Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2014. № 1.
Акад. РАРАН В.И. Бабичев, А.В. Игнатов, Д.В. Серебренников,
В. С. Фимушкин, Н.И. Хохлов
ВТО ОАО «КБ приборостроения», ООО «СТД-РАДИКС»
В данной статье рассматриваются вопросы создания малогабаритных дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА) с аппаратурой наблюдения и лазерного целеуказания непосредственно для артиллерийского бригадного звена в качестве собственных средств разведки. Приведены данные по современному состоянию малогабаритных ДПЛА и путях развития автоматизированной огневой системы с применением средств разведки для артиллерийской бригады.
Под артиллерийским высокоточным оружием (ВТО) понимается совокупность средств разведки и управления огнем, огневых средств и управляемых боеприпасов, объединенных информационно и технически в единую систему, обеспечивающую во всем диапазоне дальностей стрельбы поражение одиночных целей од- ним-двумя выстрелами управляемых снарядов.
В последние годы в ряде стран ведутся интенсивные работы по созданию автономных головок самонаведения. Отдельные успехи работ по этому направлению у некоторых разработчиков и потребителей высокоточного оружия породили мнение о приоритетности способа автономного самонаведения и неперспективности систем с полуактивным
самонаведением, как не обеспечивающих принцип «выстрелил и забыл». В период до 2000 г. комплексы с лазерным полуактивным наведением подвергались критике со стороны армейских аналитиков США и Западной Европы. По их мнению указанные комплексы, несмотря на их высокую точность, дешевизну и простоту эксплуатации, должны были уступить место комплексам, работающим по принципу «выстрелил-забыл» [1]. Кардинально ситуация изменилась начиная с 2000 г., после военных конфликтов в Афганистане и Иране.
По информации американских источников, в 75% боевых операций в Ираке управляемые боеприпасы использовались по целям, которые не обладают ярко выраженным температурным контрастом. «Использование боеприпасов, реализующих принцип «выстрелил-забыл» в этих случаях затруднительно и дорого», — отмечают американские специалисты. Так при наличии в войсках США в Ираке значительно большего числа противотанковых управляемых ракет (ПТУР) «Jawelin», чем ПТУР TOW, последних использовано в пять раз больше [2]. Это подтверждает, что применение автономного способа наведения боеприпаса на цель в большинстве случаев невыгодно по критерию «эффективность -стоимость ».
Таким образом, для комплексов артиллерийского управляемого вооружения следует признать необходимым в будущем иметь высокоточные боеприпасы с автономным самонаведением, предпочтительно с активным радиолокационным, и с полуактивным лазерным. При этом для полуак- тивного лазерного самонаведения важным требованием становится возможность эффективного, точного поражения конкретных, наиболее приоритетных целей, в том числе неконтрастных и малоконтрастных — огневых точек, инженерных сооружений, замаскированной техники.
В качестве лазерного целеуказателя-дально- мера (ЛЦД) для управляемого артиллерийского снаряда (УАС) типа «Краснополь» могут использоваться целеуказатели-дальномеры как российского производства 1Д20, 1Д22, ЛЦД-ЗМ (предприятие-разработчик ОАО «НИИ “Полюс”», Москва), так и зарубежного, например, DHY307 (фирма-разработчик CILAS, Франция).
В настоящее время артиллерийские подразделения при применении ВТО в основном используют данные собственных наземных средств разведки ЛЦД. Это обстоятельство является причиной несоответствия между возможностями УАС по дальности стрельбы (20-25 км) и возможностью по дальности разведки и целеуказания по малоразмерным целям типа «танк» (5,0-7,0 км). На указанное противоречие разработчики управляемых снарядов давно обратили внимание, начиная с этапа серийного производства комплекса «Краснополь».
Для ликвидации указанных противоречий предложено было использовать воздушное средство, в частности вертолёт Ка-50, который в 1995 г. был сдан на вооружение совместно с управляемой ракетой «Вихрь», и в котором одновременно с основным прицелом под ракету был реализован и
лучевой канал для снаряда «Краснополь». Однако межведомственные трудности, возникшие между артиллерийскими подразделениями Сухопутных войск и авиационными вертолётными подразделениями, не позволили наладить информацию в реальном масштабе времени (рис. 1).
Аналогичная ситуация сложилась с УАС Copperhead и в США, где функции подсвета возложены на вертолёт Apache.
Следует отметить, что суммарное время подсветки цели лучом лазера с вертолёта будет равно 20-30 с. При указанном времени и наличия у противника средств обнаружения и уничтожения таких объектов как вертолёт, процесс лазерного подсвета цели с вертолёта становится малопригодным.
Реформирование российской армии и переход от дивизионной к бригадной структуре потребовали и нового подхода к тактике применения артиллерийского ВТО, в частности необходимой дальностью стрельбы признана дальность 50-60 км (на всю глубину ближней тактической зоны).
С увеличением дальности стрельбы управляемых артиллерийских боеприпасов увеличиваются проблемы разведки целей, а в случае применения боеприпасов с лазерным полуактивным самонаведением и проблемы лазерного целеуказания. Общеизвестно, что решение задач разведки и лазерного целеуказания может быть выполнено с использованием дистанционно-пилотируемого летательного аппарата (ДОЛА). Но, во-первых, имеющиеся в настоящее время средства лазерного целеуказания обладают значительными габаритно-массовыми характеристиками и могут быть установлены только на крупноразмерных ДОЛА, во-вторых, указанные ДОЛА затруднительно использовать непосредствен - но в интересах армейской бригады. Разработка малогабаритной аппаратуры наблюдения и целеуказания, устанавливаемой на малые ДПЛА, используемые непосредственно в армейской бригаде, является проблемной задачей.
Проанализировав весь массив наиболее распространённых тактических зарубежных и российских ДПЛА (табл. 1), делаем вывод о необходимости все ДПЛА массой до 100 кг распределить по отдельным группам (табл. 2):
- носимые для оснащения ротного или батальонного звеньев;
- переносные для оснащения артиллерийских подразделений бригад;
- возимые, в основном, разведывательного типа, используемые в интересах всей армейской бригады.
Причём для оснащения первой группы выбираем разведывательный вариант ДПЛА массой до 25 кг, и проблем не возникает, так как ДПЛА принадлежат непосредственно ротному или батальонному звену. Примером может служить войсковые учения артиллерийских систем калибра 120 мм с применением разведывательного ДПЛА типа «Амулет-3».
По второй группе противоречие между возможностями по дальности стрельбы и по дальности лазерного «подсвета» в артиллерийской армейской бригаде можно устранить созданием автоматизированной огневой системы (АОС) с размещением лазерного целеуказателя непосредственно на ДПЛА.
Предложения о целесообразности создания АОС с ДПЛА целеуказания неоднократно высказывались и ОАО «КБП», как головного предприятия по артиллерийскому ВТО, и институтами МО РФ. Однако конкретных шагов в направлении создания малогабаритных ДПЛА ближней тактической зоны для лазерного целеуказания в интересах артиллерийского ВТО до последнего времени предпринято не было.
Актуальность поставленной задачи предопределена отсутствием в России и за рубежом малогабаритных и дешевых ДПЛА массового применения, обеспечивающих наблюдение и лазерное целеуказание в ближней тактической зоне в интересах артиллерии.
По нашему мнению, наиболее полно требования к артиллерийским подразделениям будут выполнены при включении беспилотного летательного аппарата со средствами наблюдения и лазерного подсвета на период ведения боевых действий в состав артиллерийской бригады в качестве собственных средств разведки.
Из зарубежных разработчиков в решении этого вопроса наиболее продвинулась израильская фирма Controp Precision Technologies Ltd. В стадии разработки указанной фирмы находится малогабаритный оптико-электронный блок TD-STAMP (табл. 3). Блок TD-STAMP предположительно будет установлен на мини-ДПЛА Orbiter-3 (табл. 1), и к этому блоку перейдут функции разведывательные и лазерного подсвета (рис. 2).
Отечественных разработок оптико-электронного блока подобного класса в России не ведётся.
Таблица 1
Зарубежные и российские ДПЛА массой до 100 кг
Таблица 2
Классификация ДПЛА массой до 100 кг
Поэтому ОАО «КБП» в инициативном порядке совместно с предприятиями-соисполнителями провело проработку малогабаритного оптикоэлектронного блока, которую предполагается использовать в интересах артиллерийских подразделений армейской бригады.
Таблица 3
Характеристики блока TD-STAMP
ДПЛА армейской артиллерийской бригады не требуют посадочно-взлетных полос, они просты в эксплуатации и обслуживании, наземное оборудование может быть переносным и размещаться в транспортном средстве типа «Джип». Такому требованию может удовлетворять ДПЛА «Ру- беж»-20М (рис. 3), в котором прежние разведывательные функции ДПЛА «Рубеж»-20 сохраняются и при необходимости (в режиме подсвета) добавляется канал «Рубеж»-20М с ТВ + ИК + ЛЦД режимами (табл. 1).
Что касается третьей группы, то использовать для указанных целей ДПЛА достаточно сложных и дорогих, например, Aerocky (Израиль) или «Типчак» (Россия) с отвлечением их от основных задач разведывательного плана для всей бригады представляется нерациональным. При
этом, штатные подразделения бригады сохраняются в полном объеме, обеспечивая бригаду первичной разведывательной информацией.
По мнению иностранных специалистов высоту полёта тактических ДПЛА массой до 100 кг для европейского театра военных действий следует ограничивать на высотах 200...300 м. При этом уровень шума от двигателя ДПЛА мощностью до 10 л. с. обеспечит звуковое давление на поверхность земли исключающее обнаружение ДПЛА на маршруте и принятие противником контрмер [3].
Следует отметить, что многие российские разработчики взяли крен на удовлетворение потребностей газовой промышленности, МЧС, пожарных и природоохранных нужд, что вызвало рост предложений не только традиционных разработчиков ДПЛА и известных авиастроительных фирм, но и небольших авиационных компаний [4]. В этом случае требования к ДПЛА, выдвигаемые Министерством обороны могут и игнорироваться.
В состав аппаратуры наблюдения и целеуказания (АНЦ) размещаемой на малогабаритном ДПЛА «Рубеж»-20М входят телевизионная и теп- ловизионная камеры, малогабаритный лазерный целеуказатель (ЛЦД), стабилизированная платформа и соответствующие элементы защиты от набегающего потока воздуха.
Телевизионная камера предназначена для обнаружения и распознавания цели в дневное и вечернее время суток в простых и ограниченно сложных метеоусловиях, а тепловизионная камера — для обнаружения и распознавания цели в ночное время суток в ограниченно сложных метеоусловиях. Основные характеристики каналов представлены в табл. 4.
Масса аппаратуры наблюдения и целеуказания (АНЦ) во многом определяется массой ЛЦД. Основываясь на опыте предыдущих разработок, ОАО «НИИ “Полюс”» им. М.Ф. Стельмаха провело разработку малогабаритного ЛЦД для АНЦ ДПЛА, характеристики которого представлены в табл. 5. Снижение средней энергии импульса излучения ЛЦД до 15-20 мДж позволило исключить систему охлаждения твердотельного лазера и, как следствие, уменьшить массу ЛЦД.
ТВ-камера, ТПВ-камера и ЛЦД конструктивно объединены в единый моноблок (рис. 4), который размещается на стабилизированной платформе.
В состав стабилизированной платформы входят:
- платформа поворотная с приводами наведения на бесконтактных моментных двигателях;
- блок инерциальных чувствительных элементов.
Для обеспечения минимальных значений массы и габаритов для стабилизированной платформы выбран вариант двухосной системы наведения и стабилизации.
Стабилизированная платформа крепится к силовому кронштейну в носовой части ДПЛА по фланцу и частично защищена спереди и сверху от действия окружающей среды кожухом обтекателя. Поворотная платформа выполнена в пыле брызго-защищенном исполнении. Входные зрачки блока оптико-электронного при хранении, а также при взлете и посадке ДПЛА устанавливаются в исходное (вертикальное) положение под кожух обтекателя ДПЛА и, таким образом, защищаются от внешних воздействий. Стабилизированная платформа имеет шарообразную обтекаемую форму, что обеспечивает минимальные аэродинамические нагрузки.
Приводы азимутального и угломестного каналов наведения и стабилизации стабилизированной платформы реализованы на малогабаритных бесконтактных моментных двигателях. Уплотнения в подвижных частях стабилизированной платформы обеспечивают ее защиту от пыли и проникновения воды. Электрические сигналы во вращающуюся и качающуюся части стабилизированной платформы поступают через специальные устройства, выполненные в виде скручиваю- щейся-раскручивающейся улитки. Управление стабилизированной платформой осуществляется двумя встроенными в конструкцию вращающейся и качающейся частей печатными платами, на кооторых размещены микропроцессор и преобразователь моментных двигателей. Сборка стабилизированной платформы заключается в подстыковке блока оптико-электронного к платформе поворотной по электрическому разъему и закреплении крепежными винтами по посадочным местам.
Таблица 4
Характеристики тепловизионного и телевизионного каналов
Таблица 5
Характеристики малогабаритного ЛЦД
Конструктивно АНЦ (табл. 6) выполнен в форме близкой к шаровой и закреплён в носовой части корпуса ДПЛА, с соблюдением условий обеспечения минимального аэродинамического сопротивления планера (рис. 5).
Стабилизированная платформа является функционально законченной системой и автономно осуществляет стабилизацию оптических каналов аппаратуры разведки и целеуказания. Наведение стабилизированной платформы на цель производится по командам, поступающим от телевизионного автомата сопровождения, размещенного на ДПЛА. Из блока оптико-электронного в телевизионный автомат и далее в коммандно-инфор- мационную радиолинию выдаются телевизионный и тепловизионный видеосигналы.
В режиме «Допоиск цели» в телевизионный автомат из наземной аппаратуры от многофункционального манипулятора по командно-информа
ционной радиолинии поступают управляющие сигналы на наведение оператором следящего строба телевизионного автомата на цель. Координаты следящего строба из телевизионного автомата поступают в микропроцессорный блок управления стабилизированной платформы, который осуществляет управление наведением так, чтобы цель наблюдалась в центре растра видеосмот- рового устройства оператора. При этом постоянно производится в телевизионном автомате анализ готовности на переход в автоматический режим сопровождения. Одновременно из наземной аппаратуры передаются команды управления оптическими приборами по регулированию яркости и контрастности ТВ и ТПВ камер.
Таблица 6
Характеристики блока АНЦ
При появлении на экране видеосмотрового устройства признака «Готовность» телевизионного автомата к автоматическому сопровождению оператор переводит телевизионный автомат в режим «Автоматическое сопровождение». Далее происходит выработка сигналов наведения для управления стабилизированной платформой, обеспечивающей удержание следящего строба на цели автоматически, то есть, без участия оператора. Пуск УАС и наведение его обеспечивается автоматически до поражения цели.
Таким образом, процесс обстрела цели упрощается, и облегчается работа оператора. Следовательно, роль и значимость установленных на ДПЛА разведывательных и информационных средств для комплексов УАС достаточно велика. Применение этих усовершенствований позволяет поражать цель за короткое время, избегая ответного огня противника.
Выводы
Автоматизированная огневая система калибра 152 мм с беспилотной аппаратурой целеуказа
ния включает в свой состав ДПЛА «Рубеж»-20М, который в свою очередь входит со средствами наблюдения и лазерного подсвета в состав армейской артиллерийской бригады в качестве собственных средств разведки.
ДПЛА «Рубеж»-20М включает собственное функционирование разведки с помощью ТВ + ИК камер и при обнаружении предполагаемой цели подключает ТВ + ИК + ЛЦД режимы, размещённые на стабилизированной платформе. И таким образом за короткое время, избегая огня противника, происходит уничтожение приоритетной цели.
По габаритам и функциональной принадлежности разрабатываемая аппаратура наблюдения и целеуказания аналогична израильскому оптикоэлектронному блоку TD-STAMP, установленному на мини-ДПЛА Orbiter-3.
Литература
1. Richardson D. MBDAaims to regain strong anti-tank role //Jane's Missiles & Rockets. 2005. Vol. 9, № 7. — P. 3-4.
2. Бабичев В.И., Игнатов А.В. Оценка эффективности высокоточных артиллерийских боеприпасов // Вооружение, Политика, Конверсия. 2006. № 3. — С. 17-23.
3. Экспорт вооружения. 2010. № 2. — С. 43-44.
4. Комплексы воздушной разведки // Сборник научно-технической информации. — Тула: ГУП «КБП». 2007. № 4 (22). — С. 115-177.