Referência Completa


Título: Aplicações de armas de energia direcionada utilizando laser de alta potência
Autor: Diego Alves Nunes
Programa: Ciências e Tecnologias Espaciais
Área de Concentração: Física e Matemática Aplicadas
Orientador : Vilson Rosa de Almeida
Ano de Publicação : 2017
Curso : Mestrado Acadêmico
Assuntos : Aeronave não-tripulada
t Lasers de alta potência
t Lasers
t Materiais compósitos
t Tecnologia militar
t Engenharia eletrônica
Resumo : Armas de energia direcionada que utilizam laser de alta potência se encontram em avançado estágio de desenvolvimento, como o Laser Weapon System (LaWS - dos Estados Unidos) e o LWD (Laser Weapon Demonstrator - da Alemanha), e já são capazes de destruir aeronaves remotamente pilotadas (RPAs) que, na sua maioria, são construídas com materiais compósitos (PRFC - Plástico Reforçado com Fibra de Carbono, PRFA - Plástico Reforçado com Fibra de Aramida e PRFV - Plástico Reforçado com Fibra de Vidro). As características de um sistema laser exercem grande influência na efetividade do armamento e, por meio de cálculos teóricos, constatou-se que: a irradiância é inversamente proporcional ao quadrado do fator de qualidade do feixe (M²); o controle de focalização nesse tipo de armamento é essencial para um emprego efetivo, podendo gerar irradiâncias até 104 vezes mais elevadas; a vibração mecânica (jitter) pode ocasionar reduções de irradiância de, aproximadamente, um fator de 10, para sistemas com amplitude de jitter de algumas dezenas de ?rad. A turbulência atmosférica também exerce forte influência, podendo, no caso de intensidade severa, gerar redução na irradiância que incide sobre o alvo por um fator de cerca de 100. Por meio de experimentos com um laser com emissão em 1,07 ?m, placas de PRFC, PRFA e PRFV foram irradiadas, onde identificou-se uma deficiência comum aos três materiais compósitos: a baixa temperatura de transição vítrea da matriz epóxi 5052 (cerca de 110 °C) após a qual observa-se a degradação das propriedades mecânicas do compósito, de tal forma que mesmo a menor fluência utilizada nos experimentos, 500 J/cm², foi capaz de causar a combustão e a pirólise dessa resina. A fibra de carbono foi o material que apresentou maior resistência a ruptura de suas camadas, e uma amostra contendo 4 camadas de tecido foi capaz se suportar a irradiância de 1 kW/cm² por 60 s, sendo que esse mesmo nível deirradiância é capaz de perfurar o mesmo número de camadas da fibra de aramida e da fibra de vidro em apenas 10 e 5 s, respectivamente. Em todos os processos de irradiação, foi observado a formação de chama e incandescência de material e, com base nos cálculos teóricos e resultados experimentais obtidos, pode-se concluir que as RPAs são vulneráveis a armamentos a laser.
Data de Defesa : 09/02/2017
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