Проблемы создания малогабаритного мощного лазера для перспективных беспилотных летательных аппаратов

Проблематика создания на отечественной элементной базе мощного лазера в ограниченных габаритах по сравнению с существующими отечественными аналогами. Разработка и производство современных лазерных малогабаритных систем для летательных аппаратов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 20.09.2018
Размер файла 17,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы создания малогабаритного мощного лазера для перспективных беспилотных летательных аппаратов

Стегнеев С.В., Панкова К.В.

Аннотация

В статье поднимается проблематика создания на отечественной элементной базе мощного лазера в ограниченных габаритах по сравнению с существующими отечественными аналогами. Задачи, стоящие перед современными летательными аппаратами, становятся все шире, для их решения необходимы разработки совершенно новых малогабаритных и эффективных систем. Поскольку развитие мировой беспилотной техники, а также оптико-электронных и лазерных систем осуществляется большими темпами, российской промышленности важно не отставать от ведущих стран мира.

Ключевые слова: малогабаритный лазер, мощный лазер, перспективные беспилотные летательные аппараты.

PROBLEMS OF CREATING A SMALL-POWERED LASER FOR PERSPECTIVE UNBEATURED FLYING APPARATUSS

Abstract: in the article the problems of creating a powerful laser in limited dimensions in comparison with existing domestic analogues are raised on the domestic element base. The tasks facing modern aircraft are becoming ever wider, for the solution of which development of completely new small-sized and efficient systems is required. As the development of world unmanned equipment, as well as optical-electronic and laser systems is carried out at a high pace, it is important for Russian industry not to lag behind the leading countries of the world.

Keywords: a low-power laser, a powerful laser, advanced unmanned aerial vehicles.

В последние 10-15 лет развитие лазерной науки и промышленности приобрело стратегическое значение для большинства стран мира, открыв новые перспективные области обработки материалов, прецензионных измерений, регистрации, обработки и передачи информации в таких сферах как медицина, биотехнологии и военное дело. Стоит отметить, что разработка современных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) стала модным общемировым трендом. БПЛА является своеобразной платформой для несения полезной нагрузки в воздушном пространстве.

Многие ведущие страны массово производят оптико-электронные и лазерные системы решающие различные задачи, как для гражданского, космического, так и военного назначения. В развитии данных технологий заинтересованы такие промышленные гиганты США как Lockheed Martin Corporation, The Boeing Company. В России в данном направлении ведутся работы холдингом АО «Швабе» и ООО НТО «ИРЭ-Полюс».

Потенциалом, позволяющим разрабатывать и производить современные лазерные технологические системы, обладает не более десятка стран. К их числу относится и Россия. Одной из немногих конкурентоспособных областей в нашей стране сейчас является лазерная индустрия. Штат ведущих мировых лазерных компаний в значительной степени укомплектован российскими специалистами. В самой России имеется целый ряд фирм, в основном постперестроечной волны, производящих современные лазерные комплексы, некоторые из которых не имеют мировых аналогов. Однако, к сожалению, в настоящее время мы отстаем от США, Японии, Германии как по степени практического освоения лазерно-оптических технологий, так и по уровню новых разработок в этой области [1].

Для развития отечественной промышленности Постановлением Правительством Российской федерации № 328 от 15 апреля 2014 г. утверждена государственная программа «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» со сроком до 2020 г. [2]. Прошедшая с 27 февраля по 2 марта 2018 г. в ЦВК «Экспоцентр» 13-я международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики - 2018» показало большое количество разработок отечественной лазерной техники малыми и средними предприятиями. На основе этого можно сделать вывод о работе специалистов в данном направлении, но существующая российская элементная база все еще не позволяет производить мощных малогабаритных лазеров в промышленных объемах.

Оснащение БПЛА перспективными лазерными системами позволит отечественной лазерной технике выйти на совершенно новый уровень. Существуют несколько основных направлений: для науки - решать задачи локации в спасательных работах, исследовании рельефа местности, изучении Мирового океана и т.д.; в военных целях - это обнаружения цели, наведение [3]. При этом лазеры, входящие в систему, могут применяться в широком спектральном диапазоне, ограничиваясь только наличием тех или иных внешних и погодных условий. В зависимости от дальности расположения исследуемого объекта от БПЛА и внешних помех (туман, снег и т.п.) возникает потребность в увеличении мощности лазерного излучения (более 5 Вт) и перехода на ближний ИК диапазон (0,74-2,5 мкм). Немаловажным условием для обеспечения качественного исследования объекта является возможность устойчивости систем к внешним помехам, такие задачи могут решать импульсные лазеры с функцией стробирования. При этом, как отмечалось ранее, летательные аппараты являются своеобразной платформой для несения полезной нагрузки, что вносит ограничения по массе и объему используемых систем.

Основным требованием к лазеру является, в первую очередь, компактность узла, размещаемого на платформе БПЛА. Из существующих типов отечественных лазеров, подходящих по вышеперечисленным характеристикам, подходят твердотельные с диодной накачкой и волоконные лазеры.

Волоконные лазеры проигрывают твердотельным в сферах применения, где требуется высокая стабильность поляризации, а использование сохраняющего поляризацию волокна затруднено по различным причинам. Однако их основными преимуществами являются высокое оптическое качество излучения, большая надежность, низкие расходы на обслуживание, низкие эксплуатационные расходы, небольшие габариты.

Твердотельные лазеры не могут быть заменены волоконными в спектральном диапазоне 0,7-1,0 мкм. Они также имеют больший потенциал для наращивания выходной мощности импульса по сравнению с волоконными [4].

Для примера в таблице 1 приводится сравнительные характеристики твердотельного лазера с диодной накачкой модели «Лагранд-5М» разработки крупнейшего предприятия лазерной отрасли СевероЗападного региона России ООО «Центр лазерных технологий» и волоконного лазера YLP-1-1010-20-20RG производства ООО НТО «ИРЭ-Полюс».

малогабаритный мощный лазерный

Таблица 1. Сравнительная характеристика лазера «Лагранд-5М» и YLP-1-1010-20-20-RG

Тип лазера

Твердотельный с диодной накачкой

(«Лагранд-5М»)

Волоконный

(YLP-1-1010-20-20-RG)

? Активная

среда

? Nd:YAG

? оптоволокно

Режим работы

импульсный

Средняя мощность

излучения, Вт

5

5

Габариты, мм

Ш 100х246

(излучатель)

215х95х286

(установка)

Охлаждение

воздушное

На основе данных, приведенных в таблице 1, можно сделать вывод о возможности использовании волоконного лазера (YLP-1-1010-20-20-RG) на БПЛА, но проблема в том, что в России с 2014 г. введен курс на импортозамещение, что ограничивает увеличение мощностных характеристик и уменьшение размера системы из-за отсутствия отечественных комплектующих. Отсутствие отечественного специального активированного оптоволокна не позволяет в настоящее время использовать лазеры таких типов на компактных малогабаритных летательных аппаратах.

С даты создания первого советского лазера и волоконной оптики Н.Г. Басовым, А.Н. Прохоровым прошло более 50 лет, современные технологии шагнули вперед, а создаваемая продукция старается отвечать современным запросам и требованиям. Несмотря на развитие лазерных систем, остается открытым вопрос создания мощного малогабаритного устройства для применения в новейших разработках отечественной авиационной и ракетной промышленности.

Список литературы / References

1. Антоненко К.В. Инновационный потенциал лазерной индустрии в России и КНР // Московский государственный лингвистический университет, 2011. С. 2-3.

2. Постановление Правительства Российской Федерации № 328 от 15 апреля 2014 г. «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности».

3. Катенин В.А. Лазерные технологии в зарубежных военно-морских силах // Экспертный союз, 2013. № 6. С. 30-36.

4. Fiber Lasers Versus Bulk Lasers // Encyclopedia of Laser Physics and Technology.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Основа принципа работы лазеров. Классификация лазеров и их основные характеристики. Использование лазера при маркировке товаров. Способ возбуждения активного вещества. Расходимость лазерного луча. Диапазон длины волн. Области применения лазера.

    творческая работа [17,5 K], добавлен 24.02.2015

  • История создания лазера. Принцип работы лазера. Некоторые уникальные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в различных технологических процессах. Применение лазеров в ювелирной отрасли, в компьютерной технике. Мощность лазерных пучков.

    реферат [610,1 K], добавлен 17.12.2014

  • Понятие волоконного лазера как оптического квантового генератора, в котором активная среда и резонатор построены на базе оптического волокна. Состав волоконного лазера, принцип его работы и основные преимущества. Область применения волоконного лазера.

    презентация [2,0 M], добавлен 23.12.2014

  • Механизм создания инверсных населенностей в трехуровневых схемах. Принцип работы лазера на рубине. Специфика работы твердотельного лазера в режиме модулированной добротности с пассивным затвором при использовании водяного охлаждения и свободной генерации.

    курсовая работа [495,1 K], добавлен 25.06.2011

  • Лазер с газообразной активной средой и особенности газов как лазерных материалов. Создание активной газовой среды в газоразрядных лазерах. Энергетические уровни атома аргона. Зависимость мощности излучения аргонового лазера от плотности разрядного тока.

    курсовая работа [505,7 K], добавлен 23.06.2011

  • Способы создания активной среды электроразрядных эксимерных лазеров. Системы прокачки рабочей смеси. Реакции на галогенидах газов. Характеристики электроразрядного XeCl лазера. Формирование излучения с узкой спектральной линии в селективном резонаторе.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 10.05.2014

  • Ознакомление с историей создания генераторов электромагнитного излучения. Описание электрической схемы и изучение принципов работы полупроводникового лазера. Рассмотрение способов применения лазера для воздействия на вещество и для передачи информации.

    курсовая работа [708,7 K], добавлен 08.05.2014

  • История создания газового лазера. Использование его в промышленности. Особенности газов как лазерных материалов. Освоение далекого инфракрасного диапазона, диапазонов ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Применение метода электронного удара.

    презентация [297,2 K], добавлен 12.12.2013

  • История создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Роль лазера в современной науке, технике, медицине, индустрии развлечений. Создание шоу-программ с помощью лазерных проекторов; их виды. Параметры и принципы работы оборудования.

    реферат [23,9 K], добавлен 28.11.2013

  • Принципы создания резонатора оптического диапазона. Пассивный открытый оптический резонатор в приближении плоской волны, его устойчивость и типы колебаний. Одночастотный режим работы лазера. Влияние вида уширения линии на модовый состав излучения лазера.

    контрольная работа [569,8 K], добавлен 20.08.2015

  • Конструкция аргонового лазера и особенности его оптического резонатора, активная среда и функциональные особенности. Технологические операции по изготовлению лазера и его выходного зеркала, этапы и принципы их реализации, анализ и оценка эффективности.

    курсовая работа [785,0 K], добавлен 16.05.2015

  • Механизм создания инверсных населенностей в трехуровневых схемах. Принцип работы лазера на рубине. Лазер в режиме модулированной добротности. Расчет характеристик рубинового лазера, работающего в режиме модулированной добротности и свободной генерации.

    курсовая работа [945,6 K], добавлен 29.10.2010

  • Понятие и назначение лазера, принцип его работы и структурные компоненты. Типы лазеров и их характеристика. Методика и основные этапы измерения длины волны излучения лазера, и порядок сравнения спектров его индуцированного и спонтанного излучений.

    лабораторная работа [117,4 K], добавлен 26.10.2009

  • Расчетная однолинейная схема электропитания и распределительной сети цеха. Параметры сети, защитных аппаратов, нулевого провода от КТП до наиболее удаленного мощного электродвигателя, расчетные и пиковые токи. Определение токов короткого замыкания.

    контрольная работа [119,9 K], добавлен 15.10.2014

  • Методика определения аэродинамических характеристик летательных аппаратов. Расчет зависимости между аэродинамическими коэффициентами и полярами самолета для различных режимов полета. Построение взлетных, посадочных, крейсерских кривых и полетных поляр.

    курсовая работа [417,7 K], добавлен 05.05.2015

  • Обтекание летательных аппаратов как часть раздела аэродинамики. Важность этих характеристик для оценки аэродинамических свойств. Расчет распределения диполей на цилиндрическом корпусе, имеющем заостренную головную часть с параболической образующей.

    контрольная работа [2,2 M], добавлен 10.12.2009

  • Устройство и назначение простейшего твердотельного лазера; их изготовление из рубинов, молибдатов, гранатов. Ознакомление с оптическими свойствами кристаллов и особенностями генерации света. Определение энергетических характеристик импульсного лазера.

    реферат [1,5 M], добавлен 12.10.2011

  • Явление вынужденного (индуцированного) излучения как физическая основа работы лазера. Строение лазера (источник энергии, рабочее тело и система зеркал). Характеристика дополнительных устройств в лазерной системе для получения различных эффектов.

    презентация [673,0 K], добавлен 17.12.2014

  • Принцип работы газодинамического лазера, его конструктивные особенности, энергетический баланс, кинетическая модель. Анализ и диагностика лазерного излучения. Текст расчета параметров газодинамического лазера, специфика их промышленного применения.

    реферат [3,9 M], добавлен 26.11.2012

  • Понятие и назначение СО2-лазера, его технические характеристики и составляющие части, принцип работы и выполняемые функции. Порядок расчета основных показателей СО2-лазера. Способы организации несамостоятельного разряда постоянного тока, расчет его КПД.

    контрольная работа [627,3 K], добавлен 11.05.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.