Исторический экскурс
Многие, кто интересуется тематикой БПЛА и борьбы с ними, продолжают, несмотря на разъяснения специалистов, считать, что акустические методы обнаружения, могут стать панацеей в этом деле.
Возможно, это связано с тем, что микрофоны и видеокамеры кажутся более понятными и наглядными по сравнению с радиолокаторами.
На первый взгляд, это представляется разумным и инновационным подходом к обеспечению безопасности объектов в глубине территории страны. Но как справедливо заметил читатель Олейников Денис, всё новое – хорошо забытое старое.
Ещё во время Первой мировой войны начали появляться первые идеи использования звука моторов летательных аппаратов для обнаружения самолётов. В этом направлении особенно активно выступали англичане, у которых имелись благоприятные условия для экспериментов — в частности, Канал. Германские цеппелины, перелетающие его, они научились обнаруживать на расстоянии десятков километров. Это давало возможность вовремя осуществить подъём самолётов для борьбы с ними. Хотя сбить их было очень трудно, это всё же получалось: уже в 1916 году пилоты успешно сбили несколько дирижаблей, используя зажигательные патроны. К концу войны появились первые истребители, такие как Sopwith Camel, а для борьбы с цеппелинами и бомбардировщиками начали применять зарекомендовавшие себя зенитные пулемёты Lewis и Vickers. Однако они доставали цепеллины только тогда, когда те снижались до примерно 2000 метров для бомбардировки. Впоследствии англичане доработали и приспособили для зенитной стрельбы трёхдюймовые пушки.
Сегодня, как следы той войны, на берегах Ла-Манша ещё можно увидеть уникальные сооружения — звуковые зеркала Денге, которые служили для обнаружения воздушных целей ещё и в послевоенное время. А построены они были в немалом количестве в 1916-1917 годах.
Три варианта бетонных зеркал 60, 9 и 6 метров. В фокусе такого зеркала находился микрофон или слухач.
Однако такие бетонные сооружения, конечно, не то, чтобы сканировать не могли, но даже повернуться не имели возможности.
Идеи Чарлза Денге подхватили другие изобретатели. Появились во множестве «портативные варианты».
Звуковые зеркала Денге использовались до начала и в первые годы Второй мировой. Позже их значение стремительно обнулила радиолокация. Но там, где РЛС не хватало, они дослужили и до конца ВМВ.
В СССР использовали опыт англичан и разработали собственную технику. Уже в 1928 году на вооружении стоял звукоулавливатель ЗП-2. Его совмещали с зенитным прожектором З-0-15-1. Это позволяло находить самолёт в ночном небе и подсвечивать его истребителям или зенитчикам. Вместе с выносным пультом управления, генератором и прожектором они образовывали поисковую станцию «Прожзвук». Обнаруженный ею самолёт подхватывали прожекторы-сопроводители. Был целый ряд разработок таких систем.
Звукоулавливатель ЗТ-5, о котором напомнил Олейников Денис, появился в 1942-году. В состав станции «Прожзвук-4» кроме него входил прожектор З-15-4Б с зеркалом диаметром 150 см и дуговым светильником 4 кВт.
Состав станции "Прожзвук".
Звукоулавливатель ЗТ-5.
Два раструба работали в угломестном канале, два в азимутальном. Операторы слушали одним ухом звук с одного раструба своего канала, другим с другого. Диаграммы направленности раструбов были несколько рассогласованы, но частично пересекались. Область пространства, где чувствительность обоих «подканалов» была одинакова, называлась равносигнальная зона. Если ось равносигнальной зоны была направлена точно на самолёт, то в оба уха «слухача» приходили звуки одинаковой силы. При отклонении от цели в одном ухе звук был сильнее, чем в другом. Поворачивая раструбы с помощью штурвалов, операторы держали звук одинаковым в правом и левом ухе, тем самым сопровождали цель. Такой метод измерения координат позже (уже в радиолокаторах) назовут «Амплитудное мгновенное сравнение». Он используется, например, в РПЦ - радиолокаторе подсвета цели ЗРК С-200.
Два офицера работают с блоком «Корректор», на нём вводились поправки на температуру воздуха, высоту и скорость звука, рефракцию. Уточнённые координаты – угол места и азимут, передавался по сельсинным связям на пульт управления станцией. Предварительные данные поступали всё же от простых наблюдателей ВНОС! Прожектор наводился следящим электроприводом, наводка контролировалась по сельсин-индикаторам.
Дальность обнаружения самолёта составляла 9 км, точность при зенитной стрельбе ±3°. В ночных условиях в середине или ближе диапазона дальности обеспечивалось точное наведение прожектора. После включения его по команде «Луч!» вражеский самолёт сразу же в этот луч и попадал. На максимальных дальностях требовался допоиск.
Как видите звукоуловитель – система направленная, и самостоятельный поиск в широком секторе, а тем более вкруговую, без целеуказания был неэффективен. Уже в 43-м году звукоуловители стали заменяться радиолокаторами.
Наше время
Современные акустические системы обнаружения (АСО) БПЛА строятся по другим принципам. Никакие бетонные сооружения, несмотря на гигантское развитие строительных технологий, никто не возводит. Применяемые сегодня системы построены либо на единичных микрофонах без возможности определять направление на звук, либо на матрицах микрофонов, что по физическому смыслу приближает их к ФАР электромагнитного диапазона. Дальности действия подавляющего большинства современных акустических систем не превышают одного километра. Американские компании называют дальность обнаружения своих систем 2-3 км. Верим, ага!
Дрон-детекторы с единичными микрофонами
Таких на рынке совсем мало. На ЛБС применяется фактически только один серийно производимый – «Малик»
Акустический дрон-детектор от КБ Талламхо, Грозный. «Малик-милли» размер 11x8.5x3 см.
Разработчики определили дальность его действия в 600 м. Дополнительной функцией является способность определять ИК подсвет от лазерного прицела или целеуказателя. Для этого, конечно, его нужно вынуть из кармана и поднять над окопом глазком фотоприёмника в сторону противника. Такие дрон-детекторы хороши для применения на ЛБС. Для предупреждения одного бойца или небольшого подразделения о приближении дронов. Для построения на них системы ПВО хотя бы объекта инфраструктуры – уже нет.
К такого же рода устройствам следует относить и смартфоны с программами обнаружения дронов и передачи данных на обработку. У всех, кто интересуется темой, буквально зависть вызывает украинская система из смартфонов, на которые установлено специальное приложение для приёма и селекции (не самая простая задача) звука наших Гераней и передачи информации об обнаружении в некий центр управления. Даже американцы на частной сходке генералов и промышленников подняли эту тему. Как ещё один способ распила бюджета, наверное.
Хорошая система. Но есть нюансы! © сами знаете Кто.
И главный нюанс в том, что она не так эффективна, как об этом трубят во всех СМИ и блогосфере, причём по обе стороны ленточки. Если она вообще работает. Если она вообще есть. С моей точки зрения – это та самая банка огурцов.
Подумаем без эмоций. Главная слабость акустических систем обнаружения БПЛА – малая дальность. И не нужно ссылаться на времена Великой отечественной войны, десятки км у англичан и 9 км у нас. Эти цифры были действительны для ЛА с двигателями несравнимо бо́льшей мощности, с пропеллерами бо́льшего диаметра, к тому же летевших десятками или сотнями в плотных строях. Сами производители решаются назвать цифру 500-600 м, ну 1000 м в хороших условиях.
Но наши производители говорят (внизу в закрепе) всё же о системах, использующих высокочувствительные микрофоны с усилителями и аналоговой предварительной, а потом ещё и алгоритмической обработкой звукового сигнала.
А какие микрофоны в телефонах? Правильно – с ограниченной чувствительностью, чтобы не собирать посторонние шумы. И иногда имеют дополнительные микрофоны и алгоритмы для подавления, например шума ветра или улицы. Поэтому можем смело считать, что для смартфона надёжно обеспечивается ещё меньшая дальность. Скажем, метров 300. Можно на таких сенсорах строить какие-то рубежи, полосы, а тем более покрывать сплошным полем обнаружения значительные территории?
Радиусы сот сотовой связи
- 2G (GSM): 3–35 км в сельской местности и до 1–2 км в городских условиях;
- 3G (UMTS, CDMA): примерно 2–15 км;
- 4G (LTE): от 1 до 10 км в зависимости от условий.
Это радиусы действия одной базовой станции. Однако это не означает, что вышки располагаются на таком расстоянии друг от друга. Соты должны перекрываться, чтобы обеспечить «бесшовный» переход абонента между ними. Кроме того, в любом месте обычно есть покрытие от нескольких операторов. Тем не менее, в сельской местности вряд ли будут стоять вышки всех операторов с регулярным интервалом, скажем, в километр. Скорее всего, такие расстояния составляют 3–5 км или больше.
Ясно, что при размещении смартфонов на вышках, создать сплошную линию, а тем более мало-мальски широкую полосу покрытия их зонами обнаружения телефонов не удастся.
Но вдруг удалось? Помимо вышек сотовой связи использованы дома, трубы и другие сооружения. Длина ЛБС порядка 2 000 км. Расположить вдоль неё кружки зон обнаружения смартфонов с шагом 500 м (должно же быть перекрытие!) в одну нитку – 4000 аппаратов. Для серьёзного «рубежа» обнаружения нужны минимум 3-4 нитки. И центр(ы) обработки данных. О прикрытии всей европейской части России, понятное дело речи не идёт. Понадобились бы уже миллионы аппаратов.
И что мы будем с этим «рубежом обнаружения» делать?
Один из аргументов «звукозащитников» - обнаружение беспилотников позволит своевременно предупредить войска ПВО, чтобы они «были готовы отразить атаку». Как пишут читатели – чтобы привести ПВО в готовность.
Так они и так в готовности. Минимум №2.
Войска ПВО Сухопутных войск сейчас бо́льшей частью на ЛБС там каждый ЗРК сам производит поиск своей или приданой РЛС и ни в каком оповещении не нуждается. Самое большее – от батарейного командного пункта, который тоже не микрофонами пользуется. Если мы говорим о рубеже акустического обнаружения в 20-50 км от ЛБС, то это вообще не для войсковых комплексов.
Войска ПВО ВКС дежурят сейчас в полном составе. Причём не дежурными сменами – ДС, а дежурными боевыми сменами - ДБС. Разница между ними в том, что начальник ДС имеет право только включить и проверить технику, потом должен ждать прибытия сокращённого боевого расчёта – СБР. Только его начальник (НСБР), он же Стреляющий, имеет право открыть огонь. В ДС входит минимум военнослужащих, которые могут только обеспечивать поддержание техники в боеготовом состоянии.
А в случае с дежурной боевой сменой её начальник (НДБС) имеет право самостоятельно открывать огонь, конечно по команде с КП. В состав ДБС входят уже все штатные операторы, необходимые для боевой работы. В СБР же входят все, кто нужен не просто для ведения боевой работы, а для полноценной эксплуатации техники, включая настройки, ремонт и перезаряжание.
Ну ладно. Обнаружили. Как этим воспользоваться? Какие объе́ктовые группировки ПВО поднимать по готовности №1? Куда наводить истребители?
Вот пример налёта 6-го мая. Обе картинки относятся к одному временному периоду – с 21.00 мск 5-го мая по 04.00 мск 6-го мая. И без всяких смартфонов, существующими средствами разведки всех видов, в основном РЛС и станциями РЭР, был выявлен массовый налёт БПЛА. Эти средства могут сопровождать беспилотники. «Завязать трассу», как говорят в ПВО.
А если бы это делала «линия обнаружения на смартфонах», то она могла бы только прокукарекать: - Ой, что-то пролетело! Маршруты БПЛА ещё «с той стороны» ЛБС выстраиваются так, чтобы пройти через участки, где по каким-то причинам отсутствует дежурное радиолокационное поле. Какая-то РЛС маневрирует, выключена на регламентные работы, ремонт и пр. Такие участки подсказывает американская авиационная и спутниковая разведка. Но вскоре аппараты начинают маневрировать для обхода прикрытых нашей ПВО объектов. Получается, что информация о пролёте на каком-то участке не особо много даёт для понимания какова цель этих БПЛА.
Вот как разошлись они после пересечения ЛБС.
Одиннадцать областей! Куда посылать «тачанки»?
Поэтому считаю, что разговоры о смартфонах и вышках вредны. Если и в мирное время говорили: - Войска ПВО – войска постоянной боевой готовности, то сейчас это определение совершенно понятно даже далёким от военных дел гражданам.
Меня особенно раздражают разговоры о «мобильных группах ПВО». Ещё один украинский нарратив, который с удовольствием подхватывают «эксперты» из бывших замполитов и журналистов и навязывают нашим гражданам.
Войска ПВО не должны гоняться за целями! Использование «сети акустической разведки» для переброски «тачанок с пулемётами» описывается научным термином «Брэд оф сиф кейбл». Вот, что хвастливо написала об этом в официальном тг канале посольства США на Украине Бриджит Бринк в бытность свою послом.
Она даже не поняла, что сказала!
Нормальная такая эффективность. За весь 24-й год 800(!!!) пикапов уничтожили 200 Гераней. 0.25 цели на установку в год! И нам предлагается этот бессмысленный путь. И не нужно говорить – это всё же 200 предотвращённых ударов. «В ту же цену», тем же количеством личного состава можно было бы уничтожить гораздо больше целей. Чем? Об этом в следующих (через одну про РЛС и РЭР) статьях.
Но перейдём ко второй группе систем.
Акустические системы обнаружения БПЛА на базе матриц микрофонов
Такие АСО уже могут давать направление на подлетающий БПЛА. Они могут быть построены как на дискретных микрофонах, 8-12 элементов, объединённых в объёмную «антенну» так и на современных MEMS-микрофонах, собранных в акустическую ФАР.
MEMS-микрофон – крошечная (2-4 мм) микросхемка с отверстием в корпусе или основании, за которым находится собственно микрофон, фактически конденсаторный, с мембраной около 0,5 мм диаметром, в том же корпусе и предусилитель, иногда и АЦП.
В первом случае это будут всенаправленные акустические системы, способные определять направление на цель вкруговую – со всех 360°. Расстояния между микрофонами – элементами антенны можно сделать оптимальными – 0,5-0,75 длины звуковой волны. Однако антенна получится малоэлементная, точности добиться трудно.
Компания Copter Express. Система Ctrl+Sky. «Объёмная» всенаправленная акустическая решётка.
Во втором случае ФАР работают в секторе, причём по верхней части спектра звука. Потому, что длина звуковой волны на частоте 1 кГц – 34.3 см, 2 кГц – 17.2 см. Оптимально расположить MEMS-микрофоны в малогабаритной, например 0.5х0.5 м антенне, можно лишь для волн с частотами выше 12-16 кГц. Так что такая антенна работает не с тем звуком «мопеда», который слышим мы.
Система акустического обнаружения дронов Discovair. Секторные акустические ФАР на MEMS-микрофонах и блок обработки сигналов.
Такие акустические системы уже можно использовать для организации местных систем ГПВО – гражданской ПВО, критически важных объектов (КВО). Толку от них немного, а вред есть. Вред в том, что если на них надеяться, то пропуск цели скорее всего обеспечен. Маленькая дальность обнаружения БПЛА не оставляет времени на реакцию. Даже если вы устроили обнаружение по периметру. Пусть на дальности 500 м – в хорошую погоду, без ветра и дождя. Скорость беспилотника возьмём минимум – 70 км/ч ~ 20 м/с. В распоряжении сил ГПВО объекта есть 25 секунд подлётного времени. Что за это время можно сделать? Перебросить «мобильную группу» с одной стороны НПЗ на другую? Вот ролик, в котором беспилотники обнаруживались по звуку, правда не электронной акустической системой, а ушами охранников, но дальность обнаружения сравнима.
Охранникам с трудом хватает времени, чтобы сорвать дронобойку и изготовиться. И это они оказались в нужном месте в нужное время. Были бы на другой стороне объекта, даже на пикапе, не успели бы ничего.
Акустические системы обнаружения дронов можно обсуждать только для ГПВО – гражданской ПВО. У военных есть радиолокаторы и им такая ерунда, как эти системы не нужна совсем.
Единственной уважительной причиной использования АСО является сложность получения разрешения на установку РЛС. Но и это слабое оправдание. Системы обнаружения с тепловизорами дадут большую фору акустическим. И не нужно говорить, что в плохую погоду они неработоспособны. В не очень плохую вполне могут выполнять эту задачу, а в очень плохую и БПЛА не летают.
Ещё один «убойный» аргумент звукозащитников: — Это дешёвое решение. Дешевое. Для одного бойца или маленького подразделения. А для большого объекта стоимость системы, сенсоры которой должны быть размещены по периметру с шагом 250-300 м, в несколько раз превысит стоимость одной современной «противодроновой» РЛС, например, «Репейник» с дальностью 10 км, размещённой в центре его на мачте – 8,2 млн руб.
Но пора заканчивать дозволенные речи. Чувствую, всё равно не убедил.
*****
Подписавшиеся на мой ТГ канал получают оповещение о новых статьях независимо от настроения Дзена. Здесь нет рекламы и пустой болтовни
Подписавшиеся на мой ТГ канал получают оповещение о новых статьях независимо от настроения Дзена. Здесь нет рекламы и пустой болтовни
А в чате ТГ канала собрались адекватные и образованные люди, с которыми можно поговорить о многом.
Качабельный файл оглавления канала в Exel здесь
Можно и через кнопку "Поддержать", но тогда 10% комиссует Дзен