Применение лазеров в военном деле

с частотой 100МГц. Передающая оптическая система собрана из оптических

элементов по схеме Кассагрена, что обеспечивает очень незначительную

ширину расходимости луча. Локатор монтируется на основании, относительно

которого он может с помощью следящей системы устанавливаться в нужном

направлении с высокой точностью. Эта следящая система управляется

сигналами, которые поступают  через кодирующее устройство. Разрядность  кода

составляет 21 единицу двоичной информации, что позволяет устанавливать

локатор в нужном направлении  с точностью около одной угловой  секунды.

Приемная оптическая система  имеет диаметр входной линзы 300мм. В ней

установлен интерференционный  фильтр, предназначенный для подавления

фоновых помех, а также  устройство, обеспечивающее фазовое  детектирование

отраженной ракетой сигналов. В связи с тем, что локатор  работает по

своим объектам, то с целью  увеличения отражательной способности  ракеты

на нее устанавливается  зеркальный уголковый отражатель, который

представляет

собой систему из пяти рефлекторов, обеспечивающих распределение упавшей

на них световой энергии  таким образом, что основная ее часть  идет в

сторону лазерного локатора. Это повышает эффективность отражающей

способности ракеты в тысячи раз.

      Локатор  имеет три устройства слежения  по углам: точный и грубый

датчики по углам и еще  инфракрасную следящую систему. Технические

данные первого датчика  определяются в основном оптическими  характеристиками

приемо-передающей системы. А так как диаметр входной  оптической системы

равен 300мм и фокусное расстояние равно 2000м, то это обеспечивает

угловую разрешающую способность 80 угловых секунд. Сканирующее устройство

имеет полосу пропускания 100Гц. Второй датчик имеет оптическую систему  с

диаметром 150мм и меньшее  фокусное расстояние. Это дает разрешающую

способность по углу всего 200 угловых секунд, т.е. обеспечивает меньшую

точность, чем первый. В  качестве приемников излучения оба  канала оснащены

фотоумножителями, т.е. наиболее чувствительными элементами из имеющихся.

Перед приемником излучения  располагается интерференционный  фильтр с

полосой пропускания всего  в 1.5 ангстрема. Это резко снижает  долю

приходящего излучения от фона. Полоса пропускания согласована  с длиной

волны излучения лазера, чем обеспечивается прохождение  на приемник только

своего лазерного излучения.

      Локатор  позволяет работать в пределах  от 30 до 30000м. Предельная

высота полета ракеты 18000м. Сообщается, что этот локатор обычно

располагается от ракеты на расстоянии около 1000м  и на линии,

составляющей с плоскостью полета ракеты 45 градусов. Измерение  параметров

движения ракеты с такой  высокой точностью на активном участке  полета

дает возможность точно  рассчитать точку ее падения.

      Локатор  для слежения. Рассмотрим локатор созданный по заказу

НАСА и предназначенный для слежения за спутниками. Он предназначался для

слежения за собственными спутниками и работал совместно  с радиолокатором,

который выдавал координаты спутника с низкой точностью. Эти координаты

использовались для предварительного наведения лазерного локатора,

который выдавал координаты с высокой точностью. Целью эксперимента было

определение того, насколько  отклоняется истинная траектория спутника от

расчетной, - чтобы узнать распределение поля тяготения Земли  по всей ее

сфере. Для этого на полярную орбиту был запущен спутник "Эксплорер-22".

Его орбита была рассчитана с высокой точностью, но в качестве исходных

данных вложили информацию, что поле тяготения определяется формой Земли,

т.е. использовали упрощенную модель. Если же теперь в процессе полета

спутника наблюдалось  уменьшение высоты его относительно расчетной

траектории, то очевидно, что  на этом участке имеются аномалии в поле

тяготения.

      По спутнику "Эксплорер-22" была, по сообщению  НАСА, проведена

серия экспериментов и  часть этих данных была опубликована. В одном из

сообщений говорится, что  на расстоянии 960 км. ошибка в дальности

составляла 3м. Минимальный  угол, считываемый с кодируемого  устройства,

был равен всего пяти угловым  секундам.

      Интересно,  что в это время появилось  сообщение, что американцев

опередили в их работе французские  инженеры и ученые. Сотрудники лаборатории

Сан-Мишель де Прованс провели  серию экспериментов по наблюдению за тем же

спутником, используя лазерный локатор своего производства.

 

 

1.3                БОРТОВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

 

      Зарубежная  печать сообщает, что в военной  авиации стран США и

НАТО стали широко использоваться лазерные дальномеры и высотомеры, они дают

высокую точность измерения  дальности или высоты, имеют небольшие  габариты и

легко встраиваются в систему  управления огнем. Помимо этих задач  на

лазерные системы сейчас возложен ряд других задач. К ним  относятся

наведение

и целеуказание. Лазерные системы наведения и целеуказания используются

в вертолетах, самолетах  и беспилотных летательных аппаратах. Их разделяют

на полуактивные и активные. Принцип построения полуактивной системы

следующий:

      цель облучается  излучением лазера или непрерывно  или импульсно,

но так, что-бы исключить потерю цели лазерной системы самонаведения,

для чего подбирается соответствующая  частота посылок. Освещение цели

производится либо с наземного, либо с воздушного наблюдательного  пункта;

      отраженное  от цели излучение лазера воспринимается  головкой

самонаведения, установленной  на ракете или бомбе, которая определяет

ошибку в рассогласовании  положения оптической оси головки  с траекторией

полета. Эти данные вводятся в систему управления, которая  и обеспечивает

точное наведение ракеты или бомбы на освещаемую лазером  цель.

      Лазерные  системы охватывают следующие  виды боеприпасов:

бомбы, ракеты  класса "воздух-земля", морские торпеды. Боевое применение

лазерных систем самонаведения  определяется типом системы, характером цели и

условиями боевых действий. Например, для управляемых бомб целеуказатель

и бомба с головкой самонаведения  могут находиться на одном носителе.

      Для борьбы  с тактическими наземными целями  в зарубежных лазерных

системах целеуказание может быть производиться с вертолетов или с помощью

наземных переносных целеуказателей, а поражение выполняться с вертолетов

или самолетов. Но отмечается и сложность использования целеуказателей с

воздушных носителей. Для  этого требуется совершенная  система стабилизации

для удержания лазерного  пятна на цели.

 

 

1.4              ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗВЕДКИ

 

      Для разведки  с воздушных в зарубежных армиях используются самые

различные средства: фотографические, телевизионные, инфракрасные,

радиотехнические и др. Сообщается, что наибольшую емкость полезной

информации дают средства фоторазведки. Но им присущи такие  недостатки, как

невозможность ведения скрытной разведки в ночных условиях, а также

длительные сроки обработки  передачи и предоставления материалов, несущих

информацию. Передавать оперативно информацию позволяют телевизионные

системы, но они не позволяют  работать ночью и в сложных  метеоусловиях.

Радиосистемы позволяют  работать ночью и в плохих метеоусловиях, но они

имеют относительно невысокую  разрешающую способность.

      Принцип  действия лазерной системы воздушной  разведки заключается

в следующем. Излучение с  бортового носителя облучает разведуемый участок

местности и расположенные  на нем объекты по-разному отражают упавшее на

него излучение. Можно  заметить, что один и тот же объект, в зависимости

от того, на каком фоне он расположен имеет различный коэффициент яркости,

следовательно, он имеет  демаскирующие признаки. Его легко  выделить на

окружающем фоне. Отраженный подстилающей поверхностью и объектами, на

ней расположенными, лазерное излучение собирается приемной оптической

системой и направляется на чувствительный элемент. Приемник преобразует

отраженное от поверхности  излучение и электрический сигнал, который

будет промодулирован по амплитуде в зависимости от распределения яркости.

Поскольку в лазерных системах разведки реализуется, как правило, строчно-

кадровая развертка, то такая  система близка к телевизионной.

Узконаправленный

луч лазера развертывается перпендикулярно направлению полета самолета.

Одновременно с этим сканирует  и диаграмма направленности приемной

системы. Это обеспечивает формирование строки изображения. Развертка  по

кадру обеспечивается движением  самолета. Изображение регистрируется либо

на фотопленку, либо может  производиться на экране электронно-лучевой

трубки.

1.5   ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ  ИНДИКАТОРЫ НА ЛОБОВОМ СТЕКЛЕ

 

      Для использования  в прицельно-навигационной системе  ночного

видения, предназначенной для истребителя F-16 и штурмовика A-10 был

разработан голографический  индикатор на лобовом стекле. В  связи с тем, что

габариты кабины самолетов  невелики, то с тем, что-бы получить большое

мгновенное поле зрения индикатора разработчиками было решено разместить

коллимирующий элемент под приборной доской. Оптическая система включает

три раздельных элемента, каждый из которых обладает свойствами

дифракционных оптических систем: центральный изогнутый элемент  выполняет

функции коллиматора, два  других элемента служат для изменения  положения

лучей. Разработан метод  отображения на одном экране объединенной

информации: в форме растра и в штриховой форме, что достигается  благодаря

использованию обратного  хода луча при формировании растра с интервалом

времени 1.3мс, в течении которого на ТВ-экране воспроизводится информация в

буквенно-цифровой форме  и в виде графических данных, формируемых  штриховым

способом. Для экрана ТВ-трубки индикатора используется узкополосный

люминофор, благодаря чему обеспечивается хорошая селективность

голографической

системы при воспроизведении  изображений и пропускание света  без розового

оттенка от внешней обстановки. В процессе этой работы решалась проблема

приведения наблюдаемого изображения в соответствие с  изображением на

индикаторе при полетах  на малых высотах в ночное время (система ночного

видения давала несколько  увеличенное изображение), которым  летчик не мог

пользоваться, поскольку  при этом несколько искажалась картина, которую

можно бы было получить при  визуальном обзоре. Исследования показали, что

в этих случаях летчик теряет уверенность, стремится лететь с  меньшей

скоростью и на большой  высоте. Необходимо было создать систему,

обеспечивающую получение действительного изображения достаточно большого

размера, чтобы летчик мог  пилотировать самолет визуально  ночью и в сложных

метеоусловиях, лишь изредка сверяясь с приборами. Для этого потребовалось

широкое поле индикатора, при  котором расширяются возможности  летчика по

пилотированию самолета, обнаружению  целей в стороне от маршрута и

производству противозенитного маршрута и маневра атаки целей. Для

обеспечения этих маневров необходимо большое поле зрения по углу места и

азимуту. С увеличением  угла крена самолета летчик должен иметь широкое

поле зрения во вертикали. Установка коллимирующего элемента как можно

выше и ближе к глазам летчика была достигнута за счет применения

голографических элементов  в качестве зеркал для изменения  направления

пучка лучей. Это хотя и  усложнило конструкцию, однако дало возможность

использовать простые  и дешевые голографические элементы с высокой

отдачей.

      В США  разрабатывается голографический  координатор для распознавания

и сопровождения целей. Основным назначением такого коррелятора  является

выработка и контроль сигналов управления наведения ракеты на среднем

и заключительном участках траектории полета. Это достигается путем

мгновенного

сравнения изображений земной поверхности, находящейся в поле зрения

системы в нижней и передней полусфере, с изображением различных  участков

земной поверхности по заданной траектории, хранимым в запоминающем

устройстве

системы. Таким образом обеспечивается возможность непрерывного определения

местонахождения ракеты на траектории с использованием близко лежащих

участков поверхности, что  позволяет проводить коррекцию  курса в

условиях частичного затемнения местности облаками. Высокая точность на

заключительном этапе  полета достигается с помощью  сигналов коррекции с

частотой меньше 1 Гц. Для  системы управления ракетой не требуется

инерциальная система  координат и координаты точного  положения цели.

Как сообщается, исходные данные для данной системы должны обеспечиваться

преварительной аэро- или космической разведкой и состоять из серии

последовательных кадров, представляющих собой Фурье-спектр изображения

или панорамные фотографии местности, как это делается при  использовании

существующего площадного коррелятора  местности. Применение этой схемы,