СПОСОБ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТАМ
METHOD OF COUNTERACTION OF UNMANNED AERIAL VEHICLES

Изобретение относится к области противодействия беспилотным летательным аппаратам (БЛА) и может быть использован в образцах вооружения, военной и специальной техники, предназначенных для борьбы с БЛА.
Известен способ дистанционного воздействия волновыми сигналами на опасные объекты данного типа и устройство для его реализации [1]. Способ заключается в обнаружении опасного объекта, которым, в частности, может являться самолет, и воздействии на него сигналом определенной мощности и длительности. При этом для вывода из строя радиоэлектронной аппаратуры опасного объекта используется излучение на частотах 3-15 ГГц, что соответствует длинам волн от 2 до 10 см (сантиметровый диапазон).
Недостатком данного способа является то, что он не учитывает селективную чувствительность опасного объекта к излучениям различной длины волны.
Известен способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия с помощью электромагнитного излучения дециметрового диапазона волн [2]. Способ заключается в том, что БЛА визуально обнаруживается, определяется расстояние до него, излучающая антенна ориентируется в сторону БЛА, производится расчет мощности и генерация электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне 10-20 см. При этом обеспечивается наведение токов на паразитных антеннах БЛА с мощностью, достаточной для вывода из строя бортовой системы управления.
Недостаток приведенного способа борьбы с БЛА ближнего и малого радиуса действия с помощью электромагнитного излучения дециметрового диапазона длин волн, заключается, во-первых, в необходимости создания мощного электромагнитного СВЧ излучения, которое оказывает вредное воздействие на человека и радиоэлектронные средства другого назначения, во-вторых, ограниченности условий для оптического наведения и низкой эффективностью поражения как при поражении групповой цели, так и при использовании БЛА инерциальной системы навигации при решении задач навигации или терминального наведения.
Известен способ обнаружения в борьбе с БЛА, основанный на его обнаружении, расчете пространственных координат, наведении пусковых установок, пуске ракет и поражении БЛА элементами боевой части ракет [3].
Недостатком способа является необходимость высокоточного наведения боеприпаса. Кроме того, ограниченная зона поражения БЛА одним выстрелом не обеспечивает высокой вероятности поражения цели, а большой расход боеприпасов может оказаться экономически невыгодным с точки зрения уничтожения недорогих БЛА.
Также известно устройство борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами [4], состоящее из блока доставки, блока пеленгации, блока наведения, контейнера с сетью-ловушкой, к краям которой крепятся грузы. Контейнер с сетью-ловушкой доставляется в район нахождения дистанционно пилотируемого летательного аппарата (ДПЛА) с помощью блока доставки (ракеты), наводится на ДПЛА с помощью блока наведения по данным блока пеленгации, полученным звукотепловым способом, после чего сеть-ловушка синхронно отстреливается с помощью четырех патронов в сторону цели, при этом грузила, представляющие круглые пули, с отверстиями для крепления киперных лент, растягивают данную сеть-ловушку, обеспечивая накрытие и захват ДПЛА.
Недостатки данного устройства борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами заключаются: во-первых, в высокой стоимости устройства доставки сети-ловушки и необходимостью ее точной и своевременной доставки в строго определенную точку пространства, во-вторых, ограниченными условиями применения, связанными как с метеорологическими ограничениями (например, направлением и скоростью ветра, прозрачностью атмосферы) на применение сети-ловушки, так и на звукотепловую пеленгацию ДПЛА, в-третьих, низкой эффективностью сети-ловушки при взаимном с ДПЛА маневрировании, в-четвертых, с низкой вероятностью срыва выполнения задания ДПЛА, обусловленной относительно малыми (единицы метров) геометрическими размерами сети или сложностью ее пространственного развертывания при больших размерах сети.
Наиболее близким к заявляемому способу, то есть прототипом, является способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами [5], заключающийся в том, что обнаруживают БЛА, определяют его пространственные координаты, получают метеоданные, соответствующие определенным пространственным координатам, производят совместную обработку метеоданных и данных пространственных координат, по результатам совместной обработки данных и с учетом траектории движения БЛА определяют пространственные координаты точки на заданном расстоянии от БЛА, в которой будет образовано пространственно-протяженное средство противодействия БЛА в виде облака пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос (лент) синтетического волокна, по меньшей мере, в один эшелон, которое формируют путем выстрела в направлении БЛА снарядом с кассетами указанных полос.
Формирование такой паутины обеспечивает попадание в нее беспилотного летательного аппарата, наматывание лент на его пропеллер и падение (вынужденное приземление) БЛА.
Недостатком способа является, во-первых низкая эффективность его применения к беспилотным летательным аппаратам, движущимся на реактивной тяге, во-вторых, создание пассивных помех работе радиотехнических систем, находящихся в районе постановки пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос (лент) синтетического волокна.
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ-прототип.
Устройство для реализации способа-прототипа состоит из связанных между собой устройства обнаружения, определения пространственных координат БЛА, получения метеоданных и их совместной обработки (1), устройства формирования пространственно-протяженной паутины из легких прочных полос (лент) синтетического волокна (2), облака пространственно-протяженной паутины из легких прочных полос (лент) синтетического волокна (3), устройства, оснащенного кассетами с легкими прочными полосами (лентами) из синтетического волокна с антистатическим покрытием (4).
Устройство по данному способу работает следующим образом.
Устройство обнаружения, определения пространственных координат БЛА, получения метеоданных и их совместной обработки (1) обнаруживает БЛА, определяет его пространственные координаты, получает метеоданные, соответствующие определенным пространственным координатам, производит совместную обработку метеоданных и данных пространственных координат, по результатам совместной обработки данных и с учетом траектории движения БЛА определяет пространственные координаты точки на заданном расстоянии от БЛА, в которой будет образовано пространственно-протяженное средство противодействия БЛА в виде облака пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос (лент) синтетического волокна, по меньшей мере, в один эшелон.
Устройство формирования пространственно-протяженной паутины из легких прочных полос (лент) синтетического волокна (2) формирует указанную паутину.
Облако пространственно-протяженной паутины из легких прочных полос (лент) синтетического волокна (3) создается путем отстрела в точку, рассчитанную в устройстве обнаружения, определения пространственных координат БЛА, получения метеоданных и их совместной обработки (1) снарядом, оснащенным кассетами с легкими прочными полосами (лентами) из синтетического волокна с антистатическим покрытием (4). При подрыве снарядов кассеты распределяются в воздушном пространстве и обеспечиваю хаотическое рассеивание элементов паутины турбулентными потоками воздуха.
БЛА, осуществляя полет в облаке пространственно-протяженной паутины из легких прочных полос (лент) синтетического волокна (3), наматывает ленты на пропеллеры и в конечном итоге падает или вынужденно приземляется.
Недостатком устройства является, во-первых, ограниченность условий его применения, так как турбулентные потоки воздуха, необходимые для рассеивания элементов пространственно-протяженной паутины, образуются при ограниченных условиях, во-вторых, отсутствие селективного воздействия, так как паутина будет воздействовать как на объекты техносферы (например, на другие БЛА), так и на объекты биосферы (например, на птиц), находящиеся в районе ее применения.
В основу изобретения положена задача повышения эффективности селективного воздействия на БЛА с целью противодействия или их поражения.
Для достижения поставленной цели в известный способ противодействия беспилотным летательным аппаратам, заключающийся в том, что обнаруживают беспилотный летательный аппарат (БЛА), определяют его пространственные координаты, получают метеоданные, соответствующие определенным пространственным координатам, производят совместную обработку метеоданных и данных пространственных координат, по результатам совместной обработки данных и с учетом траектории движения БЛА определяют пространственные координаты точки, в которой будет образовано пространственно-протяженное средство противодействия БЛА в виде облака, которое формируют путем выстрела,
предлагается ввести следующую дополнительную последовательность действий:
облако формируют с упреждением по отношению к БЛА с учетом параметров движения БЛА и времени формирования облака, а выстрел производят с поверхности земли, или воды, или с летательного аппарата снарядом, содержащим воздействующие элементы в виде абразивных частиц и средства их рассеивания в атмосфере облака.
Для обеспечения максимально возможного времени нахождения БЛА в облаке, содержащем абразивные частицы, пространственные координаты его формирования определяют с учетом упреждения по отношению к БЛА, учитывая скорость движения БЛА, полетное время снаряда с воздействующими элементами и курсовой угол БЛА.
Геометрическое представление величины упреждения по боковому направлению и по дальности приведено на фиг. 4.
Величина пути, пройденного БЛА за время полета снаряда с воздействующими элементами, рассчитывается по формуле:
БЛА
c
S=V×t,
c
БЛА
где S - величина пути, пройденного БЛА, t - время полета снаряда с воздействующими элементами, V - скорость движения БЛА.
Упреждение рассчитывается следующим образом:
пб
У=S sin K,
пд
У=S cos K,
пб
пд
где У - величина упреждения по боковому направлению, У - величина упреждения по дальности, K - курсовой угол БЛА.
БЛА, включая его двигатель, планер и элементы оптических приборов, осуществляет полет в облаке, содержащем абразивные частицы и образуемые ими статический заряд электричества.
Ускоренная эрозия элементов двигателя БЛА, вызванная абразивными частицами, в конечном итоге приводит к уменьшению запаса двигателя по срыву, помпажу и как следствие - к вынужденному приземлению. Из руководства по облакам вулканического пепла, радиоактивных материалов и токсических химических веществ Международной организации гражданской авиации [6] известен ущерб, который причиняет вулканический пепел за счет абразивного воздействия на планеры воздушных судов, оптические приборы и двигатели воздушных судов.
3
Облако вулканического пепла преимущественно состоит из кремнезема (>50%) и в меньших количествах из оксидов алюминия, железа кальция и натрия, обладает большой твердостью, обычно, порядка 5-7 единиц по шкале твердости Мооса и чрезвычайно высокими абразивными свойствами. Плотность облака составляет, как правило, 2600 кг/м. Температура плавления кремнезема составляет около 1100°С, тогда как рабочая температура реактивных двигателей при нормальной тяге составляет 1400°С. Вулканический пепел расплавляется в высокотемпературной камере двигателя и направляется на лопасти соплового направляющего аппарата КВД и на лопатки турбины. Это приводит к значительному уменьшению площади сечения входного направляющего аппарата турбины высокого давления, что в свою очередь вызывает быстрое увеличение статического давления перед форсунками и давления за компрессором и, как следствие, помпаж двигателя. Будучи абразивным, вулканический пепел повреждает также воздушные тракты ротора компрессора и законцовки лопаток ротора (главным образом компрессора высокого давления), что приводит к уменьшению эффективности турбины высокого давления и тяги двигателя. Такая эрозия приводит также к уменьшению запаса двигателя по срыву и помпажу.
Помимо абразивного на БЛА в облаке вулканического пепла происходит воздействие заряда статического электричества.