Система защиты летательных аппаратов от ракетного оружия противника

Авторы патента:

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для активной защиты летательных аппаратов сверхвысокочастотным оружием функционального поражения (СВЧО ФП). Предлагается система защиты летательных аппаратов от ракетного оружия противника, которая строится на основе буксируемой радиолокационной ловушки с генератором электромагнитных сигналов. В дополнение к традиционному способу «привлечения» атакующей ракеты радиолокационными сигналами, в предлагаемой системе на основе ловушки предусматривается использование системы пассивных уголковых отражателей и применение режима генерации высокоэнергетических СКИ одноразового или многоразового воздействия. Генерируемые высокоэнергетические импульсы предназначены для функционального поражения чувствительных датчиков и цепей радиоэлектронных приборов атакующего устройства (ракеты, БЛА или пилотируемого ЛА) кратковременным сильным электромагнитным полем. Предлагаемая система позволяет существенно повысить живучесть защищаемого ЛА. За счет более высокой энергии импульсов СВЧО ФП, чем у обычных радиолокационных ловушек, у атакующего устройства либо могут быть выведены из строя сенсорные датчики, либо вся основная электроника. Предлагаемая система защиты ЛА средствами СВЧО ФП значительно более экономична, по сравнению с традиционными видами оружия, так как стоимость боевого применения электромагнитного оружия значительно (многократно) ниже стоимости применения ракетного оружия. Полученная система может быть использована для защиты крупногабаритного АК РЛДН, транспортного самолета, стратегического бомбардировщика, ударного самолета штурмовой авиации, большого БЛА или высокоманевренного многофункционального истребителя.

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для активной защиты авиационных комплексов сверхвысокочастотным оружием функционального поражения (СВЧО ФП).

Основу информационного обеспечения при решении множества разнообразных оперативных, оперативно-тактических и тактических боевых задач соединениями, частями и подразделениями Вооруженных сил (ВС) составляют летательные аппараты (ЛА) и авиационные комплексы. Как правило, они представляют собой очень сложные и чрезвычайно дорогостоящие устройства, которые в случае военного конфликта необходимо защищать от попыток противника их уничтожить.

В реальных условиях конфликта с противником защита от него может осуществляться пилотируемыми и беспилотными ЛА, ракетами «воздух-воздух», оружием зенитных ракетных комплексов (ЗРК). Однако все эти виды противодействия на практике оказываются очень затратными с точки зрения расхода материальных ресурсов.

Одним из известных способов повышения живучести защищаемых авиационных комплексов и ухудшения показателей эффективности использования противником различных видов ракетного оружия является применение буксируемых ловушек [1] с размещаемыми на них устройствами постановки активных помех.

Буксируемая ловушка 3 (см. фиг. 1), оттягиваемая на тросе 2 на некоторое расстояние от основного борта 1 защищаемого ЛА, реагирует на появление радиолокационных сигналов ракеты 4 противника и в ответ производит постановку активных помех. На конечном этапе траектории

атакующей ракеты с помощью ловушки имитируется неверное (смещенное на несколько десятков или сотен метров) пространственное местоположение защищаемого ЛА, тем самым осуществляется «привлечение» ракеты ложными ответными сигналами и наведение ее на буксируемую ловушку. Если ракета попадает в буксируемую ловушку, тогда буксируемая ловушка уничтожается подрывом ракеты, но защищаемый ЛА остается при этом невредимым.

Известно, что радиолокационные буксируемые ловушки подобного типа уже подтвердили свою боевую эффективность в реальных условиях радиоэлектронной борьбы (РЭБ), поэтому они находятся на вооружении ВС во многих странах.

Однако в ситуациях, когда возникает реальная угроза поражения защищаемого ЛА одновременно двумя или несколькими ракетами, постановка имитирующих или маскирующих помех буксируемой ловушкой может быть недостаточной для гарантированной защиты. В таких случаях целесообразно защищать ЛА не только «привлечением» атакующей ракеты к буксируемой ловушке помехами, но также путем размещения в буксируемой ловушке уголковых отражателей с большой эффективной площадью отражения (ЭПО) и применения электромагнитного сверхвысокочастотного оружия функционального поражения (СВЧО ФП).

Системы СВЧО ФП [4] - это электромагнитное оружие на основе генераторов высокоэнергетических сверхкоротких импульсов (СКИ) [8].

Предлагается система защиты летательных аппаратов от ракетного оружия противника. Предлагаемая система строится на основе закрепленной на тросе 2 буксируемой ловушки 3 (см. фиг. 2) с генератором помех 5, накопителем энергии 6 и генератором сверхкоротких импульсов 7. В дополнение к традиционному способу «привлечения» атакующей ракеты радиолокационными сигналами генератора помех 5, в предлагаемой системе на основе буксируемой ловушки 3 предусматривается также использование системы пассивных уголковых отражателей 9 и применение режима

генерации высокоэнергетических сверхкоротких импульсов одноразового или многоразового воздействия генератором сверхкоротких импульсов 7, подключаемого к антенне 8. Применение генератора сверхкоротких импульсов 7 в режиме СВЧО ФП предлагается реализовывать в сочетании с использованием нескольких направленных в различные стороны уголковых отражателей 9, имеющих относительно небольшие размеры, но большую ЭПО в типовых диапазонах частот излучения, используемых в головках самонаведения атакующих ракет.

Наиболее близкой к описываемой системе является буксируемая ловушка AN/ALE-55, производимая компанией BAE Systems Electronic Solutions (США) (прототип, фиг. 1, буксируемая ловушка 3 выделена серым цветом [2]), входящая в состав бортового оборудования самолета F/A-18F Super Hornet [3] (США). Эта буксируемая ловушка закрепляется к подвесному или встраиваемому в корпус авиационного комплекса (самолета) контейнеру через лебедку вытяжного троса, к которому крепится кабель электропитания и волоконно-оптический кабель управления буксируемой ловушкой. Указанная буксируемая ловушка «привлекает» к себе атакующую ракету посредством генератора радиолокационных сигналов помех, включаемого по командам блока управления буксируемой ловушкой, формируемым на основе информации устройств радиотехнической разведки (РТР).

Недостатком прототипа [2] является то, что эффективность «привлечения» атакующей ракеты буксируемой ловушкой в пассивном режиме (без генерации излучения) оказывается невысокой из-за малой эффективной площади отражения ловушки, а также то, что отсутствует возможность функционального поражения буксируемой ловушкой одной ракеты или одновременно нескольких атакующих ракет.

Цель полезной модели - повышение живучести и боевой эффективности защищаемого ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в корпус буксируемой ловушки, входящей в состав бортового оборудования самолета, прикрепляемой к подвесному или встраиваемому в корпус самолета контейнеру через лебедку с вытяжным тросом, на котором крепятся кабели электропитания и управления буксируемой ловушкой, «привлекающей» к себе атакующую ракету посредством генератора радиолокационных сигналов помех, дополнительно введены пассивный уголковый отражатель радиолокационных сигналов с большой эффективной площадью отражения (ЭПО), непрерывно отражающий сигналы противника независимо от включения генератора помех, накопитель энергии (конденсатор или аккумулятор) со сверхмалым временем разряда, генератор высокоэнергетических импульсов сверхвысокочастотного оружия функционального поражения (СВЧО ФП), соединяемый с излучаемой антенной и включаемый с борта защищаемого самолета через выход пульта управления СВЧО ФП, имеющего кнопку включения СВЧО ФП с индикатором включения.

Используемый способ вывода из строя атакующей ракеты буксируемой ловушкой основан на применении электромагнитного оружия в виде генератора высокоэнергетических сверхкоротких импульсов (СКИ), на основе которого создается система СВЧ-оружия функционального поражения. Указанный генератор СКИ может представлять собой устройство многоразового или одноразового применения. Сравнение с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых блоков и связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг. 3 представлена блок-схема предлагаемой системы. Система включает:

1 - борт защищаемого ЛА с установленным в нем блоком защиты 19, содержащим контейнер 10, в котором транспортируется буксируемая ловушка 3; 11 - блок управления буксируемой ловушкой, размещаемый на борту защищаемого ЛА; 12 - устройства радиотехнической разведки (РТР), размещаемые на борту защищаемого ЛА; 13 - блок управления СВЧО ФП с кнопкой включения 14 и индикатором включения 16, размещаемый на борту защищаемого ЛА; 15 и 2 - соответственно лебедка троса и трос для вытягивания буксируемой ловушки из контейнера и удаления ее от борта защищаемого ЛА; 17 и 18 - соответственно кабель электропитания и кабель управления, закрепленные на тросе 2; 9 - пассивный уголковый отражатель радиолокационных сигналов, размещаемый внутри радиопрозрачного корпуса ловушки; 5 - генератор помех (электромагнитного шума); 6 - накопитель энергии; 7 - генератор высокоэнергетических сверхкоротких импульсов; 8 - излучающая антенна.

Устройство работает следующим образом.

Наиболее простым с технологической точки зрения решением является вариант режима боевого применения с «привлечением» атакующих ракет уголковым отражателем радиолокационных сигналов с большой эффективной площадью отражения (ЭПО), желательно большей, чем ЭПО защищаемого самолета. Оптимальная длина троса при работе против импульсно-доплеровских РЛС противника может составлять примерно 200 м. Максимальная длина троса может составить величину порядка 1 км.

В типичном режиме боевого применения буксируемая ловушка вытягивается на тросе из контейнера сразу при входе в зону действия ПВО противника, одновременно включается генератор шумовых помех с относительно небольшой мощностью излучаемых импульсов,

препятствующих точному определению координат защищаемого самолета противником с помощью РЛС и «привлекающих» атакующие ракеты. Накопитель энергии находится в корпусе буксируемой ловушки и представляет собой конденсатор или аккумулятор большой емкости со сверхмалым временем разряда. В накопитель энергии через линии электропитания с основного борта защищаемого самолета подается напряжение, и в накопителе создается запас энергии, который необходим для включения второго режима работы буксируемой ловушки - режима СВЧО ФП. По мере зарядки накопителя энергии в буксируемой ловушке, по команде блока управления СВЧО ФП, размещаемого на борту самолета, становится возможной заградительная генерация высокоэнергетических сверхкоротких импульсов СВЧО ФП, в момент генерации которых электронное оборудование защищаемого ЛА на короткий период времени должно переводиться в защищенный режим.

Генерируемые высокоэнергетические импульсы предназначены для функционального поражения чувствительных датчиков и цепей радиоэлектронных приборов атакующего устройства (ракеты, БЛА или подлетевшего слишком близко атакующего пилотируемого ЛА) кратковременным сильным электромагнитным полем. Результаты исследований, в частности, представленные в [5-7] указывают на то, что современные полупроводниковые устройства РЭА, производимые с технологическим масштабом производства порядка десятков и нескольких нанометров, весьма чувствительны к влиянию электромагнитного излучения, и воздействие даже кратковременного (наносекундного или субнаносекундного) сильного электрического импульса приводит либо к тепловому поражению полупроводниковых приборов, либо к их электрическому пробою.

На основании полученных результатов были сделаны следующие выводы:

1. Предлагаемая система позволяет существенно повысить живучесть защищаемого авиационного комплекса, по сравнению с существующими методами и устройствами.

2. За счет более высокой энергии импульсов СВЧО ФП, чем у обычных буксируемых ловушек, у атакующего ЛА либо могут быть выведены из строя сенсорные датчики, либо вся основная электроника.

3. Предлагаемая система защиты ЛА средствами СВЧО ФП значительно более экономична, по сравнению с традиционными видами оружия, так как стоимость боевого применения электромагнитного оружия значительно (многократно) ниже стоимости применения ракетного оружия.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, состоит в повышении живучести защищаемого ЛА или авиационного комплекса, по сравнению с существующими методами. Полученная система может быть использована в ЛА или авиационных комплексах различных типов, в частности, для защиты крупногабаритного АК РЛДН, транспортного самолета, стратегического бомбардировщика, ударного самолета штурмовой авиации, большого БЛА или высокоманевренного многофункционального истребителя.

Возможность достижения технического результата достигается путем обеспечения непрерывной радиотехнической разведки (РТР) на защищаемом ЛА и своевременной автоматизированной выдачи команд управления в буксируемую ловушку.

Литература

[1] H. Щербак. Буксируемые ложные цели. Сверхсекретные технологии выходят на свет // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. - 2000, 4, с.4 2-45.

[2] Fiber-optic towed decoy (FOTD) ALE/AN 55. http:\\en.m.wikipedia.org/.

[3] Multirole Figter F/A-18F Super Hornet. http:\\en.m.wikipedia.org/.

[4] Добыкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем / В.Д. Добыкин, А.И. Куприянов, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов; Под ред. А.И. Куприянова. - М.: Вузовская книга, 2007.

[5] Andrzej HOLICZER. Electromagnetic disturbances elimination methods in microprocessor systems (Metody eliminacji zaklóce elektromagnetycznych w systemach mikroprocesorowych) // Prz. electrotechn. - 2012. - 88, 9b. - Pp. 285-286. Реферат 5297.

[6] Youngin Jeon, Jeongmin Kang, Myeongwon Lee, Taeho Moon, and Sangsig Kim. Si-Nanowire-Array-Based NOT-Logic Circuits Constructed on Plastic Substrates Using Тор-Down Methods // J. Nanosci. and Nanotechnol. - 2013. - 13, 5. - Pp. 3350-3353. - Реферат 5282.

[7] Jung-Kyu Lee, Ju-Wan Lee, Jong-Ho Bae, et al. Phenomenological Analysis of Random Telegraph Noise in Amorphous TiOx-Based Bipolar Resistive Switching Random Access Memory Devices // J. Nanosci. and Nanotechnol. - 2012. - 12, 7. - Pp. 5392-5396. - Реферат 5283.

[8] Афанасьев А.В., Демин Ю.., Иванов Б.В., Ильин В.., Кардо-Сысоев А.Ф., Лучинин В.В., Смирнов А.А. Высоковольтный миниатюрный карбидокремниевый источник наносекундных импульсов для генерации рентгеновского и микроволнового излучений // Нано- и микросистемная техника, 2013, 2, с. 30-32.

Система защиты летательного аппарата (ЛА), включающая блок защиты (БЗ) ЛА, расположенный на борту ЛА и буксируемую ловушку, при этом БЗ содержит контейнер, лебедку с вытяжным тросом, к которому присоединен кабель электропитания и кабель управления буксируемой ловушкой, блок управления буксируемой ловушкой с кнопкой и индикатором включения, устройство радиотехнической разведки, буксируемую ловушку, закрепленную на конце вытяжного троса с кабелем электропитания и кабелем управления буксируемой ловушкой, содержащую генератор радиолокационного сигнала помех, отличающаяся тем, что в состав системы защиты ЛА дополнительно введены пассивные уголковые отражатели радиолокационных сигналов и расположенный в радиопрозрачном корпусе буксируемой ловушки блок сверхвысокочастотного оружия функционального поражения (СВЧО ФП) в составе накопителя энергии, генератора сверхкоротких импульсов, антенны и блок управления СВЧО ФП, расположенный на борту ЛА.

Похожие патенты: