Инфракрасное домашнее проживание

"Heatseeker" перенаправляет здесь. Для других видов использования см. Heatseeker (устранение неоднозначности) .

Современная ВВС инфракрасная ракета воздуха-воздух в

Duration: 27 seconds.0:27

Движение ищущего руководителя Iris-T

Инфракрасное домашнее здание - это система наведения пассивного оружия , которая использует инфракрасную (IR) световую выброс от цели, чтобы отслеживать и следить за ним. Ракеты, которые используют поиск инфракрасных изданий, часто называют «ищущими тепла», поскольку инфракрасные излучения сильно излучаются горячими телами. Многие объекты, такие как люди, двигатели транспортных средств и самолеты, генерируют и испускают тепло, и поэтому особенно видны в инфракрасных длинах волн света по сравнению с объектами на заднем плане.

Инфракрасные искатели - это пассивные устройства, которые, в отличие от радара , не дают никаких признаков того, что они отслеживают цель. Это делает их подходящими для атаки в виде визуальных встреч или более длинных диапазонов, когда они используются с форвардной инфракрасной или подобной системой реплики. Сыряющие тепло чрезвычайно эффективны: 90% всех потерь воздушных боев США в период между 1984 и 2009 годами были вызваны инфракрасными ракетами. Однако они подлежат ряду простых контрмеров, в частности, путем сброса вспышек за целью, чтобы обеспечить ложные источники тепла. Это работает только в том случае, если пилот знает о ракету и развертывает контрмеры вовремя. Со изысканность современных искателей сделала эти контрмеры все более неэффективными.

Первые ИК -устройства были экспериментированы во время Второй мировой войны . Во время войны немецкие инженеры работали над ракками и предохранителями близости , но не успели завершить разработку до окончания войны. Действительно практические дизайны не стали возможными до появления конических сканирования и миниатюрных вакуумных трубок во время войны. В конце 1940-х годов в конце 1940-х годов наблюдались зенитные системы, но электроника и вся область ракетных рокеров были настолько новыми, что потребовало значительного развития до того, как первые примеры вступили в службу в середине 1950-х годов. Ранние примеры имели значительные ограничения и достигли очень низких показателей успеха в бою в течение 1960 -х годов. Новое поколение, разработанное в 1970 -х и 1980 -х годах, добилось больших успехов и значительно улучшило их летальность. Последние примеры 1990 -х годов и на данный момент имеют возможность атаковать цели из своей области зрения (FOV) позади них и даже выбрать транспортные средства на земле.

ИКАРИТЕЛИ также являются основой для многих полуавтоматических командования оружием линии зрений (SACLOS). В этом использовании искатель установлен на тренировочной платформе на пусковой установке, и оператор сохраняет ее вручную в общем направлении цели вручную, часто используя небольшой телескоп. Искатель не отслеживает цель, но ракета, которую часто помогают вспышкам, чтобы обеспечить чистый сигнал. Те же сигналы руководства генерируются и отправляются в ракету с помощью тонких проводов или радиосигналов, направляя ракету в центр телескопа оператора. Системы Saclos такого рода были использованы как для противотанковых ракет , так и для ракет поверхности-воздуха , а также для других ролей.

Пакет инфракрасных датчиков на кончике или головке ракету, ищущей тепло, известен как голова искателя . Код краткости НАТО для воздухом- запуска ракеты с эфиром- Fox Two .

История

Ранние исследования

использовал фотоумножитель В качестве системы прицела в качестве системы прицела и обеспечил освещение с ИК -лампой, установленной над областью прицела.

Способность определенных веществ выпускать электроны при ударе инфракрасным светом была обнаружена знаменитой индийской полиматом Джагадиш Чандра Бозе в 1901 году, который видел эффект в Галене , известный сегодня как сульфид свинца, PBS. В то время было мало заявлений, и он позволил своему патенту 1904 года. В 1917 году Теодор Кейс , как часть своей работы над тем, что стало звуковой системой Movietone , обнаружил, что смесь таллий и серы была гораздо более чувствительной, но была крайне нестабильной электрической точки зрения и оказалась мало использованной в качестве практического детектора. Тем не менее, он некоторое время использовался ВМС США в качестве безопасной системы связи.

В 1930 году введение AG -O -O -CS ( серебро - кислород - цезия ) фотоумножителя обеспечило первое практическое решение для обнаружения IR, сочетая его с слоем Галена в качестве фотокатоды . Усиление сигнала, испускаемого Галеной, фотоумножильник дал полезный выход, который можно было бы использовать для обнаружения горячих объектов на длинных диапазонах. Это вызвало события в ряде стран, в частности, в Великобритании и Германии, где это рассматривалось как потенциальное решение проблемы обнаружения ночных бомбардировщиков .

В Великобритании исследование было проведено, даже главная исследовательская группа в Cavendish Labs выражала желание работать над другими проектами, особенно после того, как стало ясно, что радар будет лучшим решением. Тем не менее, Фредерик Линдеманн , Уинстона Черчилля фаворит в комитете Тизарда , оставался приверженным ИК и становился все более обструкционистом в работе комитета, который в противном случае стремился к развитию радара. В конце концов они распустили комитет и реформировались, оставив Линдеманна от списка, и заполнить свою позицию известным экспертом по радио Эдварда Виктора Эпплтона .

В Германии исследования радар не получали почти такого же уровня поддержки, как в Великобритании, и конкурировали с ИК -разработкой в ​​течение 1930 -х годов. ИК -исследования провели в основном Эдгар Куцшер из Берлина Университета Берлина Работая совместно с AEG . К 1940 году они успешно разработали одно решение; Анлаж гаечного ключа (примерно «подглядывая систему Tom»), состоящий из детектора, расположенного перед пилотом, и большой провизовой фонарь, оснащенный фильтром для ограничения вывода до IR -диапазона. Это обеспечило достаточно света, чтобы увидеть цель на коротком расстоянии, а реактивный гаечный ключ был установлен на небольшом количестве Messerschmitt BF 110 и Dornier Do 17 ночных бойцов . Они оказались в значительной степени бесполезными на практике, и пилоты жаловались на то, что цель часто стала видимой только на 200 метров (660 футов), после чего они все равно видели бы ее. Только 15 были построены и были удалены, поскольку немецкие воздушные радиолокационные системы улучшились, хотя в 1942 году.

AEG работал с теми же системами для использования в резервуарах и развернул ряд моделей в течение войны, с ограниченным производством FG 1250 , начиная с 1943 года. Эта работа завершилась винтовкой Zielgerät 1229 вампирской , который использовался с STG 44 штурмовой винтовкой для ночного использования.

Немецкие искатели

Мадридский энзианской искатель разрабатывался для ракеты поверхности-воздуха.

Упомянутые ранее устройства были детекторами, а не искателями. Они либо дают сигнал, указывающий на общее направление цели, либо в случае более поздних устройств, изображение. Руководство было полностью ручным оператором, смотрящим на изображение. Во время войны в Германии было предпринято ряд усилий по созданию настоящей системы автоматического искателя, как для зенитного использования, так и для судов. Эти устройства все еще были в разработке, когда война закончилась; Хотя некоторые были готовы к использованию, не было работы по интеграции их с ракетным планером, и значительные усилия остались до того, как реальное оружие будет готово к использованию. Тем не менее, летний отчет 1944 года Министерству воздуха Германии заявил, что эти устройства были гораздо лучше разработаны, чем конкурирующие системы, основанные на радиолокационных или акустических методах.

Сознавая преимущества пассивного ИК -дома, исследовательская программа началась с ряда теоретических исследований с учетом выбросов от целей. Это привело к практическому открытию того, что подавляющее большинство результатов ИК с поршневого самолета составляло от 3 до 4,5 микрометров. Выхлоп также был сильным излучателем, но быстро охлаждался в воздухе, чтобы он не представлял ложную цель отслеживания. Исследования также были проведены по атмосферному ослаблению, что продемонстрировало, что воздух, как правило, более прозрачен для IR, чем видимый свет, хотя наличие водяного пара и углекислого газа производила несколько резких капель в транзитивности. Наконец, они также рассмотрели вопрос о фоновых источниках ИК, включая отражения от облаков и аналогичных эффектов, заключив, что это было проблемой из -за того, как он сильно изменился по всему небу. Это исследование показало, что ИК-прокатель может дома на бомбардировщике с тремя двигателями в 5 километрах (3,1 мили) с точностью примерно 1 ~ 10 градусов, Сделать ИК -идентификатор очень желанным устройством.

Команда Kutzscher разработала систему с элетроакустической компанией Kiel, известной как Гамбург , которая готовилась для установки в Blohm & Voss BV 143 Glide Bomb для производства автоматизированной противовоздушной ракету. Более продвинутая версия позволила искателю быть направленным без оси Bombardier, чтобы привязаться к цели по бокам, не летят непосредственно на него. Тем не менее, это представляло проблему, что когда бомба была впервые выпущена, она путешествовала слишком медленно, чтобы аэродинамические поверхности легко контролировали ее, и цель иногда выдвигалась с вида искателя. . стабилизированная платформа Для решения этой проблемы была разработана Компания также разработала рабочую IR близость , помещая дополнительные детекторы, указывающие радиально наружу от центральной линии ракет. что вызвано, когда сила сигнала начала уменьшаться, что он делал, когда ракета прошла цель. Была работа по использованию одного датчика для обеих задач вместо двух отдельных.

Другие компании также взяли на себя работу Eletroacustic и разработали свои собственные методы сканирования. AEG и Kepka из Вены использовали системы с двумя подвижными пластинами, которые постоянно сканируют горизонтально или вертикально, и определяли местоположение цели по срокам, когда изображение исчезло (AEG) или появилось (Kepka). Система Kepka Madrid имела мгновенное поле зрения (IFOV) около 1,8 градусов и отсканировала полную схему 20 градусов. В сочетании с движением всего искателя в ракету он может отслеживать под углами, составляет 100 градусов. Rheinmetall-Borsig и другая команда AEG выпустили разные вариации в системе спиннинг-диска.

Послевоенные дизайны

Сокол AIM-4 был первой ИК-управляемой ракеткой, которая вошла в службу. Прозрачный купол позволяет ИК -излучению достигать датчика.

AIM-9 Sidewinder тщательно следил за Соколом на службу. Это было намного проще, чем «Сокол» и оказалось гораздо более эффективным в бою.

FireStreak была третьей ракеткой IR, которая вошла в службу. Он был больше и почти в два раза больше, чем его американские коллеги, большая часть этого из -за большей боеголовки.

В послевоенную эпоху, когда немецкие разработки стали более известными, различные исследовательские проекты начали развивать ищущих на основе датчика PBS. Они были объединены с методами, разработанными во время войны, для повышения точности неточных радиолокационных систем в противном случае, особенно в системе конического сканирования . Одна из таких систем, разработанных ВВС армии США (USAAF), известной как «Sun Tracker», разрабатывалась в качестве возможной системы руководства для межконтинентальной баллистической ракеты . Тестирование этой системы привело к аварии Lake Mead Boeing B-29 1948 года .

Project USAAF MX-798 был награжден самолетом Hughes в 1946 году за инфракрасную ракету для отслеживания. В дизайне использовался простой ищущий сетки и активную систему для управления рулоном во время полета. Это было заменено в следующем году MX-904, призывая к сверхзвуковой версии. На этом этапе концепция предназначена для оборонительного оружия, выпущенного назад из длинной трубки в задней части самолета бомбардировщика . В апреле 1949 года ракетный проект Firebird был отменен, и MX-904 был перенаправлен как предпринимаемое истребительное оружие. Первые тестовые выстрелы начались в 1949 году, когда ему было назначено обозначение AAM-A-2 (ракета Air-air, ВВС, модель 2) и название Falcon. Версии IR и полуактивного радиолокационного дома (SARH) как вступили в службу в 1956 году, так и стали известны как Falcon AIM-4 после 1962 года. Сокол был сложной системой, предлагающей ограниченные результаты, особенно из-за отсутствия предохранителя близости, и и Управлял только 9 -процентным коэффициентом убийства в 54 увольнениях во время операции «Отраженный гром» в войне во Вьетнаме . Тем не менее, этот относительно низкий уровень успеха должен быть оценен в контексте всех этих убийств, представляющих прямые попадания, что не относилось к каждому убийству другими американскими AAM.

В том же году, что и MX-798, 1946 год, Уильям Б. Маклин начал изучение аналогичной концепции на испытательной станции военно-морских боеприпасов, сегодня известной как военно-морская станция оружия Китай . Он провел три года, просто рассмотрев различные дизайны, что привело к значительно менее сложному дизайну, чем Сокол. Когда у его команды был дизайн, который, по их мнению, будет работоспособной, они начали пытаться вписать его в недавно представленную 5-дюймовую ракету Zuni . Они представили его в 1951 году, и в следующем году он стал официальным проектом. Уолли Ширра вспоминает, как посещал лабораторию и смотрел, как искатель следует за его сигаретой. Ракета была дана название Sidewinder после местной змеи; Название имело второе значение, так как боковая сторона - это яма -гадюка и охотится на тепло, и движется в волнообразной схеме, не отличающемся от ракеты. Sidewinder поступил на службу в 1957 году и широко использовался во время войны во Вьетнаме. Это оказалось лучшим оружием, чем модели Falcon: B управляли 14% -ным коэффициентом убийства, в то время как гораздо более длинные модели D управляли 19%. Его производительность и более низкая стоимость побудили и ВВС принять их.

Первым искателем тепла, построенным за пределами США, был британский фирменный брюк . Разработка началась как OR11056 Red Hawk , но это считалось слишком продвинутым, и в 1951 году измененная концепция была выпущена как OR.1117 и с учетом кодового названия Blue Jay . Разработанный в качестве бомбардировщика, Blue Jay был больше, намного тяжелее и летал быстрее, чем его коллеги из США, но имел около того же диапазона. У него был более продвинутый искатель, использующий PBTE и охлажденный до -180 ° C (-292,0 ° F) безводным аммиаком для улучшения его производительности. Одной из отличительной особенностью был его грандиозный носовой конус, который был выбран после того, как был обнаружен, что лед, который будет расти на более обычном полусферическом куполе. Первый тестовый стрельба состоялась в 1955 году, и он вошел в службу в Королевских ВВС в августе 1958 года.

Французский проект R.510 начался позже, чем FireStreak, и вступил в экспериментальную службу в 1957 году, но был быстро заменен радиолокационной версией, R.511. Ни один из них не был очень эффективным и имел короткий диапазон по порядку 3 км. Оба были заменены первым эффективным французским дизайном, R.530 , в 1962 году.

Советы представили свою первую инфракрасную ракету для самонаделения, Вимпиль К-13 в 1961 году, после обратной машины, боковой стороной, который застрял в крыле китайского МиГ-17 в 1958 году во время второго кризиса Тайваня пролива . K-13 был широко экспортирован и столкнулся с его двоюродным братом над Вьетнамом на протяжении всей войны. Это оказалось еще менее надежным, чем AIM-9B, на котором он был основан, с системой руководства и слиянием постоянного сбоя.

Более поздние дизайны

Sraam был разработан, чтобы решить большинство проблем, найденных с более ранними ракками IR в очень коротком диапазоне оружия.

Спустя более полувека после его введения, модернизированные версии The Sidewinder остаются первичной ИК -ракеткой в ​​большинстве западных воздушных сил.

R-73 был прыжком вперед для советских конструкций и причиной значительного беспокойства среди западных воздушных сил.

Когда Вьетнам раскрыл ужасные результаты существующих ракетных дизайнов, ряд усилий начал решать их. В США были проведены незначительные модернизации в сторону боковой стороны как можно скорее, но в более широком смысле пилотов учили надлежащим методам помолвки, чтобы они не стреляли, как только они услышали ракетный тон, и вместо этого перейдут на положение, где ракета сможет продолжить отслеживание даже после запуска. Эта проблема также привела к усилиям по созданию новых ракет, которые достигли бы их целей, даже если они будут запущены под этими менее идеальными позициями. В Великобритании это привело к проекту SRAAM , который в конечном итоге стал жертвой постоянно меняющихся требований. Две программы США, AIM-82 и AIM-95 Agile , поступили в аналогичные судьбы.

Новые дизайны искателей стали появляться в 1970 -х годах и привели к серии более продвинутых ракет. Началось крупное обновление до боковой стороны, предоставив его ищущему, который был достаточно чувствительным, чтобы отслеживать с любого угла, предоставляя ракету все возможности аспекта в первый раз. Это было в сочетании с новой схемой сканирования, которая помогла отклонить запутанные источники (например, солнце, отражающее облака), и улучшить руководство по отношению к цели. Небольшое количество полученных моделей L было отправлено в Великобританию непосредственно перед их участием в войне Фолклендс , где они достигли 82% коэффициента убийства, и промахи, как правило, были связаны с целевым самолетом, вылетавшим из диапазона. Аргентинский самолет, оснащенный магией Bidewinder B и R.550 , мог стрелять только с заднего аспекта, которого британские пилоты просто избегали, всегда летят прямо на них. L был настолько эффективен, что самолеты поспешили добавить противоречивые контрмеры, что привело к еще одному незначительному обновлению модели M, чтобы лучше отклонить вспышки. Модели L и M станут основой западных воздушных сил до конца эры холодной войны .

Советы были сделаны еще большим шагом с их R-73 , который заменил K-13 и других на значительно улучшенный дизайн. Эта ракета представила способность быть уволенной по целям, совершенно не выходящим из поля зрения искателя; После стрельбы ракета будет ориентироваться в направлении, обозначенном пусковой установкой, а затем попытается зафиксировать. В сочетании со зрением, установленным на шлем , ракета может быть предназначена и нацелена на самолет, сначала запускающегося самолета, чтобы указать себя на цель. Это доказало, что дает значительные преимущества в бою и вызвало большое беспокойство для западных сил.

Решением проблемы R-73 изначально было асраам , пан-европейский дизайн, который сочетал в себе производительность R-73 с искателем визуализации. В широком соглашении США согласились принять Асраама за свою новую ракету с короткой дистанцией, в то время как европейцы примет Амраам в качестве своего оружия среднего уровня. Тем не менее, Асраам вскоре столкнулся с неразрешимыми задержками, так как каждая из стран -членов решила, что другой показатель эффективности был более важным. США в конечном итоге вышли из программы, и вместо этого адаптировали новых искателей, разработанных для Асраама на еще одной версии Sidewinder, AIM-9X. Это настолько продлевает свою жизнь, что он будет работать почти столетие, когда нынешний самолет оставляет службу. В конце концов, Асраам сделал ракету, которая была принята рядом европейских сил, и многие из тех же технологий появились в китайских PL-10 и Израильском Python-5 .

Манпады

Стингер использовался в Афганистане с 1986 года. Он был предоставлен антисоветским силам США

Основываясь на тех же общих принципах, что и первоначальный Sidewinder, в 1955 году Convair начал изучение маленькой ракеты с переносным человеком ( манпадами ), которая появится как FIM-43 Redeye . Проводя тестирование в 1961 году, предварительный дизайн оказался плохой производительности, и последовало ряд основных обновлений. Лишь в 1968 году версия Block III была введена в производство.

Советы начали развитие двух почти идентичных оружия в 1964 году, Strela-1 и Strela-2. Разработка их продолжалась гораздо более плавно, поскольку 9K32 Strela-2 вступил в службу в 1968 году после меньшего количества лет развития, чем Redeye. Первоначально конкурирующий дизайн, 9K31 Strela-1 вместо этого был значительно увеличен по размеру для приложений для транспортных средств и вступил в эксплуатацию примерно в то же время. Великобритания начала разработку своей трубы в 1975 году, но поместила искателя на пусковую установку вместо самой ракету. Искатель почувствовал как цель, так и ракету и отправил исправления в ракету по радиосвязи. Это раннее оружие оказалось неэффективным, с провал, провалившейся практически в каждом боевом использовании, в то время как Редей стал немного лучше. Стрела-2 добилась большего успеха и одержал ряд побед на Ближнем Востоке и Вьетнаме.

Основная программа обновления Redeye началась в 1967 году, как Redeye II. Тестирование началось не до 1975 года, и первые поставки ныне переименованного FIM-92 Stinger начались в 1978 году. В модель B в 1983 году был добавлен улучшенный искатель розетки, и последовало несколько дополнительных обновлений. Отправлено в войну Советского Союза , они претендовали на 79% успех против советских вертолетов, Хотя это обсуждается. Советы также улучшили свои собственные версии, представляя 9K34 Strela-3 в 1974 году, а в 1983 году значительно улучшил двойную IGLA 9K38 и IGLA-S в 2004 году.

Типы искателей

Три основные материалы, используемые в инфракрасном датчике, - это свинец (II) сульфид (PBS), индийный антимонид (INSB) и теллурид кадмия ртуть (HGCDTE). Старые датчики, как правило, используют PBS, новые датчики имеют тенденцию использовать INSB или HGCDTE. Все работают лучше при охлаждении, так как они оба более чувствительны и способны обнаружить более холодные объекты.

Nag (ракета) с инфракрасным (IIR)

Ранние инфракрасные искатели были наиболее эффективными в обнаружении инфракрасного излучения с более короткими длин волн, такими как выбросы оттока углекислого газа углекислого газового двигателя . Это сделало их полезными, прежде всего, в сценариях хвостовой погоды, где был видна выхлопа, и подход ракету также носил его к самолету. В бою они оказались чрезвычайно неэффективными, поскольку пилоты пытались сделать выстрелы, как только искатель увидел цель, запуская под углы, где двигатели цели были быстро скрыты или вылетали из поле зрения ракеты. Такие искатели, которые наиболее чувствительны к диапазону от 3 до 5 микрометровых, теперь называются одноцветными искателями. Это привело к тому, что новые искатели чувствительны как к выхлопным выхлопам, так и к более длительному диапазону волн волны от 8 до 13 микрометров , который менее поглощается атмосферой и, таким образом, позволяет обнаружить диммер, такие как фюзеляж. Такие дизайны известны как «все аспектива» ракеты. Современные искатели объединяют несколько детекторов и называются Двухцветные системы.

Всеобъемлющие искатели также имеют тенденцию требовать охлаждения, чтобы придать им высокую степень чувствительности, необходимую для блокировки сигналов нижнего уровня, идущих с передней части и сторон самолета. Фоновое тепло изнутри датчика или окно датчика с аэродинамически нагреванием может одолеть слабый сигнал, попадающий в датчик из цели. ( CCD в камерах имеют сходные проблемы; у них гораздо больше «шума» при более высоких температурах.) Современные все аспективные ракеты, такие как боковая сторона AIM-9M и Stinger, использующий сжатый газ, как аргон, чтобы охладить свои датчики, чтобы заблокировать на цель более длинные диапазоны и все аспекты. (Некоторые, такие как AIM-9J и ранняя модель R-60, использовали Peltier термоэлектрический кулер ).

Сканирование паттернов и модуляции

Детектор в ранних искателях был едва направленным, принимая свет от очень широкого поля зрения (FOV), возможно, на 100 градусов по отношению к или более. Цель, расположенная в любом месте, в этом FOV дает тот же выходной сигнал. Поскольку цель искателя состоит в том, чтобы донести цель в пределах смертельного радиуса своей боеголовки, детектор должен быть оснащен некоторой системой, чтобы сузить FOV под меньшим углом. Обычно это достигается путем размещения детектора в фокус телескопа какого -то .

Это приводит к проблеме противоречивых требований к производительности. Поскольку FOV уменьшается, искатель становится более точным, и это также помогает устранить фоновые источники, что помогает улучшить отслеживание. Тем не менее, ограничение его слишком много позволяет цели выходить из FOV и быть потерянным для искателя. Чтобы быть эффективным для руководства к смертельному радиусу, у углов отслеживания, возможно, одной степени идеально, но для того, чтобы иметь возможность постоянно безопасно отслеживать цель, FOV в порядке 10 градусов или более.

Эта ситуация приводит к использованию ряда конструкций, которые используют относительно широкий FOV, чтобы обеспечить легкое отслеживание, а затем каким -то образом обрабатывают полученный сигнал, чтобы получить дополнительную точность для руководства. Как правило, вся сборка искателя установлена ​​на системе кардика , которая позволяет ей отслеживать цель с помощью широких углах, а угол между искателем и ракетным самолетом используется для создания коррекций на руководящих направлениях.

Это приводит к возникновению концепций мгновенного поля зрения (IFOV), который является углом, который видит детектор, и общее поле зрения, также известное как угол угла или способность вне бортинг , который включает в себя движение всей сборки искателя. Поскольку сборка не может перемещаться мгновенно, цель, быстро движущаяся через линию полета ракету, может быть потеряна из IFOV, что приводит к возникновению концепции скорости отслеживания , обычно выраженной в градусах в секунду.

Линейное сканирование

Некоторые из самых ранних немецких искателей использовали раствор линейно-сканирования, где вертикальные и горизонтальные щели перемещались взад-вперед перед детектором или в случае Мадрида два металлических лопасти были наклонены, чтобы блокировать больше или меньше сигнала Полем Сравнивая время, когда вспышка была получена с местоположением сканера в то время, можно определить вертикальный и горизонтальный угол. Тем не менее, эти искатели также имеют основной недостаток того, что их FOV определяется физическим размером щели (или непрозрачного бара). Если это слишком мало, изображение из цели слишком мало, чтобы создать полезный сигнал, а настройка его слишком большого делает его неточным. По этой причине линейные сканеры имеют неотъемлемые ограничения точности. Кроме того, двойное возвратное движение является сложным и механически ненадежным, и, как правило, необходимо использовать два отдельных детектора.

Спин-сканирование

Большинство ранних искателей использовали так называемую спин-сканирование , вертолет или искатели сетки . Они состояли из прозрачной пластины с последовательности непрозрачных сегментов, нарисованных на них, которая была помещена перед ИК -детектором. Пластина вращается с фиксированной скоростью, что заставляет периодически прерывать изображение цели или нарезан .

Гамбургская система

Система Гамбурга , разработанная во время войны, является самой простой системой, и она легче понять. Его вертолет был окрашен в черный цвет на одной половине с другой половиной левой прозрачной.

Для этого описания мы рассматриваем диск, вращающийся по часовой стрелке, как видно из датчика; Мы будем называть точку в вращении, когда линия между темными и световыми половинками горизонтальна, а прозрачная сторона находится наверху, чтобы быть положением в 12 часов. Фотоэлемент расположена за диском в 12 часов.

Цель расположена чуть выше ракеты. Датчик начинает видеть цель, когда диск находится в 9 часов, так как прозрачная часть вертолета выровнена вертикально в цели в 12 часов. Датчик продолжает видеть цель, пока вертолет не достигнет 3 часа.

Генератор сигналов создает форму волны переменного тока, которая имела такую ​​же частоту, что и скорость вращения диска. Он рассчитан, поэтому форма волны достигает своей максимально возможной точки положительного напряжения в положении в 12 часов. Таким образом, в течение периода цель видна датчику, форма волны переменного тока находится в период положительного напряжения, варьируя от нуля до его максимума и обратно до нуля.

Когда цель исчезает, датчик запускает переключатель, который инвертирует выход сигнала AC. Например, когда диск достигает позиции в 3 часа, а цель исчезает, переключатель запускается. Это тот же момент, когда оригинальная форма волны переменного тока начинает отрицательную часть напряжения в его форме волны, поэтому переключатель переворачивает это обратно на положительное. Когда диск достигает позиции 9 часов, ячейка снова переключается, больше не переворачивает сигнал, который теперь снова входит в свою положительную фазу. Полученный результат этой ячейки представляет собой серию половинных волн, всегда положительный. Затем этот сигнал сглаживается для создания выхода DC, который отправляется в систему управления и командует ракете для появления.

Вторая ячейка, размещенная в положении в 3 часа, завершает систему. В этом случае переключение происходит не в позициях 9 и 3 часов, а 12 и 6 часов. Учитывая ту же цель, в этом случае форма волны только что достигла максимальной положительной точки в 12 часов, когда она переключается отрицательным. После этого процесса вращение вызывает серию измельченных положительных и отрицательных синусоидальных волн. Когда это проходит через ту же систему сглаживания, выход равен нулю. Это означает, что ракета не должна корректировать влево или вправо. Например, если цель будет двигаться вправо, сигнал будет все более положительным от плавного, что указывает на увеличение коррекций справа. На практике вторая фотоэлемент не требуется, вместо этого оба сигнала могут быть извлечены из одного фотоэлемента с использованием электрических задержек или второго эталонного сигнала на 90 градусов из фазы с первым.

Эта система дает сигнал, который чувствителен к углу вокруг часовой поверхности, подшипника , но не угол между целевой и центральной линией ракетов, угла выключения (или угловой ошибки ). Это не требовалось для противокорабельных ракет, где цель движется очень медленно по сравнению с ракетой, и ракета быстро выровняется с целью. Это не было подходящим для использования воздуха-воздуха, где скорости были больше, а более плавное управляющее движение было желательным. В этом случае система была изменена лишь незначительно, поэтому модулирующий диск был узорен в кардиоиде , который выделил сигнал в течение более или меньшего времени в зависимости от того, насколько далеко от центральной линии. Другие системы использовали второй сканирующий диск с радиальными щели, чтобы обеспечить тот же результат, но со второй выходной цепи.

Более поздние концепции

AEG разработала гораздо более продвинутую систему во время войны, и это сформировало основу большинства послевоенных экспериментов. В этом случае диск был разряжен с серией непрозрачных областей, часто в серии радиальных полос, образующих рисунок пиццы. Как и гамбург , был сгенерирован сигнал переменного тока, который соответствовал частоте вращения диска. Однако в этом случае сигнал не включается и выключается с углом, но постоянно запускается очень быстро. Это создает серию импульсов, которые сглаживаются, чтобы получить второй сигнал переменного тока на той же частоте, что и тестовый сигнал, но фаза которой контролируется фактическим положением цели относительно диска. Сравнивая фазу двух сигналов, вертикальная и горизонтальная коррекция может быть определена из одного сигнала. Большое улучшение было сделано в рамках программы Sidewinder, подающей вывод к гарнитуре пилота, где она создает своего рода рычащий звук, известный как ракетный тон , который указывает на то, что цель видна искателю.

В ранних системах этот сигнал был подан непосредственно на контрольные поверхности, что привело к быстрому мерцающему движению, чтобы вернуть ракету к выравниванию, систему управления, известную как «Bang-Bang». Элементы управления Bang-Bang чрезвычайно неэффективны аэродинамически, особенно когда цель приближается к центральной линии, а элементы управления постоянно щелкают вперед и назад без реального эффекта. Это приводит к желанию либо сгладить эти выходы, либо измерить угол, а также подавать его в элементы управления. Это может быть достигнуто с помощью того же диска, а некоторая работа по физическому расположению оптики. Поскольку физическое расстояние между радиальными стержнями больше на внешнем положении диска, изображение цели на фотоэлеменце также больше и, следовательно, имеет больший выход. Распоряжая оптику, чтобы сигнал все чаще отключался ближе к центру диска, полученный выходной сигнал варьируется по амплитуде с углом. Тем не менее, он также будет варьироваться по амплитуде, когда ракета приближается к цели, так что это не полная система сама по себе и некоторой формы Автоматическое управление усилением часто требуется.

Системы спин-сканирования могут устранить сигнал из расширенных источников, таких как солнечный свет, отражающийся от облаков или горячего пустынного песка. Для этого сетка модифицируется за счет того, чтобы одна половина пластины была покрыта не полосами, а 50% цветом передачи. Выход из такой системы является синусоидальной волной для половины вращения и постоянным сигналом для другой половины. Фиксированный выход варьируется в зависимости от общего освещения неба. Расширенная цель, которая охватывает несколько сегментов, таких как облако, также вызовет фиксированный сигнал, и любой сигнал, который приближается к фиксированному сигналу, отфильтрован.

Значительная проблема с системой спинового сканирования заключается в том, что сигнал, когда цель находится вблизи центра, падает до нуля. Это связано с тем, что даже его небольшое изображение охватывает несколько сегментов, когда они сужаются в центре, создавая сигнал, достаточно похожий на расширенный источник, который он отфильтрован. Это делает таких искателей чрезвычайно чувствительными к вспышкам, которые уходят от самолета и, таким образом, дают постоянно растущий сигнал, в то время как самолет обеспечивает мало или нет. Кроме того, когда ракета приближается к цели, меньшие изменения в относительном угле достаточно, чтобы вывести ее из этой центральной нулевой области и снова начать входы управления. Благодаря контроллеру Bang-Bang такие конструкции, как правило, начинают чрезмерно реагировать в последние моменты подхода, вызывая большие промальные расстояния и требуя больших боеголовок.

Коническое сканирование

Большое улучшение базовой концепции спин-сканирования-это конический сканер или монганист . В этом расположении фиксированная сетка расположена перед детектором, и оба расположены в точке фокусировки небольшого телескопа кассе -отражателя . Вторичное зеркало телескопа слегка заострено вне оси и вращается. Это приводит к тому, что изображение цели вращается вокруг сетки , вместо самой сетки.

Рассмотрим пример системы, в которой зеркало искателя наклоняется на 5 градусов, а ракета отслеживает цель, которая в настоящее время сосредоточена перед ракетой. Когда зеркало вращается, оно приводит к отражению изображения цели в противоположном направлении, поэтому в этом случае изображение движется по кругу в 5 градусах от центральной линии сетки. Это означает, что даже центрированная цель создает различный сигнал, когда он проходит через маркировку на сетке. В этот же момент система спинового сканирования будет производить постоянный выход в своем центре NULL. Вспышки все еще будут видны ищущим конг-сканирования и вызывают путаницу, но они больше не будут перегружать целевой сигнал, как это происходит в случае спина, когда вспышка покидает нулевую точку.

Извлечение подшипника цели проходит таким же образом, что и система спинового сканирования, сравнивая выходной сигнал с эталонным сигналом, генерируемым двигателями, вращающимися с зеркалом. Тем не менее, извлечение углового перерыва несколько сложнее. В системе спинового сканирования это продолжительность времени между импульсами, которые кодируют угол, увеличивая или уменьшая прочность выходного сигнала. Это не происходит в системе Con-Scan, где изображение примерно сосредоточено на сетке. Вместо этого, это способ изменения импульсов за время одного цикла сканирования, который показывает угол.

Рассмотрим цель, расположенную 10 градусов слева от центральной линии. Когда зеркало направлено влево, цель, по -видимому, находится близко к центру зеркала и, таким образом, проецирует изображение на 5 градусов слева от центральной линии сетки. Когда он повернулся, чтобы указать прямо вверх, относительный угол цели равен нулю, поэтому изображение появляется на 5 градусов вниз от центральной линии, и когда оно направлено вправо, 15 градусов влево.

Поскольку угла на сетку вызывает изменение длины выходного импульса, результатом того, что этот сигнал отправляется в смеситель, является частота модулированная (FM), поднимаясь и падая над циклом спина. Эта информация затем извлечена в систему управления для руководства. Одним из основных преимуществ для системы Con-Scan является то, что сигнал FM пропорционален угловым выводу, который обеспечивает простое решение для плавно перемещения контрольных поверхностей, что приводит к гораздо более эффективной аэродинамике. Это также значительно повышает точность; Ракета спинового сканирования, приближающаяся к цели, будет подвержена постоянным сигналам, поскольку цель движется в центральной линии и выходе, в результате чего контроль взрыва направляют ракету в дикие поправки, тогда как сигнал FM Con-Scan устраняет это эффект и улучшает вероятную круговую ошибку (CEP) до одного метра.

Большинство систем Con-Scan пытаются сохранить целевое изображение как можно ближе к краю сетки, поскольку это вызывает наибольшее изменение выходного сигнала по мере движения цели. Тем не менее, это также часто заставляет цель полностью отключать сетку, когда зеркало направлено в сторону от цели. Чтобы решить эту проблему, центр сетки окрашивается с помощью 50% схемы передачи, поэтому, когда изображение пересекает его, выход становится фиксированным. Но поскольку зеркало движется, этот период является кратким, и нормальное прерванное сканирование начинается, когда зеркало снова начинает указывать на цель. Искатель может сказать, когда изображение находится в этом регионе, потому что оно происходит прямо напротив точки, когда изображение полностью падает с искателя, а сигнал исчезает. Изучая сигнал, когда он, как известно, пересекает эту точку, сигнал AM, идентичный ищущему спинового сканирования. Таким образом, для стоимости дополнительной электроники и таймеров система Con-Scan может поддерживать отслеживание, даже когда цель является вне осевой, еще одним важным преимуществом в отношении ограниченного поля зрения систем спинового сканирования.

Скрещенные искатели массива

Скрещенный и соискатель массива имитирует действие сетки в системе Con-Scan через физическую планировку самих детекторов. Классические фотоэлементы обычно круглые, но улучшения в методах строительства и особенно твердого изготовления позволяют им встроить в любую форму. В системе скрещенной арайры (обычно) четыре прямоугольных детектора расположены в поперечной форме (+). Сканирование проводится идентично Concan, что приводит к тому, что изображение цели по очереди по очереди по всему детектору.

Для цели, сосредоточенной на FOV, изображение кружит вокруг детекторов и пересекает их в той же относительной точке. Это заставляет сигнал от каждого из них быть идентичными импульсами в определенный момент времени. Однако, если цель не сосредоточена, путь изображения будет смещен, как и раньше. В этом случае расстояние между разделенными детекторами вызывает задержку между появлением сигнала варьироваться, дольше для изображений дальше от центральной линии и короче, когда он ближе. Схемы, подключенные к зеркалам, дают этот расчетный сигнал в качестве контроля, как в случае Con-Scan. Сравнение сигнала детектора с контрольным сигналом дает необходимые коррекции.

Преимущество этой конструкции заключается в том, что он позволяет значительно улучшить отторжение вспышки. Поскольку детекторы тонкие из стороны в сторону, они эффективно имеют чрезвычайно узкое поле зрения, независимо от расположения зеркала телескопа. При запуске местоположение цели кодируется в памяти искателя, и искатель определяет, когда он ожидает увидеть, что сигнал пересекает детекторы. С тех пор любые сигналы, поступающие за пределы коротких периодов, определенных контрольным сигналом, могут быть отклонены. Поскольку вспышки, как правило, останавливаются в воздухе почти сразу после освобождения, они быстро исчезают из ворот сканера. Единственный способ подделать такую ​​систему - это постоянно выпустить вспышки, чтобы некоторые всегда были близки к самолету или использовать буксируемую вспышку.

Розетка, ищущие

Искатель розетки , также известный как псевдоимагер , использует большую часть механической компоновки системы Con-Scan, но добавляет другое зеркало или призму, чтобы создать более сложный рисунок, вытягивая розетку . По сравнению с фиксированным углом CON-сканирования, рисунок розетки приводит к сканированию изображения до больших углов. Датчики на приводных стволах подают в микшер, который дает образце FM -сигнала. Смешивание этого сигнала с одним из искателя удаляет движение, создавая выходной сигнал, идентичный таковому из Con-Scan. Основным преимуществом является то, что искатель розетки сканирует более широкую часть неба, что затрудняет выезд из поля зрения гораздо труднее.

Недостатком сканирования розетки является то, что он производит очень сложный выход. Объекты внутри FOV искателя производят совершенно отдельные сигналы, когда он сканирует по небу; Система может увидеть цель, вспышки, солнце и земля в разное время. Чтобы обработать эту информацию и извлечь цель, отдельные сигналы отправляются в компьютерную память . В течение периода полного сканирования это дает 2D -изображение, которое дает ему имя псевдомагур. Хотя это делает систему более сложной, полученное изображение предлагает гораздо больше информации. Платели могут быть распознаны и отвергнуты их небольшими размерами, облаками для их большего размера и т. Д.

Системы визуализации

Современные ракеты, ищущие тепла, используют инфракрасную визуализацию (IIR), где датчик IR/UV представляет собой фокусную плоскостную массив , которая способна создавать изображение в инфракрасном, так же, как устройство, связанное с зарядкой (CCD) в цифровой камере. Это требует гораздо большей обработки сигналов, но может быть гораздо более точным и труднее обмануть приманки. Помимо того, что они более устойчивы к вспышкам, более новых искателей также с меньшей вероятностью будут обманываться, чтобы заполучить на солнце, еще один распространенный трюк, позволяющий избежать ракеты для поиска тепла. Используя расширенные методы обработки изображений, целевая форма может быть использована для поиска своей наиболее уязвимой части, к которой затем управляется ракета. Все западные ракеты с высоким уровнем воздуха-воздуха, такие как AIM-9X Sidewinder и Asraam, используют инфракрасные искатели визуализации, а также китайский Sraam Sraam, Taiwanse TC-1 , Израильский Питон-5 и русский R-74M// М2 ​

Контрмеры

Существует два основных способа победить ИК -ищущих, используя ракеты или IR -джнммеры.

Вспышки

Ранние искатели не представляли цель, и все в их FOV создало бы вывод. Вспышка , выделяемая целью, вызывает второй сигнал, который появляется в FOV, создавая второй выходной выход, и вероятность того, что искатель начнет вместо этого стремиться к вспышке. Против ранних искателей спин-сканирования это было чрезвычайно эффективно, потому что сигнал от цели был сведен к минимуму через середину, так что будет замечено и отслеживалось даже тусклый сигнал от вспышки. Конечно, если это произойдет, вспышка теперь исчезает из поля зрения, и самолет снова становится видимым. Однако, если самолет выходит из FOV в течение этого времени, что происходит быстро, ракета больше не может повторно переживать цель.

Одним из решений проблемы вспышки является использование двойного искателя. Ранние искатели использовали один детектор, который был чувствителен к очень горячим частям самолета и к струйному выхлопам, что делает их подходящими для сценариев хвостовой погоды. Чтобы позволить ракете отслеживать с любого угла, были добавлены новые детекторы, которые были гораздо более чувствительными и на других частотах. Это представило способ отличить вспышки; Два искателя видели разные места для целевого самолета - самолет, в отличие от его выхлопа - но вспышка появилась на одной точке на обеих частотах. Они могут быть устранены.

Более сложные системы были использованы с цифровой обработкой, особенно скрещенной арафрой и искателями розетки. Они имели такие чрезвычайно узкие мгновенные поля зрения (ИФОВ), что они могли быть обработаны для создания изображения, так же, как сканер настольного компьютера . Запомнив местоположение цели от сканирования до сканирования, объекты, движущиеся на высоких скоростях по сравнению с целью, могут быть устранены. Это известно как кинематографическая фильтрация . Тот же процесс используется с помощью систем визуализации, которые изображают напрямую вместо сканирования, и имеют дополнительную возможность устранения небольших мишеней, измеряя их угловой размер напрямую.

Джаммеры

Ранние системы искателя определили угол цели посредством времени приема сигнала. Это делает их восприимчивыми к заклиниванию, выпустив ложные сигналы, которые настолько сильны, что они видны, даже когда сетка искателя покрывает датчик. Ранние джаммеры, такие как AN/ALQ-144, использовали нагретый блок карбида кремния в качестве ИК-источника, и окружали его вращающимся набором линз, которые отправляют изображение в виде ряда мест, охвативших небо. Современные версии более обычно используют инфракрасный лазер , сияющий на быстро вращающемся зеркале. Когда луч рисует искателя, он вызывает вспышку света появляться вне последовательности, нарушая схему синхронизации, используемой для расчета угла. Когда они успешны, IR Jammers заставляет ракету летать случайным образом.

Bae Venetian слепой фильтр для "горячего кирпичного" инфракрасного шума

ИК -джаммеры гораздо менее успешны против современных искателей визуализации, потому что они не полагаются на время для своих измерений. В этих случаях шутка может быть вредным, так как он предоставляет дополнительный сигнал в том же месте, что и цель. Некоторые современные системы теперь находят свои джнммеры на буксируемых стручках контрмеров, полагаясь на ракету, домашнее домашнее, на сильном сигнале, но современные системы обработки изображений могут сделать это неэффективным и может потребовать, чтобы стручка выглядела как можно больше, как в исходном самолете, что еще больше осложняется дизайн.

Более современная лазерная методика удаляет сканирование и вместо этого использует какую-то другую форму обнаружения для определения ракеты и направить лазер непосредственно на нее. Это постоянно ослепляет искателя и полезно даже против современных искателей визуализации. Эти направленные инфракрасные контрмеры ( DIRCMS ) очень эффективны, они также очень дороги и, как правило, подходят только для самолетов, которые не маневрируют, такие как грузовые самолеты и вертолеты. Их реализация также осложняется путем размещения фильтров перед изображением для удаления любых внечастотных сигналов, требуя, чтобы лазер настраивался на частоту искателя или развертывается через диапазон. Некоторая работа даже была введена в системы с достаточной мощностью, чтобы оптически повредить носовой конус или фильтры в ракету, но это остается за пределами текущих возможностей.

Отслеживание

типа 91 Ракета Surface-Air Манпад имеет оптический искатель, установленный в качестве средства отслеживания воздушных целей.

У большинства ракет с инфракрасным подведением своих искателей устанавливаются на картинге . Это позволяет указать датчик на цель, когда ракета нет. Это важно по двум основным причинам. Одним из них является то, что до и во время запуска ракета не всегда может быть указана на цель. Скорее, пилотный или оператор указывают на поиска ищущего на цель, используя радар , прицел, установленный на шлем, оптическое зрелище или, возможно, направив нос самолета или ракетного пускового установки непосредственно на цель. Как только искатель видит и распознает цель, это указывает на это оператору, который, как правило, «не" разжигает »искателя (который может следовать за цели). После этого момента искатель остается запертым на цели, даже если самолет или запуск платформы движутся. Когда оружие запускается, оно не сможет контролировать направление, которое он указывает, пока двигатель не запускается, и не достигнет достаточно высокой скорости, чтобы свои плавники, чтобы контролировать направление движения. До тех пор искатель из жммирования должен быть в состоянии отслеживать цель самостоятельно.

Наконец, даже если он находится под позитивным контролем и на пути к перехвату цели, он, вероятно, не будет указывать непосредственно на нее; Если цель не движется непосредственно в сторону или в стороне от платформы запуска, самым коротким путем перехвата цели не будет пути, который будет направлен прямо на нее, поскольку он движется в боковом направлении относительно взгляда ракеты. Оригинальные ракеты, ищущие тепла, просто указывают на цель и преследовали ее; Это было неэффективно. Новые ракеты более умнее и используют головку искателя с тренажером в сочетании с так называемым пропорциональным руководством , чтобы избежать колебаний и летать на эффективном пути перехвата.

Смотрите также

• Инфракрасные контрмеры
• Направленные инфракрасные счетчики
• Инфракрасный поиск и трек

Ссылки

Библиография

• Чанг, Тинг Ли (сентябрь 1994 г.). ИК -ракетные контрмеры (технический отчет). Военно -морская аспирантура.
• Deuerle, Craig (2003). «Сетчатые искатели ракет» . В Дриггерах Рональд (ред.). Энциклопедия оптической инженерии . CRC Press. С. 2400–2408. ISBN  9780824742522 .
• Гастингс, Макс (1999). Команда бомбардировщика . Кастрюля. ISBN  978-0-330-39204-4 .
• Холлэй, Дон (март 2013 г.). "Лиса два!" Полем Авиационная история .
• Куцшер, Эдгар (1957). «Физическое и техническое развитие инфракрасных самонадельных устройств» . В Бенеке, т; Быстро, (ред.). История развития немецких управляемых ракет . НАТО.
• Нери, Филиппо (2006). Введение в электронные защитные системы . Scitech Publishing.
• Rogalski, Antonio (2000). Инфракрасные детекторы . CRC Press.

Внешние ссылки

• Направление ракеты с высокой точкой
• История Sidewinder