tiờu giả
Nhỡn chung cỏc THT phỏt xạ hồng ngoại làm mục tiờu giả (hay phỏo sỏng nghi trang) thường gồm những thành phần là chất chỏy kim loại, chất oxi húa chứa flo như PTFE (teflon) hoặc cỏc chất oxi hoỏ khỏc và sử dụng cỏc
chất kết dớnh khỏc nhau tuỳ theo yờu cầu thiết kế ở dạng THT nộn ộp, đỳc hay THT cú khả năng phúng [41, 48, 59].
a. THT phỏt xạ hồng ngoại magie-teflon-viton (MTV)
Năm 1956, THT phỏt xạ hồng ngoại với cụng thức gồm Mg, Teflon và Kel-Bđ (clotrifloetylen, ký hiệu CTFE) đó được tỡm ra và ứng dụng trong phỏo sỏng nghi trang hống ngoại. Đến năm 1960, chất kết dớnh Viton đA (polytetrafloetylen, tờn thương mại là teflon, ký hiệu PTFE) được sử dụng thay thế Kel-Bđ trong hoả thuật, THT với thành phần gồm Mg, teflon và Viton A với tờn gọi thuốc MTV đó được cụng bố và bắt đầu được ỏp dụng, được nạp vào phỏo sỏng nghi trang hồng ngoại. Thuật ngữ MTV cũng bắt đầu được sử dụng thay cho tờn phỏo sỏng nghi trang hồng ngoại MTV. Cho đến nay, phỏo sỏng MTV vẫn được sử dụng nhằm mục đớch nghi trang trong quõn sự [15, 16, 47, 51].
Trong THT phỏo sỏng MTV, chất chỏy là magie, chất oxi hoỏ là teflon (là tờn thương mại của polytetrafloetylen C2F4), chất kết dớnh là Viton, (là tờn thương mại của copolyme vinylidenflorua và hecxafloisopropen). Thành phần của thuốc MTV được đưa ra trong cỏc phỏt minh của Mỹ thường gồm 54% Mg, 30% teflon và 16% Viton A. [15, 61, 63]. Một số THT khỏc được thiết kế chế tạo trờn cơ sở thuốc MTV cú thờm thành phần khỏc như graphit để hỗ trợ cụng đoạn ộp THT và điều chỉnh tốc độ chỏy. Thụng thường, graphit được thờm vào với tỷ lệ 10% đến 20% tuỳ theo yờu cầu kỹ thuật của hoả cụ [15, 66, 67].
Trong khi cỏc nguồn hoả thuật phỏt sỏng ỏnh sỏng nhỡn thấy thụng thường sử dụng natri nitrat làm chất oxi hoỏ thỡ thành phần MTV sử dụng teflon làm chất oxi hoỏ. Entanpi ∆RH của phản ứng chỏy giữa magie với PTFE rất cao dựa trờn cơ sở của sự tạo thành magie florua cú entanpi (nhiệt sinh) õm lớn (∆Ho = −1124 kJ mol−1) [56, 57]:
2n Mg + (C2F4)n → 2n MgF2(s) + 2n C, ∆H op.ư = −1438 kJ mol−1
Quỏ trỡnh chỏy MTV cú thể thay đổi cả về tốc độ và dạng sản phẩm phản ứng. Với thành phần chứa Viton, tốc độ chỏy sẽ tăng lờn khi tăng hàm lượng magie và tăng bề mặt riờng của hạt kim loại (giảm kớch thước cỡ hạt Mg). Sản phẩm chớnh của phản ứng chỏy MTV gồm 30% MgF2 dạng muội và 65% MgF2 dạng hơi [56, 63].
Đối với phỏo sỏng nghi trang trờn khụng thường sử dụng cỏc thành phần giàu magie, tỷ lệ sử dụng Mg trong khoảng 55% đến 65% trọng lượng. Theo lý thuyết, chỉ một phần Mg sử dụng phản ứng với PTFE. Cũn Mg dư hoỏ thành hơi và phản ứng với oxi khụng khớ tạo thành MgO [17, 51].
m Mg + (C2F4)n → 2n MgF2(s) + (m − 2n) Mg(g) + 2n C, m ≥ 2n (2) (m − 2n) Mg(g) + 2n C → (m − 2n) MgO(s) + 2n CO2 (3)
Về mặt an toàn, THT trờn nền magie/PTFE nhạy với nhiệt, ở trạng thỏi xốp và trạng thỏi nộn cực kỳ nhạy với xung điện từ [63].
b. THT phỏt xạ hồng ngoại (IR) cú quang phổ cõn bằng
Phỏo sỏng nghi trang hồng ngoại được sử dụng rất nhiều trờn mỏy bay quõn sự để bảo vệ chống lại sự tấn cụng bằng tờn lửa dũ tỡm nhiệt. Cỏc phỏo sỏng nghi trang MTV làm từ cỏc hỗn hợp hoả thuật của magie, polytetrafloetylen (PTFE) và Viton.RTM (là hợp chất cao phõn tử cao su chứa flo) hoặc cao su tổng hợp làm chất kết dớnh. Chỳng thường được phúng ra từ cỏc mỏy bay và phỏt hoả bằng mồi hoả thuật. Quỏ trỡnh đốt chỏy MTV tạo ra cỏc bức xạ hồng ngoại. Theo tớnh toỏn, cỏc chựm sỏng khi rơi xuống sẽ làm cho cỏc đầu dũ tỡm đi chệch khỏi mục tiờu thật [49, 59].
Tuy nhiờn, cỏc chựm phỏo sỏng MTV chỉ hoạt động hiệu quả với cỏc tờn lửa cũ chỉ cú đầu tỡm kiếm nhiệt trong dải hồng ngoại đơn. Cỏc tờn lửa hiện đại cú giải phỏp đối phú với cỏc nguồn hồng ngoại giả. Cỏc đầu dũ tỡm tinh xảo sử dụng hai hay nhiều dải quang phổ để phõn biệt giữa phỏo sỏng và mỏy bay [37, 51]. Do vậy, việc tỡm kiếm cỏc giải phỏp thay thế cho phỏo sỏng
MTV được coi trọng trong những năm gần đõy, trong đú cú phỏo sỏng nghi trang sử dụng THT phỏt xạ hồng ngoại cú quang phổ cõn bằng. Loại THT này cú ưu diểm là cú quang phổ trong nhiều dải súng khỏc nhau và cú thể điều chỉnh tỷ lệ cường độ phỏt xạ của từng dải theo yờu cầu [42].
Hiện nay, cỏc nhà khoa học Mỹ đó tỡm ra được một loại THT phỏt xạ hồng ngoại cú quang phổ cõn bằng bao gồm 2 cụng thức riờng biệt, mỗi cụng thức tạo ra cỏc nguồn năng lượng hồng ngoại khỏc nhau. Cụng thức thứ nhất của THT sẽ tạo một tớn hiệu mạnh trong dải hồng ngoại 4àm đến 5àm . Cụng thức thứ hai của THT tạo một tớn hiệu mạnh trong dải 2àm đến 3àm [42]. Tỉ lệ phần trăm giữa phần cụng thức 1 và 2 cú thể được điều chỉnh lờn hay xuống giỳp làm thay đổi lượng hồng ngoại phỏt ra để phự hợp với mỗi loại mỏy bay cần bảo vệ. Cụng thức 1 chứa Bo tạo cho THT cú khả năng bắt chỏy tốt, dễ mồi chỏy. Tuy nhiờn tỷ lệ sử dụng Bo trong cụng thức này khụng lớn do giỏ thành cao [16, 38, 52]. Khả năng điều chỉnh giữa hai cụng thức này cho phự hợp với từng loại mỏy bay là một tiến bộ lớn.
Tỷ lệ hiệu quả giữa hai cụng thức là: Cụng thức 1: 40% đến 100%
Cụng thức 2: 60% đến 0%
Một số đơn thành phần của loại THT này như sau [42]: Đơn thành phần THT cho cỏc cụng thức thứ nhất: Bo:
Nhụm:
Hexamine (hoặc cỏc dẫn xuất của nú): Kali nitrat:
Amoni peclorat:
Cao su chứa flo Viton. RTM A
Chất kết dớnh bằng cao su tổng hợp đồng trựng hợp: 4% ữ 9% 8% ữ 16% 7% ữ 13% 5% ữ11% 44% ữ 70% 0% ữ 20% 0% ữ 10%
Đơn thành phần THT của cụng thức thứ 2: Magiờ:
PTFE (Polyetylen tetrafloethylen): Cao su chứa flo Viton. RTM A
Chất kết dớnh bằng cao su tổng hợp đồng trựng hợp
45% ữ 70% 25% ữ 50% 0% ữ 20% 0% ữ 10% Ở hai cụng thức trờn, chất kết dớnh bằng cao su tổng hợp cú thể được sử dụng thay cho cao su chứa flo. Cỏc loại cao su tổng hợp như vậy bao gồm cao su acrylic tổng hợp như: Hycar (của Cụng ty Zeon Chemical) cú tờn thương mại là Hy-Temp 4451 CG; polyizobutylen và cỏc cao su tương đương cú chức năng là cỏc chất kết dớnh [64, 85].
Hai cụng thức trờn cú thể kết hợp với nhau, vớ dụ như sau [42]: Bo: Nhụm: Magiờ: Hexamine: Amon peclorat: Kali nitrat: PTFE (Polyetilentetrafloetylen):
Cao su đồng trựng hợp chứa flo Viton. RTM. A:
4,125% 9,9% 10,15% 8,25% 42,075% 6,6% 4,9% 14,0% THT này dựa trờn 82,5% cụng thức thứ nhất và 17,5% cụng thức thứ hai.
Tỉ lệ quang phổ của hỗn hợp trờn là: (Năng lượng dải hồng ngoại 3àm đến 4àm + năng lượng dải hồng ngoại 4àm đến 5àm )/Năng lượng dải hồng ngoại 2àm đến 3àm = 1,8.
c. THT cho phỏo sỏng nghi trang cú thể phúng được
Phỏo sỏng cú thể được phúng từ mỏy bay với nhiều mục đớch khỏc nhau như để chiếu sỏng vào ban đờm hoặc cho chiến thuật nguỵ trang, nghi trang,
để che phủ một phần phương tiện bay qua một vựng đặc biệt. Phỏo sỏng nghi trang cũng được sử dụng trong những tỡnh huống khi mỏy bay bị tờn lửa cú đầu dũ nhiệt bắn đuổi theo [37, 53, 54].
Cỏc loại phỏo sỏng nghi trang thụng thường được phúng ra một cỏch đơn giản. Sau đú chỳng sẽ được mồi và chỏy, nú sẽ tiếp tục chỏy trong quỹ đạo khi rơi xuống. Nguyờn tắc sử dụng phỏo sỏng trong nghi trang là tờn lửa dũ nhiệt hoặc dũ hồng ngoại trong vựng sẽ bỏm theo phỏo sỏng mà khụng bỏm theo mỏy bay. Tuy nhiờn, đường bay của phỏo sỏng và mỏy bay khỏc nhau nhiều do phỏo sỏng rơi theo một hỡnh vũng cung xuống mặt đất trong khớ mỏy bay tiếp tục bay trờn chặng đường đó chọn. Tờn lửa của đối phương sẽ phõn biệt được giữa mỏy bay với phỏo sỏng đang rơi xuống. Hơn nữa, tốc độ di chuyển của mỏy bay và tốc độ của phỏo sỏng ngày càng khỏc nhau, phỏo sỏng sẽ nhanh chúng bị mỏy bay bỏ lại nú lại đằng sau. Vỡ vậy cần phải nghiờn cứu loại THT sử dụng trong phỏo sỏng để cú khả năng tự phúng được, giải quyết cỏc hạn chế trờn [69, 70].
Hiện nay, một số nước trờn thế giới đó nghiờn cứu chế tạo được phỏo sỏng nghi trang cú khả năng di chuyển với tốc độ và hành trỡnh chọn lọc, cú phổ hồng ngoại và năng lượng hồng ngoại chọn lọc, cú khả năng chỏy trong buồng đốt như động cơ mỏy bay.
Theo Nielson D. B., THT cho phỏo sỏng nghi trang để ỏp dụng phúng tương tự như phỏo sỏng nghi trang hồng ngoại magie – teflon thụng thường ở chỗ nhiệt tạo ra bởi phỏo sỏng sẽ hỳt cỏc tờn lửa dũ tỡm nhiệt. Khỏc biệt ở THT cho phỏo sỏng nghi trang dạng phúng là sử dụng amon peclorat làm chất oxi hoỏ cơ bản [69]. Chất oxy húa này khi chỏy tạo ra nhiều sản phẩm khớ, giỳp cho THT tự bản thõn nú cú khả năng tạo lực đẩy giống như nhiờn liệu tờn lửa [25]. Cỏc chất như antraxen, decaxiclen, naphtalen hoặc cỏc chất chứa nhiều cỏc bon khỏc được thờm vào THT để giảm nhiệt độ chỏy và giảm hiệu
ứng phỏt xạ vật đen do cỏc chất này sẽ tạo ra cacbon dạng graphit trong khi chỏy. Nhiệt độ chỏy núi chung là dưới 3000oK, thụng thường trong khoàng 2200oK (1900oC) [17].
THT sử dụng cho phỏo sỏng dạng phúng gồm chất chỏy kim loại, chất oxi hoỏ chớnh là amon peclorat và chất kết dớnh là những chất chứa nhiều cacbon. Cỏc phụ gia khỏc như chất hoỏ dẻo, chất hoỏ rắn và xỳc tỏc chỏy được sử dụng theo cỏc chỉ tiờu kỹ thuật yờu cầu của nhà thiết kế. Đặc biệt trong cỏc THT này khụng chứa teflon hay cỏc hợp chất của halogen và cacbon khỏc.
Vớ dụ THT dạng này bao gồm cỏc cấu tử sau đõy [69]:
Magie 20% đến 60%
Amon peclorat 5% đến 50%
Chất kết dớnh (hệ polyme nhiệt dẻo) 8% đến 30% Antraxen hoặc decaxiclen 5% đến 30%
Dioctyl adipat 0% đến 5%
Trong hỗn hợp dạng trờn, magie được lựa chọn làm chất chỏy, cũng cú thể sử dụng cỏc kim loại khỏc như nhụm hoặc hợp kim magie - nhụm. Amon peclorat là chất oxi hoỏ chớnh và cũng là chất tạo ra sản phẩm chỏy dạng khớ. Cỏc chất kết dớnh được sử dụng là hợp chất cao phõn tử nhiệt dẻo như polyoxetan, là copolyme ngẫu nhiờn cuả poly (3,3-bis (azidometyl) oxetan (BAMO) và 3-azidometyl-3- metyl oxetan [7, 73]. Chất kết dớnh cũn cú thể dựng là NC dạng dẻo hoặc polyolefin nhiệt dẻo như polyetylenvinylaxetat (EVA) [44, 83].
d. THT dạng đỳc cho phỏo sỏng nghi trang
Với phỏo sỏng nghi trang thụng thường, nguyờn liệu là hỗn hợp của magie và polytetrafloetylen (PTFE hay teflon). Phương phỏp chế tạo phỏo sỏng magie – teflon thụng thường là sử dụng dung mụi dễ bay hơi, THT được chế tạo bằng cỏch làm bay hơi cỏc dung mụi như axeton hoặc metyletylxeton
trong hỗn hợp bao gồm chất oxi húa, chất chỏy và chất kết dớnh. Hỗn hợp sau khi đó cho bay hơi hết dung mụi được sấy khụ, sau đú được tạo hỡnh thụng qua cụng đoạn nộn ộp. Phương phỏp thứ hai là trộn chất kết dớnh như Viton A (là copolyme flo hoỏ của etylenpropilen) trong dung mụi hecxan và axeton bằng phương phỏp hong, sấy. Bột THT đó khụ sau đú được tạo hỡnh bắng nộn ộp. Phương phỏp này đũi hỏi số lượng lớn axeton và hecxan là những chất dễ chỏy làm dung mụi cho chất kết dớnh VitonA. Ngoài ra, THT hệ magie-PTFE thụng thường rất nhạy nờn thường đũi hỏi phải thuần hoỏ vật liệu hoặc phải sử dụng cỏc chất kết dớnh đắt tiền và magie dạng hạt cầu, gõy mất an toàn trong sản xuất.
THT dạng đỳc cho phỏo sỏng nghi trang cú chức năng tương tự như THT dạng magie-teflon thụng thường. Sự khỏc nhau là ở chỗ THT dạng đỳc sử dụng hợp chất cao phõn tử nhiệt dẻo đa nhõn thơm thay cho việc sử dụng dung mụi hũa tan chất kết dớnh cao phõn tử chứa flo (như VitonA) hoặc poly- olefin. Cỏc hợp chất cao phõn tử nhiệt dẻo thuận tiện cho quỏ trỡnh đỳc vật liệu phỏo sỏng mà khụng cần sử dụng dung mụi [61]. Chất nhiệt dẻo tạo ra cỏc hạt cacbon trong quỏ trỡnh phỏo sỏng chỏy, tạo nờn phỏt xạ vật hồng ngoại hiệu quả.
Theo Daniel B. Nielson, THT dạng đỳc cho phỏo sỏng nghi trang sử dụng chất chỏy kim loại, chất oxi hoỏ chớnh PTFE và chất kết dớnh nhiệt dẻo đa nhõn thơm. Cỏc phụ gia khỏc gồm tỏc nhõn hoỏ dẻo và chất điều chỉnh tốc độ chỏy được sử dụng theo yờu cầu của nhà thiết kế. THT cho phỏo sỏng dạng này cú thành phần như sau [26]:
Magie : 40% - 70%
Teflon: 10% - 40%
Chất kết dớnh polyme nhiệt dẻo đa nhõn thơm: 8% - 30%