Electromagnetic Weapons: Myths or Reality?

1. 1 Libor DRAAN Katedra radiolokace Fakulta vojenskch technologi Univerzita obrany libor.drazan@unob.cz Elektromagnetick zbran, mtus nebo fungujc realita PERSPEKTIVY ELEKTRONIKY 2011

2. 2 Obsah pednky 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran 3. Zpsoby ochrany elektronickch obvod ped inky elektromagnetickch zbran

3. 3 Elektromagnetick zbran zbran se smrovanou energi (DEW Directed Energy Weapons) vyuvaj k transformaci energie uren k destrukci vybranho cle subatomov stice nebo elektromagnetick vlny. 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran Zbran s paprsky stic Laserov zbran Zdroje vkonovho vyzaovn v psmu rdiovch vln ( kmitotov psmo stovky kHz a 1 GHz) Zdroje vkonovho vyzaovn v psmu mikrovln ( kmitotov psmo 1GHz a 300 GHz )

4. 4 Laserov zbran 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran CO 2 dynamick plynov laser na podvozku MAZ-7930

5. 5 Laserov zbran 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran YAL-1A ABL US Army Tactical High Energy Laser (THEL) MIRACL deuterium fluoride laser

6. 6 Mechanismus psoben elektromagnetickch zbran Generovn elektromagnetickho impulsu (EMP) velk intenzity ( bez nutnosti pouit jadernho vbuchu ) Vliv EMP na citliv elektronick obvody ( zejmna polovodiov) Doasn nebo trval pokozen elektronickch obvod Dsledkem jsou vpadky innosti celch systm Elektromagnetick zbran pat do kategorie neletlnch zbran snen smrtc inky 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran

7. 7 1. Mechanismus psoben a zkladn princip innosti elektromagnetickch zbran Obecn funkn schma elektromagnetick zbran Primrn zdroj Zdroj VN impuls Genertor rdiovch vln nebo mikrovln Antna Spoutc obvody

8. 8 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Bojov pouit elektromagnetickch zbran Zvis na Zpsobu akumulace energie ce psma generovanho signlu Vkonu generovanho signlu Reimu innosti zbran Charakteru nosie Charakteru cle

9. 9 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Kapacitn Induktivn Magnetokumulativn genertor

10. 10 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Kapacitn akumulace energie Marxv rzov genertor

11. 11 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Kapacitn akumulace energie

12. 12 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Induktivn akumulace energie Spna L C Zdroj Zt Vypna

13. 13 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Magnetokumulativn genertor

14. 14 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Magnetokumulativn genertor - mal vkon

15. 15 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Magnetokumulativn genertor stedn vkon 1 2 3 4

16. 16 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle zpsobu akumulace energie Magnetokumulativn genertor stedn vkon

17. 17 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu zkopsmov ( impulsy na nosnm kmitotu ) irokopsmov ( videoimpulsy B -10dB > 500 MHz ) Tlumen kmity (tlumen sinusov kmity v psmu do 1 GHz )

18. 18 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu

19. 19 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu zkopsmov Pr imrn zdroj Zdroj VN impuls Tvarovac obvody Vkonov elektronka Spoutc obvody Antna

20. 20 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu zkopsmov HPM genertory MILO (Magnetically Izolated Line Oscillator) Knick MILO (Tapered Magnetically Izolated Line Oscillator) Relativistick magnetron Relativistick klystronov zesilova (Relativistic Klystron Amplifier RKA) Relativistick klystronov osciltor (Relativistic Klystron Oscillator RKO) Reltron Gyrotron Elektronka s postupnou vlnou (Traveling Wave Tube TWT) Osciltor se zptnou vlnou (Back Wave Oscilator BWO) Vircator (Virtual Cathode Oscillator)

21. 21 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu irokopsmov Primrn zdroj Zdroj VN impuls Rychl spnac prvek irokopsmov antna Spoutc obvody

22. 22 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu irokopsmov podstatn prvky systmu Spnae Plynov jiskit Kapalinov jiskit Polovodiov spnae Antny Speciln reflektorov antny (nap. IRA) Trychte s TEM vlnou Spirlov antny Antnn monopl Biknick antna

23. 23 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu irokopsmov podstatn prvky systmu IRA: Psmo vyzaovn - 40 MHz a 4 GHz Intenzita el. pole ~ 5 kV/m ve vzdlenosti 300m

24. 24 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu irokopsmov podstatn prvky systmu Fotovodiv polovodiov spnae (Photoconductive Semiconductor Switch - PCSS)

25. 25 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu Tlumen kmity Primrn zdroj Zdroj VN impuls Rychl spnac prvek irokopsmov antna Spoutc obvody

26. 26 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle ky psma generovanho signlu Tlumen kmity

27. 27 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Vkon generovanho signlu Maximln dosahovan hodnoty generovanho vkonu Maximln hodnota vkonu penesen prostedm

28. 28 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Vkon generovanho signlu Maximln dosahovan hodnoty generovanho vkonu zkopsmov genertory maximln 20 GW, bn jednotky GW irokopsmov genertory maximln 100 GW,

29. 29 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Vkon generovanho signlu Maximln hodnota vkonu penesen prostedm Omezujc faktor elektrick pevnost vzduchu E max < 1 MV/m S = 2,65 GW/m 2 Minimln plocha apertury antny Pklad: Pechod mezi vakuem a vzduchem Obdlnkov vlnovod (12,4 cm x 24,8 cm) P max = 81,5 MW

30. 30 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle reimu innosti Jednorzov innost Opakovan innost opakovac kmitoet a 10000 imp/s

31. 31 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Stacionrn Pevozn Mobiln Penosn Elektromagnetick munice

32. 32 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Stacionrn

33. 33 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Pevozn R = 1 km, S = 40 kW/m 2 , E = 3,8 kV/m

34. 34 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Mobiln

35. 35 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Mobiln RANETS E (Rusko) P imp = 500 MW, T i = 10 a 20 ns, T op = 500 Hz, P st = 2,5 a 5 kW G = 45 a 50 dB v psmu X

36. 36 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Mobiln RANETS E (Rusko)

37. 37 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Penosn DS110 Suitcase DS110T DS110D

38. 38 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Elektromagnetick munice Optimalizace z hlediska hmotnosti a rozmr Zdroj impuls vysokho napt magnetokumulativn genertor zkopsmov elektromagnetick munice - mikrovlnn genertory pracujc bez externho magnetickho pole - trychtov antny, vceramenn spirlov antny - pro zven zisku padkov reflektor irokopsmov elektromagnetick munice - skldac irokopsmov antny ( nap. CIRA) Tlumen kmity - biknick antna

39. 39 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Elektromagnetick munice DS110C Pklad realizace genertoru tlumen kmity

40. 40 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Elektromagnetick munice Zpsoby dopravy k cli Stely s plochou drhou letu Rakety zem-zem, zem-vzduch, vzduch-zem Konvenn leteck pumy Klouzav leteck pumy dosah a 140 km pi odhozu z velk vky Dlosteleck munice Miny Odplen bojov nloe Konvennmi zpsoby Pijma GPS pi dosaen poadovan polohy

41. 41 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Klasifikace podle charakteru nosie Elektromagnetick munice Napjec zdroj Napjec zdroj Primrn zdroj Dvoustupov magnetokumulativn genertor 1.stupe 2.stupe Tvarovac obvody vircator Antna

42. 42 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Charakter cle Zpsob prniku destrukn energie do cle Odolnost cle proti inkm elektromagnetickch zbran

43. 43 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Charakter cle Zpsob prniku destrukn energie do cle Pednmi dvemi prnik pes antnn vstupy a idla senzorickch systm Zadnmi dvemi prnik pes elektrick spoje a kabely, napjec kabely, datov sbrnice, konektory Psma cm a mm vln prnik pes ventilan otvory a trbiny zpsoben chybnm konstruknm nvrhem nebo provedenm

44. 44 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Charakter cle Odolnost cle proti inkm elektromagnetickch zbran Koeficient stnn [dB] [dB] innost stnn

45. 45 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Charakter cle Odolnost cle proti inkm elektromagnetickch zbran innost stnn [dB] Kategorie - hodnocen 0 10 Nedostaten stnn. 10 30 Stnn pro minimln poadavky. 30 60 Stnn dostaujc pro vtinu bnch poadavk. 60 90 Velmi dobr stnn. 90 120 Vysoce kvalitn stnn.

46. 46 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Dosah psoben elektromagnetickch zbran Stacionrn, pevozn, mobiln, penosn Elektromagnetick munice Zvis zejmna na druhu pouitho nosie a kategorii zbran Maximln vzdlenost, na kter je schopna elektromagnetick zbra zpsobit vyazen elektroniky cle z innosti

47. 47 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Dosah psoben elektromagnetickch zbran Stacionrn, pevozn, mobiln, penosn ikm dlka Intenzita pole v mst cle Odolnost cle Vyzaovac charakteristika ka vyzaovac charakteristiky Jednotky stup a mn

48. 48 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Dosah psoben elektromagnetickch zbran Elektromagnetick munice Dosah nosie Dosah zbran destky a stovky metr ka vyzaovac charakteristiky do 40 o

49. 49 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Ochrana objekt proti elektronicky navdnm zbranm Ochrana konvoj Policejn aplikace Likvidace min Vbr cl pro elektromagnetick zbran

50. 50 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Ochrana objekt proti navdnm zbranm

51. 51 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Ochrana objekt proti navdnm zbranm Vigilant Eagle Raytheon

52. 52 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Ochrana konvoj Bomba ve vozidle ovldan rdiem UWB rui Ovldac vodi Mina s pibliovacm zapalovaem Neptelsk pozorovatel DS genertor pro neutralizaci min IED

53. 53 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Policejn aplikace

54. 54 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Pklady konkrtnch aplikac elektromagnetickch zbran Likvidace min

55. 55 2. Monosti bojovho pouit elektromagnetickch zbran Vbr cl pro elektromagnetick zbran Vojensk sly v poli obyvatelstvo Pepravn a spojovac infrastruktura Ekonomick infrastruktura Veden zen Finance, banky podniky Cestovn a traov signalizace zapalovac systmy Radio a TV pijmae, potae mobiln telefony Zabudovan potae, podprn prostedky, poln C 3

56. 56 3. Monosti ochrany elektronickch zazen proti inkm elektromagnetickch zbran Prnik pednmi dvemi speciln polovodiov ochrany s reakn dobou nkolika pikosekund Prnik zadnmi dvemi Napjec a datov veden bleskojistky, varistory, Zenerovy diody a supresorov diody. Vtrac a technologick otvory v asi elektrick a magnetick stnn pro pedpokldan psmo kmitot Ochrana ped inky elektromagnetickch zbran

57. 57 Dkuji za pozornost