Как многие наверняка замечали, под днищем фюзеляжа западных боевых самолетов нередко можно увидеть некие сигарообразные устройства. Это не бомбы и не ракеты. И – что может показаться странным – на российских истребителях и бомбардировщиках ничего подобного нет. Так что же это?
• Современный боевой многофункциональный самолет не может обойтись без обзорно-прицельной оптико-электронной системы (ОЭС). Она работает всепогодно и круглосуточно в пассивном скрытом режиме без демаскирующего излучения, обеспечивая экипаж всей необходимой информацией для ведения боевых операций.
Всё важное скрыто. Долгие годы западные конструкторы авионики для боевых самолетов предпочитали заключать оптико-электронные системы прицеливания в корпуса подвесных контейнеров. С появлением технологии «стелс» стало очевидно, что контейнеры делают самолет слишком заметным. Пришлось искать иные пути.
Оглянись на бомбу
• Первые ОЭС были приспособлены в основном для решения задач «воздух–поверхность» и выполнялись в виде контейнеров на внешней подвеске под самолетом – именно эти устройства и имеют сигарообразную форму. Но почему оборудование ОЭС нельзя было спрятать внутрь самолета? Одна из главных причин заключается в том, что для метания высокоточных бомб с полуактивным лазерным наведением требовалось, чтобы цель в течение нескольких секунд была подсвечена лазерным лучом.
• Бомба нацеливается, когда ее головка наведения захватывает отражение выпущенного бомбардировщиком луча. За эти несколько секунд самолет успевает пролететь значительное расстояние, и летящая бомба остается далеко позади. Значит, для подсветки цели необходимо, чтобы источник лазерного луча имел, как говорят специалисты, большой угол прокачки, то есть мог под значительным углом отклоняться в сторону, противоположную движению бомбардировщика.
• Поскольку контейнеры вынесены наружу, они практически не имеют ограничений по секторам обзора, так как их оптическая головка в передней части обладает высокой подвижностью в любой плоскости и не затеняется фюзеляжем. Поэтому и подсветка цели лазером не представляла собой проблемы.
Современные ОЭС глубоко интегрированы в комплекс БРЭО и могут работать в согласованном режиме с БРЛС и другими гиперспектральными формирователями изображений. Например, работая в пассивном режиме, ОЭС способна давать целеуказания локатору или использовать его целеуказания для более точной идентификации цели. Все это позволяет применять новые высокоточные бомбы «j-серии» с инерциально-спутниковым наведением по принципу «пустил – забыл», не заходя в зону ПВО
Спрятанная «Кайра»
• Однако в нашей стране конструкторская мысль изначально пошла в другом направлении, и оптико-электронные системы контейнерного типа в СССР не создавались. Им была найдена альтернатива в виде встроенных обзорно-прицельных систем, которые при этом оказались не менее функциональными, чем западные образцы. В частности, была создана одна из лучших для своего времени прицельных систем, получившая название «Кайра».
• В основу «Кайры» заложены принципы телевизионного слежения за целью с лазерным каналом целеуказания и дальнометрирования. Система была встроена в носовую часть фюзеляжа самолета МиГ-27К, за счёт чего нос машины получил характерный скос. Лазерный дальномер-подсветчик, поворачиваясь на одном кардане, мог следить за целью с углом прокачки до 159 градусов.
• «Кайра» относилась к системам дневного действия – впрочем, и все западные контейнеры того времени, да и некоторые теперешние, были также «дневными» и не сильно отличались по параметрам от нашего. «Кайра» находилась в эксплуатации до 1985 года, когда МиГ-27К вместе с нею был снят с вооружения. Отечественная технология встроенных ОЭС получила дальнейшее развитие в системах КОЛС, ОЛС-М, ОЛС-27 для самолётов МиГ и Су.
Система «Кайра», обладавшая как лазерным, так и телевизионным каналами, была встроена в носовую часть фюзеляжа самолета МиГ-27К, за счет чего нос машины получил характерный скос
Охота на тепло
• Дальнейшее развитие оптико-электронных прицельных систем шло по пути значительного расширения функциональных возможностей, что в большой степени связано с началом применения инфракрасных (ИК) матриц. Можно утверждать, что современные ОЭС ориентированы на новейшие технологии ведения боевых операций, в то время как позиции бортовых локаторов (БРЛС) представляются не столь уж однозначными.
• Дело в том, что при использовании радиолокации самолет становится заметным для противника на расстоянии, практически на треть превышающем дальность самого локатора. Этот фактор ограничивает применение БРЛС, требует особого регламента его использования. А ИК-матрица, встроенная в ОЭС, не только обеспечивает системе ночное видение, но и позволяет отслеживать ситуацию, как в окружающем воздушном пространстве, так и на земле, в пассивном режиме. То есть без всякого излучения.
• Применение инфракрасных сенсоров не исключает использования активных средств, таких как локатор или лазерные дальномеры и целеуказатели. Более того, ИК-матрицы в современных, оснащенных искусственным интеллектом системах способны работать в согласованном режиме с БРЛС. Локатор, например, может быть использован для более детального рассмотрения находящегося на земле объекта, в то время как ОЭС с тепловизионным каналом работают не с реальной картинкой, а с тепловыми сигнатурами (оптическими образами), которые бортовая электроника идентифицирует как, например, «пуск ракеты» или «единица бронетехники».
Особенность системы EOTS – существенно увеличенная дальность действия, особенно в нижней полусфере, что очень важно для перехвата целей типа крылатых ракет или БЛА, летящих вблизи земли на малых высотах. Дополнение подобными функциями уже в режиме IRST позволяет использовать систему EOTS также в задачах обеспечения ситуационной осведомленности экипажа.
Не засвети в глаз
• Современные ОЭС – это многофункциональные системы круглосуточного применения, в которых используются три информационных канала:
— первый – телевизионный канал дневного действия, построенный на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрицах);
— второй – тепловизионный канал ночного действия, работающий в длинной (8–12 мкм) и средней (3–5 мкм) частях ИК-диапазона;
— третий канал представлен лазерным дальномером-целеуказателем с пеленгатором лазерного пятна, работающим на безопасной для зрения длине волны 1,06 и 1,57 мкм.
• Последнее очень важно для того, чтобы избежать неприятностей при обслуживании оборудования, так как технический специалист может случайно «засветить» лучом себе в глаз. Также есть вероятность ослепить «дружеским» лазером бойца, дополнительно подсвечивающего цель с земли.
• Благодаря мультиканальному оборудованию ОЭС появилась возможность применять новые высокоточные бомбы (типа серии JDAM) с инерциально-спутниковым наведением по принципу «пустил – забыл» без захода в зону ПВО с дальностью планирования этих бомб 40–70 км. ОЭС могут обнаруживать воздушные цели на дальностях 100 км и больше, цели типа «танк» – на дальностях свыше 20 км, цели типа «мост» – 50–60 км. Они умеют одновременно сопровождать 15–20 целей, сохраняя при этом режим обзора остального пространства. Специальная видеокамера на ПЗС позволяет очень точно фиксировать результаты удара и передавать информацию на КП в реальном времени.
ИК-матрица формирует два типа инфракрасных изображений – высокого разрешения для сопровождения распознанных целей и менее четкую – для удаленных. Благодаря кардановому подвесу угол охвата системы составляет 360 градусов.
Вокруг и вперёд
• Основные режимы работы современных ОЭС – IRST и FLIR. Первая английская аббревиатура IRST расшифровывается как «Поиск и ведение цели в ИК-диапазоне». Эта функция заключается в пассивном инфракрасном сканировании (в сферическом обзоре) пространства вокруг самолетa. Режим дает возможность обнаруживать цели на больших дальностях и идентифицировать их, обеспечивая ситуационную осведомленность экипажа.
Режим FLIR («Впередсмотрящий инфракрасный сенсор») обращен к земной поверхности и используется как для навигации, так и для применения оружия «воздух–поверхность». Разновидность режима FLIR – NAVFLIR дает возможность осуществлять низковысотную ночную навигацию и заходы на посадку в темное время суток.
• Как правило, функции IRST и FLIR разнесены по разным устройствам, оптимизированным под свой режим, но умеющим выполнять смежные задачи под управлением общего программного обеспечения ОЭС. На современных западных самолетах поколения 4+ режим IRST обеспечивает встроенная в носовую часть фюзеляжа специализированная ОЭС. Ее характерный признак – шарообразные обтекатели («шары») из сапфира, которые защищают апертуры от набегающего потока. Они располагаются перед фонарем кабины с некоторым смещением относительно центральной оси, чтобы снизить влияние затенения от конструкции корпуса.
• Режим FLIR пока выполняется с помощью контейнерных ОЭС, которые имеют перспективу превратиться во встроенные системы. Пример такого перспективного оборудования – системы EOTS самолета F-35 и ОЛС-К самолета МИГ-35.
Типичная контейнерная ОЭС Litening израильской компании Rafael подвешена к фюзеляжу шведского многоцелевого малозаметного истребителя поколения 4++ Saab JAS 39 Gripen. Стоит отметить, что существует и отечественная разработка – подвесной оптико-электронный контейнер «Сапсан-Э» с тепловизионным и лазерным каналами. «Сапсан-Э» устанавливается на самолеты Су-30МК-2, разработанные для экспорта в Китай. Типичные весо-габаритные параметры для контейнерных систем: длина контейнера не более 3 м, диаметр 300–330 мм, вес 220–250 кг. Контейнер стоит 1,8–2,5 млн.долларов, и, как правило, их покупают из расчета один контейнер на три самолета.
Тайный шестиглаз
• Как бы ни были привязаны западные конструкторы ОЭС к контейнерной конфигурации, очевидные недостатки этих систем явно противоречат технологии «стелс» вообще и идеологии боевых самолетов 5-го поколения в частности. Контейнеры занимают собой точку подвески, на которой можно было бы закрепить дополнительное вооружение, и значительно повышают заметность летательного аппарата.
• Поэтому переход к самолётам 5-го поколения будет означать окончательный отказ от контейнерных технологий. С другой стороны, поскольку запасы бомб с лазерным полуактивным наведением в мире еще велики, ОЭС, упакованные в контейнеры, будут и дальше производиться для аппаратов предыдущих поколений.
У истребителя 5-го поколения F-35 Lightning II ОЭС относится к встроенному типу и состоит из интегрированных систем EODAIRS (действующей в режиме IRST) и EOTS (действующей в режиме FLIR, по «земле»).
• Система EODAIRS включает в себя шесть ИК-сенсоров, размещенных более или менее равномерно вокруг носовой части фюзеляжа в районе фонаря кабины. Они имеют согласованные поля зрения и образуют так называемую распределенную апертуру, позволяющую вести сферический обзор вокруг самолета в пассивном скрытом режиме. На основе оценок ИК-сигнатур система идентифицирует обнаруженные воздушные цели и способна опознавать пуски ракет.
• Основная трудность при создании EODAIRS состояла в разработке программного обеспечения по управлению информацией из разных зон обзора и ее отображения на дисплее шлема пилота или на кабинном индикаторе. Главная задача заключалась в том, чтобы пилот не замечал границ секторов обзора отдельных датчиков и видел изображение как единое целое, причем независимо от поворотов головы. По заявлениям разработчиков, эта проблема решена полностью, включая психофизиологические аспекты совместимости пилота с подобным вариантом индикации. Система работает в среднем ИК-диапазоне (длина волны 3–5 мкм).
Зачем самолёту сапфир?
• Электронно-оптическая система прицеливания (EOTS) создана на основе контейнерной системы Sniper XR и имеет с нею общие аппаратные блоки. EOTS формирует цифровые изображения контролируемого пространства с высоким разрешением на нашлемном дисплее или кабинном индикаторе.
• EOTS имеет широкую апертуру под фасетированным (многогранным) сапфировым обтекателем оригинальной клинообразной формы. Она хорошо вписывается в контуры самолета и не ухудшает его аэродинамику, а также характеристики заметности.
В EOTS используются ударопрочные оптические материалы и покрытия, которые обеспечивают необходимую прозрачность в ИК-диапазоне. Они слабо нагреваются при сверхзвуковом полёте и тем самым снимают проблему температурных искажений изображения цели и больших прицельных ошибок. Они также хорошо рассеивают отраженное излучение от локаторов противника, превращая его в отметку с беспорядочной сигнатурой. Стоит отметить, что прозрачный сапфировый обтекатель имеет красивый золотистый оттенок. Система EOTS использует средний (3–5 мкм) ИК-диапазон, весит около 90 кг.
• Что касается недавно начавшего совершать испытательные полёты российского истребителя 5-го поколения Т-50 (ПАК ФА), официальной информации о конструкции его ОЭС пока не существует.
/Олег Титков, www.popmech.ru/
