Устройство индивидуальной защиты летательного аппарата от управляемых ракет с оптическими головками самонаведения

Полезная модель относится к системам индивидуальной защиты летательных аппаратов от управляемых ракет с оптическими головками самонаведения путем постановки активных помех с борта атакуемого летательного аппарата. Отличительная особенность предлагаемого устройства состоит в том, что блок формирования некогерентного оптического излучения, входящий в его состав, дополнительно снабжен направленным в нижнюю полусферу зоны защиты летательного аппарата ультрафиолетовым излучателем. Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает повышение живучести защищаемого летательного аппарата в условиях применения противником управляемых ракет различного типа.

Полезная модель относится к системам индивидуальной защиты боевых, военно-транспортных и гражданских самолетов и вертолетов от переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК), оснащенных управляемыми ракетами (УР) с оптическими головками самонаведения (ОГСН).

Согласно статистике большая часть потерь самолетного и вертолетного парка является следствием использования противником УР класса «земля-воздух», оснащенных инфракрасными головками самонаведения (ИК ГСН), - до 90% [1]. Среди УР этого типа наибольшее распространение получили ПЗРК Stinger (США), которые применяются не только вооруженными силами многих стран, но бандформированиями различного толка.

Для защиты от УР с ИК ГСН летательные аппараты (ЛА) используют специальные бортовые системы индивидуальной защиты, в том числе устройства постановки активных помех. Так известно устройство индивидуальной защиты ЛА от УР с ИК ГСП, содержащее блок формирования некогерентного оптического излучения в виде излучателя модулированного инфракрасного (ИК) излучения в составе излучающего элемента, выполненного в виде газоразрядной лампы с цезиевым наполнением с модуляцией излучения по разрядному току, и оптической системы, формирующей индикатрису излучения по азимуту и углу места [2]. Конструкция этого устройства, выбранного в качестве прототипа, дает возможность формировать помеховой сигнал, обеспечивающий срыв наведения ИК ГСН в спектральном диапазоне 3,8-4,7 мкм.

Недостаток устройства, выбранного в качестве прототипа, состоит в принципиальной невозможности противодействия ПЗРК, у которых головки самонаведения снабжены двумя каналами приема сигнала от цели - в инфракрасном (ИК) и утрафиолетовом (УФ) диапазонах излучения (т.н. оптические головки самонаведения - ОГСН), например ПЗРК Stinger-Post (США) [3]. ОГСН ПЗРК Stinger-Post работает в ИК (3,8...4,7 мкм) и УФ (0,1...0,4 мкм) диапазонах. УФ канал приема сигнала от цели используется для наведения УР по отрицательному контрасту ЛА на фоне неба, когда соотношение «сигнал/помеха» в УФ канале оказывается выше, чем в ИК канале (при атаках низколетящих целей).

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении живучести ЛА, путем постановки активной помехи ОГСН в УФ диапазоне оптического спектра.

Предлагаемое устройство индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН, как и устройство индивидуальной защиты, выбранное в качестве прототипа, содержит в составе установленного на борту ЛА блока формирования некогерентного оптического излучения ИК излучатель. Отличие от прототипа состоит в том, что блок формирования некогерентного оптического излучения дополнительно снабжен направленным в нижнюю полусферу зоны защиты ЛА УФ излучателем в составе излучающего элемента и оптической системы, формирующей круговую по азимуту индикатрису излучения, причем величина угла излучения оптической системы по углу места составляет не менее удвоенной величины максимального тангажа ЛА, ее оптическая ось ориентирована перпендикулярно горизонтальной плоскости ЛА и проходит через геометрический центр проекции контура фюзеляжа ЛА на эту плоскость, а сила излучения в спектральном диапазоне 0,1...0,4 мкм составляет не менее 35...40 Вт/ср.

На фиг.1 приведена блок-схема варианта конкретного выполнения заявляемого устройства. В данном конкретном случае устройство индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН содержит блок формирования некогерентного оптического излучения 1 в составе ИК излучателя 2, УФ излучателя 3 и блока питания и управления 4. Излучатель 2 содержит излучающий элемент, выполненный в виде газоразрядной лампы с цезиевым наполнением с модуляцией излучения по разрядному току, и светопреобразующий элемент, формирующий индикатрису помехового излучения в ИК диапазоне (на фиг.1 не показаны). Излучатель 3 содержит излучающий элемент 5 и оптическую систему 6, формирующую индикатрису помехового излучения в УФ диапазоне по азимуту и углу места. Излучающий элемент 5 выполнен в виде газоразрядной лампы, в состав рабочей среды которой входит ртуть и излучающие добавки, определяющие спектральный состав излучения - УФ. Излучатель 3 размещен на нижней поверхности фюзеляжа ЛА, а оптическая система 6 излучателя 3 выполнена зеркально отражающей в нижнюю полусферу зоны защиты ЛА. Конструкция оптических систем подобного типа достаточно хорошо известны и в данном случае следует только отметить, что оптическая система 6 формирует круговую по азимуту индикатрису излучения, величина угла излучения (по углу места) составляет не менее удвоенной величины максимального угла тангажа защищаемого ЛА, а ее оптическая ось ориентирована перпендикулярно горизонтальной плоскости ЛА и проходит через геометрический центр проекции контура фюзеляжа ЛА на эту плоскость (на рис.1 не показано). Блок питания и управления 4 выполнен по обычной схеме, применяемой для газоразрядных ламп.

Использование УФ канала наведения ОГСН УР осуществляется при атаках на воздушную цель (ЛА) снизу или под небольшим углом тангажа, когда цель находится на фоне неба над линией горизонта. Следовательно, помеховый сигнал с борта ЛА должен излучаться в нижнюю полусферу зоны защиты ЛА, а по структуре должен быть близок к излучению атмосферы в направлении земной поверхности (нисходящее излучение), но превосходить это излучение по интенсивности. При этом для ОГСН светимость фона (неба) становиться меньше светимости той части пространства, которую экранирует фюзеляж ЛА, а поскольку ОГСН настроена на наведение по отрицательному контрасту, то это приводит к уводу УР (после захвата цели) по угловым координатам в сторону от ЛА.

Естественным источником УФ в атмосфере Земли является Солнце. В пределах точности наблюдения тепловое и световое излучение Солнца можно считать постоянным [4]. Количество солнечной радиации, поступающее на поверхность перпендикулярную лучам за пределами атмосферы Земли при среднем расстоянии от Солнца до Земли, равно 1395 Вт/м² (т.н. солнечная постоянная). Интенсивность потока УФ составляющей солнечной радиации, достигающей земной поверхности (или приземного слоя атмосферы, что одно и тоже), составляет не более 5...10 Вт/м² с учетом сезонных и суточных изменений и географических координат места. Спектральный состав УФ составляющей солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, соответствует 0,28...0,4 мкм.

Таким образом помеховое излучение должно представлять собой направленный вниз поток непрерывного некогерентного электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 0,28...04 мкм с интенсивностью не менее 10 Вт/м². Для обеспечения надежного срыва наведения ОГСН и с учетом ее конструктивных особенностей интенсивность (энергетическая светимость) помехового излучения должна превышать интенсивность УФ составляющей нисходящего излучения в приземном слое атмосферы в 3...5 раз (не менее) и составлять, соответственно, не менее 35...40 Вт/ср в спектральном диапазоне 0,1...0,4 мкм.

Заявляемое устройство работает следующим образом:

При входе ЛА в атакоопасную зону с блока 4 подаются управляющие сигналы на излучающие элементы излучателей 2 и 3 блока 1 и осуществляется их запуск (зажигание). Излучатель 2 формирует в зоне защиты ЛА активную помеху в виде некогерентного модулированного ИК излучения, а излучатель 3 формирует активную помеху некогерентного непрерывного УФ излучения в нижней полусфере зоны защиты ЛА. Расчеты показывают, что минимальный угол излучения () оптической системы 6 излучателя 3, обеспечивающий перекрытие атакоопасной зоны по углу места при произвольном взаимном маневрировании ЛА и УР, определяется соотношением:

tg/2tg

где - максимальный угол тангажа ЛА.

Таким образом излучатель 1 устройства индивидуальной защиты ЛА от УР с ОГСН формирует в зоне защиты ЛА активную помеху, которая способна обеспечить подавление (путем перенацеливания) ОГСН, работающую в двух диапазонах электромагнитного спектра - ИК и УФ, в частности УР ПЗРК Stinger-Post.

Заявляемое устройство совместимо с другими бортовыми средствами индивидуальной защиты ЛА и обеспечивает повышение живучести ЛА в условиях применения противником УР различного типа. Промышленная применимость заявляемого устройства определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе изготовления в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.

Литература

1. Зарубежное военное обозрение, 2000, №6.

2. Изделие AN/ALQ - 157, проспект фирмы LORAS EOS, 1984.

3. Зарубежное военное обозрение, 1996, №7.

4. А.Х.Хргиан, Физика атмосферы, Л., Гидрометеоиздат, 1978.

Устройство индивидуальной защиты летательного аппарата от управляемых ракет с оптическими головками самонаведения, содержащее в составе установленного на борту летательного аппарата блока формирования некогерентного оптического излучения излучатель инфракрасного излучения, отличающийся тем, что блок формирования некогерентного излучения дополнительно снабжен направленным в нижнюю полусферу зоны защиты летательного аппарата ультрафиолетовым излучателем в составе излучающего элемента и оптической системы, формирующей круговую по азимуту индикатрису излучения, причем величина угла излучения оптической системы по углу места составляет не менее удвоенной величины максимального угла тангажа летательного аппарата, ее оптическая ось ориентирована перпендикулярно горизонтальной плоскости летательного аппарата и проходит через геометрический центр проекции контура фюзеляжа летательного аппарата на эту плоскость, а сила излучения излучающего элемента ультрафиолетового излучателя в спектральном диапазоне 0,1...0,4 мкм составляет не менее 35...40 Вт/ср.