Станция активных помех для индивидуальной защиты летательных аппаратов от управляемых ракет с инфракрасными головками самонаведения

Полезная модель относится к вооружению, в частности к устройствам оптикоэлектронного подавления инфракрасных головок самонаведения (ИК ГСН) путем формирования активных помех, которые приводят к срыву самонаведения или существенному увеличению ошибок в работе аппаратуры наведения управляемой ракеты (УР) на цель.
Подавляющее воздействие станции активных помех (САП) основано на формировании в пространстве, окружающем цель, помехового сигнала определенной структуры, который при поступлении во входной (оптический) тракт ИК ГСН УР и при его дальнейшей обработке становится источником ложной информации о местонахождении цели, несмотря на полную исправность ИК ГСН. Механизм воздействия активной помехи на ИК ГСН обусловлен структурой помехового сигнала, его интенсивностью и распределением в пространстве.
САП устанавливается непосредственно на борту защищаемого летательного аппарата (ЛА) и работает в режиме генерации модулированного некогерентного излучения ИК- диапазона. Основными функциональными элементами, определяющими работу САП, являются - источник некогерентного ИК- излучения, модулятор излучения источника, система формирования индикатрисы излучения САП, блоки питания и управления.
Эффективность подавления ИК ГСН, при заданной форме индикатрисы излучения САП, зависит от величины превышения силы излучения САП над собственным тепловым (ИК) излучением ЛА, вида модуляции излучения и глубины ее модуляции.
До настоящего времени наиболее перспективным направлением в защите ЛА от УР с ИК ГСН является создание САП на основе некогерентных модулированных ИК - излучателей с формой индикатрисы излучения, прикрывающей ЛА со всех атакоопасных направлений, и постоянно действующей в течение всего времени полета. Сравнительно высокий КПД применяемых в САП источников ИК - излучения позволяет создавать эффективные САП с относительно малыми габаритами, весами и потребляемой мощностью, достаточно надежные и удобные в эксплуатации, поскольку не требуют аппаратуры обнаружения ракетной атаки и аппаратуры наведения луча на атакующую УР.
Так известна САП 1, выбранная в качестве прототипа, с круговой по азимуту индикатрисой излучения, содержащая излучатель некогерентного модулированного ИК излучения и блок управления, определяющий режим модуляции. Источник ИК - излучения данной САП выполнен в виде газоразрядной лампы с цезиевым наполнением с модуляцией излучения лампы по разрядному току. Конструкция этой САП дает возможность формировать амплитудно-модулированную помеху (АМП) на частотах соответствующих несущей и огибающей частотам модуляции сигнала цели в ИК ГСН.
Совершенствование ИК ГСН требует от САП, формирующих АМП, получения большего (в десятки раз) превышения силы помехового излучения над собственным тепловым излучением ЛА, что позволяет уменьшить время воздействия САП на ИК ГСН до срыва наведения при том, что допустимая величина расстройки частоты модуляции помехового сигнала относительно огибающей частоты модуляции от цели, принятой в подавляемой ИК ГСН, может быть больше. Кроме того, что не менее важно, существенное превышение силы помехового излучения над собственным тепловым излучением ЛА обеспечивает возможность подавления ИК ГСН с более сложными видами обработки сигнала от цели. Однако простое увеличение интенсивности источника ИК - излучения (за счет увеличения им потребляемой мощности) САП с круговой по азимуту индикатрисой излучения для достижения необходимого превышения ведет к существенному увеличению потребляемой САП мощности, что в ряде случаев превышает возможно отдаваемую генератором ЛА мощность. Поэтому создание необходимого превышения ИК - излучения САП над собственным ИК - излучением ЛА тесно связано с вопросом формирования индикатрисы излучения САП. Это обусловлено тем, что индикатрисы собственного ИК - излучения ЛА существенно отличаются от круговой в азимутальной плоскости и обладают явно выраженной неравномерностью, Если для ЛА, имеющих малую силу собственного ИК излучения, формирование у САП круговой индикатрисы, как это имеет место у САП для защиты боевых вертолетов, можно считать оправданным, то для ЛА с большей силой собственного ИК - излучения вопрос формирования оптимальной индикатрисы связан уже не столько с КПД, сколько с принципиальной возможностью или невозможностью достижения необходимой для подавления ИК ГСН силы излучения САП во всех атакоопасных зонах. Единственной альтернативой для САП с АМП является использование направленных ИК - излучателей, что позволяет повысить интенсивность помехового сигнала, но не позволяет обеспечить защиту Л А со всех атакоопасных направлений.
Таким образом недостаток САП, выбранного в качестве прототипа, состоит в принципиальной невозможности получения большого превышения силы излучения ИК помехи над собственным ИК - излучением ЛА при допустимом потреблением электрической мощности, что приводит к недопустимому времени воздействия помехового сигнала на ИК ГСН, необходимого для срыва процесса самонаведения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в уменьшении времени воздействия активной помехи, необходимого для подавления ИК ГСН, при сохранении свойственной прототипу способности непрерывной в течение всего времени полета защиты ЛА со всех атакоопасных направлений.
Указанная задача реализуется за счет использования в САП специальной конструкции излучателя модулированного некогерентного ИК - излучения. Как и САП, выбранная в качестве прототипа, заявляемая САП содержит излучатель модулированногонекогерентного ИК - излучения, который в отличие от прототипа формирует в азимутальной плоскости задней полусферы зоны защиты Л А дополнительно к АМП пространственно модулированную помеху (ПМП).
Конструктивное отличие излучающего блока некогерентного модулированного ИК - излучения заявляемой САП состоит в том, что он помимо излучателя с круговой по азимуту индикатрисой излучения дополнительно содержит направленный в азимутальном сечении задней полусферы зоны защиты ЛА излучатель, выполненный в виде двух разнесенных в пространстве и равноудаленных от излучателя с круговой по азимуту индикатрисой идентичных по светотехническим характеристикам излучательных модулей, источник ИК - излучения каждого из которых выполнен в виде импульсной газоразрядной лампы с цезиевым наполнением, оптически сопряженной с вогнутым зеркальным отражателем и снабженной блоком модуляции разрядного тока по частоте. Управление блоками модуляции разрядного тока ламп первого и второго излучательных модулей осуществляется от общего с излучателем с круговой индикатрисой блока управления. Угловая величина базы между световыми центрами излучательных модулей направленного по азимуту некогерентного ИК - излучения выбрана из условия, что она не превосходит максимального угла поля зрения входной оптической системы ИК ГСН при минимальной для УР дальности пуска. Длительность импульсов включения каждого из излучательных модулей (1И), их скважность (Q) и время задержки фронта импульса помехового излучения одного из них относительно другого (t3) соответственно составляют:
13,,6Т
Каждый из импульсов помехового излучения от каждого из направленных излучательных модулей дополнительно промодулирован по амплитуде с частотой, соответствующей несущей частоте модуляции сигнала от цели, принятой в подавляемой ИК ГСН.
На фиг. 1 представлена блок-схема варианта конкретного исполнения заявляемой САП. В данном случае САП содержит излучатель 1 некогерентного модулированного ИК
-излучения с круговой по азимуту индикатрисой излучения, блок управления 2, излучательные модули направленного действия 3 и 4, идентичные по светотехническим характеристикам, которые содержат импульсные газоразрядные лампы с цезиевым наполнением 5 и 6, оптически сопряженные с вогнутыми зеркальными отражателями 7 и 8, соответственно, блоки питания 9 и 10 ламп 5 и 6,соответственно, блоки модуляции разрядного тока по частоте 11 и 12 ламп 5 и 6, соответственно. Расстояние (L) между световыми центрами ламп 5 и 6 и излучателем 1 равны между собой.
Заявляемая САП работает следующим образом. При входе Л А в атакоопасную зону с блока 2 подается управляющий сигнал на включение излучателя 1 и излучательных модулей 3 и 4. При этом подается питание с блоков 9 и 10 на лампы 5 и 6, соответственно, а блоки модуляции разрядного тока 11 и 12 вырабатывают последовательность токовых импульсов, временная структура которых определяется заложенной в блок управления 2 программой. Лампы 5 и 6 преобразуют последовательность токовых импульсов с блоков 11 и 12, соответственно, в импульсы некогерентного ИК - излучения, временная структура которых определяется структурой управляющих сигналов токовой модуляции, а интенсивность - рабочей мощностью ламп. Зеркальные отражатели 7 и 8 «захватывают излучение от ламп 5 и 6 и преобразуют его в направленное излучение повышенной интенсивности. Ориентация излучательных модулей направленного действия 3 и 4 обоснована тем, что наибольшую опасность для боевых самолетов и вертолетов, осуществляющих полет на высотах до 5 км, представляют переносные зенитно-ракетные комплексы (ПЗРК), пуск ракеты с которых в условиях боевых действий производится преимущественно (если не исключительно) в заднюю полусферу зоны защиты ЛА, т.е. «в догон. Таким образом в окружающем ЛА пространстве непрерывно в течение всего времени полета формируется активная помеха, структура которой определяется совместным действием излучателя 1 и излучательных модулей 3 и 4, причем в азимутальном сечении передней полусферы зоны защиты ЛА сформирована АМП от излучателя 1, а в азимутальном сечении задней полусферы зоны защиты ЛА на АМП наложена ПМП, пиковая мощность которой значительно выше.
На фиг. 2 представлены эпюры, соответствующие импульсам излучения ламп 5 и 6, определяющих структуру ПМП. Длительность импульсов ts и te и их скважность Q равны между собой, а частота их мерцания соответствует 1/20 огибающей ИК ГСН. При последовательном во времени включении и выключении ламп 5 и 6 направленные излучательные модули 3 и 4 формируют временную последовательность идентичных импульсов ИК
-излучения в разных точках пространства, угловые размеры расстояния между которыми не превосходят максимального угла поля зрения входной оптической системы ИК ГСН. При выключении одного из излучательных модулей ИК ГСН перенацеливается на другой, затем цикл повторяется. Таким образом в ИК ГСН постоянно вырабатывается управляющий сигнал для наведения УР то на один, то на другой модуль (3,4), что приводит к раскачке УР и обеспечивает срыв ее наведения. Излучение ламп 5 и 6, в соответствие с программой блока 2, дополнительно промодулировано более высокой частотой, соответствующей несущей частоте модуляции в ИК ГСН сигнала от цели (на фиг. 2 не показано), что увеличивает раскачку УР за один цикл мерцания и, следовательно, приводит к еще большему уменьшению времени воздействия помехи, необходимого для подавления ИК ГСН.
ИК - излучения модулем 3 (лампа 5), затем в момент времени ti включается модуль 4 (лампа 6) и в дальнейшем до момента 2 модули 3 и 4 работают одновременно, а с момента t2 в течение временного отрезка ф - ta) генерация ИК - излучения производится только модулем 4. В дальнейшем процесс повторяется (на фиг. 2 не показано). Предложенный режим генерации ИК - излучения направленными излучающими модулями наиболее эффективен, как было установлено, если время задержки (t3) фронта импульса ИК - излучения одного из излучательных модулей (в данном случае 4) относительно другого (3) составляет:
где Т - период, соответствующий огибающей частоте модуляции сигнала от цели в ИК ГСН, а длительность импульсов (tH) и их скважность (Q) соответственно составляют:
Существенное преимущество предлагаемой САП состоит в том, что за счет использования ИК - излучателя, формирующего ПМП необходимое превышение силы его излучения над собственным ИК - излучением ЛА может быть в 6-8 раз ниже, чем у САП с АМП той же эффективности, что дает возможность использовать ограниченное число источников ИК - излучения в виде газоразрядных ламп с цезиевым наполнением со стандартными рабочими мощностями.
Заявляемое устройство обеспечивает:
защиту ЛА в течение всего времени нахождения в полете со всех атакоопасных направлений без сопряжения с информационными средствами оптико-электронной разведки;
подавлять ИК ГСН с различными видами и параметрами модуляции излучения от цели.
Промышленная применимость заявляемого решения определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе изготовления в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.
Литература: 1. AN/ALQ-157, проспект фирмы LORAS EOS, 1984.
Заявитель:
Генеральный директор ОАО  Т&Жвков
3,2T Јt3«;5,4T,
13,,6T 1,,5
Формула полезной модели.
Станция активных помех для индивидуальной защиты летательных аппаратов от управляемых ракет с инфракрасными головками самонаведения, содержащая установленный на борту летательного аппарата излучатель некогерентного модулированного ИК излучения с круговой по азимуту индикатрисой излучения и блок управления, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена направленным в азимутальном сечении задней полусферы зоны защиты летательного аппарата излучателем, выполненным в виде двух разнесенных в пространстве и равноудаленных от излучателя с круговой по азимуту индикатрисой идентичных по светотехническим характеристикам излучательных модулей некогерентного ИК - излучения, источник ИК - излучения каждого из которых выполнен в виде импульсной газоразрядной лампы с цезиевым наполнением, оптически сопряженной с вогнутым зеркальным отражателем и снабженной блоком модуляции разрядного тока по частоте, вход которого соединен с выходом блока управления, причем угловая величина базы между световыми центрами излучательных модулей направленного по азимуту некогерентного ИК - излучения не превосходит максимального угла поля зрения входной оптической системы головки самонаведения при минимальной для управляемой ракеты дальности пуска, длительность импульса каждого из излучательных модулей (tH), их скважность (Q) и время задержки фронта импульса помехового излучения одного из излучательных модулей относительно другого (t3) составляют:
где Т - период, соответствующий огибающей частоте модуляции сигнала от цели, принятой в подавляемой головке самонаведения, а каждый из импульсов помехового излучения от каждого из направленных излучательных модулей дополнительно промодулирован по амплитуде с частотой, соответствующей несущей частоте модуляции сигнала от цели, принятой в подавляемой головке самонаведения. Генеральньшд.да 0 ЦШТО3енит 13,2Т«Ј1„«а14,6Т
l,4sSQ«n,5 3,,4T,  ,. Ивков
Станция активных помех для
индивидуальной защиты ЛА
от УР с ИКГСН