Войти
Современное ВВС Германии IRIS-T инфракрасное самонаведение класса «воздух-воздух» ракета 
Воспроизвести носитель Движение головки самонаведения IRIS-T Инфракрасное самонаведение - это система пассивного наведения устройства, в которой используется инфракрасный (ИК) световое излучение от цели для следования за ней. Ракеты, использующие инфракрасный поиск, часто называют «тепловыми искателями», поскольку инфракрасное излучение сильно излучается горячими телами. Многие объекты, такие как люди, двигатели транспортных средств и летательные аппараты, выделяют и излучают тепло, поэтому они особенно видны в инфракрасных длинах волн света по сравнению с объектами на заднем плане.
Инфракрасные искатели - это пассивные устройства, которые отличаются от радара, не обеспечивают индикации того, что они отслеживают цель. Это делает их подходящими для использования такими методами во время использования системы общественной сигнализации, когда они с передним инфракрасным или системой сигнализации. Тепловые самонаводители эффективны: 90% всех потерь в воздушных боях США за последние 25 лет были вызваны ракетами с инфракрасным самонаведением. Тем не менее, они подлежат ряду простых контрмер, в первую очередь сбрасыванием ракет за цель для создания ложных источников тепла. Это работает только в том случае, если пилот знает о ракете и применяет меры противодействия, а изощренность современных искателей делает их все более неэффективными.
Первые ИК-устройства экспериментировались до Второй мировой войны. Во время войны немецкие инженеры работали над ракетами с тепловым наведением и неконтактными взрывателями, но не успели завершить до окончания войны. По-настоящему конструкции стали возможны только практические во время войны конических сканирующих и миниатюрных электронных ламп. Зенитные ИК-системы всерьез начали действовать в конце 1940-х годов, но были введены в действие новые, что требовали значительного развития, прежде чем образцы поступили на вооружение в середине 1950-х годов. Ранние образцы имели большие ограничения и в 1960-е годы имели очень низкие показатели успеха в бою. Новое поколение, разработанное в 1970-х и 1980-х годах, добилось больших успехов и значительно улучшило их летальность. Последние экземпляры с 1990-х годов имеют возможность атаковать цели вне их поля зрения (FOV) позади них и обнаруживать транспортные средства на земле.
Комплект инфракрасных датчиков на головной части ракеты с тепловым наведением известен как головка самонаведения. Краткий код НАТО для запуска ракет класса воздух-воздух с инфракрасным наведением: Fox Two.
Ночной прицел Вампир использовал фотоумножитель в качестве прицельной системы и обеспечивал освещение с С помощью инфракрасной лампы, установленной над прицелом. Способность некоторых веществ испускать электроны при воздействии инфракрасного света был обнаружен известным индийским эрудитом Джагадиш Чандра Б. ose в 1901 году, который заметил эффект в галените, известном сегодня как сульфид свинца, PbS. В то время заявок было мало, и онил своему патенту 1904 года истечь. В 1917 году Теодор Кейс, в рамках своей работы над тем, что стало звуковой системой Movietone, обнаружил, что смесь таллия и серы намного более чувствительна, но очень нестабильна электрически и как практический детектор оказался малопригодным. Тем не менее, в течение некоторого времени он использовался ВМС США в качестве защищенной системы связи.
В 1930 году введение фотоумножителя Ag-O-Cs обеспечило Первое практическое решение для обнаружения ИК, комбинируя его со слоем галенита в качестве фотокатода. Усиливая сигнал, излучаемый галенитом, фотоумножитель давал полезный выходной сигнал, который можно было использовать для обнаружения горячих объектов на больших расстояниях. Это вызвало разработки в ряде стран, особенно в Великобритании и Германии, где это рассматривалось как возможное решение проблемы обнаружения ночных бомбардировщиков.
. В Великобритании исследования были медленными, даже основная исследовательская группа работала. Cavendish Labs выражают желание работать над другими проектами, особенно после того, как стало ясно, что радар будет лучшим решением. Тем не менее, Фредерик Линдеманн, фаворит Уинстона Черчилля в Комиссар Тизард, оставался приверженцем IR и становился все более и более препятствующим работе, который в силе настаивает на разработке РЛС. В конце концов они распустили Комитет и реформировали, исключив Линдеманна из списка и заняв его должность хорошо известным радиоэкспертом Эдвард Виктор Эпплтон.
В Германии радарные исследования не получили почти такой же поддержки, как в Великобритании., и конкурировал с развитием IR на протяжении 1930-х годов. Исследования IR проводились в основном в Берлинском университете, работающем совместно с AEG. К 1940 году они успешно разработали одно решение; Гаечный ключ Anlage (примерно «система подглядывания»), состоящий из фотоумножителя детектора, размещенного перед пилотом, и большого прожектора, снабженного фильтром, ограничивающим выходную мощность в ИК-диапазоне. Это давало достаточно света, чтобы видеть цель с близкого расстояния, и Spanner Anlage был установлен на небольшое количество ночных истребителей Messerschmitt Bf 110 и Dornier Do 17 . На практике это оказалось практически бесполезным, и тогда цель становилась видимой только на расстоянии 200 метров (660 футов). Всего в 1942 году было построено и снято производство связи с улучшением немецких бортовых радиолокационных систем.
AEG работала с теми же системами для использования на танках и развернула несколько моделей во время войны., с ограниченным производством ФГ 1250, начавшимся в 1943 году. Эта работа завершилась созданием прицела Zielgerät 1229 Vampir, который использовался с штурмовым штурмовиком StG 44 винтовка для использования в ночное время.
ГСН Madrid Разработывалась для Enzian ракеты земля-воздух Все упомянутые ранее устройства были детекторами, а не искатели. Они либо выдают сигнал, указывающий общее направление, либо в случае более поздних устройств, изображение. Наведение полностью осуществлялось вручную оператором, смотрящим на изображение. Во время войны в Германии предприняли попытки создать настоящую автоматическую систему самонаведения, как для зенитных, так и для военных целей. Когда война закончилась, эти устройства еще находились в разработке; Хотя некоторые из них были готовы к использованию, не было никаких работ по их интеграции с планером ракеты, и были большие усилия до того, как настоящее оружие будет готово к использованию. Тем не менее, в отчете летом 1944 года в министерство авиации Германии говорилось, что эти устройства были намного лучше разработаны, чем конкурирующие советские системы, основанные на радиолокационных или акустических методах.
Сознавая преимущества пассивного инфракрасного самонаведения Программа исследований началась с ряда теоретических исследований, посвященных выбросам от целей. Это привело к практическому открытию, что подавляющее большинство ИК-излучения самолета с поршневым двигателем составляет от 3 до 4,5рометров. Выхлоп также был сильным излучателем, но быстро охлаждался в воздухе, поэтому он не представлял ложного слежения за целью. Были также испытаны атмосферные ослабления, которые вызывают несколько резких падений транзитивности, вызванные воздействием нескольких резких падений транзитивности водяного пара и диоксида углерода. Наконец, они также рассмотрели проблему фоновых источников ИК-излучения, включая отражения от облаков и аналогичные эффекты, заключив, что это проблема из-за того, как они очень сильно меняются по небу. Это исследование показало, что инфракрасная ГСН может быть нацелена на трехмоторный бомбардировщик на расстоянии 5 километров (3,1 мили) с точностью около ⁄ 10 градусов, что делает инфракрасную ГСН очень желательным наставником.
Команда Куцшера совместно с компанией Eletroacustic в Киле, известной как Гамбург, система, которую готовили к установке в Blohm Voss BV 143 планирующую бомбу для производства автоматизированной противокорабельной ракета типа «выстрелил-забыл». Более продвинутая версия позволяла бомбардиру наводить ГСН вне оси для захвата цели в стороны, не пролетая прямо на нее. Это представляет проблему, заключающуюся в том, что когда бомба была впервые выпущена, она двигалась слишком медленно, чтобы аэродинамические поверхности могли легко ее контролировать. Для решения этой проблемы разработывалась стабилизированная платформа. Компания также разработала исправный неконтактный взрыватель IR , разместив дополнительные детекторы, направленные на радиально наружу от центральной линии ракеты. который срабатывает, когда сила сигнала начинает уменьшаться, что происходит, когда ракета проходит мимо цели. Была работа по использованию датчика для разных задач вместо двух отдельных.
Другие компании также подхватили работу Eletroacustic и разработали свои собственные методы сканирования. AEG и Kepka из Вены использовали системы с двумя подвижными пластинами, которые непрерывно сканировали по горизонтали или вертикали, и определяли местоположение цели по времени, когда изображение исчезло (AEG) или снова появилось (Kepka). Система Kepka Madrid имела мгновенное поле зрения (IFOV) около 1,8уса и сканировала полные 20 градусов. В сочетании с движением всей ГСН внутри ракеты он мог смотреть под углами до 100 градусов. Rheinmetall-Borsig и другая группа в AEG разработали различные варианты системы вращающегося диска.
AIM-4 Falcon была первой ракетой с ИК-наведением, поступившей на вооружение. Полупрозрачный купол позволяет инфракрасному излучению достигать сенсора. 
AIM-9 Sidewinder внимательно следил за Falcon в эксплуатации. Она была намного проще, чем «Сокол», и оказалась более эффективной в бою. 
Firestreak была третьей ракетой IR, поступившей на вооружение. Он был больше и почти в два раза тяжелее, чем его аналоги в США, во многом из-за большей боеголовки. В послевоенную эпоху, когда немецкие разработки стали более известными, начались исследовательские проекты по разработке искателей на основе на датчике PbS. Они были объединены с методами, используемыми во время войны для повышения эффективности радиолокационных систем. Одна такая система, разработанная ВВС США (USAAF), известная как «Sun Tracker», разработана как возможная система наведения для межконтинентальной баллистической ракеты. Испытания этой системы привести к падению Боинга B-29 на озере Мид в 1948 году..
Проект MX-798 USAAF был передан компанией Hughes Aircraft в 1946 году на создание ракеты с инфракрасным слежением. В конструкции использовалась простая ГСН и активная система управления креном во время полета. В следующем году он был заменен на MX-904, требуя сверхзвуковой версии. На этом этапе была концепция оборонительного оружия, стреляющего из длинной трубы в задней части самолета-бомбардировщика . В апреле 1949 года проект ракеты Firebird был отменен, а MX-904 был перенаправлен на истребителя, стреляющий вперед. Первые испытательные воздух стрельбы начались в 1949 году, когда ему присвоили обозначение AAM-A-2 (Ракета-воздух, ВВС, модель 2) и имя Falcon. Варианты IR и полуактивного радара самонаведения (SARH) поступили на вооружение в 1956 году и стали известны как AIM-4 Falcon после 1962 года. Falcon представляет собой сложную систему с ограниченными характеристиками., особенно из-за отсутствия бесконтактного взрывателя, удалось убить только 9% из 54 выстрелов во время операции Rolling Thunder во время войны во Вьетнаме. Представляет собой прямые попадания, представляющие собой прямые попадания в контексте уничтожения других американских зенитных ракет.
В том же году, что и MX-798, 1946, Уильям Б. Маклин начал использовать методы исследования станции артиллерийского вооружения, ныне известной как Авиационная военно-морская база. Китайское озеро. Он провел год, просто обдумывая различные конструкции, что привело к созданию новой сложной конструкции, чем у Falcon. Когда его команда разработала проект, который, как они считали, будет работоспособным, они начали попытки приспособить его к недавно представленной 5-дюймовой ракете Zuni. Они представили его в 1951 году и в следующем году он стал официальным проектом. Уолли Ширра вспоминает, как посещал лабораторию и наблюдал, как искатель следит за своей сигаретой. Ракета получила название Sidewinder в честь местной змеи; имя имело второе значение, так как sidewinder - это гадюка, которая охотится за счет тепла и движется волнообразно, как и ракета. Sidewinder поступил на вооружение в 1957 году и широко использовался во время войны во Вьетнаме. Оказалось, что это лучшее оружие, чем у Falcon: модель B Коэффициент сопротивления убийства 14%, в то время как модели D с гораздо более дальним радиусом действия - 19%. Его характеристики и низкая стоимость побудили ВВС принять его на вооружение.
Первым тепловизором, построенным за пределами США, был британский де Хэвилленд Файрстрик. Разработка началась как OR.1056 Red Hawk, но это было сочтено слишком продвинутым, и в 1951 году была выпущена измененная концепция OR.1117 под кодовым названием Blue Jay. Разработанное как противовоздушное оружие, Blue Jay было намного больше, чем его американские аналоги, но имел примерно такую же дальность полета. У него был более совершенный искатель, использующий PbTe и охлажденный до -180 ° C (-292,0 ° F) с помощью безводного аммиака для улучшения его характеристик. Одной из отличительных особенностей был граненый носовой обтекатель, который был выбран после того, как было обнаружено, что лед будет накапливаться на более обычном полусферическом куполе. Первые испытательные стрельбы состоялись в 1955 году, и он поступил на вооружение 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 версией R.511 с радиолокационной системой самонаведения. Ни тот, ни другой не были очень эффективными и имели небольшую дальность порядка 3 км. Оба были заменены первой эффективной французской разработкой, R.530, в 1962 году.
Советский Союз представил свою инфракрасную самонаводящуюся ракету, Вымпел К-13 в 1961 году после реинжиниринга Сайдуиндер, застрявшего в крыле китайского МиГ-17 в 1958 году во время Второго кризиса в Тайваньском проливе. К-13 широко экспортировался и на всей территории войны сталкивался со своим двоюродным братом из-за Вьетнама. Он оказался даже менее надежным, чем AIM-9B, на котором он был основан, используя систему наведения и взрыватель постоянного выходили из строя.
SRAAM разработан для решения проблем, обнаруженных более ранними ИК-ракетами в оружии очень малого радиуса действия. 
Более чем через полвека после его появления, модернизированные версии Sidewinder остаются основной ракетой с ИК-дальностью в западных ВВС. 
Р-73 был большим шагом вперед в советской конструкции. и вызывают серьезное беспокойство среди западных военно-воздушных сил. Когда Вьетнам обнаружил ужасные характеристики ракет, был принят ряд усилий по их устранению. В США но незначительные модернизации Sidewinder были выполнены в кратчайшие сроки, в более широком смысле пилотов обучали правильным методам ведения боя, чтобы они не стреляли, как только услышат сигнал ракеты, а вместо этого переместились на позицию, где ракета сможет продолжить отслеживание даже после запуска. Эта проблема также привела к попыткам создать новые ракеты, которые поразили бы свои цели, даже если бы они были запущены с этих далеко не идеальных позиций. В Великобритании это привело к проекту SRAAM, который в конечном итоге стал жертвой постоянно меняющихся требований. Две американские программы, AIM-82 и AIM-95 Agile, встретили схожую судьбу.
Новые разработки искателей начали появляться в 1970-х годах и привели к серии более совершенные ракеты. Началась серьезная модернизация Sidewinder, в результате которой была предоставлена ГСН, достаточно чувствительная для отслеживания под любым углом, что впервые предоставило ракете все возможности. Это было объединено с новой схемой сканирования, которая помогла отбросить запутанные источники (например, солнце, отражающееся от облаков) и улучшить наведение на цель. Небольшое количество получившихся моделей L было срочно отправлено в Великобританию незадолго до их участия в Фолклендской войне, где они достигли коэффициента уничтожения 82%, а промахи, как правило, были из-за вылета самолета-цели. диапазона. Аргентинский самолет, оснащенный Sidewinder B и R.550 Magic, мог вести огонь только сзади, чего британские пилоты просто избегали, всегда летя прямо на них. L был настолько эффективен, что самолет поспешил добавить средства противодействия вспышкам, что привело к еще одной незначительной модернизации модели M для лучшего отражения ракет. Модели L и M станут основой западных ВВС до конца эпохи холодной войны.
Советский Союз сделал еще больший шаг, выпустив свой Р-73, который заменил К-13 и другие модели с значительно улучшенной конструкцией. В этой ракете появилась возможность вести огонь по целям, находящимся вне поля зрения искателя; после выстрела ракета ориентировалась в направлении, указанном пусковой установкой, а затем пыталась захватить цель. В сочетании со шлемным прицелом , ракета могла быть направлена и нацелена без необходимости сначала наводить самолет на цель. Доказано, что это дает значительные преимущества в бою и вызывает большую озабоченность у западных войск.
Решением проблемы R-73 изначально должен был стать ASRAAM, общеевропейский проект. который сочетал в себе характеристики Р-73 с ГСН. В широкомасштабном соглашении США согласились использовать ASRAAM для своей новой ракеты малой дальности, в то время как европейцы примут AMRAAM в качестве оружия средней дальности. Однако вскоре ASRAAM столкнулся с непреодолимыми задержками, поскольку каждая из стран-участниц решила, что разные показатели производительности более важны. США в конце концов отказались от программы и вместо этого адаптировали новые искатели, разработанные для ASRAAM, на еще одной версии Sidewinder, AIM-9X. Это настолько продлевает срок его службы, что он прослужит почти столетие, когда нынешние самолеты выйдут из эксплуатации. В конечном итоге ASRAAM доставила ракету, которая была принята на вооружение ряда европейских вооруженных сил, и многие из тех же технологий появились в китайском PL-10 иИзраильском Питон-5.
Стингер использовался в Афганистане с 1986 года. Он был предоставлен антисоветским силой США . Основываясь на тех же общих принципах, оригинальный Sidewinder, в 1955 году Convair начал исследования небольшого переносного ракета (ПЗРК), имеющую обозначение FIM-43 Redeye. Пройдя испытания в 1961 году, предварительный проект показал плохие характеристики, после чего последовал серьезных обновлений. Только в 1968 году версия Block III была запущена в производство.
В 1964 году Советы начали определять двух почти идентичных видов оружия, Стрела-1 и Стрела-2. Их разработка шла гораздо более гладко, так как 9К32 Стрела-2 поступила на вооружение в 1968 году после меньшего количества лет разработки, чем «Редай». Первоначально конкурирующая конструкция 9К31 Стрела-1 значительно увеличена в размерах для транспортных средств и примерно в то же время поступила на вооружение. Великобритания начала продукта своей Blowpipe в 1975 году, но разместила ГСН на пусковой установке вместо самой ракеты. Искатель обнаружил и цель, и ракету и отправил коррекцию на ракету по радиосвязи. Это раннее оружие оказалось неэффективным: паяльная трубка не использовалась почти во всех боевых действий, а с «Красным глазом» дела шли лучше. Стрела-2 показала лучшие результаты и одержала ряд побед на Ближнем Востоке и во Вьетнаме.
В 1967 году началась масштабная программа модернизации Redeye, получившего название Redeye II. Испытания не начинались до 1975 года, и первые поставки переименованного теперь FIM-92 Stinger начались в 1978 году. В 1983 году к модели B был добавлен улучшенный искатель розетки, за последовало несколько дополнительных модернизаций. Отправленные на советско-афганскую войну, они заявили, что их успешность против советских вертолетов составляет 79%, хотя это обсуждается. Советы также улучшили свои собственные версии, представив 9К34 Стрела-3 в 1974 году, значительно улучшенные двухчастотные 9К38 Игла в 1983 году и Игла-С в 2004 году.
В инфракрасном датчике используются три основных материала: сульфид свинца (II) (PbS), антимонид индия (InSb) и теллурид кадмия ртути (HgCdTe). Старые датчики обычно используют PbS, более новые датчики используют InSb или HgCdTe. Все они работают лучше при охлаждении, поскольку они более чувствительны и демонстрируют более холодные объекты.
Ракета Наг с визуализацией инфракрасного изображения (ИИК) ГСН крупным планом Ранние инфракрасные искатели были эффективны в обнаружении инфракрасного излучения с более короткими длинами волн, таких как выбросы углекислого газа на 4,2 микрометра струи двигатель. Это делало их полезными в первую очередь в сценарии преследования за хвостом, когда выхлоп был виден, и при приближении ракеты он также направлялся к самолету. Они показали, что они стреляют неэффективными, так как они стреляют из поля зрения ракеты. Такие искатели, наиболее чувствительные к диапазону от 3 до 5 микрометров, теперь называются одноцветными искателями. Это привело к появлению новых искателей, чувствительных как к выхлопу, так и к более длинному диапазону от 8 до 13 микрометров длина волны, который меньше поглощается атмосферным воздухом и таким образом, позволяет обнаруживать более диммерные источники, такие как сам фюзеляж. Такие конструкции как известны «всесторонние» ракеты. Современные искатели сочетают в себе несколько детекторов и называются двухцветными системами.
Для обеспечения безопасности сигналов нижнего уровня, исходящих от передней и боковой части самолета, необходимо охлаждение. Фоновое тепло изнутри датчика или окна датчика с аэродинамическим обогревом может подавить слабый сигнал, поступающий в датчик от цели. (ПЗС-матрицы в камерех аналогичные проблемы; они имеют намного больший «шум» при более высоких температурах.) Современные универсальные ракеты, такие как AIM-9M Sidewinder и Stinger, используют сжатый газ, например аргон, чтобы охладить свои сенсоры, чтобы захватить цель на больших расстояниях и во всех аспектах. (В некоторых, таких как AIM-9J и ранняя модель R-60, использовался термоэлектрический охладитель Пельтье ).
Детектор в раннем веке был направленным, низким светом из очень широкого поля зрения (FOV), возможно, 100 градусов в поперечнике или более. Цель, расположенная в любом месте в пределах этого поля зрения, производит такой же выходной сигнал. Цель искателя искателя - вывести цель в пределах смертельного радиуса своей боеголовки, детектор должен быть некоторой системой для сужения поля зрения до меньшего угла. Обычно это достигается каким-либо путем размещения детектора в фокусе-либо телескопа.
Это приводит к проблеме противоречивых требований к производительности. По мере уменьшения поля зрения искатель становится более точным, и это также помогает устранить источники фона, что улучшает отслеживание. Однако его слишком большое ограничение позволяет выйти за пределы поля зрения и быть потерянным для ищущего. Чтобы обеспечить возможность непрерывно безопасной цели, желательны FOV порядка 10 градусов или более.
Эта ситуация приводит к использованию системного поля зрения, которое используется, чтобы облегчить отслеживание, а обрабатывать принятый сигнал каким-либо образом для использования стандартной системы наведения. Как правило, весь узел ГСН установлен на системе кардана, которая позволяет ему отслеживать цель по широким углам, а угол между ГСН и ракетным самолетом используется для корректировки наведения.
Это представляет собой начало мгновенного поля зрения (IFOV), которое представляет собой угол, который видит детектор, и общий угол зрения, также известный как лавирование или возможность отклонения от оси направления, которое включает перемещение всего искателя. Цель, быстро перемещаемая по линии полета ракеты, может быть потеряна из IFOV, которая дает начало концепции скорости сопровождения, обычно выражаемой в градусах в секунду.
Некоторые из первых немецких искателей использовали решение линейного сканирования, при котором вертикальные и горизонтальные щели перемещались вперед и назад перед детектором, или, в случае Мадрида, две металлические лопасти были наклонены, чтобы блокировать большую или меньшую часть сигнала. Сравнивая время вспышки с местоположением сканера в это время, можно определить вертикальный и горизонтальный угол отклонения. Однако у этих искателей также есть главный недостаток, заключающийся в том, что FOV определяется физическим размером щели (или непрозрачной полосы). Если он установлен слишком маленьким, изображение от цели будет слишком маленьким для создания полезного сигнала, а установка слишком большого значения сделает его неточным. По этой причине линейным сканерам присущи ограничения по точности. Кроме того, двойное возвратно-поступательное движение является сложным и механически ненадежным, как правило, необходимо использовать два отдельных детектора.
Первые первые искатели использовали так называемые искатели спинового сканирования, прерывателя или сетки нитей. Они состояли из прозрачной пластины с нанесенной последовательностью непрозрачных сегментов, которая помещалась перед ИК-детектором. Пластина вращается с фиксированной скоростью, в результате чего изображение цели периодически прерывается или обрезается.
Гамбургская система, разработанная во время войны, самой простой системой, и проще всего понять. Его прерыватель был окрашен в черный цвет на одной половине, а другая половина оставалась прозрачной.
Для этого описания мы рассматриваем диск, вращающийся по часовой стрелке, если смотреть со стороны датчика; мы назовем точку вращения, когда линия между темной и светлой половинами является горизонтальной, а прозрачная сторона находится вверху, как положение на 12 часов. Фотоэлемент расположен за диском в положении «12 часов».
Мишень установлен прямо над ракетой. Датчик начинает видеть цель, когда диск находится в положении «9 часов», поскольку прозрачная часть измельчителя выровнена по вертикали на цели в положении «12 часов», и становится видимой. Датчик продолжает видеть цель до тех пор, пока чоппер не достиг отметки 3 часа.
A генератор сигналов выдает сигнал переменного тока, частота которого совпадает с вращением диска. Он рассчитан таким образом, чтобы форма волны достигла максимально возможной точки положительного напряжения в положении «12 часов». Таким образом, в течение периода, когда цель видна датчику, форма волны переменного тока находится в периоде положительного напряжения, изменяясь от нуля до максимума и обратно до нуля.
Когда цель исчезает, датчик запускает переключатель инвертирует выходной сигнал переменного тока. Например, когда диск достигает положения «3 часа» и исчезает, срабатывает переключатель. Это тот же самый момент, когда исходная форма волны переменного тока начинает часть отрицательного напряжения своей формы волны, поэтому переключатель инвертирует ее обратно в положительную. Когда диск наступает положения «9 часов», ячейка снова переключается, больше не инвертируя сигнал, который теперь снова входит в положительную фазу. Результирующий выходной сигнал этой группы представляет собой серию полусинусоидальных волн, всегда положительных. Затем этот сигнал сглаживается для получения выходного сигнала постоянного тока, который отправляется в систему управления и дает команду на запуск ракеты.
Вторая ячейка, помещенная в положение «3 часа», завершает систему. В этом случае переключение происходит не в положениях «9 часов» и «3 часа», а на 12 и 6 часов. Рассматривая ту же цель, в этом случае форма волны только что достижимой максимальной положительной точки в 12 часов, когда она переключается на отрицательную. После процесса вокруг вращения серия прерванных положительных и отрицательных синусоидальных волн. Когда он проходит через ту же систему сглаживания, выход равен нулю. Это означает, что ракету не нужно корректировать влево или вправо. Если, например, цель будет двигаться вправо, сигнал будет более положительным, чем более плавный, указывает на увеличение поправок вправо. На практике второго фотоэлемента не требуется, вместо этого, оба сигнала может быть извлечен из одного первого фотоэлемента с использованием электрического датчика или вторым опорным сигналом на 90 градусов по фазе с.
Эта система производит сигнал, который чувствителен к границе вокруг циферблата, пеленгу, но не к краю между целью и осевой линией ракеты, стороны выключения (или угловой погрешности). Этого не требовалось для противокорабельных ракет, где цель движется очень медленно относительно ракеты, а ракета быстро выравнивается по цели. Это не подходило для использования воздух-воздух, где скорость была больше и требовалось более плавное управляющее движение. В этом случае система была изменена лишь незначительно, поэтому модулирующий диск был сформирован в виде кардиоиды , которая подавляла сигнал на большее или меньшее время, в зависимости от того, насколько далеко он находился от центральной линии. В других системах использовался второй сканирующий диск с радиальными прорезями, чтобы обеспечить тот же результат, но со второй выходной схемой.
Во время войны AEG разработала более совершенную систему. В этом случае на диске был виден ряд непрозрачных участков, часто в виде ряда радиальных полос, образующих ломтиков пиццы. Как и в случае с Гамбургом, генерировался сигнал переменного тока, соответствующий частоты вращения диска. Однако в этом случае сигнал не включается и не выключается с изменением угла, а постоянно срабатывает очень быстро. Это создает серию импульсов, которые сглаживаются, чтобы произвести второй сигнал переменного тока с той же частотой, что и тестовый сигнал, но чья фаза контролируется фактическим положением цели относительно диска. Сравнивая фазы двух сигналов, можно определить как вертикальную, так и горизонтальную коррекцию из одного сигнала. В рамках программы Sidewinder было внесено большое улучшение: выходной сигнал подается в гарнитуру пилота, где он создает своего рода рычание, известное как звук ракеты, который указывает на то, что цель видна искателю.
В В ранних системах этот сигнал подавался непосредственно на управляющие поверхности, вызывая быстрые колебательные движения, чтобы вернуть ракету в исходное положение, система управления, известная как «бах-бах». Органы управления взрывом крайне неэффективны с точки зрения аэродинамики, особенно когда цель приближается к центральной линии, а органы управления постоянно перемещаются вперед и назад без какого-либо реального эффекта. Это приводит к желанию либо сгладить эти выходные данные, либо измерить угол наклона и подать его также в элементы управления. Это можно сделать с помощью того же диска и некоторой работы над физическим расположением оптики. Поскольку физическое расстояние между радиальными стержнями больше во внешнем положении диска, изображение цели на фотоэлементе также больше и, следовательно, имеет больший вывод. Благодаря расположению оптики так, чтобы сигнал все больше обрывался ближе к центру диска, результирующий выходной сигнал изменяется по амплитуде с изменением угла. Однако она также будет меняться по амплитуде по мере приближения ракеты к цели, так что это не полная система сама по себе, и требуется какая-либо форма автоматической регулировки усиления.
Системы спинового сканирования могут исключать сигнал от протяженных источников, как солнечный свет, отражающийся от облаков или горячих источников. песок пустыни. Для этой прицельной сетка модифицируется так, что одна половина пластины покрывается не полосами, а 50% -ным пропусканием цвета. Выходной сигнал системы такой представляет собой синусоидальную волну для половины оборота и постоянный сигнал для другой половины. Фиксированная мощность зависит от общей освещенности неба. Расширяется сигнал, который охватывает несколько сегментов, например, вызывается фиксированный, и любой сигнал, который приближается к фиксированному сигналу, отфильтровывается.
Существенной проблемой системы спинового сканирования является то, что сигнал при приближении цели к центру падает до нуля. Это связано с тем, что даже это небольшое изображение покрывает несколько сегментов, поскольку они сужаются в, производя сигнал, достаточно похожий на расширенный источник, который фильтруется. Это делает такие искатели чувствительными к вспышкам, которые производят постоянно усиливающийся сигнал, в то время как самолет выдает мало или совсем ничего. Кроме того, по мере приближения ракеты к цели меньших изменений относительного угла достаточно, чтобы вывести ее из этой центральной нулевой области и снова вызвать управляющие сигналы. В случае с контроллером типа "взрыва" такие конструкции, начинают слишком остро реагировать в последние моменты, вызывая большие расстояния промаха и требуя больших боеголовок.
Большое улучшение по сравнению с основной концепцией спин-сканирования - это конический сканер или con-scan. При таком расположении неподвижная сетка размещена перед детектором, и обе расположены в точке фокусировки небольшого телескопа с рефлектором Кассегрена. Вторичное зеркало телескопа немного отклонено от оси и вращается. Это приводит к тому, что изображение цели вращается вокруг сетки, а не вращается сама сетка.
Рассмотрим пример системы, в которой зеркало ГСН наклонено на 5 градусов, а ракета отслеживает цель, которая в данный момент находится в центре перед ракетой. Когда зеркало вращается, оно заставляет изображение цели отражаться в противоположном направлении, поэтому в этом случае изображение перемещается по кругу на 5 градусов от центральной линии сетки нитей. Это означает, что даже центрированный таргет создает переменный сигнал, когда он проходит отметками на сетке. В этот же момент система спинового сканирования будет постоянный выходной сигнал в своем нулевом. Вспышки по-прежнему будут видны искателю обмана и вызовут путаницу, но они будут подавлять сигнал цели, когда вспышка покидает нулевую точку.
Извлечение пеленг цели осуществляется таким же образом, как и система спин-сканирования, сравнивая выходной сигнал с опорным сигналом, генерируемым двигателем, вращающимися зеркалами. Однако определение угла несколько сложнее. В системе спинового ускорения это промежуток времени между импульсами, который кодирует угол увеличения или уменьшения силы выходного сигнала. Этого не происходит в системе сканирования, где изображение все время примерно центрируется на сетке. Напротив, это способ изменения импульсов в течение одного цикла, который показывает угол.
Рассмотрим цель, расположенную на 10 градусов слева от центральной линии. Когда зеркало направлено влево, цель кажется близкой к центру зеркала таким образом, проецирует изображение на 5 градусов слева от центральной линии сетки нитей. Когда он повернулся, чтобы направить вправо вправо, относительный угол цели равен нулю, поэтому изображение на 5 градусов вниз от центральной линии, а когда оно направлено вправо, на 15 градусов влево.
угол наклона сетки вызывает изменение длины выходного сигнала, отправляемого в смеситель, частотно-модулированный (FM), возрастающий и спадающий во время цикла отжима. Затем эта информация извлекается в систему управления для руководства. Одним из основных преимуществ системы con-scan является то, что FM-сигнал обеспечивает простое решение для перемещения рулевых поверхностей, что приводит к гораздо более эффективной аэродинамике. Это также повышает точность; Когда цель движется в направлении центральной линии и из нее, в результате чего элементы управления взрывным способом направляют ракету в диких корректировках, тогда как FM-сигнал мошеннического сканирования устраняет этот эффект и уменьшает вероятность круговой ошибки (CEP) до одного метра.
Мощное крепление пытается удерживать изображение цели как ближе к краю сетки, так как это вызывает наибольшее изменение выходного сигнала при движении при цели. Однако это также часто приводит к тому, что цель полностью смещается с сетки, когда зеркало направлено от цели. Чтобы решить эту проблему, центр сетки окрашен с рисунком пропускания 50%, поэтому, когда изображение пересекает его, становится фиксированным. Но поскольку зеркало движется, этот период начинает указывать на цель, и нормальное прерывистое сканирование начинается. Искатель может определить, когда изображение находится в этой области, потому что оно происходит напротив точки, когда изображение полностью падает с искателя и исчезает сигнал. Изучая сигнал, когда известно, что он пересекает эту точку, создается AM-сигнал, идентичный искателю спин-сканирование. Контрольно-измерительная система может отслеживать даже, когда цель находится вне зависимости от того, что является одним важным преимуществом по сравнению с ограниченным полем системы наблюдения за вращением.
Искатель скрещенных массивов имитирует действие сетки в системе посредством физического самого детектора. Классические фотоэлементы обычно имеют круглую форму, но усовершенствования в технологии изготовления и особенно в производстве твердотельных элементов позволяют изготавливать их любые формы. В системе с перекрещенными решетками (обычно) четырьмя прямоугольными детекторами устроено крестообразно (+). Сканирование выполняется так же, как и кон-сканирование, заставляет изображение цели сканировать по очереди через каждый из детекторов.
Для цели, находящейся в центре поля зрения, изображение кружится детекторов и пересекает их в той же относительной точке. Это заставляет сигнал от каждого из них быть импульсными в определенных момент времени. Однако, если цель не отцентрирована, путь изображения будет смещен, как и раньше. В этом случае расстояние между разделенными детекторами приводит к тому, что задержка между повторным появлением сигнала изменяется, увеличиваясь для находящегося дальше от центральной линии, и короче, когда они ближе. Цепи, подключенные к зеркалам, выдают этот оценочный сигнал в качестве контрольного, как и в случае мошенничества. Сравнение сигнала детектора с контрольным сигналом дает требуемые поправки.
Основная конструкция состоит в том, что она позволяет улучшить подавление бликов. Установлены детекторы тонкие по бокам, вне зависимости от расположения зеркал телескопа. При запуске местоположения цели кодируется в памяти искателя, и искатель определяет, когда он ожидает увидеть этот сигнал, пересекающий детекторы. С этого момента любые сигналы, поступающие вне коротких периодов, определяемые управляющим сигналом, могут быть отклонены. Они быстро исчезают из ворот сканера. Единственный способ подделать такую систему - постоянно выпускать сигнальные ракеты, чтобы некоторые из них всегда были близко к самолету, или использовать буксируемую сигнальную ракету.
Искатель розетки, также известный как псевдоимейджер, использует большую часть механической схемы системы мошенничества, но крас еще одно зеркало или призму для создания более сложного рисунка узора. из розетки. По сглаженным углом кон-сканирование. Датчики на приводных валах подаются на смеситель, который выдает образец FM-сигнала. Смешивание этого сигнала с сигналом искателя удаляет движение, создавая выходной сигнал, идентичный сигналу от мошенничества. Основным преимуществом является то, что искатель розетки сканирует более широкую часть неба, что затрудняет выход цели из поля зрения.
Обратной стороной обратной стороной розетки является то, что она производит очень сложный вывод. Объекты в пределах поля искателя производят совершенно отдельные сигналы, когда он сканирует небо; система может видеть цель, вспышки, солнце и землю в разное время. Для обработки этой информации и извлечения цели отдельные сигналы отправляются в компьютерную память. В течение периода полного сканирования это представляет собой 2D-изображение, которое дает ему название псевдоимейджер. Хотя это усложняет систему, полученное изображение гораздо больше информации. Вспышки можно распознать и отклонить по их небольшому размеру, облака - по большему размеру и т. Д.
Современные ракеты с тепловым наведением используют инфракрасное изображение (IIR), где инфракрасный / УФ-датчик представляет собой матрицу в фокальной плоскости, которая может создавать изображение в инфракрасном диапазоне, как и CCD в цифровой камере. Это требует большей обработки сигнала, но может быть более точным, и его сложнее обмануть с помощью ловушек. Помимо того, что они более устойчивы к вспышкам, новые искатели с меньшей вероятностью будут введены в заблуждение, привязанные к солнцу, что является еще одним распространенным приемом для ракет с тепловым наведением. Используя передовые методы обработки изображений, можно использовать форму цели, чтобы найти ее наиболее уязвимую часть, которую затем направляет ракета. Все западные ракеты класса "воздух-воздух" ближнего действия, такие как AIM-9X Sidewinder и ASRAAM, используют инфракрасные поисковые системы, а также китайский PL-10 SRAAM, тайваньский TC-1, израильский Python-5 и российский Р-74М / М2.
Есть два основных способа уничтожить ИК-искатели: использовать ракеты или ИК-глушители.
Ранние искатели не отображали цель, и что-либо в пределах их поля зрения создавало результат. Вспышка , появление второго сигнала в поле зрения, производя выходной сигнал второго угла и вероятность того, что искатель вместо этого начала нацеливаться на вспышку. Против первых искателей спинового сканирования это было эффективно, потому что сигнал от цели был минимизирован в середине пути, поэтому даже тусклый сигнал от вспышки можно было бы увидеть и отследить. Конечно, если это произойдет, вспышка исчезнет из поля зрения. Однако если в это время самолет снова выходит за пределы зрения, что происходит быстро.
Одно из решений проблемы вспышки - использование двухчастотного искателя. Первые искатели использовали единственный детектор, который был чувствителен к очень горячим частям самолета и к выхлопу реактивной струи, что делало их подходящими для сценариев преследования хвоста. Чтобы ракета могла пропускать под любым углом, были добавлены новые детекторы, которые были намного более чувствительными и на других частотах. Это давало возможность различать вспышки; Два искателя разных местоположения целевого самолета - самого самолета в отличии от его выхлопа, - но в одной и той же точке на обеих частотах появилась ракета. Затем их можно было устранить.
Более сложные системы использовались с цифровой обработкой, особенно искатели с перекрестными решетками и розетками. У них были такие узкие мгновенные поля зрения (IFOV), что их можно было обработать для создания изображения так же, как и у настольного сканера . Запоминая местоположение цели от сканирования к сканированию, можно исключить объекты, движущиеся с высокой скоростью цели. Это известно как кинематографическая фильтрация. Тот же процесс используется в системах формирования изображений, которые не сканируют, имеют дополнительную способность устранять небольшие цели прямого измерения их углового размера.
Ранние поисковые системы определяли угол к цели по времени. Это делает их уязвимыми к заклиниванию из-за выдачи ложных сигналов, которые настолько сильны, что их можно увидеть, даже когда прицельная сетка искателя закрывает датчик. Ранние генераторы помех, такие как AN / ALQ-144, использовали нагретый блок из карбида кремния в качестве источника ИК-излучения и окружали его вращающимся набором линз, которые отправляли изображение как серию пятна, проносящиеся по небу. В версии современных чаще используется инфракрасный лазер, освещающий быстро вращающееся зеркало. Когда луч рисует искателя, он вызывает вспышку света, которая показывает, нарушая временную диаграмму, используемую для вычисления угла. В случае успеха ИК-глушители заставляют ракету летать беспорядочно.
Венецианский слепой фильтр BAE для инфракрасного глушителя «Горячий кирпич» ИК-глушители гораздо менее эффективны против современных искателей изображений, потому что они не используются на время их измерения. В этих случаях глушитель может оказаться вредным, поскольку он обеспечивает дополнительный сигнал в том же месте, что и цель. Некоторые современные системы теперь размещают свои глушители на буксируемых блоках противодействия, полагаясь на включение ракет по сильному сигналу, но современные системы обработки изображений могут сделать это неэффективным и потребовать, чтобы блок выглядел как оригинальный самолет, что еще больше усложнить
Более современная лазерная техника исключает сканирование и вместо этого использует другое определение для идентификации ракеты и наведения лазера прямо на нее. Это постоянно осматривает ищущего и полезного даже против современных искателей изображений. Эти инфракрасные средства противодействия (DIRCM) очень эффективны, они также подходят только для самолетов, которые не маневрируют, как грузовые самолеты и вертолеты. Их реализация усложняется размещением фильтров перед формирователем изображения для удаления любых сигналов, выходящих за пределы частоты, требуя, чтобы лазер сам настраивался на частоту искателя или перемещался по диапазону. Некоторые работы работают в системе с достаточной мощностью, чтобы оптически повредить носовой обтекатель или фильтры внутри ракеты, но это остается за пределами текущих возможностей.
Тип 91 класса "земля-земля". Воздушная ракета ПЗРК имеет оптическую ГСН, установленную как средство сопровождения воздушных целей. Большинство ракет с инфракрасным наведением имеют искатели, установленные на подвесе. Это позволяет навести датчик на цель, когда ракеты нет. Это важно по двум основным причинам. Во-первых, до и во время пуска ракету не всегда можно навести на цель. Скорее, пилот или оператор наводит искатель на цель, используя радар, нашлемный прицел, оптический прицел или, возможно, направляя нос самолета или ракетную пусковую установку прямо на цель. Как только искатель видит и распознает цель, он сообщает об этом оператору, который обычно «освобождает» искателя. После этого искатель остается на цели, даже если летательный аппарат или стартовая платформа движутся. Когда оно запущено, оно может контролировать направление, в котором оно указывает, до тех пор, пока двигатель не достигнет достаточно высокой скорости, чтобы его плавники могли контролировать его направление движения. А пока искатель на шарнире должен иметь возможность контролировать цель.
Наконец, даже когда он находится под постоянным контролем и находится на пути к перехвату цели, он, вероятно, не будет указывать на нее; если цель не движется прямо к пусковой платформе или от нее, кратчайшим путем для перехвата цели не будет путь, пройденный при наведении на нее прямо, поскольку она движется в боковом направлении относительно обзора ракеты. Оригинальные ракеты с тепловым наведением просто указывали на цель и преследовали ее; это было неэффективно. Новые ракеты умнее и используют шарнирную головку самонаведения в сочетании с так называемым пропорциональным наведением, чтобы избежать колебаний и обеспечить эффективную траекторию перехвата.
