ВЫСОКОТОЧНОЕ НАВЕДЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ОРУЖИЯ В ЛАЗЕРНОМ ЛУЧЕВОМ КАНАЛЕ

Зеленюк Ю. И., техн. директор ФГУП «Государственный Рязанский приборный завод»; Костяшкин Л.Н., директор НКЦ, к.т.н.; Семенков В.П., ГК, к.т.н.; Бондаренко Д.А., нач. лаборатории НКЦ; Стрепетов С.Ф., нач. лаборатории НКЦ, к.т.н
журнал «Обозрение армии и флота» №5 / 2011 г.

 

Характерными особенностями первого поколения противотанковых управляемых ракет (ПТУР) были мощная по тому времени кумулятивная боевая часть и проводная система ручного управления полетом. Типичные модели первого поколения ПТУР – системы SS9 и SS11 во Франции и «Малютка» в СССР. Оператор вручную отслеживал движение цели и ракеты, чтобы совместить их. Решение задачи наведения требовало высоких профессиональных навыков из-за динамичности ракеты и отсутствия информации о дальности до цели.

Для упрощения процесса наведения ракеты в 60-е годы были созданы первые противотанковые ракетные комплексы (ПТРК) с полуавтоматическим командным наведением – комплексы второго поколения. Их примерами являются TOW, «Dragon» в США, «Фагот», «Метис» в СССР и появившиеся несколько позже франко-западногерманские MILAN и НОТ. Основным отличием этих ПТРК стал автоматизированный оптический канал визирования ракеты. Введенный в систему наведения оптико-электронный координатор отслеживал отклонение ракеты от заданной траектории по установленному на ней трассеру, после чего компенсирующая команда выдавалась на борт по каналу управления ракетой. Задача наводчика ограничивалась наведением точки прицеливания на медленно смещающуюся в поле визира цель.

Слабым местом таких ПТРК оставался сравнительно длительный (до 25 сек) процесс наведения. Скорость полета ракеты ограничивалась применением проводной системы передачи команд, в основном используемой в таких ПТРК. Альтернативные решения, например, радиоканал управления, оказались менее надежны и помехозащищены.

Возможность перейти на сверхзвуковые скорости полета ракет дала в 70-е годы система лазерного наведения. Составной частью бортового оборудования ПТУР стала оптическая полуактивная головка самонаведения (ГСН). Подсвет танка лазерным целеуказателем формировал на цели световое пятно-мишень. На него наводилась ракета. Примером ПТУР этого типа можно считать американскую ракету «Hellfire».

Применение лазерной системы подсвета цели сокращает время атаки, но все же требует сравнительно длительного периода наведения. Желание еще больше уменьшить его, использовать принцип «выстрелил и забыл», инициировало разработку ГСН, самостоятельно обеспечивающих наведение ПТУР на цель. Реализовать этот принцип можно либо применяя активную ГСН, например, боеприпас WOSP с радиолокационной ГСН, либо – чисто пассивную (тепловую, тепловизионную или радиометрическую), например, ракеты PARS-3LR, AAWS. Перспективной разновидностью таких систем наведения стало использование в них, например, в ПТУР EFOGM и «Poliphem», волоконно-оптической линии связи. Связь ракеты в полете с пультом оператора, выдача на его дисплей картины атаки обеспечивают безошибочную идентификацию цели. Ручное наведение продолжается либо до встречи с целью, либо до момента выбора цели и фиксации в памяти системы ее образа. Волоконная линия допускает старт ПТУР с закрытых позиций с дальности до 8-10 км. Использование ГСН – не единственный путь совершенствования систем наведения ПТРК. Существует ряд иных оригинальных технических решений. Их общей чертой является реализация схем повышенной помехозащищенности. Если при разработке ПТРК второго поколения обеспечивалось требование защиты от естественных помех (солнце, пыль, туман), то после появления танковых бортовых средств оптико-электронного противодействия одним из основных требований к системе наведения стала защищенность от организованных помех.

Принципиально новым классом систем наведения ПТУР стали появившиеся, начиная с 80-х годов, лазерные командно-лучевые системы, иначе, лазерно-лучевые системы телеориентации (ЛЛСТ), например, PARS-3MR, MAP, LOSAT, «Корнет». Главное их отличие в том, что управление движением ракеты производится с помощью лазерного излучателя, луч которого ориентирован в направлении цели в хвост атакующей ракеты. Соответственно приемная диаграмма фотоприемного устройства на борту ПТУР развернута в сторону, обратную вектору скорости и, тем самым, оно максимально защищено от воздействия искусственных помех.

Принцип действия лазерно-лучевых систем телеориентации основан на формировании передающим устройством светового растра с пространственно-кодированными направлениями (информационного поля – ИП), центр которого совпадает с линией визирования цели, на измерении бортовой аппаратурой управляемого объекта (УО) своего местоположения относительно центра ИП и формировании УО корректирующего воздействия, смещающего УО к центру ИП. Совершенствование ЛЛСТ является актуальной задачей с учетом возрастающих требований к точности и дальности работы, надежности, помехоустойчивости, возможности параллельного управления несколькими УО, компактности технических средств, как на объекте военной техники, так и на объекте управления, высокой адаптивности к различным вариантам реализации систем наведения с использованием ЛЛСТ.

Исторически большое распространение получили системы телеориентации с вращающимися модулирующими анализаторами, принцип действия которых основан на внесении потерь в световой поток по определенному закону, содержащему информативный параметр. Кодирование пространственных положений в ИП для систем с модулирующими анализаторами может быть осуществлено за счет модуляции любого информативного параметра электромагнитной волны: амплитуды, частоты, состояния поляризации излучения, временного интервала, или их комбинации, что породило большое разнообразие схемных решений при реализации систем с вращающимися анализаторами. Однако этим системам присущ ряд существенных недостатков: низкий энергетический потенциал из-за потерь на модуляцию, а значит, и небольшая предельная дальность работы системы, плохая адаптация к различным типам носителей вследствие жесткого алгоритма формирования ИП, определяемого рисунком растра, низкая глубина модуляции информативного параметра, приводящая к уменьшению точности измерения положения управляемого объекта в ИП, наличие механического вращающего устройства и панкратической системы с движущимся компонентом, уменьшающие надежность системы.

Более широкими возможностями обладают сканирующие системы телеориентации, в которых информация содержится в законе смещения пучка источника излучения без внесения дополнительных потерь. Известны реализации сканирующей системы телеориентации на основе лазерных диодов с частотным кодированием ИП, обладающие более высокими, в сравнении с системами с вращающимися анализаторами, характеристиками например, «Корнет». Однако и здесь наличие механического отклоняющего устройства и трудности формирования качественного пучка от лазерных диодов не позволяют получить существенного улучшения характеристик.

Принципиальные преимущества сканирующая система телеориентации получает при замене механического сканатора на систему с акустооптическими дефлекторами. Прогресс в исследованиях неаксиальных анизотропных дефлекторов на парателлурите сделал возможным создание оптико-электронных отклоняющих систем с уникальными характеристиками: большой скоростью развертки (до 1000 рад/с), высокой линейностью отклоняющей характеристики, низкой потребляемой мощностью, малыми габаритами, цифровым программным управлением законом сканирования. Структурная схема ЛЛСТ с акустооптическими дефлекторами представлена на рисунке.

 

 

Излучение от лазерного источника, в качестве которого используется компактный твердотельный лазер с лазерной диодной накачкой и расширителем пучка, поступает на акустооптический дефлектор (АОД1), отклоняющий луч в вертикальном направлении под действием управляющего сигнала блока управления (БУ), а затем попадает на второй дефлектор (АОД2), осуществляющий развертку пучка в горизонтальной плоскости. В результате в дальней зоне формируется информационное поле, в котором ориентируется управляемый объект.

Отметим следующие отличительные возможности, которые реализуются в ЛЛСТ с акустооптическими дефлекторами:

• цифровое формирование сигналов управления, обеспечивающих направление излучения лазерного пучка;

• формирование угловых размеров информационного поля по заданному во времени программному алгоритму в зависимости от расстояния до управляемого объекта;

• возможность программного (или командного) смещения информационного поля относительно линии визирования цели в процессе управления в вертикальной или горизонтальной плоскости для обеспечения на начальной стадии управления большей скрытности и снижения воздействия на канал управления дымового шлейфа ракеты;

• обеспечение угловой стабилизации информационного поля относительно горизонтальной плоскости при крене носителя в диапазоне углов ±180 град;

• реализация многоканального режима управления, при котором одно устройство наведения управляет несколькими объектами одновременно, повышая вероятность попадания в цель;

• реализация командного режима управления с возможностью передачи на борт управляемого объекта нескольких поправочных команд;

• осуществление контроля углового положения центра информационного поля за счет введения встроенной системы оптической обратной связи, периодически осуществляющей измерение и, в случае обнаружения отклонения, выполняющей автоматическое сведение углового положения центра ИП с базовой осью прибора.

Разработанные на ФГУП «Государственный Рязанский приборный завод» (ФГУП ГРПЗ) системы телеориентации с акустооптическими дефлекторами установлены на объектах БТТ, вертолетах, катерах. Испытания их с ракетой «Атака-Л» при стрельбе по сухопутным и морским целям и с гиперзвуковой ракетой при стрельбе по воздушной цели показали высокую вероятность попадания в цель, практически равную 1.

Высокая вероятность попадания в цель обусловлена сопряжением системы телеориентации с аппаратурой «Охотник» в составе ОЭС.

Аппаратура «Охотник» разработки ФГУП ГРПЗ обеспечивает увеличение дальности обнаружения и распознавания объектов в 1,2–1,5 раз, расширение времени действия ТВ канала в пределах суток. Наличие функции автосопровождения позволяет стабилизировать «привязку» поля зрения видеоканалов к интересующему участку наблюдаемой картины и выдать в систему телеориентации в цифровом коде ошибки рассогласования цели относительно линии визирования.

Системы «Охотник» и лазерно-лучевой телеориентации УО могут использоваться автономно, однако, их интеграция дает возможность получить новое качество – двухконтурное автоматическое управление положением информационного поля в пространстве: быстрое электронное, посредством акустооптического дефлектора (в пределах поля зрения оптики), и более медленное – электромеханическим следящим контуром ОЭС. Этим достигается быстрая реакция системы при наведении ракеты на резкоманеврирующие цели или уменьшение ошибок наведения при движении носителя комплекса УО.

Системы телеориентации с акустооптическими дефлекторами разработки ФГУП ГРПЗ имеют энергетический потенциал до 6000. Экспериментальные исследования показали, что работоспособность системы (устойчивое выделение координат) сохраняется на дальностях свыше 12 км.

Поскольку в ЛЛСТ лазерный излучатель работает в непрерывном режиме, штатные системы обнаружения импульсного лазерного излучения не реагируют на формируемое информационное поле на дистанциях управления до цели свыше нескольких сот метров.

Возможность стрельбы по маневрирующим целям при одновременном маневре носителя комплекса УО, большая скрытность системы наведения за счет программного ведения ракеты на цель, обеспечивающего облучение цели лишь за сотню метров до ее поражения, использование гиперзвуковых ракет, возможность одновременной стрельбы по нескольким целям – это отличительные особенности разработанной системы телеориентации с акустооптическими дефлекторами.


Поделиться в социальных сетях:
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Мой Мир


При использовании опубликованных здесь материалов с пометкой «предоставлено автором/редакцией» и «специально для "Отваги"», гиперссылка на сайт www.otvaga2004.ru обязательна!


Первый сайт «Отвага» был создан в 2002 году по адресу otvaga.narod.ru, затем через два года он был перенесен на otvaga2004.narod.ru и проработал в этом виде в течение 8 лет. Сейчас, спустя 10 лет с момента основания, сайт переехал с бесплатного хостинга на новый адрес otvaga2004.ru