Локационные системы оптического диапазона комплексов ПВО надводных кораблей ВМС иностранных государств ч2 ч1

В.Линьков,
А. Морозов,
В. Сидоров

С начала 90-х годов ВМС США развернули программу создания корабельной оптико-локационной системы IRSS (Infrared Sensor System). К 1996 году работы по ней продвинулись настолько, что демонстрационный образец был передан на испытания как в береговых, так и в корабельных условиях базирования.

В состав IRSS входят следующие подсистемы: оптико-механический тракт, фотоприемные устройства (ФПУ) и цифровая система обработки информации. Поскольку для всех оптико-локационных систем обязателен круговой обзор, то принципиально возможны две структуры оптического поста: круговой обзор осуществляется оптическим шарниром, а ФПУ находится на неподвижной части поста или круговой обзор осуществляется механическим поворотом объектива с фотоприемным устройством, а информация с подвижного ФПУ передается на неподвижную часть поста через вращающийся узел передачи информации.

Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки, и в настоящее время ни один из них не получил в зарубежных разработках окончательного предпочтения. В первом случае обеспечивается минимальная масса сканирующих частей поста и удобное, неподвижное расположение ФПУ. Однако, сканирование оптическим шарниром приводит к вращению изображения на ФПУ, поэтому в оптический тракт приходится вводить каскад компенсации этого вращения, что вызывает массу проблем: дополнительные потери прозрачности тракта, ухудшение качества изображения, появление синхронных приводов вращения компенсирующего каскада и т. д. Во втором случае тракт состоит, как правило, из одного объектива, характеристики которого и по светосиле, и по прозрачности, и по качеству изображения могут быть предельно высокими, однако ФПУ оказывается на подвижной части поста. Это вызывает необходимость усложнения узла перевода информации с подвижной части на неподвижную с пропускной способностью гигабитного уровня.

Особенностью оптического поста IRSS (рис. 1) является то, что в оптический тракт введен дихроичный спектроделитель для разветвления диапазонов С и D. Неудивительно, что в ряде зарубежных публикаций, посвященных испытаниям IRSS, отмечаются проблемы с качеством изображения. В каждом из диапазонов используются многорядные ФПУ формата 480х6, охлаждаемые до криогенных температур двухпоршневой холодильной машиной. Подсистема обработки информации включает 24 микропроцессора INTEL i860. По мнению западных военных специалистов, совершенствование системы IRSS позволит улучшить качество оптического тракта, увеличить рядность ФПУ, повысить электромагнитную совместимость с другими корабельными системами.

Совместная канадско-нидерландская программа «Сириус» начала осуществляться с 1993 года и предусматривает создание двух-спектральной (С- и D- диапазоны) оптико-локационной системы дальнего обнаружения низколетящих ПКР для проектируемых в обеих странах фрегатов. Нидерландская фирма «Сигнаал аппаратен» получила заказ на разработку надпалубного стабилизированного оптического поста, а канадская «Спар аэроспейс» -подсистемы обработки информации и оптических трактов.

Уже на начальном этапе работы было принято решение о выборе компоновочной структуры с раздельными трактами для каждого из спектральных поддиапазонов с целью получения предельно высокой чувствительности системы. Скорость вращения поста по пеленгу, равная 1 об/с, была выбрана как оптимальный компромисс между требуемым темпом обновления информации и чувствительностью системы. Поле зрения каждого из каналов по углу места составляло около 3°. Управление угловыми положениями оптических осей в спектральном канале (всего их два) осуществляется независимо, поэтому система может работать в режиме, когда просматриваемая полоса по углу места равна 6°.
Главным элементом спектрального канала являются многорядные ФПУ с внутренним мультиплексированием, разработанных английской фирмой «ГЕК-Маркони». Фоточувствительный материал в обоих устройствах сплав из кадмия, ртути и теллура, чувствительные элементы во всех каналах круглые, диаметром 30 мкн. Каждое ФПУ помещено в криостат и охлаждается холодильной машиной Стирлинга. Объективы в обеих каналах имеют диаметры входных зрачков 150 мм и относительные отверстия А = 1:0,9. Температурный режим отсеков оптического поста регулируется с помощью жидкостной системы кондиционирования, что исключает воздействие внешней среды. Внутренние мультиплексоры и цифровые линии задержки обеспечивают работу ФПУ в режиме временной задержки и накопления (ВЗН).

Информационные потоки из ФПУ выдаются по шести цифровым каналам. Данные с оптического поста передаются потребителям по волоконно-оптическим линиям связи. Требуемый динамический диапазон сигналов обеспечивается 16-битным квантованием. Уже в самом оптическом посту происходит первичная цифровая обработка сигналов для уменьшения величины информационных потоков, передаваемых с подвижной части поста.

Процессор системы состоит из двух отдельных секций - по одной для каждого спектрального канала. Обе секции основаны на сигнальном процессоре, разработанном канадскими учеными, вычислительная мощность которого столь велика, что часть ее зарезервирована для возможных в будущем усовершенствований алгоритмов обработки сигналов. Кроме того, процессорная часть содержит устройство, в котором осуществляется преобразование сигналов каждого из спектральных каналов в стандартный телевизионный формат, пригодный для отображения на стандартных мониторах.

В системе «Сириус» реализовано оригинальное решение проблемы пространственной стабилизации подвижной части оптического поста (рис. 2). Стабилизированная платформа, где размещаются приемные оптические устройства, представляет собой диск, поддерживаемый трех-каскадной клиновой платформой (рис. 3). Платформа и два верхних клина могут вращаться независимо друг от друга. Вращение клиньев по соответствующим командам компенсирует угловые колебания оптических осей из-за качки корабля. Совместное вращение платформы и клиньев обеспечивают возможность кругового сканирования в стабилизированной системе, одна из осей которой всегда направлена на север. Управляющие команды для приводов платформы и клиньев вырабатываются в специальном цифровом блоке. Все подвижные элементы снабжены прецизионными датчиками углов, информация от которых непрерывно сбрасывается в цифровой блок управления.

По сообщениям западных специалистов, в ходе натурных испытаний система обнаруживала сверхзвуковые ПКР сразу же после их появления из-за горизонта. Если учесть, что высота установки оптического поста составляла около 30 м над уровнем моря, то, принимая высоту полета ПКР около 5 м, дальность обнаружения могла достигать 25 - 30 км при низким уровне фоновых помех.

В Нидерландах фирма «Сигнаал коммюни-кейшнз» разработала малогабаритную оптико-локационную систему IRSCAN, которая благодаря небольшим габаритным размерам и массе может устанавливаться на корабли малого водоизмещения. В конце 1995 года проводились корабельные натурные испытания системы, в ходе которых она продемонстрировала высокую эффективность при действиях по различным воздушным целям. В состав IRSCAN входят следующие устройства:
- стабилизированная платформа устройства наведения, на которой размешено оптическое приемное устройство (оптический пост);
- приборная стойка с электронными блоками обработки сигналов;
— вспомогательные блоки, обеспечивающие продувку оптического поста сухим воздухом и кондиционирование внутреннего объема поста;
— блок связи с корабельной навигационной системой;
- блок связи с системами управления оружием корабля;
— блок самоконтроля и диагностики;
- несколько выносных мониторов;
— пульт управления системой.

Основной режим работы системы IRSCAN автоматический. После того как цель обнаружена, она отслеживается с непрерывной выдачей внешним потребителям ее текущих угловых координат. Если по принятым критериям опасность цели превышает заданный порог, вырабатывается специальный сигнал опасности. Фирма предлагает различное программное обеспечение, позволяющее сопрягать систему с основными средствами поражения, состоящими на вооружении НАТО. Система имеет следующие ТТХ:
- дальность обнаружения самолета или сверхзвуковой ПКР более 20 км, дозвуковой ПКР - свыше 12 км;
- точность целеуказания превышает 1 мрад;
- число одновременно отслеживаемых целей до 500, причем 32 наиболее опасные из них выбираются автоматически по заданным критериям;
- темп ложных тревог при работе по реальным фонам менее одной в час;
- угол обзора по углу места до +14 градусов;
- скорость обзора по азимуту 78 об/мин;
- спектральный рабочий диапазон - D (8 -12 мкн);
- матрица ФПУ изготовлена из сплава кадмия, ртути и теллура с числом элементов 1024 и внутренним мультиплексированием;
- криогенная система обеспечивается холодильной машиной Стерлинга:
- потребляемая электроэнергия 115В, 60 Гц, 4,5 кВт.

Массо-габаритные характеристики системы IRSCAN приведены в таблице.

Таким образом, интенсивные работы, проводимые в ряде зарубежных стран в области корабельных оптико-локационных систем, имеют своей целью дать адекватный ответ на резко усложнившуюся ситуацию с проблемой обнаружения воздушных целей в интересах комплексов ПВО надводных кораблей. Из всего многообразия типов оптико-локационных систем к сегодняшнему дню за рубежом в наибольшей степени разработаны пассивные системы ИК, С- и D-диапазонов. Перспективным направлением развития оптико-локационных систем обнаружения воздушных целей, судя по сообщениям зарубежной прессы, будут пассивные системы ультрафиолетового диапазона.

По мнению иностранных специалистов, в ближайшем будущем следует ожидать появления мультиспектральных оптико-локационных систем, работающих в УФ - ИК-диапазонах, что позволит повысить возможности обнаружения и распознавания целей в сложных фоновых ситуациях.
Итак, многие зарубежные аналитики считают, что наличие оптико-локационных систем в современном комплексе ПВО корабля является таким же непременным условием, как и РЛС, и только их взаимодополняющая работа позволяет эффективно решать задачу поиска и обнаружения воздушных целей.

Окончание. Начало см.: Зарубежное военное обозрение. - 2000. - № 6. С. 47 - 51.

Зарубежное военное обозрение №7 2000 С.46-49