'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №1 (22) том 1
  4. Научная статья № 34

Просмотры  112 просмотров

Мустаев А.Ф.

  


СРЕДСТВА ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ *

  


Аннотация:
в статье рассматривается средства поражения электронных компонентов, которые построены на основе взрывомагнитных генераторов   

Ключевые слова:
взрывомагнитный генератор, электромагнитное поле, электромагнитный импульс, пробой p-n перехода, СВЧ-импульс   


Полупроводники, это самые распространённые электронные компоненты, они характеризуются высокой чувствительностью к внешним воздействиям и отрицательными температурными коэффициентами проводимости при нагреве. Воздействие мощного СВЧ – импульса сопровождается пробоем р-n перехода или перехода Шотки. Взрывомагнитные генераторы (ВМГ) представляют собой накопители энергии одноразового действия. Работают они по принципу пространственного сжатия магнитного потока под действием сверхвысоких давлений, образующихся при детонации взрывчатого вещества. Плотность генерируемой энергии может достигать до 100 Дж/см2 , а удельная мощность 1013…1014 Вт/м3 . В настоящее время ВМГ используется в боеприпасах, как ЭМ оружие ФП. ЭМБ калибра 100 мм имеет минимальный радиус поражения электронных датчиков около 200 м. Установлено экспериментально, что при длительности импульса менее 10 нс на ИМС, приборы диапазона 1…10 ГГц выгорали, если энергия составляла 0,1…1 мкДж. При длительности импульса более 10 нс необходимо иметь большую энергию, т.к. сказываются потери на теплообмен. Принципы получения высокоэнергетических ЭМП на основе сверхсильных токов предложены в 1951 году А.Д. Сахаровым. Эти принципы основаны на создании в замкнутом пространстве большим током сильного магнитного поля, сохранении его на заданное время в энергетически изолированном объёме и сверхбыстром превращении энергии магнитного поля в энергию ЭМП при взрывном сжатии металлического контура с током. Был разработан магнитнокумулятивный генератор (МК-2). Принцип действия МК-2 сводится к следующему. При подрыве капсюля – детонатора (КД) детонационная волна распространяется по взрывчатому веществу (ВВ), расположенному внутри металлической трубы 1. Труба растягивается, образуя в каждый данный момент конус, замыкающий спираль 2, а затем сплошную оболочку 3 таким образом, что по мере распространения детонационной волны индуктивность контура, образуемого спиралью 2, трубой 1 и коаксиальным участком 3, непрерывно уменьшается; при этом расширяющаяся труба сжимает магнитное поле, увеличивая его энергию. На последней стадии работы генератора спираль выключается и сжатие магнитного поля, совпадающего в этом случае с полем прямого тока, осуществляется в уменьшающемся объеме между внешней и внутренней стенками коаксиала. Практическое осуществление систем МК-2 с высокими характеристиками потребовало длительных исследований большого коллектива, которые в основном были закончены к 1956 году. В ВМГ изменение магнитного поля происходит очень быстро, но все же недостаточно — за несколько микросекунд, что соответствует длине волны около километра. Для эффективного излучения размер антенны должен быть сравним с длиной волны. Величина реальных зарядов в тысячи раз меньше и, чтобы конвертировать в излучение хотя бы малую часть энергии взрыва, нужны длины волн в десятки сантиметров, а значит, поле должно меняться за единицы наносекунд. Сделать это можно, если сжимать поле не лайнером, а ударной волной в веществе. Такое сжатие имеет важнейшую особенность: в мощной ударной волне огромное давление реализуется в основном за счет температуры, а разность плотностей вещества по обе стороны фронта невелика — примерно двукратная. Это как раз и не позволяет развиться нестабильностям, как в случае с ВМГ, когда разница между плотностями лайнера и воздуха внутри него составляет десятки тысяч раз. К тому же мощная ударная волна в некоторых диэлектриках (ионных кристаллах) обладает и другим интересным свойством — сразу за ее фронтом вещество приобретает высокую, почти «металлическую» проводимость. То есть можно сжимать поле не настоящей оболочкой, а виртуальной. Монокристалл — наиболее упорядоченная структура. Проведенные исследования показали, что фронт ударной волны в монокристалле зеркально гладок: размеры неоднородностей составляют микроны. В генераторе Сахарова как вещество, так и фронт проводимости движутся со скоростью внутренней границы лайнера, вместе «толкая» поле перед собой, то при ударном сжатии скорость проводимости выше, и, «откусывая» поле по краям, она отнимает часть его из области сжатия. Но это не страшно: для генерации излучения важно быстрое изменение поля, а не рекордное значение его индукции и, чтобы избежать торможения в конечной, самой скоростной фазе сжатия, вполне можно пойти на «сброс» части поля за фронт волны. Для ударного сжатия магнитного поля наиболее подходящим оказался монокристалл йодида цезия. Самое сложное — сформировать сходящуюся ударную волну (сферическую). Та же задача стояла и при создании ядерных зарядов — там взрыв обжимал до сверхкритической плотности плутониевый шарик. Собирали такой заряд из 32 сферических сегментов, образовывавших структуру, похожую на футбольный мяч. Изготовление таких сегментов с необходимой точностью — задача сложная. Еще труднее было заставить сработать 32 детонатора одновременно, с разбросом по времени менее миллионной доли секунды. Для этого в первых атомных бомбах применялось сложное электронное устройство весом более 200 кг. Технологический отрыв от тех времен огромен. В ВМГ заряд ВВ размещается внутри детонационного распределителя — полой сферы из поликарбоната, на поверхности которой отфрезерованы многочисленные каналы. Начинаясь у детонатора и разветвляясь, каналы покрывают всю внешнюю поверхность распределителя, заканчиваясь сквозными отверстиями. Они заполнены эластичным ВВ с высокостабильной скоростью детонации. Эта сложнейшая сеть создается так, чтобы обеспечить равные пути детонации от первичного детонатора до каждого отверстия — точки инициирования основного заряда. Основной заряд изготавливается из мощного взрывчатого состава на основе октогена. Внутри него устанавливается сфера из монокристалла иодида цезия. Вокруг сферы собирается магнитная система. В ее основе — два постоянных магнита, от которых к монокристаллу идут два усеченных конуса из магнитно-мягкой стали, «собирающих» поле магнитов в область, занятую монокристаллом. Сохранению потока, создаваемого магнитами, служат и магнитопроводы. Кристалл устанавливается в центре так, чтобы его главная ось совпадала с направлением магнитного поля, иначе различия в свойствах вдоль других осей могут нарушить симметрию сжатия. После подрыва сферическая ударная волна помчится к центру со скоростью более 10 км/с, оставляя за собой уже не монокристалл, а проводящую, как металл, жидкую смесь из атомов и ионов йода и цезия и сжимая магнитное поле. Если заряд собран правильно, то ударная волна, сойдясь в точку и отразившись, устремится обратно, скачком изменив поле, что и приведет к генерации импульсного потока ЭМИ с длительность менее наносекунды. В мае 1995 года на полигоне Центрального физико-технического института Министерства обороны РФ собрались представители Управления вооружения Минобороны. Под Сергиевым Посадом на площадке диаметром около 200 м были выложены реагирующие на магнитные поля проезжающих боевых машин взрыватели противотанковых мин. Военные проверили работоспособность случайно выбранных образцов небольшим магнитом: последовали хлопки контрольных детонаторов. Затем в центре площадки был подорван небольшой боеприпас на основе ВМГ. Члены комиссии переходили от мины к мине, постепенно удаляясь от центра площадки, но, сколько бы они ни размахивали магнитами, ни одна из мин не реагировала: мощный импульс при взрыве боеприпаса буквально «ослепил» магнитные датчики взрывателей. Несмотря на положительные свойства ЭМБ они имеют ряд ограничений. Например, наиболее оптимальной для использования в ЭМБ будет считаться ВВ со скоростью детонации 15 км/с. Однако на настоящее время не представляется возможным создать стабильное ВВ со скоростью детонации свыше 10 км/с.

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №1 (22) том 1

  


Ссылка для цитирования:

Мустаев А.Ф. СРЕДСТВА ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ // Вестник науки №1 (22) том 1. С. 181 - 185. 2020 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/2579 (дата обращения: 29.03.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/2579



Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2020.    16+




* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.