Tankové systémy pro detekci laserového záření
Rušivý vliv na naváděcí systémy naváděných zbraní se poprvé objevil ve vybavení tanky v 80. letech a dostal název komplex optoelektronických protiopatření (KOEP). V čele byli izraelský ARPAM, sovětský Shtora a polský (!) Bobravka. Technologie první generace registrovala jediný laserový puls jako známku dosahu, ale série pulsů již byla vnímána jako práce označovače cíle pro zamíření poloaktivní samonaváděcí hlavice útočící střely. Jako senzory byly použity křemíkové fotodiody se spektrálním rozsahem 0,6–1,1 μm a selekce byla vyladěna tak, aby volila pulsy kratší než 200 μs. Takové zařízení bylo poměrně jednoduché a levné, proto bylo široce používáno ve světové tankové technice. Nejpokročilejší vzorky, RL1 od TRT a R111 od Marconi, měly další noční kanál pro detekci nepřetržitého infračerveného záření z nepřátelských aktivních zařízení pro noční vidění. Postupem času se od takové high-tech upustilo – bylo mnoho falešných poplachů a ovlivnil i vzhled pasivního nočního vidění a termokamer. Inženýři se pokusili vytvořit celoplošné systémy detekce laserového osvětlení – Fotona nabídla jediné zařízení LIRD s přijímacím sektorem 3600 v azimutu.
Zařízení LIRD-4 od FOTONA. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Podobná technika byla vyvinuta v kancelářích Marconi a Goodrich Corporation pod názvy Type 453 a AN / VVR-3. Toto schéma se neprosadilo kvůli nevyhnutelnému zásahu vyčnívajících částí nádrže do přijímacího sektoru zařízení, což vedlo buď ke vzniku „slepých“ zón, nebo k odrazu paprsku a zkreslení signálu. Proto byly senzory jednoduše umístěny po obvodu obrněných vozidel, čímž poskytovaly kruhový výhled. Takové schéma bylo ztělesněno v řadě anglických HELIO se sadou senzorových hlav LWD-2, Izraelci s LWS-2 v systému ARPAM, sovětští inženýři s TSHU-1-11 a TSHU-1-1 ve slavné Shtoře a Švédové ze Saab Electronic Defense Systems se senzory LWS300 v aktivní ochraně LEDS-100.
Sada zařízení LWS-300 pro komplex LEDS-100. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Společným znakem určené techniky je přijímací sektor každé z hlav v rozsahu od 450 na 900 v azimutu a 30... 600 za roh místa. Tato konfigurace revize je vysvětlena taktickými metodami použití protitankového naváděného zbraně. Úder lze očekávat buď od pozemních cílů, nebo od létajících vozidel, která si dávají pozor na zakrytí tanků protivzdušné obrany. Útočná letadla a vrtulníky proto obvykle osvětlují tanky z malých výšek v sektoru 0 ... 200 v nadmořské výšce, po kterém následuje start rakety. Konstruktéři vzali v úvahu možné kolísání nástavby obrněného vozidla a zorné pole senzorů v elevaci se mírně zvětšilo než úhel náletu vzduchu. Proč neumístit snímač s širokým pozorovacím úhlem? Faktem je, že na vrchu tanku pracují lasery bezkontaktních rozněcovačů pro dělostřelecké granáty a miny, které jsou vesměs příliš pozdě a zbytečné zasahovat. Problémem je i Slunce, jehož záření je schopné osvětlit přijímací zařízení se všemi z toho plynoucími důsledky. Moderní dálkoměry a označovače cílů většinou využívají lasery s vlnovou délkou 1,06 a 1,54 mikronu - právě pro takové parametry je zostřena citlivost přijímacích hlav registračních systémů.
Dalším krokem ve vývoji zařízení bylo rozšíření jeho funkčnosti o schopnost určovat nejen fakt ozáření, ale i směr ke zdroji laserového záření. Systémy první generace mohly pouze zhruba indikovat osvětlení nepřítele - to vše kvůli omezenému počtu senzorů s širokým zorným polem v azimutu. Pro přesnější určení polohy nepřítele by bylo nutné pověsit kolem tanku několik desítek fotodetektorů. Na scénu proto vstoupily maticové senzory, jako je fotodioda FD-246 zařízení TShU-1-11 systému Shtora-1. Fotocitlivé pole tohoto fotodetektoru je rozděleno do 12 sektorů ve formě proužků, na které se promítá laserové záření, které prošlo válcovou čočkou. Zjednodušeně řečeno, sektor fotodetektoru, který zaznamenal nejintenzivnější osvětlení laserem, určí směr ke zdroji záření. O něco později se objevil germaniový laserový senzor FD-246AM, určený k detekci laseru se spektrálním rozsahem 1,6 μm. Tato technika umožňuje dosáhnout dostatečně vysokého rozlišení 2...30 v sektoru pozorovaném přijímající hlavou do 900. Existuje další způsob, jak určit směr ke zdroji laseru. K tomu se provádí společné zpracování signálů z několika senzorů, jejichž vstupní zornice jsou umístěny pod úhlem. Úhlová souřadnice se zjistí z poměru signálů těchto přijímačů laserového záření.
Požadavky na rozlišení zařízení pro detekci laserového záření závisí na účelu komplexů. Pokud je nutné přesně zaměřit výkonný laserový zářič k vytvoření interference (čínský JD-3 na tanku Object 99 a americký komplex Stingray), pak je vyžadováno rozlišení v řádu jedné až dvou obloukových minut. Méně striktní na rozlišení (až 3…40) jsou vhodné v systémech, kde je potřeba natočit nástroj ve směru laserového osvětlení - to je implementováno v Shtora, Varta, LEDS-100 KOEP. A již velmi nízké rozlišení je přijatelné pro umístění kouřových clon před sektorem navrhovaného odpalu rakety - až 200 (polská Bobravka a anglický Cerberus). V tuto chvíli se registrace laserového záření stala povinným požadavkem pro všechny COEP používané na tancích, ale naváděné zbraně přešly na kvalitativně odlišný princip navádění, což pro inženýry kladlo nové otázky.
Systém teleorientace raket pomocí laserových paprsků se stal velmi častým „bonusem“ protitankových řízených zbraní. Byl vyvinut v SSSR v 60. letech a implementován na řadě protitankových systémů: Bastion, Sheksna, Svir, Reflex a Kornet a také v táboře potenciálního nepřítele - MAPATS z Rafael, koncern Trigat MBDA, LNGWE od Denel Dynamics, stejně jako Stugna, ALTA z ukrajinského "Artemu". Laserový paprsek v tomto případě vydá povelový signál do ocasu rakety, přesněji do palubního fotodetektoru. A dělá to mimořádně chytře – kódovaný laserový paprsek je souvislá sekvence pulzů s frekvencemi v kilohertzovém rozsahu. Cítíte, o co jde? Každý laserový pulz, který vstoupí do přijímacího okna COEP, je pod úrovní prahové odezvy. To znamená, že všechny systémy se ukázaly jako slepé před systémem navádění munice s příkazovým paprskem. Olej se do ohně přiléval systémem pankratického emitoru, podle kterého šířka laserového paprsku odpovídá obrazové rovině raketového fotodetektoru a s odebíráním munice se úhel divergence paprsku obecně zmenšuje! To znamená, že v moderních ATGM nemusí laser tank vůbec zasáhnout - zaměří se výhradně na ocas letící střely. To se samozřejmě stalo výzvou – v současné době se intenzivně pracuje na vytvoření přijímací hlavice se zvýšenou citlivostí, schopné detekovat komplexní signál laserového příkazového paprsku.
Modelový vzorek zařízení pro detekci záření naváděcích systémů příkazového paprsku. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Přijímací hlava zařízení AN/VVR3. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Tou by měla být laserová rušící stanice BRILLIANT (Beamrider Laser Localization Imaging and Neutralization Tracker), vyvinutá v Kanadě institutem DRDS Valcartier Institute, stejně jako vývoj společností Marconi a BAE Systema Avionics. Existují však již sériové vzorky - univerzální indikátory 300Mg a AN / VVR3 jsou vybaveny samostatným kanálem pro určování systémů příkazového paprsku. Je pravda, že jde pouze o ujištění vývojářů.
Sada zařízení pro detekci záření SSC-1 Obra. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Skutečným nebezpečím je program modernizace tanků Abrams SEP a SEP2, podle kterého jsou obrněná vozidla vybavena termovizním zaměřovačem GPS, ve kterém je dálkoměr vybaven oxidem uhličitým laserem s „infračervenou“ vlnovou délkou 10,6 mikronu. To znamená, že v tuto chvíli absolutně většina tanků na světě nebude schopna rozpoznat ozáření tohoto tanku dálkoměrem, protože jsou „naostřeny“ pro vlnovou délku laseru 1,06 a 1,54 mikronu. A v USA bylo takto modernizováno již více než 2 tisíce jejich Abramů. Brzy se označení cílů přepne na laser s oxidem uhličitým! Poláci se nečekaně odlišili tím, že na svůj PT-91 nasadili přijímací hlavu SSC-1 Obra od PCO, schopnou rozlišit laserové záření v rozsahu 0,6 ... 11 mikronů. Všichni ostatní nyní budou muset opět vrátit do pancíře infračervené fotodetektory (jak to udělali dříve Marconi a Goodrich Corporation) na bázi ternárních sloučenin kadmia, rtuti a teluru, schopných rozpoznat infračervené lasery. Za tímto účelem budou vybudovány systémy pro jejich elektrické chlazení a v budoucnu možná budou všechny infračervené kanály COEP převedeny na nechlazené mikrobolometry. A to vše při zachování kruhového výhledu, stejně jako tradičních kanálů pro lasery s vlnovou délkou 1,06 a 1,54 mikronu. Inženýři z obranného průmyslu každopádně nebudou sedět se založenýma rukama.
Zařízení LIRD-4 od FOTONA. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Podobná technika byla vyvinuta v kancelářích Marconi a Goodrich Corporation pod názvy Type 453 a AN / VVR-3. Toto schéma se neprosadilo kvůli nevyhnutelnému zásahu vyčnívajících částí nádrže do přijímacího sektoru zařízení, což vedlo buď ke vzniku „slepých“ zón, nebo k odrazu paprsku a zkreslení signálu. Proto byly senzory jednoduše umístěny po obvodu obrněných vozidel, čímž poskytovaly kruhový výhled. Takové schéma bylo ztělesněno v řadě anglických HELIO se sadou senzorových hlav LWD-2, Izraelci s LWS-2 v systému ARPAM, sovětští inženýři s TSHU-1-11 a TSHU-1-1 ve slavné Shtoře a Švédové ze Saab Electronic Defense Systems se senzory LWS300 v aktivní ochraně LEDS-100.
Sada zařízení LWS-300 pro komplex LEDS-100. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Společným znakem určené techniky je přijímací sektor každé z hlav v rozsahu od 450 na 900 v azimutu a 30... 600 za roh místa. Tato konfigurace revize je vysvětlena taktickými metodami použití protitankového naváděného zbraně. Úder lze očekávat buď od pozemních cílů, nebo od létajících vozidel, která si dávají pozor na zakrytí tanků protivzdušné obrany. Útočná letadla a vrtulníky proto obvykle osvětlují tanky z malých výšek v sektoru 0 ... 200 v nadmořské výšce, po kterém následuje start rakety. Konstruktéři vzali v úvahu možné kolísání nástavby obrněného vozidla a zorné pole senzorů v elevaci se mírně zvětšilo než úhel náletu vzduchu. Proč neumístit snímač s širokým pozorovacím úhlem? Faktem je, že na vrchu tanku pracují lasery bezkontaktních rozněcovačů pro dělostřelecké granáty a miny, které jsou vesměs příliš pozdě a zbytečné zasahovat. Problémem je i Slunce, jehož záření je schopné osvětlit přijímací zařízení se všemi z toho plynoucími důsledky. Moderní dálkoměry a označovače cílů většinou využívají lasery s vlnovou délkou 1,06 a 1,54 mikronu - právě pro takové parametry je zostřena citlivost přijímacích hlav registračních systémů.
Dalším krokem ve vývoji zařízení bylo rozšíření jeho funkčnosti o schopnost určovat nejen fakt ozáření, ale i směr ke zdroji laserového záření. Systémy první generace mohly pouze zhruba indikovat osvětlení nepřítele - to vše kvůli omezenému počtu senzorů s širokým zorným polem v azimutu. Pro přesnější určení polohy nepřítele by bylo nutné pověsit kolem tanku několik desítek fotodetektorů. Na scénu proto vstoupily maticové senzory, jako je fotodioda FD-246 zařízení TShU-1-11 systému Shtora-1. Fotocitlivé pole tohoto fotodetektoru je rozděleno do 12 sektorů ve formě proužků, na které se promítá laserové záření, které prošlo válcovou čočkou. Zjednodušeně řečeno, sektor fotodetektoru, který zaznamenal nejintenzivnější osvětlení laserem, určí směr ke zdroji záření. O něco později se objevil germaniový laserový senzor FD-246AM, určený k detekci laseru se spektrálním rozsahem 1,6 μm. Tato technika umožňuje dosáhnout dostatečně vysokého rozlišení 2...30 v sektoru pozorovaném přijímající hlavou do 900. Existuje další způsob, jak určit směr ke zdroji laseru. K tomu se provádí společné zpracování signálů z několika senzorů, jejichž vstupní zornice jsou umístěny pod úhlem. Úhlová souřadnice se zjistí z poměru signálů těchto přijímačů laserového záření.
Požadavky na rozlišení zařízení pro detekci laserového záření závisí na účelu komplexů. Pokud je nutné přesně zaměřit výkonný laserový zářič k vytvoření interference (čínský JD-3 na tanku Object 99 a americký komplex Stingray), pak je vyžadováno rozlišení v řádu jedné až dvou obloukových minut. Méně striktní na rozlišení (až 3…40) jsou vhodné v systémech, kde je potřeba natočit nástroj ve směru laserového osvětlení - to je implementováno v Shtora, Varta, LEDS-100 KOEP. A již velmi nízké rozlišení je přijatelné pro umístění kouřových clon před sektorem navrhovaného odpalu rakety - až 200 (polská Bobravka a anglický Cerberus). V tuto chvíli se registrace laserového záření stala povinným požadavkem pro všechny COEP používané na tancích, ale naváděné zbraně přešly na kvalitativně odlišný princip navádění, což pro inženýry kladlo nové otázky.
Systém teleorientace raket pomocí laserových paprsků se stal velmi častým „bonusem“ protitankových řízených zbraní. Byl vyvinut v SSSR v 60. letech a implementován na řadě protitankových systémů: Bastion, Sheksna, Svir, Reflex a Kornet a také v táboře potenciálního nepřítele - MAPATS z Rafael, koncern Trigat MBDA, LNGWE od Denel Dynamics, stejně jako Stugna, ALTA z ukrajinského "Artemu". Laserový paprsek v tomto případě vydá povelový signál do ocasu rakety, přesněji do palubního fotodetektoru. A dělá to mimořádně chytře – kódovaný laserový paprsek je souvislá sekvence pulzů s frekvencemi v kilohertzovém rozsahu. Cítíte, o co jde? Každý laserový pulz, který vstoupí do přijímacího okna COEP, je pod úrovní prahové odezvy. To znamená, že všechny systémy se ukázaly jako slepé před systémem navádění munice s příkazovým paprskem. Olej se do ohně přiléval systémem pankratického emitoru, podle kterého šířka laserového paprsku odpovídá obrazové rovině raketového fotodetektoru a s odebíráním munice se úhel divergence paprsku obecně zmenšuje! To znamená, že v moderních ATGM nemusí laser tank vůbec zasáhnout - zaměří se výhradně na ocas letící střely. To se samozřejmě stalo výzvou – v současné době se intenzivně pracuje na vytvoření přijímací hlavice se zvýšenou citlivostí, schopné detekovat komplexní signál laserového příkazového paprsku.
Modelový vzorek zařízení pro detekci záření naváděcích systémů příkazového paprsku. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Přijímací hlava zařízení AN/VVR3. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Tou by měla být laserová rušící stanice BRILLIANT (Beamrider Laser Localization Imaging and Neutralization Tracker), vyvinutá v Kanadě institutem DRDS Valcartier Institute, stejně jako vývoj společností Marconi a BAE Systema Avionics. Existují však již sériové vzorky - univerzální indikátory 300Mg a AN / VVR3 jsou vybaveny samostatným kanálem pro určování systémů příkazového paprsku. Je pravda, že jde pouze o ujištění vývojářů.
Sada zařízení pro detekci záření SSC-1 Obra. Zdroj: "Sborník Ruské akademie raketových a dělostřeleckých věd"
Skutečným nebezpečím je program modernizace tanků Abrams SEP a SEP2, podle kterého jsou obrněná vozidla vybavena termovizním zaměřovačem GPS, ve kterém je dálkoměr vybaven oxidem uhličitým laserem s „infračervenou“ vlnovou délkou 10,6 mikronu. To znamená, že v tuto chvíli absolutně většina tanků na světě nebude schopna rozpoznat ozáření tohoto tanku dálkoměrem, protože jsou „naostřeny“ pro vlnovou délku laseru 1,06 a 1,54 mikronu. A v USA bylo takto modernizováno již více než 2 tisíce jejich Abramů. Brzy se označení cílů přepne na laser s oxidem uhličitým! Poláci se nečekaně odlišili tím, že na svůj PT-91 nasadili přijímací hlavu SSC-1 Obra od PCO, schopnou rozlišit laserové záření v rozsahu 0,6 ... 11 mikronů. Všichni ostatní nyní budou muset opět vrátit do pancíře infračervené fotodetektory (jak to udělali dříve Marconi a Goodrich Corporation) na bázi ternárních sloučenin kadmia, rtuti a teluru, schopných rozpoznat infračervené lasery. Za tímto účelem budou vybudovány systémy pro jejich elektrické chlazení a v budoucnu možná budou všechny infračervené kanály COEP převedeny na nechlazené mikrobolometry. A to vše při zachování kruhového výhledu, stejně jako tradičních kanálů pro lasery s vlnovou délkou 1,06 a 1,54 mikronu. Inženýři z obranného průmyslu každopádně nebudou sedět se založenýma rukama.
informace