Шипение снарядов - Александр Прищепенко

Следующий солнечный день был ветреным, Ладога покрылась пенными «барашками». В ракете заменили все диоды на новые, сборку расположили в 20 метрах под углом примерно 30 градусов к оси головки самонаведения и стали ждать. Наконец, кто-то заорал: «Баржа!» Начали лихорадочно заряжать батарею, приводить в рабочее состояние ракету. Ракета «увидела» шедшую на дистанции около трех морских миль баржу, и сборку подорвали. Захват был немедленно потерян. Тот же результат получили, и когда ракета «смотрела вслед» уже уходящей барже, а сборку (последнюю из имевшихся) подорвали в 30 метрах под углом в 45 градусов к линии визирования головки. Два фактора: отраженный от цели сигнал реальной, а не аномальной амплитуды и наличие помех от «барашков» на водной поверхности (весьма незначительных по морским меркам) привели к тому, что и должно было произойти. Эта серия показала, как сложны процессы, вызываемые РЧЭМИ в электронике и как противоречивы могут быть оценки эффектов. Впоследствии не раз приходилось отклонять предложения дилетантов провести «оценочные» испытания с использованием в качестве мишеней электронных часов или туристических приемников, потому что это было бесполезной тратой сил и средств: боеприпасы не предназначены для выведения из строя часов. Если часы все же вышли из строя, то это не значит, что выйдет из строя военная электроника; если же часы продолжают после опыта идти, то военная электроника как раз может и «сгореть».

Понятно, что демонстрация эффекта — только начало пути. А явление оказалось очень «капризным», сверхчутко реагируя на величину энергии магнитного поля в монокристалле перед началом его ударного сжатия. Выход РЧЭМИ нарастал с увеличением этой энергии, причем особенно резко — при приближении к значению, соответствующему максимуму, а при переходе этого значения от РЧЭМИ не оставалось и следа. Это было причиной многих неудач, в частности — при испытаниях, на которых мишенью служила ракета ЗМ80 (рис. 2.45).

Сжатие магнитного поля в монокристалле исследовалось и теоретически, но задача оказалась сложной и результаты были получены только спустя полдесятка лет, когда оптимум магнитного поля был уже «нащупан» эмпирически: он соответствовал энергии запитывающего излучатель токового импульса около килоджоуля.

Когда теория сжатия поля в монокристалле стала более или менее полной, для закрепления приоритета в журнал «Известия академии наук «Механика жидкости и газа» (МЖГ) была послана статья с описанием принципов работы ЦУВИ. Цензуру удалось перехитрить, заменив «излучение» эвфемизмом «диссипативные потери энергии», а «ударную волну» — еще менее понятным дилетантам термином «скачок второго рода». В гидродинамике так называют автомодельные решения дифференциальных уравнений, описывающие процессы, при которых доля энергии прилегающей к фронту области от общей кинетической энергии движущегося вещества уменьшается, но плотность энергии у фронта возрастает (теоретически — неограниченно). В этом случае законов сохранения для описания движения недостаточно, а показатели степенных зависимостей получают при исследовании поведения решений при переходе через некую особую точку.

Статья вышла в № 6 за 1988 г. иозначала заявку на утверждение позиций ЦУВИ. Некоторые из коллег, считавшие себя законодателями как в области мощных электровакуумных источников РЧЭМИ (о них — в конце главы), так и в области традиционных ВМГ, не восприняли ее с восторгом.

Один, стяжавший славу размахом даваемых авансов (достижение мощности РЧЭМИ в тераватт, извлечение при помощи РЧЭМИ золота из руд и т. д.) ученый поделился не слишком свежей мыслью о том, что излучает в ЦУВИ не сжимаемое магнитное поле, а детонация заряда ВВ.

Понятными были и мотивы второго корреспондента, который как-то, без особых сантиментов и ссылок, переписал в свою статью выкладки В. Демидова, касающиеся СВМГ. Ранее «переписчиком» была предложена идея сжать магнитное поле ударной волной, «пакующей» хорошо проводящий металлический порошок до высокой плотности — чтобы сохранить магнитный поток, однако заявлений о достижении рекордов магнитной энергии не последовало. Мысль о том, что если свернуть с проторенной М.Фаулером и А. Сахаровым тропинки и не слишком стараться сохранить поток, то можно получить новый эффект — эмиссию РЧЭМИ, ученого не посетила, а узнать о ней со страниц МЖГ было обидно. Путь переписывания выкладок был им отвергнут ради демонстрации богатства научного арсенала: слегка изменив формулировку задачи о сжатии поля в кристалле, оппонент в 1991 году заявил на конференции о «независимом» подходе. Нельзя сказать, что за «независимость» он бился «до последнего патрона»: еще через несколько лет его позиция по ударно-волновым источникам была скорректирована на подпадающую под категорию «этого не может быть, потому что не может быть никогда». Однако в 1999 г. крайне подвижный в своих воззрениях ученый, в отчете о работе, выполненной по гранту, вновь возвестил о том, что им «впервые изложен» механизм генерации мощного излучения при схождении УВ в цилиндре из Csl.

Были среди оппонентов и суровые люди, пребывавшие в кручине о государственных интересах. Один из них, встретившись с автором после публикации статьи всего лишь раз (!), впоследствии выразил твердое убеждение, что «тоже в этой тематике участвовал», причем, в поиске доказательств сему, даже распорядился найти список рассылки диссертации автора. Не найдя желаемого доказательства — крайне огорчился. Дальнейшие его действия были связаны с уверениями, что написание такой книги есть поругание святой для каждого гражданина Государственной тайны.

… Запитываемый токовым импульсом оптимальной амплитуды, ЦУВИ выводил из строя большие радиолокаторы, работавшие в сантиметровом и метровом диапазонах длин волн, на радиусах до 50 метров от точки подрыва.

…Совершенствовали ЦУВИ по нескольким направлениям. Во-первых, ударную волну в монокристалле стали формировать не контактной детонацией, а ударом сходящегося лайнера (рис. 4.31), образованного катушкой, свитой из алюминиевых проволочек. Это обеспечивало повышение давления в ударной волне, а заодно — позволяло примерно вдвое повысить энергию магнитного поля за счет дожатия его лайнером, но все равно сборка вместе с конденсатором выглядела так (рис. 4.32), что никаких ассоциаций с устройством, которое можно разместить в боеприпасе, не вызывала.

Рис. 4.31 Слева — схема цилиндрического ударно-волнового излучателя, в котором катушка, окружающая рабочее тело (РТ) из монокристалла выполняет три функции: —создает начальное магнитное поле; —увеличивает индукцию созданного поля при сжатии взрывом; —формирует в рабочем теле ударную волну при ударе по его поверхности. Справа — осциллограмма производной магнитного поля на оси рабочего тела, снятая с помощью высокоскоростного осциллографа. «Хлыст» соответствует сжатию поля после удара лайнера по поверхности РТ. Видно, насколько ударная волна сжимает поле быстрее, чем лайнер, жалкий сигнал от сжатия поля которым — на уровне высот меток времени (ср. с осциллограммой рис. 4.10)

Габариты «ужали» на порядок, когда вместо конденсаторной батареи источником питания стал значительно более компактный СВМГ. Но СВМГ — усилитель, он тоже нуждается в начальной энергии, а ее необходимо получить «из ничего» — в полете боеприпас не соединишь с каким-либо источником энергии.

…Импульс тока «выжал из себя» ферромагнитный генератор (ФМГ, рис. 4.33) — при ударной демагнетизации пластин из электротехнического железа. Такое устройство впервые было разработано во ВНИИЭФ и адаптировано для применения в ЦУВИ. Каждую пластину набора надо изолировать (чтобы поле «выходило» по изоляции в обмотку, а не растрачивало свою энергию на нагрев металла вихревыми токами), и, кроме того, образовать из сложенных пластин конус (чтобы труба одновременно ударила по всем ним), для чего используются клинья из бронзы. Сложный ФМГ работал не очень стабильно, но с одного кубического сантиметра набора пластин удалось получить до 0,5 Дж энергии токового импульса!

Рис. 4.32 Цилиндрический ударно-волновой излучатель (в верхней левой части снимка) подключен к высоковольтному конденсатору (вес — 120 кг), ток разряда которого создает в рабочем теле из монокристалла необходимое для эмиссии РЧЭМИ магнитное поле Рис. 4.33 Слева — схема ферромагнитного генератора начального импульса тока. В ферромагнетиках во взаимодействии с внешнем полем основную роль играют собственные, не зависящие от орбитального движения, магнитные моменты электронов (спины), а атомы связаны в кристаллической решетке. Остаточная намагниченность ферромагнетиков не исчезает и при снятии внешнего поля. Расширяемая взрывом ВВ 1 труба, прежде чем начать движение по виткам обмотки ВМГ, ударяет по набору 2 железных пластин, в котором системой постоянных магнитов 3 и магнитопроводов 4 создано поле с индукцией около 2 Тл. Удар трубы формирует в железе волну, которая разрушает его доменную структуру, превращая из ферромагнетика в парамагнетик. В парамагнетике реакция на внешнее магнитное поле обусловлена движением электронов на атомных орбитах. Оси моментов электронных токов вращаются (прецессируют) при приложении поля, а, кроме того, упорядочиванию их ориентации мешает тепловое движение атомов. По этим причинам существенное намагничивание невозможно и ранее заключенное в доменах поле освобождается. Оно вытесняется в обмотку 5, где наводит ЭДС, которая и создает начальный ток в ВМГ. Справа — сборка Е-29 — полностью автономный прототип электромагнитного заряда, включающий ферромагнитный генератор для получения начального импульса тока, усилитель тока (ВМГ) и цилиндрический ударноволновой излучатель. Рядом — элементы магнитопровода ФМГ

После этих усовершенствований внешность ЦУВИ изменилась разительно: теперь это было компактное, вполне подходящее для применения в боеприпасах устройство! Однако «военную карьеру» ЦУВИ сгубили причины технологические. Даже незначительное отклонение от номинальных значений генерируемого ФМГ тока или коэффициента усиления ВМГ вело к весьма существенным неблагоприятным изменениям в режиме излучения ЦУВИ. Разброс же характеристик энергообеспечения был явно неудовлетворительным: дня ФМГ — до 30 % по току, а дня СВМГ (даже для варианта, изготовленного во ВНИИЭФ, где культура производства неизмеримо выше, чем на всех серийных заводах) — около 10 % по коэффициенту усиления. Проконтролировать все эти отклонения заранее, до подрыва, было невозможно. Оптимум генерации РЧЭМИ при ударном сжатии — весьма «острый», и, чтобы обеспечить «попадание» в него, ФМГ и СВМГ нуждались в кропотливой «доводке», сопряженной с огромным расходом времени и средств, а размышления о стоимости их в серийном производстве были подобны ночным кошмарам.