[原创]轨道激光武器的可行性分析(配详细计算)

轨道激光武器的可行性分析(配详细计算)

轨道激光武器的可行性分析(配详细计算)

8月12日,我曾发过一个帖子,初步讨论的航母的终极杀手────空天武器,发布网址:http://bbs.tiexue.net/post_6037751_1.html

根据这个帖子,我又进一步研究了一下,主要是对这种武器的可行性进行理论方面的计算。欢迎大家一起讨论哦。

我们知道侦察卫星可以很容易对地面的目标拍照,但这种侦查拍照目前是针对某一区域,和全球区域的拍照。要想对某特定地点随时进行精确定位,然后高精度拍照难度还是很大的。所以,要想实现对停泊或行进的航母进行精确定位并发射激光予以打击,难度就更大。

下面是计算过程:

先了解一些基本数据。

地球直径12742.02km

地球同步轨道卫星高度约为36000km

航空母舰最高时速35节,即35海里每小时,约为64.8公里路每小时

航空母舰舰长300米

虽然激光发射后到击中目标时间极短,但瞄准目标需要时间,轨道激光武器从获取目标数据到发射激光的时间为固定值T(瞄准时间)

接下来是实现的过程和计算。

首先,要对航母进行侦查。卫星是无法实现实时侦查的,所以实时侦查只能通过水面、水下舰艇,空中预警机侦查。侦查能够获得航母的航速、航向、经纬度。

然后,侦察到的数据要立即上载到地球同步轨道卫星。为什么是地球同步轨道卫星呢,因为地球同步轨道卫星相对地面是静止,瞄准地面目标的技术难度更低。

轨道卫星的激光器,根据获取的数据进行瞄准,即调整激光器的瞄准经度、纬度位置。同时还要根据航母航向、航速预算激光打击位置。

最后,发射激光进行目标打击。

过程说起来比较简单,但是实现的技术难度从下面的计算就可以了解一二了。

根据余弦定理计算,轨道卫星激光器,如果偏差一角秒(1/3600度)的角度,那么目标点的偏差量计算:

1角秒度=1/3600度=0.000277778度

COS0.000277778=(2a^2-b^2)/(2a^2)

a=36000km

b=(2a^2)-COS0.000277778x(2a^2)

b=2592000000(1-COS0.000277778)(公里)

COS0.000277778这个结果算不出来啊,COS0.000277778应该是一个非常接近于1的数字,希望有人帮我算一算,所以我们算个略大一些的值看看偏差情况

根据计算

COS0.01(度)=0.999999985,偏差36角秒

COS0.005(度)=0.999999996,偏差18角秒

如果按照COS0.005(度)=0.999999996计算

b=2592000000x0.000000004=10.368(公里)

即偏差18角秒就偏差了10.368公里,如果要想击中300米长,以35节的速度航行的航母难度可想而知,所以说对轨道卫星激光器的调整精度要求极高

反过来,侦查到了航母当前的经纬度和航向、航速,假设激光器瞄准的时间为5秒。这五秒航母可以行进多远呢。

航空母舰最高时速35节,约为64.8公里路每小时。5秒钟航母行驶距离:64.8x5/3600=0.09(公里)即90米,90米小于航母尺寸300米,瞄准速度可以满足要求。

根据以上继续计算,最长的瞄准时间:300米/90米=3.3,即16.5秒,超过16.5秒就算精确瞄准了目标位置,目标也已经离开了目标的位置。

那么,轨道卫星激光器的角度调整最小单位一定要非常小,需要采用特殊设计的方法。

地球直径为12742.02km,地球同步轨道卫星高度约为36000km,所以轨道激光器最大调整范围计算:

COSA=1-b^2/(2a^2)

COSA=1-12742.02^2/(2x36000^2)

COSA=1-162359073.6804/2592000000

COSA=1-0.062638532

COSA=0.937361468

角度约为20度

所以,如果直接驱动激光器的齿轮或连动部件最小调整单位是1角秒,那么调整的总量就是20x3600=72000

在20度的角度里,实现精确定位72000个角度单纯通过机械加工精度无法满足。

首先,可以采用多级齿轮传动,即减速齿轮组。与驱动电机连接的齿轮转动一圈或若干圈,连接激光器的齿轮才转动一格或某很小的角度。不过齿轮传动可能无法满足时间要求。因为,如果要转动最大的角度,驱动电机就至少要转动72000圈,并且在16.5秒内完成,即驱动电机的转速每秒钟4000转以上。这就需要设计两级以上的驱动电机,即粗调、微调电机,当然这就增加了复杂度。

另外,还可以采用伸缩支撑的传动,即激光器的一端固定,另一端安装在支撑臂上,调整支撑臂的长度来实现角度调整。这种结构与激光器的外形尺寸有很大关系。

一般卫星的直径在1米左右,长度也在米级。假设支撑臂距离固定端2米,那么要调整20度的话,支撑臂的伸缩范围计算:2xSIN20=0.684040287(米)

支撑臂同样也要提供72000个定位,但支撑臂系统和纯齿轮组相比,结构更加简单一些,而且定位更快。

根据以上的计算会发现,激光武器有几个特点:

一、打击目标的距离越远那么对机械精度的要求越高,反过来打击目标的距离越近对机械精度的要求越低。二、打击低速目标难度较低,打击高速目标难度较高。

三、只能进行直线攻击,不可能像迫击炮那样曲线攻击。

四、只能进行瞬间的点攻击,不能像机枪或散弹一样连续攻击和面攻击。

五、被攻击目标如果具有强烈的光反射性,攻击会被大大减弱。

从以上几点看,激光武器虽然在某些方面强于传统武器弹药,但并非万能。

不知道什么时候可以看到中国的激光武器或者轨道激光武器纵横天下啊!

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

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