Исраил 95REG (israil_95reg) wrote,
Исраил 95REG
israil_95reg

Category:

По поводу БПЛА. БПЛА, как объект обнаружения и поражения. Часть 6

4.3.3. БПЛА как объект оптико-электронной разведки

Средства ОЭР видимого диапазона представляют собой достаточно надёжное средство обнаружения малоразмерных малоскоростных БПЛА, представляющих сложности для средств РЛР. Однако, эффективность оптического обнаружения БПЛА существенно зависит от факторов окружающей среды, прежде всего, от времени суток и погодных условий. Обнаружение БПЛА средствами ОЭР допустимо при возможности построения проекции его визуального облика проекции на картинную плоскость после использования всех возможных способов повышения контрастности и восстановления пропущенных элементов графического образа. Увеличение дальности обнаружения достигается за счет сужения поля зрения средства ОЭР, уменьшения зоны его обзора и увеличения времени поиска. Поэтому средства ОЭР в видимом диапазоне являются не очень эффективными устройствами для проведения поиска БПЛА. Однако, при поступлении внешних целеуказаний, например, от РЛС, эти средства могут быть эффективно использованы для сопровождения БПЛА. По сравнению с пилотируемым ЛА контрастность БПЛА, относительно фона в видимом диапазоне, является невысокой из-за меньших габаритов, отсутствия на БПЛА световых маяков, уменьшенного или отсутствующего факела двигателя и меньшей поверхности отражения. Критерии обнаружения и распознавания типа БПЛА средствами ОЭР представлены в работе.

1.jpg

На рисунке показаны рубежи обнаружения БПЛА. Эти рубежи рассчитаны для БПЛА с различными массогабаритными параметрами для ОЭР оснащенном объективом с углом поля зрения 20o и фокусным расстоянием f=230 мм при метеорологической дальности видимости не менее 100 км (коэффициент рассеяния в видимой области спектра γv≤0,0392).

С указанными на рисунке данными согласуется информация о расчетной дальности обнаружения БПЛА:

- нано, микро БПЛА: 300-500 м;
- средние БПЛА (типа "Тахион", "Орлан"): 500-5000 м

Рубежи обнаружения БПЛА средствами ОЭР


Показано, что по данным полигонных испытаний средняя дальность визуального обнаружения БПЛА имеющимися средствами ОЭР
составляет:

1. при наблюдении полета БПЛА во фронт: 100-400 м;
2. при наблюдении с боковых ракурсов: 150-700 м.

Опыт полигонных испытаний показал, при фактических высотах полета малых БПЛА 300-1000 м даже при применении яркой окраски их визуальное обнаружение крайне затруднено. Применение оптического увеличения в средствах ОЭР, используемых в
настоящее время в отечественных ЗРК и ЗАК в качестве дублер-прицелов, систем обнаружения и сопровождения воздушных целей, позволяют увеличить дальность обнаружения БПЛА в 4,5-14 раз, в частности:

1. при увеличении 4,5-крат – до 2,2 км;
2. при увеличении 14-крат – до 6,7 км.

Однако очевидно, что при оптическом увеличении будет снижаться вероятность обнаружения БПЛА по причине сужения области обзорного пространства.

При рассмотрении указанных значений необходимо учесть, что эти дальности получены для относительно идеальных погодных условий и отсутствия различных случайных помех или шумов, возникающих в ОЭС. Уменьшение дальности обнаружения в конкретных условиях по отношению к дальности в идеальных условиях приближённо можно оценить по изменению силы оптического излучения (мощность излучения на единицу телесного угла) для приемника средства ОЭР. Дымка, влажность, осадки приводят к существенному снижению прозрачности атмосферы в областях спектра в которых работают приёмники ОЭР и делает их применение неэффективным.

Анализируя тактико-технические характеристики (ТТХ) средств ОЭР дополнительно необходимо отметить следующее. В средствах ОЭР с дискретным сканированием, время обзора рабочей области (зоны, сектора) пространства, как правило, измеряется единицами секунд. Так, средство ОЭР на зенитном ракетно-артиллерийском комплексе (ЗРАК) "Палаш/Пальма", при мгновенном поле зрения ТВ-системы 2° 3°, обеспечивает обнаружение воздушных целей на дальности 6-10 км, требуемое время автоматического поиска в угловом поле – секторе 60° 16° составляет около 3 с. При азимутальном угле обзора 180°, время однократного просмотра пространства будет приближаться к 10 с, а при азимутальном угле 360°, необходимом, например, для отражения групповой атаки с различных направлений, время обзора становится недопустимо большим. Существующие тенденции развития средств ОЭР предполагают переход к многоканальному обнаружению БПЛА, однако на существующих комплексах противодействия БПЛА такие средства не получили широкого распространения

Помимо средств ОЭР работающих в видимом диапазоне, обнаружение БПЛА возможно средствами ОЭР, работающими в ИК-диапазоне. Средства ОЭР ИК-диапазона особенно эффективны в ночное время. Тепло от БПЛА выделяется, в основном, силовой установкой и, в меньшей мере, электронными компонентами, а также точками торможения на несущих краях крыльев, пропеллеров и винтов.

Разработчики БПЛА стараются снизить излучение в ИК-диапазоне в направлении размещенных на земле приемников и перенаправить это излучение вверх. Кроме того, в конструкции БПЛА могут использоваться материалы с высокой теплопроводностью, такие как серебро и алюминий. В каждом конкретном случае возможность БПЛА быть обнаруженным в ИК диапазоне определяется его тепло-излучательной способностью, контрастом и площадью излучения

Необходимо отметить, что эффективность ОЭР ИК-диапазона существенно зависит от погодных условий. В условиях дымки, влажности, осадков заметность БПЛА в ИК-диапазоне существенно снижается, особенно для длин волн λ=0,76…5 мкм. Это происходит потому, что за исключением полета БПЛА с воздушно-реактивным двигателем (ВРД) на форсированных режимах и БПЛА с ракетным двигателем твердого топлива (РДТТ), основным источником ИК-излучения являются элементы корпуса БПЛА, которые прикрывают отсеки с силовой установкой и детали выхлопной системы. Эти участки конструкции БПЛА, тем не менее, отличаются невысокими значениями тепловых потоков q≤25…50 Вт/ср, и, соответственно, низкая сила их излучения с учётом снижения прозрачности атмосферы не позволяет использовать ОЭР ИК-диапазона для повышения вероятности обнаружения БПЛА. При этом БПЛА с электродвигателями принципиально отличаются предельно низкими уровнями ИК-заметности

Дополнительно нужно отметить, что для снижения заметности БПЛА могут выбираться профили и направления их полета, снижающие эффективность средств ОЭР видимого и ИК-диапазона, например, заход на цель со стороны солнца или другого мощного источника видимого света и ИК-излучения.

4.3.4. БПЛА как объект акустической разведки

Акустическая заметность является важным дополняющим фактором, который позволяет повысить достоверность обнаружения БПЛА в условиях при которых «традиционные» средства: оптические и радиолокационные, не могут обеспечить требуемого уровня вероятности его обнаружения

БПЛА в полёте генерирует акустические (звуковые) волны, принимаемые акустическими микрофонами, которые преобразуют акустическое давление в электрический сигнал. Источниками звуковых волн, обычно, являются двигательные установки и лопасти воздушных винтов. Частота генерируемого звука кратна частоте выхлопа горячих газов, количеству и частоте вращения лопастей воздушного винта. Интенсивность звука зависит от скорости обтекания лопастей

В реальных средах звуковые волны затухают вследствие вязкости воздушной среды и молекулярного затухания. Звуковые волны дополнительно затухают при распространении вдоль поглощающей поверхности и, чем выше коэффициент поглощения этой поверхности, тем большее затухание она вносит в распространяющуюся волну. Однако еще более существенную роль в затухании звуковых волн играет турбулентность воздуха. В немалой степени этому способствует ветер и восходящие потоки воздуха. На низких частотах дополнительное затухание не зависит от расстояния до источника звука. А на дальних (более 4 км) расстояниях высокие частоты практически не принимаются.

Применение для обнаружения БПЛА средств АР обеспечивает:
1. определение пеленга на БПЛА;
2. определение класса (типа) БПЛА.

Средства АР, использующие естественные поля, обладают следующими достоинствами:
1. обеспечивают устойчивое автоматическое обнаружение малоскоростных маловысотных БПЛА в любых погодных условиях, в условиях
плохой оптической видимости и в условиях сложных рельефов местности;
2. обеспечивают скрытность функционирования и сохранение работоспособности в условиях РЭП;
3. имеют малые габариты, низкое энергопотребление и лучше других систем (в сравнении с радиолокационными, оптико-электронными) удовлетворяют критерию "эффективность – стоимость"

Акустические системы нашли своё применение в охранных системах, пограничных структурах и неплохо себя зарекомендовали при обнаружении одиночных БПЛА в относительно незашумлённых условиях.

Суммарный спектр акустического излучения тактического БПЛА обусловлен гармоническими и широкополосными составляющими. Он включает в себя гармонические оставляющие излучения двигателя, шума оборотов винта, излучение механической природы, а также высокочастотную и низкочастотную составляющие шума двигателя с непрерывными по частоте спектрами. В шуме силовой установки БПЛА, имеющей поршневой двигатель воздушного охлаждения, при отсутствии в его выхлопном тракте глушителя определяющим источником внешнего шума является поршневой двигатель.

Подробное исследование возможностей обнаружения средствами АР было представлено в одной из работ. Результаты этого исследования показали:

1. что спектры БПЛА типа «квадрокоптер» и «моноплан» имеют ярко выраженные гармонические составляющие с частотами, кратными частоте вращения винта, при этом спектр акустического сигнала "квадрокоптера" шире, чем у моноплана, что объясняется некоторым
различием режимов работы их двигателей в процессе полета или при работе системы компенсации ветровых возмущений;
2. для акустических сигналов БПЛА, при их когерентном накоплении, в спектре наблюдаются гармоники с частотами до 8-10 кГц, при этом при наблюдении БПЛА самолетного типа под малыми углами к направлению его движения структура спектра изменяется незначительно, что дает возможность применять накопление акустических сигналов на длительных интервалах времени;
3. одним из признаков для классификации БПЛА могут быть характерные изменения спектра акустического сигнала при изменении режимов работы двигателя БПЛА.

Основными недостатками, ограничивающими применение акустических систем при решении задач обнаружения БПЛА, являются:

1. низкая точность определения координат БПЛА;
2. небольшие рубежи обнаружения БПЛА: до 1,5-2 км по дальности и до 1 км по высоте;
3. низкая чувствительность.

Представлены следующие значения дальностей обнаружения БПЛА средствами АР:

1. планерный БПЛА с электрическим двигателем – 100-200 м;
2. вертолетный БПЛА с электрическим двигателем – 200-300 м;
3. БПЛА с поршневым двигателем – до 2 км.

Однако, акустические характеристики силовых установок малых БПЛА позволяют осуществлять скрытное их применение с высот более 50-500 м. Эти выводы подтверждаются опытом применения Грузией в Южной Осетии мини-БПЛА "Скайларк" (израильского производства), которые вели разведку на высотах 700-2000 м. При этом, не отмечено ни одного случая их визуального обнаружения с земли по звуку.

Однако несмотря на изначально пессимистические прогнозы в отношении использования средств АР для обнаружения малых БПЛА работы в этом направлении продолжаются. Так, японская компания ALSOK представила рабочую систему обнаружения и распознавания "БПЛА-квадрокоптеров" по звуку, который они издают при полете. Система обнаружения состоит из акустических датчиков с дальностью действия 150 м, камер наблюдения и базы данных, в которой содержатся данные об уникальных акустических сигнатурах, наиболее распространенных БПЛА. Разработчики утверждают, что данная система может точно определить модель БПЛА и направление его движения. Эти данные и другие значения характеристик БПЛА, а также основных составляющих комплекса боевого применения БПЛА могут быть использованы при разработке системы мер противодействия этим средствам.

5. Групповое применение БПЛА как основное направление повышение эффективности их использования

Одной из стратегий повышения эффективности применения БПЛА является переход к их групповому применению, в рамках реализации стратегии сетецентрического управления. Разработка теоретических основ группового применения БПЛА являются логическим продолжением идей специализации БПЛА в группе, а также возможности достижения требуемых результатов малыми затратами сил и средств.
Основными задачами применения групп БПЛА являются:

1. повышение вероятности и эффективности выполнения целевой задачи за счет многократного дублирования функций и специализации ролей отельных БПЛА в группе;
2. истощение ресурсов средств поражения, за счёт принуждения её к противодействию большому количеству целей, в условиях, которые превышают их боевые возможности;
3. маскировка направления и средств нанесения основного удара, дезорганизация систем управления, обнаружения и целераспределения, за счет отвлечения средств поражения на множество второстепенных однотипных целей – группу БПЛА;
4. имитация массированного применения основных средств вооружения, формирование "виртуальной воздушной обстановки";
5. деморализация и подрыв воли живой силы противника.

С целью отработки технологии применения групп БПЛА ведутся исследования на математических моделях и натурных макетах, проводятся натурные эксперименты в модельных условиях и в реальных боевых действиях.

Группы БПЛА по принципу построения боевого порядка могут быть:

1. упорядоченными (стая, рой): боевой порядок строится на основе алгоритма управления группой, который реализуется внутри группы или по командам с наземного/воздушного ПУ;
2. неупорядоченными: боевой порядок определяется последовательностью старта БПЛА и индивидуальными алгоритмами функционирования и программой полета каждого аппарата.

Упорядоченные группы могут быть:

1. автономными – после старта реализуют свой (заданный при старте или формируемый в процессе полёта) алгоритм функционирования
2. связанными – после старта реализуется алгоритм, который формируется и контролируется извне – с наземного/воздушного ПУ.

По боевому составу группы БПЛА могут быть:

1. однородными: в состав группы входят БПЛА одного типа и одинакового функционального назначения;
2. неоднородными: в состав группы входят БПЛА разного типа и функционального назначения.

По боевой специализации группы БПЛА могут быть:

1. целевыми: ударные, разведывательные, истребительные и т.д.;
2. многоцелевыми: разведывательно-ударными, истребительно-ударными и т.п.

Основными объектами для реализации технологии группового применения могут быть (по хронологии и целесообразности развития):

1. малоразмерные БПЛА различного назначения: разведывательные, ударные, постановщики помех, имитирующие и т.д.;
2. ударные авиационные средства типа планирующих авиационных бомб и крылатых ракет;
3. перспективные автономные БПЛА различного назначения.

Очевидно, что чем выше автономность и неоднородность группы БПЛА, тем более сложные задачи она может выполнять. Соответственно, тем более сложным будет ее алгоритм функционирования, а также бортовой комплекс управления каждого БПЛА. В ближайшем будущем, вероятнее всего, произойдет создание автономных смешанных целевых и многоцелевых групп БПЛА. При этом промежуточным этапом эволюции форм применения БПЛА может рассматриваться создание смешанных групп БПЛА и пилотируемых ЛА. При этом принципиальным вопросом повышения эффективности применения группы БПЛА является наличие в контуре управления человека, которому свойственны объективные физиологические ограничения на количество одновременно контролируемых параметров и на скорость реакции. Зависимость качества управления от физиологического состояния и текущей нагрузки (физической, информационной и психической) человека в перспективе приведёт к полному исключению его из всех промежуточных этапов управления группой БПЛА, оставив ему одну функцию – функцию принятия решения на боевое применение группы БПЛА и первоначального формирования программы автономных действий для реализации группой оперативного замысла.
Tags: БПЛА
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments