СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, ПРЕОДОЛЕВАЮЩИХ ЗОНЫ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ И АКТИВНОГО ПОРАЖЕНИЯ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК F42B15/00 B64D7/00 F41H3/00 

Изобретения относятся к системе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов (БЛА) - ракетных снарядов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения способом срыва режима автосопровождения по направлению у радиотехнических и активных систем противника в зоне пуска БЛА, при полете БЛА по траектории к цели и в зоне сближения БЛА с целью.

Для повышения помехозащищенности аппаратуры наведения БЛА при сближении с целью и повышения точности наведения в патенте (RU №2100746, кл. F41G 7/28) [1] предлагается в режиме самонаведения осуществлять переход с сантиметрового диапазона на миллиметровый (λ=3,2 мм) диапазон волн. Однако в упомянутом патенте не предусматриваются меры защиты БЛА при преодолении зон радиотехнического противодействия и активного поражения.

Известны способ и устройство, описанные в заявке на изобретение (RU, заявка №95107360, кл. F41G 7/22, Бюл. №10) [2].

Способ заключается в комплексном возмущении на контур слежения путем скачкообразного уменьшения величины эффективной отражающей поверхности и создания помех радиолокационным средствам зенитного комплекса. Устройство содержит элементы, уменьшающие эффективную отражающую поверхность, и генераторы помех радиолокационным средствам зенитного комплекса.

Наиболее близкими к заявляемым изобретениям являются способ повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих систему ПВО, и устройство для его осуществления, описанные в свидетельстве RU №23100 U1 на полезную модель от 20.05.2002 г. «Крылатая ракета с устройством выброса ложных целей» [3], в котором также решается задача снижения потерь крылатых ракет (повышения живучести беспилотных летательных аппаратов) в системе ПВО объектового прикрытия (с.1 источника [3]). Крылатая ракета содержит корпус с двигательной установкой, аэродинамические поверхности, полезную нагрузку, бортовую систему управления, устройство (одно или несколько) выброса ложных целей, выполненное в виде контейнера с патронами, которые содержат метательные устройства и ложные цели, патроны в контейнере установлены в направлении, близком к перпендикулярному от направления полета, а метательные устройства патронов выполнены пиротехническими с возможностью их последовательного срабатывания, ложные цели выполнены в виде дипольных отражателей и тепловых излучающих устройств, ложные цели обладают баллистическими характеристиками. При подходе к объекту поражения пиротехническим устройством выброса осуществляется выброс ложных целей. Оснащенная устройством выброса ложных целей (ЛЦ) крылатая ракета (КР) при подходе к объекту поражения по команде от бортовой системы управления задействует устройство выброса (например, пиротехническое), которое по специальному алгоритму осуществляет последовательный выброс ЛЦ из унитарных патронов. После отделения ЛЦ обеспечивают защиту КР от средств ПВО в радиолокационном и инфракрасном диапазонах длин волн. Основные характеристики ЛЦ, обеспечивающие ее сходство с КР в радиолокационном и инфракрасном диапазонах длин волн, интервал между последовательными выбросами, скорость выброса определяются характеристиками заметности ЛЦ и КР в заданных диапазонах длин волн, временем существования ЛЦ, ее баллистическими характеристиками, а также возможностью информационных и огневых средств ПВО по их селекции. Количество размещаемых на борту ракеты ЛЦ определяется скоростью полета КР в районе объекта поражения, глубиной системы ПВО объектового прикрытия и требуемым интервалом между последовательными выбросами.

К недостатку этого способа и устройства следует отнести, что физически невозможно скачкообразно уменьшить величину отражающей поверхности БЛА во время полета - перейти от существующей технологии построения БЛА к стелс-технологии - технологии построения малоотражающих конструкций БЛА (см. Ананьин Э.П. и др. Методы снижения радиолокационной заметности. Зарубежная радиоэлектроника, 1994. №4-5, с.5-21; Алимин Б.Ф. Современные разработки поглотителей электромагнитных волн и радиопоглощающих материалов. Зарубежная радиоэлектроника, 32, 1989, с.75-82) [4].

Также невозможна постановка сколь-либо существенных помех в широком диапазоне частот аппаратурой, размещенной на БЛА, что необходимо, так как режим работы современных РЛС информационных каналов систем управления оружием использует зондирующие импульсы со скачками частоты в широком диапазоне, обеспечивающими повышение помехоустойчивости этих РЛС. Габаритные, весовые ограничения, ограничения по электропитанию и невозможность размещения на БЛА эффективных широкодиапазонных антенн системы радиопротиводействия делают это предложение практически нереализуемым.

Более того, с момента пуска - включения двигателя БЛА - его отражающая поверхность резко возрастает за счет отражений от высокотемпературной сильно ионизированной реактивной струи. В результате перечисленного вероятность срыва автосопровождения по угловым координатам устройством, предложенным в источнике [3], уменьшается.

Решаемая техническая задача в способе и устройствах повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, заключается в создании интенсивных сигналов в ложных направлениях при пуске БЛА и при подлете к цели и стохастическом изменении курса во время полета на одном или ряде участков траектории, что создает комплексные возмущения на контур слежения по углам для системы управления оружием противника, чем существенно затрудняется перехват беспилотного летательного аппарата. Признаком, являющимся общим для предлагаемого изобретения и прототипа по способу, - это отстрел ложных целей в заданном порядке, а по первому варианту устройства - это элементы, создающие помехи радиолокационным средствам противника.

Решаемая техническая задача в способе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, включающем отстрел ложных целей в заданном порядке, достигается тем, что в качестве ложных целей используют раскрывающиеся ловушки, выполненные с возможностью направленного и интенсивного переотражения обратно к радиолокационной системе управления оружием противника ее зондирующих сигналов с их частотой и поляризацией и расположенные на отстреливаемых в заданном порядке лючках с пиропатронами, находящимися на поверхности корпуса беспилотного летательного аппарата, при этом первый отстрел ловушек производят при пуске двигателя беспилотного летательного аппарата, а второй отстрел ловушек производят при сближении с целью, во время полета беспилотного летательного аппарата на одном или ряде участков траектории осуществляют стохастическое изменение курса беспилотного летательного аппарата для сбоя работы радиолокационной системы противника.

Решаемая техническая задача в устройстве для создания помех для повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, содержащем элементы, создающие помехи радиолокационным средствам противника, достигается тем, что в качестве элементов, создающих помехи, использованы малогабаритные ловушки кубической формы, выполненные из тонкой металлизированной с внутренней стороны диэлектрической пленки, сложенной в плоский конверт-пакет, внутри которого расположен баллончик с газом с прокалываемой пробкой, прикрепленные к внутренней стороне изогнутых лючков, размещенных в заданном количестве и отстреливаемых пиропатронами в установленном порядке, размещаемыми на поверхности беспилотного летательного аппарата, при этом на наружных гранях диэлектрической пленки, образующей ловушку, печатным способом-металлизацией наносят системы из пар плоских, миниатюрных, широкополосных, принимающих и интенсивно переизлучающих в обратном направлении зондирующий сигнал РЛС противника с его частотой и поляризацией, фрактальных антенн типа «ковра Серпинского», соединенных по схеме Ван-Атта печатными линиями передачи.

Решаемая техническая задача в устройстве для стохастического изменения курса беспилотного летательного аппарата для повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, достигается тем, что оно содержит машинки управления газовыми и аэродинамическими рулями, последовательно соединенные радиокомандный блок, программатор и блок цифрового решающего устройства, генератор стохастических сигналов, в качестве которого использован генератор псевдослучайных чисел на сдвиговых регистрах с линейной обратной связью с хронизатором, выход которого соединен с шифратором, содержащим схему запрета недопустимых эволюций - случайных поворотов на запрещенные большие углы, выход которого соединен с дешифратором, который соединен со сглаживающим низкочастотным фильтром с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой и заданной полосой пропускания, выход которого через коммутатор соединен с машинками управления газовыми и аэродинамическими рулями, а второй вход коммутатора соединен с выходом блока цифрового решающего устройства, при этом вход генератора стохастических сигналов и вход управления коммутатором соединены соответственно с выходами программатора.

На фиг.1 изображено устройство повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, по первому варианту устройства, является конструкцией малогабаритных ловушек, используемых при их отстрелах в ложных направлениях в способе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения.

На фиг.2 изображено устройство повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, по второму варианту устройства, осуществляющего стохастическое изменение курса беспилотного летательного аппарата в способе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения.

Устройство повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, по первому варианту устройства (фиг.1) содержит малогабаритные элементы - ловушки 1, создающие помехи радиолокационным средствам противника, ловушки 1 выполнены из тонкой металлизированной с внутренней стороны диэлектрической пленки, сложенной в плоский конверт-пакет, внутри которого расположен баллончик с газом с прокалываемой пробкой, ловушки 1 прикреплены к внутренней стороне изогнутых лючков, размещенных в заданном количестве и отстреливаемых пиропатронами в установленном порядке, размещаемыми на поверхности беспилотного летательного аппарата (не показаны); на шести наружных гранях диэлектрической пленки, образующей ловушку 1 кубической формы, печатным способом металлизацией нанесены системы из пар металлизированных, плоских, миниатюрных, широкополосных, принимающих и интенсивно переизлучающих в обратном направлении зондирующий сигнал РЛС противника с его частотой и поляризаций, фрактальных антенн 2 типа «ковра Серпинского», соединенных по схеме Ван-Атта печатными линиями передачи 3, изолированными друг от друга напиленным диэлектриком 4.

Устройство повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, по второму варианту устройства (фиг.2) содержит последовательно соединенные радиокомандный блок 5, программатор 6, блок цифрового решающего устройства 7, коммутатор 8, машинки управления газовыми и аэродинамическими рулями 9 и введенные дополнительно генератор стохастических сигналов 10, в качестве которого использован генератор псевдослучайных чисел на сдвиговых регистрах с линейной обратной связью с хронизатором (Вейцель В.А. и др. Радиосистемы управления, М.: Дрофа, 2005), выход которого соединен с шифратором 11, содержащим схему запрета недопустимых эволюций - случайных поворотов на запрещенные большие углы, выход которого соединен с дешифратором 12, который соединен со сглаживающим низкочастотным фильтром 13 с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой и заданной полосой пропускания, выход которого через коммутатор 8 соединен с машинками 9 управления газовыми и аэродинамическими рулями, а второй вход коммутатора 8 соединен с выходом блока цифрового решающего устройства 7, при этом вход генератора стохастических сигналов 10 и вход управления коммутатором 8 соединены соответственно с выходами программатора 6.

Рассмотрим осуществление способа повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, и работу устройств по первому и второму вариантам.

В способе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, осуществляют: первый отстрел ловушек 1 производят при пуске двигателя беспилотного летательного аппарата ((на фиг.1 не показан) - см. Вейцель В.А. и др. Радиосистемы управления, М.: Дрофа, 2005), второй отстрел ловушек 1 производят при сближении с целью по радиокоманде, при этом посредством пар плоских миниатюрных широкополосных фрактальных антенн типа «ковра Серпинского», соединенных по схеме Ван-Атта, отстрелянных в ложных направлениях ловушек 1 направленно и интенсивно переотражают обратно к радиолокационной системе управления оружием противника ее зондирующие сигналы с их частотой и поляризацией, а также после первого отстрела во время полета беспилотного летательного аппарата на одном или ряде участков траектории осуществляют сбой работы радиолокационной системы противника путем стохастического изменения курса беспилотного летательного аппарата по сигналам генератора псевдослучайных чисел 10 (фиг.2) с хронизатором, шифратора 11 со схемой запрета недопустимых эволюций, дешифратора 12 и сглаживающего фильтра 13, что исключает формирование команд, приводящих к недопустимым поперечным ускорениям беспилотного летательного аппарата.

Благодаря тому, что ловушки 1 выполнены из тонкой металлизированной с внутренней стороны диэлектрической пленки, сложенной в плоский конверт-пакет, внутри которого расположен баллончик с газом с прокалываемой пробкой, после отстрела на некотором расстоянии от беспилотного летательного аппарата лючек отделяется от пакета ловушки. Одновременно при отстреле происходит прокол вложенного в пакет ловушки баллончика с газом. Газ заполняет пакет, который принимает форму куба, с расположенными на нем фрактальными излучателями, соединенными по схеме Ван-Атта.

Такие устройства всегда создают излучение в направлении, противоположном приходу зондирующего сигнала, т.е. формируют помеху, прицельную по углу. Антенны приемной и передающей решеток соединяются попарно, причем электрические длины соединительных линий для всех пар одинаковы. В качестве миниатюрных антенн, обеспечивающих прием и переизлучение зондирующих сигналов в широком диапазоне волн с произвольной поляризацией, с большим коэффициентом отражения, предлагается использовать плоские фрактальные излучатели типа «ковра Серпинского». Использование нового типа излучателей - фрактальных антенн 2 - взамен известных широкополосных, например плоских (печатных) спиральных, обусловлено следующим:

- фрактальные антенны обладают свойством пространственного заполнения, что позволяет получить кривые, которые являются электрически длинными, но физически компактны и занимают малую площадь. Благодаря этому свойству можно осуществлять миниатюризацию антенных элементов и, собственно, самих антенн;

- использование самоподобия формы фрактальных антенн 2 позволяет достигнуть многодиапазонности или появления у этих антенн более чем одной резонансной частоты;

- ряд типов фрактальных антенн 2 имеет структуру, позволяющую создавать (принимать) излучение с произвольной поляризацией.

(См. Зелкин Е.Г. и др. Конструктивные методы аппроксимации в теории антенн. - М.: Сайнс-пресс. 2005. - с.234-341; Werner D.H. and others, Fractal antenna engineering: the theory and design of fractal arrays; IEEE, AP, 1999, vol.41, n. 5, p. 37-59; Кравченко В.Ф., Масюк В.М. Анализ и синтез многочастотных фрактальных антенных решеток. Электромагнитные волны и электронные системы, 2004, т.9, №3-4. с.31-44.)

Необходимость придания активной ловушке 1 кубической формы обуславливается тем, что после отстрела и отделения лючка ее траектория случайна, но при этом всегда одна из шести граней куба будет расположена так, что будет достаточно близка или будет совпадать с направлением приходящего зондирующего сигнала, т.е. будет создавать для РЛС противника прицельную по углу мерцающую помеху.

Рассмотрим работу устройства повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, по второму варианту предлагаемого устройства. По сигналу, поступившему от программатора 6, включается генератор псевдослучайных чисел с хронизатором 10, в качестве которого использован генератор псевдослучайных чисел на сдвиговых регистрах с линейной обратной связью с хронизатором (см. Вейцель В.А. и др. Радиосистемы управления, М.: Дрофа, 2005), выход которого соединен с шифратором 11, содержащим схему запрета недопустимых эволюций. Сформированные шифратором 11 на основании поступивших псевдослучайных чисел генератора 10 сигналы разрешенных эволюций поступают на дешифратор 12, формирующий импульсы допустимых случайных эволюций беспилотного аппарата. Эти сформированные импульсы далее поступают на сглаживающий низкочастотный фильтр 13 с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой и заданной полосой пропускания, что исключает резкое нарастание управляющего напряжения, поступающего через коммутатор 8 на машинки управления 9 газовыми и аэродинамическими рулями беспилотного аппарата, при этом исключаются выполнение маневров, приводящих к резким недопустимым поперечным ускорениям БЛА. Коммутатор 8 управляется сигналами программатора 6, который подключает к машинкам управления 9 газовыми и аэродинамическими рулями либо сигналы управления от блока цифрового решающего устройства 7 в режиме полета в направлении на цель, либо допустимые сглаженные стохастические сигналы в режиме сбоя слежения РЛС противника.

Изобретение относится к системе повышения живучести беспилотных летательных аппаратов (БЛА) - ракетных снарядов, преодолевающих зоны радиотехнического и активного поражения. Технический результат - повышение живучести беспилотных летательных аппаратов. Согласно изобретению осуществляют формирование сигналов в ложных направлениях раскрывающимися ловушками, расположенными на отстреливаемых в заданном порядке лючках с пиропатронами, находящимися на поверхности корпуса БЛА. При этом первый отстрел ловушек производят при пуске двигателя БЛА, второй отстрел ловушек производят при сближении с целью. Посредством отстрелянных в ложных направлениях ловушек направленно и интенсивно переотражают обратно к радиолокационной системе управления оружием противника ее зондирующие сигналы с их частотой и поляризацией, а также после первого отстрела во время полета беспилотного летательного аппарата на одном или ряде участков траектории осуществляют сбой работы радиолокационной системы противника путем стохастического изменения курса беспилотного летательного аппарата. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, включающий отстрел ложных целей в заданном порядке, отличающийся тем, что в качестве ложных целей используют раскрывающиеся ловушки, выполненные с возможностью направленного и интенсивного переотражения обратно к радиолокационной системе управления оружием противника ее зондирующих сигналов с их частотой и поляризацией и расположенные на отстреливаемых в заданном порядке лючках с пиропатронами, находящимися на поверхности корпуса беспилотного летательного аппарата, при этом первый отстрел ловушек пpоизвoдят при пуске двигателя беспилотного летательного аппарата, а второй отстрел ловушек производят при сближении с целью, во время полета беспилотного летательного аппарата на одном или ряде участков траектории осуществляют стохастическое изменение курса беспилотного летательного аппарата для сбоя работы радиолокационной системы противника.

2. Устройство для создания помех для повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, содержащее элементы, создающие помехи радиолокационным средствам противника, отличающееся тем, что в качестве элементов, создающих помехи, использованы малогабаритные ловушки кубической формы, выполненные из тонкой металлизированной с внутренней стороны диэлектрической пленки, сложенной в плоский конверт-пакет, внутри которого расположен баллончик с газом с прокалываемой пробкой, прикрепленные к внутренней стороне изогнутых лючков, размещенных в заданном количестве и отстреливаемых пиропатронами в установленном порядке, размещаемыми на поверхности беспилотного летательного аппарата, при этом на наружных гранях диэлектрической пленки, образующей ловушку, печатным способом - металлизацией нанесены системы из пар плоских миниатюрных, широкополосных, принимающих и интенсивно переизлучающих в обратном направлении зондирующий сигнал РЛС противника с его частотой и поляризаций фрактальных антенн, типа «ковра Серпинского», соединенных по схеме Ван-Атта печатными линиями передачи.

3. Устройство для стохастического изменения курса беспилотного летательного аппарата для повышения живучести беспилотных летательных аппаратов, преодолевающих зоны радиотехнического противодействия и активного поражения, характеризующееся тем, что оно содержит машинки управления газовыми и аэродинамическими рулями, последовательно соединенные радиокомандный блок, программатор и блок цифрового решающего устройства, генератор стохастических сигналов, в качестве которого использован генератор псевдослучайных чисел на сдвиговых регистрах с линейной обратной связью с хронизатором, выход которого соединен с шифратором, содержащим схему запрета недопустимых эволюции - случайных поворотов на запрещенные большие углы, выход которого соединен с дешифратором, который соединен со сглаживающим низкочастотным фильтром с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой и заданной полосой пропускания, выход которого через коммутатор соединен с машинками управления газовыми и аэродинамическими рулями, а второй вход коммутатора соединен с выходом блока цифрового решающего устройства, при этом вход генератора стохастических сигналов и вход управления коммутатором соединены, соответственно, с выходами программатора.