшую начальную, помог автору советами по реализации этого метода для ИМГЧ.

Время генерации РЧЭМИ для такой схемы оценивалось в пару микросекунд, а начальная энергия ограничивалась только электропрочностью изоляции катушки. Главное же – зависимость выхода РЧЭМИ от величины начальной энергии, «закачиваемой» в катушку близка к линейной и нестабильность работы ФМГ и ВМГ не приводит к фатальным последствиям: выход РЧЭМИ по этой причине меняется незначительно. Такие заряды запускались с помощью метеорологических ракет, в грозовые облака, чтобы провоцировать в них внутренние разряды (рис. 4.45) и нейтрализовать таким образом. Срабатывали ИМГЧ достаточно надежно, но стоимость их оказалась великовата даже для военного применения, не говоря уж о «метеорологическом».

Рис. 4.44

Иллюстрации, поясняющие работу имплозивного магнитного генератора частоты (ИМГЧ):

а – схема генератора: внутри соленоида 1, которому после подрыва кольцевого заряда взрывчатки 2 суждено стать лайнером, располагается катушка 3, а внутри нее – два последовательно соединенных конденсатора 4 (второй из них не виден);

б – фотография «излучающей» катушки с индуктивно – емкостным контуром внутри;

в – осциллограмма производной тока в контуре катушки после удара по ней лайнера. Колебания тока носят довольно причудливый, не похожий на косинусоиду, характер, а это значит, что в них велика доля «быстрых» гармоник

Работа с мертвой точки сдвинулась только тогда, когда отказались от паллиативных решений, сделав все «по-новому».

Рис. 4.45

В грозовых облаках имеются области концентрации зарядов разных знаков и можно «провоцировать» внутренние разряды, «добавляя» к и без того значительной напряженности внутреннего электрического поля внешнюю – от электрической составляющей РЧЭМИ. Для этого в облако стреляют ракетой и подрывают внутри него ЭМБП, предотвращая тем самым опасные разряды между облаком и землей

… Электрические заряды в диэлектриках связаны и не могут двигаться свободно, как в металлах. Диэлектрики способны накапливать энергию: если «закоротить» заряженный конденсатор (удалив, таким образом, свободные заряды с металлических обкладок), а затем снять закоротку, спустя небольшое время конденсатор снова окажется частично заряжен (возможно, некоторые читатели убедились в этом, работая с установкой «водяной кумуляции»). Причина в том, что изолятор при зарядке был поляризован внешним полем. При закорачивании сразу исчезло поле, а направленная поляризация – частично сохранилась. Возвращение поляризации к равновесному значению вызывает протекание тока смещения, вновь заряжающего конденсатор.

Структурные элементы некоторых видов диэлектриков (сегнето-электриков, пьезоэлектриков) обладают собственными электрическими дипольными моментами. Сегнетоэлектрики неограниченно долго сохраняют остаточную поляризацию, а деполяризуются при нагревании до точки Кюри (для большинства из них – около 100 градусов Цельсия). Нагревает любое вещество ударная волна, но сегнетоэлектрики «капризны»: слишком мощная волна может индуцировать в них столь сильное поле, что возникнет пробой и ток смещения не будет заряжать металлические обкладки, между которыми расположен диэлектрик. Но пусть все обошлось без пробоя, тогда пьезоэлемент – такой же, как в зажигалке, но значительно больший по размерам – зарядит конденсатор генератора частоты.

Как и в ядерных боеприпасах, в крупнокалиберных ЭМБП целесообразно размещать несколько небольших излучателей, рассеиваемых перед групповым подрывом – тогда цели поражаются на большей площади. Для кассетных элементов был разработан витковый генератор частоты (ВГЧ, рис. 4.46). И для ВГЧ была создана полуэмпирическая модель, опирающаяся на результаты токовых измерений.

Рис. 4.46

Вверху – витковый генератор частоты (ВГЧ) и его схема. Обмотка состоит из одного, и то неполного витка 1. Короткая труба 2 смещена в сторону пьезоэлементов 3, поэтому сначала она, расширяясь под действием взрыва, «выбивает» из них ток, заряжая конденсатор 4, а уж затем замыкает контур, генерирующий излучение. Средний ряд – осциллограммы производной тока: а) в ВГЧ, электроды которого соединены с конденсатором; б) в том же (не излучающем) устройстве, электроды которого соединены не конденсатором, а «закороткой» из провода. Внизу – 125-миллиметровая реактивная граната с кассетной боевой частью, содержащей витковые генераторы частоты

В 125 мм реактивной гранате размещаются три кассетных элемента. При срабатывании боевой части они рассеиваются, что позволяет повысить стабильность эффектов поражения, воздействуя на цель с разных направлений – тогда более вероятны совпадения лепестков на наиболее «чувствительных» для цели частотах. Кроме того, время генерации РЧЭМИ не превышает для ВГЧ микросекунды, и взрывом можно образовать вокруг источника облако очень плотных газов, что позволяет избежать пробоя (важная особенность, о которой подробно – позже). По сравнению с другими генераторами частоты, ВГЧ формирует самый короткий импульс РЧЭМИ, но для военного применения даже такая длительность избыточна.

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.


[Закрыть].

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.

Рис. 4.52

Пример эффекта временного ослепления автоматической миллиметровой РЛС наведения САЗ защиты танка при перехвате ракеты. Левая осциллограмма – нормальный сигнал от блока определения дальности до цели. Правая осциллограмма – после разрыва 30-мм ЭМБП в нескольких метрах от РЛС под углом 160° по отношению к оси антенны. Система потеряла способность оценивать расстояние до цели, пуск и перехват не состоялись. Момент взрыва ЭМБП показан стрелкой

Можно ли повысить чувствительность САЗ, чтобы она перехватила и ЭМБП? Можно, но это не поможет танку: вспомогательную гранату уничтожат на подлете, а кумулятивная все равно поразит машину – защите уже не останется времени для повторной реакции. К тому же, при повышенной чувствительности САЗ, быстро исчерпывается ее потенциал: немногие оборонительные выстрелы расходуются на отражение ложных угроз (пролетающих осколков, обломков и даже птиц).

Это был важный результат. На демонстрацию были приглашены

В. Базилевич (один из главных конструкторов «Базальта») и В. Житников (заместитель начальника управления ГРАУ). ЭМБП не подвели и на показе, обеспечив прорыв всех гранат, подлетавших к танку с самых разных курсовых углов, в том числе при разрыве ЭМБП на корме танка (этого, вообще-то не требовалось). Тем вечером запасам спирта испытателей пришел конец. Причины для ликования, действительно, были.