Обнаружение и целе указание летательных аппаратов выполненных по технологии «стелс» с использованием свободных аэростатных репитеров*
Введение
На сегодняшний день под устройствами, выполненными по технологии «стелс», подразумеваются аппараты, в которых посредством специально разработанных геометрических форм, поглощающих материалов и покрытий, уменьшается как их собственная эмиссия, так и отражение сигнала в сторону источника излучения.
В результате этого резко снижается его заметность при использовании одного или нескольких способов обнаружения.
Условно, такие аппараты можно разделить на два больших класса – дозвуковые высотные разведчики и БЛА, действующие скрытно и в условиях максимального радио молчания; и сверхзвуковые ударные машины, прорывающие оборону противника и действующие при максимально возможной поддержке средств радио противодействия.
При выполнении летательных аппаратов по технологии «стелс», добиться полного поглощения волн независимо от угла падения технологически невозможно, поэтому главной целью является отражение волн таким образом, чтобы отражённый сигнал не вернулся в точку, откуда он пришёл.
Грубо говоря, слабо излучая в направлении локационной станции, аппарат продолжает достаточно интенсивно переизлучать полученный импульс в других направлениях.
Я хочу подчеркнуть, в современных способах пеленгации, под излучать и переизлучать понимается не только эмиссия в радио диапазоне, но и излучение энергии в любой форме.
Часть первая
Пеленгация дозвуковых высотных разведчиков и БЛА
Особенностью применения дозвуковых высотных разведчиков и БЛА, является то, что их полет идет в режиме максимальной секретности, нарушения международного права, в режиме максимального радиомолчания и отсутствия радиопротиводействия.
Принуждение нарушителя международных законов о воздушном пространстве прекратить миссию, проявить себя и использовать системы радиопротиводействия, что бы вывести обнаруженный дорогостоящий аппарат из зоны поражения – можно рассматривать как победу сил ПВО в противостоянии и последующую возможность оказать сильное дипломатическое давление на нарушителя конвенций.
Если учесть что стоимость БЛО такого класса – десятки миллионов долларов, а пилотируемого разведчика – сотни миллионов долларов, то затраты в несколько десятков тысяч долларов на единичную операцию не представляются чрезмерными.
На сегодняшний день, основной способ обнаружения таких летательных аппаратов это использования разнесенных на большое расстояние модулей приемной и передающей антенны и использование антенн с искусственно формируемой апертурой.
К сожалению, такие системы низко мобильны и очень дорогостоящие.
Если учесть, что нужно прикрывать очень большие пространства и идет непрерывное совершенствование аппаратуры и покрытий, используемых в технологии «стелс», изготовление и модернизация таких дорогостоящих стационарных локационных станций представляет серьезную проблему.
Не меньшую проблему представляет собой необходимость объединения таких стационарных, «загоризонтно» расположенных модулей в единую сеть, посредством систем связи, которые являются дополнительным слабым звеном.
В основу предложенного способа обнаружения положено использования ретрансляции с разных направлений отраженного от летательного аппарата сигнала радиолокационной станции с помощью одноразовых аэростатов-репитеров.
Для пеленгации цели используются несколько свободно летящих репитеров, являющихся опорными точками для триангуляции, излучающий мобильный антенный модуль и один или два принимающих мобильных антенных модуля, расположенных на расстоянии прямой видимости.
Связь и обмен информации между модулями обеспечивается по закрытому каналу.
Отказ от совмещения в одном устройстве приемной и передающей станции позволяет резко сузить ширину диаграммы направленности и соответственно увеличить мощность падающую на единичную облучаемую площадь пеленгуемой цели.
Как передающая, так и приемные антенны синхронно двигаются, сканируя пространство, управляемые одним из типов синхронизирующих устройств.
В дополнение к основному движению, облучатели (дефлекторы) приемных антенн совершают самостоятельное сканирующее движение под некоторым углом к горизонту, со скоростью сканирования в десятки раз выше скорости движения самой антенны.
Каждый цикл сканирования с помощью движения облучателей охватывает своим возвратно поступательным движением угол примерно 20-25*.
То есть, по мере перемещения, диаграммы направленности излучающей антенны, диаграмма направленности приемной антенны, двигаясь синхронно с ней, постоянно совершает циклические возвратно поступательные движения.
Скорость движения облучателей и направление смешения сектора сканирования всего комплекса (сопровождение цели) выбирается так, чтобы в течение времени нахождения цели в створе излучающей антенны, приемная антенна выполнила 3-4 сканирования за счет движения облучателей.
Наклон плоскости движения облучателей под некоторым углом к горизонту, заложен для определения высоты полета аэростатов-репитеров.
/ Для упрощения объяснения на рисунке показано взаимодействие с передающей одной приемной антенны. Антенны показаны в момент движения с лева направо/
Положение цели в пространстве определяется опосредственно, по взаимному положению цели и нескольких, достаточно близко расположенных к ней (10-15км) аэростатов-репитеров.
Аэростаты репитеры, местоположение которых в пространстве определяется локационной станцией с высокой точностью, принимают от пролетающей мимо них и ниже цели, отраженный сигнал передающей антенны и, усилив его без изменения основных параметров в несколько десятков раз, переизлучают в пространство.
Усиление и переизлучение сигнала происходит за счет сверхрегенеративного генератора-детектора подвешенного под аэростатом-репитером.
Пространственный угол и дальность до цели получают пересчетом данных о точном пространственном положения нескольких аэростатов-репитеров и времени прохождения сигнала по цепочке /передающая антенна – цель – аэростат репитер – приемная антенна/
Для проведения пеленгации и последующего целеуказания, несколько сотен аэростатов репитеров запускаются, с учетом розы ветров с земли или с транспортного самолета.
Заполнение аэростата происходит автоматически, в момент запуска.
Учитывая ориентировочную стоимость такого аэростата примерно на уровне нескольких долларов и максимальную скорость ветра, при которой возможна эксплуатация БПЛА или высотного разведчика — запуск в течение 10 часов нескольких сотен репитеров позволяет без чрезмерных затрат контролировать пространство в зоне обзора локационной станции сантиметрового диапазона.
Аэростат репитер представляет собой шар зонд с текстурированной поверхностью, под которым подвешена горизонтальная воздушная турбинка и коаксиальный одно транзисторный сверх регенератор и чип управления.
Как я уже указал выше, стоимость такого «устройства» примерно на уровне подарочной открытки с чипом, играющим «хэппи бес дэй to ю».
Текстурированная поверхность требуется для того, что бы обеспечить вращение аэростата в воздушном потоке.
Такое вращение позволяет замедлить полет и обеспечивает устойчивую работу турбинки ветрогенератора.
Мощность производимая ветрогенератором примерно 1-2 ватта, что при использовании конденсатора накопителя позволяет получить излучение в момент возбуждения сверхрегенератора под действием отраженного от цели сигнала 100-200 мвт.
Кривая нарастания режима генерации и время релаксации зависят от момента прихода сигнала, отраженного от цели и его мощности.
Чип управления синхронизирует период релаксации с приходом импульса от боковых лепестков передающей антенны.
При необходимости можно выполнить аэростат-репитер управляемый по высоте, что позволит расширить его возможности и, используя разнонаправленность воздушных потоков на разных высотах, увеличить время нахождения в контролируемом пространстве.
Окупит ли такая модернизация резкое увеличение стоимости, без натурных экспериментов сказать очень трудно.
Репитер* — повторитель, предназначен для повторения
Аргумент: репитеры могут попасть как в сектор «перед излучателем», так и в противоположный.
Решающее устройство при этом, безусловно, должно знать истинный азимут излучателя и приемника.
Этот подход к решению «обратной задачи рассеяния» я бы попробовал реализовать через модуляцию сигнала излучателя, как функцию азимута излучателя. При этом становится возможным оновременная обработка картинки всего горизонта.
При переходе в режим боевой тревоги, возможно применение шифрование сигнала излучателя для противодействия средствам РЭБ.
Часть репитеров, мне кажется, можно привязать и использовать долгое время «в стационарном виде», ну хотя бы для экономии.
---…Не вижу причин для синхронизации приемной станции с движением передающей…--
/// В этом случае значительно выше помехозащищенность
-…Решающее устройство … должно знать истинный азимут излучателя и приемника….--
/// Да, это естественно – станция определяет положение репитеров по отношению к себе
--… я бы попробовал реализовать через модуляцию сигнала излучателя, как функцию азимута излучателя. При этом становится возможным оновременная обработка картинки всего горизонта….-
/// Не понял! Зачем кому то передавать где расположена станция. В случае конфликта ее и так почти сразу «шрайком » накроют….
--…Часть репитеров, мне кажется, можно привязать и использовать долгое время «в стационарном виде», ну хотя бы для экономии…--
/// Высота полета репитера 10-14 тысяч метров…
Уточню: репитер — не просто повторитель, это ретранслятор, то есть повторитель принятого сигнала на другой частоте. Это мало что меняет, идея все равно интересная.
Помните, не так давно был материал про набор беспилотников, ведущих себя как стая. По моему Ваша мысль может быть неплохо усовершенствована и в этом направлении.
И, конечно, надо организовать «ответы» репитеров в своих таймслотах, чтобы не орали все сразу, и идентификация репитера и обработка данных при этом облегчатся.
-…не просто повторитель, это ретранслятор… на другой частоте.
/// нет, из соображения помехозащищенности и особенностей сверхрегенератора, именно просто повторитель
--… организовать «ответы» репитеров в своих таймслотах, чтобы не орали все сразу, ..--
///Они импульсные — особенность сверхрегенератора – и синхронизируются в момент прохождения через него директрисы передающей антенны
--..А каким образом «отказ от совмещения в одном устройстве приемной и передающей станции позволяет резко сузить ширину диаграммы направленности»?...—
Я не совсем четко выразился – в случае разделения меняется также и допустимая мощность импульса. У антенн разные требования по количеству и интенсивности боковых лепестков. При сужении диаграммы/увеличении мощности без специальных наваротов их количество резко увеличивается.
Для передающей это не так существенно.
скорость самолета примерно 1000 км/ч (Б-2)
скорость подъема еростата — 20м/с (72 км/ч)
пока еростат поднимется на высоту хотя бы 10 км, пройдет 10 минут минимум. За это время самолет пройдет 166 км.
В общем затея — полная херня. Аффтар забывает, что по высоте и длине масштабы задачи разнятся на три порядка. Т.е. дальность полета — 2..5 тыщ км, а высота 3..10 км. При таком подходе понадобятся миллионы этих еростатов с учетом запаса для неоднократного использования.
Афтар как обычно показал пример, как взрывотехник решает задачи ИТ.
Трос можно сделать электропроводным, что сильно затруднит работу вражеских самолетных радаров.
--… Никакой РЛС вообще не надо, надо кучу … дешевых китайских операторов, следить за небом…. будут выстреливаться из пушек…(локальный коммунизм где-то уже наступил)….--
Аффтар об этом не знает. Зря сказали — расстроится и не сможет сделать патентную заявку.
А вообще югославы использовали более простой метод: подсвечивали самолеты с земли обычными бытовыми микроволновками и этого хватало.
-..чего мучиться — забыли что ли что эти невидимки прекрасно видны на старых локаторах с большей длиной волны- вернуть их со свалок и следить за небом..—
///есть одна маленькая проблема – используемые небольшие углепластиковые дроны на порядок менее заметны чем бомбардировщики стелс в югославии.
Вторая — когда пойдут бомберы — этой системе придется работать в условиях радиопротиводействия (это будет во второй части)
А третье – самое смешное – что по используемому принципу самые навороченные станции по перехвату таких целей как раз и вернулись к принципу станции «редут» 1941года ….
Вот только стоят они как 1000 редутов (позолоченных) и требуют спутникового обслуживания
--… как репитеры отличают отраженный сигнал от сигнала РЛС или соседних репитеров? Стоит лучу РЛС попасть в один из них как начнется «цепная реакция» и все начнут непрерывно «галдеть»…--
/// Они работают в импульсном режиме.
Прямой и боковых лепестков (мощный) луч с передающей антенны синхронизирует мультигенератор репитеров и разрешает им возбуждение от отраженного сигнала только в определенных временных воротах.
Друг на друга могут повлиять только расположенные ближе пяти километров, но при этом они сохранят отображение цели, просто сольются в один.
Я пропишу работу репитера во второй части. Сейчас просто много работы – начался отопительный сезон….
--…стоило бы не создавать единый цельный комплекс..—
/// Единым такой комплекс не будет по определению – наклонная дальность такого комплекта примерно 70-90км.
То есть даже для прикрытия небольшой страны или района – несколько наземных комплектов.
А вот работать они могут, при хорошем учете роза ветров, последовательно на одни и те же репитеры.
Судя по информации в прессе уже существуют станции способные взять стелс на сотни километров, но это стационарные сверхсложные комплексы или, как я уже писал антенны разнесенные на сотни километров и работающие через спутники, причем с учетом времени прохождения сигнала и всех задержек.
Т.е. — регистрация на уровне экспериментов со сверх световыми частицами….
Впрочем, скорее всего такое уже и сделали, так как идея множества скрытны, маленьких, вспыхивающих буйков сама буквально напрашивается.
А нельзя ли использовать для обнаружения целей использовать излучение космоса? Пасивно принимать космическое излучение, не выдавая своё местонахождение. Ведь под дождём любой невидимка будет сразу виден.
--… Ведь под дождём любой невидимка будет сразу виден…--
///Вы абсолютно правы. Осталось малость – научиться создавать дождь на высоте 12 000м
Но есть и проблемы.
Например такая среда, созданная из простых повторителей — это палка о двух концах, результатом ее работы сможет воспользоваться и противник. Но для того у кого нет стеллсов это не особо критично. Кроме того противник может подсвечивать зону своими радиосредствами и путать нашу математику.
А если применить старые добрые уголковые отражатели? Это три плоскости под углом 90 гр друг к другу, выполненные хоть из металла, хоть из фольгированной фанеры. Пассивен. Работает как катафот, то есть тупо отражает сигнал туда, откуда он пришел. Такие отражатели обычно используются для засветки экранов радаров самолете разведчика противника в местах сосредоточения войск или для имитации последних.
Ну так вот: передатчик радара — стеллс — произвольные углы отражения — уголковый отражатель — снова стеллс (со многих мест и точно в цель под тем же углом) — приемник радара. По моему прекрасно сработает. А обладающая стеллсом сторона пусть пользуется на здоровье, кто ж им запретит самих себя подсвечивать.
Еще плохо если аэростаты будут без веревок, ветер дунул, разлетелись и все. А уголковые отражатели могут и не взлетать. Лишь бы были в районе предполагаемых налетов и побольше.
--…Ну так вот: передатчик радара — стеллс — произвольные углы отражения — уголковый отражатель — снова стеллс … — приемник радара. ….---
///По своей сути, репитер тот же уголковый отражатель только дающий усиление сигнала в 3-4 дб иначе приемник просто может ничего не поймать.
--… А уголковые отражатели могут и не взлетать. Лишь бы были в районе предполагаемых налетов и побольше….---
/// Взлететь придется – есть так называемый эффект земли – на земле они переизлучат вверх.
Кроме того, у стелс наибольший полезный сигнал вверх – аэростаты лучше будут работать выше стелса.
Не совсем, он все же будет излучать во все стороны, а уголковый отражатель узким пучком в обратную сторону, и питания не требует. Трудно сказать что выгоднее.
«на земле они переизлучат вверх.»
Только небольшой процент, основную часть все же вернет.
«у стелс наибольший полезный сигнал вверх»
Этого не знал. Значит все же взлетать придется.
--…«репитер …. дающий усиление сигнала в 3-4 дб»
Не совсем, он все же будет излучать во все стороны, а уголковый отражатель узким пучком в обратную сторону, и питания не требует. Трудно сказать что выгоднее….—
-- …может быть выполнен из фольги внутри круглого аэростатика….--
/// Я прорисовал то что вы сказали – так будет реально работать только процентов 30 баллонов в зоне захвата.
Хотя насчет части баллонов с внутренними отражателями это интересно (при удачном расположении у противника будут проблемы с ориентацией дрона по боковому сканированию) но нужны натурные испытания.
Все-таки активный репитер более дубовый.
-- …«на земле они переизлучат вверх.»
Только небольшой процент, основную часть все же вернет…--
/// Нет , при высоте менее 50м местники задавят все.
Здесь время подъема особой роли не играет – идет работа против разведчика, а в экстренных случаях эмиссия из контейнера истребителя или штурмовика
В общем можно еще пофантазировать, идея хорошая. Так многомиллионные стеллсы можно словно копеечной сетью отлавливать.
--… Работать начнут сразу, а подымаются пусть не спеша. Через полчасика очередь можно повторять, получится объемное облако. … можно еще пофантазировать… многомиллионные стеллсы можно … копеечной сетью отлавливать….---
/// Я всегда считал что техническая проблема эта столбик в степи – пристроиться к нему можно с разных сторон …. было бы желание … :о))
А вообще то необходим мир во всё мире. В парламент каждой страны усадить бы от 5 до 15% депутатов от ООН и тогда глядишь никто никого не сможет и не захочет подчинять.
«А вообще то необходим мир во всё мире.»
Согласен. Самая хорошая гарантия мира — это повсеместная невозможность применения оружия.
Как Вы говорите — Томограф неба.
--… усадить бы от 5 до 15% депутатов … и тогда глядишь …--
/// Вы опять правы и лучше «на десять лет без права переписки». Вот только цифры вы привели дюже скромные…
---….У вас вызывает возражение если в конгрессе и сенате США ….будут так же представлены … интересы всего мира в лице ООН? …. Национальная идентичность, понятие суверенитет не должны быть такими герметичными. …. Необходимо политико-правовые основания под всё это подводить….---
///Вы абсолютно правы.
Но сначала должен быть исторический (ну например Белградский) процесс а уже потом решение о вводе в Вашингтон сил ООН.
А новый наш Союз должен тоже отказаться быть герметичным и обменяться депутатами с равными ему рангом региональными политическими образованиями. То есть, пусть будут в этом Союзе представлен какой то процент депутатов от Евросоюза, Лиги Арабских Государств, Организация Африканского Единства, Организация Американских Государств и т.п. А уних будут заседать по договору какое то количество депутатов от нас. Ну, а по вертикали всем им дать 15% депутатов от ООН.
Любопытно, а согласится ли в этом случае Европарламент, чтобы в нём заседали депутаты от Азии, Африки, Латинской Америки, СНГ... ?
Вот тогда видно будет чего стоит их демократия, и какой она у них характер имеет.
Вряд ли тогда, кто из них посмеет поучать Россию, что такое истинная демократия.
---…. текстурированная поверхность аэростата … только во время подъема аэростата до предельного потолка. Далее … будет только раскачивать репитер как маятник и трубника ветрогенератора перестанет эффективно работать. …---
/// Нет, любой баллон движется несколько медленней потока воздуха за счет обтекания.
Если поверхность текстурирована спиралью, баллон начинает вращаться и движется слегка поперек потока, еще более тормозясь, как результат такого хитрого обтекания, около баллона возникает вертикальный поток дающий возможность работать турбинке.
Вы можете попробовать – наклейте на гелиевый шарик вашей внучки бумажные изогнутые ребрышки и пустите по ветру.
Если повезет/угадаете закрутку он у вас даже петли писать будет, как недоделанный бумеранг…
Но мне хочется услышать более отчетливо — почему пеленгацию по разнесенной схеме «излучатель — приемник» так дорого («это стационарные сверхсложные комплексы») сделать с помощью обычных наземных передвижных установок ПВО?
Насколько я знаю, современный самолет или ракета может атаковать цель, подсвечиваемую кем-то третьим, обычно своим наземным радаром или далеким самолетом радио-разведки.
Почему-бы просто не разделить обычную современную установку ПВО на две части, которые разъезжаются на 50-100 км и «фиксируются на местности»; затем приемник определяет положение передатчика с точностью до метра обычными средствами (я не думаю что это дорого или сложно). После чего работают в том же режиме, что описано в тексте выше, только без шариков-ретрансляторов. Может даже не в парах, а «сеть из десяти приемников с сетью из десяти излучателей».
Разница с описанной выше схемой будет только в расстоянии до самолета — шарик в небе может «пыхкать» в 5 км от обьекта, а наземный излучатель в 50км.
P.S. RQ-170 с фото вначале статьи был недавно взят в плен персами.
--…Идея …. с питанием шарика от само-вращения… ---
/// Это я откуда то взял (откуда честно говоря не помню – привык годами перелапачивать доступные материалы)
-…. забивание неба помехами (или ложными целями) с помощью таких дешевых (но интеллектуальных) шумелок — кто-то наверняка попробует…--
////Нет, современные устр постановки помех и им противодействующие это сложнейшие устройства не на уровне шариков и диполей
-… почему пеленгацию по разнесенной схеме «излучатель — приемник» так дорого («это стационарные сверхсложные комплексы») сделать с помощью обычных наземных передвижных установок ПВО…-
/// мощность отраженного сигнала падает обр пропор квадрату расстояния + большая часть отражения стелсов уходит вверх --- разнесенные наземные станции требуют совершенно уникальной аппаратуры
--…Разница с описанной выше схемой будет только в расстоянии до самолета — шарик в небе может «пыхкать» в 5 км от обьекта, а наземный излучатель в 50км…--
///Это как раз то, о чем я писал выше – на 5км, выше цели, можно еще что то принять но на наклонной дальности пятьдесят и снизу, сигнал нужно сложнейшим и дорогим путем выбирать из шума
--…P.S. RQ-170 с фото вначале статьи был недавно взят в плен персами….—
/// Да, и на сегодня это самая большая угроза а не сверх дорогие самолеты пятого поколения – видимо поэтому янки начали резко сворачивать свою программу 5+ не считаясь с потерями для воен пром
Мер противодействия много, но все сложные и дорогие.
А вот запустив в небо несколько десятков зондов с уголковым отражателем специального типа внутри, это значит, не мешая самим активным станциям (они либо ничего не принимают, либо прием у них узко направлен), подвесить перед ними зеркала которые усложняют определения места станции и наводку на нее в разы.
ракета видит вместо одной станции несколько на разных направлениях