Противодействие беспилотным летательным аппаратам - [16]
Помимо средств ОЭР, работающих в видимом диапазоне, обнаружение БПЛА возможно средствами ОЭР, работающими в ИК-диапазоне. Средства ОЭР ИК-диапазона особенно эффективны в ночное время. Тепло от БПЛА выделяется, в основном, силовой установкой и, в меньшей мере, электронными компонентами, а также точками торможения на несущих краях крыльев, пропеллеров и винтов. Разработчики БПЛА стараются снизить излучение в ИК-диапазоне в направлении размещенных на земле приемников и перенаправить это излучение вверх. Кроме того, в конструкции БПЛА могут использоваться материалы с высокой теплопроводностью, такие как серебро и алюминий. В каждом конкретном случае возможность БПЛА быть обнаруженным в ИК-диапазоне определяется его тепло-излучательной способностью, контрастом и площадью излучения[103].
Необходимо отметить, что эффективность ОЭР ИК-диапазона существенно зависит от погодных условий. В условиях дымки, влажности, осадков заметность БПЛА в ИК-диапазоне существенно снижается, особенно для длин волн λ=0,76…5 мкм. Это происходит потому, что за исключением полета БПЛА с воздушно-реактивным двигателем (ВРД) на форсированных режимах и БПЛА с ракетным двигателем твердого топлива (РДТТ), основным источником ИК-излучения являются элементы корпуса БПЛА, которые прикрывают отсеки с силовой установкой и детали выхлопной системы. Эти участки конструкции БПЛА, тем не менее, отличаются невысокими значениями тепловых потоков q≤25…50 Вт/ср, и, соответственно, низкая сила их излучения с учётом снижения прозрачности атмосферы не позволяет использовать ОЭР ИК-диапазона для повышения вероятности обнаружения БПЛА. При этом БПЛА с электродвигателями принципиально отличаются предельно низкими уровнями ИК-заметности[104].
Дополнительно нужно отметить, что для снижения заметности БПЛА могут выбираться профили и направления их полета, снижающие эффективность средств ОЭР видимого и ИК-диапазона, например, заход на цель со стороны солнца или другого мощного источника видимого света и ИК-излучения.
2.5. Обнаружение БПЛА средствами акустической разведки
Акустическая заметность является важным дополняющим фактором, который позволяет повысить достоверность обнаружения БПЛА в условиях при которых «традиционные» средства: оптические и радиолокационные, не могут обеспечить требуемого уровня вероятности его обнаружения.
БПЛА в полёте генерирует акустические (звуковые) волны, принимаемые акустическими микрофонами, которые преобразуют акустическое давление в электрический сигнал. Источниками звуковых волн, обычно, являются двигательные установки и лопасти воздушных винтов. Частота генерируемого звука кратна частоте выхлопа горячих газов, количеству и частоте вращения лопастей воздушного винта. Интенсивность звука зависит от скорости обтекания лопастей[105].
В реальных средах звуковые волны затухают вследствие вязкости воздушной среды и молекулярного затухания. Звуковые волны дополнительно затухают при распространении вдоль поглощающей поверхности и, чем выше коэффициент поглощения этой поверхности, тем большее затухание она вносит в распространяющуюся волну. Однако еще более существенную роль в затухании звуковых волн играет турбулентность воздуха. В немалой степени этому способствует ветер и восходящие потоки воздуха. На низких частотах дополнительное затухание не зависит от расстояния до источника звука. А на дальних (более 4 км) расстояниях высокие частоты практически не принимаются[106].
Применение для обнаружения БПЛА средств АР обеспечивает[107]:
— определение пеленга на БПЛА;
— определение класса (типа) БПЛА.
Средства АР, использующие естественные поля, обладают следующими достоинствами[108]:
— обеспечивают устойчивое автоматическое обнаружение малоскоростных маловысотных БПЛА в любых погодных условиях, в условиях плохой оптической видимости и в условиях сложных рельефов местности;
— обеспечивают скрытность функционирования и сохранение работоспособности в условиях РЭП;
— имеют малые габариты, низкое энергопотребление и лучше других систем (в сравнении с радиолокационными, оптико-электронными) удовлетворяют критерию «эффективность — стоимость».
Акустические системы нашли своё применение в охранных системах, пограничных структурах и неплохо себя зарекомендовали при обнаружении одиночных БПЛА в относительно незашумлённых условиях[109].
Суммарный спектр акустического излучения тактического БПЛА обусловлен гармоническими и широкополосными составляющими. Он включает в себя гармонические оставляющие излучения двигателя, шума оборотов винта, излучение механической природы, а также высокочастотную и низкочастотную составляющие шума двигателя с непрерывными по частоте спектрами. В шуме силовой установки БПЛА, имеющей поршневой двигатель воздушного охлаждения, при отсутствии в его выхлопном тракте глушителя определяющим источником внешнего шума является поршневой двигатель. Подробное исследование возможностей обнаружения средствами АР представлено в работе[110]. Результаты этого исследования показали:
— что спектры БПЛА типа «квадрокоптер» и «моноплан» имеют ярко выраженные гармонические составляющие с частотами, кратными частоте вращения винта, при этом спектр акустического сигнала «квадрокоптера» шире, чем у моноплана, что объясняется некоторым различием режимов работы их двигателей в процессе полета или при работе системы компенсации ветровых возмущений;
