New Electromagnetic Threat Protection Systems

• Autorzy: Karcz Kacper , Sitkiewicz Andrzej , Błaszczyk Janusz , Mierczyk Zygmunt

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.1648

Warianty tytułu

PL

Nowe systemy zabezpieczeń przed zagrożeniami elektromagnetycznymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The issues discussed in the article refer to a new category of military operations - electronic warfare (EW). In the context of EW, the high-power microwave (HPM) technology currently enables remote disturbances of operations lasting until the circuit is reset or the electronic system is destroyed. The article examines the problem of protection and defence against using HPM pulses. The research used a compact HPM generator developed at the Polish National Centre for Nuclear Research. It has a power of 3MW, an operating frequency of 2.9 GHz and a 3 μs pulse duration, emitted with a repetition rate of 1, 50, 100 and 250 Hz. The developed HPM pulse protection systems were subjected to intense field exposure in the open space of the training ground, in its land and sea sections, and in the circuit with a reverberation chamber. The distribution of the generated field on each measurement station was tested using a high-power D-dot probe, from which the data was transferred to the recording system via an optical fibre link. In all cases, this distribution turned out to be repetitive. The field probe with a logger was used for measurements inside composite structures. Unprotected electronic systems in hobby drones, mobile phones, cameras and systems using sensors based on micro-mechanical units were exposed. An analysis was conducted to check the operation of electronic circuits, effects caused and phenomena occurring during exposures to intense microwave radiation. It was found that the developed system meets the design assumptions in conditions similar to actual exposure to HPM weapons. Screening efficiency has been determined for various spatial configurations of radiation beam incidence. The presented systems for the protection and defence against the effects of HPM weapons implemented in the technology of composite hybrid absorbers enable effective elimination of electromagnetic pulse effects.

PL

Zagadnienia poruszane w artykule odnoszą się do nowej kategorii działań zbrojnych - walki radioelektronicznej (WRE). W ramach WRE technologia mikrofalowych generatorów impulsu elektromagnetycznego HPM (ang. High Power Microwave) pozwala obecnie na zdalne zakłócenia stanu pracy trwające do czasu zresetowania układu lub zniszczenie systemu elektronicznego. W pracy rozpatrywany jest problem ochrony i obrony, zarówno przed jak i z wykorzystaniem impulsów HPM. W badaniach wykorzystano kompaktowy generator HPM skonstruowany w Narodowym Centrum Badań Jądrowych o mocy 3MW, częstotliwości roboczej 2,9 GHz i czasie trwania impulsu 3 μs emitowanego z repetycją 1, 50, 100, 250 Hz. Opracowane systemy ochrony przed impulsem HPM poddawano narażeniom intensywnego pola w warunkach otwartej przestrzeni poligonu, w jego części lądowej oraz morskiej, oraz w układzie z komorą rewerberacyjną. Rozkład generowanego pola na każdym stanowisku pomiarowym zbadano przy użyciu wysokomocowej sondy D-dot, z której dane były przekazywane do układu rejestrującego przez łącze światłowodowe. We wszystkich przypadkach rozkład ten okazał się być powtarzalny. Do pomiarów wewnątrz struktur kompozytowych wykorzystano sondę pola z logerem. Narażeniom poddano również niechronione systemy elektroniczne w hobbystycznych dronach, telefonach komórkowych, kamerach i układach wykorzystujących czujniki oparte o mikrourządzenia mechaniczne. Przeprowadzono analizę pracy układów elektronicznych, wywoływanych efektów oraz zachodzących zjawisk podczas narażeń intensywnym promieniowaniem mikrofalowym. Stwierdzono że opracowany system spełnia założenia projektowe w warunkach zbliżonych do rzeczywistego narażenia bronią HPM. Wyznaczono skuteczność ekranowania dla różnych konfiguracji przestrzennych padania wiązki promieniowania. Przedstawione systemy ochrony i obrony przed skutkami broni HPM zrealizowane w technologii kompozytowych absorberów hybrydowych pozwalają na skuteczną niwelacje efektów impulsu elektromagnetycznego.

Słowa kluczowe

EN

unmanned aerial vehicles; electronic warfare; microwave directed energy weapons; electromagnetic compatibility

PL

bezzałogowe statki powietrzne; walka radioelektroniczna; mikrofalowa broń skierowanej energii; zgodność elektromagnetyczna

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 14, Nr 4 (54)
• Strony: 59--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Karcz Kacper

• Air Force Institute of Technology, 6 Księcia Bolesława Str., 01-494 Warsaw, Poland; Military University of Technology, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3482-3780

autor

Sitkiewicz Andrzej

• Air Force Institute of Technology, 6 Księcia Bolesława Str., 01-494 Warsaw, Poland; Military University of Technology, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9622-6367

autor

Błaszczyk Janusz

• Air Force Institute of Technology, 6 Księcia Bolesława Str., 01-494 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3343-6068

autor

Mierczyk Zygmunt

• Military University of Technology, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8453-6894

Bibliografia

• [1] Mierczyk, Zygmunt, Krzysztof Kopczyński. 2019. Program strategiczny "Nowe systemy uzbrojenia i obrony w zakresie energii skierowanej. W Ochrona przed skutkami nadzwyczajnych zagrożeń (tom 5) 69-92. Warszawa: Wojskowa Akademia Techniczna.
• [2] Alemour, Belal, Omar Badran, and Mohd R. Hassan. 2019. „A Review of Using Conductive Composite Materials in Solving Lightening Strike and Ice Accumulation Problems in Aviation”. Journal of Aerospace Technology and Management 11 : 1919-1-23.
• [3] Benford, James, John A. Swegle, and Edi Schamiloglu. 2007. High Power Microwaves (2nd ed.). Boca Raton: CRC Press.
• [4] http://www.militaryaerospace.com/articles/print/volume-13/issue-1/news/russia-offers-to-develop-new-types-of-radio-frequency-weapons-151-if-buyers-pay-for-the-research.html. (4.11.2017).
• [5] Kopp, C. 1996. An introduction to the technical and operational aspects of the. Australia: Royal Australian Air Force. Air Power Studies Centre, 50.
• [6] Deveci, Mert Bayram. 2007. Directed Energy Weapons: Invisible and Invincible. Monterey: Naval Postgraduate School.
• [7] Sulkowski, Jarosław, Janusz Błaszczyk, Adam Grzybowski, Kacper Karcz and Paweł Kowaleczko. 2018. "Investigations of the susceptibility of unmanned aerial vehicles on intensive microwave radiation”. Journal of KONBiN 48 (1) : 107-118.
• [8] Shurenkov, Vladimir Vasilevich, and Vyacheslav Sergeevich Pershenkov. 2016. „Electromagnetic pulse effects and damage mechanism on the semiconductor electronics”. Facta Universitatis Series: Electronics and Energetics 29 (4) : 621 - 629.
• [9] Petrov, V.M, and V.V. Gagulin. 2001. „Microwave Absorbing Materials”. Inorganic Materials 37 : 93-98.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

2. The National Centre for Research and Development in Poland. „New directed energy weapons and defense systems”, project No 1/PS/2021.