Направленная станция инфракрасного подавления инфракрасных головок самонаведения управляемых ракет

Направленная станция инфракрасного подавления инфракрасных головок самонаведения управляемых ракет
Полезная модель относится к вооружению, в частности к станциям инфракрасного (ИК) подавления инфракрасных головок самонаведения (ИГС) управляемых ракет (УР) путем формирования помех, искажающих управляющие сигналы ИГС, непосредственно с борта летательного аппарата (ЛА), атакуемого УР.
Механизм воздействия активной помехи в виде некогерентного модулированного ИК - излучения в спектральном диапазоне чувствительности ИГС подробно рассмотрен в ряде работ 1-3, но для лучшего понимания сущности полезной модели следует отметить, что эффективность подавления ИГС излучением активной помехи в основном зависит от пространственно-временной структуры помехового сигнала, определяемого типом модуляции и видом модулирующей функции, в соответствии с которой осуществляется модуляция, и величины превышения силы излучения модулированной составляющей активной помехи над суммарным тепловым собственным (немодулированным) излучением ЛА и постоянной составляющей излучения активной помехи, которая, в свою очередь, определяется глубиной модуляции излучения активной помехи.
До настоящего времени в качестве активных помех, искажающих управляющие сигналы ИГС, преимущественно использовалась амплитудномодулированная помеха (АМП). Было установлено 2, что наибольшее воздействие на ИГС оказывает двукратно модулированная по амплитуде помеха с частотными параметрами, близкими к несущей и огибающей частотам, принятым в ИГС атакующей ракеты. При этом глубина модуляции помехового сигнала должна быть не менее 95%, а сила излучения активной помехи должна превышать собственное тепловое излучение ЛА не менее чем в  раз. Следует отметить, что принципиальная особенность воздействия АМП на ИГС состоит в том, что время срыва самонаведения головки существенно зависит от степени совпадения огибающей частоты модуляции в ИГС и частотной характеристики АМП, причем, чем степень совпадения выше, тем время срыва самонаведения меньше, либо величина превышения силы излучения активной помехи может быть ниже. Но в реальных условиях при отсутствии достоверной информации о типе атакующей ракеты и с учетом того, что большинство зарубежных ИГС функционируют в режиме «выбега, когда после пуска УР ИГС обесточивается, и огибающая частота модуляции излучения цели изменяется в зависимости от торможения гироскопа ИГС, частоты модуляции активной помехи и принятой в ИГС не совпадают, что приводит к увеличению времени до срыва процесса самонаведения, а это совершенно недопустимо в условиях постоянного совершенствования УР, увеличения их маневренности и скорости сопровождения
Исследования помехозащищенности современного зарубежного образца ИГС показали, что при одном источнике помехового излучения и 100% глубине модуляции помехового излучения и оптимальной структуре помехового сигнала подавление ИГС происходит при превышении силы помехового излучения над собственным тепловым излучением ЛА не менее 50 раз. Такое превышение помехового излучения над собственным тепловым излучением ЛА при всеракурсной защите ЛА требует больших энергетических затрат, которые невозможно получить от энергоагрегата реального ЛА.Поэтому одна из основных проблем при конструировании станций ИК -подавления ИГС УР состоит в необходимости существенного, в десятки раз, превышения силы помехового излучения над собственным тепловым излучением ЛА при условии формирования помехового сигнала со структурой произвольной сложности. Такое превышение позволяет уменьшить время воздействия помехи до срыва самонаведения ИГС даже при большой, до 10%, величине расстройки частоты модуляции помехового сигнала относительно огибающей частоты модуляции сигнала от цели, принятой в атакующей ИГС.
. Кроме того, что не менее важно, существенное превышение силы помехового излучения над силой собственного теплового излучения ЛА обеспечивает возможность подавления ИГС с более сложными по сравнению с амплитудно - фазовой модуляцией видами обработки излучения от цели (частотная, время - импульсная и др.).
В настоящее время, как это следует из ряда источников 4-6, ведутся работы по созданию особого класса средств ИК - подавления ИГС УР - направленных станций ИК - подавления, которые обеспечивают концентрацию значительно большей энергии некогерентного модулированного ИК - излучения на ИГС атакующей УР, по сравнению с другими средствами формирования активных помех, искажающих управляющие сигналы ИГС, - так называемыми ненаправленными (всеракурсными) станциями ИК - подавления.
Так известна направленная станция ИК - подавления (Немезида) 4, выбранная в качестве прототипа, которая содержит источник направленного некогерентного модулированного ИК - излучения с системой его наведения на атакующую УР, задающий орган, который выполнен в виде бортового устройства обнаружения и сопровождения атакующей УР. В данном случае направленный источник ИК - излучения содержит единичный излучатель на основе сапфировой лампы с цезиевым наполнением, амплитудная модуляция излучения которой осуществляется модуляцией ее разрядного тока. Лампа оптически сопряжена со светоформирующей оптической системой направленного типа, обеспечивающей концентрацию светового потока от лампы в узкий луч. Станция работает по принципу следящей системы 8, причем заданной входной величиной является направление на атакующую ракету, а рассогласованием служит угловая ошибка между пространственной ориентацией направленного излучателя и истинным направлением на атакующую УР. Исполнительный орган
Немезиды выполнен в виде следящего привода, осуществляющего пространственную ориентацию излучателя.
Недостаток направленной станции ИК - подавления, выбранной в качестве прототипа, состоит в невозможности получения величины превышения силы излучения активной помехи над собственным тепловым излучением ЛА свыше 50 раз, которого в ряде случаев недостаточно для значительного уменьшения времени воздействия АМН, необходимого для срыва процесса самонаведения УР, по сравнению с минимальным временем полета УР.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в уменьшении времени воздействия помехового излучения, необходимого для подавления ИГС УР, при сохранении величины уровня превышения силы излучения помехового сигнала над силой собственного теплового излучения ЛА, свойственного прототипу.
Указанная задача реализуется за счет специальной конструкции источника направленного некогерентного модулированного ИК - излучения заявляемой направленной станции ИК - подавления.
Как и направленная станция ИК - подавления, выбранная в качестве прототипа, заявляемая станция содержит источник направленного некогерентного модулированного ИК - излучения с системой его наведения на атакующую ракету, задающий орган которой выполнен в виде бортового устройства обнаружения и сопровождения атакующей УР. Отличие заявляемой направленной станции ИК - подавления состоит в том, что она содержит источник направленного некогерентного пространственно - модулированного излучения, а не источник амплитудно-модулированного излучения, как прототип.
Конструктивное отличие источника направленного излучения заявляемой станции ИК - подавления состоит в том, что он выполнен в виде двух разнесенных в пространстве идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного ИК - излучения. Излучатели выполнены с возможностью последовательного, один за другим, с частотой, соответствующей резонансной частоте контура управления ИГС атакующей УР, включения и выключения, причем длительность одновременного излучения обоих направленных излучателей в пределах каждого цикла включение-выключение составляет 0,25 ... 0,75 длительности импульса излучения каждого из излучателей, а импульсы ИК - излучения каждого из направленных ИК - излучателей промодулированы по амплитуде с частотой, соответствующей огибающей частоте модуляции излучения от цели, принятой в ИГС атакующей УР.
Угловая величина базы между световыми центрами направленных излучателей не превосходит максимального угла поля зрения входной оптической системы ИГС при минимальной для атакующей УР дальности пуска, а светоформирующая оптическая система каждого из направленных излучателей выполнена так, что коэффициент усиления каждого из них составляет 25 ... 30.
дящих привода поворотных устройств, на каждом из которых установлено по направленному излучателю.
На фиг.1 представлена блок-схема варианта конкретного исполнения заявляемой направленной станции ИК - подавления ИГС УР.
В данном конкретном случае направленная станция ИК - подавления ИГС УР содержит бортовое устройство обнаружения и сопровождения атакующей ракеты 1, источник некогерентного модулированного ИК - излучения выполненного в виде разнесенных в пространстве идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного модулированного по амплитуде ИК - -излучения 2 и 3, которые содержат импульсные газоразрядные лампы с цезиевым наполнением 4 и 5, светоформирующие оптические системы направленного типа 6 и 7, блоки модуляции разрядного тока ламп 8 и 9, блок управления 10 режимами работы излучателей 2 и 3 по заданному алгоритму. .Излучатели 2 и 3 смонтированы на поворотных устройствах И и 12, каждое из которых снабжено автономным следящим приводом - 13 и 14, соответственно.
Заявляемая направленная станция ИК - подавления ИГС УР работает следующим образом.
При входе атакующей УР в зону чувствительности устройства 1, это устройство осуществляет захват и дальнейшее сопровождение атакующей У Р. Данные о координатах атакующей УР преобразуются устройством 1 в сигналы управления, поступающие на входы следящих приводов 13 и 14 поворотных устройств 11 и 12, которые осуществляют наведение направленных излучателей 2 и 3 на атакующую УР. Принцип действия следящей системы и различные способы его технического осуществления достаточно хорошо известны и поэтому в данном случае подробно не рассматриваются.
Одновременно с формированием управляющих сигналов, поступающих с выхода устройства обнаружения и сопровождения УР 1 на входы следящих приводов 13 и 14, устройство 1 формирует управляющий сигнал, который поступает на вход блока управления 10, который, в свою очередь, осуществляет запуск блоков модуляции 8 и 9. Лампы 4 и 5 переходят из ждущего режима в режим генерации некогерентного ИК - излучения, структура которого определяется блоками модуляции 8 и 9.
На фиг.2 представлены эпюры, соответствующие импульсам излучения ламп 4 и 5. Из фиг.2 видно, что за единичный цикл включение-выключение лампы генерируют импульсы ИК - излучения равной длительности - t4 и t5, соответственно, которые дополнительно промодулированы по амплитуде, причем включение лампы 5 происходит до момента выключения лампы 4 и время их одновременного излучения Д t составляет 0,25 ... 0,75 длительности 14(или ts что одно и тоже).
Светоформирующие оптические системы направленного типа 6 и 7 осуществляют концентрацию излучения ламп 4 и 5, причем степень усиления определяется коэффициентом усиления излучателей 2 и 3 , который в данном конкретном случае составляет 25 ... 30.
Таким образом, каждый из направленных излучателей 2 и 3 формирует в направлении на атакующую УР усиленную по отношению к силе излучения ламп 4 и 5 амплитудно-модулированную помеху, а источник направленного некогерентного модулированного ИК - излучения в целом - пространственномодулированную помеху (ПМП), что в направленных станциях ИК - подавления используется впервые.
Воздействие ПМП на ИГС УР состоит в периодическом уводе оптической оси ИГС от направления на атакуемый ЛА с нарастающей по мере сближения УР с ЛА угловой скоростью и амплитудой.
Поскольку в поле зрения ИГС источник помехового излучения периодически перемещается в прямом и обратном направлении в контуре углового сопровождения ИГС накапливается систематическая ошибка рассогласования, а в контуре самонаведения УР - ошибка измерения угловой скорости линии визирования на ЛА. В результате происходит сход УР с опорной траектории и срыв сопровождения ЛА. Существенным требованием для реализации указанного принципа подавления ИГС является требование к расстоянию между световыми центрами направленных излучателей 2 и 3, поскольку в поле зрения ИГС должны находиться оба излучателя при минимальной для УР дальности пуска. Экспериментально установлено, что частичное наложение во времени импульсов излучения от пространственно разнесенных излучателей 2 и 3 в течение каждого цикла включение-выключение гарантирует воздействие на ИГС ПМП в течение всего времени воздействия до срыва самонаведения при любом взаимном маневрировании ЛА и УР.
За один цикл включение-выключение излучателей 2 и 3 ИГС осуществляет перенацеливание по крайней мере два раза, что существенно уменьшает время срыва самонаведения по сравнению с направленными станциями АМП, либо осуществляет подавление ИГС при величине уровня превышения силы излучения помехового излучения над силой собственного теплового излучения ЛА в два раза ниже, чем при использовании АМП. Заявляемая направленная станция ИК - подавления ИГС УР обеспечивает:
-повышение живучести ЛА в условиях применения противником УР различных типов;
-возможность совмещения с комплексом традиционных и перспективных бортовых средств индивидуальной защиты ЛА.
Промышленная применимость заявляемого решения определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе изготовления. Конструкция направленной станции ИК - подавления разработана с учетом возможности ее серийного изготовления в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.
ЛИТЕРАТУРА
1.Защита самолетов от ракет с тепловыми головками самонаведения. Под общей ред. Мишука М.Н.,М., Воениздат, 1982.
2.Самодергин В.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, НИИ Зенит, МЭП, 1988
3.Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П., Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах, М., Радио и связь, 1981
4.Зарубежное военное обозрение, №8, 1996, стр. 39-41
5.Defence Helicopter, vol/17, №5, oct/-nov/,1998
6.Электроника: Наука, Технология, Бизнес, №5, 2000, стр. 52-55
7.AN/AAQ-24 ( NEMESIS), Проспект фирмы Northrop Grumman (США), 2001 г.
8.Большая советская энциклопедия , М., Изд. «Сов. энциклопедия 1976 г.
Заявитель
Генеральный директор ОАО Н
- Йвков В.Р.
&сз&
Формула полезной модели
Направленная станция инфракрасного подавления инфракрасных головок самонаведения управляемых ракет, содержащая источник направленного некогерентного модулированного инфракрасного излучения с системой его наведения на атакующую управляемую ракету, задающий орган которой выполнен в виде бортового устройства обнаружения и сопровождения атакующей ракеты, отличающаяся тем, что источник направленного некогерентного модулированного инфракрасного излучения выполнен в виде двух разнесенных в пространстве и смонтированных на поворотных устройствах, каждое из которых снабжено автономным следящим приводом, идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного модулированного по амплитуде с частотой, соответствующей огибающей частоте модуляции излучателя от цели, принятой в инфракрасной головке самонаведения атакующей ракеты, инфракрасных излучателей, выполненных с возможностью последовательно с частотой, соответствующей резонансной частоте контура управления головки самонаведения атакующей ракеты, включения и выключения , причем величина базы между световыми центрами направленных излучателей не превосходит максимального угла поля зрения входной оптической системы головки самонаведения при минимальной для атакующей ракеты дальности пуска, длительность одновременного излучения обоих разнесенных в пространстве направленных излучателей в пределах каждого цикла включения-выключения составляет 0,25 ... 0,75 длительности импульса излучения каждого из излучателей, а светоформирующая оптическая система каждого из разнесенных в пространстве направленных излучателей выполнена так, что коэффициент усиления каждого из излучателей составляет 25 ... 30.