Быстродействие систем защиты

20. June 2010, 23:31 Вооружения, Занимательное, Компьютеры и ПО, Электроника

В развитие темы активных систем защиты техники (противоракетных перехватчиков): прикинем требуемое быстродействие и масштаб временной шкалы, на которой происходит срабатывание всей системы (сперва посмотрим на малые скорости, а потом на гиперзвуковые снаряды).

Понятно, что время нужно измерять от момента обнаружения угрозы сенсорами до момента, в который защищаемый объект (танк там, или самолёт) будет поражён. Предположим, что сенсоры обнаруживают подлетающий снаряд (гранату, ракету) на расстоянии в 1000 метров. Тогда, при средней скорости подлёта в 500 м/с, остаётся аж две секунды на всё про всё, можно хорошо прицелиться и так далее.

Вообще, 1000 метров – это очень далеко. В городе просто нет таких практических дистанций в прямой видимости (разве что с верхней полусферы). В поле – посвободнее, но будет много заведомо лишних целей. С другой стороны, и две секунды – это очень долго, считать не пересчитать.

Более практичное расстояние – 100 метров. Получаем 0.2 сек. = 200 мс при средней скорости подлёта 500 м/с. 200 миллисекунд – это 200 тыс. тактов процессора, работающего на частоте 1 Мгц. 200 тыс. операций – как оценка, выглядит достаточной для вычисления параметров перехвата. При этом, 1 Мгц – по нынешним меркам очень медленно даже для военной специальной ЭВМ. Нужно, впрочем, скинуть время, необходимое для актививрования бортового перехватчика (поджиг ускорителей и т.п.) и передачи в этот перехватчик данных целеуказания.

Тут интересно взглянуть, как же может быть устроен перехватчик: например, противоракета выкидывается пороховым зарядом из стартового “стакана”, выдаёт несколько реактивных импульсов корректирующими двигателями (эти двигатели придают разворачивающий момент; т.е., смотрят, так сказать, вбок) и после этого, включив основной ускоритель, отправляется на встречу с целью. Собственно, именно так работает одна из штатовских систем, насколько можно судить по видео. Думаю, понятно, в чём суть схемы. Противоракета всегда выкидывается из пускового устройства в одном направлении. Скажем, вертикально вверх. Это конструктивно удобнее. Уже в воздухе противоракета очень быстро разворачивается в сторону точки перехвата, обеспечивая прикрытие по полусфере.

Ускорители со специальным топливом – они срабатывают очень быстро, хватит 5-10 мс плюс ещё 10 мс накинем на выполнение разворота. Тут, впрочем, кроется весьма хитрое “ноу-хау”: нужно так устроить корректирующие двигатели, чтобы они точно дозировали создаваемый момент, иначе противоракета будет разворачиваться с ошибкой, что сделает всю систему бесполезной. В используемом нами масштабе, заметным становится время, за которое противоракета достигнет точки перехвата. Предположим, что противоракета также показала среднюю скорость 500 м/с (очень такой прикидочный расчёт). Получается, что через 20 мс (10% от общего интервала в 200 мс) противоракета пролетела 10 метров. С запасом хватает для наземной бронированной техники (с точки зрения защиты пехоты перехват должен осуществляться как можно ближе к танку; у самолётов – там ситуация иная, но это для другой записки).

Время на передачу данных по проводам: похоже, им можно пренебречь (примем, что около 4 нс на метр, при использовании оптоволокна в качестве среды распространения). Также не рассматриваем задержки на распространние сигнала радара. Загрузка данных в противоракету: несколько байтов, несколько десятков тактов, получается – в пределах миллисекунды, при условии, что данные передаются по интерфейсу с основной частотой в 1 Мгц.

Промежуточный итог: для медленных целей (500 м/с) времени на вычисление параметров и на сам перехват – целый вагон (у нас специально занижена потенциальная производительность ЭВМ). Выглядит всё реально.

Теперь предположим, что появились упомянутые в комментах гиперзвуковые кинетические снаряды. Скорость такого боеприпаса – 1500 – 2000 м/с. То есть, времени меньше в четыре раза (скорость в четыре раза выше). Но, собственно, для вычислительной части времени всё равно достаточно (мы же взяли самую медленную ЭВМ) и даже задержки на передачу данных опять не заметны. Если противоракета продолжает тратить 40 мс на прибытие в точку встречи, то гиперзвуковой снаряд за это время пролетает всего 80 метров, что укладывается в предложенную схему (дистанция 100 метров). Так что, в теории, не так всё плохо. А ведь есть ещё лазеры. Для перехвата.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2010/06/20/3213/

Похожие записки:



Далее - мнения и дискуссии

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

Комментарии читателей блога: 28

  • 1. 21st June 2010, 07:21 // Читатель Alatar написал:

    Прошу прощения, возможно глупые вопросы, в военной технике не силён, просто цифры заинтересовали. Скорость медленного снаряда принята 500м/с, то есть порядка 1,5М, отсюда вопросы:
    1) Реально ли сейчас среднетатистические снаряды летают с такой скоростью?
    2) Реально ли разогнать снаряд до такой скорости за 10 мс, да ещё и выполнить при этом точный разворот?
    Это уже решённые на практике задачи, или теория?

    И да, немного смутило то, что сначала речь про вычислитель с тактовой 1МГц, а потом задержка передачи данных 4 нс на метр. Стоило ли о ней вообще упоминать, если у нас скорость передачи данных на три порядка ниже? Ну или предпологаем, что используется внешний высокоскоростной контроллер канала данных с прямым доступом в память вычислителя, минуя его. (впрочем, если расстояние километров 10, то да, уже заметно)

  • 2. 21st June 2010, 09:43 // Читатель jno написал:

    Из обычной пушки (пусть – противотанковой) снаряд вылетает со скоростью как раз около 1000м/с. Так что оценка в 500 м/с “на подходе к цели” выглядит вполне себе.

    На счёт разворотов – располагаемые перегрузки современных ЗУР около 30 единиц при скорости 2..3М… Но то – ЗУР, которые довольно большие.

  • 3. 21st June 2010, 13:45 // Читатель sarin написал:

    кинетический снаряд лазером особо не сбить. это же просто металлический штырь.

  • 4. 21st June 2010, 15:58 // Читатель kaschey написал:

    Предложу гипотетический автомат:

    1) В несклолько параллельных стволов заряжено по 20-30 патронов, которые идут в стволе один за другим. Выстреливают патроны последовательно, первый, второй … последний. Скорострельность одного ствола около 100 патронов в секунду. Такие разработки уже ведутся. Получается “одноразовый пулемёт”, способный выбросить облако патронов в довольно точно заданном направлении и без подготовки.

    2) Его надо очень быстро спозиционировать в нужную точку. Для этого будет достаточно четырех предварительно раскрученных маховиков, сверхточного таймера и сверхточного сцепления.

  • 5. 21st June 2010, 16:30 // Читатель jno написал:

    > В несклолько параллельных стволов заряжено по 20-30 патронов

    Австралийский Metal Storm? :)

    Только вот масса-инерция куда денется?

  • 6. 21st June 2010, 21:05 // Читатель kaschey написал:

    Да, Metal Storm.

    Саммартизировать пушку проще и быстрее чем разогнать (а потом, всё равно, саммартизировать).

  • 7. 21st June 2010, 23:05 // Читатель arcman написал:

    > Теперь предположим, что появились упомянутые в комментах гиперзвуковые кинетические снаряды.

    Фигню там написали, в коментах.
    Гиперзвуковые ракеты для вполне определённых целей будут использовать.
    Наврядли ими будут поражать танки :-/

    100м – реальное расстояние для обнаружения выстрела РПГ/ПТУР (дозвуковые скорости), но более быстрые средства поражения надо с бОльших дистанций запускать и обнаруживаться они будут на бОльших дальностях.

    Для подкалиберных снарядов собираются довести скорость встречи с целью до 2000 м/с.

  • 8. 22nd June 2010, 03:24 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    sarin прав – это ж какая мощность должна быть у лазера, чтобы разнести подкалиберный бронебойный снаряд. А ешё интересно, как луч поворачивать с такой скоростью. Подброшенным в воздух одноразовым зеркалом с реактивным приводом?

  • 9. 22nd June 2010, 12:38 // Читатель Bogdan написал:

    >Фигню там написали, в коментах.
    Гиперзвуковые ракеты для вполне определённых целей будут использовать.
    Наврядли ими будут поражать танки :-/

    Таки будут: http://rnd.cnews.ru/army/news/top/index_science.shtml?2007/02/21/236994

  • 10. 22nd June 2010, 14:43 // Читатель sarin написал:

    ну лазер направить на цель задача не сложная. даже может и попроще чем точно отправить перехватчик.

    вообще я слышал что теоретически возможно создание самонаводящихся лазеров. как только цель окажется в зоне облучения слабым лазером основной по ней жахнет. и для этого не нужно ничего вычислять, рассчитывать и поворачивать. то есть даже муху сжечь можно.

  • 11. 22nd June 2010, 17:18 // Читатель arcman написал:

    > Таки будут

    Пока не совсем понятны преимущества перед подкалиберными снарядами.
    Дальность?
    С 8 км без подсветки цели уже не попасть, а это сразу же демаскирует атаку.

    Совсем другое дело танк – заметил, навелся, выстрелил.
    От момента выстрела до поражения цели, не больше секунды.

  • 12. 22nd June 2010, 17:38 // Читатель jno написал:

    > Гиперзвуковые ракеты
    а почему обязательно ракеты?
    рейлганом можно и тупую (в том числе – буквально) болванку раскочегарить…

    > Пока не совсем понятны преимущества перед подкалиберными снарядами
    Скорость. В смысле – время реакции. И время на противодействие.
    А за 8км по танку и вертолёт не стреляет – не найдёт…
    Да и РСЗО на таких дальностях становится актуальнее.
    А высокоскоростное кинетическое оружие – для прямой наводки хорошо. Это где-то 3км – максимум.

  • 13. 22nd June 2010, 19:53 // Читатель arcman написал:

    В том то и дело, что скорости одинаковые.
    Современные оперенные подкалиберные снаряды имеют скорость встречи с целью порядка 2000 м/с на удалении 2 км.
    Т.е. как раз прямой наводкой, никак не выдавая себя до момента залпа (разве что лазерным дальномером).

    Да и покрупнее такая ракета будет, по сравнению со стрелой БОПС – радар её издали заметит.

  • 14. 22nd June 2010, 19:53 // Читатель kaschey написал:

    Лазер, лазер, ему энергетическая установка нужна, причем такая, чтобы снаряд за доли секунды сжеч. Нет таких лазеров.

    А ослепляющие и сейчас есть.

  • 15. 22nd June 2010, 21:29 // Читатель sarin написал:

    подкалиберный снаряд применим только с танка, в то время как куда больше танки боятся пехоту вооружённую ПТУРами и РПГ различных версий.

    вполне возможно что ракеты этих ПТУРов станут гиперзвуковыми.

    я как-то думал как ракете преодолеть активную защиту танка и вот что надумал. во всех этих активных защитах нужно очень точно рассчитать место и момент встречи перехватчика с ракетой. для этого нужно знать скорость ракеты, что естественно не проблема. но ведь скорость ракеты можно сделать трудноопределимой. тоесть она может то ускоряться, то замедляться.

    или вот ещё вариант: сделать ракету двухступенчатой. за несколько десятков метров до цели ракета разделяется и вторая ступень с существенно большей скоростью летит в цель.

  • 16. 22nd June 2010, 22:06 // Читатель arcman написал:

    > А ослепляющие и сейчас есть.

    Собственно :)
    Ракету ослепить можно, а стрелу – нет.

    Так что все эти ваши “супер-мега-гипер-звуковые” ракеты проигрывают банальной бронебойной болванке =)

    > вполне возможно что ракеты этих ПТУРов станут гиперзвуковыми.

    маловероятно.
    сильно вырастет масса – такую уже не потаскаешь.
    и при старте будет убивать личный состав ударной волной =)
    т.к. разгоняться ей нужно будет очень агрессивно (дистанция небольшая)
    сильно усложнится система управления.

    > я как-то думал как ракете преодолеть активную защиту танка и вот что надумал.

    Базальт уже всё придумал давно:
    http://ru.wikipedia.org/wiki/РПГ-30

    В педивикии описан вполне правдоподобный вариант, но на самом деле 40мм снаряд оснащен БЧ генерирующей ЭМИ (на основе пьезоэффекта), который ослепляет КАЗ.
    Система селекции пропускает 40мм снаряд и он касаясь брони срабатывает, после чего танк обречён.

    > или вот ещё вариант: сделать ракету двухступенчатой.

    сложно больно.
    масса вырастет.
    при срабатывании 2й ступени наводка может сбиться.

  • 17. 22nd June 2010, 22:39 // Читатель sarin написал:

    про РПГ-30 я в курсе. эффективность этой системы будет сведена на нет с развитием систем селекции целей. кроме этого Арена, например, может поразить несколько целей с одного направления. другое дело, что одновременно только одну. но возможность обстреливать несколько целей может стать ближайшим апгрейдом систем активной защиты.

    это ясно, что гиперзвуковые ПТУР завтра не появятся. но если людям не надоест воевать то они обязательно появятся.

  • 18. 22nd June 2010, 23:09 // Читатель arcman написал:

    > эффективность этой системы будет сведена на нет с развитием систем селекции целей.

    не будет – сработает на 40мм гранату – танку хана.
    пропустит его – опять хана.
    без вариантов.

    единственные вариант, это разглядеть обе гранаты и последовательно их сбить.

  • 19. 23rd June 2010, 03:52 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    “снаряд применим только с танка” – в том числе с летающего танка A-10. Который за секунду выпускает их 65 штук. Противоракет не напасёшься.

  • 20. 23rd June 2010, 04:31 // Читатель зашел в гости написал:

    верно автор про скорости написал. если вы танк противника “прозевали” или штурмовик А-10 на расстояние выстрела подпустили, то защита вам не поможет – у вас проблемы с самой системой, всю тактику менять надо.
    защита нужна для борьбы с одиночными выстрелами из засады, которые предотвратить невозможно ни в “большом” конфликте, ни в партизанском.
    Снаряд РПГ-7 летит со скоростью чуть более 100м/с. Американский “Javelin” тоже с такой же скоростью. Так что, в ближайщие 10-15 лет более реальная цифра даже не 500 а 100м/с

  • 21. 23rd June 2010, 08:14 // Читатель arcman написал:

    > в том числе с летающего танка A-10.

    http://ru.wikipedia.org/wiki/GAU-8_Avenger

    Пушку он видимо против легко бронированных целей должен использовать.
    30мм подкалиберный снаряд это весьма слабо.

    Нормальный КАЗ такие мелкие снаряды должен отсеивать.

  • 22. 23rd June 2010, 12:32 // Читатель Bogdan написал:

    Лобовая и бортовая броня 30мм снаряды держит. Но вот броня кормы и крыши нет – тонкая. Стоит также учитывать жалюзи радиаторов. А А-10, Су-25, А-7 атакуют именно с верхней полусферы и пушка их основное вооружение. Пушками калибра 30мм вооружены АН-64, Ми 28, Ка 50/52.

  • 23. 23rd June 2010, 12:42 // Читатель Bogdan написал:

    Также весьма эффективны кассетные бомбы с кумулятивными суббоеприпасами в том числе самонаводящимися.

  • 24. 23rd June 2010, 16:33 // Читатель sarin написал:

    от атаки штурмовиками и вертолётами должна защищать ПВО, а не активная защита.

  • 25. 23rd June 2010, 17:00 // Читатель зашел в гости написал:

    sarin совершенно прав.
    танковые орудия, пушки штурмовиков, бронебойные кассетные суббоеприпасы, ракеты типа TOW и т.д. – это специализированные противотанковые средства, “главный калибр”. Защита против них обойдется в такие деньги, что ни один бюджет не потянет. Проще вообще будет пересмотреть саму концепцию танка/ОБТ.

  • 26. 24th June 2010, 21:38 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    Если защита танка (активная или пассивная) не предназначена защищать от танковых и противотанковых орудий, то от чего? От стрелкового оружия и осколков? Тогда это не танк, а БМП получается.

  • 27. 26th June 2010, 02:14 // Читатель зашел в гости написал:

    Jeff Zanooda,
    если пытаться защитить танк от всего оружия абсолютно, то стоимость защиты будет такая, что ни один бюджет не потянет.

  • 28. 26th June 2010, 11:09 // Читатель kaschey написал:

    Кстати, вот пример ослепляющей защиты:
    http://warcyb.org.ru/news/sistema_optiko_ehlektronnogo_podavlenija_zrk/2010-06-24-50