Бортовая авиационная система оптоэлектронного противодействия для индивидуальной защиты летательного аппарата от управляемых ракет с оптическими головками самонаведения

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты летательных аппаратов (ЛА) от поражающего воздействия переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК), в частности к бортовым авиационным системам оптоэлектронного противодействия (БАСОП) оптическим головкам самонаведения (ОГСН) управляемых ракет (УР) с каналом приема сигнала от цели (атакуемого ЛА) в инфракрасном (ИК) диапазоне оптического спектра, входящих в состав ПЗРК.
В настоящее время УР, входящие в состав зенитных ракетных комплексов наземного базирования, преимущественно оснащены активными и полуактивными радиолокационными головками самонаведения или пассивными ОГСН, однако, как следует из результатов исследования причин боевых потерь ЛА [1], свыше 90% ЛА были поражены входящими в состав ПЗРК типа «Стрела», «Игла», «Стингер» УР с ОГСН, снабженными каналом приема сигнала от цели в ИК диапазоне оптического спектра. К особенностям вооружения наземного базирования данного типа (ПЗРК) следует отнести скрытность их боевого применения, простоту эксплуатации и обучения пользователей (стрелков-операторов ПЗРК), а также то, что в силу небольших размеров и массы большинство ПЗРК могут использоваться в условиях, где боевое применение каких-либо иных зенитных средств поражения ЛА затруднено или невозможно (горы, лес, болото и т.д.). Именно поэтому вопросу разработки средств индивидуальной защиты (СИЗ) ЛА от поражающего воздействия ПЗРК, снабженных УР с ОГСН, уделяется повышенное внимание во многих странах мира.
Совершенно очевидно, что конструктивное исполнение любого технического объекта определяется, в первую очередь, назначением и принципом функционирования этого объекта. В данном конкретном случае основная целевая функция заявляемого устройства заключается в обеспечении противодействия поражающему воздействию на ЛА со стороны УР, входящих в состав ПЗРК, и, следовательно, конструктивное выполнение заявляемого устройства определяется особенностями функционирования УР. Входящие в состав ПЗРК типа «Игла», «Стрела», «Стингер» УР представляют собой снабженный реактивной двигательной установкой носитель, на котором размещены блок целевой нагрузки (боевая часть УР) и система самонаведения УР на цель в составе ОГСН, которая выполняет функцию воспринимающего органа системы самонаведения УР, блок формирования управляющего воздействия на рулевое устройство УР и собственно рулевое устройство, которое является исполнительным органом системы самонаведения УР [2, 3]. ОГСН УР с каналом приема сигнала от цели в ИК диапазоне оптического спектра является, по существу, теплопеленгатором, в котором реализован алгоритм амплитудно-временной селекции цели [2, 4], т.е. ОГСН осуществляет преобразование непрерывного во времени ИК излучения цели (собственное тепловое излучение атакуемого ЛА) в амплитудно-модулированное излучение, частота модуляции которого определяется конструктивными особенностями выполнения конкретной ГСН, и формирует на его основе дискретный во времени командный сигнал, который поступает на вход блока формирования управляющего воздействия силовыми приводами рулевого устройства УР, изменяя ее траекторию так, чтобы ракета наводилась на цель.
Одним из эффективных методов индивидуальной защиты ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН, с учетом особенностей ее функционирования, является противодействие процессу самонаведения атакующей ЛА УР посредством постановки имитирующей активной помехи ГСН УР в виде направленного на ГСН некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения непосредственно с борта атакуемого УР ЛА. В соответствии с общепринятой классификацией такие методы воздействия на ГСН УР относятся к категории активных методов оптоэлектронного противодействия (ОЭП) [5], а реализующие их устройства - к бортовым авиационным системам ОЭП (БАСОП). Механизм воздействия на ОГСН УР активной помехи в виде некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения достаточно подробно изложен в работе [6]. Как следует из указанной работы при поступлении активной помехи во входной тракт ОГСН атакующей ЛА УР помеха становится источником ложной информации о местонахождении ЛА относительно атакующей УР, что с необходимостью приводит к срыву процесса самонаведения УР на цель. В работе [6] указано, что эффективность ОЭП ОГСН УР в основном зависит от спектрального диапазона излучения имитирующей активной помехи, который должен соответствовать спектральному диапазону чувствительности ГСН, частоты следования импульсов помехового излучения, которая должна быть близка к частотным характеристикам функционирования ГСН, и пиковой силы излучения активной помехи, величина которой должна превышать интенсивность собственного теплового излучения защищаемого ЛА, определяемого преимущественно тепловым излучением двигательной установки ЛА, в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР. Очевидно, что обеспечение необходимой величины пиковой силы излучения имитирующей активной помехи тесно связано с вопросом пространственного формирования излучения имитирующей активной помехи. Именно поэтому в настоящее время в качестве СИЗ ЛА используется, как правило, БАСОП направленного действия, характеризующиеся пространственной локальностью функционирования в пределах зоны защиты окружающего ЛА пространства в направлении на ГСН атакующей УР в течение временного интервала нахождения УР в указанной зоне. Такие БАСОП с необходимостью содержат два взаимосвязанных функциональных блока, обеспечивающих замкнутый цикл функционирования системы, один из которых обеспечивает формирование имитирующей активной помехи в виде направленного некогерентного модулированного по амплитуде оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН, а другой - управление пространственной ориентацией имитирующей активной помехи.
Известна разработанная американской фирмой «Northrop Grumman» БАСОП типа LAIRCM AN/AAQ-24(v) [7]. Указанная БАСОП содержит блок формирования направленного излучения имитирующей активной помехи и блок управления пространственной ориентацией излучения имитирующей активной помехи (его наведения) в направлении на атакующую УР, задающий орган которого выполнен в виде устройства обнаружения и сопровождения атакующей ЛА УР посредством дистанционной регистрации ультрафиолетовой (УФ) составляющей излучения факела реактивной двигательной установки атакующей УР. Блок формирования направленного излучения имитирующей активной помехи выполнен в виде установленного на наружной поверхности корпуса защищаемого ЛА единичного направленного излучателя некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения, снабженного механическим приводом его перемещения. Указанный излучатель некогерентного модулированного ИК излучения содержит размещенные в едином корпусе источник первичного оптического излучения на основе газоразрядной лампы (ГРЛ) с цезиевым наполнением, горелка которой снабжена прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира, обеспечивающей генерацию оптического (ИК) излучения в спектральном диапазоне 3,5-5,0 мкм, который соответствует спектральному диапазону чувствительности ОГСН УР, и оптически сопряженную с ГРЛ светоперераспределяющую оптическую систему направленного действия в виде зеркального отражателя, обеспечивающего концентрацию излучения, генерируемого ГРЛ с цезиевым наполнением, в узкий луч. Амплитудная модуляция формируемого ГРЛ ИК излучения осуществляется по обычной для импульсных ГРЛ схеме, т.е. за счет модуляции разрядного тока лампы по частоте, что делает конструкцию излучателя БАСОП предельно простой и надежной.
В работе [6] показано, что эффективность противодействия процессу самонаведения атакующей ЛА УР посредством воздействия на ОГСН УР амплитудно-модулированной имитирующей активной помехи в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН существенно зависит от степени соответствия частоты модуляции излучения помехи частоте модуляции излучения от цели, принятой в ГСН атакующей УР, причем чем выше степень совпадения указанных частот, тем меньше временной интервал, необходимый для срыва самонаведения атакующей ЛА УР. В конструкции БАСОП, приведенной в работе [7], не предусмотрено средство для оптимизации величины частоты модуляции излучения имитирующей активной помехи в отношении атакущей УР путем непосредственной (или апосредственной) регистрации частоты модуляции излучения от цели, принятой в ГСН атакующей ЛА УР и, следовательно, недостаток указанной БАСОП заключается в практической невозможности гарантированного обеспечения достаточно высокой степени соответствия величины частоты модуляции помехового излучения, определяемой заложенной в блок формирования имитирующей активной помехи программой, величине частоты модуляции излучения от цели, принятой в ГСН атакующей УР. Это несовпадение частотных режимов функционирования БАСОП и ГСН УР приводит к увеличению временного интервала воздействия имитирующей активной помехи на ОГСН атакующей ЛА УР, необходимого для срыва процесса самонаведения УР, достигая в критическом случае, как это указано в работе [6], величины сравнимой с временным интервалом, соответствующим времени полета УР до цели при минимальной дальности пуска.
Таким образом, указанная БАСОП [7] обеспечивает эффективную защиту ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН, но только при одиночном пуске ракеты, что, вообще говоря, в ряде случаев недопустимо, поскольку делает объект защиты (ЛА) весьма уязвимым в условиях одновременного разнонаправленного пуска.
Известна также БАСОП [8] для индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН с каналом приема сигнала от цели в ИК диапазоне оптического спектра, которая лишена указанного недостатка и обеспечивает защиту ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН при осуществлении противником одновременного разнонаправленного пуска УР в направлении защищаемого ЛА даже при наличии рассогласования в частотных режимах функционирования блока формирования излучения имитирующей активной помехи БАСОП и ГСН атакующей УР. В указанной БАСОП, выбранной в качестве прототипа, использован секторный принцип защиты ЛА, что позволяет осуществить противодействие процессу самонаведения одновременно нескольким УР с ОГСН, атакующих ЛА с разных направлений.
Особенность конструктивного исполнения указанной БАСОП [8], выбранной в качестве прототипа, состоит в том, что выполняющий функцию исполнительного органа БАСОП блок формирования в направлении на атакующую УР имитирующей активной помехи в виде некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР выполнен в виде группы установленных неподвижно на наружной поверхности корпуса защищаемого ЛА идентичных по светотехническим характеристикам излучателей направленного действия, каждый из которых сопряжен через автономную линию передачи команд управления с соответствующим выходом блока формирования управляющего воздействия, задающий орган которого выполнен в виде устройства обнаружения и сопровождения атакующей ЛА УР, причем совокупная индикатриса излучения направленных излучателей, образующих группу, перекрывает по азимуту и углу места зону защиты ЛА. Количество образующих группу идентичных по светотехническим характеристикам излучателей определяется в каждом конкретном случае индивидуально.
Каждый из образующих группу направленных излучателей блока формирования излучения имитирующей активной помехи указанной БАСОП, выбранной в качестве прототипа, содержит источник некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР, выполненный на основе ГРЛ с цезиевым наполнением, горелка которой снабжена прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира, светопреобразующую оптическую систему, формирующую индикатрису излучения единичного излучателя, и устройство модуляции разрядного тока ГРЛ по частоте, выполненное по обычной для импульсных ГРЛ схеме.
Блок формирования управляющего воздействия БАСОП, выбранной в качестве прототипа, выполнен по принципу следящей системы и имеет типовую функциональную структуру в виде задающего и исполнительного органов, варианты технического осуществления которых достаточно хорошо известны. Задающий орган блока формирования управляющего воздействия выполнен в виде устройства обнаружения и сопровождения атакующей ЛА УР на основе комбинации работающих в УФ диапазоне оптического спектра пассивных оптикоэлектронных датчиков мгновенного обзора. Такие датчики обладают высокой разрешающей способностью, быстродействием и точностью определения направления на атакующую УР. Так, в работе [9] приведено описание устройства подобного типа, которое обеспечивает регистрацию пуска УР в зоне обзора 360° по азимуту и 100° по углу места и сопровождение атакующей ЛА УР с точностью до десятой доли углового градуса при использовании комплекта из четырех УФ датчиков мгновенного обзора в составе 256x256 чувствительных элементов каждый, что позволяет увеличить пространственную селекцию функционирования единичных излучателей направленного действия блока формирования излучения имитирующей активной помехи за счет сужения индикатрисы излучения каждого из них и увеличения, соответственно, количества образующих группу направленных излучателей, что с учетом их аппаратурного назначения крайне важно. Исполнительный орган блока формирования управляющего воздействия БАСОП, выбранной в качестве прототипа, выполнен в виде электронного блока обработки и анализа сигналов с выхода задающего органа, который в соответствии с заложенной в него программой осуществляет режим «боевого» функционирования входящих в состав блока формирования в направлении на атакующую ЛА УР имитирующей активной помехи идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей в пределах временного интервала нахождения в зоне пространственного функционирования каждого из них атакующей УР.
Таким образом, конструкция входящего в состав БАСОП, выбранной в качестве прототипа, блока формирования в направлении на атакующую УР имитирующей активной помехи в виде модулированного по амплитуде некогерентного ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР с учетом его функционального назначения совершенно оправдана, но с точки зрения обеспечения его аппаратурного использования в составе бортового оборудования ЛА не является оптимальной.
Согласно [8], как это было указано выше, каждый из идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей, входящих в состав блока формирования в направлении на атакующую ЛА УР имитирующей активной помехи, представляет собой световой прибор направленного действия и содержит оптически сопряженные источник некогерентного оптического излучения в виде ГРЛ и светоперераспределяющую оптическую систему направленного действия в виде зеркального отражателя, который обеспечивает концентрацию генерируемого ГРЛ ИК излучения в узкий луч. По существу светооптическая пара «источник излучения - зеркальный отражатель» представляют собой устройство преобразования электрической энергии в излучение в заданном диапазоне оптического спектра с последующим его перераспределением в окружающем пространстве. Для обеспечения заданной величины интенсивности (пиковой силы) оптического излучения на выходе указанной светооптической пары следует не только обеспечить необходимый уровень интенсивности излучения светящего тела источника излучения, но и обеспечить максимально возможную эффективность взаимодействия элементов светооптической пары «источник излучения - зеркальный отражатель», которая имеет место только в том случае, когда яркость, форма и размер светящего тела источника излучения должным образом соответствуют форме и размерам зеркального отражателя. В БАСОП, выбранной в качестве прототипа, для индивидуальной защиты ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН посредством постановки имитирующей активной помехи в виде модулированного по амплитуде некогерентного ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ГСН УР используется источник оптического излучения в виде ГРЛ с цезиевым наполнением и прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира, поскольку цезий обеспечивает генерацию оптического излучения с высоким спектральным КПД в диапазоне длин волн 3,5-5,0 мкм [10, 11], и параболоидный зеркальный отражатель, поскольку он обеспечивает наибольшую угловую концентрацию потока излучения по сравнению с другими оптическими системами направленного типа [12], что крайне важно с учетом особенностей функционирования БАСОП. В работе [12] указано, что для достижения максимальной эффективности функционирования светооптической пары, включающей параболоидный зеркальный отражатель, необходимо выполнение следующего условия - объем светящего тела источника оптического излучения, центр которого совмещен с фокусом параболоидного зеркального отражателя, должен быть по возможности минимальным, но обладать при этом максимальной яркостью. В работе [13] показано, что генерируемое ГРЛ с цезиевым наполнением оптическое излучение в спектральном диапазоне 3,5-5,0 мкм, соответствующее спектральному диапазону чувствительности ОГСН, исходит только из приповерхностных слоев светящего тела и его интенсивность (пиковая сила) определяется, соответственно, величиной рабочей поверхности канала разряда, т.е. наиболее эффективным средством увеличения пиковой силы излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР у ГРЛ с цезиевым наполнением является увеличение площади ее излучающей поверхности при неизменном энергопотреблении ГРЛ и сохранении объема плазмообразующей среды. Таким образом, с учетом приведенного выше условия обеспечения эффективности функционирования светооптической пары, конструкция источника некогерентного оптического излучения каждого из установленных неподвижно относительно корпуса ЛА идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей модулированного по амплитуде ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР, выполненных в виде ГРЛ с цезиевым наполнением, форма светящего тела которой представляет собой полый цилиндр, не является оптимальной, поскольку не допускает уменьшения геометрических размеров параболоидного зеркального отражателя при условии сохранения величины его КПД и, соответственно, габаритов каждого из направленных излучателей, установленных неподвижно на наружной поверхности корпуса ЛА, что, вообще говоря, нежелательно, поскольку отрицательно влияет на аэродинамику защищаемого ЛА.
Недостаток конструкции БАСОП, выбранной в качестве прототипа, заключается в практической невозможности минимизации массо-габаритных показателей входящей в состав блока формирования в направлении на атакующую УР имитирующей активной помехи группы установленных неподвижно относительно корпуса ЛА идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей модулированного по амплитуде некогерентного ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ГСН УР, что ограничивает возможность использования БАСОП на высокоскоростных маневренных ЛА.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в устранении указанного недостатка за счет уменьшения массо-габаритных характеристик установленных неподвижно относительно корпуса ЛА светопреобразующих оптических систем, входящих в состав группы идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей блока формирования в направлении на атакующую УР имитирующей активной помехи, при сохранении эффективности функционирования БАСОП, свойственной прототипу.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой конструкции БАСОП для индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН, заключается в повышении эксплуатационной надежности БАСОП за счет сохранения неизменных аэродинамических качеств защищаемого ЛА.
Указанная задача реализуется за счет специальной конструкции источников некогерентного ИК излучения, входящих в состав установленных неподвижно относительно корпуса ЛА идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей модулированного по амплитуде некогерентного ИК излучения.
Заявляемая БАСОП для индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН, как и БАСОП, выбранная в качестве прототипа, содержит блок формирования в направлении на атакующую ракету имитирующей активной помехи, выполненный в виде группы установленных неподвижно относительно корпуса ЛА идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ГСН УР, совокупная индикатриса излучения которых перекрывает по азимуту и углу места зону защиты ЛА, и блок формирования управляющего воздействия, задающий орган которого выполнен в виде устройства обнаружения и сопровождения атакующей ракеты, а исполнительный орган выполнен с количеством выходов управляющего воздействия по числу направленных излучателей, входящих в состав блока формирования в направлении на атакующую ракету имитирующей активной помехи, каждый из которых сопряжен через автономную линию передачи команд управления с соответствующим направленным излучателем.
Отличие заявляемой БАСОП от прототипа состоит в том, что источник излучения каждого из образующих группу идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей выполнен в виде комбинации излучающего элемента, являющегося источником некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР, протяженного гибкого волоконно-оптического световода торцевого свечения и узла ввода в гибкий волоконно-оптический световод генерируемого излучающим элементом оптического излучения, выполненного с возможностью формирования лучистого потока оптического излучения перпендикулярно плоскости входного торца гибкого волоконно-оптического световода, диаметр которого в зоне входного торца гибкого волоконно-оптического световода не превосходит диаметр последнего, а светоперераспределяющая оптическая система каждого из идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР выполнена в виде неподвижно установленного относительно корпуса ЛА параболоидного зеркального отражателя, в слепом осевом отверстии которого установлен выходной торец гибкого волоконно-оптического световода перпендикулярно оптической оси параболоидного зеркального отражателя, в фокусе параболоидного зеркального отражателя установлено вогнутое зеркало, активная поверхность которого обращена в сторону выходного торца гибкого волоконно-оптического световода, причем активные поверхности параболоидного зеркального отражателя и вогнутого зеркала выполнены с возможностью отражения оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР, гибкий волоконно-оптический световод торцевого свечения выполнен с возможностью направленной передачи оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР и величина радиуса светового отверстия установленного в фокусе параболоидного зеркального отражателя вогнутого зеркала составляет R+Ltgα, где R - радиус излучающей поверхности выходного торца гибкого волоконно-оптического световода; L - расстояние от плоскости выходного торца гибкого волоконно-оптического световода до плоскости светового отверстия вогнутого зеркала; α - апертурный угол гибкого волоконно-оптического световода.
Первое дополнительное отличие состоит в том, что излучающий элемент, входящий в состав каждого из образующих группу идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного оптического излучения выполнен с возможностью генерации ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР в виде ГРЛ с цезиевым наполнением, горелка которой снабжена прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира.
Второе дополнительное отличие состоит в том, что входящий в состав каждого из образующих группу идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР узел ввода в гибкий волоконно-оптический световод оптического излучения, генерируемого ГРЛ с цезиевым наполнением и прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира, содержит концентратор генерируемого ГРЛ ИК излучения в виде параболоидного зеркального отражателя, оптическая ось которого совмещена с продольной осью лампы, и волоконно-оптический фокон, установленный между концентратором генерируемого ГРЛ с цезиевым наполнением ИК излучения и входным торцом гибкого волоконно-оптического световода соосно с ним, причем торец фокона большего диаметра обращен к отражающей поверхности концентратора и имеет диаметр равный диаметру светового отверстия концентратора, диаметр выходного торца фокона равен диаметру гибкого волоконно-оптического световода в зоне его входного торца, активная поверхность концентратора выполнена с возможностью отражения ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР, а волоконно-оптический фокон выполнен с возможностью направленной передачи ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР.
На Фиг. 1 приведена блок-схема варианта конкретного исполнения заявляемой конструкции БАСОП для индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН. БАСОП содержит блок 1 формирования в направлении на атакующую УР имитирующей активной помехи и блок формирования управляющего воздействия 2. Блок 1 выполнен в виде группы идентичных по светотехническим характеристикам направленных излучателей модулированного по амплитуде некогерентного ИК излучения. В данном конкретном случае в состав блока 1 входят четыре направленных излучателя - 3, 4, 5 и 6. Следует отметить, что в реальных условиях количество направленных излучателей в составе блока 1 может быть больше, а приведенное в данном конкретном случае на фиг. 1 количество излучателей выбрано для упрощения восприятия общего принципа, заложенного в конструкцию заявляемой БАСОП. Блок 2 содержит задающий орган 7, выполненный в виде комбинации работающих в УФ диапазоне оптического спектра пассивных оптико-электронных датчиков мгновенного обзора, и электронный блок формирования управляющего воздействия 8, сопряженный через автономные линии передачи команд управления 9, 10, 11 и 12 с направленными излучателями 3, 4, 5 и 6, соответственно. Конструктивные варианты исполнения такого ряда устройств, предназначенных для изменения в соответствии с сигналом управляющего воздействия направленного распространения оптического излучения достаточно хорошо известны. Направленные излучатели 3, 4, 5 и 6 блока 1 имеют типовую функциональную структуру, свойственную световым прибором направленного действия, т.е. содержат оптически сопряженные источник оптического излучения и светоперераспределяющую оптическую систему. В данном конкретном случае каждый из идентичных по светотехническим характеристикам направленный излучатель (3, 4, 5 и 6) содержит источник оптического излучения, выполненный в виде комбинации ГРЛ 13 с цезиевым наполнением и прямой трубчатой оболочкой из бесцветного лейкосапфира, соединенной через линию передачи команд управления с устройством 14 модуляции разрядного тока ГРЛ 13 по частоте, концентратора 15 генерируемого ГРЛ 13 оптического излучения, волоконно-оптического фокона 16 и гибкого волоконно-оптического световода торцевого свечения 17. Светоперераспределяющая оптическая система каждого из направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 выполнена в виде комбинации параболоидного зеркального отражателя 18 и вогнутого зеркала 19. Зеркальные отражатели 18 излучателей 3,4,5 и 6 установлены неподвижно на наружной поверхности корпуса ЛА, причем их взаимная пространственная ориентация выполнена так, что совокупная индикатриса излучения направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 перекрывает по азимуту и углу места зоны защиты ЛА. Взаимная пространственная ориентация неподвижно установленных на корпусе ЛА отражателей 18 излучателей 3, 4, 5 и 6 может быть осуществлена одним из известных в светотехнической практике способов и подробного пояснения не требует. Конструкция ГРЛ 13, обеспечивающей генерацию некогерентного оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР (3,5-5,0 мкм) известна [13] и не требует специального пояснения. Устройство модуляции 14 разрядного тока ГРЛ 13 по частоте выполнено по обычной для импульсной ГРЛ схеме. Концентратор 15 выполнен в виде параболоидного зеркального отражателя, оптическая ось которого совмещена с продольной осью ГРЛ 13, причем его активная поверхность выполнена, в данном конкретном случае, из алюминия, поскольку величина его коэффициента отражения в спектральном диапазоне 3,5-5,0 мкм составляет величину порядка 0,87-0,92 [14]. Кроме указанных конструктивных элементов в состав источника некогерентного оптического излучения направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 блока 1 входит прозрачный в диапазоне оптического спектра 3,5-5,0 мкм одиночный гибкий волоконно-оптический световод 17 с прямыми торцами. Конструкция подобного типа ИК световода, сердцевина которого выполнена из твердых растворов хлорид-бромид-иодида серебра, а отражающая оболочка имеет показатель преломления меньший, чем сердцевина, известна [15] и не требует специального пояснения. Следует только отметить, что указанный световод обладает низким показателем оптических потерь и повышенной фотостойкостью, что с учетом его аппаратурного использования крайне важно. Между концентратором 15 и световодом 17 соосно с ними установлен волоконно-оптический фокон 16, который представляет собой волоконно-оптический элемент с плоскими торцами и плавно изменяющимся сечением вдоль направления распространения оптического излучения [16]. В данном конкретном случае с учетом его аппаратурного использования фонон 16 выполнен на основе прозрачных в ИК диапазоне оптического спектра (3,5-5,0 мкм) волоконно-оптических элементов, сердцевина которых по аналогии со световодом 17 выполнена из твердых растворов хлорид-бромид-иодида серебра. Больший торец фокона 16, который является входным торцом, обращен к отражающей поверхности концентратора 15, установлен перпендикулярно его оптической оси в световом отверстии концентратора 15 и имеет диаметр равный диаметру светового отверстия концентратора 15. Меньший торец фокона 16, который является его выходным торцом, ориентирован в сторону входного торца световода 17 и его диаметр равен диаметру световода 17 в зоне его входного торца. Принцип конструирования подобного рода светооптических систем с учетом взаимосвязи образующих систему элементов (13, 15, 16, 17) известен, что позволяет осуществить выбор оптимальных параметров такой системы - диаметр светящего тела ГРЛ 13, угол охвата концентратора 15, диаметр входного и выходного торцов фокона 16, диаметр сердцевины световода 17.
Со стороны выходного торца световод 17 установлен в осевом «слепом» отверстии параболоидного зеркального отражателя 18. Следует отметить, что отражателем со «слепым» отверстием принято называть отражатели со срезанной центральной частью для удобства монтажа источника оптического излучения, размещенного в отражателе [17]. Световод 17 установлен в отражателе 18 так, что плотность его выходного торца перпендикулярна оптической оси отражателя 18. В фокусе параболоидного зеркального отражателя 18 установлено вогнутое зеркало 19, активная поверхность которого обращена в сторону выходного торца световода 17 (т.н. конкротражатель). Активные поверхности параболоидного зеркального отражателя 18 и вогнутого зеркала 19 в данном конкретном случае выполнен из алюминия, поскольку, как это было указано выше, коэффициент отражения зеркальной поверхности из алюминия в спектральном диапазоне 3,5-5,0 мкм достаточно высок.
Заявляемая БАСОП для индивидуальной защиты ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН с каналом приема сигнала от цели в ИК диапазоне оптического спектра работает следующим образом. Первоначально, при отсутствии факта ракетной атаки, а только при ее угрозе, блок 1 находится в дежурном режиме и генерация излучения имитирующей активной помехи отсутствует. Задающий орган 7 блока 2 осуществляет «мгновенный» обзор пространства в зоне защиты ЛА. При входе в зону чувствительности задающего органа 7 атакующей ЛА УР, факел реактивной двигательной установки которой является источником излучения в УФ диапазоне оптического спектра, задающий орган 7 осуществляет регистрацию факта ракетной атаки, а исполнительный орган 8 блока 2 формирует управляющий сигнал, который несет информацию о пространственном положении в данный момент времени УР относительно ЛА. Управляющий сигнал с блока 2 через соответствующую автономную линию передачи команд управления поступает на вход блока 1. Допустим, что атакующая ЛА УР находится в зоне окружающего ЛА пространства, которую перекрывает индикатриса излучения направленного излучателя 3 блока 1 в режиме его боевого функционирования. В этом случае управляющий сигнал от исполнительного органа блока 2 поступает через автономную линию передачи команд управления 9 на вход устройства 14 модуляции разрядного тока ГРЛ 13 направленного излучателя 3. ГРЛ 13 излучателя 3 переходит в режим генерации некогерентного ИК излучения, спектральный диапазон которого соответствует спектральному диапазону чувствительности ОГСН УР с каналом приема сигнала от цели в ИК диапазоне (3,5-5,0 мкм), а импульсно-периодический профиль которого определяется заложенной в устройство 14 направленного излучателя 3 программой. Генерируемое ГРЛ 13 в телесном угле, равном 4π, ИК излучение преобразуется концентратором 15 излучателя 3 в направленный поток ИК излучения, который параллельно оптической оси концентратора 15 поступает на входной торец фокона 16, перпендикулярного оптической оси концентратора 15, проходит к выходному торцу фокона 16 и далее к выходному торцу световода 17 практически без затухания. Таким образом входящие в состав источника излучения излучателя 3 светооптические элементы 15, 16, 17 обеспечивают передачу ИК излучения от ГРЛ 13 к вогнутому зеркалу 19, которое переотражая падающее на нее ИК излучение, поступающее от выходного торца световода 17, выполняет, по существу, функцию размещенного в фокусе параболоидного зеркального отражателя 18 светоперераспределяющей оптической системы излучателя 3 малоразмерного источника некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения, величина радиуса светящего тела которого (в виде круговой равнояркой поверхности) при сохранении, практически, величины пиковой силы ИК излучения, генерируемого ГРЛ 13, составляет:
R+Ltgα,
где R - радиус излучающей поверхности выходного торца световода 17;
L- расстояние от плоскости выходного торца световода 17 до плоскости светового отверстия вогнутого зеркала 19;
α - апертурный угол световода 17.
Параболоидный зеркальный отражатель 18 излучателя 3 концентрирует излучение имитирующей активной помехи в виде некогерентного модулированного по амплитуде ИК излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР (3,5-5,0 мкм) в узкий луч, направленный на атакующую ЛА УР, осуществляя, тем самым, ОЭП ОГСН УР. Остальные излучатели блока 1 (4, 5, 6) остаются, при этом, в дежурном режиме. При выходе атакующей ЛА УР из зоны чувствительности задающего органа 7 блока 2, соответствующего зоне формирования излучения имитирующей активной помехи от находящегося в боевом режиме излучателя 3 блока 1, указанный излучатель переходит в дежурный режим функционирования. Одновременно по команде с исполнительного органа 8 блока 2 через линию передачи команд управления 10 осуществляется запуск другого направленного излучателя - 4 блока 1, зона пространственного функционирования которого примыкает к зоне пространственного функционирования излучателя 3. Излучатель 4 переходит в боевой режим и осуществляет генерацию помехового излучения в направлении на атакующую ЛА УР, т.е. при перемещении атакующей ЛА УР в зоне защиты ЛА на ее ГСН непрерывно осуществляется воздействие помехового излучения от последовательно функционирующих направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 вплоть до момента срыва самонаведения УР и выхода ее из зоны защиты ЛА. При осуществлении противником одновременного пуска УР с разных направлений блок 2 формирует комбинацию управляющих сигналов, которые одновременно поступают на соответствующие направленные излучатели блока 1, осуществляющие одновременное формирование имитирующей активной помехи, пространственное распределение которой в зоне защиты ЛА определяется совместным действием входящих в состав блока 1 направленных излучателей, индикатрисы излучения которых перекрывают те участки зоны защиты окружающего ЛА пространства, в которых находятся атакующие ЛА УР в каждый момент времени.
Предлагаемая конструкция БАСОП обеспечивает возможность существенного уменьшения габаритов параболоидных зеркальных отражателей 18 излучателей 3, 4, 5 и 6, что с учетом особенностей их аппаратурного применения в составе БАСОП, как это было указано выше, крайне важно, при сохранении при этом величины пиковой силы формируемого излучателями 3, 4, 5 и 6 оптического излучения в спектральном диапазоне чувствительности ОГСН УР и обеспечения, тем самым, эффективной защиты ЛА при осуществлении противником одновременного разнонаправленного пуска на ЛА УР с ОГСН даже при наличии рассогласования частотных режимов функционирования направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 блока 1 и ОГСН атакующих УР.
Преимущество заявляемой конструкции БАСОП состоит также в том, что наличие в составе каждого из направленных излучателей 3, 4, 5 и 6 протяженного гибкого волоконно-оптического световода торцевого свечения 17 устраняет жесткую связь между местом размещения на борту ЛА источников первичного оптического излучения на основе ГРЛ 13 и светоперераспределяющих оптических систем в виде параболоидных зеркальных отражателей 18, что дает возможность разнести их в пространстве и обеспечить оптимальное размещение на борту ЛА.
Таким образом, конструкция заявляемой БАСОП для индивидуальной защиты ЛА от поражающего воздействия УР с ОГСН уменьшает массо-габаритные характеристики неподвижно установленных на наружной поверхности корпуса ЛА элементов направленных излучателей, входящих в состав блока формирования излучения имитирующей активной помехи, обеспечивая повышение эксплуатационной надежности ЛА за счет сохранения неизменными аэродинамические качества защищаемого ЛА.
Следует отметить, что использование гибкого волоконно-оптического световода торцевого свечения для передачи некогерентного оптического излучения в ИК диапазоне от разнесенных в пространстве излучающего элемента в виде ГРЛ к светоперераспределяющему оптическому элементу в составе СИЗ ЛА от УР с ОГСН известно [18], но применительно к БАСОП, в которой реализован секторный принцип защиты ЛА в пределах атакоопасной зоны от одновременно атакующих ЛА с разных направлений УР с ОГСН, такое решение применяется впервые.
Промышленная применимость заявляемого решения определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, материалов и технологий.
Литература:
1. Зарубежное военное обозрение, 2002, №2, с. 33.
2. Куркоткин В.И., Стерлигов В.Л. Самонаведение ракет, М.: Военное издательство МО СССР, 1963.
3. Лазарев Л.П. Оптико-электронные приборы наведения летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1984.
4. Акулов Н.Е., Байдаков В.И., Васильев А.Г. Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 «ИГЛА», Издательство Томского политехнического университета, 2011.
5. Зарубежное военное обозрение, 2002, №9, с. 35.
6. Самодергин В.А. Исследование и разработка энергоизлучающих систем активных помех инфракрасным головкам самонаведения с оптимальными энергетическими характеристиками: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1988.
7. Зарубежное военное обозрение, 2005, №12, с. 37.
8. Патент РФ №118045, F41H 11/02, 10.07.2012.
9. Зарубежное военное обозрение, 2003, №5, с. 40.
10. Зайдель А.Н. и др. Таблицы спектральных линий, ГИФМА, М., 1962.
11. Светотехника, 1967, №1, с. 15.
12. Трембач В.В. Световые приборы, М.: Высшая школа, 1990.
13. Гавриш С.В. Разработка и исследование импульсного источника инфракрасного излучения в парах цезия: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 2005.
14. Сарычев Г.С. Облучательные осветительные установки, М.: Энергоатомиздат, 1992.
15. Патент РФ №2174247, G02B 6/16, 27.09.2001.
16. Энциклопедический словарь «Электроника», М.: Советская энциклопедия, 1991.
17. Карякин Н.А. Световые приборы прожекторного и проекторного типов, М.: Высшая школа, 1966.
18. Патент РФ №183899, F41H 11/02, 08.10.2018.