Головки самонаведения перспективных зарубежных управляемых ракет и авиабомб

Полковник Р. Щербинин

В настоящее время в ведущих странах мира ведутся НИОКР, направленные на совершенствование координаторов оптических, оптоэлектронных и радиолокационных головок самонаведения (ГСН) и устройств коррекции систем управления авиационных ракет, бомб и кассет, а также автономных боеприпасов различных классов и назначения.

Координатор - устройство для измерения положения ракеты относительно цели. Следящие координаторы с гироскопической или электронной стабилизацией (головками самонаведения) используются в общем случае для определения угловой скорости линии визирования системы «ракета - подвижная цель», а также угла между продольной осью ракеты и линией визирования и ряда других необходимых параметров. Фиксированные координаторы (без подвижных частей), как правило, входят в состав корреляционно-экстремальных систем наведения на неподвижные наземные цели или используются в качестве вспомогательных каналов комбинированных ГСН.

В ходе проводимых исследований осуществляется поиск прорывных технических и конструктивных решений, разработка новой элементной и технологической базы, совершенствование программного обеспечения, оптимизация массогабаритных характеристик и стоимостных показателей бортовой аппаратуры систем наведения.

При этом основными направлениями совершенствования следящих координаторов определены: создание тепловизионных ГСН, работающих в нескольких участках ПК-диапазона длин волн, в том числе с не требующими глубокого охлаждения оптическими приемниками, практическое применение активных лазерных локационных устройств, внедрение активно-пассивных радиолокационных ГСН с плоской или конформной антенной, создание многоканальных комбинированных ГСН.

В США и ряде других ведущих стран на протяжении последних 10 лет впервые в мировой практике широко внедряются тепловизионные координаторы систем наведения ВТО.

В инфракрасных ГСН оптический приемник состоял из одного или нескольких чувствительных элементов, что не позволяло получать полноценную сигнатуру цели. Тепловизионные ГСН работают на качественно более высоком уровне. В них используются многоэлементные ОП, представляющие собой матрицу из чувствительных элементов, размещаемых в фокальной плоскости оптической системы. Для считывания информации с таких приемников применяется специальное оптико-электронное устройство, определяющее координаты соответствующей части проецируемого на ОП отображения цели по номеру подвергшегося экспозиции чувствительного элемента с последующими усилением, модуляцией получаемых входных сигналов и передачей их в вычислительный блок. Наибольшее распространение получили считывающие устройства с цифровой обработкой изображения и применением волоконной оптики.

Подготовка к боевому вылету штурмовика A-10 (на переднем плане УР AGM-65D "Мейверик")
Американская УР класса «воздух - земля» AGM-158A (программа JASSM)
Перспективная УР класса «воздух - земля» AGМ-169
Тепловизионный координатор цели «Дамаск»
Тепловизионные устройства с неохлаждаемыми приемниками:
А - фиксированный координатор для применения в корреляционных системах коррекции, Б — следящий координатор, В - камера системы воздушной разведки
Радиолокационная ГСН с плоской фазированной антенной решеткой .
Опытные образцы комбинированных активно-пассивных ГСН: слева - радиолокационно-тепловизионная гиростабилизированная ГСН для перспективных ракет классов «воздух - земля» и «воздух - воздух», справа - активная радиолокационная ГСН с фазированной антенной решеткой и пассивным теплое из ионным каналом
Испытания в аэродинамической трубе разрабатываемой УР SMACM, (на рисунке справа ГСН ракеты)

Основными преимуществами тепловизионных ГСН являются значительное поле обзора в режиме сканирования, составляющее ± 90° (у инфракрасных ГСН с четырех - восьмиэлементными ОП не более ± 75°) и увеличенная максимальная дальность захвата цели (5-7 и 10-15 км соответственно). Кроме того, возможна работа в нескольких участках ИК-диапазона, а также реализация режимов автоматических распознавания цели и выбора точки прицеливания, в том числе в сложных метеоусловиях и ночью. Использование матричного ОП снижает вероятность одновременного поражения всех чувствительных элементов активными системами противодействия.

Впервые полностью автоматической (не требующей корректирующих команд оператора) тепловизионной ГСН оснащены американские УР класса «воздух - земля» AGM-65D «Мейверик» средней и AGM-158A JASSM большой дальности. Тепловизионные координаторы цели применяются также в составе УАБ. Например, в УАБ GBU-15 используется полуавтоматическая тепловизионная система наведения.

В целях существенного снижения стоимости таких устройств в интересах их массового применения в составе серийно выпускаемых УАБ типа JDAM американскими специалистами был разработан тепловизионный координатор цели «Дамаск». Он предназначен для обнаружения, распознавания цели и коррекции конечного участка траектории УАБ. Данное устройство, выполненное без следящего привода, жестко фиксируется в носовой части бомб и использует штатный источник питания авиабомбы. Основными элементами ТКЦ являются оптическая система, неохлаждаемая матрица чувствительных элементов и электронно-вычислительный блок, обеспечивающие формирование и преобразование изображения.

Активизация координатора производится после сброса УАБ на дальности до цели около 2 км. Автоматический анализ поступающей информации осуществляется в течение 1-2 с со скоростью смены изображения района цели 30 кадр/с. Для распознавания цели применяются корреляционно-экстремальные алгоритмы сравнения получаемого в инфракрасном диапазоне изображения с переведенными в цифровой формат снимками заданных объектов. Они могут быть получены в ходе предварительной подготовки полетного задания с разведывательных спутников или летательных аппаратов, а также непосредственно с использованием бортовых устройств.

В первом случае данные целеуказания вводятся в УАБ во время предполетной подготовки, во втором - от самолетных РЛС или ИК-станции, информация от которых поступает на индикатор тактической обстановки в кабине экипажа. После обнаружения и идентификации цели производится коррекция данных ИСУ Далее управление осуществляется в обычном режиме без использования координатора. При этом точность бомбометания (КВО) не хуже 3 м.

Аналогичные исследования с целью разработки относительно дешевых тепловизионных координаторов с неохлаждаемыми ОП проводятся рядом других ведущих фирм.

Такие ОП намечено использовать в ГСН, корреляционных системах коррекции и воздушной разведки. Чувствительные элементы матрицы ОП выполнены на основе интерметаллических (кадмия, ртути и теллура) и полупроводниковых (антимонид индия) соединений.

К перспективным оптоэлектронным системам самонаведения относится также активная лазерная ГСН, разрабатываемая фирмой «Локхид-Мартин» для оснащения перспективных УР и автономных боеприпасов.

Например, в составе ГСН экспериментального автономного авиационного боеприпаса LOCAAS применялась лазерная локационная станция, обеспечивающая обнаружение и распознавание целей путем трехмерной высокоточной съемки участков местности и находящихся на них объектов. Для получения трехмерного образа цели без ее сканирования применяется принцип интерферометрии отраженного сигнала. В конструкции ЛЛС используется генератор импульсов лазерного излучения (длина волны 1,54 мкм, частота повторения импульсов 10 Гц-2 кГц, длительность 10-20 не), а в качестве приемника - матрица чувствительных элементов с зарядовой связью. В отличие от прототипов ЛЛС, имевших растровую развертку сканирующего луча, у этой станции больший (до ± 20°) угол обзора, меньшая дисторсия изображения и значительная пиковая мощность излучения. Она сопрягается с аппаратурой автоматического распознавания целей по заложенным в память бортовой ЭВМ сигнатурам до 50 тыс. типовых объектов.

Во время полета боеприпаса ЛЛС может осуществлять поиск цели в полосе земной поверхности шириной 750 м по курсу полета, а в режиме распознавания эта зона уменьшится до 100 м. При одновременном обнаружении нескольких целей алгоритм обработки изображений обеспечит возможность атаки наиболее приоритетной из них.

По мнению американских специалистов, оснащение ВВС США авиационными боеприпасами с активными лазерными системами, обеспечивающими автоматические обнаружение и распознавание целей с последующим их высокоточным поражением, станет качественно новым шагом в области автоматизации и будет способствовать повышению эффективности нанесения воздушных ударов в ходе ведения боевых действий на ТВД.

Радиолокационные ГСН современных УР применяются, как правило, в системах наведения авиационного оружия средней и большой дальности. Активные и полуактивные ГСН используются в УР класса «воздух - воздух» и противокорабельных ракетах, пассивные ГСН - в ПРР.

Перспективные УР, в том числе комбинированные (универсальные), предназначенные для поражения наземных и воздушных целей (класса «воздух - воздух - земля»), планируется оснащать радиолокационными ГСН с плоскими или конформными фазированными антенными решетками, выполненными с применением технологий визуализизации и цифровой обработки инверсной сигнатуры цели.

Считается, что основными преимуществами ГСН с плоскими и конформными антенными решетками по сравнению с современными координаторами являются: более эффективная адаптивная отстройка от естественных и организованных помех, электронное управление лучом диаграммы направленности с полным отказом от применения подвижных частей со значительным снижением массогабаритных характеристик и потребляемой мощности, более эффективное использование поляриметрического режима и доплеровского обужения луча, увеличение несущих частот (до 35 ГГц) и разрешающей способности, апертуры и поля обзора, снижение влияния свойств радиолокационной проводимости и теплопроводности обтекателя, вызывающих аберрацию и дисторсию сигнала. В таких ГСН возможно также применение режимов адаптивной настройки равносигнальной зоны с автоматической стабилизацией характеристик диаграммы направленности.

Кроме того, одним из направлений совершенствования следящих координаторов является создание многоканальных активно-пассивных ГСН, например тепловизионно-радиолокационных или тепловизионно-лазерно-радиолокационных. В их конструкции для уменьшения массогабаритных показателей и стоимости систему сопровождения цели (с гироскопической или электронной стабилизацией координатора) планируется использовать только в одном канале. В остальных ГСН будут применяться фиксированные излучатель и приемник энергии, а для изменения угла визирования намечено задействовать альтернативные технические решения, например, в тепловизионном канале - микромеханическое устройство точной юстировки линз, а в радиолокационном - электронное сканирование луча диаграммы направленности.

Комбинированной ГСН с полуактивным лазерным, тепловизионным и активным радиолокационным каналами намечено оснастить перспективную УР JCM. Конструктивно оптоэлектронный блок приемников ГСН и радиолокационная антенна выполнены в единой следящей системе, что обеспечивает их раздельную или совместную работу в процессе наведения. В данной ГСН реализован принцип комбинированного самонаведении в зависимости от типа цели (тепло- или радиоконтрастная) и условий обстановки, в соответствии с которыми автоматически выбирается оптимальный метод наведения в одном из режимов работы ГСН, а остальные задействуются параллельно для формирования контрастного отображения цели при расчете точки прицеливания.

При создании аппаратуры наведения перспективных УР фирмы «Локхид-Мартин» и «Боинг» предполагают использовать имеющиеся технологические и технические решения, полученные в ходе работ по программам LOCAAS и JCM. В частности, в составе разрабатываемых УР SMACM и LCMCM предложено применять различные варианты модернизированной ГСН, установленной на УР AGM-169 класса «воздух- земля». Поступление данных ракет на вооружение ожидается не ранее 2012 года.

Бортовая аппаратура системы наведения, комплектуемая этими JСИ, должна обеспечивать выполнение таких задач, как: патрулирование в назначенном районе в течение часа, разведка, обнаружение и поражение установленных целей. По мнению разработчиков, основными достоинствами подобных ГСН являются: повышенная помехозащищенность, обеспечение высокой вероятности попадания УР в цель, возможность применения в сложных помеховых и метеоусловиях, оптимизированные массогабаритные характеристики аппаратуры наведения, сравнительно невысокая стоимость.

Таким образом, осуществляемые в зарубежных странах НИОКР с целью создания высокоэффективных и одновременно недорогих авиационных средств поражения при существенном наращивании разведывательно-информационных возможностей бортовых комплексов как боевой, так и обеспечивающей авиации позволят значительно повысить показатели боевого применения.

Зарубежное военное обозрение 2009 №4 С.64-68