Шелест гранаты. Издание второе, переработанное и дополненное

Пробой происходит в том случае, когда свободные электроны успевают за время между столкновениями с нейтральными молекулами получить от электрической компоненты РЧЭМИ энергию, достаточную для ионизации. Далее происходит процесс лавинообразного размножения заряженных частиц (и электронов, и ионов), то есть — образование плазмы.

При нормальных условиях, свободных электронов в воздухе практически нет: они «прилипают» к молекулам кислорода, углекислого газа и паров воды, конфигурация электронных оболочек которых такова, что присоединение электрона энергетически выгодно. Однако энергия связи электрона в отрицательном ионе мала (десятые доли электронвольта) и в сильном электрическом поле отрицательные ионы «отдают» в столкновениях свои электроны.

И на образование электронов, и на ионизацию, и на разогрев плазмы расходуется энергия, а ей просто неоткуда взяться, иначе как быть «отобранной» у поля. Поэтому-то «избыточная», превышающая пробивную, напряженность электрической составляющей РЧЭМИ (на правом рисунке выделена красным цветом) быстро убывает. Когда, наконец, напряженность становится меньше пробивной, она убывает куда медленнее — обратно пропорционально расстоянию от источника.

В приведенном примере самая мощная амплитуда примерно втрое превышает первую из тех, что не вызывают разряд. Мощность РЧЭМИ пропорциональна квадрату напряженности, из чего следует, что около 90 % энергии импульса было израсходовано на бесполезный «фейерверк». Иными словами, за исключением зоны разряда, такую же плотность мощности на равных расстояниях может создать на порядок менее мощный источник РЧЭМИ.

Если бы в поле снимка оказалось изображение какого-нибудь предмета с известными размерами, то оказалось бы возможным получение важной информации: по расстояниям между плазмоидами — о длине волны генерируемого РЧЭМИ, а по расстоянию, на котором разряды затухают — о его мощности. Для пробоя, вызванного не моночастотным, а сверхширокополосным РЧЭМИ, разделения плазмоидов не наблюдается

Излучение ослабляется пропорционально квадрату расстояния, значит, и максимальная дальность поражения жестко связана с размером источника и отношением плотностей энергии РЧЭМИ: пробивной к минимально необходимой для требуемого воздействия на цель (рис. 5.30)! Пробивная напряженность тем выше, чем короче импульс РЧЭМИ (рис. 5.31), так что, применяя источник, формирующий короткие импульсы, можно получить и выигрыш в эффективности действия по цели и сделать устройство более энергоемким.

Рис. 5.30

Если пробоя нет, то плотность потока мощности/энергии РЧЭМИ ослабляется пропорционально квадрату расстояния (как в источнике, так и вне его), значит, и максимальная дальность поражения (R) жестко связана с размером источника (r) и отношением плотностей энергии РЧЭМИ: максимально допустимой — пробивной (D_d) к минимально необходимой для требуемого воздействия на цель (D_eff):

Для направленных источников РЧЭМИ в качестве «r» выступает длина, для изотропных «r» — радиус.

… Поразить цель — танк, боевой блок — можно, либо точно попав в нее подкалиберным снарядом, кинетическим перехватчиком, либо не попав, но доставив достаточно близко боеприпас, рассеивающий свою энергию во все стороны: нейтронную боеголовку, мощную авиабомбу.

Если в цель должно попасть излучение направленного источника, то его необходимо наводить. Кроме того, пучок формируемого им РЧЭМИ надо сузить — чтобы добиться максимальной дальности поражения. Сужение пучка неизбежно приведет к тому, что на выходе источника плотность энергии РЧЭМИ приблизится к пробивному значению для окружающего воздуха и далее суживать пучок станет возможным, лишь наращивая длину рупора (например, для двукратного повышения дальности поражения — более чем вдвое).

Рис. 5.31

Уровни плотности потока мощности и энергии импульса РЧЭМИ, приводящие к пробою чистого, сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении на уровне моря. Далее, в пояснениях к критерию «Тысяча длин или радиусов», для краткости упоминается лишь одна из приведенных на графике величин, и подразумевается, что источник максимально форсирован (для импульса формируемой им длительности как плотность энергии, так и плотность потока мощности РЧЭМИ на его поверхности близки к пробивным значениям).

Сделаем обратный ход: расширим до предела диаграмму направленности. Абсолютные значения дальности поражения при этом уменьшатся, но исчезнут необходимости в искусственном увеличении габаритов, в наведении источника на цель.