Самолёты и ракеты: сила предупреждения

Для истребителя, да и для всякого самолёта вообще, очень полезно, если на борту заранее известно, что с некоторого направления приближается ракета противника, которая, возможно, прибудет к цели через столько-то секунд.

Скажем, за эти секунды пилот истребителя может успеть катапультироваться (обычно это единственное разумное решение). Или компьютерная начинка самолёта сможет умело подключить какие-то средства противодействия ракетам, чтобы исправить незавидное положение. Это, кстати, единственная надежда больших военно-транспортных (да и просто гражданских) самолётов, покинуть которые и экипажу, и пассажирам возможно далеко не всегда.

Так что задача автоматического обнаружения атакующих самолёт ракет актуальна очень давно. При этом сконструировать хорошую систему весьма непросто. Например, с одной стороны, крайне не желательно, чтобы система выдавала ложные срабатывания (кому понравится катапультироваться из-за ошибки электроники?). С другой стороны, едва ли лучше, если эта электроника проворонит реальную ракету.

Для обнаружения подлетающих ракет используют самые разнообразные подходы, среди которых есть и весьма неожиданные (а наиболее эффективны, понятно, системы, использующие сразу несколько методов).

Так, довольно очевидный способ – активное обнаружение ракет с помощью РЛС. При этом такая РЛС (или несколько, действующих согласованно) должна просматривать все направления (грубо говоря, требуется “сферический обзор”), ведь современная ракета готова прилететь с любого ракурса. Тут пригодится хитрый набор антенн, некоторые из которых будут иметь не самую привычную форму. Также полезно пристроить в хвосте хорошую РЛС, закрывающую заднюю полусферу. Правда, ракета может оказаться малозаметной для радара целью (а может и не оказаться). Сходным с РЛС способом, правда с существенными ограничениями, может работать лазерный локатор.

В помощь активным локаторам – пассивные методы. Например, в случае ракет с радиолокационной системой самонаведения, самолёту поможет приёмник, обнаруживающий и верно распознающий сигналы радара. Другой пассивный метод – оптическое наблюдение: здесь автоматическая система “просматривает” заданный сектор с помощью объектива и обнаруживает ракеты либо в ИК-диапазоне, либо в видимом, либо задействуется ещё и ультрафиолетовый сенсор. При этом может использоваться поворачивающийся объектив, а может и фиксированная оптическая система, за которой закреплён некоторый ракурс.

Как раз в случае с оптическими системами и появляется довольно неожиданное решение. Оказывается, ракеты можно распознавать по специфическим излучениям, связанным с горением реактивного топлива в двигателе. Дело в том, что компоненты топлива при горении излучают во вполне конкретных диапазонах спектра, а распределение интенсивности по различным участкам спектра характеризует именно данное реактивное топливо. То есть пламя в реактивном сопле, а точнее – газовый след за ракетой, это такая сигнатура, позволяющая относительно несложным “электронным” способом распознать именно ракету, избавившись от ложных срабатываний.

Интересно, что сходный способ используется и при разведке пусков баллистических ракет – там спектральный анализ пламени и следа может помочь распознать не только сам пуск, но и тип ракеты.

(На иллюстрации – сенсор и излучатель ИК-помехопостановщика, BAE)

()

Похожие записки:



Далее - мнения и дискуссии

(Сообщения ниже добавляются читателями сайта, через форму, расположенную в конце страницы.)

Комментарии читателей блога: 20

  • 1. 3rd August 2008, 00:59 // Читатель Оптимист написал:

    Да, вот это реальный пост, зачитался. Никогда не знал таких подробностей относительно топлива, спасибо!

  • 2. 3rd August 2008, 13:51 // Читатель sashket написал:

    Вроде как конструкторы баллистических ракет придумали специальные добавки к топливу, меняющие спектр излучения пламени, чтобы пуск ракеты было трудно засечь с орбиты.

  • 3. 3rd August 2008, 14:08 // Читатель Поляков написал:

    Да, обьемная статейка, спасибо большое за такой интересный материал

  • 4. 3rd August 2008, 21:36 // Читатель arcman написал:

    Неупомянули самые распространённые на сегодняшний день способы :)
    – Средства предупреждения о радиолокационном облучении.

    Раньше, когда ракеты были полуактивные, РЛС подсветки постоянно облучала цель, что бы ракета, оснащённая лишь приёмником могла цель увидеть (при радиокомандном управлении РЛС тоже постоянно держал цель) – засекая это излучение, бортовая система давала сигнал пилоту – тебя ведут, щас ракета шарахнет :)

    Теперь ракеты оснащены своей активной головкой самонаведения, которую она включает на завершающем этапе полёта (километров за 20) – её работу так же фиксирует СПО (как и работу радара самолёта запустившего ракету).

    Ну а сабжевый прибор нужен против пассивных ракет с ИК головками.

  • 5. 3rd August 2008, 21:54 // Читатель arcman написал:

    PS:
    Это я расписал вот это предложение:
    “Например, в случае ракет с радиолокационной системой самонаведения, самолёту поможет приёмник, обнаруживающий и верно распознающий сигналы радара.”

    :)

  • 6. 3rd August 2008, 21:54 // Александр Венедюхин ответил:

    Средства предупреждения о радиолокационном облучении.

    Упомянуты, упомянуты.

  • 7. 9th August 2008, 14:52 // Читатель Tungsten написал:

    ИК системы предупреждения о ракетной атаке давно уже создаются , и с тем или иным успехом внедряются .
    Только вот , об анализе спектра газов и речи нет – это бессмысленно . Определяют угрозу либо по вспышке в момент старта , если противник атакует ракетами малой дальности , либо по кинетическому нагреву самой ракеты , так как на больших дальностях они идут уже по инерции , двигатель выгорает относительно быстро .
    Сложность есчо и в том , что факел экранируется от цели корпусом самой ракеты .
    На счёт спектрального анализа стартующих баллистических ракет – похоже это байка , либо автор что-то напутал .

  • 8. 9th August 2008, 21:26 // Александр Венедюхин ответил:

    Только вот , об анализе спектра газов и речи нет – это бессмысленно .

    Ну-ну.

    Определяют угрозу либо по вспышке в момент старта

    То есть, типа, строят элементарную систему уровня 20-х годов 20-го века, которая будет срабатывать на всякий “шум” без разбора и даже класс угрозы определить не сможет? Ну-ну.

  • 9. 10th August 2008, 19:31 // Читатель Tungsten написал:

    Чем Вы своё “ну-ну” можете подтвердить ?

    Современные ИК средства обнаружения как правило работают в достаточно узком спектре , и “цвета” не распознают ( за исключением тепловизиров , но это несколько иное ) . Распознавание целей достигается последующей математической обработкой сигнала .

    Читайте об истории развития , современном состоянии и развитии ИК средств предупреждения о ракетной атаке например у Федосова “Авиация ПВО России” .

  • 10. 10th August 2008, 19:48 // Читатель Tungsten написал:

    “Уровень 20-х годов” , это вообще непонятно какой .
    ИК техника развивалась долго , но можно выделить основные веши :
    1. Использование единичных датчиков и зеркальной/призматической системы развёртки для создания изображения либо для слежения за единичным ярким объектом – практически реализовано в 50-60-х годах .
    2. Использование приёмников с глубоким охлаждением , переход на полосковые чуствительные элементы – 70-е годы
    3. Матричные приёмные устройства , широкодиапазонные матричные приёмные устройства глубокого охлаждения ( тепловизоры )

    Современными интересными разработками можно назвать двухуровневые матричные приёмники с предварительной обработкой сигнала .
    При этом пункты 2 и 3 идут параллельно с бурным развитием вычислительной техники и резким ростом сложности программного обеспечения , усложнением мат.аппарата методов фильтрации изображения .
    На современном этапе гораздо эффективнее создать математическое распознавание образов цели и их селекцию , нежели заморачиваться на усложнение техники .
    Например , современные ИК сенсоры ракет вполне различают сам самолёт , а не просто его яркие точки ( сопла двигателей , реактивную струю и передние кромки сверхзвуковых аппаратов ) – нет смысла анализировать спектр газов , если можно математически выделить изображение самого самолёта , и вдобавок сместить точку прицеливания с реактивной струи на корпус .

  • 11. 10th August 2008, 20:48 // Александр Венедюхин ответил:

    Tungsten, вот я одно не пойму: с чего это Вы всё свели к ИК-системам, и теперь про них что-то доказываете? Вы опять, по-моему, спорите сам с собой.

    На современном этапе гораздо эффективнее создать математическое распознавание образов цели и их селекцию , нежели заморачиваться на усложнение техники.

    А это вообще, простите, реникса какая-то, типа распознавание образов можно сделать на простой технике.

  • 12. 11th August 2008, 12:53 // Читатель Tungsten написал:

    2 Александр Венедюхин

    > Tungsten, вот я одно не пойму: с чего это Вы всё
    > свели к ИК-системам, и теперь про них что-то
    > доказываете?

    Я ничего не доказываю , я пытаюсь выяснить – откуда информация ?
    Свою версию и источник я указал .

    > А это вообще, простите, реникса какая-то, типа
    > распознавание образов можно сделать на простой
    > технике.

    На данном этапе технические возможности далеко не полностью исчерпаны , и нет смысла усложнять то , из чего пока не выжато всё возможное . Вот что я хочу сказать . И судя по публикациям , по этому пути весь мир и идёт – совершенствуют мат.аппарат , при том что “железо” принципиальных изменений вот уже десятка два лет не претерпевало .

  • 13. 11th August 2008, 14:48 // Александр Венедюхин ответил:

    На данном этапе технические возможности далеко не полностью исчерпаны , и нет смысла усложнять то , из чего пока не выжато всё возможное

    Tungsten, “спектроскопический” сенсор – проще и дешевле, это не усложнение.

    при том что “железо” принципиальных изменений вот уже десятка два лет не претерпевало .

    Это в смысле, что полупроводники похожие что ли? Или как?

  • 14. 12th August 2008, 01:45 // Читатель Tungsten написал:

    С нетерпением жду Ваших аргументов .

  • 15. 15th August 2008, 13:27 // Читатель Tungsten написал:

    в общем , покопав по переспективным ИК станциям предупреждения об угрозе единственное близкое к заявленной в статье “определении угрозы на основе анализа спектра” нашел только применение новых широкодиапазонных УК датчиков для матриц . Только вот заковырка в том , что сам по себе чуствительный элемент НЕ РАЗЛИЧАЕТ фотон из какой части спектра его возбудил – он просто реагирует на ИК излучение в более широком диапазоне , без анализа спектра .
    Применяются подобные детекторы для обнаружения ракет В-В и З-В большой и средней дальности , которые подходят к цели уже с выгоревшим двигателем , и потому по факелу их не распознать . Но они светятся нагретыми передними кромками – только в более длинноволновом диапазоне ИК , для обнаружения этого излучения всё и заморачивалось .
    Но никакого “анализа спектра” нет и впомине – селекция целей математикой .
    Вообще , применение новых алгоритмов позволило на тех же матричных приёмниках значительно повысить вероятность обнаружения цели и снизить процент ложных срабатываний – именно об этом я говорил , что старое железо себя пока есчо не исчерпало .

  • 16. 15th August 2008, 14:50 // Александр Венедюхин ответил:

    что старое железо себя пока есчо не исчерпало .

    Особенно странным выглядит это утверждение, если принять во внимание, что используемые математические методы разработаны ещё в 60-70-х годах.

  • 17. 15th August 2008, 16:13 // Читатель Tungsten написал:

    Ваши утверждения звучат более чем странно , бо кроме Вас подобное никто и не утверждает .

    А то что математика древняя наука , всем известно . Только вот заставить работать скажем, быстрые преобразования Фурье смогли относительно недавно , при этом были созданы и практически реальзованы новые алгоритмы .

    Хотя сам Фурье вроде бы как не одну сотню лет назад идеи высказал . Так то вот .

    И современные методы фильтрации изображения – аналогично , принципы известны давно , но вот алгоритмистика , и привязка к вичислителям – всё это развивается довольно бодро .

  • 18. 15th August 2008, 16:40 // Александр Венедюхин ответил:

    Простите, пожалуйста, но это галиматья какая-то. Вы с ног на голову всё поставили. То, что новые алгоритмы появляются “на борту” сейчас, определяется не развитием математики, а тем, что доступны всё более мощные вычислительные устройства.

    Быстрое преобразование Фурье, применительно к компьютерам – это 60-е годы прошлого века. (Сейчас не акутально БПФ, там нечего развивать.) А фундамент – вообще начало 20-го века. Дискретное преобразование Фурье вообще растёт не из сигнальных приложений.

  • 19. 16th August 2008, 12:38 // Читатель Tungsten написал:

    2 Александр Венедюхин

    > Простите, пожалуйста, но это галиматья какая-то.

    Начинать с таблицы умножения придётся , судя по всему …

    > Вы с ног на голову всё поставили.

    Насмешили ….

    > То, что новые алгоритмы
    > появляются ?на борту? сейчас, определяется не
    > развитием математики, а тем, что доступны всё более
    > мощные вычислительные устройства.

    Ясно – в теме Вы НОЛЬ .
    Как раз с целью РАЗГРУЗКИ вычислительных устройств и увеличения быстродействия и были разработаны многие новые алгоритмы , в том числе и БПФ ( их вообще-то много ) .

    > Быстрое преобразование Фурье, применительно к
    > компьютерам – это 60-е годы прошлого века. (Сейчас не
    > акутально БПФ, там нечего развивать.)

    Однако … Это при том , что БПФ это целый класс алгоритмов , и в общем-то развивающийся до сих пор . Тем более что до сих пор к ним разрабатывают вспомогательные .

    > Дискретное преобразование Фурье вообще растёт не из
    > сигнальных приложений.

    И что ? Зато активно используется , только не в чистом виде ( иначе никаких бортовых вычислителей не хватит ) .

    P.S. Так Вы будете и дальше к запятым придираться , или решитесь открыть источник своих фантазий ?

  • 20. 16th August 2008, 13:27 // Александр Венедюхин ответил:

    Как раз с целью РАЗГРУЗКИ вычислительных устройств и увеличения быстродействия и были разработаны многие новые алгоритмы

    Это бред. Типа оптимальные алгоритмы разрабатывают не с целью эффективного решения актуальных задач на имеющемся оборудовании, а для того, чтобы это оборудование “разгрузить”.

    Tungsten, мини-ЭВМ, на которых можно исполнять те же алгоритмы, всегда были намного быстрее бортовых систем.

    P.S. Tungsten, я уже попросил вас в другой ветке: воздержитесь от замусоривания блога своими бессодержательными комментариями.

    (В скобках замечу: вообще, мне почему смешно? потому что tungsten с пафосом берётся рассказывать о встроенном ПО и его реалиях, человеку, алгоритмы такого ПО разрабатывавшему на практике.)