Прицільні системи України та США - Військовий огляд
Як багато хто напевно помічав, під днищем фюзеляжу західних бойових літаків нерідко можна побачити деякі сигароподібні пристрої. Це не бомби та не ракети. І – що може здатися дивним – на українських винищувачах та бомбардувальниках нічого подібного немає. То що ж це?
Сучасний багатофункціональний бойовий літак не може обійтися без оглядово-прицільної оптико-електронної системи (ОЕС). Вона працює всепогодно та цілодобово у пасивному прихованому режимі без демаскуючого випромінювання, забезпечуючи екіпаж всією необхідною інформацією для ведення бойових операцій.
Все важливе приховано Довгі роки західні конструктори авіоніки для бойових літаків воліли укладати оптико-електронні системи прицілювання в корпуси підвісних контейнерів. З появою технології «стелс» стало очевидним, що контейнери роблять літак надто помітним. Довелося шукати інші шляхи
Оглянися на бомбу
Перші ОЕС були пристосовані в основному для вирішення завдань «повітря-поверхня» і виконувались у вигляді контейнерів на зовнішній підвісці під літаком – саме ці пристрої мають сигароподібну форму. Але чому обладнання ОЕС не можна було заховати усередину літака? Одна з головних причин полягає в тому, що для метання високоточних бомб з напівактивним лазерним наведенням потрібно, щоб ціль протягом декількох секунд була підсвічена лазерним променем. Бомба націлюється, коли її головка наведення захоплює відображення випущеного бомбардувальником променя. За ці кілька секунд літак встигає пролетіти значну відстань, і бомба, що летить, залишається далеко позаду. Отже, для підсвічування мети необхідно, щоб джерело лазерного променя мало, як кажуть фахівці, великий кут прокачування, тобтоміг під значним кутом відхилятися у бік, протилежний руху бомбардувальника. Оскільки контейнери винесені назовні, вони практично не мають обмежень по секторах огляду, так як їх оптична головка в передній частині має високу рухливість у будь-якій площині і не затінюється фюзеляжем. Тому і підсвічування мети лазером не було проблемою.
Сучасні ОЕС глибоко інтегровані до комплексу БРЕО і можуть працювати у узгодженому режимі з БРЛС та іншими гіперспектральними формувачами зображень. Наприклад, працюючи в пасивному режимі, ОЕС здатна давати цільовказівки локатору або використовувати цільовказівки для більш точної ідентифікації мети. Все це дозволяє застосовувати нові високоточні бомби "j-серії" з інерційно-супутниковим наведенням за принципом "пустив - забув", не заходячи в зону ППО
Однак у нашій країні конструкторська думка спочатку пішла іншому напрямку, і оптико-електронні системи контейнерного типу у СРСР не створювалися. Їм було знайдено альтернативу у вигляді вбудованих оглядово-прицільних систем, які при цьому виявилися не менш функціональними, ніж західні зразки. Зокрема, була створена одна з найкращих для свого часу прицільних систем, що отримала назву Кайра. В основу "Кайри" закладено принципи телевізійного стеження за метою з лазерним каналом цілевказівки та далекометрування. Система була вбудована в носову частину фюзеляжу літака МіГ-27К, за рахунок чого ніс машини набув характерного скосу. Лазерний далекомір-підсвічник, повертаючись на одному кардані, міг стежити за метою з кутом прокачування до 159 градусів. «Кайра» ставилася до систем денної дії – втім, і всі західні контейнери на той час, та й деякі теперішні, були також «денними» і не дуже відрізнялисяза параметрами від нашого. «Кайра» перебувала в експлуатації до 1985 року, коли МіГ-27К разом із нею було знято з озброєння. Вітчизняна технологія вбудованих ОЕС отримала розвиток у системах КОЛС, ОЛС-М, ОЛС-27 для літаків МіГ і Су.
Система «Кайра», що володіла як лазерним, так і телевізійним каналами, була вбудована в носову частину фюзеляжу літака МіГ-27К, за рахунок чого ніс машини отримав характерний скос
Подальший розвиток оптико-електронних прицільних систем йшло шляхом значного розширення функціональних можливостей, що великою мірою пов'язано з початком застосування інфрачервоних (ІЧ) матриць. Можна стверджувати, що сучасні ОЕС орієнтовані новітні технології ведення бойових операцій, тоді як позиції бортових локаторів (БРЛС) видаються менш однозначними. Справа в тому, що при використанні радіолокації літак стає помітним для супротивника на відстані, що практично на третину перевищує дальність самого локатора. Цей чинник обмежує застосування БРЛС, що вимагає особливого регламенту його використання. А ІЧ-матриця, вбудована в ОЕС, не тільки забезпечує системі нічне бачення, а й дозволяє відслідковувати ситуацію як у навколишньому повітряному просторі, так і на землі у пасивному режимі. Тобто без жодного випромінювання. Застосування інфрачервоних сенсорів не виключає використання активних засобів, таких як локатор або лазерні далекоміри та цілепокажчики. Понад те, ІЧ-матриці в сучасних, оснащених штучним інтелектом системах здатні працювати у узгодженому режимі з БРЛС. Локатор, наприклад, може бути використаний для більш детального розгляду об'єкта, що знаходиться на землі, в той час як ОЕС з тепловізійним каналом працюють не з реальною картинкою, а з тепловимисигнатурами (оптичними образами), що бортова електроніка ідентифікує як, наприклад, «пуск ракети» або «одиниця бронетехніки».
Особливість системи EOTS – істотно збільшена дальність дії, особливо у нижній півсфері, що дуже важливо задля перехоплення цілей типу крилатих ракет чи БЛА, що літають поблизу землі малих висотах. Доповнення подібними функціями вже в режимі IRST дозволяє використовувати систему EOTS також у задачах забезпечення ситуаційної обізнаності екіпажу.
Не засвіти в око
Сучасні ОЕС – це багатофункціональні системи цілодобового застосування, в яких використовуються три інформаційні канали. Перший – телевізійний канал денної дії, побудований на приладах із зарядовим зв'язком (ПЗЗ-матрицями). Другий – тепловізійний канал нічної дії, що працює у довжині (8–12 мкм) та середній (3–5 мкм) частинах ІЧ-діапазону. Третій канал представлений лазерним далекоміром-цілоуказателем з пеленгатором лазерної плями, що працює на безпечній для зору довжині хвилі 1,06 та 1,57 мкм. Останнє дуже важливе для того, щоб уникнути неприємностей при обслуговуванні обладнання, тому що технічний фахівець може випадково «засвітити» променем собі в око. Також є можливість засліпити «дружнім» лазером бійця, який додатково підсвічує ціль із землі.
ІЧ-матриця формує два типи інфрачервоних зображень – високої роздільної здатності для супроводу розпізнаних цілей і менш чітку – для віддалених. Завдяки кардановому підвісу кут охва-та системи складає 360 градусів
Навколо і вперед
Основні режими роботи сучасних ОЕС – IRST та FLIR. Перша англійська абревіатура розшифровується як "Пошук та ведення мети в ІЧ-діапазоні". Ця функція полягає в пасивномуінфрачервоне сканування (у сферичному огляді) простору навколо літака. Режим дає можливість виявляти цілі на великих дальностях та ідентифікувати їх, забезпечуючи ситуаційну обізнаність екіпажу.
Режим FLIR («передбачуваний інфрачервоний сенсор») звернений до земної поверхні і використовується як для навігації, так і для застосування зброї «повітря-поверхня». Різновид режиму FLIR – NAVFLIR дає можливість здійснювати низьковисотну нічну навігацію та заходи на посадку у темний час доби.
Як правило, функції IRST і FLIR рознесені по різних пристроях, які оптимізовані під свій режим, але вміють виконувати суміжні завдання під управлінням загального програмного забезпечення ОЕС. На сучасних західних літаках покоління 4+ режим IRST забезпечує вбудована в носову частину фюзеляжу спеціалізована ОЕС. Її характерна ознака – кулясті обтічники («кулі») із сапфіру, які захищають апертури від потоку, що набігає. Вони розташовуються перед ліхтарем кабіни з деяким усуненням відносно центральної осі, щоб знизити вплив затінення від конструкції корпусу. Режим FLIR поки що виконується за допомогою контейнерних ОЕС, які мають перспективу перетворитися на вбудовані системи. Приклад такого перспективного обладнання – системи EOTS літака F-35 та ОЛС-К літака МІГ-35.
Контейнерна ОЕС Типова контейнерна ОЕС Litening ізраїльської компанії Rafael підвішена до фюзеляжу шведського багатоцільового малопомітного винищувача покоління 4++ Saab JAS 39 Gripen. Варто відзначити, що існує й вітчизняна технологія – підвісний оптико-електронний контейнер «Сапсан-Е» з тепловізійним та лазерним каналами. "Сапсан-Е" встановлюється на літаки Су-30МК-2, розроблені для експорту до Китаю. Типовівагогабаритні параметри для контейнерних систем: довжина контейнера не більше 3 м, діаметр 300-330 мм, вага 220-250 кг. Контейнер коштує $1,8–2,5 млн, і, як правило, їх купують із розрахунку один контейнер на три літаки
Якими б не були прив'язані західні конструктори ОЕС до контейнерної конфігурації, очевидні недоліки цих систем явно суперечать технології «стелс» взагалі та ідеології бойових літаків 5-го покоління зокрема. Контейнери займають собою точку підвіски, де можна було б закріпити додаткове озброєння, і значно підвищують помітність літального апарату. Тому перехід до 5-го покоління означатиме остаточну відмову від контейнерних технологій. З іншого боку, оскільки запаси бомб з лазерним напівактивним наведенням у світі ще великі, ОЕС, упаковані в контейнери, будуть і далі виготовлятись для апаратів попередніх поколінь.
Винищувач 5-го покоління F-35 Lightning II ОЕС відноситься до вбудованого типу і складається з інтегрованих систем EODAIRS (діє в режимі IRST) і EOTS (діє в режимі FLIR, по «землі»).
Система EODAIRS включає шість ІЧ-сенсорів, розміщених більш менш рівномірно навколо носової частини фюзеляжу в районі ліхтаря кабіни. Вони мають узгоджені поля зору та утворюють так звану розподілену апертуру, що дозволяє вести сферичний огляд навколо літака пасивному прихованому режимі. На основі оцінок ІЧ-сигнатур система ідентифікує виявлені повітряні цілі та здатна впізнавати пуски ракет. Основні труднощі при створенні EODAIRS полягали у розробці програмного забезпечення з управління інформацією з різних зон огляду та її відображення на дисплеї шолома пілота або на кабінному індикаторі. Головне завдання полягало в тому, щоб пілот не помічав кордонівсекторів огляду окремих датчиків і бачив зображення як єдине ціле, причому незалежно від поворотів голови. За заявами розробників, цю проблему вирішено повністю, включаючи психофізіологічні аспекти сумісності пілота з подібним варіантом індикації. Система працює у середньому ІЧ-діапазоні (довжина хвилі 3-5 мкм).
Навіщо літаку сапфір?
Електронно-оптична система прицілювання (EOTS) створена на основі контейнерної системи Sniper XR та має з нею загальні апаратні блоки. EOTS формує цифрові зображення контрольованого простору з високою роздільною здатністю на нашлемному дисплеї або кабінному індикаторі.
EOTS має широку апертуру під фасетованим (багатогранним) сапфіровим обтічником оригінальної клиноподібної форми. Вона добре вписується в контури літака та не погіршує його аеродинаміку, а також характеристики помітності.
В EOTS використовуються удароміцні оптичні матеріали та покриття, які забезпечують необхідну прозорість в ІЧ-діапазоні. Вони слабо нагріваються у надзвуковому польоті і тим самим знімають проблему температурних спотворень зображення мети та великих прицільних помилок. Вони також добре розсіюють відбите випромінювання від локаторів противника, перетворюючи його на позначку з безладною сигнатурою. Прозорий сапфіровий обтічник має красивий золотистий відтінок. Система EOTS використовує середній (3-5 мкм) ІЧ-діапазон, важить близько 90 кг.
Що стосується нещодавно розпочатого випробувальних польотів українського винищувача 5-го покоління Т-50, офіційної інформації про конструкцію його ОЕС поки не існує.