|
|||||||||
|
|
Прицел
с высоким качеством изображения
Даг Ричардсон, по материалам Эрика Х. Биасс
Танк "Леклерк" может попасть в движущуюся
цель размером
Если вы путешествуете в автобусе
по спокойной дороге, можно ожидать, что вас догонят другие машины – дорогие
автомобили, управляемые бизнесменами, спешащими попасть на очередное совещание,
быстроходные автомобили, которыми управляют те, кто хочет доказать, что
энергичное мастерство вождения важнее дорожных правил. Чего вы не ожидаете, так
это то, что основной боевой танк обойдет вас. Вид боевой машины массой более 50
т, проходящей с грохотом мимо вас, может произвести глубокое впечатление, когда
танк не делит с вами дорогу, а едет по местности параллельно дороге, вы
чувствуете себя хорошо и истинно превосходите по скорости и подвижности его на пересеченной
местности.
Когда недавно несколько танков
"Леклерк" решили щегольнуть своими характеристиками преодоления
пересеченной местности, в то время как представители редакции журнала Armada International ехали со своей базы в Мормелоне на стрельбище в
Сюиппе, первой реакцией автора статьи, оставленного в облаке пыли, была попытка
представить себе уровень шума и вибрации, существующих в корпусе основных
боевых танков, идущих на большой скорости. Однако этот уровень колебаний и
тряски является как раз определяющим режимом, который, как требуется, должен
выдержать современный прицел боевой бронированной машины.
Сложные оптические системы по
своей природе составляются из многих небольших и в своей основе хрупких
элементов, многие из которых должны поддерживаться в точной синхронизации друг
с другом, и поэтому готовое изделие должно эксплуатироваться очень осторожно.
Посетите современные оптические заводы, такие как завод, производящий камеры Leica в Солме в Германии, и увидите, что некоторая часть
самого точного оптического производства осуществляется вне пределов влияния
военной и научной сфер. Специалисты ужаснулись бы, если бы вы предложили
закрепить камеру Leica на
корпусе танка, который движется на большой скорости по труднопроходимой местности,
или установить ее возле вращающихся несущих винтов вертолета.
Как подсказывает имя Карла Цейсс,
обозначенное на некоторых танковых прицелах, оптические приборы на современной
боевой бронированной машине или вертолете могут изготавливаться с точностью,
которая, вероятно, вызовет улыбку у контролера качества на заводах Leica и Nikon. Прицел
же, кроме того, должен еще выдерживать рабочую нагрузку, которая может
превратить, в конечном счете, большинство невоенных оптических систем в ничего
не стоящий лом. Нигде нет более неукоснительной потребности в оптической
точности и физической прочности, чем в
области стабилизированных систем наводки, предназначенных для боевых
бронированных машин.
В 1960-е годы место командира
основных боевых танков, таких как танки М-48, АМХ-30, "Чифтен" и
Т-62, было оснащено двумя типами систем наблюдения – оптическими приборами,
установленными во вращающейся башенке для кругового обзора, плюс направленным
вперед ночным оптическим прибором наблюдения с усилением изображения. Эти
технические средства не позволяли командиру вести наблюдение во время движения
танка, не имели возможности передачи данных о цели наводчику и не позволяли
командиру вести стрельбу из основного вооружения.
При наличии очевидных ограничений,
накладываемых такой простой технологией, командиры часто действовали
"высоко держа голову", высовываясь из башенки. В прошлом некоторые
командиры израильских танков, во время боя, управляли танком, сидя на крышах
своих башен. Такая бравада могла быть приемлемой 20 или более лет назад в
условиях совершенно ровной пустынной местности и в бою против противника,
вооруженного танками Т-54/55 и Т-62, но она недопустима в большинстве условий
современного боя. Даже в мирное время командир рискует получить травму, которую
могут нанести нижние ветки деревьев и другие преграды, а во время войны
действие с выдвинутыми наружу головой и плечами подвергает командира
воздействию осколков, рвущихся поблизости артиллерийских снарядов, или огня
снайперов.
В 1960-е годы основной боевой танк
"Леопард-1" был оснащен панорамным дневным прицелом TRP 2А командира. Он обеспечивал возможность кругового
обзора при закрытом люке и лишь днем при неподвижном положении танка.
Основным тактическим недостатком
танков, оснащенных этими старыми типами командирского прибора, является то, что
вибрация и движение машины нарушают возможность командира нормально
использовать прибор. Во время движения танка трудно наблюдать цели. Когда
машина останавливается, последовательность действий, необходимая для наведения
поля зрения на цель противника, осуществляется слишком медленно. Информация о
горизонтальной и вертикальной наводке передается наводчику с малой степенью
точности и командир не может принять управление оружием на себя и произвести
выстрел из пушки. Пока наводчик наводит на цель и производит выстрел, поиску
командиром новой цели мешает движение башни и откат пушки.
В начале 1970-х годов главный
европейский штаб выдвинул новые тактические требования, которые предусматривают
большую возможность ведения боя с основными боевыми танками противника во всех
видах "неблагоприятных для танков" условий, таких как гористая
местность, леса и застроенные районы.
Решающей частью этих новых
требований было требование, чтобы командир мог вести наблюдение из движущейся
машины, передавать точные данные о цели наводчику и в случае крайней
необходимости вести стрельбу из основного вооружения танка самостоятельно. Весь
этот процесс должен был осуществляться на танке во время движения.
В этих условиях командир должен был
принимать участие в поисково-ударном процессе. Во время движения машины
командир должен был обнаруживать и опознавать цель, приближающуюся с любого
направления, затем передавать наводчику информацию о горизонтальной и
вертикальной наводке. Пока наводчик вел стрельбу по этой первой цели, командиру
обеспечивалась возможность вести поиск следующей цели. Весь процесс выполнялся
под защитой брони башни и снижал время реагирования, что являлось фактором,
повышающим живучесть танка и его экипажа.
Для достижения этой цели командир
должен быть обеспечен прицелом со стабилизированными оптико-электронной и
оптической системами. Он должен иметь возможность передачи точной информации по
вертикальной и горизонтальной наводке наводчику, который будет способен быстро
обстрелять наблюдаемую цель и таким образом позволит командиру обнаружить следующую
цель и подготовить следующую последовательность ведения огня. В хорошо
сконструированной системе промежуток между обнаружением цели командиром и
осуществлением выстрела по ней наводчиком должен быть сокращен до нескольких
секунд.
Типичный обстрел цели из танка с
помощью стабилизированного прицела командира должен происходить в следующей
последовательности:
Командир использует прицел в
режиме наблюдения и поиска целей. Как только цель обнаружена и опознана,
командир может отдать команду, которая согласует оптическую ось прицела
наводчика с этой целью. Наводчик уточняет наводку и производит выстрел, однако
обстрел может быть выполнен и с рабочего места командира, в этом случае, командир
либо сам обстреливает цель, либо забирает у наводчика управление оружием во
время обстрела на себя.
Используя приводы наведения,
наводчик наводит прицельную марку прицела в центр цели. Если цель неподвижная,
наводчик подает команду на вычислитель системы управления огнем путем нажатия
кнопки лазерного дальномера и отпускания ее в пределах двух секунд. Для
движущихся целей кнопку лазерного дальномера следует нажать и подержать во
включенном положении, по крайней мере, 3-5 секунд.
Вычислитель определяет разность
настоящего и упрежденного углов места и выносит точку прицеливания в положение,
необходимое для попадания в цель, изменяя эти данные с учетом баллистических
данных пушки, текущих метеорологических условий и относительного движения цели
и танка. При отпускании кнопки лазерного дальномера система управления орудием
перемещает пушку в соответствии с рассчитанным баллистическим вычислителем
смещением относительно линии прицеливания.
Наводчик (или командир) должен
держать прицельную марку прицела на цели и нажать кнопку (переключатель)
выстрела. Система осуществит выстрел, когда ось канала ствола орудия займет
положение в соответствии с данными, определенными баллистическим вычислителем.
Гиростабилизированный прицел
командира позволяет вести стрельбу во время движения и таким образом
обеспечивает танковым подразделениям возможность осуществлять непрерывное
наступление или атаку без остановок, ведя огонь по противнику (в результате в
большой степени повышается живучесть танка).
Большинство моделей прицелов
командира со стабилизированным полем зрения имеет вращающуюся на 360° головную
часть, что позволяет пользователю вести поиск в районе действия, не вращая
башню. Это является важной особенностью для танка, находящегося в засаде, так
как наблюдение может обеспечиваться без работы двигателя танка. Даже на
холостом ходу двигатель будет расходовать топливо и производить шум и тепло.
Составляя в
Наведение и управление ракетами
накладывало новые требования на системы прицеливания. Когда три дивизии
сухопутных войск Северного Вьетнама штурмовали демилитаризованную зону между
двумя Вьетнамами 30 марта
Опыт, полученный на этих двух
вертолетах, объединенный с испытаниями, которые начались в
Требования, предъявляемые к
прицелам со стабилизированным полем зрения, реализуются для использования их на
боевой технике.
Оптическая система, образующая
прицельную линию приборов, установленных на движущихся машинах, подвергается угловым возмущениям,
создаваемым линейными и угловыми перемещениями машины. Для использования по
назначению эта оптическая система стабилизированного прицела должна быть
управляемой в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и синхронизирована с
гироскопом для сведения на нет влияния этих угловых возмущений. Чем точнее
стабилизация, тем отчетливее изображение наблюдаемых объектов, видимых в
прицел, и тем легче опознать цель.
Задача разработчика усложняется
требуемым высоким уровнем характеристик стабилизации, необходимостью сводить до
минимума массу стабилизируемых элементов прицела и малым пространством для
установки прибора в боевой машине или вертолете. Для размещения прицела в
боевой бронированной машине, например, его конструкция может потребовать
изменения направления оптического пути путем изгибов и поворотов.
Таким образом, получающиеся в
результате конструирования механизмы становятся более сложными, понимание
кинематических соотношений в блоках становится менее интуитивным. Требуется
тщательный анализ для определения лучшего конструктивного решения. Точность
стабилизированного прицела зависит не только от его архитектуры, но и от
качества подрессоривания платформы.
Для управления, вращения и
стабилизации изображения, получаемого в поле зрения, и линии прицеливания
оптических систем обычно используются плоские зеркала.
Вместо зеркал также могут
использоваться призмы, метод, который, кажется, вызывает интерес в Китае. В
прошлом году Бейджингский институт технологии сообщил о новой относительно компактной
призменной компоновке системы стабилизации линии прицеливания, состоящей из
четырех крышеобразных оборачивающихся призм. Однако зеркала являются более
легкими элементами, чем призмы, они имеют меньший момент инерции и их проще использовать
в качестве стабилизирующего элемента.
Если электрооптическая система
устанавливается в корпусе, который может физически направляться на цель,
комплект датчиков может воспринимать внешний мир через простое плоское окно.
Альтернативой является наличие датчика, установленного в карданном подвесе за
многоэлементным (многогранным) окном. В обоих случаях окно образует преграду
энергии, поступающей от окружающей среды внешнего мира, возникающие потери
должны оказывать минимальное воздействие на работу датчиков.
Использование слова
"простое" в приведенном выше абзаце не означает
"недорогое". Окно, вероятно, должно быть прозрачным для нескольких
диапазонов частот, например, для оптического спектра и спектра инфракрасного излучения.
На практике известно мало материалов для многоспектрального использования, в то
же время, трудно разработать оптические покрытия, способные обеспечивать
постоянную передачу поступающей энергии при больших углах падения. Кроме того,
окно должно быть также защитой от
теплового и электромагнитного излучения и других воздействий окружающей среды.
Борьба с колебаниями
В наземных машинах и летательных
аппаратах прицелы подвергаются воздействию нескольких видов колебаний по
частоте. Общие типы колебаний вызываются угловыми и линейными перемещениями систем
прицела или перемещениями тяжелых компоновочных узлов в прицеле. Обычно они
происходят на частотах менее 100 Гц. Локализованные виды вибраций вызываются
местными колебаниями более легких элементов или компоновочных узлов на частотах
в диапазоне от десятков герц до 1000 Гц или более. Амплитуда таких колебаний
может быть достаточно разнообразной, что приводит к неправильному срабатыванию
оптических элементов, деформации оптического пути, "усталости"
механической конструкции и грубым значениям регулируемой ширины полосы частот
замкнутой системы автоматического управления.
Эти проблемы проявляются еще
больше в современных ударных вертолетах, в конструкции и прицеле которых часто используются
композиционные материалы для экономии массы. В типичном прицеле вертолета диапазон
рабочих частот стабилизации ограничивается частотой меньшей примерно на треть
первой структурной собственной частоты. Механическая конструкция прицелов
изготавливается очень жесткой, часто крепится непосредственно к корпусу
вертолета через демпфирующие устройства и для удовлетворения требований к
точности используется схема двухступенчатой стабилизации (первый (грубый)
уровень и точный). В результате прицел становится сложным, тяжелым, громоздким
и дорогостоящим.
По заявлению фирмы Sfim, активный контроль структурных колебаний является
значительно лучшим решением. Это устраняет необходимость во внешних
демпфирующих устройствах, обеспечивает большой диапазон сглаживаемых
стабилизацией частот и ослабляет специфические возмущения, что повышает
точность стабилизации.
Фирма Sfim использовала этот метод для устанавливаемого на крыше
вертолетов "Газель" французских сухопутных войск прицела Viviane малой массы, в котором широко
используются композиционные материалы. Он (метод) также использован в устанавливаемом
на мачте прицеле Osiris для противотанковых
вариантов вертолета "Тигер" и в устанавливаемом на крыше французского
варианта вертолета поддержки прицеле Strix.
Рис. 1.
Вертолетные прицелы, подобные прицелу Osiris на
вертолете "Еврокоптер Тигер", выдвигают проблемы перед их
разработчиками. Фирма Sfim использовала в блоке прицела активную систему для гашения колебаний,
возбуждаемых несущим винтом
Примеры
Современный стабилизированный
прицел для боевой бронированной машины или вертолета обычно имеет дневной канал
и может иметь ночной канал плюс входящий в его состав лазерный дальномер.
Ночной канал обычно представлен тепловизионной камерой с чувствительным
элементом в виде решетки (что позволяет обойтись без механического сканирования),
начинающей заменять более старые системы со сканированием, но в некоторых прицелах используются усилители
яркости изображения. В таблице данных даны основные характеристики типичного
ряда современных систем для боевых бронированных машин и летательных аппаратов.
Фирма Sfim Industries разрабатывает и производит системы прицеливания для наземных машин в течение
более 20 лет. Она утверждает, что с
Рис. 2. Прицел
HL-80 фирмы Sfim разработан для использования на танках "Леклерк",
приобретенных Объединенными Арабскими Эмиратами. На французских танках
"Леклерк" используется прицел HL-70
Рис. 3. Фирма Sagem разработала основной прицел Savan-20 для танка "Леклерк". Ряд
прицелов Savan включает прицел Savan-10 для танка "Челленджер-2" и
прицел Savan-15 для
модернизации изготовленных в России танков серии "Т"
Рис. 4. На какой
машине используется модульный прицел Vigy-40 фирмы Sagem никогда не сообщалось.
В своем основном виде этот прицел имеет оптические приборы прямого обзора, но к
ним могли добавляться ИК система переднего обзора или секция ночного видения на
базе усилителя света, а также лазерный дальномер
В эпоху, когда технические
достижения, сделанные одной фирмой, быстро воспроизводятся ее конкурентами,
трудно какой-то фирме сохранить господство на рынке. Вот простой пример из
современности: ЭВМ Apple Macintosh была уникальной, когда она появилась
в
"Основными причинами, по
которым мы можем сохранять свое ведущее положение, являются выдающаяся точность
стабилизации (вибрации стабилизированного поля зрения во время движения составляют менее 0,03
мрад), что обеспечивает четкое изображение в любых условиях наблюдения, и высокую
угловую выходную точность (не более 0,1 мрад), что позволяет командиру вести
стрельбу из пушки с такой же вероятностью попадания, какая обычно
обеспечивается при стрельбе с места наводчика", - заявляет Патрик Мичон,
заведующий отделом сбыта приборов для наземных боевых систем. "Оснащенный
прицелом VS-580 или MVS-580 основной боевой танк достигает высоких
поисково-ударных возможностей. Наши конкуренты никогда не демонстрировали
такого уровня характеристик".
Рис. 5. Панорамный прицел со стабилизированным полем зрения
MVS-580 является последним прибавлением в семействе прицелов VS-580 фирмы Sfim.
Эта схема дает представление о том, как сложно соединить три канала, быструю
реакцию зеркала и его устойчивость к внешним воздействиям:
1 - панорамная
стабилизированная головка; 2 – телескопическая часть прицела; 3 – рукоятки
управления; 4 – микромонитор; 5 – охладитель; 6 – электронная аппаратура
телевизора; 7 – ИК канал прибора обнаружения; 8 – ИК объектив; 9 – дихроичный
делитель; 10 – многоспектральный объектив Галлилея
Рис. 6. На основном боевом танке
"Челленджер-2" прицел VS-580-10-05 является частью значительно лучшей
системы управления огнем,
чем аппаратура, используемая в танке
"Челленджер-1", которая была основана на аппаратуре танка
"Чифтен"
С этим трудно спорить, если
учитывать, что с момента его введения в
Великобритания, вероятно, была
готова оснастить свой новейший танк созданным французами прицелом командира, но
не готова сдать свой собственный прибыльный рынок заграничным поставщикам.
Фирма "Пилкингтон оптроникс" недавно разработала для своих боевых
бронированных машин модульную систему прицеливания "Фолкон" для использования наводчиками и
командирами. Эта система имеет стабилизированную в двух плоскостях с помощью
сервопривода головку и модули прицела, необходимые для обеспечения
непосредственного оптического обзора, тепловизионный канал, работающий в
диапазоне волн от 8 до 12 микрон, и возможность определения дальности с помощью
лазерного дальномера на алюминиево-иттриевом гранате с примесью неодима (NdYAG). Эта система может использоваться для обнаружения и
обстрела целей с места или с ходу и для наведения ракет. Фирма разработала
также новый независимый стабилизированный панорамный прицел командира.
Рис. 7. Система "Фолкон" фирмы
"Пилкингтон оптроникс"
имеет стабилизированную в двух плоскостях головку с
модулями прямого обзора, тепловизора и лазерного дальномера
При закупке прицелов для боевых
бронированных машин (или в сущности для большинства предметов военной техники)
сухопутные войска США полагаются на закупку американских прицелов. Как
подсказывает его название, независимый тепловизионный прибор командира (CITV) фирмы "Тексас инструментс" для танка М-1
"Абрамс" позволяет его командиру вести поиск дополнительных целей,
пока наводчик обстреливает ранее опознанные цели. Эта возможность повышает
боевую скорострельность более, чем на 30 процентов. Прицел CITV обеспечивает также возможность ведения наблюдения в
неблагоприятных погодных условиях и может дублировать прицел наводчика.
Разрабатываемая фирмой "Тексас
инструментс" подсистема независимого прибора наблюдения командира (CIV) для БМП "Брэдли" М-2А3 будет обеспечивать
360° панорамный обзор. Эта подсистема состоит из дневной телевизионной системы и
интегрированной ИК системы переднего обзора горизонтальной технологии второго
поколения. В качестве части заранее спланированного совершенствования изделия
автоматический прибор сопровождения усовершенствованной системы обнаружения
"Брэдли" (IBAS) будет
обеспечивать передачу цели наводчику.
Рис. 8. Независимый тепловизионный прибор командира
фирмы "Тексас инструментс", являющийся ключевым элементом программы
совершенствования танков "Абрамс" сухопутных войск США,
основан на тепловизоре с чувствительным элементом в
виде решетки, расположенной в фокальной плоскости объектива. Прибор
обеспечивает командиру возможность ведения кругового поиска и передачи целей
наводчику по электронному каналу
Рис. 9. Первый серийный прицел, в котором используется
технология тепловизоров второго поколения с решеткой в фокальной плоскости
объектива,
система тепловизионного наведения на цель для боевых
машин фирмы "Тексас инструментс", является компактным прицелом,
состоящим из основного прицела наводчика (показанного на снимке) и указателя
линии прицеливания
Фирма "Хьюз" разрабатывает в
настоящее время танковый прицел второго поколения (SGTS) по заказу отдела ночного видения и
электрооптики сухопутных войск США. Этот прибор базируется на разработанной ранее
электронно-оптической системе слежения Eots, устройстве, которое сочетало телевизионную
систему, ИК систему переднего обзора, безопасный для зрения лазерный дальномер,
корреляционный/центроидный прибор видеосопровождения и стабилизированную в двух плоскостях
головку прицела с цифровым управлением. В прицел SGTS добавляется ИК система переднего обзора второго
поколения, основанная на 480 х 4-элементной СМТ (кадмиево-ртутный теллурит)
решетке, охлаждаемой стандартным усовершенствованным устройством Dewar. Прицел SGTS был заказан как испытательный образец
многодатчикового танкового прицела, но может быть использован на боевых машинах
будущего.
Рис. 10. В настоящее время танковый прицел второго
поколения (SGTS) фирмы "Хьюз" предназначен для использования в
качестве
демонстрационного макета, но серийный его
вариант может устанавливаться на американских боевых машинах будущего
Рис. 11. В разработанном фирмой "Хьюз
эркрафт" для южнокорейского танка К-1 основном прицеле наводчика
используются такие же лазерный дальномер и тепловизионная система, как на танке
М-1 "Абрамс"
Русские разработчики танков не торопились
принимать стабилизированные прицелы. Даже в танке Т-80 дневной/ночной прицел
командира ТКН-4С стабилизирован лишь в вертикальной плоскости, хотя прицел
наводчика 1Г46 стабилизирован в двух плоскостях. В танке Т-84 сохранен прицел
ТКН-4С, но установлен прицел наводчика "Буран-Е", стабилизированный
только в вертикальной плоскости. Только танк Т-90, как полагают, обеспечен стабилизированными
в двух плоскостях прицелами для командира и наводчика. Стабилизированные в двух
плоскостях прицелы установлены также на китайский танк "Тип 85-III", хотя интересно было бы узнать, где
они разработаны и произведены.
Недостатки танка Т-72 устраняются, помимо
всего прочего, фирмой denel. На недавней выставке DSA в Куала-Лумпуре южноафриканская фирма
представила свой новый комплекс, который разработан в модульном виде, так что
может устанавливаться на танк, не требуя никаких изменений конструкции до
степени, которой установка может подвергаться в ремонтных мастерских владельца танка. По сообщениям фирмы Denel, надо снять имеющиеся прицел наводчика
ТПДК-1 и его ночной прицел и поставить прицел наводчика Tiger на место ночного прицела, а его электронику
разместить на месте снятого прицела ТПДК-1. Подобным образом дело обстоит с
командирским прицелом, хотя здесь использована новая командирская башенка,
которая имеет поднимающуюся и вращающуюся крышку люка. Конструкция изменена,
чтобы избежать задевания прицела. Кроме того, в новой башенке увеличено
количество призменных приборов наблюдения с четырех до шести. Система Tiger собирается из следующих основных элементов:
-
GS72Т/N, основного прицела наводчика,
стабилизированного в двух плоскостях, с оптикой прямого обзора, интегрированным
лазерным дальномером и тепловизионным прибором со 120-элементным приемником, чувствительным в диапазоне волн
от 8 до 12 микрон (или в качестве альтернативы с усилителем света); прицел
обеспечивает также выдачу видеосигнала на прицел командира;
-
прицела
командира CD72N, который дополняют два поля зрения оптики
прямого обзора, усилитель света и наблюдение днем и в ночных условиях на 360°;
-
вычислителя
системы управления огнем Tiger, разработанного фирмой Kentron вместе с фирмой Eloptro, который получает параметры от метеорологического датчика машины (на
выставке DSA корреспонденты журнала Armada опознали в нем швейцарский прибор Cossonay), датчика температуры заряда, датчика
положения башни и датчика крена.
Рис. 12. Южноафриканский комплект Tiger был
разработан фирмой Denel для российского танка Т-72 для использования взамен
штатного и показан на недавней выставке DSA в Куала-Лумпур. Справа показана
новая интегрированная командирская башенка
Таблица - Характеристики
выбранных стабилизированных прицелов
Командир может вести поиск и определять
местонахождение целей, пока наводчик обстреливает определенную цель, но система
управления огнем обеспечивает командиру возможность корректировать вручную
действия наводчика.
Когда писалась эта статья, фирма Denel изготовила два опытных стандартных
комплекта, один из которых был подвергнут испытаниям пробегом свыше
Самым перспективным стабилизированным
прицелом, находящимся в настоящее время на вооружении вертолета, является
прицел Tads (прибор обнаружения
целей и целеуказания), часть комплексной электронно-оптической системы Tads/PNVS пилота и наводчика, установленной в носовой части вертолета АН-64
"Апач". Разработанный фирмой, которая стала впоследствии фирмой Martin Marietta, этот прицел объединяет оптическую систему
прямого видения с телекамерой ближней ИК-области спектра и ИК системой
переднего обзора (FLIR).
Для удержания системы в стабилизированном положении при воздействии перемещений
летательного аппарата, вибрации, вызываемой работой двигателя, и выстрелов
пушки электронно-оптические элементы системы устанавливаются в двух комплектах
универсальных шарниров – внешняя грубая пара и внутренняя тонкая пара. Работая
вместе, они могут удерживать линию прицеливания в пределах нескольких футов
(менее метра) на дальности восьми миль (тринадцати километров ~0,06 тд). Его преемником
является система Eoss (ранее имевшая обозначение EOTAS/NPVS), которая должна
устанавливаться на RAH-66
"Команчи". Она объединяет телевизионную систему с ИК системой
переднего обзора (FLIR)
второго поколения.
Разработка устанавливаемого на крыше машины
прицела Strix и устанавливаемого
на мачте прицела Osiris фирмы Sfim для системы Tiger потребовала тесного сотрудничества
инженеров, работающих в области динамики, и инженеров-электронщиков. Первые
приняли во внимание оперативные требования к прицелу и разработали спецификации
сопряжения по вибрации, а вторые использовали упрощенную динамическую модель
вертолета при разработке стратегии управления прицелом. Наличие установленного
на мачте прицела влияет на нагрузки на втулки, аэродинамическую устойчивость и
на конструкцию системы антирезонансной изоляции несущего винта и фюзеляжа. Во время начальных летных испытаний вместо системы Tiger устанавливалась модель прицела Osiris для получения данных о действительных
уровнях вибрации, которым она будет подвергаться. Испытания показали, что
спецификации по вибрации могут быть удовлетворены.
Когда был изготовлен опытный образец прицела,
его устойчивость должна была оцениваться в типичной механической обстановке.
Это не просто сделать. Для испытаний устанавливаемых на борту вертолета
оптических систем фирма "Аэроспасьяль" разработала лабораторное
испытательное оборудование, в котором используются три электродинамических
вибратора, выходные амплитуды и фазы которых могут точно управляться в реальном
масштабе времени программным обеспечением. Этот испытательный стенд может имитировать
типичные условия полета: три или четыре основных гармоники в диапазоне частот
от 5 до 100 Гц с накладываемыми случайными колебаниями от 100 до 200 Гц. Для
защиты аппаратуры во время испытаний были обеспечены механизмы избыточной
безопасности.
Фирма Kentron также имела большие затруднения в области
бортовых стабилизированных прицелов. В то время Южная Африка была еще под действием
санкций, и фирма Kentron разрабатывала прицел Tdats для Rooivalk в
затруднительных условиях - при любых расходах у страны не было выбора. С тех
пор положение изменилось и начал действовать показатель
"стоимость-эффективность": для южноафриканских ВВС в настоящее время
произведен ряд вертолетов (двенадцать) и здравый смысл заставил фирму Kentron искать партнера, в качестве которого была
выбрана фирма Sfim.
По сообщениям фирмы Kentron,
французская фирма обеспечивает технологию стабилизации, разработанную для
прицела Strix, но трехканальная
схема южноафриканского прицела "Найт аул" (ночная сова) была
сохранена. Интересно, что первоначальная система Tdats должна была иметь пятиканальный прицел для
обеспечения возможности лазерного и гониометрического сопровождения ракеты ZT3, теперь это будет заменено прибором
полуактивного лазерного самонаведения Mokopa, который находился с начала
Однако для воздушного наблюдения (включая
наблюдение с беспилотных летательных аппаратов) фирма использует
"ноу-хау", полученное при разработке стабилизации системы Tiger в виде "шара Лео", которая обеспечивает
время вращения 1 рад/с и точность 25 мрад.
Вибрации
Несмотря на то, что современные прицелы
поступают на вооружение, продолжаются исследования по удовлетворению постоянных
потребностей в точности и по сокращению стоимости. Сообщается о некоторых перспективных
решениях.
Основной причиной ухудшенной работы
стабилизированных прицелов является дрожание линии прицеливания, вызываемое
остаточными угловыми перемещениями гиростабилизированной платформы в системе.
Основное воздействие на это остаточное перемещение оказывает "шум"
гироскопа.
Традиционным методом сведения до минимума
этого дрожания является использование гироскопов с низким "шумом", но
они являются дорогостоящими. Альтернативным методом, исследуемым университетом Nebraska/ Lincoln, является повышение точности гироскопов электронным способом (путем подавления
шума измерения) до того, как их выходные сигналы будут поданы в систему
управления гиростабилизированной
платформы, так, чтобы расчетное значение перемещения платформы было ближе к
фактическому значению, чем необработанное измерение. Для обеспечения оценок
углового перемещения может использоваться калмановская фильтрация, эти оценки
более точные, чем измеренные значения. Электронное повышение точности добавляет
схемные сложности, но может оказаться более экономичным, чем обращение к более
точным и дорогим гироскопам с более низким "шумом". Если устранение
более низких уровней вибрации (дрожания) не требуется, электронное повышение
может давать релаксацию характеристик "шума" гироскопа, позволяя
использовать более дешевые гироскопы, удовлетворяя в то же время требования
полной спецификации.
Другой метод стабилизации, исследуемый
университетом, включает использование миниатюрных линейных акселерометров
низкой стоимости вместо гироскопов. Они устанавливаются в стратегически важных
местах внутри оптической системы и их выходные данные объединяются таким
образом, который позволяет определять угловое перемещение по измерениям
линейного ускорения. Система управления использует считываемые угловые ускорения
для выработки команд перемещения для управления карданными серводвигателями в
платформе стабилизации.
Обычно системы, основанные на гироскопах,
работают в режиме управления положением или скоростью, а при акселерометрах
сервосистема может работать в режиме управления ускорением, что увеличивает
ширину полосы стабилизации. Использование акселерометров вместо гироскопов
снижает стоимость, массу и потребление энергии, обеспечивает лучшие температурные
характеристики и создает более устойчивую аппаратуру с большим сопротивлением
механическому удару.
Альтернативы гироскопам
Некоторые фирмы рассматривают альтернативы
гироскопам путем использования приборов более низкой стоимости. Фирма Applied Technology Associates экспериментировала в области объединения выходных
данных прибора сопровождения с данными, получаемыми от
магнитогидродинамического датчика углового перемещения (MHD AMS). Датчик MHD AMS вырабатывает выходной сигнал, который
пропорционален инерционной угловой скорости корпуса, на котором он установлен.
В диапазоне частот примерно от 0,5 до 1000 Гц датчик MHD AMS может выполнять те же функции, что и
гироскоп на высоких частотах, но не может измерять очень низкие частоты или
постоянные инерционные угловые скорости. Для преодоления низкочастотных ограничений
датчика MHD AMS разрабатывались различные методы. Например,
выходные данные прибора сопровождения оптимально объединялись с выходными данными
датчика MHD AMS методом слияния датчиков. Испытания,
проведенные в конце 1980-х годов, показали, что этот метод может использоваться
для стабилизации платформы системы сопровождения до большой ширины полос.
Фирма Sfim, которая характеризует себя как
"интересующуюся гироскопами", недоверчиво относится к этим
разработкам. "Линейные акселерометры и магнитогидродинамические датчики
углового перемещения являются "экзотическими" устройствами, которые,
по нашему мнению, не могут соответствовать хорошо продуманному и
отрегулированному гироскопу в конструкции панорамных стабилизированных
прицелов", - заявляет заведующий отделом сбыта приборов для наземных
боевых машин Патрик Мичон.
Так как размер элемента датчика изображения
(решетки) продолжает сокращаться, что приводит к формированию изображения более
высокой четкости, то заманчиво представить какую-нибудь форму электронной обработки
сигнала с целью уменьшения дрожания стабилизированного изображения или
электронную стабилизацию цифрового изображения как способ устранения дорогостоящих
подвижных частей сегодняшних прицелов. Фирма Sfim все еще считает дневную оптику очень важным
элементом прицела. "Оптический канал прямого обзора остается лучшим
способом обеспечения изображения высокой разрешающей способности, истинного
цвета такого качества, какое необходимо для опознавания цели", - заявляет
Мичон.
Командиры танков вели наблюдение через
оптические системы со времен появления британского танка Mk1 в
В большинстве областей военной технологии
американские изделия и разработки имеют тенденцию господствовать на поле, что
иногда придает статьям "пристрастное отношение" к США. В этой статье
редакция журнала Armada встретила противоположное направление. Замысел этой статьи вытекает из
последней сводки фирмы Sfim для технической прессы и последующих ответов представителей фирмы на
вопросы, заданные автором. Наше собственное исследование опубликованной в
последнее время научной и технической литературы, такой как доклады
конференций, базируется на изучении десяти технических сообщений по военным
системам прицеливания и лежащих в их основе технологий. Четыре из них, которые
концентрировались на практических технических аспектах разработки и установки
прицелов, были из европейских фирм – одно из фирмы Aerospatiale, одно из фирмы Eurocopter Deutschland и два из фирмы Sfim.
Doug Richardson, inputs from Eric H. Biass Sight Seeing: The Clear
Picture.
Armada International, 1996,
No 3, p. 6, 8, 10, 12, 14-16, 18, 20, 22
|
|
|||||||
|
|
