Лазерный мир

Утемов С.В., Смагина Т.Ю. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2009

Разработана информационная модель зарубежных приёмных систем предупреждения о лазерном облучении объекта на основе систематизации и анализа информации об их принципах построения и основных тактико-технических характеристиках

Массовое применение высокоточного оружия (ВТО) в вооружённых конфликтах и его высокая эффективность делают проблему защиты объектов от ВТО важной и актуальной. Одним из путей решения этой проблемы является применение систем (комплексов) радиоэлектронного подавления информационных каналов управления ВТО [1]. Эти системы в зависимости от назначения, решаемых задач, места установки комплектуются из различных средств создания помех ВТО, но ни одна из этих систем не обходится без приёмного устройства для предупреждения экипажа об облучении объекта излучением, за которым следует применение ВТО.

К настоящему времени основное внимание уделялось приёмным устройствам для предупреждения экипажа об облучении объекта излучением радиолокационного диапазона волн [2,3]. Однако возрастание роли и места лазерных средств в системах наведения высокоточного оружия армий ряда стран привело к снижению боевой живучести защищаемых объектов и вызвало необходимость применения, начиная с 1980-х годов, в системах и комплексах оптико-электронного подавления (ОЭП) бортовых приёмников предупреждения о лазерном облучении (в натовской терминологии — приёмников LWR [4-9]). К началу 1990-х годов приёмники LWR были приняты на вооружение ведущих армий мира. Приёмниками LWR оснащены американские танки M1A1 и БМП М2 «Breadly» морской пехоты США, израильские танки «Merkava», японские танки «Type 90» и БМП «Type 89», итальянские танки «Ariete» и боевые машины «Centauro» и VCC-80. В армии ФРГ комплексы ОЭП типа MUSS, устанавливаемые на танках «Leopard 2A5» и БМП типа BOXER, FENNEK и pUmA, также имеют в своем составе приёмники LWR. Аналогичные приёмники предупреждения о лазерном облучении французской фирмы GIAT устанавливаются на танках AMX30B2, «Leklerk» и боевых машинах AMX10RC. В последнее десятилетие приёмниками LWR оснащены польские танки Рт-91 (польский вариант российского танка Т-72 с приёмниками SSC-1 польской фирмы РСО) и танки Словении типа М-55S с приёмниками предупреждения о лазерном облучении ЫКЭ-ЗА, -4А Украинские разработчики усовершенствовали датчики лазерного облучения (ДЛО) российского комплекса ОЭП «Штора» [5,8,9]. Приёмниками LWR оснащены все типы военных самолётов и вертолётов армий стран НАТО [7].

Пристальное внимание, уделяемое приёмникам LWR за рубежом, важность решаемых ими задач вызывают необходимость разработки информационной модели зарубежных приёмных систем предупреждения о лазерном облучении объекта. Под информационной моделью этих зарубежных приемных систем подразумевается их систематизированное прогностическое описание в ожидаемых условиях применения в части решаемых этими системами задач, их наиболее вероятного состава, структуры и основных тактикотехнических характеристик (ТТХ) системы и её элементов, а также потенциальных возможностей системы по обнаружению и селекции лазерных излучений.

К настоящему времени абсолютное большинство работ [4-10] содержит сведения лишь об основных ТТХ приёмников. Имеющиеся разрозненные, зачастую противоречивые сведения о принципах построения и основных ТТХ этих приёмников [11-14] не позволяют проводить оценку их возможностей по обнаружению излучений лазерных средств, работающих на разных длинах волн.

Целью статьи является систематизация и анализ информации о принципах построения и основных тактико-технических характеристиках зарубежных приёмных систем предупреждения о лазерном облучении объекта.

Основные тактико-технические характеристики зарубежных приёмных систем предупреждения о лазерном облучении объектов, содержащиеся в разработанной автоматизированной базе данных оптико-электронных средств [10], приведены в табл. 1.

Рассмотрим особенности построения основных типов приёмников LWR.

Система предупреждения о лазерном облучении COLDS (рис. 1) разработана немецкой компанией LFK. В период с 1986 г. по 1988 г. она прошла войсковые испытания в вооруженных силах США, а с 1990 г. поставляется в Великобританию, Германию, Канаду и Финляндию.

Рис. 1. Система предупреждения о лазерном облучении COLDS (корабельный вариант)

Система может устанавливаться на всех типах самолётов и вертолётов, бронетанковой техники, а также кораблях ВМС ведущих зарубежных стран. В состав системы входит четыре датчика (размеры 270*200*80 мм) и электронный блок (размеры 400*160*220 мм), который имеет интерфейс (стандарт К.8 422) для сопряжения с бортовыми системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Данная система работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28В. Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: 0,4-1,7 мкм. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°, по углу места -от -45° до +45°.

Система предупреждения о лазерном облучении Тип 218S (рис. 2) разработана американской фирмой Hughes Danbury Optical System для подразделений сухопутных войск и может устанавливаться на бронетранспортёрах и боевых бронированных машинах.

В её состав входят пять датчиков, смонтированных в оптоэлектронном блоке, который имеет интерфейс (стандарт RS 422) для сопряжения с боевыми системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Данная система имеет круговую зону обзора и может функционировать в сложных метеорологических условиях. Работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28 В (потребляемая мощность 30 Вт).

Рис. 2. Оптоэлектронный блок системы предупреждения о лазерном облучении Тип 218S

Система предупреждения о лазерном облучении SSC-1 (рис. 3) разработана польской фирмой Przemyslowe Centrum Optyki и может устанавливаться на всех типах бронетанковой техники, постах наблюдения, а также кораблях ВМС.

Рис. 3. Система предупреждения о лазерном облучении SSC-1

В состав системы входят датчики, смонтированные в четырёх оптоэлектронных блоках, блок коммутации, блок накопления и обработки информации, который имеет интерфейс для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: 0,6 —11,0 мкм. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°, по углу места — от -12° до +24°. Точность определения направления облучения по азимуту: в передней зоне — 8°, с тыльной стороны — 19°. Работает от источника электропитания постоянного тока напряжением 1827 В.

Система предупреждения о лазерном облучении Тип 453 (рис. 4) разработана английской фирмой ВАЕ System для летательных аппаратов и может устанавливаться на всех типах боевых самолётов и вертолётов.

В её состав входят блоки индикации, коммутации и три датчика, соединяющиеся оптоволоконными кабелями с блоком обработки информации, который имеет интерфейс (стандарт RS 422) для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации.

Рис. 4. Система предупреждения о лазерном облучении Тип 453

Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: основной — 0,3-1,1 мкм; дополнительный — 0,3-1,8 мкм. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°, по углу места — 180°. Точность определения направления облучения по азимуту — 45°. Работает от бортового источника электропитания.

Система предупреждения о лазерном облучении AN/AVR-2A (рис. 5) разработана американской фирмой Hughes Danbury Optical Systems для подразделений вооруженных сил США и может устанавливаться на вертолёты и самолёты.

Рис. 5. Система предупреждения о лазерном облучении AN/AVR.-2A

Зона обзора системы составляет: по азимуту

— 360°; по углу места — от — 45° до +45°. Работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28 В.

В её состав входят датчики, смонтированные в четырёх оптоэлектронных блоках, блок коммутации и обработки информации, который имеет интерфейс (стандарт 1553В) для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации, а также с системой предупреждения о радиолокационном облучении AN/AFR-39(V). Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°; по углу места — от — 45° до +45°. Работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28 В.

Система предупреждения о лазерном облучении AN/AVR.-3(V) (рис. 6) разработана американской фирмой Raytheon E-Systems.

Она может устанавливаться на всех типах вертолётов и самолётов. В состав системы входят датчики, смонтированные в четырёх оптоэлектронных блоках (размеры 63*85*150 мм; масса 0,59 кг),

блок коммутации и обработки информации, который имеет интерфейс для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации (размер 146*106×79 мм; масса 1.5 кг), дисплей (размер 158*80×80; масса 1,2 кг).

Рис. 6. Система предупреждения о лазерном облучении AN/AVR-3(V)

Зона обзора системы составляет 360° по азимуту. Система работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28 В.

Система предупреждения о лазерном облучении РA 7030 (рис. 7) разработана английской фирмой ВAЕ Systems и производится для вооруженных сил Великобритании, CШA и Канады.

Рис. 7. Система предупреждения о лазерном облучении РА 7030 Она может устанавливаться на вертолётах и самолётах. В её состав входят оптоэлектронный блок (вес 2 кг), блок коммутации и обработки информации, который имеет интерфейс для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°; по углу места — от -45° до +10°. Точность определения направления облучения по азимуту — 15°. Система работает от бортового источника электропитания постоянного тока напряжением 28 В (потребляемая мощность не более 12 Вт).

Система предупреждения о лазерном облучении LWS-200 разработана южноафриканской фирмой АУГГОО№С8. Она может устанавливаться на вертолётах, самолётах, танках, бронетранспортерах и боевых бронированных машинах. В её состав входят датчики, смонтированные в четырёх оптоэлектронных блоках (размер 64*86*103 мм; масса 0,7 кг), дисплей (размер 130*146*113 мм; масса 1,1 кг), блок коммутации и обработки информации (размер 79*105*146 мм; масса 1,2 кг), который имеет интерфейс для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации, а также с многофункциональной системой предупреждения о радиолокационном облучении MSWS. Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: 0,6-1,8 мкм. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°; по углу места: от -40° до +20°.

Система предупреждения о лазерном облучении AN/VVR-1 (рис. 8) разработана американской фирмой Raytheon Optical Systems для подразделений сухопутных войск.

Рис. 8. Система предупреждения о лазерном облучении AN/VVR. -1

Система может устанавливаться на танках, бронетранспортерах, боевых бронированных машинах. В её состав входят четыре оптоэлектронных блока, блок коммутации и обработки информации, который имеет интерфейс для сопряжения с системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Зона обзора системы составляет: по азимуту — 360°; по углу места — от -55° до +55°. Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: 0,5-1,6 мкм. Время обнаружения облучения: менее 100 мкс. Система работает от бортового источника электропитания.

Система предупреждения о лазерном облучении LГRD (рис. 9) разработана словенской компанией Бойпа и предназначена для обнаружения излучения лазерных дальномеров, целеуказателей и косвенного ненаправленного излучения. Может устанавливаться на всех типах наземной боевой техники и кораблях ВМС.

Рис. 9. Система предупреждения о лазерном облучении LIRD

В её состав входят датчики, смонтированные в оптоэлектронном блоке, который имеет интерфейс (стандарт Я8 422) для сопряжения с боевыми системами управления вооружением или системами контроля и отображения информации. Она имеет круговую зону обзора и может функционировать в сложных метеорологических условиях. Диапазон регистрируемых длин волн лазерного излучения: 0,4-1,6 мкм, зона обзора по углу места от -7° до -13°. Размеры оптоэлектронного блока: 150*200 мм, блока обработки и отображения информации: 62*120*190 мм, масса: 3,2 и 1,6 кг, соответственно. Работает от бортового источника электропитания.

С использованием разработанной системы управления автоматизированной базой данных оптико-электронных средств [10] построена гистограмма распределения приёмников предупреждения о лазерном облучении по длинам волн, приведённая на рис. 10.

Анализ данных о ТТХ приёмников лазерного облучения (см. табл. 1) и гистограммы распределения на рис. 10 показал следующее.

Абсолютное большинство (порядка 80 %) приёмников (датчиков) лазерного облучения позволяет регистрировать и обнаруживать импульсное излучение лазерных средств, работающих в ближнем инфракрасном диапазоне (на длинах волн 0,63; 0,69; 1,06; 1,54 мкм). В последнее десятилетие разработаны и приняты на вооружение зарубежных армий приемники LWR для обнаружения лазерного излучения на длине волны 1,54 мкм, безопасной для зрения операторов Доля этих датчиков составляет в настоящее время величину порядка 50 % от общего числа датчиков лазерного облучения. Кроме того, разрабатываются ДЛО, позволяющие осуществлять приём лазерного излучения средств, работающих в широком диапазоне длин волн 0,6 …11 мкм, в том числе излучений на длине волны 10,6 мкм. Доля этих средств на сегодняшний день относительно невелика и составляет величину порядка 10%. Современные приёмники лазерных излучений ориентированы на детектирование импульсов длительностью 10.100 нс. При этом основным информативным признаком является короткая длительность импульса. Длинные импульсы или непрерывное излучение не обнаруживаются.

В настоящее время практически во всех типах зарубежных ДЛО приёмники лазерного излучения выполняются в виде многоэлементных линеек или матриц, что позволяет при использовании единой формирующей оптики повысить точность определения направления на лазерное средство подсвета (точность измерения его угловых координат). При фокусировке излучения объективом информация о направлении лазерной подсветки объекта представляет собой номер элемента (п) для линейки или номера строки (т) и элемента (п) в строке в случае матрицы. В силу малых размеров элементов уменьшаются величины фоновой засветки и порогового потока. Анализ основных ТТХ зарубежных ДЛО показывает, что без изменения оптической части только за счёт оптимизации электронного тракта можно реализовать пороговую облучённость 10-6…10-5 Вт/см2. Приёмник излучения, используемый, например, в ДЛО «Варта» (Украина), содержит 12 кодовых линеек размером 12*0,3 мм с темновым током 10 нА (см. рис. 11а) [12,13]. Днём из-за фоновой засветки ток линеек повышается до 1 мкА. При токовой чувствительности 8^0,04 А/Вт пороговый поток линейки в полосе 1 кГц будет равен 5*10-10 Вт. В силу того, что излучение распределено по 12 линейкам (зазор ~ 0,2 мм), суммарный поток должен превышать 100 нВт для фиксации облучённости 10-7 Вт/см2 с отношением сигнал/шум 10 [13].

Полное содержание статьи: https://cyberleninka.ru/article/n/zarubezhnye-priyomnye-sistemy-preduprezhdeniya-o-lazernom-obluchenii-obekta/pdf