Радиолокационному и гидроакустическому наблюдению

Для структурного скрытия объектов радиолокационного на­блюдения применяются конструкции, переотражающие падающие на них электромагнитные волны радиолокатора в обратном направ­лении и создающие на экране локатора ложные «блестящие» точ­ки. Так как точно направление на радиолокатор объекту защиты неизвестно, то такие конструкции должны создавать «блестящие точки» в достаточно широком угле возможных направлений. В ка­честве таких широкоугольных конструкций используются уголко­вые, линзовые, дипольные отражатели и переизлучающие антен­ные решетки (ПАР).

Уголковый радиоотражатель состоит из жестко связан­ных между собой взаимно перпендикулярных плоскостей (см. рис. 22.1).

Рис. 22.1. Схема уголкового отражателя

Важнейшим свойством уголковых отражателей является то, что значительная доля энергии волны, падающей на них с любого направления в пределах достаточно большого угла (около 80 гра­дусов), отражается обратно в сторону облучающей РЛС. Благодаря этому уголковые радиоотражатели даже небольших размеров име­ют значительную эффективную площадь рассеяния. Например, ЭПР трехгранного уголкового отражателя с размерами граней 0,5 м и длиной волны РЛС 3 см составляет 290 м², в то время как ЭПР самолета-бомбардировщика В-52 с длиной фюзеляжа и разма­хом крыльев в десятки метров составляет около 100 м² [11].

Линзовые отражатели создаются на основе линз Люнеберга. Линза представляет собой многослойный шар с различными значе­ниями диэлектрической проницаемости слоев (рис. 22.2).

Рис. 22.2. Схема линзы Люнеберга

При такой конструкции электромагнитные волны фокусиру­ются на внутренней поверхности шара, покрытой металлической радиоотражательной пленкой-экраном. Ширина диаграммы рассе­яния линзы зависит от размеров экранирующей поверхности сфе­ры и достигает 140 градусов. ЭПР линзового отражателя диамет­ром 60 см и массой 40 кг достигает на длине волны λ = 10 см вели­чины более 150 м², на λ = 3 см более 1800 м² [И].

Переизлучающие антенные решетки (ПАР) состоят из набора обычных антенн, которые работают в режиме переизлучения при­нимаемых сигналов. Такой режим достигается путем замыкания антенн в точке подключения фидера или волновода. Простейшие ПАР образуются при попарном соединении элементарных полу­волновых вибраторов.

Уголковые радиоотражатели, линзы Люнеберга, ПАР, разме­щенные вблизи защищаемого объекта, создают на экране РЛС мно­гочисленные яркие засветки, среди которых трудно обнаружить маскируемый объект.

Для маскировки воздушных объектов применяют дипольные радиоотражатели (диполи). Они представляют собой полоски ме­таллизированной бумаги или алюминиевой фольги, металлизиро­ванные стеклянные или нейлоновые волокна, разбрасываемые в. зоне расположения защищаемого объекта. Длина диполей и их тол­щина выбираются так, чтобы обеспечить эффективное рассеива­ние радиоволн по возможности в более широком диапазоне частот. Диполи в виде металлизированных стекловолокон имеют длину 35-40 см и толщину 0,025 мм, медная проволока толщиной в доли мм нарезается длиной около 50 см. Дипольные отражатели обыч­но упаковываются в пачки из десятков и сотен тысяч штук и при выбрасывании с самолета в воздух создают облако медленно опус­кающихся на землю отражателей. Отраженные от них сигналы на­блюдаются на экране индикатора РЛС в виде множества ярких то­чек, маскирующих отраженный от самолета сигнал. Если последо­вательно сбрасывать достаточно большое количество пачек, то на экране РЛС образуются засвеченные полосы, в которых трудно об­наруживать воздушные объекты.

Энергетическое скрытие достигается за счет уменьшения эф­фективной площади рассеяния объекта в основном двумя спосо­бами: изменением диаграммы направленности отражающей по­верхности объекта и поглощением облучающей энергии РЛС. Уменьшение отраженной энергии для объекта, подлежащего защи­те от радиолокационного наблюдения, должно предусматриваться еще при его создании путем исключения на поверхности объек­та плоскостей, образующих уголковые отражатели. ЭПР конусооб­разных и шарообразных форм в сотни раз меньше уголковых отра­жателей. Готовые изделия, имеющие поверхности сложной формы с резкими переходами, целесообразно накрывать экранами, иска­жающими и отклоняющими диаграмму направленности объектов, лучше всего шарообразной формы.

Для энергетического скрытия объектов от радиолокационного наблюдения его поверхность покрывают материалами, обеспечи­вающими градиентное и интерференционное поглощение облуча­ющей электромагнитной энергии.

Градиентное поглощение обеспечивают многослойные ма­териалы, каждый слой которых состоит из основы — диэлектрика (стеклотекстолита, пенопласта, каучука и др.) и наполнителя (фер­ритов, карбонильного железа, порошка графита, угольной пыли и Др.), поглощающего электромагнитную энергию. Внешний слой поглотителя имеет диэлектрическую проницательность, близкую к 1, а для увеличения поверхности имеет рифленую структуру или шипы. В каждом последующем слое диэлектрическая проницае­мость увеличивается. По мере проникновения электромагнитной волны в поглощающий материал ее энергия убывает, а направле­ние изменяется. В результате искривления направления распространения волны удлиняется ее путь в поглощающем материале и, следовательно, увеличивается поглощение. Например, покрытие из пористого стекловолокна толщиной 12,7 мм поглощает до 99% энергии электромагнитной поля в см-диапазоне длин волн [11].

Другой вид радиопоглощающего материала — интерферен­ционный обеспечивает интерференцию прямой (падающей) и от­раженной от объекта электромагнитных волн. Простейший погло­щающий материал этого вида состоит из слоя диэлектрика и элек­тропроводящей пленки. Тип и толщина диэлектрика, магнитная проницаемость и волновое сопротивление пленки выбираются та­кими, чтобы сдвиг по фазе между падающей и отраженной вол­нами был близок к 180°. В результате наложения прямой и отра­женной волн в диэлектрике возникают стоячие волны и происхо­дит подавление падающей волны отраженной волной. В результа­те этого ЭПР объекта резко уменьшается. Однако такой эффект на­блюдается в узком диапазоне длин волн. Для расширения диапа­зона применяются многослойные материалы, каждый слой кото­рых рассчитан на свой диапазон длин волн облучающей электро­магнитной волны. Но многослойные материалы, обеспечивающие эффективное поглощение в достаточно широком диапазоне частот, толстые и тяжелые.

В современных поглощающих материалах используют оба способа уменьшения энергии отраженной электромагнитной вол­ны. Например, коэффициент отражения керамического ферритового радиопоглощающего материала составляет 10% в диапазоне волн 30-300 МГц при толщине ферритового слоя 0,83 см. Созданы достаточно легкие радиопоглощающие материалы в виде много­слойной ткани.

Примером технических решений, обеспечивающих эффектив­ное структурное и энергетическое скрытие, является технология снижения ЭПС «Стеле». Она предусматривает:

•совершенствование формы объекта защитны путем уменьшения площадей его поверхностей, исключения углов их облучения близких 90°, замены прямых плоскостей кривыми, устранения
резонансных явлений на облучаемой поверхности;

•применение неметаллических композиционных материалов, слабо рассеивающих энергию электромагнитного поля радио­ локационной станции;

• использование высокоэффективных (с большим коэффициен­том поглощения и малым весом) материалов, поглощающих и рассеивающих электромагнитную волну.

В результате использования этой технологии эффективная площадь рассеяния (ЭПР) самолетов-бомбардировщиков В-1 и В-2 существенно снижена по сравнению с бомбардировщиком В-52 — с 100м² до единиц м². Кроме авиации эта технология внедряется при строительстве надводных боевых кораблей.

Другой способ энергетического скрытия, который широко применяется для защиты объектов от радиолокационного наблю­дения, — генерация помех. Простейшей помехой является гармо­ническое колебание на частоте РЛС, создаваемое генератором по­мех в месте нахождения защищаемого объекта. Так как диаграмма направленности антенны РЛС имеет, как правило, боковые лепест­ки, то такая помеха создает шумовую засветку экрана локатора.

Более сложной по структуре является модулированная по­меха с одним или несколькими изменяющимися параметрами. Модулированная помеха бывает непрерывной и импульсной и об­ладает спектром, близким к спектру излучения РЛС. По эффекту воздействия помехи классифицируются на маскирующие изобра­жение объекта путем зашумления экрана РЛС и имитирующие на нем ложные световые пятна. Изменяя структуру и время задерж­ки имитационной помехи, можно менять форму, место и характер движения ложной засветки на экране локатора.

Защита информации об объектах, находящихся в воде, предус­матривает, прежде всего, защиту от гидроакустического наблюде­ния. Способы этой защиты по сути соответствуют рассмотренным с учетом особенностей канала утечки. В качестве основных приме­няются следующие:

•маскировка с использованием природных явлений. При перепа­де температуры слоев возникают акустические экраны, трудно­ преодолимые для акустических излучений;

•использование звукопоглощающих покрытий сотовой конструк­ции из нейлона, полиэтилена, полипропилена и различных плас­тмасс, а также содержащих натуральный каучук. За рубежом проводятся опыты по покрытию корпусов подводных лодок ма­териалами, поглощающими до 90% акустической энергии;

•создание активных помех гидролокаторам, в том числе путем ретрансляции облучающих сигналов с усилением их мощнос­ти.

Вопросы для самопроверки

1.Типы искусственных оптических масок.

2.Особенности применения аэрозолей как средств энергетическо­го скрытия.

3.Средства, используемые для скрытия объектов радиолокацион­ного наблюдения.

4.Материалы, применяемые для электромагнитного поглощения.

5.За счет чего достигается в технологии «Стеле» существенное снижение эффективной площади рассеяния объектов?