СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
METHOD FOR PROTECTING OPTICAL-ELECTRONIC EQUIPMENT OF AIRCRAFT FROM IMPACT OF POWERFUL LASER RADIATION

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений.
i
п
j
п
j
j
п
j
п
Известен способ защиты приемника оптического излучения (см., например, [1]), основанный на приеме входного оптического потока матричным фотоприемным устройством (МФПУ), измерении величины i выходного сигнала каждого i-го чувствительного элемента (ЧЭ) МФПУ, где  - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнении ее значения с пороговым i, закрытии при превышении величины i выходного сигнала j-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i j-ой части входного оптического потока, где  - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение и номер части входного оптического потока падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодическом открытии j-ой части входного оптического потока и измерении величины i. выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, закрытии при i≥i j-ой части входного оптического потока, оставлении при i<i j-ой части входного оптического потока открытой. Основным недостатком способа является защита от воздействия мощного лазерного излучения только одного элемента МФПУ - фотоприемника. В случае превышения мощности лазерного излучения порогового значения лучевой стойкости для других составных элементов МФПУ, также может привести к потере его работоспособности.
Эmin
Эраз
ЗЭ
ЗЭраз
Эmin
Эраз
ЗЭ
ЗЭ
Эmin
ЗЭ
Эmin
Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (см., например, [2]), основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости Е и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е и времени разрушения под воздействием оптического излучения t меньше значений Е и t соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение Е и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение Е, идентичные элементу с минимальным значением Е, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение Е ОЭС разрушением защитного элемента и имитации разрушения элемента с минимальным значением Е, замене при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым. Недостатком способа также является ограничение защиты от воздействия мощного лазерного излучения по количеству составных элементов ОЭС.
Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (прототип, см., например, [3, стр. 170, 171]), основанный установке на входе ОЭС экрана и перекрытии всего падающего оптического потока на входе ОЭС. Недостатком способа является снижение функциональных возможностей ОЭС, так как одновременно с МЛИ и перекрывается и полезный оптический поток.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением.
ЛАО
ЛАО
Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты ОЭС летательных аппаратов (ЛА) от воздействия МЛИ, основанном на обнаружении и измерении параметров сигналов лазерного локационного модуля (ЛЛМ) мощного лазерного средства (МЛС), определяют по значениям параметров сигналов ЛЛМ МЛС и текущих значений координат местоположения ОЭС ЛА координаты местоположения МЛС, по значениям измеренных параметров сигналов лазерного ЛЛМ МЛС определяют класс МЛС и его типовые параметры сигналов силового лазерного модуля (СЛМ), используя значения типовых параметров сигналов СЛМ МЛС, значения измеренных координат местоположения МЛС, значения текущих координат местоположения ОЭС ЛА, значения заданных пространственных параметров формируемого локального аэрозольного образования (ЛАО), значения заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС формируемым ЛАО, значения заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС ЛА, при котором ОЭС ЛА сохраняет свою работоспособность, вычисляют значения требуемых координат формирования постановки ЛАО, формируют в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС за время Δt ЛАО и защищают ЛАО ОЭС ЛА от воздействия сигналов СЛМ МЛС, при этом Δt<Δt, где Δt - время межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС, изменениями положения ЛА и ориентации поля зрения ОЭС ЛА выводят из поля зрения ОЭС ЛАО и сохраняют просмотр заданного участка подстилающей поверхности.
Сущность изобретения заключается в формировании за заданное время на требуемом удалении от ОЭС ЛАО, ослабляющего энергию МЛИ на входе ОЭС до требуемого уровня.
0
1
2
3
ЛАО
ЛАО
треб
МЛС
ЛАО
ОЭС
На фиг. 1 представлена схема, поясняющая существо способа (где приняты следующие обозначения: 1 - ОЭС, 2 - МЛС; 3 - ЛАО; 4 - ЛА; объединенные единым управлением; 5 - средство формирования ЛАО; 6 - датчик лазерного облучения; 7 - участок подстилающей поверхности прикрываемый ЛАО и не просматриваемый ОЭС; 8 - участок подстилающей поверхности в поле зрения ОЭС (r, r, r, r - радиус выходной апертуры СЛМ МЛС, радиус пучка излучения СЛМ МЛС на входе в ЛАО, радиус пучка излучения СЛМ МЛС на выходе в ЛАО, радиус приемной апертуры ОЭС соответственно, Т - показатель энергетического ослабления излучения ЛАО, r - радиус АО, L - требуемая дальность постановки ЛАО, (x,y,z), (х,у,z), (х,у,z) - координаты местоположения МЛС, ЛАО и ОЭС соответственно).
треб
МЛИ МЛС 2 на входе ОЭС 1 может воздействовать на различные его конструктивные элементы. Уровень воздействия определяется лучевой стойкостью элементов конструкции ОЭС 1. Защита одного элемента ОЭС 1 от МЛИ не исключает разрушение другого (см., например, [4]). Одним из путей повышение эффективности защиты «всего» ОЭС 1 от МЛИ является снижение мощности МЛИ на входной апертуре ОЭС 1, например, с помощью экрана (см., например, [3, стр. 170, 171] [4]). Однако это приводит к снижению функциональных возможностей ОЭС 1, так как перекрывается и полезный оптический поток. ЛАО 3 на определенном удалении от ОЭС 1 практически не ограничивает функциональные возможности ОЭС 1, а ослабляющие и рассеивающие свойства ЛАО 3 позволяют снизить поток МЛИ до требуемого «безопасного» уровня на входе ОЭС 1 (фигура 1). При этом существует минимальная дальность L постановки ЛАО относительно ОЭС 1, позволяющая сохранить ее ослабляющее свойства МЛИ до требуемого уровня и определяющая быстродействие системы защиты ОЭС 1 (см., например, [5]).
треб
МЛС
ОЭС
ЛАО
ЛАО
Значение L можно получить, используя аналитические зависимости, на основе значений параметров МЛИ МЛС 2, координат местоположения МЛС 2 (х,у,z), текущих координат местоположения ОЭС 1 [x,y,z), пространственных параметров формируемого ЛАО 3 r, параметров энергетического ослабления сигналов МЛИ МЛС 2 формируемым ЛАО 3 Т, порогового уровня мощности МЛИ на входе ОЭС 1, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность (см., например, [5]):
пор
k
МЛС
0
1
2
3
ЛАО
ЛАО
МЛС
ЛАО
ОЭС
треб
ЛАО
2
где: Р - заданный пороговый уровень мощности МЛИ на входе ОЭС 1, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность; ρ - радиус пространственной когерентности МЛИ МЛС 2; Р - мощность МЛИ МЛС 2; λ - длина волны МЛИ МЛС 2; r, r, r, r - радиус выходной апертуры СЛМ МЛС 2, радиус пучка МЛИ МЛС 2 на входе в ЛАО 3, радиус пучка МЛИ МЛС 2 на выходе из ЛАО 3, радиус приемной апертуры ОЭС 1 соответственно; Т - показатель энергетического ослабления МЛИ ЛАО 3; r - радиус ЛАО 3; (x,y,z), (х,у,z), (х,у,z) - координаты местоположения МЛС 2, ЛАО 3 и ОЭС 1 соответственно; «…» - другие параметры МЛИ МЛС 2, влияющие на точность вычисления L. При этом r>r.
ОЭС
МЛС.
МЛС
ОЭС
ЛАО
ЛАО
ЛАО
треб
треб
ЛАО
В соответствии с поясняющей схемой (фигуре 1) порядок действий в предлагаемом способе следующий. МЛС 2 включает два объеденных управлением модуля: лазерный локационный модуль (ЛЛМ) и СЛМ (см., например, [4, стр. 254, 255], [6]). ЛЛМ МЛС 2 осуществляет локацию бортового ОЭС 1 ЛА 4. По результатам локации МЛС 2 использует СЛМ для поражения ОЭС 1. Датчик лазерного облучения 6 ЛА 4 обнаруживает и измеряет параметры сигналов ЛЛМ МЛС 2. Датчик лазерного облучения 6 определяет по значениям пеленгационных параметров сигналов ЛЛМ МЛС 2 и текущих значений координат местоположения ОЭС 1 ЛА 4 (x,y,z) координаты местоположения МЛС 2 (х,у,z)Дополнительно датчик лазерного облучения 6 по значениям измеренных параметров сигналов ЛЛМ МЛС 2 определяет класс МЛС 2 и его типовые параметры сигналов СЛМ. С использованием значений типовых параметров сигналов СЛМ МЛС 2, значений измеренных координат местоположения МЛС 2 [х,у,z), значений текущих координат местоположения ОЭС 1 ЛА 4 (х,у,z), значений заданных пространственных параметров формируемого ЛАО 3 r, значений заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС 2 формируемым ЛАО 3 Т, значения заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС 1 ЛА 4, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность, вычисляет координаты постановки ЛАО 3 (х,у,z), характеризующие минимальную дальность L местоположения АО 3 относительно ОЭС 1 в направлении МЛС 2. Формируют средством формирования ЛАО 5 от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС 2 за время  ЛАО 3 на дальности L в направлении МЛС 2 и защищают ЛАО 3 ОЭС 1 ЛА 4 от воздействия сигналов СЛМ МЛС 2, где U - скорость доставки аэрозольного боеприпаса средства 5, t - время формирования ЛАО 3 аэрозольным боеприпасом средства 5 Δt - промежуток времени межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС 2. Для восстановления возможностей просмотра участка подстилающей поверхности 8 путем исключения из поля зрения ОЭС 1 участка подстилающей поверхности прикрываемого ЛАО 7 осуществляют маневр ЛА 4 с сохранением ориентации поля зрения ОЭС 1 на участок подстилающей поверхности 8.
На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощь которого может быть реализован способ. Блок - схема устройства содержит: блок обработки и управления 9, бортовой навигационный приемник 10, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.
Устройство работает следующим образом. Датчик лазерного облучения 6 ЛА обнаруживает, измеряет параметры сигналов МЛС и передает их значения в блок обработки и управления 9. Бортовой навигационный приемник 10 определяет координаты местоположения ОЭС и передает их значения в блок обработки и управления 9. Блок обработки и управления 9 на основе поступивших данных и своей базы данных о МЛС определяет уровень угрозы МЛИ ОЭС и при превышении им порогового значения вычисляет координаты постановки ЛАО, а также передает управляющие сигналы на средство формирования ЛАО 5. Средство формирования ЛАО 5 по поступившим сигналам формирует ЛАО в требуемых координатах.
Таким образом, за счет формирования за заданное время на требуемом удалении от ОЭС ЛАО, ослабляющее энергию МЛИ на входе ОЭС до требуемого уровня, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. Тем самым, предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа.
ЛАО
ЛАО
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС ЛА от воздействия МЛИ, основанный на обнаружении и измерении параметров сигналов ЛЛМ МЛС, определении по значениям параметров сигналов ЛЛМ МЛС и текущих значений координат местоположения ОЭС ЛА координат местоположения МЛС, определении по значениям измеренных параметров сигналов лазерного ЛЛМ МЛС класса МЛС и его типовых параметров сигналов СЛМ, вычислении с использованием значений типовых параметров сигналов СЛМ МЛС, значений измеренных координат местоположения МЛС, значений текущих координат местоположения ОЭС ЛА, значений заданных пространственных параметров формируемого ЛАО, значений заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС формируемым ЛАО, значений заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС ЛА, при котором ОЭС ЛА сохраняет свою работоспособность, значений требуемых координат формирования ЛАО, формировании в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС за время Δt ЛАО и защите ЛАО ОЭС ЛА от воздействия сигналов СЛМ МЛС, при этом Δt<Δt, где Δt - время межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС, выводе изменениями положения ЛА и ориентации поля зрения ОЭС ЛА из поля зрения ОЭС ЛАО и сохранении просмотра заданного участка подстилающей поверхности.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электротехнические узлы и устройства, а также типовые средства доставки аэрозольных боеприпасов в заданные координаты (см., например, [7]).
1. Пат. 2363017 RU, МПК H04N 5/238, H01L 31/0232. Способ защиты приемника оптического излучения / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов, Р.Г. Хильченко, Д.В. Прохоров, Д.Е. Столяров; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». -№2016107511; заявл. 01.03.16; опубл. 16.11.17, Бюл. №32. - 11 с.
2. Пат. 2363017 RU, H04N 5/238, H01L 31/0232, G01B 5/205. Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Алабовский, В.Д. Попело, А.В. Марченко; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2019104733; заявл. 19.02.2019; опубл. 17.12.2019, Бюл. №35. - 10 с.
3. Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах / Ю.Г. Якушенков, В.Н. Луканцев, М.П. Колосов. М.: Радио и связь, 1981. 180 с.
4. Кулешов П.Е, Глушков А.Н., Марченко А.В. Классификация технических методов (способов) защиты оптико-электронных средств от лазерного комплекса функционального поражения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Марченко // Воздушно-космические силы. Теория и практика (электронный журнал). 2019. №10. С. 72-80.
5. Глушков А.Н., Кулешов П.Е., Дробышевский Н.В. и др. Методика оценки эффективности защиты оптико-электронного средства от лазерного воздействия с помощью локальных аэрозольных образований / А.Н. Глушков, П.Е. Кулешов, Н.В. Дробышевский и др. // Радиотехника. 2018. №8. С. 38-42.
6. Добынкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем / В.Д. Добынкин, А.И. Куприянов, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов, Под ред. А.И. Куприянова. М.: Вузовская книга, 2007. 468 с.
7. Пат. 2468331 RU, F41H 9/06. Способ постановки протяженной аэрозольной завесы индивидуальными комплексами / П.Е. Кулешов, Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий и др.; заявитель и патентообладатель ВАИУ (г. Воронеж). - №2010124793; заявл. 27.12.2011; опубл. 27.11.2012, Бюл. №33. - 10 с.