DE3901039A1

DE3901039A1 - Protection device against laser illumination (irradiation)

Info

Publication number: DE3901039A1
Application number: DE19893901039
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Held
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1989-01-14
Filing date: 1989-01-14
Publication date: 1990-08-02
Also published as: DE3901039C2

Abstract

The invention relates to a device for protection of targets against high-power laser illumination, the tracking device of the high-energy laser or its beam being steered by the application of hot spots or reflection centres and these zones and points being made radiation-resistant by means of suitable material or by means of corresponding material reinforcement which, for the given illumination times and intensities, prevent structural weakening or even destruction of the flight vehicle with potentially lethal effects. Exemplary embodiments are described and are sketched in the figures of the drawing.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz von Zielen ge gen eine Bestrahlung durch Hochleistungslaser gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for protecting targets ge radiation by high-power lasers according to the generic term of claim 1.

Bei Einsatz von Hochleistungs- bzw. Hochenergielaser wird derzeit eine Zielentdeckung mit einem sogenannten Passiv-IR-Gerät auf etwa 15 km durch geführt. Zwischen einer Entfernung von 5 bis 8 km erfolgt dann eine exakte Entfernungsmessung mit Radar oder auch Laserimpulsen und ab einer Zielent fernung von weniger als 5 km kann der Hochenergielaser auf dieses Ziel aufgeschaltet werden. Hierbei richtet sich der Laser je nach seinem Track-Verfahren stets selbst auf sogenannte Hot-Spots- oder Reflexions zentren (Glint-Points) aus, wobei das Tracken des Lasers im allgemeinen durch eine geschlossene Regelschleife mit der erforderlichen Genauigkeit von µrad erreicht wird. Die Bekämpfungszeit eines Zieles durch einen Hochenergielaser wird im Bereich von 0,1 bis 1 sec liegen und ein Ziel wechsel kann innerhalb einer Sekunde vorgenommen werden.When using high-performance or high-energy lasers is currently one Target detection with a so-called passive IR device for about 15 km guided. An exact distance is then between a distance of 5 to 8 km Distance measurement with radar or laser pulses and from a target The high-energy laser can reach this target at a distance of less than 5 km be activated. Here, the laser depends on its Track procedure always on so-called hot spots or reflections centers (glint points), with laser tracking in general through a closed control loop with the required accuracy is reached by µrad. The combat time of a target by one High energy laser will be in the range of 0.1 to 1 sec and a target change can be made within one second.

Die bisher bekannten Schutzeinrichtungen von Flugzeugen bzw. Flugkörpern sind darauf gerichtet, daß sie eine Entdeckung, Identifizierung oder Trackung verhindern oder zumindest stören.The previously known protective devices for aircraft or missiles are aimed at being a discovery, identification or Prevent or at least disrupt tracking.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzein richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine direkte Hoch energielaser-Bestrahlung so wirkungslos macht, daß Mission und Erhalt des Fluggerätes gesichert sind.The present invention has for its object a protection direction of the type mentioned to create a direct high energy laser radiation so ineffective that mission and preservation of the Aircraft are secured.

Diese Aufgabe wird in relativ aufwandsloser Art durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung schema tisch skizziert. Es zeigen:This task is performed in a relatively effortless manner by the in claim 1 Measures identified resolved. Refinements are in the subclaims and further developments are given and are in the description below Exemplary embodiments explained and schematic in the figures of the drawing sketched table. Show it:

Fig. 1 ein Schemabild eines Fluggerätes mit verstreut angeordneten Heiß strahlzonen oder Leuchtpunkten, Fig. 1 is a schematic picture radiating zones of an aircraft with widely spaced hot or illuminated points,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt der Zellenschicht des Fluggerätes mit zu sätzlichem Materialauftrag in der Hot-Spot-Zone oder in den Re flexionszentren, Fig. Flexionszentren 2 is a partial cross-section of the cell layer of the aircraft with sätzlichem material to contract in the hot spot zone or in the Re,

Fig. 2a einen Teilquerschnitt gemäß Fig. 2, wobei der Materialauftrag mit einer Spiegelschicht versehen ist, Fig. 2a shows a partial cross section according to Fig. 2, wherein the material application is provided with a mirror layer,

Wie bereits erwähnt, muß für die Zerstörung eines Zieles durch Hochener gielaser eine Energiedichte von 10 kW/cm² etwa 0,1 bis 1 s lang auf einem Fleck des Zieles wirken. Die Abtraggeschwindigkeit bei Aluminium beträgt bei der angegebenen Leistungsdichte etwa 10 mm/s. Um nun das durch den Laser bekämpfte Ziel zu schützen, sind sowohl sogenannte passive als auch aktive Maßnahmen - wie nachfolgend beschrieben - gegeben. Hierbei wird unter "passiven Schutzmaßnahmen" verstanden, wenn für die Zelle des Flug gerätes 10 beispielsweise Materialien verwendet werden, die bei den ange gebenen oder noch höheren Leistungsdichten keinen oder nur relativ gering fügigen Materialabtrag haben.As already mentioned, for the destruction of a target by high energy laser an energy density of 10 kW / cm ^{2 must} act on a spot of the target for about 0.1 to 1 s. The removal rate for aluminum is about 10 mm / s at the specified power density. In order to protect the target fought by the laser, both so-called passive and active measures - as described below - are given. Here, “passive protective measures” are understood when, for example, materials are used for the cell of the flight device 10 , which have no or only relatively insignificant material removal at the specified or even higher power densities.

Eine passive Schutzmaßnahme ist aber auch durch den Vorschlag gegeben, eine Materialkombination zu verwenden, bei der zwar die Außenschicht abge tragen bzw. abgeschmolzen wird, sich aber bei diesem Vorgang eine Absorp tionsschicht bildet, die das Aufheizen der weiteren, darunterliegenden Schichten verhindert. Die entsprechenden Schichtkombinationen liegen im Ermessungsbereich jedes Materialfachmannes, der anhand der gestellten oder vorliegenden Bedingungen und Verhältnisse seine Auswahl treffen kann.A passive protective measure is also given by the proposal, to use a material combination in which the outer layer abge wear or is melted, but an absorbent during this process Formation layer that heats up the other, underlying Prevents layers. The corresponding layer combinations are in Measurement range of each material specialist, based on the posed or existing conditions and conditions can make his selection.

Bei der Bekämpfung von Flugzielen ist es notwendig, daß eine Stelle an der Zelle bzw. an dem Zielobjekt längere Zeit - also zwischen 100 bis 1000 ms - mit der hohen Leistungsdichte von 10 kW/cm² beaufschlagt und belastet wird. Hierzu ist ein geschlossener Regelkreis im Trackingsystem notwendig, um die Energie stets auf der einmal vor- und aufgeheizten Stelle zu hal ten. Dies geschieht entweder im sogenannten "Hot-Spot"- oder im "Glint-Verfahren". Nunmehr ist vorgesehen, solche Hot-Spots oder Glint-Points 11 - also Heißstrahlzonen oder Reflexionszentren - an der Fluggeräte-Oberfläche selbst vorzugeben und anzuordnen. Diese Zonen bzw. Punkte 11 sind nun so robust ausgelegt und ausgebildet, daß sie mehreren Bestrahlungen durch Hochenergielaser standhalten. Durch diese ausgewählten Punkte und Zonen werden also die feindlichen Zielgeräte und Feuerleit systeme zwangsweise auf sie gelenkt und durch ihre spezielle Ausgestaltung eliminieren diese Zonen und Punkte 11 die zerstörende Laserstrahl-Wirkung.When fighting flight targets, it is necessary that a point on the cell or on the target object is subjected to the high power density of 10 kW / cm ² for a longer period of time , that is to say between 100 and 1000 ms. This requires a closed control loop in the tracking system in order to always keep the energy at the point that has been preheated and heated. This takes place either in the so-called "hot spot" or in the "glint process". It is now provided that such hot spots or glint points 11 - that is, hot-jet zones or reflection centers - are specified and arranged on the surface of the aircraft itself. These zones or points 11 are now designed and constructed so robustly that they can withstand multiple irradiations by high-energy lasers. Through these selected points and zones, the enemy target devices and fire control systems are forcibly directed at them and through their special design, these zones and points 11 eliminate the destructive laser beam effect.

Die Hot-Spotzonen können beispielsweise durch voraufgeheizte Flächen der Flugkörperzellhaut gebildet werden und die Reflexionszentren durch stark reflektierende Stellen, beispielsweise mittels Corner-Reflektoren. Wie bereits erwähnt, richtet sich die Ausgestaltung dieser Zonen und Punkte nach den bisher bekannten Bedrohungsdaten von Hochenergielasern, wie bei spielsweise Leistungsdichten, bestrahlte Flächen, Beschußdauer etc.The hot spot zones can be, for example, by preheated surfaces of the Missile cell skin is formed and the reflection centers through strong reflective areas, for example using corner reflectors. How As already mentioned, the design of these zones and points is directed according to the previously known threat data from high-energy lasers, such as for example power densities, irradiated areas, duration of bombardment etc.

Die einfachste Form zur Bildung solcher Hot-Spotzonen oder Glint-Points ist eine Verstärkung der abzutragenden Material-Oberschicht durch den Materialauftrag 11 a, wobei dieser aus demselben Material bestehen kann, wie ihn die Zellhaut 10 a des Fluggerätes 10 aufweist. In Fig. 2 ist skizziert, wie eine mit einem speziellen Materialauftrag 11 a verstärkte Zone des Zellhaut 10 a mit einer Heizeinrichtung 12 versehen ist, die diese Zone speziell bei Annäherung des Fluggerätes 10 an das zu bekämpfende Ziel aufheizt und so die Radargeräte der Hochenergielaserführung auf sie lenkt. In Fig. 2a ist ein Glint-Point skizziert, auf dessen zusätzlichen Materi alauftrag 11 a eine Spiegelschicht 13 aufgebracht ist. Es dürfte zweifels frei sein, daß zur Bildung solcher Zonen und Punkte zahlreiche Varianten gegeben sind, wobei spezielle Materialauswahl, Auftragsstärken usw. die maßgebliche Rolle spielen.The simplest form for the formation of such hot spot zones or glint points is a reinforcement of the material top layer to be removed by the material application 11 a , which can consist of the same material as the cell skin 10 a of the aircraft 10 . In Fig. 2 is outlined how a is a special application of material 11 a reinforced zone of the cell membrane 10 a provided with a heater 12 which heats up this zone, especially in the approach of the aircraft 10 to the to-control target and so the radar apparatus of high energy laser guidance on she directs. In Fig. 2a, a glint Point is sketched on its alauftrag additional Materi 11 is a is a mirror layer 13 is applied. It is doubtless free that there are numerous variants for the formation of such zones and points, with special material selection, order sizes etc. playing the decisive role.

Claims

1. A device for protecting targets against the radiation by high-power laser, which is controlled by a tracker, characterized in that the target to be protected ( 10 ) - aircraft, projectile etc. - with one or more selected hot-jet zones (hot-spot zones ) and / or reflection centers (glint points) ( 11 ), which are reinforced by special, additional material application ( 11 a ) or layer compositions ( 10 a , 11 a ) or are made of radiation-resistant material.

2. Device according to claim 1, characterized in that the materials of the hot jet zones or luminous dots ( 11 ) in layering, strength and combination are selected so that they are compared to laser irradiation with a density of 10 kW / cm ² and a irradiation time of 100 -1000 ms are resistant.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the selected hot jet zones or reflection centers ( 11 ) in the form of preheated surface areas and / or as reflection surfaces are formed.