Главная Энциклопедия Словари Подробнее

Система наведения высокоточного боеприпаса (СН ВТБ)

Является составной частью системы управления высокоточным оружием, и включает совокупность систем и средств, устанавливаемых как на боеприпасе, так и на средстве доставки (носителе) или вне его, и обеспечивающих непосредственное наведение боеприпаса на цель.

Задачами СН являются измерение параметров движения боеприпаса, формирование параметра управления и создание управляющей силы для устранения ошибок наведения путем сведения к нулю параметра управления.

Автономные СН ВТБ для измерения параметров собственного движения управляемого боеприпаса не требуют информации извне и при формировании параметра рассогласования (управления) сравнивают измеренные параметры с заранее подготовленными программными значениями этих параметров. К таким СН относится, например, инерциальная система наведения.

У неавтономных СН для коррекции траектории движения боеприпаса используются сигналы, поступающие от пункта управления или цели, с учетом этого они подразделяются на системы командного наведения и самонаведения. В состав системы командного наведения (СКН) входит комплекс средств, расположенных на средстве доставки (носителе) и на боеприпасе. Средства расположенные на носителе на основании информации о взаимном расположении боеприпаса и цели или обстановке в районе цели, поступающей от боеприпаса, формирует параметры рассогласования и команды управления. Формирование команд осуществляется автоматически или оператором. Для получения информации о взаимном расположении боеприпаса и цели или обстановке в районе цели на боеприпасе устанавливается устройство, которое называется головкой наведения (ГН). Для передачи информации, полученной ГН, на средство доставки, а команд управления обратно на боеприпас используется командная радиолиния или проводная линия связи. СКН предполагает наличие приемопередающих устройств, как на боеприпасе, так и на средстве доставки (носителе).

В системах самонаведения (ССН) параметр рассогласования и команды управления, необходимые для автоматического наведения управляемого боеприпаса, формируются на борту боеприпаса по сигналам, поступающим от цели. Устройство, которое выполняет эти функции, называется головкой самонаведения (ГСН). Аппаратура ГСН воспринимает излучаемое или отраженное целью электромагнитное излучение (звуковые колебание) и автоматически осуществляет сопровождение цели по угловым координатам и/или дальности, и/или скорости сближения. ССН осуществляют наведение боеприпаса на цель автоматически без вмешательства оператора.

ССН подразделяются на активные, полуактивные и пассивные. Активные ССН для определения параметров движения и формирования параметров управления используют отраженное от цели излучение, источник которого расположен на управляемом боеприпасе. Полуактивные ССН для определения параметров движения и формирования параметров управления используют отраженное от цели излучение, источник которого находится вне боеприпаса. На боеприпасе устанавливается лишь приемная аппаратура. К таким системам наведения относится, например, лазерная полуактивная ССН. Пассивные ССН для решения задач наведения используют излучение, источником которого является цель (объект поражения). Комбинированные СН включают в себя автономные и неавтономные СН.

Для определения параметров движения боеприпасов СН используют звуковые колебания или электромагнитное излучение. При использовании электромагнитного излучения СН подразделяются на радио- и оптические, причем в оптическом диапазоне используется, в основном, видимый (0,38...0,76 мкм) и инфракрасный (0,9...14 мкм) поддиапазоны.

Тип СН и, соответственно, состав входящих в нее систем и средств определяют дальность, на которой она способна решать задачи наведения управляемого боеприпаса на цель. Так, к СН малой дальности (до 10...20 км) относятся ССН: телевизионные, тепловизионные, инфракрасные (инфракрасные ГСН боевых элементов кассетных боеприпасов), радиолокационные (радиолокационные ГСН боевых элементов кассетных боеприпасов), а также радиокомандная СН. Среднюю дальность применения управляемых боеприпасов (до 200 км) обеспечивают телевизионные (тепловизионные) СКН, пассивные радиотехнические ССН, а также комбинированные СН, у которых на начальном и среднем участках траектории боеприпас осуществляет движение по программе, используя инерциальную СН (в последнее время для коррекции инерциальной системы используется космическая радионавигационная система «НАВСТАР»), а на конечном участке применяется либо телевизионная (тепловизионная) СКН, либо ССН боевых элементов по сигнатурам целей хранящихся в памяти СН (радиолокационная или инфракрасная ГСН). К СН большой дальности (свыше 200 км) относятся комбинированные СН, которые, как правило, устанавливаются на крылатых ракетах и включают инерциальную СН, комплексированную с системой «НАВСТАР» и корреляционно-экстремальными СН (радиолокационными и оптико-электронными), которые используется для наведения боеприпаса на среднем и конечном участках траектории к цели.

Под системой управления управляемой ракетой понимается совокупность устройств, определяющих положение ракеты и цели и обеспечивающих выработку команд управления и наведение ракеты на цель в течение всего времени полета до встречи с целью. Система управления обеспечивает также решение ряда других задач, предшествующих наведению ракеты на цель (управляет процессами подготовки пуска, самого пуска ракеты и др.)

Можно представить бесчисленное количество траекторий сближения ракеты с целью. Очевидно, из всего количества возможных траекторий при стрельбе по цели необходимо использовать одну, наиболее целесообразную с точки зрения тактических и технических соображений траекторию. Требуемая траектория сближения ракеты с целью задается уравнениями связи, определяющими движение ракеты в зависимости от координат и параметров движения цели. Характер этих связей обусловливается выбором метода наведения.

Следовательно, для сближения ракеты с целью, система управления в каждый момент времени должна не только иметь информацию о координатах и параметрах движения пели и ракеты, но и задавать характер связи между ними, определять меру нарушения этих связей и на основания этого вырабатывать команды управления, обеспечивающие движение ракеты по требуемой траектории.

Выработка команд управления, т. е. наведение зенитной управляемой ракеты на цель, как правило, осуществляется лишь по направлению в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Меру нарушения связи в каждой плоскости наведения принято называть параметром управления или сигналом рассогласования. Этот сигнал пропорционален отклонению регулируемой величины от требуемого значения, т. е. является ошибкой системы управления. Система управления, изменяя направление полета ракеты, все время должна работать на устранение этой ошибки и держать ее в таких пределах, при которых обеспечивается заданная точность сближения ракеты с целью.

Системами телеуправления называются такие системы, в которых требуемое движение ракеты определяется наземным пунктом наведения, непрерывно контролирующим параметры траектории цели и ракеты. В зависимости от места формирования команд (сигналов) управления рулями ракеты эти системы делят на системы наведения по лучу и командные системы телеуправления.

В системах наведения по лучу направление движения ракеты задается с помощью направленного излучения электромагнитных волн (радиоволн, лазерного излучения и др.). Луч модулируется таким образом, чтобы при отклонении ракеты от заданного направления ее бортовые устройства автоматически определяли сигналы рассогласования и вырабатывали соответствующие команды управления ракетой.

В командных системах телеуправления команды управления полетом ракеты вырабатываются на пункте наведения и по линии связи (линии телеуправления) передаются на борт ракеты. В зависимости от способа измерения координат цели и определения ее положения относительно ракеты командные системы телеуправления делятся на системы телеуправления первого вида и системы телеуправления второго вида. В системах первого вида измерение текущих координат цели осуществляется непосредственно наземным пунктом наведения, а в системах второго вида - бортовым координатором ракеты с последующей их передачей на пункт наведения. Выработка команд управления ракетой как в первом, так и во втором случае осуществляется наземным пунктом наведения.

Самонаведением называется автоматическое наведение ракеты на цель, основанное на использовании энергии, идущей от цели к ракете. Головка самонаведения ракеты (ГСН) автономно осуществляет сопровождение цели, определяет параметр рассогласования и формирует команды управления ракетой.

По виду энергии, которую излучает или отражает цель, системы самонаведения разделяются на радиолокационные и оптические (инфракрасные или тепловые, световые, лазерные и др.).

В зависимости от места расположения первичного источника энергии системы самонаведения могут быть пассивными, активными и полуактивными.

При пассивном самонаведении энергия, излучаемая или отражаемая целью, создается источниками самой цели или естественным облучателем цели (Солнцем, Луной). Следовательно, информация о координатах и параметрах движения цели может быть получена без специального облучения цели энергией какого-либо вида.

Система активного самонаведения характеризуется тем, что источник энергии, облучающий цель, устанавливается на ракете и для самонаведения ЗУР используется отраженная от цели энергия этого источника.

При полуактивном самонаведении цель облучается первичным источником энергии, расположенным вне цели и ракеты.

Методом наведения называется заданный закон сближения ракеты с целью, который в зависимости от координат и параметров движения цели определяет требуемое движение ракеты, обеспечивающее попадание ракеты в цель. Рассмотрим некоторые из существующих методов.

Положение ракеты относительно цели однозначно определяется расстоянием между ракетой и целью и направлением в пространстве линии ракета - цель. Если движение цели задано, то изменение этих координат во времени однозначно определяет траекторию полета ракеты (рис. 1).

Рис. 1. Углы и вектора системы ракета (Р) – цель (Ц).

Метод погони – направление на цель совпадает с направлением оси ракеты :

Метод наведения с постоянным углом упреждения :

Метод пропорционального сближения − скорость поворота вектора скорости ракеты пропорциональна угловой скорости поворота вектора ракета-цель:

В данной работе для имитации АСУ ПТУР будет использован метод погони, для которого примерная траектория полета ракеты и цели показана на рис. 2.

Рис. 2. Траектория цели и ракеты при методе погони.

Командные системы телеуправления – управления полетом осуществляется с помощью команд, формируемых на ПУ и передаваемых на истребители или ракеты.

В зависимости от способа получения информации различают:

–командные системы телеуправления I вида (ТУ– I);

–командные системы телеуправления II вида (ТУ– II);

Системы самонаведения –системы, в которых управление полетом р осуществляется командами управления формируемыми на борту самой ракеты.

При этом информация необходимая для их формирования выдаётся бортовым устройством (координатором).

В таких системах используется самонаводящиеся р, в управлении полётом которых ПУ участие не принимает.

По виду энергии, используемой для получения информации о параметрах движения цели различают системы – активные, полуактивные, пассивные.

Активные – системы самонаведения, в которых источник облучения цели установлен на борту р. Отражение от цели сигналы принимаются бортовым координатором и служат для измерения параметров движения цели.

Полуактивные – источник облучения ЦЕЛИ размещён на ПУ. Отраженные от цели сигналы используются бортовым координатором для изменения параметров рассогласования.

Пассивные – для измерения параметров движения ЦЕЛИ используется энергия, излучаемая целью. Это может быть тепловая (лучистая), световая, радиотепловая энергия.

В состав системы самонаведения входят устройства, измеряющие параметр

рассогласования: счётно-решающий прибор, автопилот и рулевой тракт.

Система теленаведения – системы управления ракетами, в кот. команды управления полетом формируются на борту ракеты. Их величина пропорциональна отклонению ракеты от равносигнального управления, создаваемого радиолокационными визирами пункта управления.

Такие системы называются системами наведения по радиолучу. Они бывают однолучевые и двухлучевые.

1-устройство сопровождения цели и наведения ракеты;

2-пусковое устройство;

3-устройство наведения ракеты.

Комбинированные системы наведения –системы, в кот. наведение ракеты на цели осуществляется последовательно несколькими системами. Они могут находить применение в комплексах дальнего действия. Это может быть комбинация командной сист. телеуправления на начальном участке траектории полета ракеты и самонаведение на конечном, или наведение по радиолучу на начальном участке и самонаведение на конечном. Такая комбинация систем управления обеспечивает наведение ракет на цели с достаточной точностью при больших дальностях стрельбы.

Рассмотрим теперь боевые возможности отдельных ЗРК ПВО стран НАТО.

ЗРК большой дальности

–ЗРК – «Найк–Геркулес» – предназначен для поражения целей на средних, больших высотах и в стратосфере. Он может применятся для поражения наземных ЦЕЛЕЙ ядерными боеприпасами на Д до 185км. Находится на вооружении армий США, НАТО, Франции, Японии, Тайваня.

Основной тактической единицей ЗРК является ЗР дивизион, в состав которого входит 4 батареи.

Батарея состоит из 3 огневых секций (по три ПУ в каждой) и др. элементов

Для соответственной ПВО каждая батарея имеет 8 зенитных 12,7 пулеметов.

Количественные показатели

Зона обстрела – круговая;

Д max предельной зоны поражения (где еще возможно поражение цели, но с низкой вероятностью);

Ближняя граница зоны поражения =11км

Нижняя Граница зоны пор.–1500 м а Д=12км и до Н=30км с увеличением дальности.

V max p.–1500м/с;

V max пораж.р.–775–1200м/с;

n max рак.–7;

t навед (полета) ракеты–20–200с;

Темп стрельбы–за 5мин→5 ракет;

t / разверт. Подвижного ЗРК –5–10ч;

t / свёртывания – до 3ч;

Учитывая опыт боевого применения крылатых ракет, охватывающий шесть с половиной десятилетий, их можно рассматривать как зрелую и хорошо зарекомендовавшую себя технологию. За время их существования произошло значительное развитие технологий, используемых при создании крылатых ракет, охватывающих планер, двигатели, средства преодоления ПВО и системы навигации.

Благодаря технологиям создания, планера ракеты становились все более и более компактными. Теперь их можно разместить во внутренних отсеках и на внешних подвесках самолетов, корабельных пусковых установках трубного типа или торпедных аппаратах подводных лодок. Двигатели изменились от простых пульсирующих воздушно-реактивных двигателей через турбореактивные и жидкотопливные ракетные двигатели или прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) к нынешней комбинации турбореактивных двигателей для дозвуковых тактических крылатых ракет, турбовентиляторных для дозвуковых стратегических крылатых ракет и прямоточных воздушно-реактивных двигателей или смешанных турбореактивных/ракетных конструкций для сверхзвуковых тактических крылатых ракет.

Средства преодоления ПВО возникли в 1960-х годах когда системы противовоздушной обороны приобрели большую эффективность. К ним относятся низкая высота полета с огибанием рельефа местности или полёт ракеты на предельно малой высоте над поверхностью моря с целью скрыться от радаров и все чаще форма повышающая малозаметность и радиопоглощающие материалы, призванные снизить радиолокационную заметность. Некоторые советские крылатые ракеты были также оборудованы передатчиками помех оборонительного назначения, призванных сорвать перехват зенитноракетных комплексов.

Наконец, за этот период значительно развилась и разнообразилась система навигации крылатых ракет.

Проблемы навигации крылатых ракет
Основной идеей всех крылатых ракет является то, что это может быть запущено в цель вне пределов досягаемости систем противовоздушной обороны противника с целью не подвергать стартовую платформу ответной атаке. Это создает серьезные проблемы проектирования, первой из которых становится задача заставить крылатую ракету надежно переместиться на расстояние до тысячи километров в непосредственную близость к намеченной цели - и как только она будет находиться в непосредственной близости от цели, обеспечить боевой части точное наведение на цель чтобы произвести запланированный военный эффект.

Первая боевая крылатая ракета FZG-76/V-1

Первой боевой крылатой ракетой была немецкая FZG-76/V-1, более 8000 которых было применено, причем, в основном, по целям в Великобритании. Если судить по современным меркам то ее система навигации была достаточно примитивной: автопилот на базе гироскопа выдерживал курс, а анемометр расстояние до цели. Ракета выставлялась по намеченному курсу перед запуском и на ней выставлялось рассчетное расстояние до цели и как только одометр указывал, что ракета находится над целью, автопилот уводил её в крутое пикирование. Ракета обладала точностью в около мили и этого было достаточно для бомбардировки крупных городских целей, таких как Лондон. Главной целью бомбардировок было терроризирование гражданского населения и отвлечение воинских сил Великобритании от наступательных операций и направление их на выполнение задач ПВО.

Первая американская крылатая ракета JB-2 являющаяся копией немецкой V-1

В непосредственно послевоенный период США и СССР воссоздали V-1 и начали развитие своих собственных программ крылатых ракет. Первое поколение театра военных действий и тактического ядерного оружия вызвало создание крылатых ракет серии Regulus ВМС США, серии Mace/Matador ВВС США и советских серий Комета КС-1 и Комета-20 и дальнейшего развития технологии навигации. Все эти ракеты первоначально используют автопилоты на основе точных гироскопов, но также возможности корректировки траектории ракеты по каналам радиосвязи так, что ядерная боеголовка могла быть доставлена как можно точнее. Промаха в сотни метров может быть достаточно, чтобы уменьшить избыточное давление произведенное ядерной боеголовкой было ниже летального порога укрепленных целей. В 1950-х годах на вооружение поступили первые конвенциональные послевоенные тактические крылатые ракеты, прежде всего в качестве противокорабельного оружия. В то время как на маршевом участке траектории наведение продолжалось на основе гироскопа, а иногда и корректировалось по радиосвязи, точность наведения на конечном участке траектории обеспечивалась ГСН с РЛС малой дальности действия, полуактивной на самых ранних версиях, но вскоре вытесненной активными радарами. Ракеты этого поколения обычно летят на средних и больших высотах, пикируя при атаке на цель.

Межконтинентальная крылатая ракета Northrop SM-62 Snark

Следующий важный этап в технологии навигации крылатых ракет последовал с принятием на вооружение межконтинентальных крылатых ракет наземного базирования Northrop SM-62 Snark, предназначенных для автономного полета над полярными регионами для атаки крупными ядерными боеголовками целей на территории Советского Союза. Межконтинентальные расстояния представили перед конструкторами новый вызов - создать ракету способную поражать цели на расстоянии в десять раз больше, чем это могли сделать более ранние версии крылатых ракет. На Snark была установлена надлежащая инерциальная навигационная система использующая гиростабилизированный платформу и точные акселерометры для измерения движения ракеты в пространстве, а также аналоговый компьютер используемый для накопления измерений и определения положения ракеты в пространстве. Однако вскоре выявилась проблема, дрейф в инерциальной системе был слишком велик для оперативного использования ракеты, а ошибки инерциальной системы позиционирования оказались кумулятивными - таким образом, погрешность позиционирования накапливалась с каждым часом полета.

Решением этой проблемы стало другое устройство, предназначенное для выполнения прецизионных измерений географического положения ракеты на траектории её полета и способное исправить или "привязать" ошибки генерированные в инерциальной системе. Это фундаментальная идея и сегодня остается центральной в конструкции современного управляемого оружия. Так, накопленные ошибки инерциальной системы периодически сводятся к ошибке позиционного измерительного прибора.

Крылатая ракета Martin Matador

Для решения этой задачи была применена астронавигационная система или ориентация по звездам, автоматизированное оптическое устройство, осуществляющее угловые измерения известного положения звезд и использующая их для расчета положения ракеты в пространстве. Астронавигационная система оказались весьма точной, но и довольно дорогой в производстве и сложной в обслуживании. Также требовалось, чтобы ракеты, оснащенные этой системой, летели на большой высоте во избежание влияния облачности на линию визирования к звездам.

Менее известно, что успех астронавигационных систем, повсеместно послужил толчком в развитии в настоящее время спутниковых навигационных систем, таких как GPS и ГЛОНАСС. Спутниковая навигация основывается на аналогичной астронавигации концепции, но вместо звезд используются искусственные спутники Земли на полярных орбитах, а вместо естественного света искусственные СВЧ сигналы, а также используются измерения псевдо-диапазона, а не угловые измерения. В итоге эта система значительно снизила расходы и позволила осуществлять определение местоположения на всех высотах в любых погодных условиях. Несмотря на то, что технологии спутниковой навигации были изобретены в начале 1960-х годов, они стали оперативно использоваться только в 1980-е годы.

В 1960-е годы произошли существенные улучшения точности инерциальных систем, а также увеличилась стоимость такого оборудования. В результате это привело к противоречивым требованиям по точности и стоимости. Как результат возникла новая технология в области навигации крылатых ракет основанная на системе определения местоположения ракеты путем сопоставления радиолокационного отображения местности с эталонной картографической программой. Данная технология поступила на вооружение крылатых ракет США в 1970-е годы и советских ракет в 1980-е. Технология TERCOM (система цифровой корреляции с рельефом местности блока наведения крылатой ракеты) была использована, как и система астронавигации, для обнуления совокупных инерциальных системных ошибок.

Крылатая ракета Комета

Технология TERCOM относительно проста по замыслу, хотя и сложна в деталях. Крылатая ракета непрерывно измеряет высоту местности под траекторией своего полета, используя для этого радиолокационный высотомер, и сравнивает результаты этих измерений с показаниями барометрического высотомера. Навигационная система TERCOM также хранит в себе цифровые карты высот местности, над которой ей предстоит лететь. Затем с помощью компьютерной программы профиль местности, над которым пролетает ракета сравнивается с сохраненной в памяти цифровой картой высот с целью определить наилучшее их соответствие. Как только профиль согласован с базой данных, можно с большой точностью определить положение ракеты на цифровой карте, что используется для исправления совокупных ошибок инерциальной системы.

TERCOM обладала огромным преимуществом перед астронавигационными системами: она позволяла крылатым ракетам осуществлять полет на предельно низкой высоте необходимой для преодоления ПВО противника, она оказалась относительно дешевой в производстве и очень точной (до десятка метров). Это более чем достаточно для 220 килотонной ядерной боеголовки и достаточно для 500 килограммовой конвенциональной боеголовки применяемой против множества типов целей. И всё же TERCOM не была лишена недостатков. Ракета которая должна была пролететь над уникальной холмистой местностью, легко сравниваемой с профилем высоты цифровых карт, обладала превосходной точностью. Однако TERCOM оказалась неэффективна над водной поверхностью, над сезонно изменяемой местностью, такой как песчаные дюны и местностью с различной сезонной отражательной способностью радара, такой как сибирская тундра и тайга, где снегопады могут изменить высоту местности или скрыть её особенности. Ограниченная емкость памяти ракет часто затрудняла хранение достаточного количества картографических данных.

Крылатая ракета Boeing AGM-86 CALCM

Будучи достаточной для оснащенных ядерными боеголовками КР Томагавк RGM-109A ВМФ и AGM-86 ALCM ВВС, TERCOM была явно не достаточной для уничтожения обычной боеголовкой отдельных зданий или сооружений. В связи с этим ВМС США оснастили TERCOM крылатых ракет Томагавк RGM-109C/D дополнительной системой основанной на так называемой технологии корреляции отображения объекта с его эталонным цифровым образом. Эта технология была использована в 1980-е годы на баллистических ракетах Першинг II, советских КАБ-500/1500Кр и американских высокоточных бомбах DAMASK/JDAM, а также на последних китайских управляемых противокорабельных ракетных комплексах, предназначенных для борьбы с авианосцами.

При корреляции отображения объекта используется камера для фиксации местности перед ракетой, а затем информация с камеры сравнивается с цифровым изображением полученным с помощью спутников или воздушной разведки и хранящейся в памяти ракеты. Измеряя угол поворота и смещение, необходимые для точного совпадения двух изображений, прибор способен очень точно определить ошибку местоположения ракеты и использовать её для коррекции ошибок инерциальной и TERCOM навигационных систем. Блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет DSMAC используемый на нескольких блоках КР Томагавк были действительно точными, но обладал побочными оперативными эффектами похожими на TERCOM, которую необходимо было программировать на полет ракеты над легко узнаваемой местностью особенно в непосредственной близости от цели. В 1991-ом году во время операции Буря в пустыне, это привело к тому ряд шоссейных развязок в Багдаде были использованы в качестве таких привязок, что в свою очередь позволило войскам противовоздушной обороны Саддама расположить там зенитные батареи и сбить несколько Томагавков. Также как и TERCOM блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет чувствителен к сезонным изменениям контраста местности. Томагавки, оснащенные DSMAC также несли лампы-вспышки для освещения местности в ночное время.

В 1980-е годы в американские крылатые ракеты были интегрированы первые приемники GPS. Технология GPS была привлекательна, поскольку она позволяла ракете постоянно исправлять свои инерциальные ошибки независимо от рельефа местности и погодных условий, а также она действовала одинаково как над водой, так и над землей.

Эти преимущества были сведены на нет проблемой слабой помехозащищенности GPS, так как сигнал GPS по своей природе очень слабый, восприимчивый к эффекту "повторного изображения" (когда сигнал GPS отражается от рельефа местности или зданий) и изменению точности в зависимости от количества принимаемых спутников и тому, как они распределены по небу. Все американские крылатые ракеты на сегодняшний день оснащены приемниками GPS и пакетом инерциальной системы наведения, причем в конце 1980-х и начале 1990-х годов технологию механической инерциальной системы заменили более дешевой и более точной инерциальной навигационной системой на кольцевых лазерных гироскопах.

Крылатая ракета AGM-158 JASSM

Проблемы связанные с основной точностью GPS постепенно решаются путем введения широкодиапазонных методов GPS (Wide Area Differential GPS) при которых коррекционные сигналы действительные для данного географического положения транслируются на приемник GPS по радиоканалу (в случае американских ракет используется WAGE -Wide Area GPS Enhancement). Основными источниками сигналов этой системы являются радионавигационные маяки и спутники на геостационарной орбите. Наиболее точные технологии подобного рода, разработанные в США в 1990-е годы, способны исправить ошибки GPS до нескольких дюймов в трех измерениях и являются достаточно точными, чтобы попасть ракетой в открытый люк бронемашины.

Проблемы с помехоустойчивостью и "повторным изображением" оказались наиболее трудно решаемыми. Они привели к внедрению технологии так называемых "умных" антенн, как правило, основанных на "цифровом формировании луча" в программном обеспечении. Идея, стоящая за этой технологией проста, но как водится сложна в деталях. Обычная антенна GPS принимает сигналы со всей верхней полусферы над ракетой, таким образом, включая спутники GPS, а также вражеские помехи. Так называемая антенна с управляемой диаграммой направленности (Controlled Reception Pattern Antenna, CRPA) при помощи программного обеспечения синтезирует узкие пучки, направленные к предполагаемому месторасположению спутников GPS, в результате чего антенна оказывается "слепа" во всех других направлениях. Наиболее продвинутые конструкции антенн этого типа производят так называемые "нули" в диаграмме направленности антенны направленные на источники помех для дальнейшего подавления их влияния.

Крылатая ракетаТомагавк

Большая часть проблем получивших широкую огласку в начале производства крылатых ракет AGM-158 JASSM были результатом проблем с программным обеспечением приемника GPS, в результате которых ракета теряла спутники GPS и сбивалась со своей траектории.

Продвинутые приемники GPS обеспечивают высокий уровень точности и надежную помехоустойчивость к расположенным на земной поверхности источникам помех GPS. Они менее эффективны против сложных источников помех GPS развернутых на спутниках, беспилотных летательных аппаратах или аэростатах.

Последнее поколение американских крылатых ракет использует GPS-инерциальную систему наведения, дополняет её установленной в носовой части ракеты цифровой тепловизионной камерой, преследующей цель обеспечить возможности подобные DSMAC против неподвижных целей с соответствующим программным обеспечением и возможностью автоматического опознавания образов и против подвижных целей, таких как зенитно-ракетные системы или ракетные пусковые установки. Линии передачи данных, как правило, происходят от технологии JTIDS/Link-16, внедряемой для обеспечения возможности перенацеливания оружия в случае, когда подвижная цель изменила своё местоположение в время нахождения ракеты на марше. Использование этой функции главным образом зависит от пользователей обладающих разведкой и возможностями выявления таких перемещений цели.

Долгосрочные тенденции в развитии навигации крылатых ракет приведут к их большей интеллектуальности, большей автономности, большему разнообразию в датчиках, повышенной надежности и снижению стоимости.

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 3/2008, стр. 60-64

ОПЫТ ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ

Подполковник С.М. СЫРОКВАШ ,

В.И. МЕХЕДА ,

научный сотрудник Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь

Приводятся состав и функции подсистем наведения и управления, рассматриваются способы наведения крылатых ракет и принцип функционирования бортового оборудования, порядок боевого применения, возможные способы воздействия на системы управления и наведения крылатых ракет.

Анализ результатов войн и военных конфликтов последнего десятилетия позволяет сделать вывод о том, что решающую роль в решении военных задач в ходе их сыграло высокоточное оружие (ВТО).

Опыт участия вооруженных сил США в военных конфликтах последних десятилетий подтверждает, что Пентагон активно продвигается в направлении развития ВТО, стремясь в совершенстве овладеть им и придать ему значение основного оружия поражения. Так, если в ходе операции «Буря в пустыне» (1991 г.) доля ВТО в общем количестве примененных антииракской коалицией авиабоеприпасов составляла всего 7 %, то в ходе войны против Югославии этот показатель достиг уже более 90 %.

Характер разработок и применения ВТО показывает, что одним из основных его видов являются крылатые ракеты (КР), использующие различные способы наведения (рис. 1, табл. 1). Решающим фактором успешного применения КР является их детально продуманная конструкция и бортовые информационно-управляющие системы - системы управления и наведения (рис. 2).

КР позволяют с заданной точностью поражать цели на расстоянии до 5 тыс. км, оставляя при этом неуязвимыми их носители - боевые корабли, подводные лодки и стратегические бомбардировщики. Всё возрастающее количество применяемых вооруженными силами США КР свидетельствует, что эта тенденция сохранится и в будущем.

Анализ возможностей США позволяет предположить, что к 2010 г. они будут иметь такое количество высокоточных непилотируемых средств поражения воздушного и морского базирования, которого будет достаточно для проведения непрерывной бесконтактной стратегической воздушно-космическо-морской ударной операции в течение 30 и более суток.

При этом КР и ВТО, в целом, «подтягивают» за собой активное развитие систем обеспечения их применения и доставки. Тем самым в ближайшие годы на рынке вооружений сформируется спрос на КР воздушного и морского базирования и средства их доставки, а также навигационные средства, системы разведки, управления и средства обороны от массированных налетов КР.

1. Способы наведения крылатых ракет и принцип функционирования бортового оборудования

Важнейшим фактором, позволяющим реализовать боевые возможности КР, является их система управления и наведения. Главным элементом данной системы являются бортовые радио- и оптико-электронные средства КР, применяемые на различных этапах их полета.

Применение на КР различных подсистем управления и наведения обеспечивает заданные точностные параметры при поражении объекта (табл. 2).

Последовательная эволюция бортовых систем управления и наведения в направлении комбинирования качеств бортовых подсистем позволила добиться повышения точности выхода КР к цели и ее поражения. Основываясь на опыте применения КР в локальных конфликтах, ВС США продолжают систематически проводить модернизацию систем управления и наведения КР.

В результате ряда модернизаций достигнуто значительное повышение точностных характеристик КР за счет внедрения системы коррекции траектории полета по контуру рельефа местности TERCOM (Terrain Contour Matching), оптической корреляционной системы конечного самонаведения DSMAC (Digital Scene Matching Area Correlator) и DSMAC2A, а также оснащения их аппаратурой коррекции местоположения системы спутниковой навигации GPS NAVSTAR.

Комбинирование и применение различных подсистем управления и наведения КР позволяет реализовать несколько способов ее наведения на цель. Комплектация КР зависит от типа (степени важности и защищенности) поражаемого объекта и соответствия критерию «стоимость - эффективность».

Инерциальное наведение представляет собой автономный способ управления полетом, основанный на свойстве инерции тел, без использования внешних источников информации.

Командное наведение ракеты осуществляется путем выдачи управляющих сигналов по радиоканалу, с борта самолета-носителя или спутника. Для этого в состав оборудования ракеты включаются дополнительные радиоэлектронные средства (РЭС).

Самонаведение ракеты на цель осуществляется с использованием демаскирующих излучений объекта (цели) в различных физических полях. Для этого на ракете устанавливаются головки активного, полуактивного или пассивного самонаведения. Обычно используются тешювизионные, лазерные, инфракрасные, радиолокационные головки самонаведения.

В настоящее время инерциальное наведение остается основным способом управления полетом ракеты. Однако в ходе управления ракетой инерциальным способом, под воздействием внутренних технических и внешних физических факторов, реальная траектория полета ракеты постепенно отклоняется от заданной. Ошибки, накапливаемые за время полета, приводят к тому, что ракета отклоняется от цели на значительные расстояния. Так, за один час полета ракеты типа Tomahawk отклонение траектории полета может составлять около 800 м. Поэтому на практике траектория полета ракеты периодически корректируется. Коррекция траектории полета ракеты осуществляется бортовым компьютером на основе информации, поступающей от дополнительно установленных на ней оптико- и радиоэлектронных датчиков: радиолокационного высотомера, приемника GPS, радиолокатора, лазерного локатора, электронно-оптического устройства съемки местности.

Рассмотрим механизмы коррекции траектории полета крылатой ракеты.

Рис. 1. Состав и функции подсистем наведения и управления крылатых ракет

Так, в 1981 г. на крылатой ракете был впервые реализован механизм коррекции траектории полета по контуру рельефа местности TERCOM. Для этого в состав системы управления ракетой был включен бортовой радиовысотомер, а программное обеспечение бортового компьютера дополнено набором эталонных карт районов по маршруту полета.

Корреляционная подсистема AN/DPW-23 TERCOM состоит из ЭВМ, радиовысотомера и набора эталонных карт районов по маршруту полета. Ширина луча радиовысотомера 13 - 15°. Диапазон частот 4 - 8 ГГц.

Принцип работы подсистемы TERCOM основан на сопоставлении рельефа местности конкретного района (нахождения крылатой ракеты) с эталонными картами рельефа местности по маршруту ее полета. Определение рельефа местности осуществляется путем сравнения данных радио- и барометрического высотомеров. Устойчивость работы TERCOM и необходимая точность определения места крылатой ракеты достигаются путем выбора оптимального числа и размеров ячеек, чем меньше их размеры, тем точнее отслеживается рельеф местности, а следовательно, и местоположение ракеты. Однако из-за ограниченного объема памяти бортового компьютера и малого времени для решения навигационной задачи, принят нормальный размер 120x120 м.

Вся трасса полета крылатой ракеты над сушей разбивается на 64 района коррекции протяженностью по 7 - 8 км и шириной 2 - 48 км. Допустимая погрешность измерения высоты рельефа местности для надежной работы подсистемы TERCOM должна составлять 1 м. В результате применение данной подсистемы наведения обеспечивает круговое вероятностное отклонение (КВО), равное 80-150 м.

Комплексирование инерциальной и корреляционной подсистем наведения AN/DPW-23 TERCOM получило условное обозначение TAINS (ИНС + TERCOM).

В1986 году был реализован механизм электронно-оптической корреляции DSMAC (Digital Scene Matching Area Correlator) траектории полета КР.

В состав подсистемы входит цифровая камера на ПЗС-матрицах, которая снабжена усилителем сигнала второго поколения, а для применения в плохих метеоусловиях и в ночное время установлена ксеноновая вспышка. Диапазон рабочих частот матрицы составляет 0,6 - 1,3 мкм, разрешающая способность камеры 0,25 - 0,4 м.

В DSMAC используются эталонные цифровые «картинки» предварительно снятых районов местности по маршруту полета. Как правило, подсистема начинает работать на заключительном этапе полета после последней коррекции по TAINS.

В 1993 г. электронно-оптическая корреляционная подсистема DSMAC была модернизирована. В результате модернизации была создана телевизионно-оптическая корреляционная подсистема DSMAC-2A, в которой использовалась тепловизи-онная сканирующая цифровая видеокамера с увеличенными зоной обзора местности (до 70s) и памятью с заложенными эталонными цифровыми «картинками» районов.

Следующий шаг совершенствования механизма коррекции траектории полета КР был связан с использованием данных о местоположении ракеты от спутниковой навигационной системы GPS NAVSTAR.

В настоящее время на последних модификациях КР дополнительно осуществляется командное наведение ракеты на объект поражения за счет использования телевизионной подсистемы. При телеуправлении оператор наблюдает цель до момента ее поражения, совмещает изображение цели с отметкой от ракеты. Существует разновидность телеуправления, так называемое телеуправление второго рода, когда на исполнительном элементе имеется ГСН, которая передает изображение цели по радиоканалу на индикатор оператора комплекса ВТО. Если в процессе полета КР с помощью космических или самолетных средств разведки будет выявлено, что назначенная ей для поражения цель уничтожена другими КР, то по командам оператора, по линии системы GPS NAVSTAR или с самолетов дальнего радиолокационного обнаружения данная КР может быть перенацелена на другую цель.

Рис. 2. Применение подсистем управления и наведения КР

На заключительном этапе полета для повышения точности попадания КР в цель реализуется способ самонаведения, который обеспечивается за счет использования различных типов ГСН.

Самонаведение применяется на заключительном этапе полета для обеспечения заданной точности попадания.

Лазерные (активные) ГСН реализуют самонаведение или командное наведение.

Все оптоэлектронные ГСН используют в качестве информации собственное излучение объектов (целей) в оптическом диапазоне длин волн. По физической природе построения и функционирования оптоэлектронные ГСН различаются: тепловизионные, телевизионные, светоконтрастные, инфракрасные и лазерные. По способу наведения - самонаведение или телеуправление.

Комбинированные или комплексные ГСН состоят из разнородных систем как конструктивно, так и информационно, построенные на основе совокупности радиолокационных и нерадиолокационных (магнитометрических, телевизионных, инерциальных и т.п.) датчиков.

Таким образом, в настоящее время разработанные и применяемые на КР системы наведения и управления обеспечивают необходимую точность поражения объектов противника с круговым вероятностным отклонением не более 3 м. В связи с этим дальнейшее направление модернизации КР, вероятно, будет связано с созданием радиоэлектронного оборудования высокой надежности и помехозащищенности, обеспечивающего надежный прием сигналов коррекции полета и команд управления.

2. Возможные способы воздействия на системы управления и наведения крылатых ракет

Большинство военных специалистов полагают, что отставание средств зашиты от уровня развития КР не является бесперспективным. Для успешной борьбы с КР необходимо вначале решить проблему, основу которой составляют вербальные и математические модели применения КР, их систем управления и наведения, а также сценарии функционирования систем противодействия. Важнейшим условием создания эффективной системы противодействия КР является также правильное определение критериев оценки эффективности противодействия их ударам. Опыт войн показывает, что главным критерием является все же не количество уничтоженных воздушных целей, а количество сохраненных защищаемых (прикрываемых) объектов. Тем самым в решении задач снижения эффективности ударов КР должны участвовать истребители, маловысотные ЗРК и ЗА, ПЗРК, ведущие огонь по визуально видимым целям и поэтому не подверженные радиоэлектронным помехам, а также средства РЭБ. По мнению экспертов, важнейшим условием эффективного решения задач активного противодействия ударам КР является снижение времени на обнаружение КР и их носителей, принятие решения на проведение мероприятий по их огневому и радиоэлектронному поражению. Достижение данной цели обеспечивается использованием автоматизированных систем сбора, обработки данных видов разведки и распределения полученной информации между всеми органами управления и средствами противодействия.

Способы противодействия системам управления и наведения КР подразделяются на активные, которые применяются на всем маршруте полета КР, и пассивные - применяемые в основном на заключительном участке полета. Активное и пассивное противодействие осуществляется комплексно, как собственным системам управления и наведения КР, так и системам КР, использующим внешние источники управления и наведения (РЭС управления, связи и передачи данных линий «КР -спутник-ретранслятор (ЛА-разведчик) - ПУ», «ПУ - КР», систему спутниковой радионавигации NAVSTAR).

Активными способами воздействия на системы управления и наведения крылатых ракет являются огневое и радиоэлектронное поражение.

Анализ характеристик и возможностей систем управления и наведения КР показывает, что достоинства и количество применяемых радио- и оптико-электронных средств являются и их недостатками. Поскольку данные средства имеют свои приемные тракты полезных сигналов, они же становятся потенциальными объектами не только огневого, но и радиоэлектронного поражения (радиоподавления и оптико-электронного подавления).

Критически важным параметром, обеспечивающим высокую эффективность КР, является точность попадания ударного элемента в цель. Тем самым данный параметр выбран в качестве основного критерия для определения основных радиоэлектронных объектов и целей, воздействие на которые не обеспечивает выполнение заданных точностных параметров при нанесении удара. Это влечет за собой снижение эффективности применения КР и в конечном итоге срыв выполнения боевой задачи.

Проведенный анализ тактико-технических характеристик бортовых РЭС КР, порядка применения систем ВТО в ходе военных конфликтов последних лет позволяет выявить их основные уязвимые компоненты.

1. Радиоэлектронные средства, используемые для управления и радиотехнического обеспечения применения КР:

РЭС управления полетом, связи и передачи данных систем управления КР;

бортовые РЛС систем радиолокационного обнаружения и управления.

2. Бортовые радиоэлектронные средства КР:

головки самонаведения КР, функционирующие в различных физических полях электромагнитного спектра;

приемные устройства систем радионавигации;

бортовые РЭС корреляционных инерциальных систем наведения (типа TERCOM, INS), оптическая корреляционная система конечного самонаведения DSMAC.

Таким образом, по мнению зарубежных специалистов, возможными активными способами воздействия на системы управления и наведения крылатых ракет и радиоэлектронными средствами, используемыми для их управления и радиотехнического обеспечения, являются:

радиоэлектронное подавление РЭС управления полетом, связи и передачи данных систем управления КР;

радиоэлектронное подавление бортовых РЛС разведывательных радиолокационных систем и средств;

оптико- и радиоэлектронное подавление электронных элементов головок самонаведения КР;

радиоподавление приемных устройств различных систем радионавигации, систем наведения и коррекции маршрута полета.

Одним из перспективных направлений зарубежными специалистами отмечается также возможное воздействие на электронные элементы средствами, реализованными на новых физических принципах и использующими передовые достижения в области волновой теории.

Нельзя забывать о значительной роли в процессе воздействия на системы управления и наведения крылатых ракет проводимых мероприятий пассивной защиты объектов.

К таким мероприятиям пассивной защиты объектов от ударов КР можно отнести:

применение мер радио- и оптической дезинформации;

применение химических составов с широким диапазоном маскирующего действия для снижения оптической заметности войск и объектов;

применение радиопоглощающих материалов и маскирующих пенных покрытий для снижения заметности войск и объектов;

организацию режимно-охранных мероприятий в зонах и районах, прилегающих к важным объектам, местам сосредоточения войск;

эффективное выполнение требований скрытого управления войсками;

максимальное использование защитных и маскирующих свойств местности.

Результаты расчетов показывают, что проведение работ, связанных с использованием для защиты войск и объектов только средств подавления систем радионавигации, РЭС управления КР, бортовых РЛС систем радиолокационного обнаружения, обеспечивает снижение эффективности применения высокоточных средств поражения не менее чем в два раза путем увеличения показателей кругового вероятного отклонения ГСН, снижения возможностей средств разведки по обнаружению объектов, наведения КР и средств доставки.

Таким образом, направление создания и развития средств подавления РЭС радионавигационных и радиолокационных систем КР, линий управления ими, средств активного и пассивного противодействия электронным элементам ГСН является наиболее перспективным в борьбе против КР.

ЛИТЕРАТУРА

1. Василин Н.Я. Крылатые ракеты. Аналитический сборник. - Мн.: НИИВСРБ, 2003. - С. 18-24.

2. Краснов А. Боевое применение крылатых ракет воздушного базирования // Зарубежное военное обозрение. - 2001. - № 2. - С. 30-35.

4. [Электронныйресурс]. - Режим доступа: http://www.militaryparitet. сот-//Стратегические крылатые ракеты морского базирования, 2008.

5. [ Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.km.ru// BGM-109.

6. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fas.org/ man/dod-101/sis/smart/jassm.htm.

7. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fas.org/ man/dod-101/sis/smart/AGMm-84.htm.

8. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fas.org/ man/dod-101/sis/smart/AGM-86c.htm.

9. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fas.org/ man/dod-101/sis/smart/BGM-109.htm.

10. [Электронныйресурс]. - Режим доступа: http://www.tgplanes.

com/- Tgplanes Avintinn Director

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте