Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия с помощью электромагнитного излучения дециметрового диапазона длин волн


 


Владельцы патента RU 2551821:

Федеральное государственное казённое учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение предназначено для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА) ближнего и малого радиуса действия. Техническим результатом является повышение эффективности поражения БЛА. Способ заключается в генерации потока электромагнитных волн дециметрового диапазона в направлении летящего БЛА, что приводит к появлению на его паразитных антеннах наведенных токов, вызывающих отказы в работе бортовой системы управления БЛА.

 

Изобретение предназначено для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА).

В армиях иностранных государств уделяется пристальное внимание вопросам разработки и применения БЛА в боевых действиях. Разработано и производится более 300 типов БЛА, из которых состоят на вооружении около 80 типов в количестве более ста тысяч единиц. По различным оценкам, в ходе крупномасштабных боевых действий можно ожидать применения до 50 тысяч БЛА [Савенков Ю.А., Сомков Н.И., Травкин А.А. Зенитный ракетно-пушечный комплекс «Панцирь» // Военная мысль. 2012. № 6. с. 39-43].

На сегодняшний день до 70% всех беспилотных летательных аппаратов составляют тактические БЛА (с радиусом действия до 200 км) [Распопов В.Я. Микросистемная авионика: учебное пособие. - Тула: «Гриф и К», 2010].

Тактические БЛА подразделяются на аппараты малого (10-200 км) и ближнего (не более 10 км) радиусов действия. Беспилотные летательные аппараты малого радиуса действия характеризуются массой до 50 кг и полезной нагрузкой порядка 7-10 кг. Тактические БЛА ближнего радиуса действия представлены миниатюрными или мини-БЛА (массой до 15 кг, полезной нагрузкой 2-3 кг) и микроминиатюрными или микро-БЛА (характерные геометрические размеры не более 15 см, взлетная масса не более 100 г).

Небольшая масса тактического БЛА накладывает ряд ограничений как на конструкцию самого летательного аппарата, так и на конструкцию его бортовой системы управления, силовой установки, полезной нагрузки и энергоисточников. При этом для снижения веса и увеличения прочности летательных аппаратов широко применяются композиционные материалы. Использование подобных материалов позволяет снизить вес планера летательного аппарата на 30-40 % [Сенюшкин Н.С., Ямалиев Р.Р., Ялчибаева Л.Р. Применение композиционных материалов в конструкции БПЛА // Молодой ученый, 2011. № 4. Т. 1. С. 59-61]. Малые размеры и вес тактических БЛА позволяет оснащать их маломощными двигателями.

Развитие БЛА вызывает необходимость разработки средств борьбы с ними.

Использование для противодействия БЛА традиционных средств борьбы с воздушным противником (зенитные ракетные и зенитные артиллерийские комплексы, истребительная и армейская авиация, стрелковое оружие) может оказаться неэффективным. Основная проблема борьбы средствами ПВО с тактическими БЛА заключается в их малой эффективной поверхности рассеивания (ЭПР), что объясняется небольшими габаритными размерами и широким применением композиционных материалов [Аминов С. ПВО в борьбе с БЛА // Беспилотная авиация: спецвыпуск МАКС. 2011. С. 34-36]. Малые габаритные размеры БЛА не позволяют эффективно поражать их зенитными артиллерийскими комплексами и стрелковым оружием. Малая ЭПР осложняет поражение их управляемыми ракетами с радиолокационными головками самонаведения (ГСН). Использование против тактических БЛА управляемых ракет с инфракрасными (ИК) ГСН также является малоэффективным ввиду того, что ИК-излучение маломощных двигателей БЛА практически равно фоновым значениям.

Возможно использование против тактических БЛА пилотируемых самолетов и вертолетов, однако в этом случае требуется их постоянное присутствие в воздушном пространстве в районе возможного появления БЛА противника, что приведет к отвлечению авиации от выполнения основных задач.

Известно устройство борьбы с БЛА с помощью сети-ловушки (RU 72753 U1, 27.04.2008; RU 72754 U1, 27.04.2008). После обнаружения БЛА сеть доставляется в нужную точку пространства в контейнере и отстреливается в сторону летательного аппарата. Для повышения эффективности задачи поражения БЛА используются металлизированные нити в ячейках сети и грузила с контейнерами с регулируемыми в полете парашютирующими свойствами. При этом размеры сети определяют величину компенсации ошибок наведения. Недостатком данного подхода является необходимость точной и своевременной доставки контейнера с сетью в строго определенную точку пространства, а также зависимость от погодных условий (например, от направления и скорости ветра).

Известно авиационное средство борьбы с БЛА (RU 94690 U1, 27.05.2010), представляющее собой мини-БЛА, оснащенный боеприпасом направленного или ненаправленного поражения и системой управления его подрывом. Его основным недостатком является необходимость обеспечения постоянного пребывания в воздухе мини-БЛА вне зависимости от наличия там беспилотных летательных аппаратов противника. Кроме того, наведение управляемой авиационной ракеты на БЛА противника будет сопряжено с трудностями, описанными выше (малая эффективная поверхность рассеивания и слабое ИК-излучение двигателей). Использование боеприпаса ненаправленного поражения приведет к повреждению (либо уничтожению) БЛА-истребителя, что исключит возможность его многократного использования.

Известен способ дистанционного воздействия волновыми сигналами на опасный объект данного типа и устройство для его реализации (RU 2500035 C2, 27.11.2013). Способ заключается в обнаружении опасного объекта, которым, в частности, может являться самолет, и воздействии на него сигналом определенной мощности и длительности. При этом для вывода из строя радиоэлектронной аппаратуры противника используется излучение на частотах 3-15 ГГц, что соответствует длинам волн от 2 до 10 см (сантиметровый диапазон).

Указанный способ выбран в качестве прототипа.

Главным недостатком данного способа является то, что он не учитывает селективную чувствительность опасного объекта к излучениям с различной длиной волны.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в выводе из строя бортовой системы управления БЛА путем наведения токов на его паразитных антеннах.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в известном способе борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия, заключающемся в обнаружении беспилотного летательного аппарата, определении расстояния до него, ориентации в его сторону излучающей антенны, расчете мощности излучения и генерации электромагнитного излучения, длины волн электромагнитного излучения выбирают в диапазоне 10-20 см, а мощность излучения антенны задают достаточную для наведения токов на паразитных антеннах беспилотного летательного аппарата и вывода из строя бортовой системы управления.

Как было сказано выше, современные тактические БЛА характеризуются широким использованием в конструкции планера композиционных материалов. Применение указанных материалов приводит к существенному снижению радиолокационной заметности. Вместе с тем, данное техническое решение делает возможным прохождение электромагнитного излучения через корпус БЛА и воздействие на его электронное оборудование. Многочисленные проводники, входящие в состав аппаратуры беспилотных летательных аппаратов, можно рассматривать как паразитные антенны, принимающие или излучающие электромагнитные поля [Волин М. Л. Паразитные связи и наводки. Второе издание. М.: «Советское радио», 1965]. Наибольшая амплитуда наводки на паразитной антенне формируется при ее размерах, близких к половине длине волны воздействующего излучения [Шифрин Я. С. Вопросы статистической теории антенн. М.: «Советское радио», 1970].

Известно, что бортовое оборудование отечественных и зарубежных БЛА в обязательном порядке включает систему управления (автопилот), модуль спутниковой навигационной системы, датчики полетных параметров, систему аварийной посадки, сервоприводы элеронов и дроссельной заслонки двигателя, систему управления электродвигателем, блок полезной нагрузки и блок командной радиолинии и телеметрии [Чистяков Н.В. Анализ архитектуры ДПЛА «Пчела», http://dpla.ru/, 2008; БЛА «Орлан-3»: основные характеристики, , 2009; Бортовой комплекс навигации и управления БЛА, http://www.teknol.ru/, 2009].

Из вышеперечисленных систем критически важными являются бортовая система управления, система управления двигателем и датчики полетных параметров. Бортовая система управления является центральным блоком, координирующим работу всех периферийных устройств, отказ в ее работе неизбежно приведет к срыву выполнения боевой задачи и падению аппарата.

Конструктивно бортовая система управления тактического БЛА представляет собой одну или несколько печатных плат, как правило, жестко скрепленных между собой в два и более «этажа» для минимизации занимаемого объема. При этом модуль автопилота малоразмерного БЛА имеет характерные габаритные размеры 50-150 мм [www.teknol.ru, http://www.zala-aero.ru, www.forgis.ru]. Нижняя граница габаритных размеров обусловлена плотностью монтажа и размерами электронных компонентов, а верхняя - размерами отсека БЛА, в котором размещается бортовая система управления. Проводники на печатной плате, являющиеся паразитными антеннами для электромагнитного излучения, имеют характерную длину 40-60 мм. Паразитными антеннами могут являться также межблочные соединительные кабели, длина которых, как правило, составляет 50-100 мм. Представление паразитных антенн в виде полуволновых вибраторов позволяет определить диапазон длин волн воздействующего излучения, способного создать максимальную амплитуду помеховых сигналов - 10-20 см. Эффективная площадь паразитных антенн при этом составит 5-30 см2 [Гошин Г.Г. Устройства СВЧ и антенны: учебное методическое пособие. Часть 2: Антенны. Томск, 2003]. Известно, что для большей части полупроводниковых приборов уровни деградации лежат в диапазоне от 0,2 до 200 Вт [Добыкин В.Д, Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем. - М.: Вузовская книга, 2007]. Для наведения на паразитных антеннах БЛА помеховых сигналов такой мощности требуется плотность потока энергии излучения на БЛА 0,007-40 Вт/см2.

Таким образом, облучение БЛА электромагнитным излучением с длиной волны 10-20 см и плотностью потока энергии в диапазоне 0,007-40 Вт/см2 способно вызвать появление наведенных токов на паразитных антеннах, которые приведут к отказам в работе электронного оборудования бортовой системы управления БЛА (от перемежающихся отказов (сбоев) до необратимых катастрофических отказов), следствием чего станет падение аппарата, в том числе в результате срабатывания системы аварийной посадки.

Расчет мощности излучателя, необходимой для обеспечения требуемой плотности потока энергии, производят по формуле [Д.В. Сивухин. Курс общей физики. Оптика. М.: Наука, 1980]:

PизлобθR2, где,

Поб - плотность потока энергии на объекте, Вт/м2;

R - расстояние до объекта воздействия, м;

θ - величина телесного угла, в пределах которого распространяется 98% энергии излучателя, ст. рад.

Значение θ в дальней зоне антенны определяется по формуле:

θ=1,17( λ D )2 , где,

λ -длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности излучения, м;

D - диаметр излучающей апертуры, м.

Сущность способа заключается в следующем. После визуального обнаружения летящего БЛА в его сторону осуществляется ориентация излучающей антенны. Далее, как и в способе-прототипе, с помощью ЭВМ осуществляется расчет мощности излучения, необходимой для противодействия БЛА, находящегося на данном расстоянии, и осуществляется генерация в направлении БЛА электромагнитного излучения, в результате чего на его паразитных антеннах появляются наведенные токи, которые вызовут отказы в работе электронного оборудования бортовой системы управления.

Следует подчеркнуть принципиальное различие между заявляемым способом и способом-прототипом. Способ-прототип использует для поражения радиоэлектронного оборудования опасного объекта (в частности, самолета) электромагнитное излучение с частотой 3-15 ГГц, что соответствует длинам волн от 2 до 10 см (сантиметровый диапазон), и плотностью мощности 30-50000 Вт/см2. Предлагаемый способ использует электромагнитное излучение с длинами волн от 10 до 20 см (дециметровый диапазон), что позволяет осуществлять поражение БЛА с меньшими энергетическими затратами (требуемая плотность мощности 0,007-40 Вт/см2).

Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия, заключающийся в обнаружении беспилотного летательного аппарата, определении расстояния до него, ориентации в его сторону излучающей антенны, расчёте мощности излучения и генерации электромагнитного излучения, отличающийся тем, что длины волн электромагнитного излучения выбирают в диапазоне 10-20 см, при этом за счет изменения мощности генерации электромагнитного излучения задают мощность излучения антенны, обеспечивающую наведение токов на паразитных антеннах беспилотного летательного аппарата, достаточных для вывода из строя бортовой системы управления.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к антенному устройству для установки на стекле. Технический результат изобретения заключается в том, что заявленная антенна принимает высокочастотный сигнал и при расположении в стекле автомобиля не оказывает отрицательного воздействия на видимость для водителя.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться при проектировании и эксплуатации комплексов радиопеленгации или систем радиосвязи портативного, мобильного (бортового) и стационарного базирования.

Изобретение относится к антенным технологиям. Технический результат - повышение пропускной способности и упрощение устройства.

Изобретение относится к области радиолокации и гидролокации и предназначено для сканирования пространства, а также непрерывного слежения за статическими и динамическими характеристиками объектов посредством преобразования волн любой физической природы в электрические сигналы.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к конструкции микрополосковых антенных устройств, и может быть использована как в системах спутниковой навигации, в частности, GPS-ГЛОНАСС, так и в системах связи, передачи информации, а также в качестве элемента антенной решетки.

Изобретение относится к поисковым устройствам и предназначено для обнаружения объектов на основе приема сигналов, появляющихся в результате вторичного переизлучения с изменением спектра зондирующего сигнала.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области средств навигации и регистрации места нахождения подвижных объектов. Техническим результатом является повышение мощности сигналов диапазонов GSM-900/1800 на уровень не менее 3 дБи и снижение экранирующего воздействия конструкцией GSM антенны на антенну ГЛОНАСС/GPS.

Антенная система базовой станции сверхвысокоскоростной MESH-сети в миллиметровом диапазоне радиоволн, в которой базовая станция снабжена высокочастотным трансивером миллиметрового, от 60 до 100 ГГц, диапазона, соединенным с приемным и передающим антенными полями через малошумящие и мощные усилители соответственно, причем коммутируемые цепи питания усилителей соединены с шиной микропроцессорного управления.

Изобретение относится к узлу облучателей антенны. Узел (15) облучателей антенны включает в себя, по меньшей мере, две удлиненные цепи (1, 2) облучателей, расположенные рядом друг с другом.

Изобретение относится к полевым устройствам, используемым в системах управления и мониторинга производственными процессами, и, в частности, к полевым устройствам, которые используют беспроводную передачу данных. Технический результат - обеспечение противодействия искрообразования при снятии или установке антенны в случае эксплуатации в опасной зоне. Для этого беспроводное полевое устройство или адаптер для преобразования проводного полевого устройства в беспроводное полевое устройство включает в себя корпус, первый штепсельный разъем на корпусе и съемный антенный модуль, который включает в себя антенну, второй штепсельный разъем, который способен соединяться и разъединяться с первым штепсельным разъемом, и обтекатель, который вмещает антенну и закрепляется на втором штепсельном разъеме. Обтекатель изготовлен из токорассивающего материала, который рассеивает созданное статическое напряжение без искрообразования при соединении и разъединении штепсельных разъемов, предоставляя возможность антенне отделяться или устанавливаться во время нахождения беспроводного полевого устройства в потенциально опасной (классифицированной) зоне. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технике связи и предназначено для определения местонахождения железнодорожного транспортного средства (V) вдоль железнодорожного пути (VF) при помощи ряда сигнальных маяков, которые взаимодействуют с антенной, установленной на железнодорожном транспортном средстве. Технический результат - повышение точности определения местонахождения железнодорожного транспортного средства. Антенна выполнена с возможностью улавливать электромагнитный сигнал, характеризующий информацию, передаваемую маяком, когда мимо него проходит указанное железнодорожное транспортное средство, и содержит первую принимающую схему в виде простого контура и вторую принимающую схему в виде контура с двумя витками в виде восьмерки. Антенна дополнительно содержит третью принимающую схему в виде контура с тремя витками, причем центральный виток расположен между двумя крайними витками, при этом первая, вторая и третья принимающие схемы расположены друг над другом, причем все три принимающие схемы имеют по существу одну и ту же продольную ось симметрии (X) и по существу одну и ту же поперечную ось симметрии (Y). 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и предназначено для ретрансляции высокочастотного сигнала системы телеметрии ракеты-носителя на наземный измерительный пункт. Технический результат - увеличение передаваемой мощности. Антенная насадка выполнена в виде металлического корпуса с радиопоглощающими пластинами, в котором конструктивно размещен элемент связи с настроечными элементами. Элемент связи представляет собой антенну типа вертикальный «волновой канал» - директорную антенну бегущей волны в виде ряда параллельных линейных электрических вибраторов. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к антенной технике. Плазменная антенна содержит плазменный генератор, формирующий плазменное образование, и первичный источник электромагнитных волн, при этом анод плазменного генератора выполнен в виде конического диффузора, состоящего из корпуса и конической вставки, диэлектрически соединенной с подводящим патрубком, поверхность которого выполнена перфорированной, кроме того, первичный источник радиоволн установлен на оси антенны на расстоянии от точки генерации плазменного образования, где γ=2,8…3,0 - постоянная величина, k - волновое число, b - максимальное расстояние от плазменного генератора до границы области с критической концентрацией электронов, θк - угол между осью антенны и направлением распространения плазмы с максимальной скоростью. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности. 2 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при разработке гидроакустических антенн произвольной формы и назначения. Сущность: устройство содержит преобразователь давления в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, сдвиговый регистр, параллельный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а последовательные вход и выход являются внешними входом и выходом приемника. Сдвиговые регистры всех приемников антенны последовательно соединяются, образуя в совокупности один общий регистр, принимающий одномоментные отсчеты всех приемников антенны. Технический результат: сокращение габаритов и энергопотребления, а также повышение пропускной способности линии связи между приемниками и концентратором. 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Заявленный промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта содержит индуктивный проводник, размещенный в экранированном подкрышевом пространстве подвижного объекта и подключенный одним концом к блоку дискретных реактивных нагрузок, а другим - через блок настройки и согласования к выходу бортовой коротковолновой радиостанции, причем периферийные трети индуктивного проводника, размещенного в подкрышевом пространстве, выполнены в виде сосредоточенных индуктивных нагрузок. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот без увеличения габаритов подкрышевого пространства подвижного объекта и без снижения уровня трансформаторной связи с корпусом подвижного объекта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и предназначено для развертывания КВ, СВ, ДВ или СДВ проволочных антенн преимущественно на холмистой подстилающей поверхности. Технический результат: снижение времени развертывания и увеличение эффективности антенны. Сущность: в способе размечают на периметре основания холма 1 места пересечений T1, Т2, … с ним проводников 4, 3 антенны; последовательно в размеченных местах устанавливают пусковую установку 2; выстреливают из установки соответствующий проводник 3, 4 в направлении на вершину холма 1; корректируют положение проводников 3, 4 на склонах холма 1; коммутируют проводники 3, 4 в соответствии с принятой электрической схемой антенны; подключают антенну к выходу радиопередатчика 6, размещенного у основания холма. 4 ил.

Использование: изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к антенной технике, и может использоваться для развертывания на холмистой подстилающей поверхности проволочных антенн KB, СВ, ДВ и СДВ диапазонов. Технический результат: снижение времени развертывания антенны и повышение ее эффективности. Сущность: реализация способа предусматривает следующие действия: на вершину холма устанавливают пусковой контейнер, предназначенный для выстреливания проводников антенны; размещают в контейнере проводники антенны; размечают места установки нижних концов проводов на периметре основания холма; выстреливают в направлении каждого из размещенных мест соответствующие проводники, затем корректируют положение проводников, коммутируют их в соответствии с принятой электрической схемой апертуры и подключают к выходу передатчика, размещенного у основания холма. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Приемо-передающая антенна для поляризационного инструмента поисковой антенны, которая имеет установленный с возможностью вращения вокруг фиксирующего штифта (3) металлический резонатор (2) в качестве антенны и находящуюся на расстоянии под ним изоляционную пластину (6) с расположенным на обращенной от резонатора (2) стороне металлическим слоем (7) в качестве электрода или второй антенны, а также расположенную без возможности вращения на расстоянии от изоляционной пластины (6) магнитную пластину (8) с экраном (9) на обращенной от изоляционной пластины стороне. Один конец резонатора (2) зажат между магнитной пластиной (8) и дополнительным расположенным вблизи резонатора (2) магнитом (10) антенны, а другой конец резонатора (2) зафиксирован посредством магнита (11) опоры и по сравнению с нормальным положением зажат. Технический результат: посредством соответствующей регулировки пилообразного сигнала данная антенна работает как «поющая пила» и ее чувствительность по сравнению с уровнем техники существенно улучшена. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к конструкции передающей антенны для работы с широкополосными радиопередающими устройствами. Сущность: антенна ненаправленная в горизонтальной плоскости имеет ввод в виде корпуса, внутри которого проходит коаксиальный кабель, взаимодействующий с разъемом, закрепленным на корпусе ввода, и с коаксиальными металлическими стержнями проводниками, размещенными внутри изолятора состоящего из двух продольных половинок, зафиксированных к вводу полуцилиндром, коаксиальные металлические стержни проводники имеют канавки, взаимодействующие с выступами на внутренней части изолятора, один конец коаксиального металлического стержня проводника взаимодействует с коаксиальным кабелем, другой конец имеет резьбовую часть, взаимодействующую с металлическим цилиндром вибратором в виде стакана, посаженного на изолятор и взаимодействующего через изоляторы в виде колец с металлическими кольцами вибраторами, по внешнему диаметру все элементы антенны ненаправленной в горизонтальной плоскости зафиксированы оболочкой со вставками и трубками термоусаживаемыми. Технический результат: данное техническое решение позволяет получить антенну ненаправленную в горизонтальной плоскости, имеющую жесткую конструкцию, у которой конструктивные емкости и коаксиальные линии позволяют получить шикополосность - коэффициент перекрытия по диапазону fmax/fmin≥2, стабильность диаграммы направленности - диаграмма направленности круговая, лежащая в азимутальной плоскости во всем рабочем диапазоне. 15 ил.
Наверх