Танковые системы регистрации лазерного излучения
Помеховое воздействие на системы наведения управляемого вооружения впервые появилось в оснащении танков в 80-е годы и получили наименование комплекса оптико-электронного противодействия (КОЭП). В авангарде стояли израильская ARPAM, советская «Штора» и польская (!) «Bobravka». Техника первого поколения регистрировала одиночный лазерный импульс как признак дальнометрирования, а вот серию импульсов воспринимала уже как работу целеуказателя для наведения полуактивной головки самонаведения атакующей ракеты. В качестве сенсоров применяли кремниевые фотодиоды со спектральным диапазоном 0,6-1,1 мкм, причем селекция была настроена на выделение импульсов короче 200 мкс. Подобная аппаратура был относительно проста и дешева, поэтому получила широкое применение в мировой танковой технике. Наиболее совершенные образцы, RL1 от компании TRT и R111 от Marconi, имели дополнительный ночной канал регистрации непрерывного инфракрасного излучения вражеских активных приборов ночного видения. От такого хайтека со временем отказались – было много ложных срабатываний, а также сказалось появление пассивного ночного видения и тепловизоров. Пытались инженеры сделать всеракурсные системы обнаружения лазерной подсветки – фирма Fotona предложила единый прибор LIRD с приемным сектором в 3600 по азимуту.
Прибор LIRD-4 фирмы FOTONA. Источник: "Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук"
Аналогичную технику разработали в конторах Marconi и Goodrich Corporation под наименованиями, соответственно, Type 453 и AN/VVR-3. Эта схема не прижилась по причине неизбежного попадания выступающих частей танка в приемный сектор аппаратуры, что приводили либо к появлению «слепых» зон, либо к переотражению луча и искажению сигнала. Поэтому сенсоры просто разместили по периметру бронетехники, тем самым обеспечив круговой обзор. Такую схему воплотили в серии английская HELIO с комплектом сенсорных головок LWD-2, израильтяне с LWS-2 в системе ARPAM, советские инженеры с ТШУ-1-11 и ТШУ-1-1 в знаменитой «Шторе» и шведы из Saab Electronic Defence Systems c сенсорами LWS300 в активной защите LEDS-100.
Комплект аппаратуры LWS-300 комплекса LEDS-100. Источник: "Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук"
Общими чертами обозначенной техники является приемный сектор каждой из головок в диапазоне от 450 до 900 по азимуту и 30…600 по углу места. Такая конфигурация обзора объясняется тактическими приемами использования противотанкового управляемого оружия. Удар можно ожидать либо с наземных объектов, либо с летающей техники, которая с опаской относится к прикрывающей танки ПВО. Поэтому ударные самолеты и вертолеты обычно подсвечивают танки с малых высот в секторе 0…200 по углу места с последующим запуском ракеты. Конструкторы учли возможные колебания корпуса бронированной машины и сектор обзора сенсоров по углу места стал несколько больше угла воздушной атаки. Почему не поставить сенсор с большим углом обзора? Дело в том, что сверху по танку работают лазеры неконтактных взрывателей артиллерийских снарядов и мин, которым, по большому счету, помехи ставить поздно и бесполезно. Проблему также составляет Солнце, излучение которого способно засветить приемное устройство со всеми вытекающими последствиями. Современные дальномеры и целеуказатели, в большинстве своем, использую лазеры длиной волны 1,06 и 1,54 мкм – именно под такие параметры и заточена чувствительность приемных головок систем регистрации.
Следующим шагом развития аппаратуры стало расширение его функционала до способности определить не только сам факт облучения, но и направление на источник лазерного излучения. Системы первого поколения могли лишь приблизительно указать на вражеский подсвет – все из-за ограниченного количества сенсоров с широким сектором обзора по азимуту. Для более точного позиционирования противника пришлось бы обвешивать танк несколькими десятками фотоприемных устройств. Поэтому на сцену вышли матричные сенсоры, как например, фотодиод ФД-246 прибора ТШУ-1-11 системы «Штора-1». Фоточувствительное поле данного фотоприемника разделено на 12 секторов в форме полос, на которые проецируется лазерное излучение, прошедшее через цилиндрическую линзу. Если упрощенно, то сектор фотоприемника, зафиксировавший наиболее интенсивную подсветку лазером, будет определять направление на источника излучения. Чуть позже появился германиевый лазерный сенсор ФД-246АМ, предназначенный для определения лазера со спектральным диапазоном 1,6 мкм. Такая техника позволяет добиться достаточно высокого разрешения в 2...30 в пределах просматриваемого приемной головкой сектора до 900. Существует и другой способ определения направления на источник лазера. Для этого производится совместная обработка сигналов с нескольких сенсоров, входные зрачки которых расположены под углом. Угловая координата находится из соотношения сигналов этих приемников лазерного излучения.
Требования к разрешающей способности аппаратуры регистрации лазерного излучения зависят от назначения комплексов. Если необходимо точно навести силовой лазерный излучатель для создания помех (китайский JD-3 на танке «Объект 99» и американский комплекс Stingray), то разрешение требуется порядка одной-двух угловых минут. Менее строго к разрешению (до 3…40) подходят в системах, когда необходимо развернуть орудие на направление лазерного подсвета – это реализовано в КОЭП «Штора», «Varta», LEDS-100. И уже совсем низкое разрешение допустимо для постановки дымовых завес перед сектором предполагаемого пуска ракеты – до 200 (польская Bobravka и английская Cerberus). На данный момент регистрация лазерного излучения стал обязательным требованием ко всем КОЭП, используемых на танках, но управляемое вооружение перешло на качественно другой принцип наведения, что поставило перед инженерами новые вопросы.
Система телеориентирования ракеты по лазерному лучи стала очень распространенным «бонусом» противотанкового управляемого оружия. Разработали её в СССР в 60-е годы и реализовали на целом ряде противотанковых комплексов: «Бастион», «Шексна», «Свирь», «Рефлекс» и «Корнет», а также в стане потенциального противника – MAPATS от Rafael, Trigat концерна MBDA, LNGWE фирмы Denel Dynamics, а также Stugna, ALTA от украинского «Артем». Луч лазера в данном случае выдает командный сигнал в хвост ракеты, точнее, в бортовое фотоприемное устройство. И делает это чрезвычайно хитро – лазерный кодированный луч являет собой непрерывную последовательность импульсов с частотами килогерцового диапазона. Чувствуете, о чем идет речь? Каждый импульс лазера, попадающий на приемное окно КОЭП, ниже их порогового уровня реакции. То есть все системы оказались слепыми перед командно-лучевой системой наведения боеприпасов. Масла в огонь подлили с панкратической системой излучателя, в соответствии с которой ширина лазерного луча соответствует картинной плоскости фотоприемника ракеты, а по мере удаления боеприпаса угол расходимости луча вообще уменьшается! То есть в современных ПТУРах лазер вообще может не попасть на танк – он будет фокусироваться исключительно на хвосте летящей ракеты. Это, естественно, стало вызовом – в настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию приемной головки с повышенной чувствительностью, способной определять сложный командно-лучевой сигнал лазера.
Макетный образец аппаратуры регистрации излучения командно-лучевых систем наведения. Источник: "Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук"
Приемная головка аппаратуры AN/VVR3. Источник: "Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук"
Таким должны стать лазерная помеховая станция BRILLIANT (Beamrider Laser Localization Imaging and Neutralization Tracker), разрабатываемая в Канаде институтом DRDS Valcartier, а также наработки Marconi и BAE Systema Avionics. Но уже есть и серийные образцы – универсальные индикаторы 300Mg и AN/VVR3 оснащены отдельным каналом определения командно-лучевых систем. Правда, это пока только заверения разработчиков.
Комплект аппаратуры регистрации излучения SSC-1 Obra. Источник: "Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук"
Настоящую опасность несет программа модернизации танков Abrams SEP и SEP2, в соответствии с которыми бронемашины оснащают тепловизионным прицелом GPS, в котором дальномер имеет лазер на углекислом газе с «инфракрасной» длиной волны 10,6 мкм. То есть на данный момент абсолютно большинство танков в мире не способны будут распознать облучения дальномером этого танка, так как они «заточены» под длину волны лазера в 1,06 и 1,54 мкм. А в США модернизировали уже более 2 тыс. своих Abrams таким образом. Скоро и целеуказатели перейдут на углекислотный лазер! Неожиданно отличились поляки, поставив на свой PT-91 приемную головку SSC-1 Obra от фирмы PCO, способную различать лазерное излучение в диапазоне 0,6…11 мкм. Всем остальным сейчас снова придется возвращать на броню инфракрасные фотоприемники (как это ранее делали Marconi и Goodrich Corporation) на основе тройных соединений кадмия, ртути и теллура, способные распознавать лазеры инфракрасного диапазона. Для этого будут сооружены системы их электрические охлаждения, а в будущем, возможно, все инфракрасные каналы КОЭП переведут на неохлаждаемые микроболометры. И это все при сохранении кругового обзора, а также традиционных каналов для лазеров с длиной волны в 1,06 и 1,54 мкм. В любом случае инженеры от оборонной промышленности сидеть сложа руки не будут.