Systemy celownicze Rosji i USA
Współczesny wielofunkcyjny samolot bojowy nie może obejść się bez celowniczego systemu optoelektronicznego (OES). Działa w każdych warunkach pogodowych i przez całą dobę w pasywnym trybie tajnym bez promieniowania demaskującego, zapewniając załodze wszystkie informacje niezbędne do prowadzenia działań bojowych.

Przez wiele lat zachodni projektanci awioniki do samolotów bojowych woleli zamykać optoelektroniczne systemy celownicze w kadłubach wiszących kontenerów. Wraz z pojawieniem się technologii stealth stało się oczywiste, że kontenery sprawiają, że samolot jest zbyt widoczny. Musiałem znaleźć inne sposoby
spójrz na bombę
Pierwsze OES były przystosowane głównie do rozwiązywania zadań powietrze-ziemia i były realizowane w formie kontenerów na zewnętrznym zawiesiu pod samolotem – to właśnie te urządzenia mają kształt cygara. Ale dlaczego wyposażenie ECO nie mogło być ukryte wewnątrz samolotu? Jednym z głównych powodów jest to, że półaktywne bomby precyzyjne naprowadzane laserowo wymagały oświetlania celu wiązką laserową przez kilka sekund. Bomba jest wycelowana, gdy jej głowica celownicza przechwytuje odbicie wiązki wystrzelonej przez bombowiec. W ciągu tych kilku sekund samolotowi udaje się przelecieć znaczną odległość, a latająca bomba pozostaje daleko w tyle. Oznacza to, że aby oświetlić cel konieczne jest, aby źródło wiązki laserowej, jak twierdzą eksperci, miało duży kąt pompowania, czyli mogło odchylać się pod znacznym kątem w kierunku przeciwnym do ruchu bombowiec. Ponieważ kontenery są umieszczone na zewnątrz, praktycznie nie mają ograniczeń co do sektorów widokowych, ponieważ ich głowica optyczna w przedniej części ma dużą mobilność w każdej płaszczyźnie i nie jest zasłaniana przez kadłub. Dlatego oświetlenie celu laserem nie stanowiło problemu.
Nowoczesne OES są głęboko zintegrowane z kompleksem awioniki i mogą działać w trybie skoordynowanym z radarami i innymi urządzeniami do obrazowania hiperspektralnego. Na przykład, pracując w trybie pasywnym, EOS może przydzielać lokalizatorowi oznaczenia celów lub wykorzystywać swoje oznaczenia celów w celu dokładniejszej identyfikacji celów. Wszystko to pozwala na użycie nowych, precyzyjnych bomb „serii j” z naprowadzaniem inercyjno-satelitarnym zgodnie z zasadą „wystrzel i zapomnij”, bez wchodzenia w strefę Obrona powietrzna
Ukryta „Kaira”
Jednak w naszym kraju myśl projektowa początkowo poszła w innym kierunku, a optoelektroniczne systemy typu kontenerowego nie powstały w ZSRR. Znaleźli alternatywę w postaci wbudowanych systemów obserwacji i obserwacji, które jednocześnie okazały się nie mniej funkcjonalne niż modele zachodnie. W szczególności stworzono jeden z najlepszych systemów celowniczych w swoim czasie, zwany „Kaira”. Kaira opiera się na zasadach telewizyjnego śledzenia celów z kanałem laserowym do wyznaczania celów i określania odległości. System został wbudowany w przedni kadłub MiG-27K, dzięki czemu nos maszyny otrzymał charakterystyczny skos. Laserowy dalmierz-oświetlacz, włączając jeden gimbal, mógł podążać za celem z kątem pompowania do 159 stopni. „Kaira” należała do systemów dziennych – jednak wszystkie ówczesne kontenery zachodnie, a także niektóre obecne, również były „dzienne” i nie różniły się zbytnio parametrami od naszych. "Kaira" funkcjonowała do 1985 roku, kiedy wycofano z niej ze służby MiG-27K. Krajowa technologia wbudowanych OES była dalej rozwijana w systemach KOLS, OLS-M, OLS-27 dla samolotów MiG i Su.

Poluj na ciepło
Dalszy rozwój optyczno-elektronicznych systemów celowniczych szedł drogą znacznego rozszerzenia funkcjonalności, co w dużej mierze wiąże się z początkiem stosowania matryc podczerwieni (IR). Można argumentować, że współczesne OES nastawione są na najnowsze technologie prowadzenia działań bojowych, podczas gdy pozycje radarów powietrznych (BRLS) nie wydają się tak jednoznaczne. Faktem jest, że podczas korzystania z radaru samolot staje się widoczny dla wroga z odległości prawie o jedną trzecią większej niż zasięg samego radaru. Czynnik ten ogranicza użycie radaru, wymaga specjalnych przepisów dotyczących jego użytkowania. A matryca IR wbudowana w OES nie tylko zapewnia systemowi widzenie w nocy, ale także pozwala śledzić sytuację zarówno w otaczającej przestrzeni powietrznej, jak i na ziemi, w trybie pasywnym. To znaczy bez promieniowania. Zastosowanie czujników podczerwieni nie wyklucza użycia środków aktywnych, takich jak lokalizator lub dalmierze laserowe i oznaczniki celów. Ponadto matryce IR w nowoczesnych systemach wyposażonych w sztuczną inteligencję mogą pracować w trybie skoordynowanym z radarem. Na przykład lokalizator może służyć do dokładniejszego zbadania obiektu znajdującego się na ziemi, podczas gdy OES z kanałem termowizyjnym nie pracuje z rzeczywistym obrazem, ale z sygnaturami termicznymi (obrazami optycznymi), które na elektronika pokładowa identyfikuje się jako np. „wystrzelenie rakiety” lub „zespół pojazdów opancerzonych”.
Cechą systemu EOTS jest znacznie zwiększony zasięg, zwłaszcza na dolnej półkuli, co jest bardzo ważne przy przechwytywaniu celów takich jak pociski manewrujące czy bezzałogowe statki powietrzne lecące blisko ziemi na małych wysokościach. Dodanie takich funkcji już w trybie IRST pozwala na wykorzystanie systemu EOTS również w zadaniach zapewnienia świadomości sytuacyjnej załogi
Nie lśnij w twoich oczach
Nowoczesne ECO to wielofunkcyjne systemy do całodobowego użytku, które wykorzystują trzy kanały informacyjne. Pierwszy to kanał telewizji dziennej zbudowany na urządzeniach ze sprzężeniem ładunkowym (macierze CCD). Drugi to nocny kanał termowizyjny działający w długich (8–12 µm) i środkowych (3–5 µm) częściach zakresu podczerwieni. Trzeci kanał jest reprezentowany przez laserowy dalmierz-celownik z dalmierzem laserowym działającym na długości fali 1,06 i 1,57 mikrona, który jest bezpieczny dla wzroku. To ostatnie jest bardzo ważne, aby uniknąć kłopotów podczas serwisowania sprzętu, ponieważ technik może przypadkowo „zapalić” wiązkę do oka. Możliwe jest również oślepienie myśliwca „przyjacielskim” laserem, dodatkowo podświetlając cel z ziemi.
Dzięki wielokanałowemu wyposażeniu ECO stało się możliwe użycie nowych bomb precyzyjnych (takich jak seria JDAM) z naprowadzaniem inercyjno-satelitarnym zgodnie z zasadą „wystrzel i zapomnij” bez wkraczania z rakietą w strefę obrony powietrznej zasięg planowania tych bomb 40–70 km. ECO mogą wykrywać cele powietrzne w odległości 100 km i większej, cele takie jak „танк„- na dystansach powyżej 20 km cele typu „mostowego” – 50–60 km. Są w stanie jednocześnie śledzić 15–20 celów, zachowując jednocześnie widok na resztę przestrzeni. Specjalna kamera wideo CCD pozwala bardzo dokładnie zarejestrować skutki uderzenia i przekazać informację do centrali w czasie rzeczywistym.
Matryca IR generuje dwa rodzaje obrazów w podczerwieni - wysokiej rozdzielczości do śledzenia rozpoznanych celów i mniej wyraźne dla odległych. Dzięki zawieszeniu kardanowemu kąt zasięgu systemu wynosi 360 stopni
Wokół i dalej
Główne tryby pracy współczesnego IPS to IRST i FLIR. Pierwszy angielski skrót oznacza „Wyszukiwanie i śledzenie celu w zakresie podczerwieni”. Funkcja ta polega na pasywnym skanowaniu w podczerwieni (w widoku sferycznym) przestrzeni wokół statku powietrznego. Tryb umożliwia wykrywanie celów z dużych odległości i ich identyfikację, zapewniając załodze świadomość sytuacyjną.
Tryb FLIR („czujnik podczerwieni patrzący w przód”) skierowany jest w stronę powierzchni ziemi i jest używany zarówno do nawigacji, jak i aplikacji broń powietrze-powierzchnia. Odmiana trybu FLIR, NAVFLIR, umożliwia wykonywanie nocnych podejść do lądowania i nawigacji na małych wysokościach w nocy.
Z reguły funkcje IRST i FLIR są oddzielone różnymi urządzeniami, zoptymalizowanymi pod kątem ich trybu, ale zdolnymi do wykonywania powiązanych zadań pod kontrolą wspólnego oprogramowania ECO. W nowoczesnych zachodnich samolotach generacji 4+ tryb IRST zapewnia wyspecjalizowany OES wbudowany w przedni kadłub. Jego cechą charakterystyczną są sferyczne owiewki ("kulki") wykonane z szafiru, które chronią otworki przed nadchodzącym strumieniem. Znajdują się one przed baldachimem kokpitu z pewnym przesunięciem względem osi środkowej w celu zmniejszenia efektu zacienienia konstrukcji kadłuba. Tryb FLIR jest obecnie realizowany przy użyciu kontenerowych ECO, które mają szansę stać się systemami wbudowanymi. Przykładem tak zaawansowanego sprzętu jest system EOTS samolotu F-35 oraz system OLS-K samolotu MIG-35.
Kontener IPS
Typowy kontenerowiec ECO Litening izraelskiej firmy Rafael jest zawieszony na kadłubie szwedzkiego wielozadaniowego myśliwca stealth generacji 4++ Saab JAS 39 Gripen. Należy zauważyć, że istnieje również rozwój krajowy - podwieszany pojemnik optyczno-elektroniczny „Sapsan-E” z obrazowaniem termicznym i kanałami laserowymi. Sapsan-E jest instalowany na samolocie Su-30MK-2 przeznaczonym na eksport do Chin. Typowe parametry wagowo-gabarytowe dla systemów kontenerowych: długość kontenera nie większa niż 3 m, średnica 300–330 mm, waga 220–250 kg. Kontener kosztuje 1,8-2,5 mln USD i z reguły kupuje się je po stawce jeden kontener na trzy samoloty
Sekretne Sześć Oczu
Bez względu na to, jak bardzo zachodni projektanci ECO byli związani z konfiguracją kontenera, oczywiste wady tych systemów wyraźnie zaprzeczają ogólnie technologii stealth, a w szczególności ideologii samolotów bojowych 5. generacji. Kontenery zajmują utwardzony punkt, na którym można było zamocować dodatkową broń i znacznie zwiększają widoczność samolotu. Dlatego przejście na 5. generację będzie oznaczało ostateczne odrzucenie technologii kontenerowych. Z drugiej strony, ponieważ zapasy półaktywnych bomb naprowadzanych laserowo na świecie są nadal duże, ECO pakowane w kontenery będą nadal produkowane dla poprzednich generacji pojazdów.
W myśliwcu 5. generacji F-35 Lightning II OES jest typu wbudowanego i składa się ze zintegrowanych systemów EODAIRS (działających w trybie IRST) i EOTS (działających w trybie FLIR, na ziemi).
System EODAIRS obejmuje sześć czujników podczerwieni, rozmieszczonych mniej więcej równomiernie wokół przedniego kadłuba w obszarze daszku kokpitu. Mają skoordynowane pola widzenia i tworzą tak zwaną aperturę rozproszoną, która umożliwia prowadzenie widoku sferycznego wokół samolotu w pasywnym trybie stealth. Na podstawie oceny sygnatur IR system identyfikuje wykryte cele powietrzne i jest w stanie zidentyfikować wystrzelenie pocisków. Główną trudnością w tworzeniu EODAIRS było opracowanie oprogramowania do zarządzania informacjami z różnych obszarów widzenia i wyświetlania ich na wyświetlaczu hełmu pilota lub na wyświetlaczu w kokpicie. Głównym zadaniem było dopilnowanie, aby pilot nie zauważył granic sektorów widzenia poszczególnych czujników i widział obraz jako całość i to niezależnie od skrętów głowy. Według twórców problem ten został całkowicie rozwiązany, w tym psychofizjologiczne aspekty kompatybilności pilota z taką opcją wskazania. System działa w zakresie średniej podczerwieni (długość fali 3–5 µm).
Dlaczego samolot potrzebuje szafiru?
System celowania elektrooptycznego (EOTS) jest oparty na systemie kontenerowym Sniper XR i ma wspólne bloki sprzętowe. EOTS generuje cyfrowe obrazy o wysokiej rozdzielczości monitorowanego obszaru na wyświetlaczu montowanym na hełmie lub wyświetlaczu w kokpicie.
EOTS ma szeroką aperturę pod fasetowaną (wielofasetową) szafirową owiewką o oryginalnym kształcie klina. Dobrze dopasowuje się do konturów samolotu i nie pogarsza jego aerodynamiki, a także właściwości widoczności.
EOTS wykorzystuje wysokowydajne materiały optyczne i powłoki, aby zapewnić niezbędną przezroczystość w zakresie podczerwieni. Lekko się nagrzewają w locie naddźwiękowym i tym samym eliminują problem zniekształceń temperaturowych w obrazie docelowym oraz dużych błędów celowania. Są również dobre w rozpraszaniu promieniowania odbitego od wrogich lokalizatorów, zamieniając je w znak z chaotyczną sygnaturą. Warto dodać, że przezroczysta szafirowa owiewka ma piękny złoty odcień. System EOTS wykorzystuje średni zakres podczerwieni (3-5 µm), waży około 90 kg.
Jeśli chodzi o rosyjski myśliwiec 5. generacji T-50, który niedawno zaczął wykonywać loty testowe, nie ma jeszcze oficjalnych informacji na temat konstrukcji jego ECO.
informacja