ШЕЛЕСТ ГРАНАТЫ

Особенности сверхширокополосного излучения – распространение по всем направлениям от источника и прием целью со всех направлений – просто-таки горланят об областях военного применения: в боеприпасах, разрывы которых вероятны на любых направлениях относительно цели. Правда, на больших расстояниях, когда воздействующие плотности мощности или энергии РЧЭМИ близки к минимальным эффективным значениям, функциональное поражение становится вероятностным, зависящим от расположения точки подрыва ЭМБП. Но ведь и для осколков, с увеличением дистанции от подорванного боеприпаса, сплошное поражение целей вырождается в вероятностное.

Многое зависит и от длительности импульса воздействующего РЧЭМИ. Пришлось вспомнить уравнение теплопроводности и эксперименты в НИИВТ по отжигу пластин из кремния. Рассуждения были таковы. Пусть весь тепловой эффект от токового импульса реализуется в области р-п перехода (размеры которого – около микрона). Энергия импульса бесконечно малой длительности (такой, что повышение температуры кремния на расстоянии, сравнимом с микроном, пренебрежимо), нагревающего до данной температуры пластину данной площади, принималась равной единице. Если же энергия выделяется на той же глубине, но в течение большего времени, то существенной становится теплопередача и для достижения той же температуры нагревать придется уже не микронный слой кремния, а и близлежащие слои, что ведет к снижению кпд. Понятно, что от абсолютной величины температуры результаты расчетов не зависят, по, для справки – эта величина должна быть достаточно большой, скажем – 1200 К; этот уровень соответствует плавлению кремния, изменение фазового состояние приводит к растрескиванию р-п перехода, то есть – имеет место необратимый выход полупроводникового элемента из строя.

Профили температуры были рассчитаны и получена зависимость кпд различных временных режимов облучения, из которой следовало, что режимы более длительные, чем единицы микросекунд, неэффективны. К тому же, пробой в газах – нелинейный эффект и уменьшение времени генерации РЧЭМИ позволяет «пропустить» через воздух большие плотности его энергии или мощности – это тоже важно, почему – будет объяснено через раздел.

Ударно-волновые источники, как формирующие короткие (менее наносекунды) импульсы РЧЭМИ, предпочтительны с точки зрения эффектов их воздействия на цели. С другой стороны, ВМГЧ значительно более прост в производстве, дешев, и надежен. Энергия генерируемого РЧЭМИ в ВМГЧ линейно зависит от начальной энергии зарядки конденсатора и не требуется «ловить» оптимум энергообеспечения.

Очень хотелось совместить положительные качества ВМГЧ с использованием задела, полученного столь тяжелым трудом. Имплозивный магнитный генератор частоты (ИМГЧ) воплощал такую попытку. ИМГЧ существенно отличался от сборки Е-29 лишь детонационной разводкой (обратите внимание – она формирует при срабатывании не цилиндрическую, а тороидную детонационную волну) да конструкцией излучателя (рис. 5.31): вместо рабочего тела из монокристалла, внутри соленоида I, которому после подрыва кольцевого заряда взрывчатки 2 суждено стать лайнером, располагается катушка 3, а внутри нее – конденсаторы 4 (последовательно соединенные). Лайнер, сжимая магнитное поле, «втискивает» его внутрь катушки при ударе, создав своего рода взрывной трансформатор, а затем последовательно закорачивает витки катушки (точки контакта при этом двигаются к обеим ее концам), генерируя РЧЭМИ «быстрых» гармоник точно также, как это происходит в ВМГЧ. Время генерации РЧЭМИ для такой схемы оценивалось в микросекунду-другую, а начальная энергия ограничивалась только электропрочностью изоляции катушки.

Рис. 5.31. Схема имплозивного магнитного генератора частоты

Контрастом с таким очевидным паллиативом была идея, пришедшая после осмысления результатов, полученных группой Бар- мина. Из них следовало не только то, что эмиссия РЧЭМИ весьма чувствительна к начальным параметрам сжатия, была выявлена и другая зависимость: чем мощнее ударная волна, тем меньшая начальная индукция магнитного поля соответствует оптимальному режиму излучения. Значит, если максимально форсировать возрастание давления в ударной волне, то для существенного излучения могли оказаться достаточными и значения начальной индукции, создаваемые системой постоянных магнитов, что предельно упростило бы устройство. Быстрее всего давление и другие параметры возрастают в сферически-симметричной ударной волне. Оценки показали, что диаметр заряда должен быть менее дециметра, а значит, требовался сферический детонационный распределитель соответствующего размера. Готового такого не существовало: распределители для ядерных зарядов были значительно больше. Предстояло идти на поклон к специалистам ВНИИЭФ.