СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК H04N5/238 H01L31/232 G01B5/00 

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений.

Известен способ защиты приемника оптического излучения (см., например, [1]), основанный на приеме входного оптического потока матричным фотоприемным устройством (МФПУ), измерении величины i_i выходного сигнала каждого i-го чувствительного элемента (ЧЭ) МФПУ, где - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнении ее значения с пороговым i_п, закрытии при превышении величины i_j выходного сигнала j-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i_п j-ой части входного оптического потока, где - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение и номер части входного оптического потока падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодическом открытии j-ой части входного оптического потока и измерении величины i_j. выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, закрытии при i_j≥i_п j-ой части входного оптического потока, оставлении при i_j<i_п j-ой части входного оптического потока открытой. Основным недостатком способа является защита от воздействия мощного лазерного излучения только одного элемента МФПУ - фотоприемника. В случае превышения мощности лазерного излучения порогового значения лучевой стойкости для других составных элементов МФПУ, также может привести к потере его работоспособности.

Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (см., например, [2]), основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости Е_Эmin и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t_Эраз защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭраз меньше значений Е_Эmin и t_Эраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение Е_ЗЭ и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением Е_Эmin, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ ОЭС разрушением защитного элемента и имитации разрушения элемента с минимальным значением Е_Эmin, замене при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым. Недостатком способа также является ограничение защиты от воздействия мощного лазерного излучения по количеству составных элементов ОЭС.

Известен способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения (прототип, см., например, [3, стр. 170, 171]), основанный установке на входе ОЭС экрана и перекрытии всего падающего оптического потока на входе ОЭС. Недостатком способа является снижение функциональных возможностей ОЭС, так как одновременно с МЛИ и перекрывается и полезный оптический поток.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением.

Технический результат достигается тем, что в известном способе защиты ОЭС летательных аппаратов (ЛА) от воздействия МЛИ, основанном на обнаружении и измерении параметров сигналов лазерного локационного модуля (ЛЛМ) мощного лазерного средства (МЛС), определяют по значениям параметров сигналов ЛЛМ МЛС и текущих значений координат местоположения ОЭС ЛА координаты местоположения МЛС, по значениям измеренных параметров сигналов лазерного ЛЛМ МЛС определяют класс МЛС и его типовые параметры сигналов силового лазерного модуля (СЛМ), используя значения типовых параметров сигналов СЛМ МЛС, значения измеренных координат местоположения МЛС, значения текущих координат местоположения ОЭС ЛА, значения заданных пространственных параметров формируемого локального аэрозольного образования (ЛАО), значения заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС формируемым ЛАО, значения заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС ЛА, при котором ОЭС ЛА сохраняет свою работоспособность, вычисляют значения требуемых координат формирования постановки ЛАО, формируют в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС за время Δt_ЛАО ЛАО и защищают ЛАО ОЭС ЛА от воздействия сигналов СЛМ МЛС, при этом Δt_ЛАО<Δt, где Δt - время межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС, изменениями положения ЛА и ориентации поля зрения ОЭС ЛА выводят из поля зрения ОЭС ЛАО и сохраняют просмотр заданного участка подстилающей поверхности.

Сущность изобретения заключается в формировании за заданное время на требуемом удалении от ОЭС ЛАО, ослабляющего энергию МЛИ на входе ОЭС до требуемого уровня.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая существо способа (где приняты следующие обозначения: 1 - ОЭС, 2 - МЛС; 3 - ЛАО; 4 - ЛА; объединенные единым управлением; 5 - средство формирования ЛАО; 6 - датчик лазерного облучения; 7 - участок подстилающей поверхности прикрываемый ЛАО и не просматриваемый ОЭС; 8 - участок подстилающей поверхности в поле зрения ОЭС (r₀, r₁, r₂, r₃ - радиус выходной апертуры СЛМ МЛС, радиус пучка излучения СЛМ МЛС на входе в ЛАО, радиус пучка излучения СЛМ МЛС на выходе в ЛАО, радиус приемной апертуры ОЭС соответственно, Т_ЛАО - показатель энергетического ослабления излучения ЛАО, r_ЛАО - радиус АО, L_треб - требуемая дальность постановки ЛАО, (x,y,z)_МЛС, (х,у,z)_ЛАО, (х,у,z)_ОЭС - координаты местоположения МЛС, ЛАО и ОЭС соответственно).

МЛИ МЛС 2 на входе ОЭС 1 может воздействовать на различные его конструктивные элементы. Уровень воздействия определяется лучевой стойкостью элементов конструкции ОЭС 1. Защита одного элемента ОЭС 1 от МЛИ не исключает разрушение другого (см., например, [4]). Одним из путей повышение эффективности защиты «всего» ОЭС 1 от МЛИ является снижение мощности МЛИ на входной апертуре ОЭС 1, например, с помощью экрана (см., например, [3, стр. 170, 171] [4]). Однако это приводит к снижению функциональных возможностей ОЭС 1, так как перекрывается и полезный оптический поток. ЛАО 3 на определенном удалении от ОЭС 1 практически не ограничивает функциональные возможности ОЭС 1, а ослабляющие и рассеивающие свойства ЛАО 3 позволяют снизить поток МЛИ до требуемого «безопасного» уровня на входе ОЭС 1 (фигура 1). При этом существует минимальная дальность L_треб постановки ЛАО относительно ОЭС 1, позволяющая сохранить ее ослабляющее свойства МЛИ до требуемого уровня и определяющая быстродействие системы защиты ОЭС 1 (см., например, [5]).

Значение L_треб можно получить, используя аналитические зависимости, на основе значений параметров МЛИ МЛС 2, координат местоположения МЛС 2 (х,у,z)_МЛС, текущих координат местоположения ОЭС 1 [x,y,z)_ОЭС, пространственных параметров формируемого ЛАО 3 r_ЛАО, параметров энергетического ослабления сигналов МЛИ МЛС 2 формируемым ЛАО 3 Т_ЛАО, порогового уровня мощности МЛИ на входе ОЭС 1, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность (см., например, [5]):

где: Р_пор - заданный пороговый уровень мощности МЛИ на входе ОЭС 1, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность; ρ_k - радиус пространственной когерентности МЛИ МЛС 2; Р_МЛС - мощность МЛИ МЛС 2; λ - длина волны МЛИ МЛС 2; r₀, r₁, r₂, r₃ - радиус выходной апертуры СЛМ МЛС 2, радиус пучка МЛИ МЛС 2 на входе в ЛАО 3, радиус пучка МЛИ МЛС 2 на выходе из ЛАО 3, радиус приемной апертуры ОЭС 1 соответственно; Т_ЛАО - показатель энергетического ослабления МЛИ ЛАО 3; r_ЛАО - радиус ЛАО 3; (x,y,z)_МЛС, (х,у,z)_ЛАО, (х,у,z)_ОЭС - координаты местоположения МЛС 2, ЛАО 3 и ОЭС 1 соответственно; «…» - другие параметры МЛИ МЛС 2, влияющие на точность вычисления L_треб. При этом r_ЛАО>r₂.

В соответствии с поясняющей схемой (фигуре 1) порядок действий в предлагаемом способе следующий. МЛС 2 включает два объеденных управлением модуля: лазерный локационный модуль (ЛЛМ) и СЛМ (см., например, [4, стр. 254, 255], [6]). ЛЛМ МЛС 2 осуществляет локацию бортового ОЭС 1 ЛА 4. По результатам локации МЛС 2 использует СЛМ для поражения ОЭС 1. Датчик лазерного облучения 6 ЛА 4 обнаруживает и измеряет параметры сигналов ЛЛМ МЛС 2. Датчик лазерного облучения 6 определяет по значениям пеленгационных параметров сигналов ЛЛМ МЛС 2 и текущих значений координат местоположения ОЭС 1 ЛА 4 (x,y,z)_ОЭС координаты местоположения МЛС 2 (х,у,z)_МЛС. Дополнительно датчик лазерного облучения 6 по значениям измеренных параметров сигналов ЛЛМ МЛС 2 определяет класс МЛС 2 и его типовые параметры сигналов СЛМ. С использованием значений типовых параметров сигналов СЛМ МЛС 2, значений измеренных координат местоположения МЛС 2 [х,у,z)_МЛС, значений текущих координат местоположения ОЭС 1 ЛА 4 (х,у,z)_ОЭС, значений заданных пространственных параметров формируемого ЛАО 3 r_ЛАО, значений заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС 2 формируемым ЛАО 3 Т_ЛАО, значения заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС 1 ЛА 4, при котором ОЭС 1 сохраняет свою работоспособность, вычисляет координаты постановки ЛАО 3 (х,у,z)_ЛАО, характеризующие минимальную дальность L_треб местоположения АО 3 относительно ОЭС 1 в направлении МЛС 2. Формируют средством формирования ЛАО 5 от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС 2 за время ЛАО 3 на дальности L_треб в направлении МЛС 2 и защищают ЛАО 3 ОЭС 1 ЛА 4 от воздействия сигналов СЛМ МЛС 2, где U - скорость доставки аэрозольного боеприпаса средства 5, t_ЛАО - время формирования ЛАО 3 аэрозольным боеприпасом средства 5 Δt - промежуток времени межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС 2. Для восстановления возможностей просмотра участка подстилающей поверхности 8 путем исключения из поля зрения ОЭС 1 участка подстилающей поверхности прикрываемого ЛАО 7 осуществляют маневр ЛА 4 с сохранением ориентации поля зрения ОЭС 1 на участок подстилающей поверхности 8.

На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощь которого может быть реализован способ. Блок - схема устройства содержит: блок обработки и управления 9, бортовой навигационный приемник 10, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.

Устройство работает следующим образом. Датчик лазерного облучения 6 ЛА обнаруживает, измеряет параметры сигналов МЛС и передает их значения в блок обработки и управления 9. Бортовой навигационный приемник 10 определяет координаты местоположения ОЭС и передает их значения в блок обработки и управления 9. Блок обработки и управления 9 на основе поступивших данных и своей базы данных о МЛС определяет уровень угрозы МЛИ ОЭС и при превышении им порогового значения вычисляет координаты постановки ЛАО, а также передает управляющие сигналы на средство формирования ЛАО 5. Средство формирования ЛАО 5 по поступившим сигналам формирует ЛАО в требуемых координатах.

Таким образом, за счет формирования за заданное время на требуемом удалении от ОЭС ЛАО, ослабляющее энергию МЛИ на входе ОЭС до требуемого уровня, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. Тем самым, предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ защиты ОЭС ЛА от воздействия МЛИ, основанный на обнаружении и измерении параметров сигналов ЛЛМ МЛС, определении по значениям параметров сигналов ЛЛМ МЛС и текущих значений координат местоположения ОЭС ЛА координат местоположения МЛС, определении по значениям измеренных параметров сигналов лазерного ЛЛМ МЛС класса МЛС и его типовых параметров сигналов СЛМ, вычислении с использованием значений типовых параметров сигналов СЛМ МЛС, значений измеренных координат местоположения МЛС, значений текущих координат местоположения ОЭС ЛА, значений заданных пространственных параметров формируемого ЛАО, значений заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС формируемым ЛАО, значений заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС ЛА, при котором ОЭС ЛА сохраняет свою работоспособность, значений требуемых координат формирования ЛАО, формировании в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС за время Δt_ЛАО ЛАО и защите ЛАО ОЭС ЛА от воздействия сигналов СЛМ МЛС, при этом Δt_ЛАО<Δt, где Δt - время межу моментам излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС, выводе изменениями положения ЛА и ориентации поля зрения ОЭС ЛА из поля зрения ОЭС ЛАО и сохранении просмотра заданного участка подстилающей поверхности.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электротехнические узлы и устройства, а также типовые средства доставки аэрозольных боеприпасов в заданные координаты (см., например, [7]).

1. Пат. 2363017 RU, МПК H04N 5/238, H01L 31/0232. Способ защиты приемника оптического излучения / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов, Р.Г. Хильченко, Д.В. Прохоров, Д.Е. Столяров; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». -№2016107511; заявл. 01.03.16; опубл. 16.11.17, Бюл. №32. - 11 с.

2. Пат. 2363017 RU, H04N 5/238, H01L 31/0232, G01B 5/205. Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Алабовский, В.Д. Попело, А.В. Марченко; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2019104733; заявл. 19.02.2019; опубл. 17.12.2019, Бюл. №35. - 10 с.

3. Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах / Ю.Г. Якушенков, В.Н. Луканцев, М.П. Колосов. М.: Радио и связь, 1981. 180 с.

4. Кулешов П.Е, Глушков А.Н., Марченко А.В. Классификация технических методов (способов) защиты оптико-электронных средств от лазерного комплекса функционального поражения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Марченко // Воздушно-космические силы. Теория и практика (электронный журнал). 2019. №10. С. 72-80.

5. Глушков А.Н., Кулешов П.Е., Дробышевский Н.В. и др. Методика оценки эффективности защиты оптико-электронного средства от лазерного воздействия с помощью локальных аэрозольных образований / А.Н. Глушков, П.Е. Кулешов, Н.В. Дробышевский и др. // Радиотехника. 2018. №8. С. 38-42.

6. Добынкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем / В.Д. Добынкин, А.И. Куприянов, В.Г. Пономарев, Л.Н. Шустов, Под ред. А.И. Куприянова. М.: Вузовская книга, 2007. 468 с.

7. Пат. 2468331 RU, F41H 9/06. Способ постановки протяженной аэрозольной завесы индивидуальными комплексами / П.Е. Кулешов, Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий и др.; заявитель и патентообладатель ВАИУ (г. Воронеж). - №2010124793; заявл. 27.12.2011; опубл. 27.11.2012, Бюл. №33. - 10 с.

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Сущность изобретения: способ защиты ОЭС летательных аппаратов (ЛА) от воздействия мощного лазерного излучения заключается в обнаружении и измерении параметров сигналов локационного модуля (ЛЛМ) мощного лазерного средства (МЛС), определении по значениям параметров сигналов ЛЛМ МЛС и текущих значений координат местоположения ОЭС ЛА координат местоположения МЛС, определении по значениям измеренных параметров сигналов лазерного ЛЛМ МЛС класса МЛС и его типовых параметров сигналов силового лазерного модуля (СЛМ), вычислении с использованием значений типовых параметров сигналов СЛМ МЛС, значений измеренных координат местоположения МЛС, значений текущих координат местоположения ОЭС ЛА, значений заданных пространственных параметров формируемого локального аэрозольного образования (ЛАО), значений заданных параметров энергетического ослабления сигналов СЛМ МЛС формируемым ЛАО, значений заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе ОЭС ЛА, при котором ОЭС ЛА сохраняет свою работоспособность, значений требуемых координат формирования ЛАО, формировании в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов ЛЛМ МЛС за время Δt_ЛАО ЛАО и защите ЛАО ОЭС ЛА от воздействия сигналов СЛМ МЛС, при этом Δt_ЛАО<Δt, где Δt - время между моментами излучения сигналов ЛЛМ и СЛМ МЛС, выводе изменениями положения ЛА и ориентации поля зрения ОЭС ЛА из поля зрения ОЭС ЛАО и сохранении просмотра заданного участка подстилающей поверхности. Технический результат: повышение эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. 2 ил.

Способ защиты оптико-электронного средства летательного аппарата от воздействия мощного лазерного излучения, основанный на обнаружении и измерении параметров сигналов лазерного локационного модуля мощного лазерного средства, отличающийся тем, что определяют по значениям параметров сигналов лазерного локационного модуля мощного лазерного средства и текущих значений координат местоположения оптико-электронного средства летательного аппарата координаты местоположения мощного лазерного средства, по значениям измеренных параметров сигналов лазерного локационного модуля мощного лазерного средства определяют класс мощного лазерного средства и его типовые параметры сигналов силового лазерного модуля, используя значения типовых параметров сигналов силового лазерного модуля мощного лазерного средства, значения измеренных координат местоположения мощного лазерного средства, значения текущих координат местоположения оптико-электронного средства летательного аппарата, значения заданных пространственных параметров формируемого локального аэрозольного образования, значения заданных параметров энергетического ослабления сигналов силового лазерного модуля мощного лазерного средства формируемым локальным аэрозольным образованием, значения заданного порогового уровня мощности оптических сигналов на входе оптико-электронного средства летательного аппарата, при котором оптико-электронное средство летательного аппарата сохраняет свою работоспособность, вычисляют значения требуемых координат постановки локального аэрозольного образования в направлении мощного лазерного средства, формируют в требуемых координатах от момента времени обнаружения сигналов лазерного локационного модуля мощного лазерного средства за время Δt_ЛАО локальное аэрозольное образование и защищают локальным аэрозольным образованием оптико-электронное средство летательного аппарата от воздействия сигналов силового лазерного модуля мощного лазерного средства, при этом Δt_ЛАО<Δt, где Δt - время межу моментам излучения сигналов лазерного локационного модуля и силового лазерного модуля мощного лазерного средства мощного лазерного средства, изменениями положения летательного аппарата и ориентации поля зрения оптико-электронного средства летательного аппарата выводят из поля зрения оптико-электронного средства локальное аэрозольное образование и сохраняют просмотр заданного участка подстилающей поверхности.