Вертолётные системы РГБ

Капитан 2 ранга А. Бородавкин

Командование американских ВМС рассматривает подводные лодки противника как главное препятствие в достижении своих целей на море. Поэтому борьба с ними, именуемая в США «противолодочной войной», является одним из основных видов военных действий на морских и океанских ТВД. В ходе ее решаются задачи противодействия ПЛАРБ, а также многоцелевым подводным лодкам, угрожающим соединениям (группам) боевых кораблей, конвоям, отдельным судам.

Рис. 1. Рабочее место оператора системы UYS-502(V) «Калипсо» на вертолете «Си Кинг»

Рис. 2. Сброс мини-РГБ AN/SSQ-904 «Джезебел» с вертолета «Си Кинг»

Рис. 3. Рабочее место оператора системы AQS-902

Рис. 4. Дисплей системы TSM-8220 «Лампаро»

В организации противолодочной обороны корабельных соединений и конвоев важное место отводится противолодочным вертолетам морского базирования. Они выполняют задачи поиска, обнаружения и уничтожения ПЛ противника в зоне радиусом 300-400 км от центра ордера корабельного соединения (группы). Для этого вертолеты оснащаются различными системами: радиолокационными станциями, магнитными обнаружителями и радиогидроакустическими буями (РГБ).

Остову вертолетных систем РГБ составляют пассивные и активные буи. Пассивные радиогидроакустические буи принимают сигналы шумоизлучения корабля (первичного акустического поля ПЛ) в диапазоне 10 Гц - 2,4 кГц и передают их по УКВ радиоканалу на приемное устройство носителя. Отдельные типы РГБ определяют также пеленг на цель. Активные РГБ излучают гидроакустические импульсы и принимают отраженные от цели эхо-сигналы (вторичного акустического поля ПЛ), что позволяет определять дальность по данным одного буя.
Пассивные и активные РГБ могут быть ненаправленного и направленного действия. Пассивный буй ненаправленного действия снабжается всенаправленным гидрофоном или акустической антенной. Он дает информацию о нахождении ПЛ в 6-12-мильной круговой зоне обнаружения в прямом луче или в одной из зон конвергенции. Применение пассивных буев не позволяет подводной лодке противника установить факт и момент обнаружения ее противолодочными силами.

В РГБ направленного действия применяются гидрофоны с относительно узкой диаграммой направленности (как правило, до 90°), при этом выходной сигнал можно сравнивать с опорным сигналом встроенного магнитного компаса и тем самым определять пеленг на цель. Для определения местоположения обнаруженной ПЛ необходимо использовать метод триангуляции данных от двух-трех пассивных буев направленного действия или иметь данные от одного активного направленного.

В активном РГБ работа акустического передатчика регламентируется встроенным таймером или радиокомандами с носителя (вертолета): можно изменять длительность и период следования гидроакустических посылок, а также время начала их излучения.

Современные РГБ обеспечивают гибкость поиска подводных лодок в различных тактических ситуациях благодаря возможности изменения глубины погружения гидрофонов, а также выбора схемы постановки барьеров или полей*.

Системы РГБ с оперативной точки зрения обеспечивают противолодочному вертолету значительную гибкость при поиске подводных лодок. В частности, после постановки буев вертолет может выполнять полет на значительном удалении от выставленного барьера, которое ограничивается прямой радиовидимостью на линии связи «буй - вертолет». Применение пассивных РГБ повышает скрытность поиска. Исключение режима зависания, требуемого при работе с опускаемыми гидроакустическими станциями (ГАС), позволяет осуществлять полет в более экономичных условиях, расширяет возможности связи с корабельным соединением (группой).

Успешность поиска и слежения при использовании систем РГБ зависит не только от типа и количества применяемых буев, но и от возможностей бортовой системы обработки принятых сигналов, в частности от числа УКВ каналов, по которым информация одновременно передается и обрабатывается бортовым акустическим процессором.

Необходимость большого количества аппаратуры обработки сигналов РГБ на борту долгое время сдерживала поступление вертолетных систем на вооружение. Однако развитие микроэлектроники и микропроцессорной техники позволило создать условия для производства компактных модульных систем, которые могут устанавливаться на различных летательных аппаратах. Появление мини-РГБ позволило увеличить их количество на борту вертолетов в 2-3 раза, что расширило оперативные возможности этих носителей противолодочного оружия.

Существующие вертолетные системы РГБ способны вести одновременную обработку информации, поступающей от четырех буев. Принятые сигналы анализируются и отображаются на дисплее оператора или на распечатывающем устройстве либо графическом записывающем рекордере с последующей выдачей частотно-шумовых характеристик. Возможности запоминания и регистрации данных в процессе отображения повышают разрешающую способность современных систем. Полученные данные сравниваются с сигнатурами целей, хранящимися в памяти бортовой ЭВМ, способной классифицировать и идентифицировать шумовые излучения. Несмотря на то что значительную роль в процессе классификации цели играет спектральный анализ, выполняемый ЭВМ, окончательное решение принимает оператор.

Системы РГБ на вооружение вертолетов ВМС США стали поступать в начале 70-х годов. Ими были оборудованы вертолеты SH-3H «Си Кинг» и SH-2F «Си Спрайт». Наиболее современной является система РГБ вертолета SH-60B «Си Хок», разработка которого по программе ЛЭМПС МкЗ велась с начала 70-х годов. Первоначально на нем были установлены приемники сигналов РГБ AN/ARR-75 и R-165/ARA и устройство магнитной записи MU-670/ASQ-15. В 1978-1979 годах приемник AN/ARR-75 был заменен более современным - AN/ARR-78. Кроме того, эта машина была оснащена 28-канальным магнитофоном AN/ AQH-4(V)2.

В начале 80-х годов в состав бортовой аппаратуры вертолета дополнительно были введены устройства, позволяющие обрабатывать сигналы РГБ ДИФАР и ДИКАСС. В целях обеспечения наиболее полного анализа низкочастотных шумов предусматривалась ретрансляция сигналов РГБ на корабль посредством бортовой аппаратуры AN/ARQ-44 и корабельной AN/SRQ-4 на терминал системы AN/SQR-17A, представляющей собой комплект акустического процессора, аппаратуры отображения и регистрации данных. С 1986 года в серийное производство поступила новая модификация - AN/SQR-17A, разработанная фирмой «Диагностик ретрайвл системз» и предназначенная для установки на фрегатах, эсминцах и крейсерах. В отличие от предыдущих образцов процессор этой системы позволяет вести обработку сигналов от РГБ одновременно по всем каналам.

Уделяя возрастающее внимание развитию систем буев, специалисты ВМС США планируют заменить акустический процессор AN/AQA-7 ДИФАР более современным AN/UYS-1 «Протеус». Обработка входных сигналов в последнем ведется в цифровой или аналоговой форме. Его ЭВМ имеет быстродействие 20 млн. опер./с. Считается, что «Протеус» - самый мощный процессор, включающий два мини- и четыре микрокомпьютера, будет способен обрабатывать одновременно больше сигналов от РГБ, чем AN/AQA-7. При этом будет реализована возможность обработки информации от РГБ новых типов по мере их поступления на вооружение.

На левом борту вертолета SH-60B оборудован отсек на 25 РГБ. Пусковая установка позволяет использовать все типы буев. Поскольку невозможно заранее предсказать, какой РГБ необходим в процессе поиска, то в отсек загружают буи различных типов. Перед загрузкой в пусковую панель буя устанавливают номер радиоканала и глубину погружения гидрофонов, а также время его работы. В типовой схеме используется 12 РГБ.

Для вертолета SH-60F «Оушн Хок» разработан магнитофон AN/AQH-9, предназначенный для регистрации гидроакустических данных и тактико-навигационной обстановки через интерфейс, разработанный в соответствии с военным стандартом MIL-STD-1553B. Возможность параллельной записи телефонных переговоров и видеоданных с дисплея оператора гидроакустической обстановки позволяет эффективно воспроизводить последовательность действий при анализе решения задачи поиска. В целях увеличения количества РГБ на борту вертолета фирма «Диагностик ретрайвл системз» разработала серию микро-РГБ. Эти пассивные ненаправленные буи (высота 18 см) компонуются по четыре в блок. Пять таких блоков составляют контейнер, размещающийся в обычных пусковых установках для РГБ стандарта А (длина 900 мм, диаметр 123 мм). Решая аналогичную задачу, фирма «Спартон» начала производство дешевых мини-РГБ AN/SSQ-103. Шесть таких буев размещаются в контейнере стандарта А, из которого они могут сбрасываться по одному.

В 1982 году ВМС Канады на вооружение вертолетов СН-124А «Си Кинг» принят облегченный процессор UYS-502(V) «Калипсо» (рис. 1), разработанный фирмой «Эмерсон электроники (США). Он может обрабатывать сигналы РГБ систем всех типов - от «Джезебел» (рис. 2) до ДИФАР. Сигналы нескольких каналов РГБ обрабатываются почти одновременно. Ряд вычислительных блоков используется для выполнения таких операций: цифрового преобразования принятого сигнала, фильтрации (методом быстрого преобразования Фурье), масштабирования дисплея. «Калипсо» имеет модульное построение и может сопрягаться с любой многофункциональной бортовой ЭВМ.

Другая канадская фирма - «Компьютинг дивайс» - разработала процессорную систему SBP-1-1 (AN/UYS-503), которая позволяет осуществлять обработку следующих типов РГБ: до четырех ДИФАР, до восьми ЛОФАР (ненаправленные), до четырех ДИКАСС (активные) и до четырех «Рэнджер» (активные ненаправленные). В состав системы входят четыре отдельных процессора, демультиплексор, сопрягающий цифровые каналы со стандартными аналоговыми приемниками сигналов РГБ. Масса аппаратуры 20 кг. Время хранения информации от любого буя 20 мин, в течение которых данные РГБ можно отобразить на дисплее.

Кроме ВМС Канады, 16 комплектов системы заказано для вертолетов S-70B-2 ВМС Австралии и три - для CHSA-212 ВМС Швеции.

Фирма «Спартонз сидер консепт» предложила для вертолетов CL-227 ВМС Канады пусковую установку РГБ (размер 50х36 см, масса 30 кг), которая может заряжаться 20 пассивными ненаправленными мини-РГБ ДИФАР или активными буями SSQ-529 ДИКАН КАСС. При использовании последних предусмотрена возможность закрепления кабеля на борту вертолета. В этом случае передатчик опущенного в воду активного РГБ работает как опускаемая мини-ГАС.

В Великобритании фирмой «Авио-никс», специализирующейся на производстве противолодочного оборудования, была сконструирована система обработки и отображения акустических данных AQS-901 для самолетов «Нимрод» MR.2 и Р-ЗС «Орион». При рассмотрении возможности установки ее на вертолеты выявились трудности в использовании центрального бортового процессора. В результате была создана новая вертолетная система AQS-902 ЛА-ПАДС (LAPADS - Light Weight Acoustic Processing and Display System), в которую входят распределенные микропроцессоры, что позволило устанавливать процессор на любом носителе. Модульное исполнение обеспечивает компоновку системы различной конфигурации в зависимости от потребностей заказчика. Некоторые варианты компоновки применительно к числу и типам обрабатываемых РГБ приведены в таблице.

Система AQS-902 (рис. 3) сопрягается с любыми приемниками сигналов РГБ, использующими 31 или 99 радиоканалов в диапазоне 136-174 МГц. Она включает три основных компонента:
- процессор, преобразующий сигналы буев в цифровую форму и выполняющий их фильтрацию, анализ, обработку, а также обеспечивающий отображение данных;
- радиоприемное устройство с антенной, предусилителем и панелью управления;
- устройство отображения (обычно представляет собой электронно-лучевую трубку или графический рекордер либо то и другое вместе).

В системе AQS-902 используются два идентичных 16-канальных обрабатывающих устройства «Шоттки-ТТЛ». Первое обеспечивает общее управление системой, второе - спектральный анализ с помощью метода быстрого преобразования Фурье, изменение масштабов, оценку мощности принимаемых сигналов. Указанный метод позволяет осуществлять оптимальную фильтрацию и выделение принятого сигнала на фоне шумов. Уровень сигнала усредняется за короткий период времени. Процесс повторяется постоянно с высокой скоростью. В результате возможно накопление последовательно появляющихся сигналов и их выделение, несмотря на то что мгновенное значение помех во много раз превышает уровень сигнала.

С 1978 года система AQS-902 состоит на вооружении вертолетов ВМС Великобритании «Линкс» WG-34, а с 1981-го - «Си Кинг-HAS.S». В 1987 году ВМС Великобритании заключили контракт с фирмой «Авионикс» по переоборудованию 112 комплектов системы ЛАПАДС для вертолетов «Си Кинг-HAS.S» в вариант AQS-902G-DC, который позволяет вести обработку сигналов от РГБ и опускаемой ГАС HYSOS-1. Дисплей в этой системе обеспечивает отображение пеленгов и дистанций от РГБ на цель, текущее и расчетное место цели и поискового вертолета.

Для перспективного противолодочного вертолета ВМС Великобритании ЕН-101 «Мёрлин», поступление которого на вооружение ожидается в 1991 году, разрабатывается система AQS-903. В ней реализован принцип распределенной обработки данных, при этом процессор обеспечивает модульное наращивание структурной схемы и увеличение возможностей системы. Четыре подсистемы на вертолете ЕН-101 будут иметь пропускную способность в 8 раз выше, чем у самолетной системы AQS-901 при почти троекратном уменьшении массо-габаритных характеристик. Возможна одновременная обработка сигналов от 16 РГБ всех типов. Для сброса буев планируется иметь две десятизарядные пусковые установки карусельного типа.

Во Франции в октябре 1980 года на авиавыставке в Бурже впервые был продемонстрирован акустический процессор TSM-8220 «Лампаро» (LAMPARO - уменьшенный вариант процессора TSM-8210 «Са-данг», применяемый на самолетах «Атлантик-2»), Он обрабатывает и отображает сигналы, принимаемые от пассивных и активных радиогидроакустических и батитерм-графических буев, а также способен вести одновременную аналоговую и цифровую обработку данных от четырех РГБ практически всех типов, состоящих на вооружении НАТО. Отображение данных осуществляется в реальном масштабе времени. В зависимости от компоновки оборудования возможны следующие варианты обработки сигналов буев: от четырех пассивных ненаправленных, двух активных ненаправленных, двух пассивных направленных ДИФАР или одного активного направленного ДИКАСС.

Способы обработки выбираются в соответствии с типами используемых РГБ. Отображение результатов поиска воспроизводится на электронно-лучевом дисплее, а регистрация - параллельно на электрохимической бумаге. Для наведения на работающий РГБ в систему введен индикатор связи с радиокомпасом. Для проведения подробного анализа принимаемых сигналов в береговых условиях в состав аппаратуры включен многодорожечный магнитозаписывающий аппарат, который регистрирует данные от РГБ в аналоговой форме. Кроме того, в комплект TSM-8220 входя г устройство дистанционного управления активными РГБ типов КАСС и ДИКАСС, генератор акустических сигналов для проверки функционирования оборудования, а также дистанционно управляемая пусковая установка для выстреливания РГБ. Она представляет собой вращающийся барабан с восемью трубами, обеспечивающими сброс 20 мини-РГБ или десяти РГБ стандарта А.

С конца 1987 года TSM-8220 «Лампаро» (рис. 4) устанавливается на противолодочных вертолетах AS.332F «Супер Пума». Более новой моделью является процессор TSM-8230, составляющий основу вертолетной системы HS312S, который обрабатывает сигналы от опускаемой ГАС и четырех - восьми РГБ.

В Италии фирмой «Селения индастри» разработана система определения места подводной лодки FALCO, использующая пассивные РГБ. Спектральный анализ шумов, обработка данных о цели с помощью ЭВМ и их отображение выполняются в реальном масштабе времени. Судя по сообщениям зарубежной печати, система способна определять место цели с точностью, обеспечивающей использование самонаводящихся торпед. В настоящее время системами РГБ вооружены вертолеты SH-3D «Си Кинг» фирмы «Агуста» (выпускается по американской лицензии). Специалисты ВМС Италии рассматривают воз/ложность перевооружения противолодочных вертолетов процессором AQS-903.

Системы РГБ вертолетов имеют ряд существенных недостатков: сложность выделения полезных сигналов на фоне шумов в районах мелководья, относительно большое время обработки данных пассивных буев (10 мин и более), необходимость наличия сложной бортовой аппаратуры, высокая стоимость жизненного цикла системы. Однако несмотря на это, такие положительные свойства, как возможность осуществления первоначального поиска пассивными средствами и значительная дальность обнаружения подводной лодки, в сочетании с мобильностью носителя определили возрастание роли вертолетных систем РГБ в развитии средств поиска противолодочных вертолетов ВМС капиталистических государств, которые постоянно совершенствуются.

* Подробнее о конструктивных особенностях и характеристиках РГБ см.: Зарубежное военное обозрение. - 1987 - № 6.-С. 53-57. - Ред.

Зарубежное военное обозрение №10 1990 С.54-58