CC BY
18Концепция создания помехозащищенных радиолиний радиогидроакустических систем в перспективных авиационно-патрульных комплексах Военно-Морского Флота
Полковник А.Н. СУЧКОВ, доктор технических наук
Капитан Р.П. КОЛМАКОВ
Капитан 3 ранга С.С. ШАМРАЁВ
АННОТАЦИЯ ABSTRACT
Представлены предложения по повышению скрытности радиолиний беспилотных летательных аппаратов — ретрансляторов перспективных авиа-ционно-патрульных комплексов ВМФ при выполнении задач противолодочного поиска.
Беспилотный летательный аппарат, радиолиния, пространственная скрытность, шумоподобный сигнал, цифровой радиоканал.
The paper presents proposals to improve the stealth of radio links of unmanned repeater drones in advanced aircraft patrol complexes of the Navy when performing anti-submarine search tasks.
KEYWORDS
Unmanned aerial vehicle, radio link, spatial stealth, noise-like signal, digital radio channel.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
ПРИ НАРАСТАНИИ вероятности угрозы применения вероятным противником ядерного оружия необходимо быстро и эффективно производить поиск подводных лодок (ПЛ) противника, осуществлять слежение за ними, а при необходимости — и их уничтожение.
Основным средством поиска и уничтожения ПЛ является морская противолодочная авиация ВМФ РФ, эффективность применения которой в значительной степени определяется степенью радиоэлектронной защиты от средств радиоэлектронного поражения противника.
Противолодочная авиация ВМФ РФ состоит из авиационных противолодочных комплексов (АПЛК) самолетного и вертолетного типа.
На сегодняшний день успешно выполняют задачи противолодочного поиска АПЛК вертолетного типа, оснащенные современной поисково-прицельной системой, которая предназначена для обнаружения, отслеживания и уничтожения ПЛ днем
и ночью в простых и сложных метеоусловиях. Воздушные суда (ВС) вертолетного типа могут: обеспечивать выполнение противолодочных задач как одиночно, так и в составе группы, во взаимодействии с кораблями во всех географических широтах; работать как с берегового аэродрома, так и с борта корабля1.
Наиболее эффективный способ поиска ПЛ — радиогидроакустический (рис. 1). Он заключается в выставлении поля радиогидроакустических буев (РГБ), которые обнаруживают шумы ПЛ и передают эту информацию на борт ВС, где происходит классификация обнаруженного объекта в целях слежения за ним или его уничтожения.
Рис. 1. Радиогидроакустический поиск ПЛ
Однако применение пилотируемых ВС при радиогидроакустическом поиске ПЛ противника обусловлено большими материальными и людскими ресурсами, а также определенными трудностями, такими как:
• сложность выполнения полетов с ограниченных взлетно-посадочных площадок полетных палуб надводных кораблей в условиях волнения моря;
• сложность подготовки ВС к полетам с надводных кораблей в связи с ограниченными размерами ангаров, вибрацией от корабельных конструкций и наличием электромагнитных полей от работающих радиотехнических систем корабля;
• необходимость выполнения задач в открытом море за пределами дальности действия корабельных радиотехнических систем;
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ РАДИОЛИНИЙ РАДИОГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В ПЕРСПЕКТИВНЫХ АПК ВМФ
Противолодочная авиация ВМФ РФ состоит из авиационных противолодочных комплексов (АПЛК) самолетного и вертолетного типа. На сегодняшний день успешно выполняют задачи противолодочного поиска АПЛК вертолетного типа, оснащенные современной поисково-прицельной системой, которая предназначена для обнаружения, отслеживания
и уничтожения ПЛ днем и ночью в простых и сложных метеоусловиях.
• необходимость преодоления противодействия противника (радиоэлектронного, гидроакустического, огневого);
• необходимость учета ограничений в применении ВС по гидрометеорологическим условиям;
• необходимость выполнения задачи при отсутствии запасных посадочных площадок.
Таким образом, можно сделать вывод, что использование ВС для радиогидроакустического поиска ПЛ противника имеет ряд тактических и технических ограничений.
Концепция создания перспективных авиационно-патрульных комплексов (АПК) ВМФ предполагает активное использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в том числе для задач противолодочного поиска. Предполагается использовать БПЛА в качестве ретрансляторов гидроакустических сигналов от поля РГБ на командный пункт2. Данное решение обеспечит тактическое, техническое и экономическое преимущество по сравнению с пилотируемыми ВС при выполнении задач противолодочного поиска.
Анализ действующих и перспективных противолодочных систем показал, что в радиолиниях между ВС и РГБ («БПЛА-РГБ») отсутствует какая-либо радиоэлектронная защита, что является неприемлемым фактором в современных условиях ведения боевых действий, в которых важную роль занимают радиоэлектронная разведка и радиоэлектронная борьба (РЭБ) в целом. Активная работа средств РЭБ может парализовать задачу противолодочного поиска, что приведет к срыву выполнения противолодочных задач3.
Отсюда следует вывод, что разработка помехозащищенных радиолиний «БПЛА-РГБ» является актуальной научной задачей при развитии концепций перспективных АПК ВМФ, в том числе за счет ограничений полезной нагрузки аппаратуры БПЛА, не позволяющей дополнительно разместить аппаратуру противодействия средствам РЭБ, по аналогии с современными пилотируемыми ВС.
Анализ показал, что наиболее эффективное подавление радиолиний «БПЛА-РГБ» осуществляется воздушными средствами РЭБ противника, так как значительная высота полета и высокая мобильность обеспечивают наилучшую дальность эффективного радиоподавления4. К примеру, специализированный постановщик помех системам связи и управления — самолет РЭБ ЕС-130Н Compass Call5 (рис. 2) потенциально способен обнаружить и подавить радиолинию «БПЛА-РГБ» на высоте 9000 м и на расстоянии до 420 000 м.
Рис. 2. Самолет РЭБ ЕС-130Н Compass Call
К основным методам создания по-мехозащищенных радиолиний «БП-ЛА-РГБ», которые могут быть реализованы в современных АПК ВМФ, можно отнести следующие.
Первый. Применение направленных антенн, которые позволят повысить пространственную скрытность за счет возможности формирования узкой диаграммы направленности (ДН) и низкого уровня их боковых лепестков6,7.
Для реализации данной концепции в ряде научных работ, в том числе и зарубежных авторов, рассматривается вариант использования адаптивной фазированной антенной решетки, состоящей, например, из ножевых антенн, расположенных на фюзеляже ВС8.
Также одной из разновидностей антенн, обладающих схожими возможностями, являются директорные антенны типа «волноводный канал». Конструкция данных антенн состоит из вибраторов, выполняющих роль директоров и рефлектора. Увеличение числа директоров сужает ДН и увеличивает интенсивность излучения в направлении главного максимума. Расчеты показали, что двух директоров будет достаточно для того, чтобы обеспечить необходимые параметры ДН передающей антенны.
Для БПЛА, с учетом их ограниченных массогабаритных характеристик, целесообразно проектировать антенны путем их напыления на нижней части крыла и фюзеляжа (рис. 3).
Рис. 3. БПЛА с приемной и передающими антеннами
Разработка таких антенных систем позволит сфокусировать энергию в пространстве, за счет чего повысится скрытность радиолиний «БПЛА-РГБ» и тем самым снизится возможность формирования преднамеренных помех9,10,11.
В т о р о й . Применение сложных шумоподобных сигналов (ШПС), которые не будут заметны средствам радиоэлектронной разведки противника и защищены от возможных имитоатак, направленных на дезинформирующие «вторжения» в радиолинию «БПЛА-РГБ»12.
Создание ШПС обеспечивается расширением базы радиосигналов путем их модуляции различными кодовыми последовательностями, например, кодом Баркера, Уолша и др.13 В результате такого кодирования уровень спектральной плотности мощности передаваемого радиосигнала будет соизмерим или ниже уровня естественных, а также преднамеренных шумовых радиопомех (рис. 4).
Из рисунка видно, что использование ШПС (2), по сравнению с узкополосным сигналом (1), позволит «спрятать» полезный радиосигнал
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ РАДИОЛИНИЙ РАДИОГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В ПЕРСПЕКТИВНЫХ АПК ВМФ
Рис. 4. Сравнительная характеристика нормированных спектральных составляющих: 1 — узкополосного сигнала; 2 — широкополосного сигнала; 3 — спектр естественных (преднамеренных) шумовых помех
БПЛА-ретранслятора ниже уровня естественных либо преднамеренных помех (3), что затруднит обнаружение данных радиоизлучений станциями радиоэлектронной разведки противника и, как следствие, сделает невозможным дальнейшее радиопротиводействие со стороны вероятного противника.
Помимо высокой скрытности для систем с ШПС свойственны следующие отличительные достоинства:
• высокая помехоустойчивость, характеризующаяся способностью нормального функционирования радиолинии при передаче информации или управлении РГБ при значительном превышении уровня радиопомех над полезным сигналом;
• способность к кодовому разделению и уплотнению сигналов при передаче информации и многоканальных траекторных измерениях; хорошая электромагнитная совместимость и эффективность использования частотного спектра по сравнению с узкополосными сигналами14.
Третий. Использование цифровых каналов передачи информации.
Цифровой метод обработки сигнала дает возможность применять новые математические алгоритмы, например корректирующее кодирование. В процессе модуляции, демодуляции цифровой детектор дает более точное значение. Переход на цифровую обработку сигнала позволяет точнее реализовать все математические модели, достичь максимальной потенциальной помехоустойчивости при практической реализации15.
Следовательно, для повышения помехозащищенности радиолиний БПЛА-ретрансляторов предлагается использовать комбинацию вышеперечисленных методов, к которым относится:
• применение направленных антенн, которые позволят повысить пространственную скрытность за счет возможности формирования узкой ДН и низкого уровня их боковых лепестков.
• использование ШПС, которые повысят помехоустойчивость и надежный прием информации при низком уровне сигнала по отношению
Концепция создания перспективных авиационно-патрульных комплексов (АПК) ВМФ предполагает активное использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в том числе для задач противолодочного поиска. Предполагается использовать БПЛА в качестве ретрансляторов гидроакустических сигналов от поля РГБ на командный пункт. Данное решение обеспечит тактическое,
техническое и экономическое преимущество по сравнению с пилотируемыми ВС при выполнении задач противолодочного поиска. Разработка помехозащищенныхрадиолиний «БПЛА-РГБ» является актуальной научной задачей при развитии концепций перспективных АПК ВМФ.
к уровню помехи и спектральную скрытность за счет снижения спектральной плотности мощности передаваемого сигнала.
• разработка цифровых каналов передачи информации, позволяющих на основе применения новых методов и алгоритмов дополнительно повысить помехоустойчивость радиоканала передачи данных.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что внедрение рассмотренных в статье методов позволит создать помехозащищенные радиолинии БПЛА-ретрансляторов перспективных АПК ВМФ. Это повысит эффективность радиогидроакустического поиска и, как следствие, вероятность обнаружения и уничтожения ПЛ противника.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Бородавкин А.Н., Курносов А.А., Матвеев С.А. Авиационные радиогидроакустические системы обнаружения подводных лодок: аналитический обзор материалов открытой печати: монография. СПб.: БГТУ Инфо-Да, 2020. 198 с.
2 Аладинский В.А. БПЛА военного назначения: монография / В.А. Аладинский, С.В. Богдановский, В.М. Клименко и др. Череповец: РИО ВВИУРЭ, 2019. Ч. 2. 784 с.
3 Куприянов А.И., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Основы теории. М.: Вузовская книга, 2011. 800 с.
4 Перунов Ю.М., Мацукевич В.В., Васильев А.А. Зарубежные радиоэлектронные системы. Системы радиоэлектронной борьбы. М.: Радиотехника, 2010. Кн. 2. 351 с.
5 Михайлов Р.Л. Радиоэлектронная борьба в вооруженных силах США. СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 131 с.
6 Серков В.П. Теория электромагнитного поля и распространение радиоволн.
Распространение радиоволн. Л.: ВАС, 1973. Ч. 2. 255 с.
7 Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.
8 Бородавкин А.Н., Курносов А.А., Матвеев С.А. Авиационные радиогидроакустические системы обнаружения...
9 Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов.
10 Илларионов Б.В. Основы построения радиотехнических систем: учеб. пособие. Воронеж: ВИРЭ, 2003. 163 с.
11 Горновицкий И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. М.: Советское радио, 1986. 512 с.
12 Бородавкин А.Н., Курносов А.А., Матвеев С.А. Авиационные радиогидроакустические системы обнаружения.
13 Варакин Л.Е. Системы связи с шумо-подобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.
14 Там же.
15 Аладинский В.А. БПЛА военного назначения.
