ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ВЫСОКОТОЧНОМУ ОРУЖИЮ С ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМИ УСТРОЙСТВАМИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2014. № 2.

Чл. -корр. РАРАН В.В. Степанов1, Г.А. Гуменюк2, В.И. Евдокимов1

ОАО «ВНИИТрансмаш», 2478 ВП МО

В статье на основе анализа современного противотанкового оружия, использующего опти­ко-электронные сенсоры для самоприцеливания (самонаведения), а также результатов выполненных экспериментов оцениваются способы защиты бронетанковой техники отстрелом пиротехнических гранат — постановщиков помех (маскирующих аэрозольных образований, ложных тепловых целей). Сделаны выводы о достоинствах и недостатков каж­дого из этих способов.

Проблема реализации принципа «fire-and- forget» («выстрелил и забыл») привлекала разра­ботчиков управляемого оружия с 50-х годов про­шлого века, так как он освобождал наводчика от длительного слежения за полетом боеприпаса к цели [1-3]. С развитием оптико-электронной тех­ники было создано первое поколение пассивных головок самонаведения (ГСН), не требующих постоянного маркирования цели. На вооружении появились противокорабельные и авиационные ракеты с такими ГСН. Корабль и самолет могли хорошо отслеживаться по контрасту на равномер­ных фонах.

Как ответ, для защиты были разработаны выстреливаемые пиротехнические боеприпасы, способные экранировать атакуемый объект, а также создавать ложные цели с имитацией кон­траста защищаемого объекта относительно фона.

Предпринимались попытки создать пассив­ные ГСН и для противотанковых ракет, но эта задача оказалась предельно трудной. Сложно было идентифицировать покрытый грязью и за­маскированный подручными средствами танк на местности с высоким уровнем мозаичности при­родных образований среди разрывов, пожаров, дыма. Уровни контраста были недостаточны, а помехи разнообразны. К тому же отсутствовала необходимая элементная база. Падение в 60-х годах интереса к противотанковым боеприпасам с пассивными оптико-электронными ГСН было обусловлено развитием лазерной техники. Такие свойства лазерного излучения как монохроматич­ность, направленность и возможность формиро­вать последовательность коротких мощных им­пульсов легли в основу ряда систем наведения противотанкового оружия, успешно использован­ного в локальных конфликтах последних десяти­летий.

Возрождение интереса к пассивным ГСН с оптико-электронными сенсорными устройствами началось после внедрения бортовых комплексов самозащиты типа «Штора», способных (при от­стреле помеховых боеприпасов с пиротехничес­ким снаряжением) быстрой постановкой перед танком аэрозольных завес экранировать лазерный подсвет и создавать на завесе ложную цель. Но­вые возможности селекции подвижных объектов сухопутной военной техники с помощью ГСН от­крылись также и благодаря развитию компьютер­ной техники, появлению матричных фотоприем­ников, работающих в инфракрасном (тепловом) диапазоне длин волн, и внедрению технологии Sensor Fusion по обработке сигналов. К настоя­щему времени уже принят на вооружение ряд об­разцов высокоточного оружия с фотоприемными устройствами в качестве сенсоров ГСН. Можно перечислить основные виды такого оружия [4-9].

Одним из наиболее простых и растиражиро­ванных образцов является пехотный ракетный комплекс FGM-148 Javelin (рис. 1).

Транспортно-пусковой контейнер с этой раке­той ставится на прицельно-пусковое устройство, имеющее дневной и ночной каналы. Фотоприемное устройство ракеты, фиксирующее тепловой контраст, имеет охлаждаемый матричный прием­ник на основе тройного соединения CdHgTe, фор­мата 64 х 64 и со спектральным диапазоном ра­боты 8-12 мкм. Время подготовки выстрела составляет 30 с. Наводчик после активизации ракеты захватывает цель, совмещая ее с пере­крестием оптического прицела, затем переклю­чает дисплей на ГСН ракеты, которая имеет бо­лее узкое поле зрения, и отмечает цель с помощью курсора. После этих операций наводчик запуска­ет ракету, захватившую цель. Ее «мягкий» старт производится вышибным зарядом под углом 18° к горизонту, далее включается маршевый двигатель. Ракета, не теряя цель, набирает высоту 250 м и в конце полета пикирует на танк сверху под углом 45-50°, чтобы поразить его наиболее уязвимую плановую проекцию. Высокая маневренность ра­кеты в полете обеспечивается устройством по­ворота вектора тяги.

Другим видом боеприпасов, использующих оптико-электронные сенсоры, являются управля­емые артиллерийские и танковые снаряды, пред­назначенные для обстрела удаленных целей. Для примера обратимся к танковому снаряду XM1111 MRM-CE (Mid Range Munition — Chemical Energy) совместной разработки фирм Raytheon и General Dynamics, проведенной в рамках программы MRM (Mid Range Munition) (рис. 2).

ГСН снаряда имеет два канала: полуактивный лазерный и пассивный тепловизионный, кото­рый представляет собой миниатюрную тепловизионную камеру. После запуска снаряд, имеющий дальность до 8 км, поднимается на высоту 1700 м, а на заключительном участке полета выходит в режим самонаведения и, пикируя под углом 50-60°, поражает цель с помощью тандемной кумулятивной боевой части.

Рис. 1. Комплекс FGM-148 Javelin в действии

Рис. 2. Танковый снаряд XM1111MRM-CE

Принципиально новым классом противотан­ковых боеприпасов, получивших распространение в последние два десятилетия, стали кассетные бо­евые элементы (КБЭ). Могут быть выделены две основные разновидности КБЭ. Первыми в 90-х го­дах появились КБЭ с самоприцеливающимися инфракрасными датчиками. К этой группе отно­сятся суббоеприпасы Smart 155 компании GIWS mbh, Sadarm фирм Honeywell и Aerojet Electro Systems , Bonus концерна Nexter, Skeet фирмы Textron Defense Systems и ряд других. Общим для них является групповая доставка КБЭ к цели еди­ным носителем (снарядом, бомбой, ракетой), раз­брос из него над целью с помощью пиротехни­ческого толкателя, спуск со сканированием местности бортовым сенсором и дистанционное направленное срабатывание боевой части типа «ударное ядро» после регистрации боевой маши­ны по ее тепловому излучению (рис. 3) .

Помехозащита датчика срабатывания обес­печивается тем, что просмотр местности произ­водится в двух и более спектральных диапазонах (рис. 4). Асимметричная конструкция позволяет вести просмотр по спирали под углом 50...70°.

Другой разновидностью КБЭ стали суббоеприпасы с самонаведением. Их принципиальное от­личие в том, что, обладая аэродинамической фор­мой, они после выброса способны на достаточно долгий полет с поиском цели и последующей ее

атакой. Пример такого типа КБЭ — суббоеприпас BAT фирмы Northrop Grumman (рис. 5).

Этап поиска цели длится достаточно долго и позволяет вести с высоты около 700 м программ­ный просмотр зоны радиусом до 5 км. Первич­ное обнаружение танка осуществляется системой акустических датчиков, заключительное наведе­ние — инфракрасным сенсором. После захвата цели суббоеприпас атакует его плановую проек­цию под углом 60-70°.

Близкую логику действий имеют новые раке­ты, разработанные по проекту XM501 NLOS-LS и снабженные многоствольной пусковой установкой для стрельбы с закрытых позиций (рис. 6).

Рис. 3. КБЭ Smart 155

Рис. 4. Фотоприемное устройство КБЭ Smart 155

Рис. 5. Суббоеприпас ВАТ

Рис. 6. Ракета PAM

В боекомплект данной пусковой установки входят два типа ракет: PAM (Precision Attack Munition — боеприпас для точной атаки) и LAM (Loitering Attack Munition — барражирующий бо­еприпас). После вертикального старта ракеты на­бирают высоту до 1000 м, по GPS навигатору выводятся в район цели и затем с помощью ГСН наводятся на цель. Один из вариантов ГСН со­держит инфракрасный сенсор.

Для всех описанных боеприпасов характер­но присутствие общего свойства: они стремятся поразить плановую поверхность танка и подлета­ют к танку в секторе 45-70° по углу места.

Особо надо отметить модернизированные противотанковые ракеты с полуавтоматическим командным наведением, такие как TOW-2B, BILL-2, Combat. Они идут к цели с превышением по высоте в 5-10 м и атакуют танк сверху бое­выми частями типа «ударное ядро» по сигналу инфракрасного сенсора.

Рассмотрим способы эффективного противо­действия КБЭ описанного высокоточного оружия с помощью помеховых пиротехнических боепри­пасов (гранат), входящих в состав бортовой сис­темы самозащиты. Принимаем предположение, что факт атаки может быть своевременно обна­ружен данной системой и задача защиты состоит в выборе способа эффективного помехового воз­действия на сенсор атакующего боеприпаса.

Известны два основных способа постановки помех работе таким сенсорам. Во-первых, это постановка перед танком экранирующей аэрозоль­ной завесы [10-12]. При разрыве гранат и паде­нии на грунт горящих осколков пиротехнического снаряжения созданное аэрозольное образование успешно используется для постановки помех на­земным либо низковысотным атакующим сред­ствам, например, противотанковым комплексам, использующим лазерный подсвет цели.

Значительно сложнее экранировать танк аэрозольной завесой от боеприпасов, атакующих со стороны верхней полусферы. Эксперименты подтверждают сложность создания в воздухе единого экранирующего образования с требуе­мым временем существования (рис. 7).

Так, если отстреливаются гранаты с мелко­дисперсным аэрозолеобразующим составом, на­пример, зернами гранулированного красного фос­фора, при их разрыве происходит импульсное инициирование всего снаряжения, и формируется протяженное облако, но через 1,5-2 с оно смес­тится от линии визирования цели под действием ветра, постоянно присутствующего в приземных слоях атмосферы, и танк может открыться для ата­ки сверху. Поэтому необходимо, с некоторой пери­одичностью, осуществлять повторные отстрелы гранат. Следует также отметить, что даже при наличии экрана и потери (на заключительном уча­стке полета) сенсором боеприпаса контрастной цели, атакующая ракета переводится в режим на­ведения «по памяти» и может поразить ее.

Особенно сложно поставить экран для защи­ты от ракет наземного базирования типа TOW-2B, пролетающих над танком на высоте порядка 5­10 м. Вполне очевидно, что для повышения за­щищенности танк должен дополнительно прово­дить отвлекающий маневр, а постановку завес осуществлять с образованием «защитного купо­ла» (сверху и сбоку).

Вторым известным способом использования пиротехники является постановка ложных тепло­вых целей на заданном удалении от танка [13].

Рис. 7. Разлет осколков пиротехнического снаряжения

Обычно это один или два пиротехнических высо­котемпературных излучателя либо разбросанное на площади в несколько кв. метров горящее пи­ротехническое снаряжение. Предполагается, что такое тепловое образование должно имитировать тепловое поле защищаемого объекта. Однако со­временные самоприцеливающиеся боеприпасы имеют достаточно высокое разрешение и много­спектральную систему селекции. Например, для фиксирования интенсивных источников излучения в ряде таких сенсоров, работающих в диапазонах 3-5 мкм и 8-12 мкм, добавлен канал диапазона 0,8-1 мкм, реагирующий на открытое пламя. Про­цессор боеприпаса оценивает не только факт ре­гистрации источника излучения, но и соотноше­ние зарегистрированных сигналов в данных участках спектра, а также размеры излучателя. Поэтому сымитировать танк по всему набору се­лектируемых признаков пиротехнической высоко­температурной ложной целью ограниченных раз­меров довольно затруднительно.

Для повышения эффективности защиты тан­ка, атакуемого сверху, представляется целесооб­разным, по нашему мнению, проводить меропри­ятия по усложнению фоноцелевой обстановки за счет создания на грунте (вокруг объекта) протя­женного «мозаичного» помехового образования, пространственно совмещенного с излучающим полем объекта и затрудняющего его выделение на окружающем фоне [3, 13]. Для этого могут быть использованы фрагменты пиротехническо­го снаряжения, догорающие на грунте, и клубы теплого дыма над ними. Тепловое поле танка дол­жно стать его составной частью.

При достаточной плотности разбросанного на грунте пиротехнического снаряжения создаваемое им поле не соответствует признакам танка ни по габаритам, ни по спектру, ни по структуре и иден­тифицируется сенсором самоприцеливающегося боеприпаса как пожар на местности. В зависи­мости от алгоритма селекции, заложенного в си­стему управления полетом боеприпаса, данное поле либо не идентифицируется как цель и не под­вергается атаке, либо атака проводится по полю в целом. Вероятность попадания боеприпаса именно в танк снижается.

Рассмотрим особенности восприятия помехового «мозаичного» поля сенсорами самонаводящихся боеприпасов, отличающихся от сенсо­ров самоприцеливающихся использованием (при просмотре местности) узкого поля зрения. Чтобы не реагировать на первый выброс от контрастной цели, такие датчики постоянно формируют порог срабатывания по уже пройденному (при просмот­ре) участку. Если первым в поле зрения сенсора попадает участок помехового поля с точечным высокотемпературным излучателем, он иденти­фицируется как помеха, но при этом в системе обработки сигналов происходит установление но­вого (повышенного) порогового уровня на сраба­тывание. Когда просмотр доходит до танка, об­ладающего сравнительно низкотемпературным тепловым полем, танк как бы «ныряет» под этот «порог» и не обнаруживается. Полагаем, что по­лезной может оказаться установка жестко на тан­ке, например, в районе крыши моторно-трансмис­сионного отделения, дополнительного точечного высокотемпературного помехового излучателя. Пример реализации такой помехи — бортовая теп­ловая ловушка GALIX 6 (Франция) [14].

Пути технической реализации «мозаичной» цели изучались в процессе экспериментальных исследований. Для разброса излучающих эле­ментов (постановщиков помех) на грунте вок­руг танка использовались специально дорабо­танные модификации гранат калибра 80 и 50 мм, осуществляющих выброс пиротехнического сна­ряжения «бураком» (картечным выстрелом), т.е. непосредственно из гильзы гранаты, не от­стреливаемой из бортовой пусковой установки. Регистрация характеристик сигнатуры тепло­вых полей производилась тепловизионной аппа­ратурой типа AGA 780. Собранная информация в качестве входных данных вводилась в ЭВМ, моделирующую процесс атаки танка высокоточ­ным боеприпасом с ГСН. Результаты модели­рования подтвердили эффективность принципа постановки излучающих помех в непосредствен­ной близости от объекта.

Дальнейшим развитием данного способа за­щиты и соответственно целью дополнительных исследований может явиться выработка предло­жений по расположению на грунте помеховых образований и их удаленности от защищаемого объекта. Это обеспечит рациональный выбор тре­буемого количества пиротехнического снаряже­ния. Создание «мозаичной цели» представляется одним из направлений модернизации существую­щих и разрабатываемых систем защиты от уп­равляемого оружия.

Выводы

1. При атаке бронетанковой техники совре­менными высокоточными боеприпасами, исполь­зующими инфракрасные (тепловые) датчики це­лей, ее защита может быть организована путем отстрела пиротехнических гранат — постановщи­ков аэрозольных образований.

2. Существенное снижение вероятности попа­дания в танк атакующих со стороны верхней полу­сферы самонаводящихся и самоприцеливающихся боеприпасов может быть достигнуто путем формирования на грунте «мозаичной» цели — про­тяженного теплового поля, пространственно совме­щенного с полем танка и образованного высоко­температурными точечными очагами горения пиротехнического снаряжения и исходящими от них теплоизлучающими дымовыми шлейфами.

Литература

1. Борисов Е.Г., Евдокимов В.И. Высокоточ­ное оружие и борьба с ним. — М.: Лань, 2013.

2. Гуменюк Г.А., Евдокимов В. И., Ребри- ков В. Д. Системы наведения противотанковых ра­кетных комплексов и противодействие им // За­щита и безопасность. 2006. N° 2 (37). — С. 34-36.

3. Евдокимов В.И., Гуменюк Г. А., Андрю­щенко М.С. Неконтактная защита боевой техни­ки. — СПб.: Реноме, 2009. — 174 с.

4. Anti-armour missiles. URL: http ://www.army- technology.com. Joint Common Missile, Next-Generation Aviation Missile. Lockheed Martin, 2007. URL: https: //www.google.ru/#newwindow=1&q=Joint+Common +Missile%2C+Next-Generation+Aviation+Missile. +Lockheed+Martin. BONUS. Проспект фирмы «GIAT Industrie». 2003.

5. Сильников М.В., Васильев Н.Н., Спивак И., Шишкин В.Н., Семашкин Г.В., Васильев Д., Дунилов К.К., Фроленков Ю.А. Исследова­ние закономерностей формирования ударного ядра при уничтожении взрывоопасных предметов дис­танционным бездетонационным способом // Воп­росы оборонной техники. Серия 16. 2011. Вып. 1­ — 3 с.

6. Гельфанд Б.Е., Сильников М. В. Выбор оптимальной схемы подавления воздушных удар­ных волн при взрыве ВВ // Доклады Академии наук. 2002. Т. 383. № 1. — 37 с.

7. Raytheon PAM. Lockheed Martin LAM. (NetFires NLOS-LS). URL: http://www. designation- systems.net/dusrm/app4/netfires.html. 2010.

8. Вагонов С.Н., Вареных Н.М., Романов В.И., Киселев В.Б. Аэрозольные средства защи­ты бронетанковой техники от высокоточного ору­жия. Труды девятой всероссийской научно-прак­тической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», 2006, том 3. — С. 109­113.

9. Гуменюк Г. А., Евдокимов В.И., Ребриков В. Д. Применение пиротехнических средств поста­новки помех для защиты подвижных объектов су­хопутных войск. Труды V Всероссийской научно­практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». — СПб.: НПО Специ­альных материалов. 2002. — С. 264-266.

10. Юровский Е.К., Ивания С.П. Боеприпа­сы пассивных помех для противодействия высо­коточному оружию. Новосибирск, НГТУ, 2002. — 55 с.

11. Теория и конструкция танка: в 10 т.; под ред. д-ра техн. наук, проф. П.П. Исакова. Т. 10, кн. 2 Комплексная защита / Р. Г. Ваксман и др. — М.: Машиностроение. 1990. — 207 с.

12. Проспект фирмы GIAT Industries и Etienne Lacroix. GALIX. 2006.