Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(НИЯУ МИФИ)

Факультет автоматики и электроники

Кафедра № 27 «микро- и наноэлектроники»

Курс «Сети-12»

Выполнил: студент группы А9-09
Власов Роман Вячеславович
Преподаватель: доцент
Лапшинский Валерий Алексеевич
Работа завершена: 27.10.2012 17:32
Версия: 2

Москва 2012 г.

На наших глазах происходит революция в военном деле , сравнимая с появлением ядерного оружия. Традиционные стратегии и тактики ведения боевых действий теряют всякий смысл. На первый план выходят высокотехнологичные штучки, радикальным образом меняющие саму концепцию войны. И это не "фантастика", как пытают себя уверить наши коллеги, тяготеющие к "непобедимой и легендарной".

Несмотря на то, что США участвовали в боевых действиях на территории Ливии ограниченно, американские беспилотные аппараты поставили рекорд по применению огневой мощи. Беспилотные самолеты Predator прибыли на ливийский театр военных действий спустя три недели после начала военной операции НАТО. Однако, по данным Пентагона, с 21 апреля они нанесли рекордное количество ударов: 145. Это в два раза больше, чем 57 беспилотных авиаударов в Пакистане в этом году, и значительно больше, чем в рекордном 2010 году, когда беспилотники 117 раз обстреливали цели на территории Пакистана.

Рис. 1. Военные операции НАТО в Ливии.

Пентагону впервые удалось масштабно испытать доктрину дистанционной войны, которая в перспективе может превратиться в уничтожение экономического и военного потенциала врага с помощью «длинной руки» беспилотных средств поражения.

Сейчас мир делает ставку на новое поколение компьютерных систем, которые будут интерпретировать реальный мир с компьютерной скоростью и «сообразительностью» человека.

Прежде всего, это системы «визуального интеллекта» на военных воздушных судах. Особые алгоритмы обработки информации позволят игнорировать несущественные события и оповещать о событиях важных. Компьютеры с элементами искусственного интеллекта будут самостоятельно помечать важную информацию соответствующими комментариями и, главное – автоматически обнаруживать и распознавать врага. Длительная масштабная эксплуатация таких систем в будущем также позволит «поручить» роботам не только наблюдать за врагом, но и уничтожать его в автоматическом режиме.

Проанализируем разведывательные системы на основе БПЛА, которые приняты на вооружение и хорошо зарекомендовали себя в военных конфликтах или для которых определны даты принятия на вооружение. Такими БПЛА являются: Predator, Predator B, Global Hawk, Shadow-200, Taifun, Harpy, CUTLASS.

В американских разведывательных системах просматривается комплексирование на нескольких уровнях. Состав полезной нагрузки (средства разведки, РЭБ, навигации, связи и т.д.) выбирается в соответствии с определением БПЛА и требуемым качеством решения задач.

•Block 10 предназначен для подавления системы ПВО противника, бомбардировки предварительно разведанных целей SDB первого этапа с комбинированной системой наведения.

•Block 20 будет запускать SBD второго этапа с высокоточным наведением против внезапно появляющихся и исчезающих целей, используя координаты, предоставленные РЭР.

Cамый известный сегодня беспилотный авиационный комплекс, безусловно, RQ-1 Predator ("Хищник"). Фирма General Atomics Aeronautical Systems, Inc (GA-ASI) в своих материалах называет Predator "единственным успешным проектом в области беспилотной авиации за десятилетия". Со скидкой на рекламное преувеличение с этим утверждением можно, в основном, согласиться.

Беспилотные самолёты Predator собраны из унифицированных авиационных механических, электрических и радиоэлектронных узлов, применяемых на пилотируемых самолётах. Благодаря такому подходу удалось создать чрезвычайно надёжный летательный аппарат. Естественно, надёжность беспилотного самолёта Predator не абсолютна. Половина самолётов из общего количества 60.. 70 закупленных c 1994 года, к концу 2002 года по различным причинам, в том числе и из-за отказов техники, была утрачена.

Самолёт Predator имеет нормальную аэродинамическую схему с однобалочным фюзеляжем и задним расположением воздушного винта. Хвостовое оперение - перевёрнутое V-образное. Силовая установка построена на четырёхцилиндровом двигателе фирмы Rotax. Старт и посадку беспилотных самолётов производят по-самолётному, используя обычные аэродромы. Управление стартом и посадкой заявляется как автоматическое, однако, судя по наличию в комплексе обычного авиамодельного пульта ручного управления и квалификационным требованиям к операторам комплекса, можно предполагать, что используется и ручное управление.

Навигация беспилотного самолёта Predator - комбинированная (спутниковая и инерциальная навигационные системы). Оператор имеет возможность корректировать программу полёта, а также управлять целевой нагрузкой.

Сенсорная часть, включая радиолокатор, смонтирована на гиростабилизированной платформе. Общая масса целевой нагрузки достигает 204 кг.

Рис. 2. БПЛА Predator во время выполнения задания.

Важнейшей особенностью комплекса Predator является использование спутниковых радиолиний для связи беспилотного самолёта с наземной станцией управления и потребителями разведывательной информации. Это обеспечивает возможность получения разведывательной информации в глобальном масштабе. Благодаря спутниковой радиосвязи, дальность (радиус) действия комплекса ограничивается только радиусом полёта собственно беспилотного самолёта Predator.

В состав разведывательной аппаратуры, устанавливаемой на борту БПЛА Predator, входит обзорная РЛС с синтезированной апертурой AN/ZPQ-1 TESAR, работающая на частоте 16,4 ГГц при массе системы 74,9 кг. РЛС функционирует поочередно в режиме картографирования с СА и в режиме СДЦ. В режиме СА изображение формируется с каждой стороны носителя в масштабе времени, близком к реальному. Координаты каждого центра полосы определяются с вероятной ошибкой 25 м. В полосовом режиме РЛС просматривает две полосы, перекрывающие от 400 до 800 м с разрешением от 0,3 до 1,0 м. В прожекторном режиме радиолокационное изображение формируется в виде пятна, охватывающего 800х800 или 2400х2400 м. В режиме СДЦ РЛС снабжает цели соответствующими отметками на цифровых картах местности.

Прямоугольная антенна установлена на механическом карданном подвесе для сканирования по углу места и имеет широкое поле просмотра по азимуту (± 135º). Электронное сканирование по азимуту осуществляется в секторе, который выбирается с одним из следующих значений: ± 22,5; 45; 60; 90; 135º. Дальность действия в полосовом режиме от 10 до 25 км, в прожекторном – от 18 до 28 км [1].

Типовым максимальным удалением самолёта от точки старта полагают 400 морских миль (740 км). Максимальная продолжительность полёта - 24 часа. В экспериментальных полётах была получена продолжительность полёта 40 часов. Поэтому комплекс Predator может быть определён как средство оперативной и стратегической воздушной разведки в интересах высшего оперативного командования с возможностью получения разведывательной информации в любой точке Земли.

Возможность глобальной трансляции разведывательной информации в реальном масштабе времени демонстрировалась в начале 2002 года, когда была организована постоянная передача видеоизображения из Афганистана на командный пункт в Вашингтоне. Полезность таких трансляций подвергалась сомнению, в том числе в прессе.

Рис. 3. Рабочее место оператора.

Комплекс Predator отнюдь не исключает прямой радиосвязи беспилотного самолёта с наземной станцией. Заявлена дальность прямой радиосвязи 150 морских миль (278 км). Радиовидимость на такой дальности может быть обеспечена только при значительных высотах полёта, не менее 7000 м (максимальная высота полёта беспилотного самолёта Predator заявлена 7620 м над уровнем моря).

Первые комплексы (в количестве 35 штук) переданы на вооружение 11-го и 15-го разведывательного эскадрона ВВС США в начале 1998 года. В марте 1998 года подписан дополнительный контракт на сумму 71.5 миллионов долларов на производство еще 18 БПЛА. Фирма General Atomics Aeronautical Systems выпускает так же морской вариант БПЛА, названный Sea Predator, первый из комплексов установлен на авианосце Нимиц.
В средствах массовой информации часто под названием Predator фигурируют аналогичные беспилотные самолёты фирмы GA-ASI, например, GNAT - предшественник "Хищника".

В настоящее время фирма GA-ASI работает над следующим поколением беспилотных самолётов Predator, которое уже получило название Predator B. Самолёты Predator B будут иметь ещё более высокие характеристики, например, допустимую массу целевой нагрузки предполагается увеличить на 50% (до 300 кг), а максимальную высоту полёта - до 13700 метров. Воздушная скорость самолёта Predator B будет превышать 400 км/час, а максимальная продолжительность полёта - сутки [2].

Таблица 1. Основные эксплуатационные характеристики.

Рис.4. Универсальная наземная станция управления.

Успешное применение Израилем разведывательных БЛА в Ливане в 1982 г. побудило военное руководство Советской Армии задать требования на разработку БЛА нового поколения по программе «Строй». Головной организацией в работах по программе был определен НИИ «Кулон» (г.Москва, Министерство радиоэлектронной промышленности). Большая работа по обоснованию боевого применения, построения комплексов была выполнена ЦНИИ РЭС - головным предприятием МРП.

Для оперативно-тактического комплекса разведки фронтового звена «Строй-Ф» в ОКБ им.А.Н.Туполева был создан ДПЛА Ту-300 «Коршун» (рис. 5) (экспортное название – «Филин»). На конкурсной основе проект аналогичного ДПЛА разрабатывался в ОКБ им.П.О.Сухого.

Рис.5. Ту-300 «Коршун»

НИИ «Кулон» впервые представил информацию о комплексе «Малахит-Ф», предлагаемом для использования в Российских вооруженных силах, на международной выставке «Мосаэрошоу-93». Один из аппаратов комплекса «Филин-1» с аппаратурой радиотехнической разведки и РЛС (в зависимости от поставленной задачи могут быть установлены фотоаппараты, ИК-аппаратура, РЛС бокового обзора) имеет стартовую массу около 3000 кг, скорость полета до 950 км/ч, дальность действия до 200-300 км. В комплексе используется ДПЛа-ретранслятор «Филин-2», обеспечивающий прием и передачу информации в течение 2 часов при полете со скоростью 500-600 км/ч на высоте 500-6000 м. ДПЛА оснащены маршевым ТРД и стартовыми твердотопливными ускорителями. Для посадки аппаратов используется парашютная ситема. Все машины комплекса: транспортно-пусковая установка, пункт дистанционного управления и пункт дешифровки разведданных - смонтированы на автомобилях ЗиЛ-131 (рис. 6). Аппаратурой комплекса обеспечивается одновременное управление двумя ДПЛА «Филин-1» и двумя «Филин-2».

Рис. 6. Транспортно-пусковая установка ЗиЛ-131.

На международных авиасалонах МАКС-95 и МАКС-97 АНТК им.А.Н.Туполева представил экспериментальный образец и модель нового БЛА многоразового использования Ту-300 «Коршун», разработка которого ведется под руководством главного конструктора Л.Куликова. Аппарат выполнен по схеме «утка» с треугольным складным крылом. В носовой части размещена специальная радио- и оптикоэлектронная аппаратура. Дополнительно для размещения целевой нагрузки могут быть использованы фюзеляжный грузовой отсек и узел внешней подвески. Судя по тому, что на выставке МАКС-95 модель оснащалась подвесным контейнером типа КМГУ для аппарата Ту-300 предусмотрена и роль ударного средства для поражения наземных целей [2].

Таблица 2. Основные эксплуатационные характеристики.

Отличительной особенностью разведывательно-ударных систем на основе БПЛА одноразового применения (Harpy, CUTLASS, Taifun) является размещение боевой части в фюзеляже, отсутствие режима посадки и, как правило, ограниченный типаж поражаемых целей.

БПЛА Taifun (рис. 7) одноразового применения разрабатывается германской фирмой STN ATLAS. В 2005 году он его поступил на вооружение Германии. БПЛА Taifun в составе разведывательно-ударной системы предназначен для поиска, идентификации и самонаведения на выбранные цели: танки, артиллерийский системы, радиолокаторы, командные пункты и склады материально-технического обеспечения в тылу.

БПЛА Taifun оснащен восьмимиллиметровой РЛС с СА с высокой разрешающей способностью, СДЦ, доплеровским обнаружением луча, необходимым для опознавания и сопровождения движущихся и стационарных целей. Дальность действия РЛС – более 4 км, разрешение – 0,5 м. Полетное задание БПЛА программируется на наземной станции управления и выполняется им автономно или под управлением наземной станции.

Разведывательно-ударная система включает в себя восемь контейнеров пусковой установки с девятью БПЛА Taifun в каждом и наземной станцией управления [1].

Рис.7. БПЛА Taifun.

Тактика боевых действий авиации в локальных конфликтах последнего времени характеризуется переходом от нанесения ударов с низких высот к удавам со средних высот и с дальностей, находящихся за пределами зоны ПВО. При этом требуется высокая точность применения оружия. Для решения этих задач используются активные и пассивные ОЭ-датчики с дальностями обнаружения, согласованными с оружием.

Подвесные контейнеры наведения ВТО первого поколения содержали ОЭ-датчики, которые были большими, тяжелыми, недостаточно надёжными и дорогими. Датчики третьего поколения в четыре раза дешевле и значительно проще в обслуживании. Высокие характеристики достигаются в результате размещения детекторов, работающих в среднем ИК-диапазоне.

Мощные лазеры со светодиодной накачкой обеспечивают дальность действия, необходимую для захвата цели и применения оружия вне зоны действия противника. В дополнение к передаче информации непосредственно в систему управления огнём, они могут работать вместе с целеуказателями, используемыми наземными войсками или установленными на борту другого самолета. Широко применяется двухмодовый режим работы: один – при длине волны 1,06 мкм – для наведения бомб по лазерному лучу, другой, безопасный для глаз – для обучения.

Появление оружия, использующего для наведения глобальную спутниковую систему (GPS), привело к необходимости точного определения местоположения целей в земных координатах. В результате многие контейнеры имеют IMU, обычно устанавливаемый на том же карданном подвесе, что и ОЭ-датчики, для реализации принципа «выстрелил и забыл», а также для распределения целей между самолетами в ударной группе. В будущем навигационно-прицельные системы будут включать РЛС с синтезированной апертурой и гиперспектральные блоки формирования изображений. Взаимная обработка информации между различными типами датчиков увеличит эффективность системы [3].

Фирма Thales Optronique, разработавшая контейнер Damocles, получила заказы от ОАЭ на оборудование 63 истребителей Mirage 2000-9 и от французского ВМФ, который выбрал этот контейнер вместо Rafael Litening II, предложенного компанией SAGEM [4]. После окончания испытательной программы в 2003 г. ВМФ Франции получил 15 комплектов для установки их на ударные палубные самолеты Super Etendard, базирующиеся на авианосце.

Фирма Thales Optroniquе исследует возможность использования в системе Damocles
второго варианта при подходе к цели, с тем чтобы увеличить точность нанесения удара вне зоны действия противника. Процессор в контейнере мог бы извлечь специфические особенности цеоей и передать их в головку самонаведения средства поражения [3].

Радиоэлектронные системы истребителей, разрабатываемые в США и Европе, быстро развиваются от подхода, где функции устройств использовались фактически независимо, к подходу, при котором всё способствует общему решению. Это приводит к появлению нового поколения истребителей с влиянием на тактику и пилотирование, как того требуют источники информации. Считают, что новое пятое поколение даст возможность пилоту посвятить почти всё своё внимание и имеющиеся навыки воздушному бою.

Для обнаружения и уничтожения наземных целей создаются разведывательно-ударные комплексы, в состав которых входит объединённая радиолокационная система разведки и наведения.

Рассмотренные направления комплексирования выполнены при отсутствии противодействия со стороны противника. Однако в планах по модернизации БПЛА Global Hawk, наряду с улучшением характеристик разведывательных систем и датчиков, рассматривается дополнение полезной нагрузки и комплексирование с системой радиоэлектронной разведки и системой противодействия средствам ПРО противника, используемыми на самолетах U-2.

Основные работы по созданию навигационно-прицельных систем для истребителей ведутся в США, Израиле, Франции. Создаваемые системы предназначены для установки в подвесных контейнерах и обладают близкими характеристиками, позволяющими обнаруживать и идентифицировать цель на расстоянии 20 – 30 км при хорошей погоде.

Развитие военной техники в конце второго тысячелетия привело к началу разработки истребителя пятого поколения. Для истребителей оценка принадлежности к пятому поколению определяется как наличие формулы «трёх С»:

Скорость + Скрытность + Сверхманёвренность.