Способ противоракетной защиты летательного аппарата

Способ противоракетной защиты летательного аппарата

Реферат

Изобретение относится к способам защиты летательных аппаратов (ЛА) от поражающего действия управляемых ракет различного класса, снабженных электромагнитными взрывателями, и может найти применение для защиты вертолетов и самолетов от некоторых видов ракет передвижных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК).

Из опыта боевых действий прошлого века известен способ пассивной защиты ЛА от поражающего действия неуправляемых зенитных снарядов, включающий операции по маневрированию ЛА для ухода из зоны обстрела.

К недостаткам такого способа защиты ЛА следует отнести зависимость его эффективности от значений допустимых перегрузок в отношении конструкции ЛА, а также от уровня подготовки летного состава.

Известен также способ дистанционной защиты ЛА от поражающего действия ракет противника путем их подрыва на безопасном расстоянии, например боевыми радиоуправляемыми снарядами с борта ЛА (см. патент РФ №2233421, МПК 7 F42B 15/00, БИПМ №21, 2004 г.).

Недостатком такого способа является сравнительно высокая сложность систем своевременного поиска, опознавания цели и наведения на цель противоракетных снарядов, а также временные ограничения на выполнение этих операций.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ противоракетной защиты ЛА путем подрыва боевой части атакующей ракеты на безопасном расстоянии от ЛА (см. "Космическое оружие: дилемма безопасности" Под ред. Е.П.Велихова, Москва, изд. Мир, 1986 г., с.62 - прототип).

В известном способе электромагнитное излучение от мощных генераторов миллиметрового диапазона направляют на ракеты противника для дестабилизации работы цепей питания и управления. При этом нарушается функционирование систем наведения ракет и возможность поражения цели.

Недостатком известного способа является сложность получения электромагнитного излучения в мегагерцевом диапазоне с плотностью потока мощности на цели до 0,1-1,0 Bт/см² и иногда выше, что необходимо для создания в системах управления ракеты дестабилизирующих импульсных наводок амплитудой 1-100 В.

Решаемой задачей является создание более простого и эффективного способа противоракетной защиты ЛА от атакующих ракет, снабженных особым видом электромагнитного взрывателя, в частности от ракет класса земля - воздух ПЗРК типа "Игла".

Указанная задача решается тем, что в способе противоракетной защиты летательного аппарата путем подрыва боевой части атакующей ракеты на безопасном расстоянии осуществляют принудительный подрыв боевой части атакующей ракеты на расстоянии 3-25 м от корпуса защищаемого летательного аппарата индукционным воздействием на электрические цепи неконтактного взрывателя боевой части посредством импульсного электромагнитного поля, генерируемого непрерывно или в виде пачек импульсов с периодом повторения 0,5-1,5 мс и несущей частотой 5-100 кГц при потребляемой резонансным контуром излучателя электрической мощности от бортовой сети 5-25 кВт.

Такое выполнение способа позволяет сравнительно простыми средствами обеспечить эффективную противоракетную защиту ЛА от ракет класса земля - воздух ПЗРК типа "Игла" путем дистанционного воздействия на электромагнитные цепи взрывателя ракеты в зоне ее подлета к защищаемому объекту. При этом в индуктивной катушке электромагнитного взрывателя, размещенной вне экранирующего корпуса атакующей ракеты и соединенной с активным элементом в виде нити накаливания, в детонаторе взрывателя возбуждается ЭДС индукции и ток, достаточный для подрыва боевого заряда ракеты противника на указанном расстоянии от защищаемого ЛА.

Подрыв боевого заряда атакующей ракеты на расстоянии от защищаемого ЛА менее 3 м не обеспечивает надежной защиты от осколков ракеты. Увеличение же указанного расстояния до 25 м в значительной степени снижает вероятность поражения ЛА.

Создание за пределами корпуса защищаемого ЛА на указанном расстоянии импульсного электромагнитного поля (ЭМП) с несущей частотой менее 5 кГц недопустимо снижает ЭДС индукции в катушке системы подрыва боевого заряда, а применение несущей частоты более 100 кГц нецелесообразно по соображениям увеличения необходимой мощности излучателя и усложнения системы защиты ЛА. Кроме того, возникает проблема электромагнитной совместимости излучения с бортовыми электронными приборами, обеспечивающими функционирование ЛА.

Оптимальный диапазон амплитуды выходного напряжения на катушке резонансного контура излучателя ЭМП в указанном диапазоне частот, найденный из опыта реализации данного способа, составляет несколько десятков вольт.

Генерирование импульсного ЭМП возможно в непрерывном режиме или модулированного в виде пачек импульсов с оптимальным периодом повторения 0,5-1,5 мс, причем период меньше 0,5 мс теряет смысл на низких частотах генерирования импульсов излучения, а выше 1,5 мс нецелесообразен по причине увеличения времени неконтролируемого сближения ракеты с ЛА.

При мощности, потребляемой резонансным контуром излучателя импульсного ЭМП от бортовой сети ЛА, меньшей 5 кВт, индукционное воздействие на электрические цепи неконтактного взрывателя атакующей ракеты такого типа оказывается недостаточным для инициирования взрывателя на указанном расстоянии от ЛА. Превышение потребляемой излучателем ЭМП мощности 25 кВт может привести к нарушению работы отдельных систем ЛА, например, в случае дефицита мощности.

Предложенный способ противоракетной защиты ЛА реализуется следующим образом. На борту вертолета или самолета устанавливают излучатель импульсного ЭМП, включающий генератор синусоидальных колебаний указанной частоты и усилитель мощности, нагруженный на резонансный контур, индуктивную катушку которого размещают вне экранирующего корпуса ЛА.

Параметры генератора, усилителя и резонансного контура излучателя ЭМП выбирают из условий создания за пределами корпуса защищаемого ЛА на расстоянии 3-25 м импульсного ЭМП с несущей частотой 5-100 кГц в непрерывном режиме или в виде пачек импульсов с периодом повторения 0,5-1,5 мс.

При подлете ЛА к зоне нахождения вероятного противника, оснащенного вооружением ПЗРК "Игла", на борту защищаемого ЛА включают питание излучателя ЭМП, обеспечивающего его активную полевую защиту от указанных ракет. В случае выпуска такой ракеты в направлении ЛА на подлетном участке траектории на расстоянии 3-25 м головная часть ракеты противника оказывается в зоне защитного ЭМП противоракетной системы ЛА.

В катушке взрывателя ракеты "Игла", расположенной в корпусе ракеты, вырабатывается ЭДС индукции в диапазоне 0,5-3,5 В, что оказывается достаточным для инициирования неконтактного взрывателя и подрыва боевого заряда ракеты путем нагрева нити накаливания в детонаторе. Дистанционный подрыв боевого заряда ракеты на указанных расстояниях от корпуса ЛА в большинстве случаев обеспечивает эффективную защиту ЛА и экипажа, выполняющего боевую задачу.

Пример конкретного выполнения способа

На борту вертолета устанавливают противоракетную систему на основе излучателя ЭМП с резонансным контуром, генерирующим импульсное электромагнитное поле с несущей частотой 45-60 кГц Заранее или при подлете к зоне нахождения вероятного противника на борту защищаемого объекта включают питание блоков излучателя ЭМП, обеспечивающего активную полевую защиту от ракет ПЗРК "Игла". При включении излучателя происходит генерирование широко направленного модулированного ЭМП в виде пачек синусоидальных импульсов с оптимальным для решения поставленной задачи периодом повторения около 1 мс. Головная часть ракеты, выпущенной в направлении цели и приблизившейся к ней, например, на расстояние 3-8 м, оказывается в зоне защитного ЭМП противоракетной системы ЛА. В катушке взрывателя ракеты "Игла", расположенной в корпусе ракеты, вырабатывается ЭДС индукции в диапазоне 0,5-3,5 В, что достаточно для инициирования неконтактного взрывателя и дистанционного подрыва боевого заряда ракеты ПЗРК "Игла".

Указанные ниже параметры генератора, усилителя и резонансного контура излучателя ЭМП позволяют создать за пределами корпуса защищаемого ЛА на расстоянии 3-8 м защитное ЭМП с характеристиками, достаточными для индукционного воздействия на электрические цепи неконтактного взрывателя и подрыва боевой части ракеты ПЗРК "Игла".

Предложенный способ может быть реализован в устройстве, схематически изображенном на чертеже.

Устройство противоракетной системы ЛА содержит последовательно соединенные блоки задающего генератора 1 синусоидальных колебаний, модулятора 2 для формирования пачек импульсов и усилителя мощности 3, нагруженного, по крайней мере, на один излучающий резонансный контур с катушкой 4. При этом катушка 4 резонансного контура излучателя ЭМП расположена снаружи корпуса 5 ЛА.

Головная часть ракеты 6 ПЗРК "Игла" снабжена неэкранированной катушкой 7, предназначенной для инициирования детонатора 8 и подрыва боевого заряда 9 при сближении с корпусом атакуемого ЛА. Задающий генератор 1 синусоидальных колебаний настроен для работы в диапазоне перестраиваемых частот 45-60 кГц при амплитуде выходного сигнала около 20 В. Бортовой блок питания (не показан) и излучатель импульсного ЭМП с потребляемой мощностью 5-7 кВт обеспечивают работу излучающего резонансного контура с индуктивной катушкой 4 диаметром 500 мм. При этом катушка 4 излучающего резонансного контура должна быть размещена за пределами экранирующего корпуса ЛА.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор формирует синусоидальные импульсы на частотах 45-60 кГц, которые преобразуются с помощью модулятора 2 в пачки импульсов с частотой повторения 1 мс и затем поступают через усилитель мощности 3 на вход излучающего резонансного контура с катушкой 4. Генерируемое вне корпуса 5 ЛА защитное импульсное ЭМП обеспечивает в зоне подлета ракеты 6 наведение ЭДС индукции в катушке 7 электромагнитного взрывателя и подрыв боевого заряда 9 ракеты с помощью детонатора 8 на указанном расстоянии 3-8 м. При больших значениях потребляемой излучателем импульсного ЭМП мощности указанное расстояние может достигать 25 м.

Такое выполнение способа активной противоракетной защиты ЛА позволяет достаточно простыми средствами обеспечить принудительное дистанционное уничтожение ракет класса земля - воздух ПЗРК типа "Игла" путем воздействия на электромагнитные цепи взрывателя ракеты в зоне ее подлета к защищаемому объекту. Предварительные оценки эффективности предложенного способа защиты ЛА показывают, что подрыв боевого заряда ракеты ПЗРК "Игла" на расстоянии 10-15 м от корпуса защищаемого ЛА снижает вероятность его поражения до величин порядка 0,1-0,05.

Необходимые теоретические расчеты и эксперименты по возбуждению ЭМП в упомянутом диапазоне частот и выбранных параметрах резонансного контура (частота, размеры, направленность, амплитуда напряжения) были проведены в ИТЭС ОИВТ РАН. В экспериментальной установке для реализации предложенного способа индуктивная катушка резонансного контура излучателя была размещена на расстоянии 1,5 м от катушки имитатора неконтактного взрывателя, инициирующего подрыв незначительного количества взрывчатого вещества известного типа. В данной установке использовался излучатель с потребляемой электрической мощностью 200-500 Вт.

Проведенные расчеты показывают, что для увеличения зоны защитного ЭМП с указанными параметрами от 3 до 25 м потребляемая мощность излучателя и потребная мощность бортовой сети на время защиты должна составлять от 5 до 25 кВт, что соответствует имеющемуся запасу мощности ЛА.

В результате проведенных исследований были отмечены сравнительно высокие эффективность и простота предложенного способа противоракетной защиты ЛА путем дистанционного воздействия на электромагнитные цепи систем управления взрывателем ракеты ПЗРК "Игла".

Способ противоракетной защиты летательного аппарата путем подрыва боевой части атакующей ракеты на безопасном расстоянии, отличающийся тем, что осуществляют принудительный подрыв боевой части атакующей ракеты на расстоянии 3-25 м от корпуса защищаемого летательного аппарата индукционным воздействием на электрические цепи неконтактного взрывателя боевой части атакующей ракеты посредством импульсного электромагнитного поля, генерируемого непрерывно или в виде пачек импульсов с периодом повторения 0,5-1,5 мс и несущей частотой 5-100 кГц при потребляемой резонансным контуром излучателя электрической мощности от бортовой сети летательного аппарата 5-25 кВт.