БОРТОВАЯ СТАНЦИЯ ИМИТИРУЮЩИХ АКТИВНЫХ ПОМЕХ ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ОТ УПРАВЛЯЕМЫХ РАКЕТ С ИНФРАКРАСНЫМИ ГОЛОВКАМИ САМОНАВЕДЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам защиты летательного аппарата (ЛА), в частности к средствам индивидуальной защиты ЛА от поражающего воздействия управляемых ракет (УР) с инфракрасными (ИК) головками самонаведения (ГСН) переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК).
Входящая в состав ПЗРК УР представляет собой снабженный реактивной двигательной установкой носитель, на котором установлена боевая часть и система самонаведения, воспринимающий элемент которой выполнен в виде ИК ГСН.
ИК ГСН является, по существу, оптоэлектронным прибором пассивного типа с ИК каналом связи «УР-ЛА» [1], который предназначен для дискретного во времени получения информации об угловых координатах атакуемого ЛА посредством регистрации непрерывного во времени ИК излучения (собственного теплового излучения) ЛА и выработки соответствующих сигналов в тракте управления полетом атакующей УР.
Устройство индивидуальной защиты ЛА с учетом принципа функционирования ИК ГСН УР является, соответственно, устройством оптоэлектронного противодействия (ОЭП) ИК ГСН УР. Под ОЭП принято понимать совокупность действий, направленных на снижение эффективности функционирования ИК ГСН УР и увеличения, соответственно, вероятности срыва наведения УР на атакуемый ЛА. Одним из наиболее эффективных методов ОЭП ИК ГСП УР в настоящее время принято считать дезинформирующее воздействие на ИК ГСН УР непосредственно с борта атакуемого ЛА [2]. Реализующие такие методы устройства относятся, в соответствие с общепринятой классификацией, к устройствам формирования активной помехи [3]. Противодействие таких устройств нормальному функционированию ИК ГСН УР основано на формировании в пределах зоны окружающего ЛА пространства, которую перекрывает индикатриса собственного теплового (ИК) излучения ЛА (т.н. атакоопасная зона), помехового излучения, спектральный диапазон которого соответствует спектральному диапазону чувствительности воспринимающего элемента ИК ГСН (3,8÷4,7 мкм), а величина пиковой силы излучения которого перекрывает величину собственного теплового (ИК) излучения атакуемого ЛА.
К устройствам формирования излучения активной помехи относятся средства формирования уводящих (перенацеливающих) активных помех и средства формирования имитирующих активных помех.
По способу применения в настоящее время используются, как правило, отстреливаемые уводящие средства - т.к. ложные тепловые цели (ЛТЦ), которые являются одноразовыми средствами воздействия на ИК ГСН атакующей УР и представляют собой заполненные горючим веществом капсулы, при возгорании которого возникает ИК излучение. Отстрел ЛТЦ осуществляет установленное на борту ЛА пусковое устройство по команде бортовой системы управления. Соотношение между скоростью возгорания и скоростью перемещения ЛТЦ выбирается таким, чтобы после полного разгорания ЛТЦ и ЛА находились на расстоянии в пределах углового разрешения ИК ГСН атакующей УР. ИК ГСН УР осуществляет захват ЛТЦ и переходит в режим сопровождения удаляющейся от ЛА ЛТЦ, что приводит к срыву самонаведения УР на атакуемый ЛА. Основной недостаток такого устройства формирования активной помехи состоит в том, что ЛТЦ являются расходуемыми средствами, а это неминуемо приводит к существенному увеличению массогабаритных показателей, что применительно к оборудованию, предназначенному для размещения на борту защищаемого ЛА, является нежелательным. Кроме того, как указано в [4], ограниченное применение ЛТЦ для защиты ЛА объясняется высокой пожароопасностью ЛТЦ при использовании на высотах менее 300 м, наиболее опасных с точки зрения применения ПЗРК из организованных засад в районах взлета и посадки ЛА.
Указанных недостатков лишены средства формирования имитирующих активных помех в виде некогерентного модулированного ИК излучения, которые в рабочем состоянии совмещены с носителем (защищаемым ЛА), т.н. бортовые станции имитирующих активных помех. Механизм воздействия на ИК ГСН УР имитирующей активной помехи в виде некогерентного модулированного ПК излучения, которое при поступлении во входной тракт ИК ГСН и дальнейшем его преобразовании становиться источником ложной информации о местонахождении атакуемого ЛА, что с необходимостью приводит к срыву наведения УР на цель (ЛА), подробно рассмотрен в работах [3, 5]. Как было указано выше срыв самонаведения УР может быть осуществлен только при условии, что величина пиковой силы имитирующей активной помехи превосходит величину собственного теплового (ПК) излучения атакуемого ЛА. Очевидно, что создание необходимой величины превышения тесно связано с вопросом формирования индикатрисы излучения имитирующей активной помехи, поскольку простое увеличение интенсивности помехового излучения за счет увеличения потребляемой мощности излучающим элементом станции имитирующих активных помех лимитировано возможностями бортовой энергетической установки и единственной альтернативой является использование направленного излучателя, что позволяет повысить интенсивность помехового излучения при сохранении заданного уровня энергопотребления. Использование в составе станции имитирующих активных помех излучателя, выполненного с возможностью пространственного локального функционирования в пределах окружающего ЛА пространства, с необходимостью требует сопряжения с системой управления его пространственной ориентации. Так, известна разработанная американской фирмой «Northrop Grumman» бортовая станция имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН - LAIRCM AN/AAQ-24(v) [6], выбранная в качестве прототипа, которая содержит направленный излучатель имитирующих активных помех и систему управления его пространственной ориентацией. Излучатель указанной станции имитирующих активных помех содержит единичный источник направленного некогерентного модулированного ИК излучения на основе сапфировой газоразрядной лампы (ГРЛ) с цезиевым наполнением, амплитудная модуляция излучения которой осуществляется посредством модуляции по заданному закону ее разрядного тока. ГРЛ оптически сопряжена со светоформирующей оптической системой направленного типа, обеспечивающей концентрацию светового потока в узкий луч. Система управления пространственной ориентацией направленного излучателя содержит задающий орган, выполненный в виде устройства дистанционной регистрации ультрафиолетовой (УФ) составляющей излучения факела реактивного двигателя атакующей УР, блок формирования управляющего воздействия и исполнительный орган, кинематически связанный с направленным излучателем, что позволяет осуществлять пространственную ориентацию излучателя в направлении на ИК ГСН УР. Станция работает по принципу следящей системы [7], причем задающей величиной является направленное на атакующую УР, а рассогласованием служит угловая ошибка между пространственной ориентацией излучателя и истинным направлением на атакующую УР.
Следует отметить что, одна из основных проблем при осуществлении ОЭП ИК ГСН УР посредством имитирующей активной помехи в виде некогерентного модулированного ПК излучения состоит в необходимости обеспечить максимально возможное совпадение частоты модуляции излучения имитирующей активной помехи с частотой модуляции излучения от цели (собственного теплового излучения ЛА), принятой в ИК ГСН атакующей УР [3]. При несовпадении указанных частот, как это указано в [3], время воздействия активной помехи на ИК ГСН, необходимое для срыва самонаведения УР, возрастает. В реальных условиях частота модуляции излучения имитирующей активной помехи и частоты модуляции излучения от цели (собственного теплового излучения ЛА), принято в ИК ГСН атакующей УР, как правило, не совпадают, что приводит к увеличению минимального времени воздействия помехового излучения на ПК ГСН, достигая в критическом случае величины сравнимой с минимальным временем полета атакующей УР до цели (ЛА).
Таким образом недостаток бортовой станции индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН, выбранной в качестве прототипа, заключается в практической невозможности ОЭП одновременно нескольким (по крайней мере двум) УР с ИК ГСН, атакующих ЛА с разных направлений.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в обеспечении возможности защиты ЛА в условиях одновременной разнонаправленной атаки УР с ИК ГСН, а технический результат, соответственно, заключается в повышении живучести защищаемого ЛА.
Бортовая станция имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН, как и бортовая станция имитирующих активных помех, выбранная в качестве прототипа, содержит направленный излучатель имитирующих активных помех и систему управления пространственной ориентацией направленного излучателя имитирующих активных помех в составе задающего органа, выполненного в виде устройства дистанционной регистрации УФ составляющей излучения факела реактивной двигательной установки атакующей УР, блока формирования управляющего воздействия и исполнительного органа, кинематически связанного с направленным излучателем имитирующих активных помех.
Отличие заявляемой бортовой станции имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от прототипа состоит в том, что блок формирования управляющего воздействия системы управления пространственной ориентацией направленного излучателя имитирующих активных помех выполнен с возможностью функционирования исполнительного органа системы управления пространственной ориентацией направленного излучателя имитирующих активных помех в дополнительном режиме, представляющим собой многократно повторяющееся непрерывное последовательное угловое перемещение направленного излучателя имитирующих активных помех в пределах сектора, перекрывающего по азимуту и углу места атакоопасную зону окружающего ЛА пространства.
На фиг.1 представлена блок-схема варианта конкретного выполнения бортовой станции имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН.
В данном конкретном случае бортовая станция имитирующих активных помех содержит направленный излучатель имитирующих активных помех 1 и систему управления пространственной ориентацией 2 излучателя 1. Принцип функционирования излучателя 1 основан на преобразовании электрической энергии в ИК излучение с последующим его перераспределением в окружающем пространстве. Различные варианты технического осуществления подобного типа достаточно хорошо известны. В данном конкретном случае излучатель 1 содержит излучающий элемент, который выполнен в виде ГРЛ с цезиевым наполнением, светопреобразующую оптическую систему направленного типа и блок модуляции разрядного тока ГРЛ, выполненный по обычной для ГРЛ такого типа схеме (на фиг.1 не показаны). Система управления пространственной ориентацией 2 излучателя 1 работает по принципу следящей системы [7] и имеет типовую функциональную структуру, конструктивное выполнение отдельных элементов которой применительно и светотехнической практике хорошо известно. В данном конкретном случае система управления пространственной ориентацией 2 направленного излучателя 1 содержит задающий орган 3, электронный блок формирования управляющего воздействия 4 и исполнительный орган 5. Задающий орган 3 выполнен в виде комбинации работающих в УФ диапазоне оптического спектра пассивных ОЭ датчиков мгновенного обзора. Такие датчики обладают высокой разрешающей способностью, быстродействием и точностью определения направления на атакующую УР [8]. В состав электронного блока формирования управляющего воздействия 4 входят следующие функциональные элементы - элемент обработки и анализа сигналов с выхода задающего органа 3 и элемент задающий, в соответствии заложенной в него программой, режим функционирования исполнительного органа 5 системы 2 (на фиг.1 не показаны). Варианты технического выполнения образующие блок 4 функциональных элементов достаточно хорошо известны и поэтому в данном конкретном случае подробного пояснения не требуют. Исполнительный орган 5 системы управления пространственной ориентацией 2 излучателя 1 предназначен для механического изменения пространственной ориентации излучателя 1 в соответствии с управляющим сигналом с блока 4. Конструктивные варианты исполнения такого рода устройств, предназначенных для изменения (в соответствии с управляющим сигналом) направления распространения оптического излучения достаточно хорошо известны. Блок формирования управляющего воздействия 4 сопряжен через линию передачи команд управления 6 с исполнительным органом 5, через линию передачи команд управления 7 с излучающим элементом (на фиг.1 не показан) направленного излучателя 1, а исполнительный орган 5 образует с направленным излучателем 1 т.н. кинематическое соединение [9].
Заявляемая бортовая станция имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН работает следующим образом. Первоначально, при отсутствии факта ракетной атаки, а только при ее угрозе, направленный излучатель имитирующих активных помех 1 находится в дежурном режиме и генерация излучения имитирующих активных помех отсутствует. Задающий орган 3 системы управления пространственной ориентацией 2 осуществляет «мгновенный» обзор атакоопасной зоны окружающего ЛА пространства. При входе в зону чувствительности задающего органа 3 системы 2 атакующей УР задающий орган 3 осуществляет регистрацию факта ракетной атаки путем фиксации УФ составляющей излучения факела реактивного двигателя атакующей УР, а блок 4 системы 2 формирует управляющий сигнал, который через линию передачи команд управления 7 поступает на направленный излучатель 1, который переходит в боевой режим и осуществляет генерацию модулированного ИК излучения. Одновременно блок 4 вырабатывает сигнал управляющего воздействия, который несет информацию о пространственном положении атакующей УР. Этот сигнал поступает через линию передачи команд управления 6 на вход исполнительного органа 5. Под воздействием управляющего сигнала исполнительный орган 5 осуществляет пространственную ориентацию излучателя 1 по направлению на атакующую УР, осуществляя ОЭП ГСН атакующей УР. При осуществлении противником одновременного пуска УР с различных направлений задающий орган 3 осуществляет регистрацию факта ракетной атаки путем фиксации УФ составляющих пространственно разнесенного в пределах атакоопасной зоны окружающего ЛА пространства излучений факелов реактивных двигателей одновременно атакующих ЛА УР. Функциональный элемент обработки и анализа сигнала блока 4 (на фиг.1 не показан) с выхода задающего органа 3 формирует управляющий сигнал, который поступает на вход задающего элемента (на фиг.1 не показан) блока 4, который в соответствии с заложенной в него программой формирует управляющий сигнал, который при поступлении через линию передачи команд управления 6 на вход исполнительного органа 5 осуществляет пространственную ориентацию направленного излучателя 1 в режиме многократно повторяющегося непрерывного последовательного углового перемещения в пределах сектора, перекрывающего по азимуту и углу места атакоопасную зону окружающего ЛА пространства. Преимущество предлагаемого режима функционирования заявляемой бортовой станции имитирующих активных помех заключается в осуществлении ОЭП ГСП УР одновременно атакующих ЛА с различных направлений.
Следует отметить, что режим управляемого перемещения по определенному закону какого-либо луча, при котором последовательно «просматривается» заданная зона пространства (т.н. механическое сканирование), хорошо известен [10] и широко применяется в радиолокационных и радионавигационных устройствах, но применительно к устройствам формирования имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН применяется впервые.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства.
Заявляемая бортовая станция имитирующих активных помех для индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСН разработана для серийного изготовления с использованием стандартного оборудования, современных технологий и комплектации.
Литература:
1. Лазарев А.П. Оптико-электронные приборы наведения летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1984.
2. ЗВО, 2002, №9, с.35.
3. Самодергин В.А. Диссертация на соискание учетной степени кандидата технических наук, НИИ «Зенит», МЭП, 1988.
4. ЗВО, 2012, №1, с.63.
5. Мишук М.Н. Защита самолетов от ракет с тепловыми головками самонаведения, М.: Воениздат, 1982.
6. ЗВО, 2005, №12, с.37.
7. БСЭ, М.: Изд. «Советская энциклопедия», 1976.
8. ЗВО, 2003, №5, с.40.
9. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам, М.: Машиностроение, 1987.
10. Политехнический словарь, М.: Изд. «Советская энциклопедия», 1976.