Magnetron voor elektromagnetische wapens
Magnetron voor elektromagnetische wapens
Het tweede deel van het artikel presenteert de technische en tactische aspecten van aanvallen met behulp van elektromagnetische microgolfwapens op doelen, dit zijn gevechtssystemen die zijn uitgerust met complexe elektronische apparaten, zoals gevechtsvoertuigen. Verschillende soorten stakingen op basis van deze wapens, die in dienst zijn bij de strijdkrachten van de Verenigde Staten, Rusland, Duitsland en andere landen of worden aangeboden door hun industrie, worden besproken. Deze ultramoderne en technologisch geavanceerde soorten wapens worden in toenemende mate gebruikt in de legers van de wereld, met de verwachting dat ze zullen worden gebruikt in grootschalige en asymmetrische conflicten. Ook in Polen wordt gewerkt aan de ontwikkeling van elektromagnetische microgolfwapens.
Het eerste deel van het artikel, gepubliceerd in Wojsko i Technica 11/2020, presenteert de werkingsprincipes van elektromagnetische wapens, classificeert hun typen en beschouwt de specifieke mechanismen van hun destructieve effect op elektronische componenten en systemen die zijn ingebouwd in bijna elke moderne militaire uitrusting . apparatuur. De belangrijkste werkingsmechanismen op deze objecten met behulp van HF-OPV worden beschreven en hun elektrische parameters worden gegeven. De stand van ontwikkeling van deze nieuwe, maar reeds geavanceerde oplossingen in NAVO-lidstaten en Polen wordt gepresenteerd.
Vergelijking van filterformaten die worden gebruikt om 230 V AC-stroomcircuits te beschermen tegen EMI en industriële interferentie.
Methoden van gevaar en bescherming tegen RF-ROSS
Elektromagnetische aanval op geselecteerde doelen zonder voorafgaande herkenning, inclusief hun locatie, ontwerp en gebruik, is een complex proces. Het wordt vooraf zorgvuldig geanalyseerd en gepland, hoewel het een eenvoudig proces lijkt te zijn om te implementeren. Bestralingsgolven, die het doelwit raken via kabels, sensoren, gaten en sleuven in het lichaam, veroorzaken elektrische resonanties in de circuits van de interne onderdelen met frequenties die zelfs aanzienlijk kunnen verschillen van de hoofdfrequentie van de stralingsgolf. In deze circuits worden dus stromen en spanningen gegenereerd die elektronische systemen vernietigen. Elk doelwit heeft verschillende elektrische eigenschappen in termen van RF-DEW-kwetsbaarheid. Smalbandinslagen van het HPM-type bij de inslag van de "voordeur" in het werkbereik van elektronische apparaten hebben een zeer hoge slagefficiëntie en kunnen daarom effectief worden uitgezonden vanaf een grote afstand van het doel, vooral wanneer het niet voldoende is afgeschermd. Hetzelfde type interactie, maar buiten het werkbereik, is ook effectief, maar vereist meer bronvermogen of impact op het doelwit op korte afstand. Belichtingen van het UWB-type hebben, vanwege hun breedbandkarakter, een effectieve wisselwerking "van voren" en "van achteren", maar op een kortere afstand dan de bovengenoemde effecten van de MIA. Er is geen universeel RF-DEW-wapen dat verschillende soorten open objecten effectief kan raken.
De eenvoudigste manier om te beschermen tegen de impact van NVG's is het creëren van gecontroleerde toegangszones rond belangrijke objecten en systemen. De breedte van deze beschermingszone moet tussen 1000 en 2000 m zijn en zal in het algemeen de effectiviteit van de bescherming tegen grond- of voertuiggebaseerde RDF-aanvallen vergroten. Zones met gecontroleerde toegang bieden geen bescherming tegen luchtaanvallen. In tegenstelling tot EMI-bescherming die wordt gebruikt in industriële apparatuur, waar slechts één of enkele componenten worden gebruikt om circuits te beschermen, moet in militaire toepassingen de bescherming tegen RF-SPD's alomvattend zijn en alle circuits dekken vanwege de multipath-penetratie van het doel door golven. In alle elektronische units en installaties moeten gespecialiseerde elektronische veiligheidsmaatregelen en passende oplossingen voor het mechanisch ontwerp van deze apparaten worden ingebouwd en feilloos werken, zelfs wanneer ze niet kunnen werken. Bescherming alleen tegen RF-DEW in militaire voertuigen biedt geen weerstand tegen andere invloeden, zoals: bliksem, vonken of stroompieken. Daarom moeten de beschermingssystemen voor militaire uitrusting die worden gebouwd alomvattend zijn en alle bovengenoemde bedreigingen dekken in termen van de omvang van hun impact, wat helaas de complexiteit, het gewicht, de omvang en de prijs verhoogt. Er is geen universele bescherming tegen alle soorten blootstelling. Daarom moet vanaf het begin van de werkzaamheden aan het apparaat worden aangenomen dat er weerstand is tegen RF-DEW. De afbeelding in het eerste deel van het artikel (WiT 11/2020) toont bijvoorbeeld golfvormen van ruisspanningen die worden geïnduceerd in enkelfasige stroomkabels gesuperponeerd op een voedingsspanning van 230 VAC (50 Hz). De amplitude van het impactsignaal is meerdere malen groter dan de voedingsspanning en heeft een verwoestend effect op de aangesloten circuits.
De filters die in de bovenstaande afbeelding worden getoond, zijn geschikt voor dezelfde nominale spanningen en stromen en zijn ontworpen om in dit type circuits te werken, maar gaan verschillende soorten interferentie tegen.
HPEM-beschermfilters wegen meer dan 5 kg en hebben een volume van enkele dm³. Dit komt door de noodzaak om zeer sterke storende signalen te filteren, vooral signalen die continu en met hun brede frequentieband interageren, en de noodzaak om de warmte die erin wordt gegenereerd af te voeren. Het gebruik van dergelijke filters in regulier militair materieel is in de meeste gevallen onmogelijk.
Metalen afscherming van militaire uitrusting en systemen moet elektromagnetisch worden afgedicht, waardoor een kooi van Faraday ontstaat zonder sleuven en gaten waardoor stralingsgolven kunnen doordringen, schadelijke spanningen in elektrische circuits veroorzaken en staande golven en ongecontroleerde resonantietrillingen in systemen beschadigen. Het is echter niet praktisch om de apparaten in een kooi van Faraday te plaatsen, omdat ze elektrisch moeten worden aangesloten op andere geschikte externe apparaten. Daarom zijn er mogelijke routes voor blootstelling aan straling, wat het moeilijk maakt om ze effectief te beschermen.
Meerlaags afgeschermde externe kabels die zijn opgenomen in apparaten die voor dergelijke verbindingen worden gebruikt, moeten worden beschermd met filters die de interferentiesignalen die erin worden geïnduceerd, verminderen. Tegelijkertijd moeten de filters bestand zijn tegen schade veroorzaakt door hoge spanningen en overgedragen vermogens in de draden, veroorzaakt door signalen die erop inwerken, en voldoen aan de basisvereisten voor het elimineren van elektromagnetische interferentie die optreedt tijdens de normale werking van apparaten.
Connectoren in kabels voor deze toepassingen hebben ingebouwde interne overspanningsonderdrukkers en filters om het binnendringen van storende signalen te voorkomen.
Voor signaalverbindingen is het zeer voordelig om gespecialiseerde glasvezelkabels te gebruiken die geen interne dragende en mechanisch versterkende metalen elementen bevatten die signalen geleiden en introduceren die worden veroorzaakt door impactgolven in apparaten. Op zichzelf geleiden optische vezels geen elektrische signalen.
Absorbers die elektromagnetische straling absorberen, worden ook gebruikt om de blootstelling aan RF-DEW-straling te verminderen. De buitenoppervlakken en binnenwanden van de apparaten zijn gecoat met absorbers om de elektromagnetische resonanties die erin optreden te onderdrukken. Absorbers zijn gevuld met magnetisch absorberende materialen en zijn verkrijgbaar in de vorm van dunne platen om te lijmen, schuim of verf voor het schilderen van instrumentoppervlakken.
Een van de belangrijkste manieren om te beschermen tegen de effecten van RF-dauw is het aarden van apparatuur. In tegenstelling tot wat het lijkt, is dit geen gemakkelijke methode, aangezien verschillende soorten aarding worden gebruikt om apparatuur te beschermen tegen weersinvloeden of elektrische schokken, en andere tegen blootstelling aan breedbandblootstelling zoals HF-DEW. Alle HPM-, UWB- en HIRF-beschermingselementen hebben technische parameters die aanzienlijk verschillen van industriële elementen, evenals van algemene militaire elementen. Hun selectie en toepassing vereisen expertise en de eerder beschreven testcapaciteiten voor hoge microgolffrequenties (ook getest door NAVO-RTO-werk). Dergelijke beveiligingsitems zijn zeer moeilijk te verkrijgen of zijn zelfs onderhevig aan exportbeperkingen, vooral zoals ITAR (International Arms Trade Regulations) in de Verenigde Staten.
Over het algemeen wordt de methode voor het bouwen van beveiliging streng bewaakt door fabrikanten en gebruikers van militair materieel over de hele wereld. Op dit gebied is onder meer een felle concurrentie te zien tussen de Europese leden van de NAVO en de Verenigde Staten. Anderzijds kenmerken het werk en de behaalde resultaten op het gebied van bescherming tegen RF-ROSA in Rusland hun specifieke filosofie en methode voor het bouwen van militair materieel. In de beschikbare publicaties stellen de Russen duidelijk dat westerse elementen en beschermingsmiddelen technische parameters hebben die niet overeenkomen met de catalogus, en dat ze de parameters zelfs binnen dezelfde leveringspartij niet herhalen. Ze wijzen ook op de onbeschikbaarheid van meer geavanceerde beveiligingscomponenten op de militaire markt. Dit is de ervaring die is opgedaan bij de aankoop van deze componenten in het Westen, en niet per se direct door de Russen zelf. Daarom worden in Rusland op dit gebied specifieke oplossingen ontwikkeld, niet gebaseerd op halfgeleidertechnologieën, maar op structuren gemaakt van verschillende soorten materialen die zijn ingebed in passieve elektronische systemen en gebruikmakend van de effecten van hun interacties en elektromagnetische stralingsvelden van deze structuren. Deze oplossingen maken veel gebruik van kennis over materiaal- en golfverschijnselen op het gebied van natuurkunde en elektronica. De gepubliceerde beveiligingsparameters van deze oplossingen zijn erg goed en hun kwaliteit is nooit in twijfel getrokken.
