傳動網 > 新聞頻道 > 技術前沿 > 資訊詳情

新型冷卻機制!中國科學家在激光武器技術上迎重要突破

時間:2023-08-15

來源:OFweek激光網

導語:激光武器應用于戰場上,具有攻擊速度快、殺傷力強大、精準打擊、高性價比等優勢,但由于涉及到能量和散熱問題,短時間內多次射擊成為了一大考驗。

  根據中國學術期刊《光學學報》(Acta Optica Sinica)的一篇論文,中國軍事專家聲稱開發出了一種新的冷卻機制,可以讓高能激光器“無限”地工作,而不會產生余熱。

  新的冷卻技術完全抵消了高能激光操作產生的危險余熱——這個問題已經成為激光武器發展的一個重大技術障礙。研究人員還表示,這種系統有望通過延長交戰時間、增加射程和傷害、減少后勤和成本來顯著改變戰斗的面貌。

  他們還表示,由于采用了新技術,這些武器現在可以隨心所欲地產生激光束,而不會出現中斷或損耗性能。這也意味著,只要持續給它供電,就能夠無間隙地執行任務,且能持續保證高能量的輸出。“到目前為止,中國在動態吹風熱管理方面的許多先進設計和研究進展尚未報道。這是首次將一些設計和測試結果公布于眾。”

  據悉,由中國激光武器專家Yuan Shengfu領導的團隊在8月4日發表在《光學學報》(Acta Optica Sinica)上的一篇論文中表示:“這是提高高能激光系統性能的一個巨大突破。高質量的光束不僅可以快速在第一秒內產生,而且可以無限期地保持下去。”

  報告提到,新的冷卻系統采用先進的結構和優化的氣流,以消除激光武器內部的熱量,同時最大限度地減少湍流和振動,并提高鏡面清潔度。

  上述團隊稱:“自從1960年發明第一臺紅寶石激光器以來,人們就熱衷于從動能轉變為激光能量,以便以光速快速投射能量,激光束成為可以瞬間殺死目標的‘死亡射線’。不幸的是,60年過去了,雖然各種類型的激光器已經開發出來,但高能激光系統的應用還未獲得成功。”

  而近年來,激光武器的發展不斷加速,它的出現可能對導彈傳感器構成新的挑戰。例如在美國近年來已經擁有了一些知名項目,包括使用氟化氘作為激光源的海軍先進化學激光器(NACL),以及中紅外先進化學激光器(MIRACL),戰術高能激光器(THEL),使用氟化氫作為激光源的天基激光器(SBL),以及使用化學氧碘激光器的機載激光器(ABL)。

  這些項目都已經在試驗戰場獲得了驗證,其中中紅外先進化學激光器(MIRACL)已經擊落了超音速導彈,戰術高能激光器(THEL)已經擊落了48個飛行目標,而化學氧碘激光器的機載激光器(ABL)已經成功攔截了液體燃料導彈。不過,它們之所以被取消,背后真正的原因是破壞力沒有達到預期——這些武器的最大有效射程只有幾公里,為了提高光束的破壞力,需要更長的連續操作時間。

  激光武器內部通過一種稱為“受激發射”的過程產生高能光束,這包括激發增益介質中的原子或分子(如晶體或氣體),從而激光武器能夠達到更高的能量狀態。當這些被激發的原子或分子回到它們的基態時,它們會發射光子,然后通過光反饋過程放大光子,從而產生高能激光束。

  在這個過程中,光束控制系統負責引導和控制激光束,通常通過使用反射鏡和透鏡。這個系統必須是高度精確和穩定的,因為即使是很小的偏差或振動,也會導致光束偏離指定的路線。但當激光束穿過空氣時,它會加熱中途的氣體,導致氣體膨脹并產生湍流。這種湍流會導致光束散射和扭曲,從而降低其有效性和準確性。此外,加熱的氣體會導致系統中的鏡子和鏡片受到污染,導致性能下降和壽命縮短。

  研究人員稱,在某些情況下,較大的污染物顆粒在鏡子上燃燒甚至會導致鏡子破裂或損壞,從而大大降低了高能激光武器的實用性和可靠性。

  上述團隊開發了一種內部光束路徑調節器,這是一種讓氣體吹過激光武器以消除廢熱并提高氣體清潔度的系統。它的設計是緊湊和高效的,其重點是優化氣體流量,最大限度地減少尺寸和重量。

  它由幾個關鍵部件組成,包括一個空氣源、一個熱交換器、一個氣體流量控制系統和一個氣體噴射/吸入系統:

  - 空氣源為系統提供干凈、干燥的空氣,然后通過熱交換器將其冷卻到所需的溫度。

  - 氣體流量控制系統調節氣體流量,確保在正確的溫度和停留時間下輸送,實現準靜態小像差。

  - 氣體注入/吸入系統負責將氣體注入激光系統的內部光束路徑,并在氣體通過后將其移除。

  團隊在建造和操作內部光束路徑調節器時,必須仔細注意許多技術和實用要點:1)其中一個主要挑戰是確保氣體流動達到預期的冷卻和清潔效果。這需要仔細設計和測試氣體流動控制系統,以及將氣體輸送到內部光束路徑的注射/吸入系統。2)另一個挑戰是使其足夠緊湊和高效,以便在實際應用程序中使用。需要創新的設計,如先進的氣動結構、每個路徑的流量優化、注入/吸入與梁段的集成以及簡化的管道。

  根據研究人員的說法,冷卻系統可能會帶來新的問題,如湍流和振動,如果建造不當,可能會影響光束質量。例如,氣體吹過內部光束路徑會產生湍流和振動,從而影響激光束的穩定性和質量。上述團隊對該技術進行了廣泛的測試,以確保其符合軍方要求的性能規格。此外,據報道該裝置已經在許多正在開發的激光武器中使用。


中傳動網版權與免責聲明:

凡本網注明[來源:中國傳動網]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權均為中國傳動網(www.siyutn.com)獨家所有。如需轉載請與0755-82949061聯系。任何媒體、網站或個人轉載使用時須注明來源“中國傳動網”,違反者本網將追究其法律責任。

本網轉載并注明其他來源的稿件,均來自互聯網或業內投稿人士,版權屬于原版權人。轉載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負版權法律責任。

如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。

關注伺服與運動控制公眾號獲取更多資訊

關注直驅與傳動公眾號獲取更多資訊

關注中國傳動網公眾號獲取更多資訊

最新新聞
查看更多資訊

熱搜詞
  • 運動控制
  • 伺服系統
  • 機器視覺
  • 機械傳動
  • 編碼器
  • 直驅系統
  • 工業電源
  • 電力電子
  • 工業互聯
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機界面
  • PLC
  • 電氣聯接
  • 工業機器人
  • 低壓電器
  • 機柜
回頂部
點贊 0
取消 0