Laserbeschuss von Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen - Wirksamkeit und Gefährdung

Kurzfassung

Für einen effizienten und sicheren Betrieb von Laserwaffensystemen sind sowohl Abschätzungen der benötigten Laserleistung und Wirkungsdauer, als auch Modelle zur Gefährdungsabschätzung bzw. Risikoanalyse von großer Bedeutung. Am Institut für Technische Physik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt werden experimentelle Arbeiten zur Materialschädigung sowie zur Charakterisierung des Streu- und Reflexionsverhaltens unter der Einwirkung von Hochenergielasern durchgeführt. Grundlegende experimentelle Daten werden am Standort Lampoldshausen durch die Bestrahlung von Materialproben mit verschiedenen Laserleistungen gewonnen. Dabei wird die gestreute und spekular reflektierte Laserleistung mit Hochgeschwindigkeitskameras bzw. schnellen Detektoren zeitaufgelöst erfasst. Zusätzlich werden mit weiteren in der Anlage integrierten Sensoren, z.B. Wärmebild-Kamera und Spektrometer, Informationen über die beim Versuch auftretenden Temperaturen aufgenommen. Die Auswahl der untersuchten Zielmaterialien orientiert sich dabei an bei einem Einsatz möglicherweise zu erwartenden Materialien. Untersucht wurden verschiedene Metallproben, Kunststoffe sowie faserverstärkte Verbundwerkstoffe. In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt wurde insbesondere C/C-SiC untersucht. Hier wurde auch eine umfangreiche Analyse der C/C-SiC-Proben nach der Bestrahlung durchgeführt sowie diese abschließend mittels Computertomographie vermessen. Herausfordernd ist, vor allem bei nicht-metallischen Proben, die Charakterisierung der Wirkung während der Bestrahlung, z.B. die Bestimmung der Durchbruchszeit. Hierzu wurden alternative Lösungsansätze, beispielsweise mit Hilfe der Thermographie, untersucht.