Технические и специальные средства противодействия БПЛА: модели и модификации (Тема 5)

5.1. Противодействие БПЛА средствами огневого поражения ПВО

 

В настоящее время спектр задач, стоящих перед средствами ПВО, значительно расширился из-за появления таких новых средства воздушного нападения (СВН) как крылатые ракеты комплексов высокоточного оружия (ВТО), гиперзвуковые средства поражения, воздушно-космические самолеты и т. д. Однако, СВН уже много лет являются классическими целями ЗРК ПВО, поэтому задачи противодействия им являются относительно проработанными и хорошо исследованными. А вот задача противодействия БПЛА для ЗРК является относительно новой. Рассмотрим основные особенности применения комплексов ПВО для решения задачи огневого поражения БПЛА.

5.1.1. Тактико-технические характеристики средств ПВО, ориентированных на противодействие БПЛА

5.1.1.1. Отечественные средства ПВО

Рассматривая отечественное вооружение необходимо остановиться на комплексах войсковой ПВО, которые, по заявлению их производителей, могут эффективно противодействовать БПЛА: ЗРК «Тор-М1» и «Тор-2Э», «Бук-М2Э» и «Бук-М3», «Морфей», «Витязь», зенитные ракетно-пушечные комплексы (ЗРПК) «Панцирь-С1» и «Сосна» и т. д.

Рисунок 1. ЗРК «Тор»

Так ЗРК «Тор» позиционируется как одно из наиболее эффективных отечественных средств борьбы с малозаметными целями (первоначально — с крылатыми ракетами ВТО). ЗРК «Тор-М1» может обнаруживать и обрабатывать до 48 воздушных целей с ЭПР порядка 0,1 м² на дальностях до 27 км, и поражать их с вероятностью 0,56-0,98 на высотах 0,01-9 км и на дальности 1-12 км. Количество одновременно обстреливаемых воздушных целей — 2. Время реакции комплекса — 7,4 с. Модификация ЗРК «Тор-М2Э» может работать уже по 4-м воздушным целям одновременно. В варианте ЗРК «Тор-М2У» комплекс может также работать по 4-м воздушным целям, но при этом боекомплект ЗРК увеличен с 8 до 16 зенитных управляемых ракет (ЗУР).

ЗРК «Бук» также предназначен для борьбы с воздушными целями, обладающими малой ЭПР — крылатыми ракетами ВТО, противорадиолокационными ракетами, а также с БПЛА. По заявлению производителя данный ЗРК может работать по 6 БПЛА одновременно, поражая их с вероятностью 0,7–0,9, на дальности 3-42 км и на высотах 0,015-25 км. Время реакции комплекса 15–18 с.

Рисунок 2. ЗРК «Бук»

Рисунок 3. ЗРПК «Панцирь-С1»

Перспективным комплексом ПВО, который специально ориентирован на борьбу с БПЛА, является ЗРПК «Панцирь-С1» (ранее известный как «Тунгуска-3»). Данный комплекс способен обнаруживать воздушные цели с малым ЭПР на дальностях до 20 км и поражать их с использованием как ракетного, так и скорострельного пушечного вооружения. Дальность поражения ракетного вооружения 2,5-20 км на высотах 0,015-10 км. Дальность поражения пушечного вооружения 0–3 км на высотах 0,2–4 км. Количество одновременно обстреливаемых воздушных целей — 2. Время реакции 4–8 с. В 2019 г. был представлен прототип новой версии этого ЗРПК — «Панцирь-СМ», при этом окончательная разработка комплекса должна быть завершена в 2021 г. ЗРПК «Панцирь-СМ» будет оснащен новой радиолокационной станцией (РЛС) на основе фазированной антенной решетки (ФАР) с повышенными показателями по дальности обнаружения целей (до 75 км), их селекции и помехозащищенности. Комплекс получит новую ЗУР со скоростью полета примерно 3000 м/с против 1300 м/с, у существующего «Панцирь-С1». Предполагается повышение возможностей по поражению целей: по дальности — до 40 км, по высоте — до 15 км (для целей со скоростью не более 2 км/с). Возможно, комплекс будет представлен в двух вариантах исполнения — в оснащении только ЗУР и в варианте с ракетно-пушечным вооружением. В первом варианте боекомплект комплекса «Панцирь-СМ» составит 24 ЗУР, во втором — 12 ЗУР. Помимо этого, разработчиками рассматривается возможность создания небольших ЗУР, предназначенных для поражения микро-БПЛА типа «квадрокоптер», а также минометных мин и снарядов реактивных систем залпового огня (РСЗО).

Рисунок 4. ЗРПК «Сосна»

Другим комплексом ПВО, специально ориентированным на борьбу с БПЛА, является ЗРПК «Сосна», который, по сути, представляет собой глубокую модернизацию одного из массовых армейских ЗРК «Стрела-10М3». Так ЗРК «Стрела-10М3» может поражать воздушные цели на высотах 0,01-3,5 км и на дальности 0,8–5 км (с вероятностью поражения одной ЗУР 0,3–0,6). Время реакции комплекса 7-10 с. ЗРПК «Сосна» в качестве ракетного вооружения оснащена 12 высокоскоростными двухступенчатыми ЗУР малой массы, способных развивать скорость до 900 м/с и совершать маневры с перегрузкой до 40g. Наведение ЗУР осуществляется комбинированно — радиокомандным способом на стартовом участке, в дальнейшем — телеориентирование второй ступени в лазерном луче. Дальность поражения этого ЗРПК ракетным вооружением — 1,3-10 км на высотах до 5 км. Дальность поражения артиллерийским вооружением — до 4 км, на высотах до 3 км, с вероятностью до 0,6.

5.1.1.2. Зарубежные средства ПВО

Вышеуказанные отечественные ЗРК, специализирующиеся на противодействии БПЛА, фактически являются уникальными разработками, полнофункциональные аналоги которых в других странах отсутствуют. При этом в настоящее время ведущие зарубежные страны, в полной мере осознав необходимость противодействия БПЛА, только планируют создание подобных ЗРК.

Так ситуация в ПВО США такова, что после снятия с вооружения ЗРК малой дальности Chaparral (с ЗУР MIM-72) в 1997 г. и средней дальности Hawk (с ЗУР MIM-23) в 2002 г. единственными массовыми сухопутными средствами ПВО в вооруженных силах (ВС) США остались ЗРК большой дальности Patriot PAC-3 и ПЗРК Stinger. При этом, единственным средством ближнего действия были ракеты FIM-92 от ПЗРК Stinger, причём использовали их с различных платформ:

– ПЗРК Stinger (MANPADS, Man-portable air-defense system).

– ЗРК малой дальности M1097 Avenger — гиростабилизированная платформа с 2 контейнерами по 4 ракеты в каждом и другим оборудованием на базе джипа M998 HMMWV;

– боевая машина пехоты (БМП) ПВО М2 Bradley — принята на вооружение ВС США в 1997 г., всего в этот вариант были переоборудованы 99 БМП. Но уже в 2005–2006 гг. они были сняты с вооружения, точнее возвращены назад в конфигурацию обычных БМП;

– универсальные пусковые установки MML (Multi-Mission Launcher) — проходят испытания с 2016 г.

Таким образом, на 2013 г. на вооружении ПВО ВС США из средств, которые можно рассматривать как массовые средства огневого поражения БПЛА, находились только ЗРК большой дальности Patriot (около 480 пусковых установок) и ЗРК малой дальности M1097 Avenger (примерно 700 пусковых установок), использующий ракеты Stinger. В результате командованием США в 2016 г. было заявлено о необходимости создания аналогов российских ЗРК «Тор» и «Панцирь-С1» в рамках программы «Возможность защиты от огня с закрытых позиций» (Indirect Fire Protection Capability Increment 2 — Intercept, IFPC Inc 2-I). Одним из элементов этой программы является создание боевой машины Centurion C-RAM (Counter Rocket, Artillery and Mortar — противодействие ракетам, артиллерии и минометам).

Рассмотрим ЗРК Patriot PAC-3, ЗРК M1097 Avenger и зенитно-артиллерийский комплекс (ЗАК) Centurion C-RAM более подробно.

Комплекс Patriot (рис. 5) — американский ЗРК, используемый ВС США в качестве основного средства ПВО от широкой номенклатуры воздушных целей на средних и больших высотах. В дополнение к этому, ЗРК Patriot играет роль средства перехвата баллистических ракет. В состав ЗРК Patriot входят ракеты воздушного перехвата и многофункциональная РЛС-подсистема. В настоящий момент эксплуатируется усовершенствованная версия этого ЗРК — Patriot PAC-3, принятая на вооружение в 2001 г. Многофункциональная РЛС AN/MPQ-53 используется в ЗРК Patriot PAC-3 для обнаружения, сопровождения и подсветки целей, слежения за ЗУР и передачи на них команд.

Основные ТТХ РЛС AN/MPQ-53:

– рабочая длинна волны 5,5–6,7 см (4–6 ГГц);

– сектор обзора в режиме поиска:

— по азимуту от +45° до −45°;

— по углу места 1°-73°;

– сектор сопровождения в режиме наведения через ЗУР:

— по азимуту от +55° до −55°;

— по углу места 1°-83°;

– дальность обнаружения: при ЭПР цели:

— 0,1 м² (малоразмерные БПЛА или головная часть ракеты) — 70 км;

— 0,5 м² (средние БПЛА — ракета) — 100 км;

— 1,5 м² (большие БПЛА или истребитель) — 130 км;

— 10 м² (бомбардировщик) — 180 км;

– количество одновременно сопровождаемых целей — до 125;

– максимальная скорость сопровождаемых целей — 2200 м/с;

– время обнаружения цели — 8-10 с.

В 2017 г. ЗРК Patriot начал проходить масштабную программу модернизации по проекту PBD8 (Post-Deployment Build 8) и к 2019 г. модернизацию уже прошли 2/3 комплексов, стоящих на вооружении ВС США. Основные работы по модернизации предусматривают замену РЛС на новую многофункциональную станцию AN/MPQ-65A и переход на цифровую обработку сигналов. Это обеспечит повышение дальности обнаружения ЗРК до 230–240 км, а также повысит помехоустойчивость РЛС.

Рисунок 5. ЗРК Patriot

Основным средством поражения ЗРК Patriot PAC-3 является ЗУР MIM-104. ТТХ данной ЗУР:

– дальность стрельбы:

— минимальная — 3 км;

— максимальная по баллистической цели — 20 км;

— максимальная по аэродинамической цели — 80 км;

– высота поражения цели:

— минимальная — 0,6 км;

— максимальная — 24–25 км;

– время полета — 8,3-17 с;

– максимальная скорость поражаемых воздушных целей — 1600 м/c;

– высота поражаемых воздушных целей — до 15 км;

– вероятность поражения одной ракетой в отсутствие помех:

— самолёта — 0,8–0,9;

— БПЛА или тактической ракеты — 0,6–0,8.

ЗРК малой дальности M1097 Avenger (рис. 6) предназначен для поражения воздушных целей на встречных курсах и вдогон на высотах 0,5–3,8 км и дальностях 0,5–5,5 км. Комплекс создан в 1990 г. компанией Boeing Aerospace Company с использованием ЗУР FIM-92 Stinger. В своем составе ЗРК имеет пусковую установку (2 пакета по 4-е ракеты FIM-92 Stinger в транспортно-пусковых контейнерах), 12,7-мм пулемет, систему обнаружения и сопровождения целей, ЭВМ, аппаратуру опознавания «свой-чужой» AN/PPX-3B, органы управления и индикации, связные радиостанции AN/PRC-77 и AN/VRC-47. Система целеуказания ЗРК способна автоматически сопровождать цель, определяя расстояние до цели, и производить обстрел целей в движении со скоростью до 35 км/ч. В комплексе M1097 Avenger используется ЗУР FIM-92B Stinger, с головками самонаведения (ГСН) инфракрасного (ИК) и ультрафиолетового (УФ) диапазона POST (Passive Optical Seeker Technology). Максимальная скорость полета ЗУР — М =2,2. Для перекрытия «мертвой зоны» ЗУР FIM-92 Stinger служит крупнокалиберный 12,7-мм пулемет М3Р, являющийся улучшенной версией AN-M3 MG со скорострельностью 1100 выстр./мин и боезапасом 300 патронов.

Рисунок 6. ЗРК малой дальности M1097 Avenger

ЗАК Centurion C-RAM (рис. 7) является перспективным наземным вариантом известного американского корабельного ЗАК Mark 15 Phalanx CIWS. Этот ЗАК оборудован шестиствольной 20-мм пушкой М61А1 со скорострельностью до 2000–2200 выстрелов/мин и эффективной дальностью стрельбы 1,47 км, стреляющей осколочно-фугасными снарядами для большей эффективности поражения, установленной на едином лафете с двумя РЛС обнаружения и сопровождения цели. В боекомплекте артиллерийской установки Centurion C-RAM используются осколочно-трассирующие снаряды М246 и осколочно-фугасные М940. Для безопасности людей, находящихся на земле, все снаряды снабжены самоликвидаторами, подрывающими их через заданный временной интервал. Общий боезапас составляет 1500 выстрелов.

Рисунок 7. ЗАК Centurion C-RAM

При создании Centurion C-RAM специалисты компании Raytheon использовали наработки и боевой опыт, полученные при создании и эксплуатации ЗСУ М163 Vulcan на базе БТР М113 и последних модификаций морского ЗАК Phalanx CIWS. Так как сухопутная ЗАК Centurion C-RAM функционально сильно отличается от своего морского прототипа — Mark 15 Phalanx CIWS, в её составе использовалось несколько иное радиолокационное и оптоэлектронное оборудование, а также другой алгоритм функционирования. ЗАК Centurion C-RAM так же, как и корабельный ЗАК Mark 15 Phalanx CIWS, осуществляет поиск и поражение целей в автоматическом режиме. Функции оператора при несении боевого дежурства сводятся к контролю работоспособности ЗАК, подтверждение запроса на поражение цели, вошедшей в охраняемый периметр и пресечению нештатных ситуаций.

В отличие от морского ЗАК, для расчёта баллистической траектории цели и определения степени угрозы прикрываемому объекту и принятия решения о его поражении, в состав Centurion C-RAM включена выносная РЛС AN/TPQ-36 Firefinder. Эта компактная мобильная РЛС на основе ФАР AN/TPQ-36 Firefinder способна обнаруживать снаряды и ракеты РСЗО на дальности 18–24 км, одновременно сопровождать до 20 целей и на основе расчёта их траекторий с высокой точностью определять координаты артиллерийских позиций.

С 2009 г. в составе ЗАК для раннего обнаружения мин, ракет, снарядов и малогабаритных БПЛА на траектории используется выносная РЛС AN/TPQ-53 Target Acquisition Radar, с максимальной дальностью работы по 122-мм реактивным снарядам — 60 км. РЛС AN/TPQ-53 размещается на шасси 5-тонного бронированного грузовика FMTV, который способен двигаться по шоссе со скоростью более 80 км/ч. Информация о целях, обнаруженных выносными РЛС в реальном режиме времени передаётся на ПУ ЗАК по радиорелейным или волоконно-оптическим линиям.

Помимо выносной РЛС на самом ЗАК Centurion C-RAM также используется РЛС обнаружения и наведения, штатно размещенная на платформе с артиллерийской установкой (рис. 7). В первом варианте ЗАК Centurion C-RAM для обнаружения миномётных мин и снарядов в непосредственной близости от защищаемой зоны использовалась РЛС AN/TPQ-48. Комплект аппаратуры РЛС весил 220 кг, дальность обнаружения 120-мм мины — 5 км. Однако после ряда инцидентов, когда РЛС AN/TPQ-48 пропустила несколько вражеских снарядов, она была заменена РЛС AN/TPQ-49. Фактически РЛС AN/TPQ-49 — это улучшенный вариант РЛС AN/TPQ-48, в котором помимо повышения надёжности, и снижения массы до 70 кг, дальность обнаружения 120-мм мин доведена до 10 км. Для применения в составе ЗАК Centurion C-RAM компания Raytheon разработала РЛС Ku-диапазона (10,7-12,75 ГГц) MFRFS (Multi-Function RF System) с сектором сканирования 360°. В настоящее время характеристики РЛС MFRFS в открытой печати не разглашаются, но, как отмечается в пресс-релизах по итогам испытаний, после введения РЛС MFRFS в состав аппаратной части ЗАК Centurion эффективность ЗАК существенно возросла. Помимо РЛС, для поиска и целеуказания воздушных и наземных целей предназначена оптоэлектронная аппаратура с тепловизионным каналом (FLIR), с автоматическим захватом и сопровождением движущихся объектов. Это даёт возможность помимо уничтожения артиллерийских снарядов в любое время суток и в сложных погодных условиях противодействовать крылатым ракетам, БПЛА, низколетящим самолётам и вертолётам, а также использовать ЗАК Centurion C-RAM для самообороны.

ЗАК Centurion C-RAM предназначен для прикрытия важных наземных объектов (расквартированных армейских частей, военных баз, а также мест развертывания систем ПВО и ПРО большого радиуса действия) от средств воздушного нападения на предельно малых и малых высотах, ракет РСЗО, БПЛА, артиллерийских снарядов и минометных мин, а также для поражения живой силы и легкобронированных целей противника в сложных условиях обстановки и в любое время суток.

Перспективным направлением развития ЗРК, ориентированных против БПЛА, является проект Low-Cost Extended Range Air Defense (LOWER AD). Этот проект был анонсирован в 2018 г. командованием по развитию боевых возможностей ВС США — CCDC (Combat Capabilities Development Command), целью проекта является создание нового более простого и дешевого ЗРК, чем широко распространённый ЗРК Patriot. Новый комплекс будет нести большее число ракет с меньшей дальностью полета (рис. 8). Его задачей станет поражение дозвуковых крылатых ракет и ударных БПЛА. Более сложные цели других типов предлагается оставить для ЗРК Patriot. Совместное применение Patriot и LOWER AD, как ожидается, позволит получить выгодное соотношение боевой эффективности и стоимости эксплуатации. На данный момент проект LOWER AD находится на ранних стадиях проектирования — определен облик будущего ЗРК, сформированы некоторые принципиальные тактико-технические решения. Более серьезные результаты появятся лишь в 2021 г. или позднее.

Рисунок 8. Возможная пусковая установка LOWER AD

Отметим, что ведущие западные компании в инициативном порядке продолжают заниматься проблемой противодействия БПЛА. Так в 2012 г. компания Raytheon сообщила о получении контракта от армии США стоимостью 79,2 млн долларов на разработку ракеты-перехватчика AI3 (Accelerated Improved Intercept Initiative) для защиты личного состава от БПЛА, тактических ракет и минометных снарядов. Над подобным проектом EAPS с ракетой MHTK работала и компания Lockheed Martin совместно с научно-исследовательским центром авиации и ракетных систем США. Известно, что Raytheon и Lockheed Martin проводили контрольные тестовые пуски своих ракет еще в 2013 г. и планировали продолжить свои разработки в рамках вышеуказанной программы Intercept, IFPC Inc 2-I, однако до сих пор это не привело к созданию каких-либо демонстрационных образцов ЗРК, подобных отечественным «Панцирь-С1» и «Тор».

5.1.2. Результаты испытаний и реального боевого применения средств ПВО при решении задач противодействия БПЛА

5.1.2.1. Результаты испытаний отечественных средств ПВО

Вместе с тем, несмотря на несомненные успехи отечественного военно-промышленного комплекса в области создания ЗРК противодействия БПЛА, указываемые разработчиками высокие ТТХ ЗРК не в полной мере подтверждаются на практике. При этом, если против средних и больших БПЛА вышеуказанные отечественные ЗРК демонстрируют заявленные показатели поражения, то с малыми БПЛА все обстоит не так однозначно.

Так, предполагается, что РЛС зенитных комплексов «Top-M1», «Oca-AKM» и т. д. способны обнаружить малоразмерные БПЛА на дальностях 3,3–7,4 км. Учитывая, что скорости таких БПЛА составляют порядка 50-250 км/ч, боевые расчеты этих ЗРК должны иметь достаточно времени на проведение предпусковых операций и обстрел цели.

Однако, результаты полигонных испытаний показали, что РЛС обнаружения целей ЗРК «Тор» обеспечивает обнаружение малоразмерных БПЛА на дальностях всего 3–4 км. Практический опыт экспериментальных стрельб по малоразмерным мишеням — аналогам БПЛА («Пчела», РУМ-2МБ и «Рейс»), свидетельствует о низкой эффективности их поражения. Основными причинами этого являются несовершенство системы управления подрывом боевой части ЗУР, а также большие ошибки сопровождения цели и наведения ЗУР на малоразмерные БПЛА.

Результаты полигонных испытаний ЗРПК «Панцирь-С1» показывают, что стрельба ракетным вооружением по малоразмерным БПЛА практически невозможна. Причиной этому является малая дальность обнаружения малоразмерных БПЛА со стороны РЛС обнаружения и целеуказания, которая также, как и для ЗРК «Тор», составляет 3–5 км, что практически совпадает с ближней границей зоны поражения ЗУР. Применение пушечного вооружения этих ЗРК против малоразмерных БПЛА принципиально возможно, но по причине малых размеров БПЛА, вероятность их поражения невелика.

Испытания ЗРК «Стрела-10М3» (рис. 9) показывают, что к этот комплекс способен поражать мини-БПЛА типа «Акила» только в дневных условиях. Возможность стрельбы ЗРК «Стрела-10М3» по этому типу цели определяется главным образом дальностью обнаружения цели оператором и дальностью захвата ГСН ЗУР. Средние дальности обнаружения мини-БЛА типа «Акила» оператором ЗРК «Стрела-10М3» составляют 1,3–4,5 км, что крайне мало для ведения эффективной стрельбы. Использование оператором встроенного оптического визира в ограниченном секторе поиска (при наличии точного целеуказания) позволяет увеличить дальность обнаружения малоразмерной цели в 1,5–2,1 раза. Расчетные дальности захвата ГСН ЗУР мини-БПЛА типа «Акила» фотоконтрастным каналом (ФК) по аналогичным причинам будут невысокими и составлять 2,8–3,5 км, а захват цели по ИК-каналу вообще невозможен из-за ее крайне слабого теплового излучения. При этом, что БПЛА «Акила» является устаревшим мини-БЛА, снятым с вооружения, а современные мини-БЛА имеют меньшие в 1,5–2 раза размеры и тепловую контрастность. В связи с этим, эффективность стрельбы по таким целям (и без того невысокая) будет еще ниже. Результаты боевых пусков по мишеням — аналогам малоразмерных воздушных целей показали, что стрельба ЗРК «Стрела-1 °CВ» и «Стрела-10М» обеспечивается в ФК диапазоне в основном вдогон, а на встречном курсе — в ограниченной части зоны пуска. Дальности пуска ракеты составили для этих комплексов в среднем 1,5–2 км.

Рисунок 9. ЗРК «Стрела-10М3»

Результаты оценки возможности стрельбы ЗПРК «Тунгуска» (рис. 10) по мини-БПЛА показывают, что стрельба ракетным вооружением по этому типу цели практически невозможна. Это обусловлено тем, что дальность обнаружения мини-БПЛА в оптический визир составляет всего лишь 2–3 км, что практически равно значению дальности до ближней границы зоны поражения комплекса. Стрельба ЗПРК «Тунгуска» по БПЛА пушечным вооружением принципиально возможна, однако ввиду малых геометрических размеров БПЛА эффективность стрельбы по нему невелика. Практика показывает, что при обстреле мини-БПЛА типа «Акила» пушечным вооружением на дальности 3 км для достижения значения условной вероятности поражения цели равной 0,5, необходимо израсходовать от 4 до 13 тыс. снарядов (т. е. 2–6 б/комплекта), на дальности 1 км — от 0,5 до 1,5 тыс. снарядов (0,3–0,8 б/комплекта).

Рисунок 10. ЗПРК «Тунгуска»

При стрельбе по мини-БЛА из ПЗРК «Игла» сказываются сложности обнаружения малоразмерной малошумящей воздушной цели. Своевременное обнаружение и пуск ЗУР по такой цели для стрелка-зенитчика будут крайне затруднительными, что обусловлено следующими факторами:

– уменьшением контраста изображения цели при движении (перемещении) оптического прибора;

– быстроразвивающимся зрительным утомлением стрелка-зенитчика;

– низким уровнем акустического шума двигателя мини-БПЛА (около 50 дБ на дальности 1000 м, что ниже порога чувствительности органов слуха);

– сокращением времени на анализ обозреваемого пространства.

Более того, если даже малоразмерную цель удалось обнаружить, головка ГСН ЗУР ПЗРК может не захватить цель. Это обусловлено тем, что тепловая контрастность мини-БПЛА, имеющих в основном поршневые двигатели, на два порядка ниже пороговой чувствительности приемника ГСН ЗУР. Кроме того, малая эффективность стрельбы ПЗРК «Игла» по мини-БЛА объясняется также отсутствием системы дистанционного подрыва боевой части ЗУР. Однако в новых модификациях этого ПЗРК был введен неконтактный взрыватель, обеспечивающий подрыв боевой части ракеты при ее пролете относительно цели с некоторым промахом. Кроме того, повышение эффективности стрельбы комплекса по малоразмерным целям было достигнуто за счет увеличения мощности боевой части ЗУР, оптимизации ее точностных характеристик и др.

5.1.2.2. Результаты боевого применения отечественных средств ПВО

Интересен анализ опыта реального боевого применения отечественных ЗРК и ЗРПК против БПЛА в последних военных конфликтах в Сирии, в Ливии, в Нагорном Карабахе, на Украине.

Опыт боевого применения российского ЗРПК «Панцирь-С1», стоящего на вооружении войск Сирии, против турецких БПЛА Bayraktar TB2 и Anka в 2017–2019 г.

Проведен анализ «дуэльного» боевого противоборства между ЗРПК «Панцирь-С1» и турецких БПЛА Bayraktar TB2 и БПЛА Anka. Указывается, что Bayraktar TB2 — это ударный БПЛА, несущей до 4 управляемых противотанковых ракет UMTAS, которые могут поражать цели на расстоянии до 8 км. Для визуального управления на этот БПЛА устанавливается либо ОЭС, оснащенная с ИК-сенсорами, несколькими камерами и лазерным дальномером, либо РЛС с активной ФАР (АФАР) с радиолокационным синтезированием апертуры. ЭПР данного БПЛА предположительно составляет 0,01-0,1 м².

Рисунок 11. БПЛА Bayraktar TB2

Боевое применение БПЛА Bayraktar TB2 предполагает выполнение двух основных типов задач: разведывательную и ударную. При выполнении задачи разведки БПЛА ведет полет на высоте порядка 6 км. В этом случае РЛС «Панциря-С1» сможет обнаружить данный БПЛА на расстоянии по горизонтали минимально за 7 км. При наиболее удачном стечении обстоятельств — на расстоянии до 15,3 км. Дальность, на которой ЗРПК «Панцирь-С1» будет обнаружен ОЭС БПЛА Bayraktar TB2 зависит от различных параметров: степени освещенности, атмосферных помех, применения маскировки, конфигурации камер ОЭС и пр. В качестве ОЭС БПЛА Bayraktar TB2 используется американский военный модуль Wescam CMX-15D. Камеры этого ОЭС позволяют обнаружить цель типа «танк», по некоторым данным, на расстоянии до 80 км. На расстоянии 20 км разрешение этого ОЭС позволяет рассмотреть в кабине водителя. Очевидно, что ОЭС БПЛА Bayraktar TB2 значительно превосходит возможности обнаружения ЗРПК «Панцирь-С1» в связи с чем БПЛА может вскрыть факт нахождения ЗРПК за пределами радиуса поражения его ЗУР. ОЭС Wescam CMX-15D также оснащена лазерными дальномерами с дальностью до 20 км. Таким образом, с дальности в 20 км, то есть на дальности сопоставимой с дальностью средств обнаружения ЗРПК, БПЛА имеет возможность точно определить его местоположение и выдать по нему целеуказание на применение ударных средств. Несомненно, эффективность ОЭС БПЛА зависит от атмосферных факторов, уровня маскировки ЗРПК и прочих факторов, но в целом, весьма вероятна ситуация что БПЛА вскроет местоположение ЗРПК первым и захватит инициативу в ведении противоборства. Дальнейший сценарий действий БПЛА предполагает маневр по вхождению в зону поражение ЗРПК, оперативное сближение на расстояние до 8 км (дальность пуска ракет UMTAS), пуск ракет по ЗРПК, выполнение маневра возврата. Кроме того, опыт применения турецкими военнослужащими БПЛА предполагает, что БПЛА будут применяться в группе, а поддержку их действий будут осуществлять комплексы РЭП KORAL и REDET EW. Воздействие помех приведет к снижению как дальности обнаружения БПЛА со стороны РЛС ЗРПК «Панцирь-С1», так и к снижению вероятности правильного целеуказания ЗУР. Это, в целом, снизит вероятность поражения БПЛА в момент его входа в зону поражения ЗРПК и пуска ракет. Опыт боевого применения ЗРПК «Панцирь-С1» в Ливии показал, что ЗРПК «Панцирь-С1», в силу определенных конструктивных недостатков его РЛС, в условиях помех обеспечивает высокую вероятность поражения БПЛА исключительно на относительно небольших дальностях — порядка 4–6 км.

Если рассматривать случай, когда БПЛА Bayraktar TB2 вместо ОЭС оснащен РЛС, то тут БПЛА получает ряд преимуществ. Так мини-РЛС с АФАР «Picosar» на БПЛА Bayraktar TB2 обеспечивает сканирование местности с разрешением в 1 м на дальности 20 км. На дальности 14 км эта РЛС обеспечивает разрешение 0,3 м, что позволит БПЛА гарантированно вскрыть местонахождение ЗРПК «Панцирь-С1» и обеспечить целеуказание своим управляемым ракетам.

Рисунок 12. БПЛА Anka

Рассматривая вопрос противоборства ЗРПК «Панцирь-С1» и БПЛА Anka отметим следующее. БПЛА Anka по сравнению с БПЛА Bayraktar TB2 обладает меньшей ЭПР, более эффективной РЛС на основе АФАР, большей высотой полета (до 12 км) и возможностью применять авиационные бомбы Jdam с дальностью пуска 28 км и крылатые ракеты с дальностью пуска до 250 км. Такие ТТХ позволяют БПЛА Anka успешно поражать ЗРПК «Панцирь-С1» не входя в зону действия его средств обнаружения и поражения.

Проведен анализ влияния на эффективность ЗРПК «Панцирь-С1» слаженности и оперативности действия экипажа, а также боевой эффективности этого ЗРПК в условиях группового применения БПЛА в реальных боевых условиях. Показано, что, в целом, преимущество в зоне поражения, в «дуэльном» противоборстве ЗРПК «Панцирь-С1» — БПЛА Bayraktar TB2, на стороне «Панцирь-С1». Однако это преимущество может быть реализовано только если ЗРПК находится в режиме боевого дежурства, его РЛС успешно вскрыла факт полета БПЛА, взяла его на сопровождение, и готова выдать целеуказание ЗУР при входе БПЛА в зону поражения. Однако в практике боевых действий зачастую складывается ситуация, когда ЗРПК в момент обнаружения его БПЛА либо находится «на марше», либо один ЗРПК атакуется несколькими ударными БПЛА. В этих случаях резко возрастает роль человеческого фактора — способности боевого расчета ЗРПК оперативно и адекватно отреагировать на складывающиеся ситуацию. Нормативное время боевого развертывания ЗРПК «Панцирь-С1» составляет 4,5 мин, однако в реальных боевых условиях оно может быть значительно дольше. Зачастую этого времени вполне достаточно для вхождения БПЛА Bayraktar TB2 в зону поражения ЗРПК (18 км) и выход на рубеж пуска своих ракет (ракеты UMTAS с дальностью поражения 8 км). Другим проблемным фактором, снижающим боевую эффективность ЗПРК, является то, что среднее число БПЛА одновременно атакующих ПЗРК в реальных боевых условиях составляет три и более, причем БПЛА атакуют ПЗРК одновременно и с разных направлений. В вышеуказанных условиях экипаж ЗРПК «Панцирь-С1», по опыту боевых действий в Ливии и Сирии, либо расходовал весь боезапас (12 ЗУР) при появлении «головных» БПЛА первого ударного эшелона, в то время как БПЛА второго эшелона успешно применяли свои ракеты по ПЗРК, либо ЗРПК «Панцирь-С1» попросту не был развёрнут в боевое положение.

В результате военного противостояния в Сирии, Турция вывела тактику применения своих БПЛА на новый уровень. Во-первых, ударные БПЛА стали на постоянной основе применяться против личного состава и средств вооружения регулярной армии — вооруженных сил Сирии, а не против иррегулярных воинских формирований. Во-вторых, была выработана тактика применения ударных БПЛА Bayraktar TB2 массированно, группами, под прикрытием более тяжелых разведывательных БПЛА Anka, оборудованных средствами РЛР, ОЭР и комплексами РЭП, в рамках решения задач поражения ЗРК и ЗРПК систем ПВО. По утверждению турецких средств массовой информации (СМИ), средствам РЭП, размещенным на БПЛА Anka почти всегда удавалось успешно подавлять РЛС ЗРПК «Панцирь-С1», что позволяло ударным БПЛА Bayraktar TB2 входить в зону поражения этих ЗРПК и успешно их атаковать.

По неподтвержденным данным, по информации СМИ противостоящих сторон, в ходе военной операции турецких войск в Сирии в период с сентября 2019 г. по сентябрь 2020 г. в дуэльных ситуациях «БПЛА — ЗРПК» было сбито порядка 20 БПЛА Bayraktar TB2 и Anka, при этом потерянно 8 ЗРПК «Панцирь-С1». Однако, можно предположить, что эти данные были завышены в пропагандистских целях. По сообщениям официальных лиц, а также по подтвержденным данным, за этот период было сбито 10 БПЛА Bayraktar TB2 и Anka и потеряно 2 ЗРПК «Панцирь-С1». Вместе с тем, даже если ориентироваться на официально подверженные потери, размен 1 ЗРПК «Панцирь-С1» на 5 БПЛА подтверждает неадекватно низкий уровень боевой живучести ЗРПК, в условиях массированного применения БПЛА.

Таким образом, можно констатировать, что группы ударных БПЛА из объекта поражения ЗРК, наоборот, становятся эффективными средствами вскрытия и уничтожения системы ПВО противника. В дальнейшем тактические приемы применения БПЛА были развиты в ходе их боевого применения в Ливии и в Нагорном Карабахе.

Опыт боевого применения российских ЗРК и ЗРПК против турецких БПЛА Bayraktar TB2 и Anka в войне в Ливии в 2019 г. Первые турецкие ударные БПЛА Bayraktar TB2 летом 2019 г были поставлены Правительству национального согласия (ПНС) Ливии, ведущего борьбу с силами маршала Х. Хафтара, на вооружении которых, в свою очередь, имелись ЗРПК «Панцирь-С1». Массированное применение, как и в Сирии (группировка БПЛА могла насчитывать до 40 единиц), этих турецких БПЛА в Ливии предопределило исход решающего сражения за г. Триполи.

По неподтвержденным данным, с мая 2019 г. по июнь 2020 г. по сообщениям противостоящих сторон, силы Х. Хафтара потеряли 15 ЗРПК «Панцирь-С1», уничтоженных БПЛА Bayraktar TB2, которых, в свою очередь, было потеряно 78 единиц. При этом, нужно понимать, что эти данные могут быть завышены относительно реальных потерь. По подтвержденным случаям, за тот же период, было сбито 22–26 БПЛА Bayraktar TB2 и потеряно 9-12 ЗРПК «Панцирь-С1» что, безусловно, гораздо больше, по сравнению с кампанией в Сирии.

Причина высоких потерь БПЛА Bayraktar TB2 в том, что, в отличие от Сирии, в Ливии они применялись без поддержки БПЛА Anka оборудованных комплексами РЭП и, в большинстве случаев, без поддержки наземных комплексов РЭП. Для снижения вероятности обнаружения БПЛА Bayraktar TB2 со стороны РЛС ЗРПК они отправлялись на задания по огневой поддержке войск и по прорыву системы ПВО на низких высотах. Результатом этого были большие потери БПЛА, так как лёгкие БПЛА, задействованные для нанесения ударов — это одна из наиболее уязвимых для средств ПВО категория целей. Вместе с тем, противодействие массированному налету таких БПЛА для системы ПВО является не тривиальной задачей. Лёгкие БПЛА, такие как Bayraktar TB2, при работе по переднему краю системы ПВО могут идти на низкой высоте (в несколько сотен метров), оставаясь не обнаруживаемыми для большого числа РЛС ЗРК. Низковысотный полёт БПЛА — это риск, на которые необходимо идти для прорыва системы ПВО и потери в этом случае неизбежны. Но в случае применения БПЛА Bayraktar TB2 в Ливии, за неимением других вариантов такой риск был неизбежен и оправдан тем, что массированное применение групп БПЛА позволяет большей части группы успешно преодолеть зону ПВО и создав большой численный перевес уничтожить ЗРК предварительно заставив последние исчерпать свой боезапас.

Вместе с тем, если примерно ориентироваться на вышеуказанные подверженные потери, в Ливии был обеспечен размен 1 ЗРПК «Панцирь-С1» на 2,8 БПЛА, что подтверждает высокую эффективность одновременного массового применения БПЛА для уничтожения ЗРК системы ПВО. При этом БПЛА дешевле и их применение не подразумевает жертв среди личного состава. Основными причинами, по которым ЗРПК несут потери являются: низкая эффективность алгоритмов управления огнем для отражения массового налета БПЛА с нескольких сторон, слабая подготовка экипажей, нарушение правил эксплуатации и транспортировки, а также пренебрежение основами маскировки. Подавляющая часть потерянных ЗРПК «Панцирь-С1» находилось либо на марше, либо они были уничтожены, когда у них закончился боекомплект и они уже не могли обеспечить как свою собственную защиту, так и осуществить прикрытие соседних позиционных районов ПВО от БПЛА противника.

Учитывая вышеуказанные обстоятельства, боевое применение ЗРПК «Панцирь-С1» против БПЛА Bayraktar TB2 в Ливии следует, в целом, оценить как неэффективное, особенно с учётом того, что БПЛА Bayraktar TB2 — это лёгкий БПЛА с ограниченной дальностью применения вооружения, при этом, его использование в Ливии было лимитировано отсутствием возможности управления БПЛА по спутниковой связи. Подавляющее число потерь ЗРПК произошло по причине успешной реализации против них атаки на исчерпание ресурса, проводимой путем массированного применения легких БПЛА.

Осенью 2020 г. начался военный конфликт между Арменией и Азербайджаном в Нагорном Карабахе. Характерной чертой данного конфликта являлось массированное применение со стороны Азербайджана БПЛА для уничтожения средств вооружения и живой силы Армении.

На вооружение Азербайджана непосредственно перед началом конфликта поступили турецкие БПЛА Bayraktar TB2, оснащённые управляемыми авиабомбами MAM с лазерным наведением, а также израильские БПЛА Heron TP и Hermes 4507, барражирующие «БПЛА-камикадзе» Sky Striker и Harop. Кроме того, в Азербайджане, на совместном с Израилем предприятии выпускались БПЛА Aerostar, а также «БПЛА-камикадзе» Orbiter-1K и Orbiter-3.

Армения, в последние годы закупкой БПЛА не занималась. При этом она сама производит разведывательный БПЛА легкого класса «Крунк», который, однако, не предназначен для решения ударных задач. По состоянию на начало конфликта, на вооружении ВС Армении стояли различные системы ПВО советского и российского производства, при этом прикрытие воздушного пространства непосредственно над территорией Нагорного Карабаха обеспечивали ЗРК «Оса» и «Стрела». Ранее Армения закупала у России ЗРК «Тор», которые можно было бы эффективно применять против БПЛА, однако на территории Нагорного Карабаха их не размещали.

Отметим, что ЗРК «Оса» (рис. 13) предназначены для перехвата стандартной номенклатуры воздушных целей на дальности 1,5-10 км, на высоте до от 25 м до 5 км. Дальность обнаружения цели — до 45 км. Боекомплект — 6 ЗУР. Вероятность поражения одной ЗУР воздушной цели типа «самолет» — 0,5–0,85. Время реакции — 16–26 с. При этом, особенностью ЗРК «Оса», как показал опыт его боевого применения в войнах в Югославии и в Ливии, является низкая эффективность перехвата целей с низким ЭПР (в частности — БПЛА) и низколетящих целей на высоте до 50 м. ЗРК «Стрела-10» может поражать воздушные цели на высотах 0,01-3,5 км и на дальности 0,8–5 км (с вероятностью поражения одной ЗУР 0,3–0,6). Время реакции комплекса 7-10 с.

Оба этих ЗРК ориентированы, прежде всего, на поражение самолетов и вертолетов армейской авиации и не предназначены для борьбы с БПЛА. Несмотря на это, прошедшие в июне 2020 г. совместные армяно-российские учения войск ПВО, по мнению российских военных специалистов, позволили сделать вывод о высоких боевых качествах этих ЗРК по потенциальному противодействия азербайджанским БПЛА. Такой вывод был сделан на основании того, что ЗРК «Оса» успешно перехватила одиночный разведывательный БПЛА Hermes 900.

Рисунок 13. ЗРК «Оса»

С началом боевых действий в Нагорном Карабахе, азербайджанские вооруженные силы, при поддержке турецких военных специалистов, развернули массовое групповое применение ударных БПЛА, с учетом опыта применения БПЛА в Сирии и Ливии. Если бы война в Нагорном Карабахе велась бы без БПЛА, армянские системы ПВО были бы вполне адекватны задачам по сдерживанию азербайджанской авиации. Неслучайно, даже получив превосходство в воздухе, Азербайджан очень ограниченно использует свою пилотируемую авиацию так как остающиеся на вооружении Армении ЗРК до сих пор представляют для них серьезную угрозу. Однако, Армения оказалась совершенно не готова к войне с массовым использованием БПЛА, тактику которой хуситы отработали в Йемене, а турки — в Сирии и Ливии.

Результатом массированного применения групп БПЛА Bayraktar TB2, совместно с «БПЛА-камикадзе» Sky Striker, Harop и Orbiter стало практически полное уничтожение армянских ЗРК «Оса» и «Стрела-10» размещенных в Нагорном Карабахе в первые дни конфликта. Уже в первый день войны по позициям этих ЗРК был нанесен заранее подготовленный удар, который лишил оборону Нагорного Карабаха, по оценкам специалистов, до 80 % комплексов ПВО — 6 ЗРК «Оса» и 3 ЗРК «Стрела-10» при потерях в 4 БПЛА. Таким образом, за счет массовости и внезапности применения обеспечив размен 2,25 ЗРК на 1 БПЛА! Завоевание превосходства в воздухе дало возможность Азербайджану с помощью БПЛА непрерывно, в круглосуточном режиме, и беспрепятственно атаковать армянские мотострелковые и механизированные части, нанося им существенные потери еще до того, как они вступали в бой с силами Азербайджана. Это значительно облегчило наступление азербайджанской армии и позволило добиться существенных тактических успехов. При этом, оставшиеся на вооружении Армении комплексы ПВО, такие как С-300ПС и С-300ПТ, в принципе не предназначены для борьбы с БПЛА в связи с чем они не могут быть эффективно использованы для обороны воздушного пространства Армении и Нагорного Карабаха от этого нового типа угроз. Более того, в результате грамотно спланированной операции силами БПЛА были уничтожены 2 пусковые установки и 2 РЛС из состава ЗРК С-300ПС (по состоянию на 16 октября 2020 г.).

Такое массовое эффективное применение БПЛА для вскрытия и уничтожения сначала системы ПВО, а в дальнейшем — живой силы и вооружения сухопутных войск, встречается в мировой практике впервые и получило в СМИ название «война дронов». Азербайджанская сторона широко растиражировала в СМИ видеозаписи высокоточных ударов БПЛА по армянским позициям. Основные цели ударов — это, прежде всего, средства ПВО, затем — бронетанковые колонны на марше, танки и артиллерия на позициях, реже — склады, хранилища и казармы.

После уничтожения основных сил системы ПВО в Нагорном Карабахе армянская сторона оказалась неспособна быстро восполнить их ресурс за счет новых ЗРК. Она оказались в ситуации, когда противник, завоевав превосходство в воздухе, использует его для достижения стратегического перевеса в войне. Это делает неизбежным рост количества потерь и нарастание проблем в обороне сухопутных войск от массированных ударов БПЛА в воздухе. Экстренные закупки ПЗРК, которые рассматриваются сейчас армянской стороной, являются частной, и не совсем удачной, попыткой решить системную проблему борьбы с БПЛА.

Независимо от того, как сложится дальнейшее развитие событий в войне за Нагорный Карабах, налицо тенденция повышения эффективности применения БПЛА для завоевания господства в воздухе и поражения основных сухопутных средств вооружения — бронетехники. Это позволяет сделать вывод о возможной близкой смене стратегии ведения войн, в части применения БПЛА. В войнах ближайшего будущего возможно массовое многоэтапное и многоэшелонированное применение групп легких разведывательных и разведывательно-ударных БПЛА, а также «БПЛА-камикадзе». На первом этапе — для разведки противника. На этапе нанесения первого удара — для вскрытия и уничтожения средств ПВО, а в дальнейшем — уничтожения самолетов и вертолетов пилотируемой авиации на земле и в воздухе. После завоевания превосходства в воздухе — уничтожения бронетехники и живой силы сухопутных войск, объектов тыла и критической государственной инфраструктуры.

24 февраля 2022 года в соответствии с решением Верховного главнокомандующего Вооруженными силами РФ Владимира Путина Россия приступила к проведению специальной военной операции (СВО) по защите Донецкой и Луганской народных республик, которые вместе с Запорожской и Херсонской областями вошли в состав Российской Федерации по результатам референдума в октябре 2022 года. За это время в зоне боевых действий было испытано огромное количество новейших образцов вооружений и военной техники, подтверждены характеристики уже прошедших боевое крещение, а также начато совершенствование уже стоящих на вооружении.

Все российские средства противовоздушной обороны (ПВО) подтвердили свою высокую эффективность при перехвате любых воздушных целей противника — от малых дронов до оперативно-тактических ракет комплекса “Точка-У”. При этом, согласно отчетам Минобороны РФ, массово сбиваются даже такие сложные для перехвата цели, как снаряды реактивных систем залпового огня (РСЗО), включая HIMARS производства США.

Широко разрекламированные турецкие ударно-разведывательные БЛА “Байрактар-ТБ2” практически перестали фигурировать в списке уничтоженных целей от Минобороны РФ уже в первые месяцы проведения спецоперации. “Нас пугали: “Байрактар”, “Байрактар”. Оказалось, одна из самых простых целей наших. Летит прямолинейно, с одинаковой скоростью, на определенной высоте. Поэтому для нас это самая простая цель”, — приводило Минобороны РФ слова военнослужащего расчета зенитного ракетного комплекса (ЗРК) “Тор”, сбившего турецкий БЛА уже на вторые сутки проведения СВО.

На полях международной выставки Aero India 2023 представитель концерна ВКО “Алмаз-Антей” сообщил ТАСС о модернизации ЗРК “Тор” для эффективной борьбы с перспективными БЛА. “Вместе с тем конструкторы концерна продолжают работу по модернизации ЗРК семейства “Тор” для дальнейшего повышения его эффективности противодействия различным целям, в том числе и перспективным БЛА”, — сказал он, отметив, что большое внимание уделяется и борьбе с целями, которые имеют низкую эффективную площадь рассеяния. Сообщалось, что ижевский завод “Купол” уже усовершенствовал “Тор” для борьбы со снарядами HIMARS.

И теперь благодаря в том числе таким эффективным результатам вся линейка “Торов” вызывает большой интерес со стороны зарубежных покупателей, ее уже назвали “выдающимся воплощением инженерной мысли”. Так, на выставке в Бангалоре заявлялось об интересе к “Тор-М2КМ” (рис. 14) в модульном исполнении и используемым им ракетам 9М331Д.

Рисунок 14. Макет ЗРК “Тор-М2КМ”

Российское военное ведомство назвало стопроцентной результативность самоходного зенитного ракетно-пушечного комплекса (ЗРПК) “Панцирь” в ходе СВО. В комментариях к распространенному видео работы ЗРПК отмечалась запредельная интенсивность работы его расчета, который обнаруживает и уничтожает по несколько целей в день.
Согласно данным Минобороны РФ, в феврале на счету российских средств ПВО и истребительной авиации было суммарно почти 400 сбитых украинских самолетов, более 200 вертолетов и свыше 3 100 беспилотных летательных аппаратов.

5.1.2.3. Результаты испытаний и реального боевого применения зарубежных средств ПВО

Негативный опыт боевого применения ЗРК Patriot PAC-3 против БПЛА при их атаке 14 сентября 2019 г. нефтеперерабатывающих заводов в г. Абкейк (рис. 15) и г. Хурайс в Саудовской Аравии показал, что эти ЗРК имеют чрезвычайно низкую эффективность против малоразмерных низколетящих БПЛА.

Рисунок 15. Результаты атаки БПЛА нефтеперерабатывающего завода в г. Абкейк 14 сентября 2019 г., защищаемого ЗРК Patriot PAC-3

Причиной такой низкой эффективности является то, что в военной стратегии США основная задача в обеспечении ПВО возложена на истребители, а ЗРК большой дальности Patriot PAC-3 должны обеспечивать защиту от вражеских бомбардировщиков и от оперативно-тактических ракет. В то же время характеристики РЛС данного ЗРК не позволяют с высокой достоверностью обнаруживать и брать на сопровождение малоразмерные БПЛА на высокой дальности. Кроме того, применение по рассредоточенной «стаи» БПЛА довольно дорогостоящих ЗУР MIM-104 является нецелесообразным и неэффективным.

Что касается перспективного американского ЗАК Centurion C-RAM, то в настоящее время достоверная информация об эффективности перехвата ЗАК Centurion C-RAM воздушных целей, подобных БПЛА, отсутствует, а имеющаяся информация о боевом применении этих ЗАК является противоречивой.

В ноябре 2004 г., комплексы Centurion C-RAM прошли цикл испытаний на полигоне Юма (шт. Аризона, США). В ходе тестовых стрельб, проводимых днём и ночью, было установлено, что данный ЗАК способен перехватывать одиночные 81-120 мм миномётные мины. Наибольшая эффективность достигалась, когда по одной цели вели огонь несколько артиллерийских установок. При этим, один ЗАК способен прикрыть территорию площадью 1,3 км². На боевое дежурство первые ЗАК Centurion C-RAM поступили в Ираке летом 2005 г. для защиты «зелёной зоны» в г. Багдад общей площадью около 10 км², территории в районе международного аэропорта, известной как «Camp Victory», авиабазы Балад и британских стационарных объектов в южном Ираке. Представитель корпорации Raytheon заявил, что в период боевой эксплуатации ЗАК их огнём было уничтожено 105 баллистических целей и примерно 2/3 из них — это миномётные мины. Однако в средствах массовой информации (СМИ) имелась информация, что Centurion C-RAM смогли сбить немногим более 30 % целей, при том, что огонь зачастую велся по одиночным минам и 107-122-мм реактивным снарядам одновременно 2–3 артиллерийскими установками. Отразить одновременный удар 120-мм миномётной батареи или боевой машины БМ-21 с 40 направляющими ЗАК Centurion C-RAM не имел никакой возможности. Так в Афганистане был случай, когда ввиду несогласованных действий оператора РЛС дальнего обнаружения и офицера управления, а также неверной оценки ситуации, до дежурного расчёта ЗАК Centurion C-RAM не была доведена информация об обстреле 122-мм реактивными снарядами установки «Град», запущенными талибами с кустарных пусковых установок. В результате падения двух снарядов на территории, контролируемой ВС США, имелись убитые и раненые.

В 2019 г. в вооруженном конфликте в Ливии силы маршала Х. Хафтара активно применяли китайские БПЛА Wing Loong I/II (рис. 16) против вооруженных сил ПНС. Дальность действия этих БПЛА составляет до 1500 км, высота — до 9 км. Управление БПЛА сил маршала Х. Хафтара осуществлялось через ССС Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ). БПЛА Wing Loong II могут нести на подвеске до 12 бомб и ракет общей массой до 480 кг, включая китайские «Jdam» Fei-Teng (FT), в частности, FT-7 с дальностью пуска до 90 км, а также противотанковые ракеты LJ-7. Кроме того, оглашались планы оснастить БПЛА Wing Loong II ракетами «воздух-воздух». Эти БПЛА активно применялись для огневой поддержки сухопутных войск работая с максимально возможных высот, недоступных для средств ПВО вооруженных сил ПНС Ливии, поэтому с 2016 г. по 2019 г. были сбиты только 2 таких БПЛА. Наиболее успешной операцией БПЛА Wing Loong II стало уничтожение ангара с турецкими БПЛА летом 2019 г.

Рисунок 16. БПЛА Wing Loong I

Ситуация изменилось, только когда в вооружённые силы ПНС Ливии были поставлены ЗРК Hisar и Hawk, ЗСУ Korkut, а также и комплексы РЭП Koral турецкого производства. Эти комплексы были объединены в единую систему ПВО, при этом, по информации СМИ, ЗРК Hisar были доработаны с целью повышения их эффективности именно против БПЛА за счет установки на них лазерных генераторов и средств РЭП. Возможности системы по обнаружению БПЛА были дополнительно повышены путем информационной интеграции системы ПВО с самолетом Е-7 — новейшим комплексом дальнего радиолокационного обнаружения и управления, оборудованного РЛС с АФАР и способного обнаруживать и сопровождать до 180 воздушных целей на дальности до 370 км. Только создание такой системы ПВО, интегрированной как по возможностям обнаружения, так и по возможностям поражения, позволило успешно противодействовать ударным БПЛА сил маршала Х. Хафтара. В результате силам ПВО ПНС Ливии удалось в короткие сроки сбить 2 БПЛА Wing Loong I и 4 БПЛА Wing Loong II.

По состоянию на сентябрь 2020 г. БПЛА Wing Loong I/II продолжают активно использоваться силами маршала Х. Хафтара для огневой поддержки действий сухопутных войск. Однако, развернутая система ПВО ПНС Ливии, фактически создала бесполетную зону, прикрывающую наиболее важные объекты на территории, контролируемой ПНС, и закрыла туда доступ для БПЛА противника. Информация о случаях массированного использования групп БПЛА Wing Loong II для преодоления зоны ПВО ПНС Ливии и поражении ее элементов (ЗРК, САУ, комплексов РЭП), по аналогии с успешными действиями турецких БПЛА Bayraktar TB2 против ЗРПК «Панцирь-С1» в Сирии и Ливии, — отсутствует.

5.1.3. Анализ основных причин низкой эффективности средств ПВО против БПЛА

5.1.3.1. Анализ стандартной номенклатуры целей средств ПВО

Причины низкой эффективности средств ПВО против отдельных типов БПЛА, с развернутым теоретическим обоснованием, подробно разобраны.

К настоящему времени сформировались следующие группы СВН, являющиеся воздушными целями для средств ПВО (рис. 17):

– ударные, ударно-транспортные вертолёты, конвертопланы и БПЛА с вертолётным принципом полёта со скоростями 0-200 км/ч на высотах 0–4 км;

– разведывательные, разведывательно-ударные БПЛА, БПЛА — постановщики помех, БПЛА — ретрансляторы связи, а также БПЛА другого функционального назначения со скоростями полёта 120–800 км/ч в диапазоне высот от 50 м до 3,5–7 км;

– ударная авиация: штурмовики, фронтовые бомбардировщики, самолёты-разведчики и ударные БПЛА со скоростями полёта 400–800 км/ч на высотах от 50 м до 8-10 км;

– перспективные многофункциональные боевые самолёты (5-го и последующих поколений) со сверхзвуковыми крейсерскими скоростями полёта. Эта номенклатура воздушных целей летает на скоростях 600-1800 км/ч и использует высоты от 50 м до 11–12 км;

– самолёты — перехватчики ПВО, летающие на скоростях 1600–2600 км/ч в диапазоне высот 8-25 км;

– сверхзвуковые крылатые ракеты, планирующие и кассетные авиабомбы, сбрасываемые в диапазоне скоростей 600–800 км/ч с высот 6-12 км и приходящие в зону наземной цели со скоростями 0,8–1 км/с;

– дозвуковые крылатые ракеты большой дальности, со скоростью полета 600–850 км/ч в диапазоне высот от 50 м до 1 км;

– пилотируемые ЛА и БПЛА оперативной и стратегической разведки типа МиГ-25Р, SR-71, GTD-21, перспективные СВН (гиперзвуковые БПЛА) и боевые блоки баллистических и оперативно-тактических ракет. Эта группа воздушных целей в силу значительных технических и материальных трудностей массового применения (за исключением боевых блоков баллистических и оперативно-тактических ракет) отличается низким номенклатурным насыщением, но при этом занимает достаточно обширный диапазон высот и скоростей — скорости от 2500–7000 км/ч (у земной поверхности) и высоты от 10 км до 30–40 км.

Рисунок 17. Группы воздушных целей для средств ПВО

Как видно на рис. 17 функциональные зоны СВН, различающихся по принципу применения, перекрываются как по высоте, так и по скорости до скоростей полета ≈1800 км/ч. Соответственно, наибольшая плотность образцов СВН приходится именно на эту зону и именно эта группа СВН представляет наибольшую трудность для противодействия средствам ПВО. БПЛА, постепенно развиваясь занимают все зоны, ранее принадлежавшие пилотируемой авиации, до скоростей 1000 км/ч и в ближайшей перспективе уже претендуют на зону, относящуюся к авиации 5-го поколения.

Учитывая широкую номенклатуру БПЛА, существенно различающихся по скорости полета и массогабаритным параметрам, можно утверждать, что они являются достаточно сложной целью для существующих и перспективных ЗРК ПВО. Это определяется тем, что:

– до недавнего времени БПЛА различного назначения со стартовой массой до 300–400 кг вообще не входили в номенклатуру целей ЗРК ПВО;

– малые скорости полета БПЛА (до 10–30 м/с) не обеспечивают их надежный захват, селекцию и сопровождение современными РЛС, входящими в состав ЗРК;

– малоразмерные БПЛА имеют низкие значения тепловых и радиолокационных сигнатур (ЭПР 0,001-0,1 м²) и в этом же направлении идет развитие и усовершенствование БПЛА близких по своим характеристикам к пилотируемым ЛА;

– средства поражения современных и перспективных сухопутных (морских) и авиационных комплексов ПВО не позволяют обеспечивать гарантированное поражение БПЛА, особенно малоскоростных и малоразмерных;

– применение групп («стай», «роев») БПЛА одновременно и с различных направлений существенно снижает эффективность современных ЗРК;

– разработка теоретических основ и научных методов эффективного противодействия применению именно БПЛА в мирное время и в условиях городской инфраструктуры, а также борьбы с ними в военное время до сих пор не получила масштабного развития.

5.1.3.2. Анализ экономической целесообразности применения средств поражения комплексов ПВО против БПЛА

Критерием экономической целесообразности применения средства поражения ЗРК по воздушной цели типа БПЛА является соотношение стоимостей:

,

где: C _БПЛА – стоимость БПЛА и расходов на его эксплуатацию в процессе выполнения боевой задачи; С _ущ – суммарная стоимость наносимого БПЛА ущерба; C _пор – суммарная стоимость средств поражения, расходуемых комплексом ПВО, необходимых для поражения БПЛА с требуемой вероятностью Р _{пор треб}.

Если средством ПВО используются однотипные средства поражения (зенитно-управляемые ракеты, артиллерийские снаряды и т. д.), каждое из которых имеет стоимость C ₁ и поражает БПЛА с вероятностью Р _{пор 1}, то для гарантированного поражения БПЛА с вероятностью P _{пор треб} требуется выполнить условие:

где: Р _обн – вероятность обнаружения БПЛА средствами обнаружения комплекса ПВО; Р _зап – вероятность своевременного запуска средств поражения по БПЛА; Р _{пор 1} – вероятность попадания средства поражения в сферу с радиусом r , в которой укладывается не менее 50 % поражающих элементов, имеющих кинетическую энергию достаточную для нанесения критических повреждений БПЛА; N _пор – количество средств поражения, необходимое для поражения БПЛА.

Откуда:

где: [] функция округления до наибольшего целого.

Учитывая вышеуказанное, суммарная стоимость средств поражения C _пор, расходуемых в интересах поражения одного БПЛА, будет равна:

Как видно из вышеуказанных функциональных зависимостей, процесс поражения БПЛА существенно зависит не только от стоимостных и вероятностно-боевых показателей средств поражения ЗРК, но и от характеристик комплекса ПВО в части своевременного обнаружения БПЛА, а соответственно — от своевременности применения средств поражения.

5.1.3.3. Анализ средств поражения комплексов ПВО

Основными средствами ПВО, используемыми для противодействия БПЛА, являются:

– ЗРК средней дальности с дальностью перехвата до 100 км;

– ЗРК малой дальности с дальностью перехвата до 30 км;

– ЗРК ближнего действия с дальностью перехвата до 10 км;

– ЗРПК с РЛС с дальностью перехвата до 10 км;

– ЗРПК с оптической станцией наведения с дальностью перехвата до 5 км;

– ПЗРК с дальностью перехвата до 7 км;

– ЗСАУ с дальностью перехвата до 2 км;

– ЗАУ с дальностью перехвата до 1,5 км;

– ЗПУ с дальностью перехвата до 1,5 км.

При этом, очевидно, что для каждого средства ПВО имеется своя цель.

Далее будут подробно рассмотрены особенности применения против БПЛА основных средств огневого поражения ПВО — зенитной артиллерии и управляемых ракет.

Артиллерийские средства поражения БПЛА.

Рассмотрим вариант применения против БПЛА средств артиллерийского вооружения — ЗАУ и ЗПУ. Данные средства, в настоящее время рассматриваются как наиболее перспективные для борьбы с малогабаритными БПЛА, а также как средства перекрытия «мертвой зоны» ракетного вооружения ЗРК ПВО.

Правило знаков и определение промаха снаряда D p при прохождении окрестности БПЛА показано на рис. 18. Исходя из конструктивных особенностей БПЛА можно выделить две зоны поражения, попадание снаряда в которые приводит к различным последствиям.

Первая зона — область гарантированного поражения. Это область, попадание снаряда в которую приводит к неизбежному разрушению конструкции БПЛА. Например, для многодвигательного БПЛА со взлётной массой 100–150 кг диаметр этой зоны составляет 0,95 м.

Вторая зона — область возможного поражения, которая обусловлена низкой конструктивной плотностью БПЛА, что существенно снижает вероятность попадания снаряда в какой-либо значимый элемент конструкции с последующим его разрушением.

При этом, надо иметь ввиду что разрушение периферийного элемента конструкции может привести к нарушению его целостности и потере функциональной работоспособности, но не всегда может привести к такому же эффекту для всего БПЛА. Например, поражение лопасти и её разрушение одного из воздушных винтов малого БПЛА (количество воздушных винтов — не менее 4) приведёт к полной утрате функциональной работоспособности одного винта, а для всего БПЛА это приведёт лишь к снижению его эксплуатационных возможностей.

Рисунок 18. К определению величины промаха снаряда и зон поражения

Вероятность поражения БПЛА Р _пор артиллерийскими снарядами можно оценить в соответствии с выражением:

,

где: Р _поп – вероятность попадания снаряда в область гарантированного поражения БПЛА; Р _{пор 1} – вероятность поражения БПЛА одним снарядом; N – количество снарядов, выпущенных по БПЛА.

При этом, вероятность поражения БПЛА для отечественных ЗАК и ЗРПК составляет Р _пор = 0,6…0,9, для случаев, когда БПЛА с ЭПР не менее 0,5 м² оказывается в зоне поражения соответствующих комплексов.

На рис. 19 показаны результаты численного эксперимента по оценке величин промахов снарядов для различных дальностей стрельбы и скорости V _ц полёта малого БПЛА. По оси абсцисс отложено время прохождения минимального значения D _p с начала стрельбы. По оси ординат отложены значения промахов D _p с учётом выбранного правила знаков.

Из результатов модельных исследований, представленных на рис. 19, следуют следующие выводы:

– стрельба по многодвигательным малым БПЛА с малых дистанций более эффективна при их малых или околонулевых скоростях полёта;

– применение ЗАУ (ЗПУ) не может быть эффективным при стрельбе по малогабаритным БПЛА в любых условиях;

– точность прицеливания оказывает определяющее значение для эффективности стрельбы.

Рисунок 19. Промахи снарядов в очереди из 16 снарядов для условий точного прицеливания с упреждением

Таким образом, можно сделать вывод, что для повышения эффективности поражения БПЛА артиллерийским вооружением требуется использование инструментальных средств наведения и автоматического вычисления углов упреждения.

Ракетные средства поражения БПЛА.

Оценка поражаемости БПЛА управляемым ракетным вооружением осуществлялась путём моделирования системы «ракета ПЗРК — воздушная цель». Ракеты ПЗРК были выбраны, т. к. именно они являются основным средством поражения против наиболее сложных целей — малогабаритных и маневренных БПЛА, как в составе ЗРК «Стрела» и «M1097 Avenger», так и самостоятельно. При этом моделировалось движение ракеты как твёрдого тела с учётом изменения во времени массы, экваториального момента инерции и тяги порохового двигателя.

Рассматриваемые типы ракеты ПЗРК представлены в таблице 1. В качестве модельного образца использовалась гипотетическая ракета ПЗРК с усреднёнными характеристиками — таблица 2.

Таблица 1. Основные ТТХ ракет ПЗРК

Таблица 2. Основные ТТX модельной ракеты ПЗРК

Моделирование осуществлялось при следующих допущениях:

– ветер отсутствует;

– характеристики ГСН идеальны и постоянны;

– атмосфера прозрачна, метеорологическая дальность видимости более 20 км;

– тяга двигателя постоянна от старта до самоликвидации;

– БПЛА движется с постоянной скоростью по заданной траектории.

Рассматривается задача построения траектории движения ракеты ПЗРК и принятых допущений для достижения критерия поражения БПЛА — промах ракеты D _p >0,5 м (см. рис. 18).

Оценка вероятности перехвата ракетой БПЛА по его тепловому следу не рассматривалась т. к. общий тепловой поток выхлопной системы через входной патрубок выхлопной системы диаметром 0,05 м составляет до 2 кВт/с, а через выхлопной коллектор специальной конструкции производится понижение до уровня 0,0029 кВт/ср. Потребное угловое разрешение оптико-электронных средств наведения ПЗРК для обнаружения малого БПЛА и последующего его сопровождения на дальности 3000 м должно быть не хуже 0,009°.

На рис. 20 показаны, в качестве примера, результаты моделирования движения ракеты ПЗРК при перехвате малогабаритного многодвижетельного БПЛА. Чёрным цветом показана траектория движения ракеты при точном определении координат БПЛА в момент пуска. Синим цветом — траектория ракеты при старте с начальной ошибкой наведения.

Рисунок 20. Траектории ракеты ПЗРК и БПЛА при различных условиях

Из рис. 20 видно, что высокая скорость полёты ракеты ПЗРК, даже при высокой располагаемой поперечной перегрузке, не позволяет исправить ошибку наведения, и ракета проходит на дистанции, которая не позволяет поразить цель. При этом следует учитывать, что БПЛА на малых дальностях от ракеты может «выпасть» из поля захвата ГСН ракеты.

На рис. 21 показаны расчётные данные из результатов исследований по оценке эффективности использования штатных средств ПВО для поражения одиночной воздушной цели типа «БПЛА-квадрокоптер» одной очередью из ствольного оружия или одной ракетой для ПЗРК и ЗРК с учетом влияния маневрирования БПЛА. Под поражением здесь понимается событие, при котором БПЛА в результате внешнего воздействия лишается возможности продолжать полёт. Исследования проводились для условий отсутствия помех и вероятности обнаружения цели P _обн = 1. При этом тепловыделение цели отсутствует.

Несмотря на то, что приведенные на рис. 21 данные относятся к одному типу цели и предполагают достаточно идеальные условия, для БПЛА самолётного и вертолетного типа уровень эффективности штатных средств ЗРК ПВО не будет сильно отличаться. Наличие теплового следа для ракет ПЗРК позволяет несколько повысить вероятность поражения воздушной цели, однако её интенсивное маневрирование может свести «на нет» возможность использования фактора заметности.

Рисунок 21. Расчётные вероятности поражения цели типа «БПЛА-квадрокоптер» штатными средствами современной ПВО

Обобщая вышеуказанное, можно сделать выводы, что основными причинами низкой эффективности средств ПВО при стрельбе по БПЛА являются:

– для зенитных ракет: высокая скорость полёта средства поражения и невозможность управления ею при наведении на БПЛА;

– для зенитной артиллерии: низкая плотность средств поражения (снарядов, пуль) в объёме пространства, внутри которого находится БПЛА из-за рассеивания, обусловленного колебаниями ствола, платформы, на которой установлена установка, и зависимостью внутренней баллистики от состояния и температуры ствола.

В последнее время появляются разработки средств поражения с дробовым зарядом, размещаемым в снаряде, в котором момент подрыва программируется во время выстрела. Анализ и исследования эффективности использования этих средств ПВО против БПЛА показали, что особого эффекта вряд ли удастся достичь ввиду невозможности устранить вышеуказанные особенности, присущие ствольной артиллерии.

5.1.3.4. Анализ эффективности комплексов ПВО в условиях групповой атаки БПЛА

Для комплексов ПВО важно обеспечить надёжную защиту прикрываемого объекта путём минимизации количества СВН, в том числе и БПЛА, достигающих рубежа гарантированного нанесения ущерба прикрываемому объекту. С этой точки зрения групповое применение БПЛА представляет собой высокоэффективный способ преодоления зоны ПВО, и в настоящее время групповое применение БПЛА в виде «стай» или «роёв» является активно развивающимся направлением исследований. При этом групповое применение БПЛА может применяться не только в интересах поражения прикрываемого объекта или самого комплекса ПВО (разведывательно-ударные «БПЛА-камикадзе»), но также и в интересах исчерпания ресурса системы ПВО, перед основным ударом.

Так один из первых эпизодов боевого применения БПЛА относится к 1982 г., когда Израиль использовал налет БПЛА для вскрытия системы ПВО Сирии, по которой второй волной был нанесен удар с использованием противорадиолокационных ракет и крылатых ракет ВТО, запускаемых с пилотируемых самолетов израильских ВВС. В частности, в составе боевых средств ПВО Сирии находились самоходные ЗРК «Куб» и «Оса-АК». Как сообщается, против сирийских комплексов «Оса-АК», дислоцированных в Южном Ливане, Израиль применял, наряду со средствами РЭП, разнообразные тактические приемы, направленные на снижение боеспособности этого ЗРК, в частности, массовый пуск БПЛА, с прикрепленными уголковыми отражателями, за счет чего достигался эффект имитации ими боевых самолетов, с последующей атакой фронтовой авиации на позиции ЗРК уже израсходовавших свой боекомплект.

Из недавних случаев группового применения БПЛА отметим атаку террористами пункта материально-технического обеспечения российского ВМФ в г. Тартусе и авиабазы «Хмеймим» в Сирии в январе 2018 г., атаку в сентябре 2019 г. нефтеперерабатывающих заводов в г. Абкейк и в г. Хурайс в Саудовской Аравии, атаку ЗРПК «Панцырь-С1» в военном конфликте в Сирии и Ливии, а также атаку ЗРК «Оса» и «Стрела-10» в военном конфликте в Нагорном Карабахе.

Рассмотрим условную задачу отражения налёта группы БПЛА на прикрываемый ЗРПК объект. При этом, прикрываемый объект представляет собой участок местности, в центре которой находится ЗРПК. Задачей ЗРПК является поражение всех БПЛА, стремящихся войти в зону ответственности с радиусом 2 км (см. рис. 22), для применения своих средств поражения.

Результаты моделирования — на рис. 22.

На удалении 25 км от ЗРПК располагается 10 км зона (светло-зелёное кольцо) из которой одновременно стартует неупорядоченная однородная группа БПЛА. Каждый БПЛА имеет свой номер. Полёт каждого БПЛА осуществляется автономно в секторе 90⁰ и не синхронизируется с другими членами группы. Рассматриваются БПЛА самолётного типа со стартовой массой 10 кг. Дальность обнаружения БПЛА с помощью средств оптико-электронной разведки (ОЭР) и РЛС, входящих в состав ЗРПК, в зависимости от высоты полёта составляет 1,5–2,5 км. Таким образом, наряд воздушных целей составлял 15 единиц, летящих со скоростями от 100 до 300 км/ч на высотах 200–800 м.

Рисунок 22. Результаты моделирования налета группы БПЛА на ЗРПК

Среднее значение вероятности поражения одиночной воздушной цели огневыми средствами ЗРПК P _пор ≈ 0,26. Запас средств поражения ЗРПК составляет 16 единиц: 16 очередей по 100 снарядов или 16 зенитных ракет или их сочетания в разном соотношении. Приоритетность цели p определялось по критерию минимально располагаемого времени t для применения средств поражения ЗРПК:

где: D _i – наклонная дальность до i -го БПЛА; φ _i – угол места i -го БПЛА; V _i – скорость полёта i -го БПЛА; Θ _i – угол наклона траектории движения i -го БПЛА; ψ _i – относительный курс полёта i -го БПЛА; δ _i – угол рассогласования оси направленности средства поражения ЗРПК и азимута i -го БПЛА; ω _пов – угловая скорость поворота оси направленности средства поражения ЗРПК; i — номер БПЛА; p — приоритет воздействия по БПЛА.

Результаты ранжирования БПЛА по критерию приоритетности показаны на рис. 23, а на рис. 24 — потребные углы доворота осей направленности средств поражения ЗРПК (стволов зенитных пушек или направляющих зенитных ракет) для стрельбы по БПЛА.

Рисунок 23. Результаты распределения приоритетности целей в группе БПЛА

Рисунок 24. Результаты определения углов доворота осей средств поражения ЗРПК на БПЛА по их приоритетам

Физическое время моделируемого налёта группы БПЛА на прикрываемый объект составило 10 мин.

В результате моделирования можно сделать следующие выводы:

– ЗРПК не обеспечил прикрытие объекта: 10 из 15 БПЛА вошли в зону ответственности ЗРПК и смогли применить свои средства поражения;

– большие углы доворота осей средств поражения ЗРПК на первые 10 БПЛА (рис. 24) привели к физической невозможности поражения этих целей;

– ЗРПК израсходовал весь свой боезапас, не выполнив поставленную задачу по прикрытию объекта.

Основной вывод — применение нескольких эшелонов налётов групп малых и относительно дешёвых БПЛА может парализовать любую ПВО.

Приведенные результаты, даже с учётом многих допущений, являются достаточно убедительной демонстрацией того, что групповое применение БПЛА уже сегодня является серьёзным фактором для достижения военного превосходства малыми затратами. Дальнейшее развитие технологии группового применения БПЛА существенно усложняет условия функционирования комплексов ПВО и потребует кардинального пересмотра идеологии создания систем ПВО.

При этом недостатком системы управления огнем этих ЗРК «Тор-М1/М2» и ЗРПК «Панцирь-С1/С2» является то, что их ракеты требуют управления на всём протяжении полёта, а количество одновременно обстреливаемых целей ограничено 3-мя для ЗРПК «Панцирь-С2» и 4-мя для ЗРК «Тор-М2». При этом одновременно обстреливаемые цели должны находиться в зоне обзора РЛС наведения. В результате невозможна одновременная работа по целям, атакующим с разных направлений, а если учесть, что для поражения опасных или сложных целей могут потребоваться одновременно две ЗУР, то ситуация ещё более ухудшается. Данная проблема носит системный характер и увеличение боекомплекта ЗУР не будет являться выходом из ситуации, т. к. интенсивность работы ЗРК по целям все равно будет ограничена небольшим количеством каналов одновременного наведения ЗУР на цель. При этом, это еще не учитываются возможности БПЛА нести аппаратуру РЭП и формировать ложные цели. В этом случае, вероятность поражения БПЛА в группе еще более снизится, а расход боеприпасов ЗРК — существенно возрастет.

Обобщая материалы данного подраздела, можно сделать вывод о том, что современные средства ПВО очень слабо приспособлены к борьбе против БПЛА, особенно малоскоростных и малоразмерных, способных осуществлять активное маневрирование и применяемых группами. Для гарантированного противодействия БПЛА требуются другие, интегральные, походы к решению данной проблемы.

5.1.4. Предложения по повышению эффективности средств ПВО при их применении против БПЛА

Низкие значения показателей эффективности поражения малоразмерных БПЛА средствами ПВО обусловливают необходимость разработки и проведения комплекса специальных мероприятий по организации противодействия БПЛА активными средствами, а именно:

– создание многофункциональной системы ПВО, в том числе, ориентированной на противодействие БПЛА, включающей в себя как разнотипные ЗРК, ЗАК, ЗПРК, ПЗРК, обладающие сравнительно высокими разведывательными и огневыми возможностями при обнаружении и стрельбе по малоразмерным целям, так и другие перспективные средства и способы борьбы с БПЛА;

– модернизацию существующих средств ПВО — ЗРК, ЗРПК и ЗАК, в интересах повышения эффективности борьбы с малоразмерными и малоскоростными воздушными целями;

– применение в составе перспективных образцов вооружения, предназначенных для противодействия БПЛА, средств РЭП, ориентированных на подавление командных радиолиний управления (КРУ) и сигналов, наиболее распространенных спутниковых радионавигационных систем (GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo и т. д.);

– разработку перспективных образцов вооружения, предназначенных для обнаружения и поражения именно БПЛА;

– выполнение комплекса инженерно-технических мероприятий, направленных на повышение скрытности собственных сил и средств, а также снижение эффективности применения БПЛА.

Рассмотрим эти варианты противодействия БПЛА более подробно, основываясь на материалах работ.

5.1.4.1. Создание многофункциональной системы ПВО, включающей функции противодействия БПЛА

Основы создания такой системы ПВО, интегрированной в комплекс боевых задач, решаемых войсками представлен. Технический облик единой многофункциональной системы ПВО, в том числе, ориентированной на противодействие БПЛА — рис. 25.

Рисунок 25. Возможный облик перспективной многофункциональной системы ПВО

Для ведения эффективного противодействия малоразмерным БПЛА необходимо создавать целенаправленную систему противодействия, включающую как «активную» огневую составляющую (поражение БПЛА огнем на земле и в воздухе), так и «пассивную» радиоэлектронную (неогневую) составляющую.

Поражение наземной инфраструктуры, предназначенной для подготовки и проведения пусков БПЛА, а также самих образцов БПЛА на площадках их запуска, может осуществляться огнем частей и подразделений ракетных войск и артиллерии, а также ударами тактической и армейской авиации. Так как площадки подготовки и запуска малоразмерных мини-, микро- и нано БПЛА вынуждены развертываться непосредственно в прифронтовой зоне и даже на поле боя, поэтому они могут и должны разведываться и уничтожаться огнем ракетных войск и артиллерии мотострелковых (танковых) бригад из состава группировок войск первого эшелона. Потенциальные дальности досягаемости средств армейской и тактической авиации (ударных вертолетов, штурмовиков, тактических истребителей и фронтовых бомбардировщиков) вполне обеспечивают возможность надежного уничтожения подразделений подготовки и запуска БПЛА на земле со всем имеющимся арсеналом БПЛА еще до начала их боевого применения. Уничтожение БПЛА на площадках базирования также может проводиться разведывательно-диверсионными группами. Крайне важной должна быть агентурная работа по выявлению мест базирования подразделений БПЛА, их боевого и численного состава, планов боевого применения, частотных диапазонов и других технических характеристиках систем наведения и управления БПЛА. Особенная актуальность задачи поражения БПЛА на земле обусловлена тем, что меры по уничтожению БПЛА с чрезвычайно малыми ЭПР в воздухе будут гораздо менее эффективными.

Реализация этих задач должна предусматриваться соответствующими планами и являться важной составной частью решения командира на организацию боевых действий. Для эффективного уничтожения и надежного подавления элементов системы боевого применения БПЛА должны выделяться соответствующий ресурс огня ракетных войск и артиллерии, необходимый наряд армейской и тактической авиации, а также требуемое количество диверсионных групп.

Следующим действенным противодействием БПЛА на траекториях их полета должна стать система зенитного ракетного огня, которая может быть эффективной только при проведении ряда специальных мероприятий в интересах повышения эффективности уничтожения малоразмерных малоскоростных воздушных целей. Для успешного уничтожения этих целей в рамках единой системы ПВО должна создаваться едва ли не специальная подсистема борьбы с малоразмерными БПЛА по аналогии с подсистемами борьбы с низколетящими СВН, крылатыми ракетами ВТО и т. п. Естественно, эти подсистемы должны быть структурно и функционально взаимоувязаны в составе единой системы ПВО войсковых формирований.

Такая целенаправленная подсистема борьбы с БПЛА должна включать элементы систем разведки и оповещения, управления системами зенитно-ракетного и зенитно-артиллерийского огня, совокупность специализированных зенитных средств со своим ракетно-техническим обеспечением и др.

Эта подсистема должна обеспечивать:

– своевременное оповещение зенитных формирований, других «заинтересованных» сил и средств о начале действий БПЛА, выдачу точных значений координат их полета, обмен разведывательной информацией между силами и средствами противодействия БПЛА;

– эффективное управление огнем зенитных формирований, выделенных для противодействия БПЛА, а также управление действиями других сил и средств, включенных в подсистему борьбы с БПЛА;

– поражение БПЛА зенитным огнем ЗРК, ЗАК, ПЗРК, ЗПРК в пределах имеющихся разведывательных и огневых возможностей;

– надежное радиоэлектронное подавление помехами каналов управления полетом БПЛА, передачи и обмена разведывательной информации и др.

Для обнаружения БПЛА необходимо назначать специализированные средства разведки, обладающие лучшими разведывательными возможностями при работе по целям со сверхмалыми ЭПР, создавать специальные каналы первоочередной передачи и обмена разведывательной информацией о полетах БПЛА. Систему разведки БПЛА должны дополнять силы и средства артиллерийской разведки, а также сеть постов визуального наблюдения, которая достаточно эффективна при обнаружении низколетящих малоразмерных целей. В состав средств визуального наблюдения таких постов необходимо включить широко-панорамные средства ОЭР круглосуточного наблюдения, способные обнаруживать малоразмерные, малоконтрастные цели.

Аналогичным требованиям должна соответствовать и система зенитно-ракетного и артиллерийского огня. Она должна быть тщательно спланирована с учетом особенностей рельефа местности и необходимости построения беспровальной сплошной зоны зенитного огня во всем диапазоне высот и с любых направлений полетов БПЛА.

Для этого необходимо:

– спрогнозировать перечень наиболее вероятных маршрутов пролета и районов патрулирования БПЛА, исходя из особенностей построения боевых порядков своих группировок войск и связанных с этим боевых задач БПЛА;

– построить группировку сил и средств ПВО на местности, при этом выбрать наиболее подходящие стартовые и огневые позиции с учетом максимально возможной реализации разведывательных и огневых возможностей зенитных комплексов;

– создать систему эффективного зенитного огня применительно к задаче борьбы с малоразмерными БПЛА;

– обеспечить функционирование системы зенитного огня оперативным управлением, ракетно-техническим обеспечением и т. п.

Для ведения зенитного огня по малоразмерным БПЛА необходимо заблаговременно назначать огневые средства ПВО из числа ЗРК, ПЗРК, ЗАК, ЗПРК, способных эффективно обнаруживать и обстреливать воздушные цели с малыми и сверхмалыми ЭПР. Эти зенитные средства могут объединяться во временные специализированные зенитные ракетно-артиллерийские группы, по-прежнему находясь в составе штатных подразделений и частей ПВО. Отдельные средства в составе таких групп могут действовать на отдельных наиболее вероятных (опасных) направлениях полетов БПЛА из засад и в качестве передвижных огневых установок, групп боевых машин или в составе зенитных подразделений. Это позволит достигнуть внезапности применения средств ПВО в целях эффективности поражения малоразмерных БПЛА.

В системе огня группировки выделенных средств ПВО должны действовать заранее разработанные указания по ведению огня и взаимодействию при организации борьбы с БПЛА. Эти указания должны определять порядок ведения разведки и обстрела БПЛА, обмена информацией между зенитными средствами о координатах полета БПЛА, результатах боевой работы, способы сосредоточения и рассредоточения огня, назначение расхода ракет (боеприпасов), а также другие вопросы применительно к специфике боевой работы по малоразмерным целям.

Следует отметить, что активное поражение БПЛА существующими зенитными средствами возможно лишь с большими ограничениями по обнаружению и обстрелу целей с ЭПР не менее 0,01 м². Эффективная боевая работа по целям с меньшими ЭПР современными зенитными комплексами практически невозможна ввиду упомянутых выше ограничений. Для повышения эффективности поражения малоразмерных БПЛА зенитным огнем необходима разработка специализированных систем зенитного оружия, в том числе — основанного на новых физических принципах.

5.1.4.2. Модернизация существующих средств ПВО

Модернизация существующих средств ПВО (например, таких как ЗРК «Тор», «Стрела-10М3», ЗРПК «Панцирь-С1»), потребует существенной доработки РЛС обнаружения, а также БЧ ЗУР и артиллерийских снарядов в части увеличения площади и плотности осколочного поля.

В большинстве случаев, повышение вероятности обнаружения малоразмерных целей РЛС в комплексах ПВО, обеспечивается за счет модернизации программного обеспечения, в частности — путем снижения скоростного порога алгоритма СДЦ. При применении такого способа «доработки» с высокой степенью вероятности РЛС комплекса будет формировать большое количество ложных целей, вызванных переотражением импульсов РЛС от неподвижных и квизинеподвижных объектов — зданий, поверхности ландшафта, больших птиц и т. д.

Для решения задачи обнаружения малоразмерной цели в РЛС необходимо выполнить целый ряд противоречивых требований, а именно обеспечить:

– широкий динамический диапазон приемных трактов (для отсутствия перегрузок в принимаемых сигналах);

– высокую чувствительность приемного тракта;

– высокую пространственную разрешающую способность;

– крайне низкий уровень боковых лепестков функции селекции;

– высокий темп обзора пространства;

– значительный уровень подавления фоновых отражений от зданий и поверхности.

При этом, нужно отметить, что два последних требования противоречат друг другу (требование высокого темпа обзора ограничивает время накопления сигнала). Без эффективной селекции фоновых отражений в традиционных алгоритмах обнаружения цели необходимо повышать уровень порогов обнаружения, что снижает вероятность обнаружения малоразмерных целей.

Другим способом повысить вероятность обнаружения малоразмерных БПЛА на приемлемой для ЗРК дальности является размещение существующих РЛС на летно-подъемных средствах — аэростатах, дирижаблях и даже БПЛА в составе ЗРК. Расчеты показывают, что минимальная высота размещения РЛС, для обнаружения низколетящих целей типа БПЛА (на высоте 50 м) на дальности, приемлемой для их своевременного обнаружения, для ЗРК малой дальности составит около 200 м, для ЗРК средней дальности — около 700 м.

Успешное повышение эффективности РЛС существующих комплексов ПВО по вышеуказанным направлениям теоретически возможно, пусть и со значительными финансовыми затратами, но увеличение плотности осколочного поля существующих ЗУР существенно снизит энергетику поражающих элементов, что, в свою очередь, снизит эффективность поражения крупноразмерных целей (самолеты, вертолеты, крылатые ракеты).

Применение смешанного боекомплекта, состоящего их разных типов ЗУР (штатных и измененных под задачи борьбы с малоразмерными БПЛА) снизит эффективность отражения комплексом ПВО массированных налетов средств воздушного нападения одного типа (крупная цель или малоразмерная цель). Также следует добавить, что себестоимость изготовления ЗУР с боевой частью, адаптированной под задачи борьбы с малоразмерными БПЛА может быть существенно дороже, чем сам БПЛА.

Предлагается адаптировать устаревшие образцы ЗАК и зенитных установок (ЗУ), например, таких как С-60, ЗУ-23-2 и КС-19, к борьбе с БПЛА за счет оснащения их современными средствами разведки, точного целеуказания, автоматизированного управления процессами подготовки и ведения стрельбы, более мощными боеприпасами с программируемым в процессе выстрела временем подрыва, адаптивной к параметрам движения цели областью разлета поражающих элементов и т. д. Современные достижения в микроэлектронике позволяют реализовать управление темпом стрельбы вышеуказанных ЗАК и ЗУ по мере приближения воздушной цели к зенитному комплексу. На обновленные средствами разведки целей и автоматизации процессов подготовки и ведения стрельбы ЗАК и ЗУ могут устанавливаться ЗУР. Для этого на комплексах могут монтироваться ПЗРК «Игла-С», которые будут подключены к общей системе разведки и управления огнем.

Весьма перспективной является идея включения в состав ЗРК, оснащенных ЗУР с тепловыми ГСН, маломощных лазеров (до 1 кВт) для повышения ИК-сигнатуры малоразмерных БПЛА, то есть для их «подогрева» с целью повышения эффективности наведения ЗУР на них. Лазерные дальномеры-целеуказатели могут найти применение в автоматизированных системах обнаружения малоразмерных целей и наведения на них ЗУР. Для работы по малоразмерным целям требуется постановка на ЗУР инфракрасных взрывателей или дополнение штатных (радиолокационных) взрывателей инфракрасными (оптическими), что приведет к устранению существенного недостатка существующих ЗУР — несрабатыванию радиолокационного взрывателя из-за малых размеров цели и высокой скорости ЗУР относительно малоскоростного БПЛА.

5.1.4.3. Интеграция существующих комплексов ПВО со средствами РЭП

Нужно отметить, что в некоторых случаях физическое уничтожение БПЛА не является самым лучшим вариантом противодействия. В отдельных случаях более целесообразным вариантом противодействия БПЛА является подавление его каналов управления и навигации средствами РЭП, а если подавление не привело к желаемому результату — уничтожение БПЛА.

В этом случае меры РЭП для противодействия БПЛА могут быть следующими:

– формирование заградительных помех на частотах, используемых гражданскими средствами связи для управления БПЛА (типовые частоты сотовой и транкинговой связи, 3G, 4G, 5G, сети Wi-Fi, Wi-Max и т. д.);

– вскрытие параметров специализированных КРУ БПЛА и формирование радиоэлектронных помех прицельных по частоте и структуре сигнала КРУ (в том числе и для КРУ в режиме ППРЧ);

– формирование шумовых помех прицельных по частотам наиболее распространенных спутниковых радионавигационных систем (GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo и т. д.);

– формирование имитационных помех прицельных по частоте и структуре «открытых» каналов, наиболее распространенных спутниковых радионавигационных систем (GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo и т. д.);

В настоящее время в качестве одного из самых перспективных направлений создания системы противодействия БПЛА рассматривается комплексирование ЗРК и ЗАК с комплексами РЭП и их последующее использование в качестве единой функциональной системы.

При противодействии БПЛА на основе совместного использования РЭП и ЗРК на комплексы РЭП возлагаются задачи:

– вскрытие средствами радио-и радиотехнической разведки (РРТР) мест дислокации ПУ БПЛА и траекторий полета БПЛА, а также параметров его КРУ;

– формирование средствами РЭП заградительной шумовой помехи для подавления КРУ БПЛА, а также навигационных каналов БПЛА;

– формирование имитирующей структурно-прицельной помехи для КРУ и для навигационного канала БПЛА в интересах перехвата управления им или навязывание БПЛА ложной траектории движения, в район их принудительной «посадки».

На ЗРК (ЗАК) возлагаются задачи:

– вскрытие РЛС комплекса факта налета БПЛА и формирование их траекторий;

– контроль результативности работы средств РЭП по изменению траекторий полета БПЛА;

– огневое поражение тех БПЛА, которые успешно преодолели воздействие средств РЭП.

При этом, при создании таких интегрированных систем необходимо решать задачи электромагнитной совместимости (ЭМС) средств РЭП, а также РЛС и радиоэлектронной аппаратуры ЗРК и ЗАК, ввиду того что средства РЭП могут негативно влиять на работу последних.

5.1.4.4. Разработка нового комплекса ПВО, ориентированного на противодействие именно БПЛА

Наиболее эффективным по соотношению «стоимость — эффективность» является разработка комплекса ПВО, специально ориентированного на решение задач обнаружения и поражения таких малоразмерных и малоскоростных воздушных целей, как малые БПЛА. Предложения по техническому облику такого комплекса ПВО также сформированы.

Радикальное решение проблемы борьбы с малоразмерными БПЛА возможно при создании принципиально новых средств обнаружения и комплексов поражения БПЛА. Для эффективного обнаружения БПЛА существующие РЛС должны реализовать новые режимы работы, а именно:

– многочастотную импульсную локацию, основанную на комбинациях зондирующих сигналов в дециметровых и сантиметровых диапазонах частот;

– маломощную сверхкороткоимпульсную (СКИ) локацию в X-диапазоне;

– специальные методы обработки сигналов ФАР;

– пассивный и полупассивный методы пеленгации;

– новые методы широкополосной радиолокации, основанные на обработке резонансных отражений, и т. п.

Так результаты экспериментов, показывают, что применение новых методов широкополосной радиолокации позволяет получить приращения значений ЭПР малоразмерных БПЛА, как минимум, на порядок, что объясняются тем, что различные элементы БРЭО малоразмерных БПЛА отражают сигналы широкополосной РЛС, способной обнаруживать резонансные отражения с повышенными характеристиками. Показано, что СКИ РЛС Х-диапазона, обеспечивает обнаружение малоразмерных БПЛА с ЭПР от 0,001 до 0,1 м² на дальностях 3–5 км.

Предложено для обнаружения и сопровождения малых и легких БПЛА использование пассивного когерентного накопления сигналов, отраженных от искусственных территориально-распределенных ИРИ, например, от таких как ретрансляционные вышки, вещающие в стандарте цифрового телевидения DVB-T2. Показано, что такая пассивная система обнаружения позволяет обнаруживать малые и легкие БПЛА на дальностях от 9,5-24 км, в зависимости от типа БПЛА, выполняемых им маневров и ракурса наблюдения.

Для повышения дальностей обнаружения малоразмерных низколетящих БПЛА следует использовать различного рода вышки, аэростаты, вертолеты для размещения на них перспективных средств АР, применение которых позволить получить трехмерную «акустическую карту местности», в том числе информацию о движущихся воздушных целях. Такие средства АР способны обнаружить и определить местоположение ЛА и БПЛА с работающими двигателями с любых направлений. Соответствующие методы обработки полученных акустических сигналов, а также методы комплексирования этих данных с данными от других средств разведки позволят определить местоположение большого количества малоразмерных БПЛА, с точностью достаточной для наведения на них средств поражения.

Для обеспечения визуального контроля малоразмерных БПЛА и более точного наведения ЗУР в составе комплекса ПВО может быть применена оптико-электронная система слежения, имеющая в своем составе тепловизионный прибор, лазерный дальномер и сверхконтрастную камеру видимого диапазона, позволяющие получить максимальный объем информации о воздушной цели в оптическом диапазоне.

Для создания высокой плотности зенитного огня при стрельбе необходимо иметь скорострельные зенитные артиллерийские автоматы. Эту роль должны выполнять 4–8 зенитных стволов, размещенных на одной платформе (лафете, установке). Скорострельность зенитных автоматов должна достигать значений не менее 4000–4500 выстр./мин. Разведка малоразмерных БПЛА, обнаружение и выдача по ним точных целеуказаний должны вестись автономными РЛС и элементами системы управления зенитным огнем, желательно расположенными на отдельной платформе. Это необходимо для повышения точностных характеристик целеуказания и наведения орудий на цель за счет исключения отката, дрожи, вибрации орудийного основания при выстрелах.

Для отражения массированных налетов БПЛА, снаряды перспективного комплекса ПВО должны обладать повышенной пробивной и разрушающей способностью за счет резкого возрастания числа поражающих элементов (около 100–150 в каждом снаряде), адаптации области их разлета в районе цели с учетом ее размеров и параметров полета. Перспективными могут оказаться снаряды с поражающими элементами в виде вольфрамовых нитей (игл, осколков, сетки-паутины и др.).

Серьезной модернизации должна быть подвергнута система подрыва боевой части зенитного снаряда. При стрельбе по малоразмерным БПЛА случай прямого попадания снаряда в такую цель будет маловероятным, поэтому обычная система подрыва снаряда ударным действием должна быть заменена на бесконтактную. Снаряд должен иметь систему дистанционного подрыва, которая обеспечит срабатывание заряда в районе цели. При этом облако осколков должно формироваться с учетом размеров и параметров движения малоразмерной цели, обеспечивая ее гарантированное поражение.

Значительное повышение вероятности поражения цели может быть достигнуто путем автоматизации процесса введения поправок в ходе зенитной стрельбы, особенно — поправок на отклонение начальной скорости зенитного снаряда путем корректировки временных установок взрывателя. При этом на дульную часть ствола может устанавливаться устройство для измерения начальной скорости снаряда, а на самой пушке — множество температурных датчиков, которые измеряют температуру нагрева ее различных частей. Эта информация передается в ЭВМ комплекса, который рассчитывает точное время встречи снаряда с целью и определяет момент подрыва.

Разработки в этих направлениях уже выдуться. Так в рамках проекта «Деривация» для ВС РФ разработаны уникальные малокалиберные артиллерийские боеприпасы с интеллектуальной системой дистанционного подрыва — «интеллектуальная шрапнель». Такая «шрапнель» способна с одного выстрела сбить малоразмерный БПЛА, за счет того, что снаряды взрываясь в районе цели, создают вокруг себя значительное по объему облако из маленьких кусочков металла или сверхпрочного пластика, которое выводит из строя БПЛА.

Эффективность применения разведывательной аппаратуры БПЛА можно снизить за счет применения новых зенитных артиллерийских снарядов, оснащенных неконтактными взрывателями с инфракрасными датчиками и снаряженных аэрозолем и углеводородными нитями. Такая начинка снарядов при подрыве образует облако вокруг БПЛА, затемняя оптические окна его разведывательной аппаратуры, тем самым создавая помехи каналам приема-передачи команд управления и развединформации.

В ближайшем будущем в арсенале комплексов ПВО должны найти свое место лазерные средства поражения воздушных целей, в том числе и малоразмерных БПЛА. Весьма перспективными представляются работы по созданию лазерных средств физического уничтожения БПЛА. Для этого необходимо решить первоочередные, неожиданно оказавшиеся сложными, задачи значительного повышения мощности лазерного генератора, а также удержания лазерного луча на корпусе малоразмерного БПЛА в полете в течение 2–5 с, позволяющих обеспечить требуемую для «прожигания» корпуса БПЛА плотность потока энергии на единицу площади.

Также перспективным представляется создание оружия, основанного на применении СВЧ излучения, способного выводить из строя радиоэлектронную аппаратуру БПЛА. Такими средствами могут быть электромагнитные пушки (установки), боевые части ЗУР и зенитные артиллерийские снаряды с излучателями мощных электромагнитных СВЧ-импульсов и т. д.

5.2. Противодействие БПЛА средствами РЭП

5.2.1. Особенности противодействия БПЛА средствами РЭП

Как показано в предыдущем подразделе, поражение БПЛА средствами ЗРК ПВО, в большинстве случаев, является низкоэффективным, при этом приводит к высокому расходу боеприпасов — невосполнимого материального ресурса. В связи с этим перспективным направлением противодействия БПЛА считается примените средств РЭП, ресурс которых, при наличии внешнего питания, практически неограничен. При этом средства РЭП могут применяться одним из нескольких способов или их комбинацией:

– подавление или навязывание ложных режимов работы КРУ и радиолиниям передачи данных БПЛА;

– подавление или навязывание ложных режимов работы каналу навигации БПЛА, основанному на приеме и обработке сигналов одной или нескольких СРНС.

Этапу применения средств РЭП предшествует вскрытие средствами РТРР факта полета БПЛА как ИРИ, вскрытие сигнально-частотных параметров КРУ и сигналов СРНС, которые потенциально могут быть использованы для навигации БПЛА в данном районе. Эти сигнально-частотные параметры предаются средствам РЭП в качестве целеуказания.

Применение средств РЭП против БПЛА по сравнению со средствами огневого поражения обладает следующими преимуществами:

– в процессе применения средства РЭП не расходуют каких-либо материальных средств поражения, а только возобновляемый ресурс электромагнитной энергии;

– современные средства РЭП могут формировать широкую номенклатуру радиоэлектронных помех (рис. 26), адаптивно выбирая те из них, которые в максимальной степени эффективны в отношении конкретных объектов подавления;

– средства РЭП обладают «площадным эффектом», позволяющим одновременно поражать большое количество БПЛА, имеющих сходное РЭО, единую КРУ, принципы навигации, основанные на использовании сигналов одних и тех же СРНС;

– при условии успешного разрешения целей, как отдельных ИРИ, средства РЭП могут быть избирательными, подавляя только ИРИ с определенными параметрами, например, ПУ БПЛА формирующий КРУ с определенной структурой сигналов, или сигналы определенной СРНС;

– в отдельных случаях, при условии успешного вскрытия структуры сигналов и формата передаваемых сообщений в КРУ и в канале навигации, средства РЭП позволяют перехватить управление БПЛА и навязать ему ложную траекторию полета.

Рисунок 26. Общая классификация радиоэлектронных помех

Вместе с тем, одновременно с вышеуказанными достоинствами, средствам РЭП свойственны и определенные недостатки:

– воздействие средств РЭП возможно только при условии соблюдения электромагнитной доступности БПЛА;

– подавление канала управления и навигации БПЛА возможно только при условии активного дистанционного управления БПЛА, с использованием навигации по сигналам СРНС. Полет БПЛА в режиме «радиомолчания» по заблаговременно заложенной программе, как правило, не позволяет вскрыть факт полета такого БПЛА средствами РРТР и, соответственно, сформировать целеуказания средствам РЭП на противодействие таким БПЛА;

– применение средств РЭП против БПЛА в условиях мирного времени ограниченно относительно небольшой мощностью, вследствие необходимости выполнения требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) с другими РЭС. Эти РЭС могут находиться как на защищаемом от БПЛА объекте, так и могут являться другими средствами противодействия БПЛА, которые, наряду со средствами РЭП, интегрированы в комплекс противодействия, например, РЛС или средства РТРР обнаружения БПЛА;

– энергетическая эффективность средств РЭП убывает пропорционально квадрату расстояния, вследствие этого средства РЭП являются средствами ближнего действия, причем их эффективность возрастает по мере приближения БПЛА к месту расположения средств РЭП (контролируемому рубежу);

– заградительные помехи, обладающие «площадным эффектом» и ориентированные на подавление нескольких каналов управления и навигации, одновременно с этим имеют и низкую энергетическую эффективность, особенно, в условиях использования для управления и навигации БПЛА широкополосных сигналов (ШПС) и сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ);

– помехи, прицельные по частоте и структуре сигналов КРУ и СРНС, которые являются наиболее эффективными для нарушения управления БПЛА, в том числе, путем навязывания ложных режимов полета. Данный тип помех для своего формирования требует либо оперативного вскрытия средствами РРТР структуры сигналов и формата передаваемых сообщений в КРУ и в канале навигации, либо заблаговременного формирования баз данных (БД) соответствующих сигналов, используемых БПЛА. В результате, такие высокоэффективные помехи эффективно могут быть использованы только против ограниченного числа отдельных моделей БПЛА, а основанные на этих помехах способы подавления — как отдельные режимы, более пригодные для демонстрации возможностей средств РЭП, чем для реального противодействия налету группы БПЛА;

– эффективность средств РЭП существенно зависит от сценария применения БПЛА, профиля их полета, уровня автономности и т. д. Изначальный учет в сценарии применения БПЛА возможности использования против них средств РЭП, выбор профиля полета на низкой высоте, с учетом складок местности, заблаговременное формирование для навигационной системы профиля полета по электронной карте местности, соблюдение режима «радиомолчания», а также применение других способов радиоэлектронной защиты БПЛА, существенно снижает возможности средств РЭП.

Основным недостатком средств РЭП, основанных на подавлении каналов управления и навигации БПЛА радиоэлектронными помехами, является то, что излучение соответствующих помех никак не гарантирует требуемой реакции БПЛА на подобное воздействие, а именно — прекращение полета в направлении защищаемого объекта. Действия БПЛА в результате воздействия могут варьироваться в широком диапазоне, от продолжения полета по заданной траектории (например, за счет использования лазерного высотомера и электронной карты местности) до включения «режима возврата» на своей ПУ.

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что средства РЭП действительно являются высокоэффективным и перспективным средством противодействия БПЛА, однако на современном этапе своего развития они не позволяют самостоятельно гарантированно предотвратить полет БПЛА к контролируемому периметру, имеют ограничения по применимости, в связи с необходимостью обеспечения ЭМС с другими РЭС, не обладают высокой степенью избирательности в отношении поражаемых целей, и как следствие — могут быть использованы в составе комплекса противодействия БПЛА только в совокупности с другими средствами, прежде всего, со средствами физического и огневого поражения.

5.2.2. Тактико-технические характеристики типовых комплексов РЭП

Рост угрозы со стороны БПЛА, привел к резкому повышению предложений, со стороны производителей соответствующих средств. Анализ информации, доступной из открытых источников и на сайтах производителей, показывает, что в настоящее время доступен широкий спектр комплексов РЭП, специально ориентированных на противодействие БПЛА. К таким комплексам можно отнести комплексы РЭП: Р-330Ж «Житель», «Шиповник-АЭРО», «Репеллент-1», «Серп», «Атака-DBS», «Заслон», «Крона-2М», «Солярис-Н», «REX 1», «Пищаль-ПРО», «Таран-ПРО», «Stupor» и многие др.

При этом данные комплексы можно четко разделить на три типа, каждый из которых имеет принципиально разные возможности и особенности применения:

– «боевые» комплексы РЭП, имеющие относительно высокий энергетический потенциал и большую дальность действия, ориентированные на применение в условиях мирного и военного времени против БПЛА, в том числе, специального и военного назначения (к таким комплексам можно отнести: Р-330Ж «Житель», «Репеллент-1», «Шиповник-АЭРО»);

– «коммерческие» комплексы РЭП, имеющие относительно невысокий энергетический потенциал и среднюю дальность действия, ориентированные на защиту периметра критических объектов от малых БПЛА-квадрокоптеров исключительно в мирное время (к таким комплексам можно отнести: «Серп», «Заслон», «Атака-DBS», «Крона-2М», «Солярис-Н» и др.);

– малогабаритные носимые средства РЭП, имеющие относительно низкий энергетический потенциал и малую дальность действия, ориентированные на использование одним человеком против одного или нескольких БПЛА, выполненные в формате «носимого орудия» (к таким средствам можно отнести: «REX 1», «Пищаль-ПРО», «Таран-ПРО», «Stupor» и др.).

Рассмотрим возможности и особенности применения данных комплексов РЭП более подробно.

5.2.2.1. Боевые комплексы РЭП

Наземными комплексами РЭП комплектуются соответствующие батальоны мотопехотных и бронетанковых дивизий. Данные комплексы предназначены для выявления и радиоэлектронного подавления систем и средств КВ и УКВ радиосвязи, а также РЛС в тактическом звене управления в частях сухопутных войск, в армейской и фронтовой авиации на дальности до 100 км.

Рассмотрены такие наземные комплексы РЭП как: AN/TLQ-17А (V)1 Traffic Jam, AN/ALQ-151(V)2 Quick Fix II, IEWCS, EFVS, AN/MLQ-40 Prophet, Р-378, Р-330, Р-325У, Р-939Б, МВША «Атлант». Принимая эти средства как прототипы, возможно сформировать обобщенные ТТХ типового комплекса РЭП.

Типовой комплекс РЭП выполняет следующие задачи:

– ведение РРТР;

– обработка разведывательных данных и формирование карты текущей радиоэлектронной обстановки;

– определение параметров и координат ИРИ для обеспечения целеуказания и оценки эффективности подавления;

– осуществление радиоэлектронного подавления средств связи и радиолокации в зоне своей ответственности.

Как правило, современные комплексы РЭП состоят из двух подсистем:

– воздушная подсистема (на основе средств РРТР, размещенных на вертолетах армейской авиации и/или на тактических БПЛА);

– наземная подсистема (на основе территориально-распределенной группировки средств РЭП).

Воздушная подсистема комплекса РЭП обеспечивает ведение РРТР, а также РЭП объектов, находящихся на удалении 15–30 км от мест размещения элементов наземной подсистемы комплекса РЭП. В качестве носителей средств воздушной подсистемы выступают вертолеты и тактические БПЛА. Воздушная подсистема способна обнаруживать, идентифицировать, определять местоположение, а также осуществлять радиоэлектронное подавление ИРИ.

Обобщенные ТТХ средств РРТР воздушной подсистемы комплекса РЭП:

– диапазон частот, в котором ведется РРТР: 1,5-3000 МГц;

– зона ведения разведки: 150×50 км;

– точность пеленгования: 0,5°-1°;

– точность определения местоположения ИРИ: на расстоянии до 40 км — 150–500 м; на расстоянии 80-120 км — 450-1500 м;

ТТХ средств РЭП воздушной подсистемы комплекса РЭП:

– диапазон частот, в котором ведется подавление: 20-450 МГц;

– мощность излучения помех: 40-150 Вт;

– ширина мгновенно подавляемой полосы частот: 10–25 кГц.

Радиоразведка и постановка радиопомех средствами воздушной подсистемы осуществляются с высоты полета 60-180 м в течение 2–2,5 ч на удалении 5-15 км от линии соприкосновения войск и на глубину до 30 км.

Наземная подсистема обеспечивает вскрытие радиоэлектронной обстановки и постановку помех для линий радиосвязи преимущественно в УКВ диапазоне, при координации совместных действий средств РРТР и РЭП наземной и воздушной подсистем.

Типовые ТТХ средств РРТР наземной подсистемы комплекса РЭП:

– диапазон частот, в котором ведется радиоразведка (РР): 20-15000 МГц;

– зона ведения разведки: 150×120 км;

– мгновенная полоса обзора: около 2,5 ГГц;

– разрешающая способность: не хуже 1 кГц;

– скорость поиска в разведываемом диапазоне: порядка 3000 ГГц/с;

– чувствительность (при отношении сигнал/шум (ОСШ) на входе приемника не менее 10 дБ в полосе частот 20 кГц): не хуже 5 мкВ/м;

– вероятность распознавания вида сигнала и типа РЭС за время 0,2 с: не менее 0,8;

– точность пеленгования: 0,5°-1°.

Типовые ТТХ средств подавления наземной подсистемы комплекса РЭП:

– диапазон частот, в котором ведется подавление: 1,5-2500 МГц (в перспективных образцах — до 6 ГГц);

– мощность излучения помех: 0,5–1 кВт;

– высота антенн средств РЭП: 6-20 м;

– количество одновременно подавляемых целей: 5-300;

– ширина спектра помех: прицельных по частоте 3-50 кГц; заградительных 150-3000 кГц;

– время реакции при постановке помех: по неизвестной частоте 0,8 с; по известным частотам 0,04 с;

– обнаружение и подавление РЭС с режимом ППРЧ до 1000 скачков/с;

– дальность подавления: до 100 км.

Необходимо отметить, что вышеуказанные ТТХ относятся к комплексам РЭП общего назначения. Вместе с тем, в последние время на вооружение активно поступают комплексы РЭБ, специально ориентированные на противодействие именно БПЛА.

Обобщая данные об отечественных комплексах Р-330Ж «Житель», «Шиповник-АЭРО», «Репеллент-1» (рис. 27), можно сформировать обобщенные ТТХ боевого комплекса РЭП, ориентированного на противодействие БПЛА.

ТТХ подсистемы РРТР:

– диапазон частот, в котором ведется РРТР: 200-6000 МГц;

– дальность разведки ПУ БПЛА: до 10–30 км;

– дальность разведки БПЛА: до 30–50 км;

– вероятность пеленгования сигналов типа ППРЧ со скоростью не менее 1000 скачков/с: не менее 0,85;

– среднеквадратическая ошибка (СКО) пеленгования ИРИ в диапазоне от 200 до 6000 МГц: не более 2°.

ТТХ подсистемы РЭП:

– диапазон частот, в котором ведется подавление: 200-6000 МГц;

– подавление литерных частот:

— частоты типовых каналов нелицензированных средств радиосвязи: 20–80, 135–174, 400–470 МГц;

— частоты типовых каналов авиационной радиосвязи в диапазоне 220–400 МГц;

— частоты типовых каналов коммерческих систем связи: 430–460, 860–880, 902–928 МГц, CDMA800 (850–894 МГц), GSM900 (890–915, 935–960 МГц), GSM1800 (1710–1880 МГц), 3G (2110–2170 МГц), 4G (725–770, 780–960, 925–960 МГц; 1,7–2,2, 2,5–2,7 ГГц), Wi-Fi (2,4–2,5, 4,9–6,425 ГГц);

— частоты каналов «вниз» спутниковых систем связи (ССС) L-диапазона: Инмарсат (1518–1660,5 МГц), Иридиум (1616–1626,5 МГц);

— частоты каналов СРНС: GPS (L1 — 1575,42 МГц / L2 — 1227,6 МГц / L5 — 1176,45 МГц), ГЛОНАСС (L1 — 1602 МГц / L2 — 1246 МГц), BeiDou (B1 — 1561,098 МГц / B2 — 1207,14 МГц / B3 — 1268,52 МГц), Galileo (E1 — 1575,42 МГц / E6 — 1278,75 МГц / E5 — 1191,79 МГц);

– дальность подавления приемных трактов:

— средств связи на ПУ: до 10–25 км;

— средств связи на БПЛА: до 30–50 км;

— канала СРНС на БПЛА: до 30–50 км;

– энергопотенциал воздействия:

— на канал передачи данных «БПЛА — ПУ»: 300–500 Вт;

— на канал управления «ПУ — БПЛА» и телеметрии «БПЛА — ПУ»: 500-1000 Вт;

— на канал СРНС на БПЛА: 300-1000 Вт;

– тип формируемых помех:

— для каналов связи и управления: прицельная и скользящая по частоте, заградительная по диапазону частот;

— для канала навигации по СРНС: прицельная по частоте и структуре сигнала с целью формирования ложной навигационной информации (по открытым частотам СРНС); шумовая прицельная по частоте (по открытым или закрытым частотам СРНС).

Отметим, что в ТТХ некоторых комплексов указывается опциональная возможность формирования ложных режимов работы для каналов управления и навигации БПЛА, которая называется «перехват управления». Вместе с тем, производители данных комплексов, как правило, подробно не раскрывают механизмы такого «перехвата», и что конкретно под ним понимается. Более подробно возможность формирования ложных режимов работы для каналов управления и навигации БПЛА будет рассмотрена далее, здесь же необходимо отметить, что подобная функциональность может быть реализована в отношении исключительно отдельных типов БПЛА, принципы функционирования которых были заблаговременно изучены, и в соответствии с ними были сформированы соответствующие программы «перехвата управления».

Рисунок 27. Боевые комплексы РЭП

В целом боевые комплексы РЭП противодействия БПЛА являются эффективным средством решения задач подавления каналов управления и навигации. Недостаточная «интеллектуальность» постановки помех в данных комплексах компенсируется их высокими энергетическими возможностями и универсальностью применения по отношению ко всем типам БПЛА. Недостатком данных комплексов является низкий уровень ЭМС по отношению к другим РЭС связи и навигации в зоне применения, что делает практически невозможным их широкое использование для противодействия БПЛА в условиях мирного времени.

5.2.2.2. Коммерческие комплексы РЭП

Необходимость обеспечения защиты критической инфраструктуры и важных объектов в мирное время, при обеспечении требований ЭМС со существующими связными и навигационными РЭС, привело к формированию отдельного направления в области противодействия БПЛА, заключающегося в создании, так называемых, коммерческих комплексов РЭП.

В настоящее время к таким коммерческим комплексам РЭП, предназначенным для противодействия БПЛА можно отнести: «Серп», «Заслон», «Атака-DBS», «Крона-2М», «Солярис-Н» и др.

Отличительными чертами коммерческих комплексов РЭП, по сравнению с боевыми, являются:

– относительно невысокий энергопотенциал, в связи чем — меньшая дальность действия, при одновременном обеспечении требований ЭМС за пределами зоны подавления;

– использование направленных антенных систем, которые позволяют создавать модульные комплексы РЭП, со сложной конфигурацией подавляемых секторов и контролируемого периметра;

– использование для вскрытия факта полета БПЛА и контроля их траектории неизлучающих средств — как средств РРТР, так и пассивных РЛС, основанных на приеме отраженных сигналов от внешних источников радиоизлучения, например, от ретрансляционных телевизионных вышек;

– использование режимов подавления каналов управления БПЛА, основанных не на заградительных помехах, перекрывающих отдельный диапазон частот, а на помехах прицельных по частоте и структуре широко распространенных средств связи с малыми БПЛА-квадрокоптерами;

– использование режимов «вскрытия» каналов управления, основанных на автоматическом определении типа протокола, из числа наиболее широко используемых, с последующим использованием известных уязвимостей в них;

– использование режимов подавления и навязывания ложных режимов работы каналов навигации БПЛА, основанных на формировании шумовых помех, прицельных по частоте, для закрытых каналов СРНС, при одновременном формировании ложных сигналов — имитирующих помех, прицельных по частоте и структуре сигнала, для открытых каналов СРНС (преимущественно по каналу L1 GPS), так называемый, «спуфинг» (от англ. spoofing — подмена) сигналов СРНС.

Анализ этих отличительных черт коммерческих комплексов РЭП относительно боевых позволяет сделать вывод о том, что, с одной стороны, данные комплексы реализуют более «интеллектуальные» режимы противодействия БПЛА, основанные на имитирующих помехах, прицельных по частоте и структуре широко распространённых полезных сигналов управления и навигации БПЛА-квадрокоптеров (рис. 28). С другой стороны, данные комплексы утратили существенную часть универсальности применения и ориентированы, прежде всего, на широко распространенные коммерчески доступные малые БПЛА, оборудованные исключительно стандартными средствами связи (на основе стандартов 2G…4G и Wi-Fi) и навигации по СРНС.

Рисунок 28. Принцип функционирования системы противодействия БПЛА «Серп»

Обобщая данные об отечественных комплексах «Серп», «Заслон», «Атака-DBS», «Крона-2М», «Тревога-Шит», «Blighter AUDS», «Drone Dome», «Falcon Shield» и др., можно сформировать обобщенные ТТХ коммерческого комплекса РЭП, ориентированного на противодействие БПЛА.

ТТХ подсистемы разведки:

– ведение разведки БПЛА:

— РРТР каналов связи и управления БПЛА;

— использование РЛС с пассивным или активным принципом подсветки целей;

— использование оптико-электронного средства (ОЭС) в видимом и ИК-диапазоне;

– дальность обнаружения БПЛА:

— средствами РРТР: до 5-10 км;

— путем использования РЛС: до 8-30 км;

— путем использования ОЭС (в видимом диапазоне с оптическим увеличением): до 3–5 км;

– литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется РРТР каналов управления БПЛА:

— RC433: 433 МГц;

— сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц;

— сети CDMA: 850–894 МГц:

— RC868: 868–916 МГц;

— GSM900: 890–915, 935–960 МГц;

— GSM1800: 1710–1880 МГц;

— сети 3G: 2110–2170 МГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц;

— сети 4G: 2,5–2,7 ГГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц.

ТТХ подсистемы РЭП:

– литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется подавление:

— частоты типовых каналов коммерческих систем связи: RC433: 433 МГц; сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц; сети CDMA: 850–894 МГц: RC868: 868–916 МГц; GSM900: 890–915, 935–960 МГц; GSM1800: 1710–1880 МГц; сети 3G: 2110–2170 МГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц; сети 4G: 2,5–2,7 ГГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц;

— частоты каналов навигации по СРНС: GPS (L1 — 1575,42 МГц / L2 — 1227,6 МГц); ГЛОНАСС (L1 — 1602 МГц / L2 — 1246 МГц); BeiDou (B1 — 1561,098 МГц / B2 — 1207,14 МГц); Galileo (E1 — 1575,42 МГц / E5 — 1191,79 МГц);

– дальность подавления приемных трактов средств связи и средств навигации по СРСН на БПЛА: до 6 км;

– энергопотенциал воздействия: 5-10 Вт;

– направленность антенн: направленные антенны с шириной главного лепестка диаграммы направленности 45–90⁰;

– типы формируемых помех:

— для «закрытых» каналов связи и управления, имеющих криптографическую защиту: шумовая помеха, прицельная по частоте;

— для «открытых» каналов связи и управления или каналов, имеющих типовые уязвимости в протоколах шифрования: имитирующая помеха, прицельная по частоте и структуре полезного сигнала, с целью навязывания ложных режимов работы;

— для «открытых» каналов навигации по СРНС: шумовая помеха, прицельная по частоте; имитирующая помеха, прицельная по частоте и структуре полезного сигнала, с целью навязывания ложных траекторий полета.

В целом коммерческие комплексы РЭП для противодействия БПЛА являются эффективным средством решения задач подавления каналов управления и навигации исключительно широко распространённых малых коммерческих БПЛА-квадрокоптеров. Наличие априорных данных о стандартах связи, используемых для управления БПЛА (в основном это каналы Wi-Fi на опорных частотах 2,4, 5,2 и 5,8 ГГц), а также об уязвимостях криптографических протоколов защиты, встроенные в эти стандарты (WEP, WPA и др.), позволяет производителям комплексов РЭБ реализовывать в них режимы автоматического «взлома» каналов управления, с последующем формированием для них помех, прицельных по частоте и структуре полезного сигнала, имитирующих команды управления «посадка» или «снижение». То же самое относится и к возможностям коммерческих комплексов РЭП в отношении подавления каналов навигации по СРНС. Однако такая строгая ориентированность комплексов на малые коммерческие БПЛА, существенно снижает возможности данных комплексов по противодействию БПЛА, имеющих другие, отличные от широко используемых, частоты и стандарты каналов управления.

5.2.2.3. Малогабаритные носимые средства РЭП

Малогабаритные носимые средства РЭП, в формате различного рода «электронных автоматов» или «электронных винтовок» с регулярным постоянством стали презентоваться начиная с 2015 г., когда проблеме противодействия БПЛА стали уделять повышенное внимание.

В настоящее время к таким малогабаритным носимым средствам РЭП, предназначенным для противодействия БПЛА, можно отнести: «REX 1», «REX 2», «Пищаль-ПРО», «Таран-ПРО», «Stupor», «DroneDefender», «UAV-D04JA», «DroneGun» и др.

Рисунок 29. Носимые средства РЭП

Отличительными чертами этих носимых средств РЭП (рис. 29), по сравнению с боевыми и коммерческими комплексами, являются:

– отсутствие какой-либо разведывательной подсистемы, вскрывающей параметры каналов управления БПЛА;

– использование для подавления шумовых помех, прицельных по частоте широко распространенных каналов навигации СРНС и каналов связи с малыми БПЛА-квадрокоптерами;

– малый энергопотенциал, в связи чем — малая дальность действия;

– использование направленных антенных систем, совпадающих по ориентации с направлением самого устройства;

– использование в составе средств РЭП аккумуляторных батарей с ограниченным «боезапасом» — на несколько часов эпизодического применения;

– для некоторых мобильных средств РЭП указываются медицинские ограничения на длительность применения данных устройств человеком-оператором, ввиду негативного влияния ЭМИ.

Обобщая данные о малогабаритных носимых средствах РЭП «REX 1», «Пищаль-ПРО», «Таран-ПРО», «Stupor», «DroneDefender», «UAV-D04JA», «DroneGun» и др., можно сформировать обобщенные ТТХ таких средств, ориентированных на противодействие БПЛА:

– литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется подавление:

— частоты типовых каналов коммерческих систем связи: RC433: 433 МГц; сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц; сети CDMA: 850–894 МГц: RC868: 868–916 МГц; GSM900: 890–915, 935–960 МГц; GSM1800: 1710–1880 МГц; сети 3G: 2110–2170 МГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц; сети 4G: 2,5–2,7 ГГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц; сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц;

— частоты каналов навигации по СРНС: GPS (L1 — 1575,42 МГц, L2 — 1227,6 МГц); ГЛОНАСС (L1 — 1602 МГц / L2 — 1246 МГц); BeiDou (B1 — 1561,098 МГц / B2 — 1207,14 МГц); Galileo (E1 — 1575,42 МГц / E5 — 1191,79 МГц);

– дальность подавления приемных трактов средств связи и средств навигации по СРСН на БПЛА: до 0,4–2 км;

– энергопотенциал воздействия: 5-10 Вт;

– тип формируемых помех: шумовая или скользящая помеха, прицельная по частотам каналов средств связи и каналов СРСН;

– масса: 2,5–6,5 кг;

– время непрерывной работы: 0,5–4,5 ч.

Анализ отличительных черт малогабаритных средств РЭП и их ТТХ, позволяет сделать вывод, что эти средства являются наименее «интеллектуальными» и наименее эффективными при решении задачи противодействия малым БПЛА. С одной стороны, простота и мобильность этих средств позволяет их применять отдельным людям-операторам без специализированного обучения, с другой стороны, данные средства могут применяться только эпизодически и ориентированы на самые простые малые БПЛА-квадрокоптеры. При этом отсутствие в функционале данных устройств режимов формирования имитирующих помех по каналу навигации СРНС, приводит к тому, что поведение БПЛА, в условиях «грубого» шумового подавления каналов управления и навигации, становится фактически непредсказуемым. Несмотря на декларирование производителями подобных устройств таких эффектов как «падение БПЛА», «приземление БПЛА» или «возврат БПЛА к ПУ», фактическое поведение БПЛА определяется исключительно программой их действий в случае отсутствия связи и может существенно отличаться от вышеуказанных, вплоть до продолжения полета в соответствии с заблаговременно заданной программой.

 

5.2.3. Радиоэлектронное подавление навигационной системы БПЛА

5.2.3.1. Проблемные вопросы радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА

При рассмотрении вопросов подавления канала навигации БПЛА необходимо учитывать, что навигационная система БПЛА может иметь различный уровень сложности и учитывать для определения местоположения БПЛА несколько сигналов, поступающих от датчиков различной физической природы:

– навигационная система, основанная только на аппаратуре потребителей (АП) наиболее распространенных СРНС — такая система характерна для самых простых малых БПЛА-квадрокоптеров;

– простая интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных микромеханических инерциальных навигационных систем (ИНС) и АП СРНС — такая навигационная система характерна для широкого класса малых БПЛА-квадрокоптеров для профессионального использования в различных целях;

– интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных нескольких навигационных устройств: микромеханических ИНС, АП СРНС, барометрического высотомера, радио или лазерного высотомера — такая навигационная система характерна для профессиональных малых БПЛА, а также для БПЛА среднего класса;

– интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных нескольких навигационных устройств: авиационных ИНС, АП СРНС, высотомеров (барометрического и радио), РСБН VOR/DME (Very high frequency Omni directional radio Range / Distance Measuring Equipment), системы АЗН-В — такая навигационная система фактически полностью повторяет навигационную систему пилотируемого ЛА и характерна для БПЛА тяжелого класса.

Говоря о подавлении канала навигации БПЛА, необходимо четко понимать, что сам факт радиоэлектронного воздействия (подавления или навязывания ложных режимов работы) относится только к сигналам, принимаемым АП от одного или нескольких СРНС, что соответствуют только одному каналу из всего множества каналов поступления данных в навигационную систему БПЛА. Таким образом с использованием РЭП возможно обеспечить значимое нарушение работы только наиболее простых навигационных систем БПЛА. Для БПЛА с полноценной интегрированной навигационной системой, основанной на использовании нескольких каналов получения навигационных данных, нарушение спутникового канала (в том числе и поступление по нему ложных навигационных данных, вступающих в противоречие в данными других каналов), в большинстве случаев будет обнаружено, после чего навигационная система перестанет использовать спутниковый канал для определения местоположения БПЛА. Отметим, что в средних и тяжелых БПЛА, в подавляющем числе случаев, в качестве основного канала формирования навигационных данных используется информация именно от авиационных ИНС на основе лазерных или волоконно-оптических гироскопов. Данные ИНС в среднем обеспечивают ошибку счисления пути порядка 1,85 км за 1 ч полета. При этом информация по другим каналам (данные от АП СРНС, данные высотомеров, сигналы РСБН и АЗН-В) является вторичной и после верификации и комплексирования она используются только для коррекции показаний ИНС. Дополнительно отметим, что средние и большие БПЛА, используемые для решения специальных и военных задач, при этом в них АП СРСН использует не «открытые», а «закрытый» сигналы СРНС, имеющие более высокую помехозащищенность и криптозащиту. При этом оборудование навигационных спутников может формировать отдельные помехозащищенные зоны. Например, функционал спутников GPS-III предусматривает возможность формирования отдельных зон с повышенной на 20 дБ энергетикой сигналов «закрытых каналов». Вследствие этого задача нарушения корректного функционирования навигационных систем таких БПЛА становится еще более затруднительной, фактически невозможной.

Быстрое развитие БПЛА приводит к усовершенствованию их навигационного обеспечения, в том числе, для применения в условиях плохого приема сигналов СРНС.

К таким направлениям усовершенствования относятся следующие:

– использование для повышения точности навигации многостанционных локальных РСБН или систем — имитаторов сигналов СРНС, при этом станции этих систем могут быть мобильными, находясь на автомобилях, и заблаговременно развертываться в зоне планируемого применения БПЛА. В частности, использование подобных систем позволяет повысить отношение сигнал/шум (ОСШ) на 35–50 дБ в зоне подавления (или плохого приема) сигналов СРНС и обеспечить прием навигационных сигналов при мощностях активных шумовых и доплеровских (уводящих по скорости) помех в зоне действия РСБН до 100 Вт;

– использование для навигации электронных карт местности, полет по которым осуществляется в соответствии с данными радио- или лазерного высотомера, РЛС или ОЭС видимого диапазона;

– использование для навигации различных автономных систем технического зрения, а также технологии SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) — технологии автоматического одновременного построения карты местности в неизвестном пространстве, контроля текущего местоположения БПЛА и пройденного пути;

– автономный прямолинейный полет БПЛА в направлении цели, подсвечиваемой внешним источником излучения.

Таким образом, обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что применение средств РЭП, в том числе и путем формирования «интеллектуальных» помех, прицельных по частоте и структуре сигналов СРНС, с целью навязывания ложного местоопределения и траектории полета, ориентировано на малые БПЛА с самыми простыми навигационными системами. При этом высокий темп развития БПЛА, а также возможность разработки в самом ближайшем будущем навигационных систем на основе электронных карт местности или систем технического зрения, сделает подавление каналов СРСН бесполезным даже против малых БПЛА.

Далее рассмотрим особенности подавления каналов навигации в БПЛА с навигационными системами на основе только АП СРСН, а также с простыми инерциальными системами на основе комплексирования данных микромеханических ИНС и сигналов СРНС, так как именно для таких БПЛА подавление канала спутниковой навигации может дать какой-либо значимый эффект.

5.2.3.2. Особенности радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА, основанной на приеме сигналов СРНС

Систему навигации на подавляющем числе малых БПЛА составляет АП, принимающая сигналы одной или нескольких СРНС. К наиболее распространенным СРНС относятся системы: ГЛОНАСС (Россия), GPS/NAVSTAR (США), Beidou (Китай), Galileo (ЕС). Сигналы СРНС формируются на литерных частотах в диапазоне 1,1–1,6 ГГц. Как правило, простые навигационные системы, устанавливаемые на малые БПЛА, используют интегрированный режим обработки сигналов от нескольких СРНС, что обеспечивает точность навигации 1–2,5 м как в горизонтальной плоскости, так и по высоте.

Обобщая материал можно сделать следующие выводы.

1. Среди помех, используемых для подавления каналов СРНС в наиболее широкой степени применяются:

– шумовая помеха — белый шум высокой мощности на частотах каналов СРНС;

– гармоническая (полигармоническая) помеха — одночастотное или модулированное гармоническое колебание на частоте (на частотах) полезного сигнала;

– прицельная имитирующая помеха — помеха имитирует структуру сигналов СРНС с частотным и временным рассогласованием, а также с фиксированным значением фазы огибающей манипулирующей функции;

– следящая имитирующая помеха — помеха имитирует структуру сигналов СРНС, но с переменной начальной фазой манипулирующей функции, закон изменения которой соответствует изменению расстояния от приемника до станции РЭП;

– заградительная имитирующая помеха — имитирует набор сигналов спутников СРНС с одинаковым частотным рассогласованием для всех компонентов и разным временным рассогласованием для каждого компонента.

Для организации имитирующих помех требуется разведка не только несущей частоты и фазы, но и амплитуды сигналов СРНС, а также манипулирующих функций, представляющих собой кодовую последовательность для разделения сигналов и навигационных данных. При этом для формирования следящей и прицельной имитирующих помех необходима разведка частотных, фазовых и временных параметров полезных сигналов СРНС. Более простой в реализации является заградительная имитирующая помеха, поскольку она не требует для формирования точных временных параметров сигнала.

2. Наиболее эффективными помехами для нарушения нормального функционирования АП СРНС являются имитирующие помехи, воспроизводящие структуру реального сигнала СРНС с частотными, фазовыми и временными параметрами, позволяющими навязать АП СРНС ложный режим работы и как следствие — ложное местоопределение БПЛА. Модификация значащих параметров имитирующей помехи позволяет управлять траекторией полета БПЛА. При этом значащие параметры помехи должны быть как можно более близкими к соответствующим параметрам реальных сигналов СРНС.

Постановка имитационных помех производится в два этапа:

– постановка шумовой помехи, заградительной по каналам СРНС — вызывает «отвязку» АП от текущих сигналов СРНС, прерывание режима слежения и переход в режим обнаружения и поиска сигналов;

– формирование имитирующей помехи с высоким энергетическим потенциалом — вызывает «привязку» АП СРНС к ложным сигналам, с последующим переходом в ложный режим работы.

Результаты теоретических исследований помехоустойчивости АП СРНС GPS, обобщены в таблице 3.

Из приведённых в таблице 3 результатов следует, что из всех рассматриваемых помех наименьший энергетический потенциал станции РЭП требуется при постановке заградительной имитирующей помехи. При воздействии заградительной имитирующей помехи на канал обнаружения и канал слежения за задержкой вероятность подавления АП СРСН составит порядка 0,9. При постановке шумовой или гармонической помех с энергетическим потенциалом станции РЭП, равным 8,5 дБВт вероятность подавления АП СРНС составит порядка 0,5. С целью увеличения вероятности подавления АП РЭП необходимо при постановке шумовых помех иметь энергетический потенциал станции РЭП порядка 20 дБВт, а при постановке гармонических помех — порядка 25 дБВт.

Таблица 3. Результаты исследований подавления каналов АП СРНС при использовании различных типов помех для ситуаций, когда АП функционирует автономно в штатном режиме

Примечание: дальность между АП СРНС и станцией РЭП — 10 км.

Показано, что помехоустойчивость стандартных АП СРНС составляет 34–36 дБ для динамично движущихся АП и 38–40 дБ для слабо динамичных АП.

Приведены оценки уровня мощности преднамеренных помех, которые могут быть созданы типовыми средствами РЭП на входе приемника АП СРНС авиационного базирования:

– при высоте полета летно-подъемного средства с АП СРНС 100 м:

— от наземных средств РЭП: –78…–166 дБВт;

— от авиационных средств РЭП: –82…–103 дБВт;

— от тактического БПЛА со средствами РЭП: –94…–96 дБВт;

— от малогабаритного забрасываемого передатчика помех (ЗПП): –81…–83 дБВт;

– при высоте полета летно-подъемного средства с АП СРНС 5 км:

— от наземных средств РЭП: –81…–102 дБВт;

— от авиационных средств РЭП: –82…–103 дБВт;

— от тактического БПЛА со средствами РЭП: –97…–99 дБВт;

— от малогабаритного ЗПП: –101…–103 дБВт.

Проведенные испытания АП СРНС отечественного производства «Грот-Н», «Бриз-КМИ», «МРК-32Р», «МРК-33» показали, что при реальной чувствительности приемного устройства –165 дБВт срыв сопровождения наступает при уровне помех на входе –120 дБВт, т. е. превышение помехи над сигналом составляет примерно 40–45 дБ. Это объясняется применением ШПС и их накоплением на интервале времени 1 мс. Результаты этих экспериментальных исследований, в части способности выполнения АП СРСН навигационных задач в режимах обнаружения и слежения за сигналами СРСН в условиях шумовых и гармонических помех, представлены в таблице 4.

Таблица 4. Значение ОСШ на входе АП СРНС, при котором отсутствует решение навигационной задачи

Для повышения помехозащищенности АП СРНС в БПЛА могут быть использованы следующие способы и средства:

– использование дальномерных кодов повышенной точности, поступающих по «закрытым» каналам СРНС;

– одновременный прием и обработка в АП сигналов от различных СРНС (ГЛОНАСС, GPS, Galileo и т. д.);

– пространственная селекция сигналов СРНС;

– комплексирование АП с ИНС;

– предкорреляционная обработка смеси сигналов и помех;

– алгоритмическая посткорреляционная обработка сигналов;

– поляризационная селекция сигналов.

Из указанных способов, помимо комплексирования АП с ИНС (данный способ будет рассмотрен далее), наибольшее распространение получил способ пространственной селекции сигналов СРНС за счет установки на БПЛА фазированной антенной решетки (ФАР). Наличие на БПЛА всего лишь 6 элементов в ФАР позволяет достаточно эффективно формировать «нули» диаграммы направленности антенны (ДНА) в направлении на наземные источники помех и «максимумы» ДНА ФАР — в направлении на космические аппараты СРНС, тем самым обеспечивая пространственную режекцию помех.

5.2.3.3. Особенности радиоэлектронного подавления интегрированной навигационной системы БПЛА, основанной на комплексировании данных микромеханических инерциальных систем и сигналов СРНС

Выше были рассмотрены навигационные системы самых простых малых БПЛА, основанные на приеме и обработке сигналов СРНС. На более сложных БПЛА устанавливаются элементы автономной навигационной системы — акселерометры, гироскопы, барометры, лазерные высотомеры и т. д. Общепринятой нормой точности авиационных инерциальных ИНС «средней точности» является ошибка счисления пути в 1,85 км за 1 ч полета. Такая точность достигается авиационными ИНС на основе лазерных или волоконно-оптических гироскопов. Однако масса таких ИНС составляет от 8 кг, что делает проблематичным их использование на малых и даже на средних БПЛА.

В результате на малых БПЛА устанавливается более простая ИНС, оснащённая микромеханическими датчиками движения — акселерометрами и гироскопами. Такая ИНС, без ее коррекции по сигналам СРНС, не в состоянии осуществлять автономное счисление пройденного пути ввиду высоких скоростей дрейфа гироскопических датчиков. Накапливаемая ошибка микромеханических ИНС, в условиях отсутствия корректирующих сигналов СРНС, за 1 мин составляет до 3 м по горизонтали и 2 м по вертикали. Таким образом, эти ИНС способны без сигналов СРНС поддерживать приемлемую точность полета на уровне 100–150 м в течении не более 10 мин. При этом, как правило, имеется ввиду поддержание режима прямолинейного полета без ускорений и маневров. Примерами таких образцов микромеханических ИНС могут являться устройства Geo-iNAV (масса порядка 3 кг). Таким образом на современном этапе развития навигационных систем малых БПЛА для счисления пути с приемлемой точностью требуется использование сигналов СРНС. Дополнительными способами повышения автономности и точности навигационных систем БПЛА является установка барометра, радио- или лазерного высотомера. Приблизительный диапазон измерений простого барометрического высотомера для малых БПЛА до 9 км, точность 0,1 м. Диапазон измерений радиовысотомера до 700 м, точность по высоте 2–5%, точность по углу 0,25°. Диапазон измерений лазерного высотомера 0,1-120 м (статические поверхности) и 2-40 м (движущиеся поверхности), разрешение 1 см, точность 0,1 м (объект с 70 % светоотражением при 20 °C). Это оборудование позволяет повысить точность определения координат за счет использования дополнительных каналов поступления навигационных данных, а также формировать профили автономного полета БПЛА по электронным картам местности, содержащим барометрические данные или высотные профили подстилающей поверхности.

Показано, что стандартным режимом интегрированной навигационной системы БПЛА, является следующая иерархия обработки навигационных данных (по мере снижения значимости и приоритета источника навигационных данных): «ИНС — СРНС — ОЭС — барометр — радиовысотомер». В случае затрудненного приема сигналов СРНС навигационная система БПЛА переходит в режим «ИНС — ОЭС — барометр — радиовысотомер», причем в этом случае ОЭС может быть использовано как для автономного контроля полета по визуальным ориентирам, так и для организации прямого дистанционного управления оператором по визуальным данным от ОЭС. При отсутствии ОЭС на БПЛА навигационная система переходит в режим «ИНС — барометр — радиовысотомер», для полета по барометрической и электронной карте местности. При этом, в настоящее время наблюдается уход от использования ОЭС для прямого управления БПЛА оператором, в направлении автономного использования ОЭС, а также других радиотехнических средств БПЛА, в режиме SLAM — режим автоматического одновременного построения карты местности в неизвестном пространстве и одновременного контроля текущего местоположения БПЛА, а также счисления пройденного пути.

Исследуется функционирование интегрированных навигационных систем в режимах «ИНС — СРНС» и «ИНС — СРНС — АЗН-В», где наземные опорные станции (НОС) АЗН-В формируют своеобразную локальную РСБН. Показано, что в режиме «ИНС — СРНС» при полном созвездии навигационных спутников (4-е и более) обеспечивается погрешность местоопределения БПЛА на уровне 6–8 м. В случае, когда количество видимых навигационных спутников снижается до 2–3, погрешность квазилинейно растет (рис. 30) при этом ИНС способна без сигналов СРНС поддерживать приемлемую точность полета на уровне 30 м в течении не более 2–4 мин, на уровне 60 м — в течении 4–6 мин.

В режиме «ИНС — СРНС — АЗН-В» интегрированная инерциальная система корректирует показания ИНС как по сигналам СРНС, так и по сигналам наземных опорных станций системы АЗН-В с точно известными координатами. Использование подобного режима позволяет значительно снизить погрешность местоопределения БПЛА. Так, при видимости 2 навигационных спутников и 2 станций АЗН-В погрешность местоопределения снижается до 18–20 м (рис. 31). Фактически станции АЗН-В создают избыточность псевдодальномерных наблюдений и компенсируют отсутствие видимости полного созвездия спутников СРНС. В целом интегральные навигационные системы БПЛА в режиме «ИНС — СРНС — АЗН-В» обеспечивают точность навигации 16–18 м. Такой подход к повышению точности интегрированных навигационных систем БПЛА за счет внешних источников псевдодальномерных сигналов схож с предложениями по созданию локальных РСБН.

Рисунок 30. Ошибка оценки координат в режиме «ИНС — СРНС» при видимости 2, 3 навигационных спутников СРНС

Рисунок 31. Ошибка оценки координат в режиме «ИНС — СРНС — АЗН-В» при видимости 2, 3, 4 навигационных спутников СРНС и 2 НОС АЗН-В

Исследуется функционирование интегрированной навигационной системы «ИНС — СРНС» в зависимости от ОСШ сигналов СРНС на приемнике АП. Результаты этого исследования приведены на рис. 32.

Рисунок 32. Точность интегрированной навигационной системы «ИНС — СРНС» по параметрам СКО местоопределения координат (а) и скорости (б) в зависимости от ОСШ сигналов СРНС на приемнике АП в различных режимах

Обозначения цифрами на рис. 32 соответствуют следующим режимам комплексирования данных в навигационной системе:

1) режим, при котором данные от ИНС комплексируются с сигналами АП СРНС, после чего осуществляется их одноэтапная обработка без разделения на первичную и вторичную;

2) режим, при котором в АП СРНС производится разделение обработки на первичную и вторичную, а комплексирование с данными ИНС осуществляется на уровне вторичной обработки;

3) режим с одноэтапной обработкой сигналов в АП СРНС без комплексирования ее с ИНС;

4) режим с двухэтапной обработкой сигналов в АП СРНС без комплексирования ее с ИНС.

Результаты данных исследований показывают, что снижение ОСШ на входе АП СРНС отражаются на текущей точности интегрированных навигационных систем БПЛА. Причем наибольшую точность и устойчивость к снижению ОСШ на входе АП СРНС демонстрирует режим, при котором данные от ИНС комплексируются с сигналами СРНС, после чего осуществляется их одноэтапная обработка без разделения на первичную и вторичную обработку.

Результаты исследований относительно АП СРНС GPS обобщены в таблице 5.

Таблица 5. Результаты исследований подавления каналов АП СРНС при использовании различных типов помех для ситуаций, когда АП СРНС GPS функционирует интегрированно с ИНС

Примечание: дальность между АП СРНС и станцией РЭП — 10 км.

Из приведённых в таблице 5 результатов следует, что из всех рассматриваемых помех наименьший энергетический потенциал требуется при постановке заградительной имитирующей помехи. При постановке шумовой и гармонической помех в случае использования комплексирования АП СРНС с ИНС требуется дополнительное увеличение энергетического потенциала станции РЭП для обеспечения вероятности подавления до Р п=0,5 на 8 дБВт, а для Р п→1 на 15–20 дБВт.

Сравнительный анализ вероятности подавления АП СРНС интегрированного с ИНС с использованием шумовых, гармонических и заградительной имитационной помех позволяет однозначный вывод о целесообразности перехода от «силовых» помех (шумовых и гармонических) к имитационным помехам, навязывающим навигационной системе ложный режим работы по определению местоположения БПЛА и траектории его полета.

Исследовались различные варианты реакции интегрированных навигационных систем «ИНС — СРНС» на постановку имитационных помех. Показано, что для обеспечения наилучшего навязывания БПЛА ложной траектории параметры имитационных помех, навязываемое ложное местоположение, а также ложная траектория должны быть согласованны с такими параметрами как: текущее местоположение БПЛА, скорость его полета, дальность до цели, величина требуемого отклонения от цели, и самое главное — функция дрейфа датчиков микромеханических ИНС, при отсутствии сигналов СРНС. Формирование такого индивидуального режима подавления для каждого БПЛА требует, чтобы в формируемых имитационных помехах для АП СРНС учитывалась нарастающая ошибка ИНС. Это позволяет «мягко» перевести БПЛА на нужную траекторию, при этом на начальном этапе постановки таких интеллектуальных имитационных помех, между данными ложных сигналов СРНС и ИНС не будет наблюдаться критического рассогласования, что исключит переход навигационной системы в режимы навигации без использования СРНС (например, в режим «ИНС — ОЭС — барометр — радиовысотомер»). Это позволит «привязать» БПЛА к ложным сигналам СРНС, а затем сформировать ложную траекторию с учетом дрейфа показаний ИНС во времени. Вместе с тем, практическая реализация такого многопараметрического индивидуального режима помех для каждого БПЛА, представляет собой сложнейшую научно-техническую задачу, которая до сих пор не решена.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что подавление интегрированных навигационных систем БПЛА в режиме «ИНС — СРНС» является принципиально возможным. Однако такое подавление требует создания территориально-распределенной группировки станций РЭП работающих в режиме псевдо-спутников, при этом формируемые имитационные помехи, навязывающие ложную траекторию полета, должны учитывать диапазоны дрейфа гироскопических датчиков ИНС, а также индивидуальный режим полета каждого подавляемого БПЛА. Использование же энергетических помех (шумовых и заградительных) для нарушения функционирования интегрированной навигационной системы БПЛА сопряженно с необходимостью формирования высокоэргических помех, при этом применение таких помех обладает потенциально низкой результативностью.

5.2.3.4. Возможности акустического подавления автономной навигационной системы БПЛА, основанной на микромеханических инерциальных системах

Одним из относительно новых способов нарушения нормального функционирования навигационной системы БПЛА является воздействие на его автономную ИНС акустическими колебаниями. Показано, что для противодействия БПЛА, оснащенных автономными ИНС с микромеханическими датчиками, можно использовать мощные акустические колебания, негативно влияющие на дрейф гироскопических датчиков из-за эффекта резонанса.

Исследования, проведенные учеными из южнокорейского института Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), показали, что, будучи механической системой, гироскоп имеет свою резонансную частоту. Следовательно, подобранное по частоте акустическое воздействие может вызвать резонанс в гироскопе, что приведет к его неправильной работе и, как следствие, к выдаче ошибочных показаний о местоположении БПЛА. Эксперименты, проведенные исследователями из KAIST, показали, что 7 моделей гироскопов из 15 наиболее часто используемых в коммерческих малых БПЛА подвержены резонансу. По результатам дальнейших расчетов учеными были сделаны следующие выводы — звукового воздействия мощностью порядка 140 дБ на резонансной частоте гироскопа достаточно, чтобы нарушить работу этого прибора на расстоянии до 40 м от источника звукового сигнала.

Важно отметить, что акустическое воздействие на гироскопы, во-первых, будет эффективно только против малых БПЛА, во-вторых, такое воздействие не всегда приводит к значительной дестабилизации БПЛА. Это связано с тем, что в некоторых гироскопах звуковое колебание влияет только на канал ориентации в горизонтальной плоскости, который в ряде моделей БПЛА продублирован магнитометром для лучшей стабилизации полета. В этом случае эффективность технических средств противодействия БПЛА, основанных на способе акустического воздействия, существенно снижаются. Кроме того, само формирование акустических помех на уровне 120–140 дБ, что соответствует болевому порогу или контузии человека, фактически невозможно в населенной местности, а также в составе комплексов, в которые входят люди-операторы. В связи с этим применение данного способа подавления на практике весьма затруднено.

5.2.4. Радиоэлектронное подавление радиолиний управления и передачи данных БПЛА

5.2.4.1. Проблемные вопросы радиоэлектронного подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА

Нужно отметить, что в сравнении с задачей радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА, задача подавления радиолиний «ПУ — БПЛА» и «БПЛА — ПУ» не является принципиально новой и фактически сводится к известной задаче формирования на входе подавляемого приемника средства связи такого значения ОСШ, которое не позволяет обеспечить прием данных с требуемой степенью достоверности. Данная задача является классической в теории РЭП, а особенностью ее решения, применительно к БПЛА, является учет используемых в радиолиниях типов сигнально-кодовых конструкций, типов передаваемых данных (тип передаваемых данных определяет требуемый уровень достоверности приема), а также сигнальных, энергетических, пространственных и прочих параметров радиолиний.

При рассмотрении вопросов подавления КРУ и каналов передачи данных БПЛА необходимо учитывать, что подсистема управления и радиосвязи БПЛА представляет собой совокупность различных линий, в которых предаются данные принципиально различного типа, уровня важности, объема, уровня криптозащиты и т. д.

Для управления и обмена данными с БПЛА организуются следующие направления связи:

– направление «вверх» — организуется от ПУ к БПЛА и включает в себя:

— направление «вверх» КРУ для передачи команд управления БПЛА, а также команд управления специальной аппаратурой и техническими средствами полезной нагрузки, размещенными на БПЛА;

– направление «вниз» — организуется от БПЛА к ПУ и включает в себя:

— направление «вниз» КРУ для передачи телеметрической информации (ТМИ) о состоянии подсистем БПЛА, специальной аппаратуры и технических средств полезной нагрузки, а также квитанций о выполнении команд управления;

— высокоскоростная линия передачи данных от специальной аппаратуры и технических средств полезной нагрузки, размещенных на БПЛА.

Вышеуказанные линии связи могут организовываться в различных частотных диапазонах, использовать различные режимы с ретрансляцией и без неё, использовать различные сигнально-кодовые конструкции, специально адаптированные под тип и важность передаваемых данных.

Наиболее критичным элементом для функционирования БПЛА является КРУ. Именно подавление КРУ по направлению «вверх» способно обеспечить максимальный эффект с точки зрения нарушения нормального функционирования БПЛА. Вместе с тем при решении данной задачи встречается ряд трудностей:

– вскрытие параметров линии КРУ «вверх» требует наблюдения за ПУ, при этом ПУ может находиться на существенном удалении от средств РЭП (до 30–50 км) и использовать для организации связи антенную систему с остронаправленной ДНА (порядка 5-10°) и с подавлением боковых лепестков, что резко снижает возможности средств РРТР в составе комплекса РЭП по вскрытию параметров КРУ БПЛА значимых для ее подавления;

– варианты организации КРУ на одних и тех же частотах в дуплексном режиме встречаются исключительно на простых малых БПЛА. Достаточно часто встречающимся вариантом организации КРУ для БПЛА специального назначения является формирование направлений «вверх» и «вниз» не только на различных частотах, но даже в различных частотных диапазонах (L, C, S, Ku диапазоны), и с различными частотно-временными параметрами. В результате успешное вскрытие параметров КРУ «вниз», при подлете БПЛА к контролируемому рубежу, не позволяет сформировать целеуказания средствам РЭП для подавления КРУ в направлении «вверх»;

– в КРУ, как в наиболее важном элементе системы управления БПЛА, широко используются различные способы повышения помехозащищенности: ШПС, автоматическая перестройка частоты на наименее пораженные помехами каналы, использование режима ППРЧ, резервирование каналов, многократное дублирование команд управления и передаваемых ТМИ, использование антенн с направленными ДНА, высокий уровень криптозащиты передаваемых данных и т. д.

Однако первостепенными являются не эти трудности, а то, что даже успешное вскрытие и подавление КРУ не гарантирует, что БПЛА прекратит свой полет в направлении контролируемой зоны. Как правило при отсутствии внешнего управления, БПЛА переходит в автономный режим, при этом его действия в этом режиме полностью определяются предварительно заложенной программой автономного полета. При этом сутью программы может быть не «возврат к ПУ», а продолжение дальнейшего полета к контролируемому объекту и выполнение целевой задачи с использованием всех доступных способов навигации. Для БПЛА, используемых в незаконных или военных целях, именно эта программа реализуется чаще всего. Таким образом, подавление КРУ может снизить вероятность успешного выполнения БПЛА целевой задачи, но не гарантирует каких-либо однозначных действий по прекращению полета БПЛА в направлении контролируемого рубежа, активации «программы возвращения» или «программы посадки» и т. д. Именно отсутствие однозначной реакции БПЛА на успешное подавление КРУ является существенным недостатком комплексов противодействия БПЛА основанным исключительно на РЭП.

Следующей по важности радиолинией БПЛА, которая является уязвимой для средств РЭП, является линия «вниз» в направлении «БПЛА — ПУ», предназначенная для передачи данных от специальной аппаратуры и технических средств полезной нагрузки, размещенных на БПЛА. Дело в том, что довольно распространенным способом управления БПЛА остается режим ручного управления им со стороны оператора по визуальным данным от ОЭС видимого диапазона. Особенностью этой линии является следующее. Передаваемые от ОЭС на ПУ видеоданные имеют большой объем, требуют широкой полосы частот для передачи, и в связи с их высокими скоростями и необходимостью передачи в режиме реального времени, могут не подвергаться криптозащите даже на БПЛА специального и военного назначения. При этом сложность организации на БПЛА большеразмерных остронаправленных антенных систем, ведет к тому, что зачастую эти данные передаются либо через всенаправленную антенну, либо через антенну с широким главным лепестком ДНА (порядка 60–90°). Это позволяет относительно легко не только вскрывать сигнально-частотные параметры данной линии связи, но и получать доступ к передаваемым видеоданным. Подавление такой линии потенциально бы позволило лишить оператора визуальной обратной связи, и принудить его управлять БПЛА, так сказать, «по приборам» т. е. только по данным ТМИ, поступающим по КРУ «вниз», что резко бы снизило эффективность и эргономичность управления. Вместе с тем высокоэффективное подавление этой линии связи требует знания местоположения ПУ или промежуточного узла-ретранслятора, используемых для управления БПЛА. При этом высота полета БПЛА, а также возможность размещения ПУ или узлов-ретрансляторов на летно-подъёмных средствах, потенциально обеспечивают больший радиогоризонт и, как следствие, более высокую дальность организации связи прямой видимости, чем дальность действия наземных средств РЭП. В результате весьма вероятна ситуация, когда при наличии полной информации о сигнально-частотных параметрах линии «вниз» будет невозможно подавить ПУ и узлы-ретрансляторы, ввиду их пространственной недоступности для наземных средств РЭП.

Вышеуказанное относится к подавляющему числу БПЛА и является фундаментальными ограничениями, накладываемыми на эффективность существующих комплексов РЭП, ориентированных на противодействие БПЛА.

Далее будут более подробно рассмотрены различные технические аспекты проблематики подавления каналов управления и связи с БПЛА, при этом большее внимание будет уделено вопросам подавления каналов малых БПЛА, как наиболее опасных и сложных объектов для противодействия.

5.2.4.2. Особенности организации связи в командной радиолинии управления БПЛА

Командная радиолиния управления в направлениях «вверх» и «вниз» предназначена для передачи наиболее критических данных для процесса нормального управления полетом БПЛА: команд управления с ПУ и квитанций об их исполнении, программ полета, программ действий в автономном режиме, навигационных и специальных данных, обеспечивающих нормальное функционирование БПЛА, а также ТМИ о состоянии отдельных подсистем, остатке топлива и т. д. Указанные данные, как правило, имеют относительно малый объем и требуемую скорость передачи (порядка 2,4-200 кбит/с), однако, должны передаваться в масштабе реального времени.

Для больших и средних БПЛА специального и военного назначения, как правило КРУ организуется в режиме прямой видимости с наземным или воздушным ПУ, а при значительном удалении ПУ — ретрансляцией через узел-ретранслятор на летно-подъёмном средстве или через ССС. Для малых БПЛА как специального, так и коммерческого назначения КРУ организуется в режиме прямой видимости с наземным ПУ.

Специальные и военные БПЛА.

Возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ КРУ специальных и военных БПЛА, значимых для радиоэлектронного подавления.

При организации КРУ специальных и военных больших и средних БПЛА через ССС, как правило, используются ССС Irudum, Inmarsat, MOUS, WGS, при этом линии связи формируются в УКВ, L, X, Ku, Ka диапазонах. В УКВ диапазоне используются низкоскоростные каналы шириной по 25 кГц с QPSK сигналами. В L, Ku, X и Ka диапазонах производится «упаковка» КРУ в широкополосный общий спутниковый канал ССС (например, ССС Iridium, Inmarsat или WGS), на основе кодового (CDMA — Code Division Multiple Access) или частотно-временного (MF-TDMA — Multi-Frequency Time-Division Multiple Access) разделения абонентов с использованием BPSK, QPSK, 8PSK, 8QAM сигналов. Ширина главного лепестка ДНА спутниковой связи на БПЛА составляет порядка 10–35°.

Для управления специальными и военными малыми БПЛА (например, такими как RQ-7B Shadow 200, RQ-11B Raven, RQ-16T-Hawk и др.), как правило, организуется КРУ в режиме прямой видимости с наземным ПУ или с узлом-ретрансляции:

– каналы в L (1,4–1,85 ГГц), S (2,2–2,5 ГГц), С (4,4–5,85 ГГц), и Ku (15,15–15,35 / 14,4-14,83 ГГц) диапазонах — основные каналы КРУ;

– в УКВ диапазоне (220–400 МГц) — резервные каналы КРУ;

– спутниковый канал (как правило используется низкоорбитальная ССС Iridium обеспечивающая возможность использованиям небольших антенн) L-диапазона (1,616-1,6265 ГГц) — резервный канал КРУ, устанавливаемый опционально на отдельных БПЛА.

Ширина каналов:

– канал «вверх» в L, S, С и Ku диапазонах: в режиме фиксированной частоты — 300–700 кГц; в режиме ШПС — 0,7-28 МГц;

– канал «вниз» в L, S, С и Ku диапазонах: 3-20 МГц;

– каналы «вверх»/«вниз» в УКВ диапазоне: 25 кГц.

Скорости передачи данных в КРУ:

– до 20 кбит/с — в линии «вверх»; 200 кбит/с — в линии «вниз» (при передаче только ТМИ); 1,6-12 Мбит/с — в линии «вниз» (при передаче ТМИ совместно с данными от ОЭС БПЛА для визуального управления оператором) в L, S, С и Ku диапазонах;

– 2,4-16 кбит/с в линиях «вверх»/«вниз» в УКВ диапазоне;

– до 2,4 кбит/с в линиях «вверх»/«вниз» по спутниковой линии L диапазона (для СCC Iridium).

Мощности передатчиков:

– в L, С, S, Ku диапазоне в каналах «вверх»/«вниз»: 5-15 Вт;

– в УКВ диапазоне в каналах «вверх»/«вниз»: 15–25 Вт.

Используемые типы сигналов: BPSK, QPSK (DQPSK, SOQPSK), 2FSK, GMSK. Возможно использование режима ППРЧ в пределах разрешенной к использованию полосы частот в S, С и Ku диапазонах (например, встречаются варианты организации КРУ БПЛА с использованием режима ППРЧ по 10 каналам шириной по 4 МГц каждый в общей полосе 40 МГц). Тип помехоустойчивого кодирования: коды Рида-Соломона, сверточное кодирование, кодирование Витерби, турбо-кодирование, LDPC-кодирование. Скорости кода R =1/2, 2/3, 3/4. Типы многостанционного доступа: «точка-точка», многостанционный доступ БПЛА в режимах частотного (FDMA — Frequency Division Multiple Access) и временного (TDMA — Time-Division Multiple Access) разделения абонентов.

На БПЛА, стоящих на вооружении стран НАТО, формат данных КРУ, порядок передачи и обработки команд определяется стандартами STANAG: 4586, 4660 и 7085.

Для криптографической защиты данных в КРУ специализированных и военных БПЛА используется шифрование в соответствии со стандартами: MIL-STD-188-181A, MIL-STD-188-183, NSA Type I, Triple DES, AES-128, AES-256.

На БПЛА используются либо всенаправленные антенны, либо направленные антенны с шириной ДНА порядка 60–90° и усилением 2–4 дБи. Наземные ПУ используют следящие за БПЛА поворотные антенны диаметром до 1,2 м с усилением до 40 дБи с остронаправленной ДНА до 3,5–5°.

Дальность связи:

– в направлении ПУ — БПЛА с использованием направленных антенн на ПУ: до 75 км;

– в направлении ПУ — БПЛА / ПУ — БПЛА с использованием ненаправленных антенн: до 15 км;

– в направлении БПЛА — ПУ с использованием направленных антенн на БПЛА и ПУ: до 55 км.

Коммерческие БПЛА

Возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ КРУ малых коммерческих БПЛА, значимых для радиоэлектронного подавления.

Для коммерческих малых БПЛА, направления «вверх» / «вниз» КРУ организуются в фиксированных частотных диапазонах, которые, как правило, соответствуют использованию на БПЛА одной или нескольких коммерческих технологий связи:

– RC433: 433 МГц;

– сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц;

– сети CDMA: 850–894 МГц;

– RC868: 868–916 МГц;

– GSM900: 890–915, 935–960 МГц;

– GSM1800: 1710–1880 МГц;

– сети 3G: 2110–2170 МГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц;

– сети 4G: 2,5–2,7 ГГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц.

Используемые типовые частоты, ширина типовых каналов, типы сигналов и помехоустойчивого кодирования, мощности передатчиков и ТТХ приемных средств определяются соответствующими стандартами на вышеуказанные технологии связи.

Данные по наиболее распространённым стандартам Wi-Fi, используемым для управления малыми коммерческими БПЛА, представлены в таблице 6.

Особенностью организации канала «вниз» КРУ в малых коммерческих БПЛА является, то, что фактически сам канал отсутствует, а роль ТМИ от БПЛА выполняют видеоданные, поступающие от ОЭС БПЛА и предназначенные для визуального управления со стороны оператора.

ТТХ каналообразующей аппаратуры различных КРУ малых коммерческих БПЛА представлены в таблице 7.

Таблица 6. Данные по наиболее распространенным стандартам Wi-Fi, используемым для управления коммерческими малыми БПЛА

Таблица 7. ТТХ каналообразующей аппаратуры различных КРУ малых коммерческих БПЛА

5.2.4.3. Особенности организации связи в радиолиниях передачи данных с БПЛА

При организации линий передачи данных «вниз» по направлению «БПЛА — ПУ» необходимо учитывать следующие особенности:

– специальная аппаратура и технические средства полезной нагрузки, размещенные на БПЛА, формируют потоки данных значительного объема (таблица 8), при этом, в большинстве случаев передачу этих данных необходимо вести в режиме времени близком к реальному (например, видеоданные от ОЭС БПЛА зачастую используются оператором для управления БПЛА в ручном режиме);

– большой объем формируемых данных, а также ограниченность доступного частотного ресурса предопределяет необходимость использования различных способов и технологий оптимизации пропускной способности и повышения скорости линии передачи данных: использование технологии адаптивной смены сигнально-кодовых конструкций ACM (Adaptive Coding and Modulation); технологии спектрального уплотнения OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), технологий сжатия данных на борту. При этом небольшие габариты БПЛА препятствуют размещению на нем направленных антенных систем с относительно высоким коэффициентом усиления, однако возможно использование антенных систем MIMO (Multiple Input Multiple Output) на основе нескольких простых антенн;

– большой объем формируемых данных, необходимость их передачи в режиме реального времени, а также отсутствие высокопроизводительной аппаратуры шифрования на борту БПЛА, предопределяет использование либо низкого уровня криптозащиты, либо ее полное отсутствие.

Таблица 8. Приблизительные оценки интенсивности потоков данных, формируемых специальной аппаратурой и техническими средствами полезной нагрузки БПЛА

Специальные и военные БПЛА.

Возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ радиолиний передачи данных со специальных и военных БПЛА, значимых для их радиоэлектронного подавления.

Для передачи данных с больших и средних БПЛА специального и военного назначения через ССС, как правило, используются ССС WGS и Inmarsat, а также другие совместимые с ними по режимам организации связи широкополосные ССС. Линия связи «вниз» с ретрансляцией через ССС, как правило, формируется в Ka диапазоне (30–31 / 20,2-21,2 ГГц) в полосе частот 125 МГц, в которой требуемая полоса частот выделяется подканалами с шириной 2,6 МГц. Это позволяет гибко формировать требуемую пропускную способность линии, обеспечивая скорости передачи 10-137 Мбит/с. Ширина главного лепестка ДНА спутниковой связи на БПЛА составляет 10–35°.

Для высокоскоростного получения данных со специальных и военных малых БПЛА (например, таких как RQ-7B Shadow 200, RQ-11B Raven, RQ-16T-Hawk и др.), как правило, организуется высокоскоростная линия связи в режиме прямой видимости (без ретрансляции) с наземным ПУ в S (2,2–2,5 ГГц), С (4,4–5,85 ГГц), и Ku (15,15–15,35 / 14,4-14,83 ГГц) диапазонах. Ширина линии связи 3-40 МГц. Типовые скорости передачи данных 1,6-12 Мбит/с, при использовании режима частотного ортогонального уплотнения OFDM совместно с QAM сигналами скорость передачи данных повышается до 45 Мбит/с.

Используемые типы сигналов: BPSK, QPSK (DQPSK, SOQPSK), FSK, GMSK, QAM (16QAM, 64QAM). Тип помехоустойчивого кодирования: коды Рида-Соломона, сверточное кодирование, кодирование Витерби, турбо-кодирование, LDPC-кодирование, со скоростями кода R =1/2, 2/3, 3/4. Типы многостанционного доступа: «точка-точка», многостанционный доступ БПЛА в режимах частотного (FDMA — Frequency Division Multiple Access) и временного (TDMA — Time-Division Multiple Access) разделения абонентов.

Компрессия видеоданных, поступающих от ОЭС БПЛА: MPEG-2/4, H.264.

Стандарты «упаковки» передаваемой информации: DVB, DVB-S1/S2, DVB-T1/T2.

Для криптографической защиты передаваемых данных может использоваться шифрование по стандартам: NSA Type 1, AES-128, AES-256. При отсутствии на БПЛА средств высокоскоростного шифрования данные от БПЛА передаются без криптозащиты.

На БПЛА, стоящих на вооружении стран НАТО, формат данных полезной нагрузки, порядок их передачи и обработки определяется стандартами STANAG: 4545, 4559, 4575, 4607, 4609, 7023, 7085.

На БПЛА используются либо всенаправленные антенны, либо направленные антенны с шириной ДНА порядка 60–90° и усилением 2–4 дБи. Наземные ПУ используют следящие за БПЛА поворотные антенны диаметром до 1,2 м с усилением до 40 дБи с остронаправленной ДНА до 3,5–5°.

Мощности передатчиков БПЛА и ПУ составляют порядка 5-15 Вт.

Дальность связи:

– в направлении ПУ — БПЛА с использованием направленных антенн на ПУ: до 75 км;

– в направлении ПУ — БПЛА / ПУ — БПЛА с использованием направленных антенн: до 15 км;

– в направлении БПЛА — ПУ с использованием направленных антенн на БПЛА и ПУ: до 55 км.

Коммерческие БПЛА.

Возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ радиолиний передачи данных с коммерческих малых БПЛА, значимых для их радиоэлектронного подавления.

Для коммерческих малых БПЛА, направления «вверх» / «вниз» КРУ организуются в фиксированных частотных диапазонах, которые, как правило, соответствуют использованию на БПЛА одной или нескольких коммерческих технологий связи:

– RC433: 433 МГц;

– сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц;

– сети CDMA: 850–894 МГц:

– RC868: 868–916 МГц;

– GSM900: 890–915, 935–960 МГц;

– GSM1800: 1710–1880 МГц;

– сети 3G: 2110–2170 МГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц;

– сети 4G: 2,5–2,7 ГГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц;

– сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц.

Используемые типовые частоты, ширина типовых каналов, типы сигналов и помехоустойчивого кодирования, мощности передатчиков и ТТХ приемных средств определяются соответствующими стандартами на вышеуказанные технологии связи и соответствуют ТТХ, представленным выше для КРУ на основе технологии Wi-Fi (таблицы 6-7).

Основным типом данных, передаваемых по каналу «вниз» являются видеоданные, поступающие от ОЭС БПЛА и предназначенные для визуального управления со стороны оператора. Формат передаваемых видеоданных: MPEG-2/4, MPEG-TS, H.264.

Для передачи видеоданных, а также мультиплексирования видеоданных и ТМИ, помимо радиолиний на основе Wi-Fi могут использоваться радиолинии на основе стандартов DVB, предназначенных для цифрового телевизионного вещания: DVB-T1/T2 или DVB-S2 (таблица 9).

Таблица 9. ТТХ радиолиний на основе стандартов DVB

Для передачи высокоскоростных потоков основным требованием является энергетическая эффективность, поэтому в условиях многолучевого распространения, в последнее время, предпочтение отдается технологии DVB-T2 (с использованием OFDM), как наиболее устойчивой к межсимвольной интерференции, потери от которой могут достигать 10 дБ. При этом значительный пик-фактор, свойственный радиосигналу DVB-T2 с множеством ортогональных несущих, компенсируется умеренными требованиями к средней выходной мощности передающего устройства.

5.2.4.4. Особенности радиоэлектронного подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА

Эффективность подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА определяется следующими факторами:

– условиями распространения радиоволн на трассе радиолиний БПЛА — ПУ, а также на трассе радиоподавления;

– энергетической, временной и пространственной доступностью приемников средств связи на БПЛА и ПУ для средств РЭП, а также их чувствительностью;

– мощностью передатчиков средств связи БПЛА и ПУ, а также средств РЭП;

– типом антенных систем, взаимной ориентацией ДНА средств связи БПЛА и ПУ, а также средств РЭП;

– используемыми для передачи шириной полосы частот, типом сигнала, типом помехоустойчивого кодирования, скоростью кода.

Для подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА используются следующие типы помех (рис. 26).

1. Помехи, перекрывающие рабочий диапазон частот, предположительно используемый для организации связи с БПЛА. Данный тип помех используется при отражении массированного налета БПЛА, когда невозможно вскрыть параметры частных КРУ отдельных БПЛА и требуется перекрыть весь используемый диапазон частот, или же при невозможности средствами РРТР вскрыть частотные параметры линий связи.

К таким помехам относятся:

– заградительная шумовая помеха (белый шум высокой мощности) во всем диапазоне частот;

– узкополосная шумовая или гармоническая (одночастотное или модулированное гармоническое колебание) помеха, скользящая по диапазону частот.

2. Помехи, прицельные по частоте линий управления и связи БПЛА. Данный тип помех используется при подавлении одиночных БПЛА или группы БПЛА, управляемых по одной КРУ, когда средствами РРТР достоверно вскрыты частотные параметры линий связи. К таким помехам относятся:

– шумовая помеха, прицельная по частоте линии связи;

– гармоническая помеха, прицельная по частоте линии связи;

– узкополосная шумовая или гармоническая помеха, скользящая по используемому диапазону частот (при использовании линий связи с ШПС или ППРЧ);

– имитирующая помеха, прицельная по частоте линии связи и структуре передаваемых сигналов (имитирует структуру сигналов линии связи);

– имитирующая помеха, прицельная по частоте и структуре сигнала, а также по структуре и формату передаваемых данных (имитирует ложные данные, передаваемые по линии связи), с целью навязывания ложных режимов работы.

Эффективность подавления может быть повышена если средствами мониторинга вскрывается ожидаемая траектория полета БПЛА и средства РЭП могут формировать вышеуказанные помехи прицельно по направлению на БПЛА или его ПУ за счет изменения ориентации ДНА антенных систем.

В настоящее время широкое распространение получили шумовые помехи, прицельные по частотам линий связи БПЛА — ПУ. При этом, ввиду более высокой эффективности, перспективным является использование имитирующих помех, прицельных по структуре сигнала. Однако данный режим подавления более сложен в реализации и, по всей видимости, будет реализован в средствах РЭП следующего поколения.

При организации подавления линий управления и передачи данных БПЛА средства РЭП, как привило, придерживаются следующей логики функционирования.

1. При обнаружении факта налета БПЛА средства РРТР пытаются вскрыть частотные параметры линий радиосвязи «вверх» и «вниз». Если вскрытие частотных параметров данных линий невозможно, то средство РЭП переходит в режим излучения заградительных или скользящих помех по всему диапазону частот, потенциально используемому для организации связи с БПЛА по линям «вверх» / «вниз». В этот же режим средство РЭП переходит в случае, если количество вскрытых линий связи превышает возможности средств РЭП по постановке помех, прицельных по частоте и по направлению.
2. Если произведено успешное вскрытие частотных параметров линий «вверх» / «вниз», то средства РРТР пытаются определить сигнально-структурные и пространственные параметры этих линий. Если вскрытие таких параметров невозможно, то по ранее определённым частотным параметрам формируются шумовые или гармонические помехи, прицельные по частоте. Этот же тип помех формируется если успешное вскрытие сигнальных и структурных параметров радиолинии показывает, что данные радиолинии имеют высокостойкую криптографическую защиту.
3. Если функционал средства РЭП позволяет управлять ДНА, то постановка помех линии «вверх» осуществляется с учетом ориентации ДНА на БПЛА и его траекторного сопровождения. Если по результатам вскрытия пространственных параметров радиолиний определённо направление на ПУ, то постановка помех линии «вниз» осуществляется с учетом ориентированности ДНА средств РЭП на ПУ БПЛА.
4. Если по результатам вскрытия сигнально-структурных параметров радиолиний определенны тип и структура сигналов и ширина сигнала позволяет произвести его запись и воспроизведение, то имитационные структурно-прицельные помехи формируются путем циклического воспроизведения на частоте линии ранее записанного сигнала. Если определенны тип и структура сигналов, но ширина сигнала не позволяет произвести его запись, например, вследствие того, что используется сигналы ШПС или ППРЧ, то используется либо широкополосная шумовая помеха в полосе частот радиолинии, либо узкополосная шумовая или гармоническая помеха, скользящая по полосе частот радиолинии.
5. Если по результатам вскрытия сигнально-структурных параметров радиолиний определенны не только тип и структура сигналов, но также вскрыты формат и структура передаваемых данных, тип используемого протокола или кодека связи, то появляется возможность подмены управляющих команд БПЛА или передачи ложных данных путем формирования имитирующей помехи, прицельной по частоте и структуре сигнала, а также по структуре и формату передаваемых данных. Этот же тип помех может быть сформирован если в линии используется уязвимый или имеющий низкую криптографическую защищённость протокол шифрования. Наиболее распространенным примером такого подавления является вскрытие формата передаваемых видеоданных в канале «вниз», с записью и последующим циклическим воспроизведением ранее переданного видео, что фактически блокирует обратную связь для оператора.

Приблизительная оценка эффективности подавления линий управления и передачи данных может быть оценена путем использования двух основных, относительно простых, подходов:

– расчет помехозащищенности (по показателю BER (Bit Error Rite) — вероятности ошибочного приема бита P_b) используемой в радиолинии комбинации сигнала и помехоустойчивого кода при достигаемом значении ОСШ на входе приемника, с последующем сравнением ее с предельными требуемыми значениями P_b тр для используемого протокола связи;

– расчет энергетического бюджета радиолинии, с последующем сравнением полученного значения с предельными значениями чувствительности приемника.

При использовании этих подходов предполагается, что помеха представляет собой аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ) в полосе частот сигнала.

Значение ОСШ _q на входе приемника при постановке шумовой помехи средством РЭП в радиолинии равен (рис. 33):

,

где: Р _С – мощность передатчика (ПРД) абонента-излучателя сигнала в радиолинию; Р _п – мощность ПРД помех средства РЭП; G _с – коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны в радиолинии; G _п – КНД передающей антенны средства РЭП; D _п – расстояние от средства РЭП до приемника (ПРМ) абонента-получателя в радиолинии; D _с – расстояние от ПРД сигнала до ПРМ в радиолинии; F _{п( Φ ПА)} – функция, описывающая ориентацию оси ДНА средства РЭП относительно ДНА ПРМ абонента-получателя в радиолинии; F _{а( Φ АП)} – функция, описывающая ориентацию ДНА ПРМ абонента-получателя радиолинии относительно направления на средство РЭП; F _{с( Φ СА)} – функция, описывающая ориентацию ДНА ПРД абонента-излучателя сигнала в радиолинии относительно направления на абонента-получателя; F _{а( Φ АС)} – функция, описывающая ориентацию ДНА ПРМ абонента-получателя относительно направления на абонента-излучателя в радиолинию; γ – коэффициент поляризации, учитывающий различие поляризации передающей антенны средства РЭП и приемной антенны абонента-получателя; Δ _f с – полоса пропускания приемника радиолинии; Δ _f п – ширина энергетического спектра помех, излучаемых средством РЭП.

Знание значения ОСШ на входе ПРМ и используемого типа сигнала позволяет определить значение вероятности ошибочного приема бита P _b. Сравнение значения P _b с требуемыми значениями P _b тр для КРУ и канала передачи данных (таблица 10) позволяет сделать вывод о потенциальной эффективности подавления.

Для учета различных особенностей приема BPSK, QPSK и M-QAM, сигналов обосновываются различные аналитические выражения для расчета вероятности ошибки на бит P _b, достаточные для инженерного применения, в зависимости от энергетических соотношений ОСШ с АБГШ. На основе этих выражений, например, рассчитаны значения P_b для типовых сигнально-кодовых конструкций, используемых в линиях радиосвязи с БПЛА — рис. 34.

Рисунок 33. Вариант взаимного положения в пространстве БПЛА, ПУ и станции РЭП

Таблица 10. Требуемые значения достоверности передачи данных для КРУ и канала передачи данных

Для коррекции и экспериментальной проверки аналитических выражений оценки помехозащищенности P _b (q), для наиболее распространенных сигналов, типов кодирования (таблица 6 и 9), а также условий применения БПЛА были проведены экспериментальные исследования. При этом рассматривались нижеуказанные модели многолучевого распространения.

1. Модель гауссовской линии — соответствует радиолинии с АБГШ, в котором многолучевость полностью отсутствует, то есть рассматривается единственный прямой луч между ПРД и ПРМ. Таким образом, данная модель описывает идеальные условия распространения на трассе «ПУ — БПЛА», которые, как правило, не встречаются на практике, но зачастую соответствует верхней границе оценки помехозащищенности P_b, полученной расчетно-теоретическим путем.

Рисунок 34. Зависимость вероятности битовой ошибки P b от ОСШ для типовых сигнально-кодовых конструкций, используемых в линиях радиосвязи с БПЛА

2. Модель райсовской линии — соответствует радиолинии с помехами (АБГШ, импульсные и гармонические помехи), моделирует наличие прямого луча и нескольких отраженных лучей с разными мощностью и задержками прихода в точку приема, статистические свойства которых описываются распределением вероятностей Райса. Данная модель соответствует условиям полета БПЛА в прямой радиовидимости ПУ, с учетом переотражения электромагнитных волн от поверхности Земли и других объектов.
3. Модель рэлеевской линии — отличается от райсовской отсутствием прямого луча, при этом статистические свойства отраженных лучей описываются распределением вероятностей Рэлея. Соответствует условиям полета БПЛА в отсутствие прямой радиовидимости ПУ на относительно низкой высоте в пересеченной местности или в высотной городской застройке.

Исследования линии радиосвязи ПУ — БПЛА проводились для QPSK, 16QAM, 64QAM сигналов. В качестве помехоустойчивого кода использовалось кодирование Витерби со скоростями R = 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. В качестве помехи рассматривалась шумовая помеха — АБГШ. При учете многолучевого распространения радиоволн использовались стандартные модели каналов RC20 и RL20. Влияние доплеровского сдвига частот не учитывалось. Результаты экспериментальной оценки помехозащищенности КРУ с QPSK, 16QAM, 64QAM сигналами, при типовой скорости кодирования R =3/4, представлены в виде среднего значения вероятности ошибки на бит P_b, который соответствует вероятности ошибочного приема бита после различных этапов декодирования (рис. 35 и 36) — на входе декодера Витерби (P b in Vit) и на выходе этого декодера (P b out Vit).

Анализ графиков на рис. 35 показал следующее. Значения показателей P _{e out Vit} на выходе декодера Витерби в райсовской линии (полет БПЛА в прямой радиовидимости ПУ) соответствует ухудшению их на 1,5–5 дБ относительно гауссовой линии, что соответствует значению потерь за счет приема переотраженных сигналов. По мере роста ОСШ q увеличивается отклонение показателей P _{b out Vit}, что соответствует изменению структуры ошибок (наблюдается группирование ошибочно принятых бит) в радиолинии и на выходе декодера Витерби.

Аналогичный эффект характерен и для рэлеевской модели радиолинии (полет БПЛА в отсутствии радиовидимости ПУ в пересеченной местности или в городских условиях) — рис. 36. Наблюдается сдвиг значений P _{b out Vit} на выходе декодера Витерби на 10–20 дБ вправо, в рэлеевской линии относительно гауссовской, а также серии ошибочных битов (до 10 бит), разделенных интервалами безошибочного приема до нескольких десятков секунд. Данное исследование качественно и количественно соответствует результатам.

Рисунок 35. Зависимость P b (q) на входе (P b in Vit) и выходе кодера Витерби (P b out Vit) для гауссовской и райсовской радиолиний

Рисунок 36. Зависимость P _{b (q)} на входе (P _{b in Vit}) и выходе кодера Витерби (P _{b out Vit}) для гауссовской и рэлеевской радиолиний

Оценка вклада помехоустойчивого кодирования в повышение помехозащищенности радиолиний связи с БПЛА проводилось путем оценки значения вероятности ошибки на бит на входе (P _{b in Vit}) и на выходе декодера Витерби (P _{b out Vit}). Данные значения для райсовской и рэлеевской радиолиний для кодовых скоростей R = 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 для сигнала 64QAM представлены на рис. 37.

По результатам анализа можно сформировать приблизительные предельные значения ОСШ _q (таблица 11), при которых достигается требуемый уровень достоверности приема для типовых схем сигнально-кодовых конструкций, используемых в КРУ и в линии передачи данных. При ориентировании на эти данные следует иметь ввиду, что, как правило, разработчиками КРУ закладывается дополнительный запас на помехоустойчивость порядка 10 дБ. Указанные в таблице 11 данные является очень приблизительной и грубой оценкой, окончательная оценка требуемых энергетических затрат необходимых для нарушения функционирования КРУ и линии передачи данных средствами РЭП проводится после вскрытия сигнально-кодовых конструкций, используемых в радиолиниях «ПУ — БПЛА».

Рисунок 37. Влияние значения скорости кода на помехоустойчивость линии радиосвязи

Таблица 11. Приблизительные значения ОСШ при которых достигается требуемый уровень достоверности приема в радиолиниях связи «ПУ — БПЛА» для типовых схем сигнально-кодовых конструкций

Значения ОШП в таблице 11 не учитывают возможности использования таких способов повышения помехозащищённости как расширение базы сигнала или использование режима ППРЧ.

Для оценки помехозащищенности других сигнально-кодовых конструкций, которые не указаны в таблице 11.

Достигаемое на входе ПРМ радиолинии значение ОСШ оценивается путем расчета энергетического бюджета радиолинии.

Подводя итог оценке возможностей подавления линий КРУ и передачи данных, необходимо еще раз акцентировать внимание на то, что несмотря на достаточные возможности существующих средств РЭП по эффективному подавлению этих линий, такое подавление не гарантирует какой-либо определенной реакции БПЛА в виде прекращения полета БПЛА в направлении контролируемого рубежа, активации «программы возвращения» или «программы посадки» и т. д. Именно отсутствие однозначной реакции БПЛА на успешное подавление радиолиний является существенным недостатком комплексов противодействия БПЛА основанным исключительно на РЭП.

5.2.5. Особенности информационно-технического воздействия с целью вмешательства в процесс функционирования систем БПЛА или перехвата управления

Если по результатам анализа КРУ средствами РРТР удается определить не только тип и структуру сигналов, но также вскрыть формат и структуру передаваемых данных, тип используемого протокола управления или кодека связи, то появляется возможность подмены управляющих команд БПЛА или передачи ложных данных путем формирования имитирующей помехи, прицельной по частоте и структуре сигнала, а также по структуре и формату передаваемых данных. Фактически задача вскрытия формата и протокола передаваемых данных в КРУ относится уже не к задачам, которые решаются средствами РРТР, а к задачам средств форматной, потоковой и сетевой компьютерной разведки (КР). При этом формирование вышеуказанного типа помех соответствует уже не «чистому» РЭП, а, в большей степени, имитонавязыванию ложного управления или информационно-техническому воздействию (ИТВ) на БПЛА, реализуемого через его КРУ. Одним из основных достоинств воздействия ИТВ на БПЛА является ее скрытность. Отсутствие явных признаков деструктивных воздействий на БПЛА, существенно затрудняет своевременное и адекватное принятие мер противодействия со стороны ПУ и операторов системы.

Доступ средств КР к форматам передаваемых данных КРУ возможен если в ней используется протокол шифрования с низкой криптоустойчивостью, либо протокол шифрования не используется вообще. Для БПЛА, в которых КРУ реализуется на основе коммерческих технологий Wi-Fi, WiMAX Mobile и LTE, средствами КР могут эксплуатироваться следующие уязвимости:

– подмена данных авторизации при установлении или поддержании соединения в КРУ;

– использование в Wi-Fi для шифрования передаваемых данных протоколов WEP (Wired Equivalent Privacy) и WPA (Wi-Fi Protected Access), которые имеют низкую криптографическую стойкость, при этом известны способы, позволяющие вскрыть ключевую информацию за считаное число минут;

– использование в WiMAX Mobile для шифрования алгоритма DES (Data Encryption Standard) с ключами TEK (Traffic Encryption Key), которые имеют ограниченный срок действия, а также использование ложных сертификатов идентификации абонентских станций X.509;

– уязвимости процедур «attach», «detach» и «paging» для сетей LTE и т. д.

После доступа средств КР к форматам передаваемых в КРУ данных, анализа их структуры и особенностей, появляется возможность сделать вывод о следующих аспектах управления БПЛА:

– используемые протоколы и форматы передачи данных в КРУ на канальном, сетевом и транспортном уровнях модели OSI (Open System Interconnect);

– используемый протокол управления БПЛА;

– текущая задача БПЛА, текущая последовательность выполняемых команд;

– данные о состоянии подсистем БПЛА (в составе ТМИ), данные от бортовых средств полезной нагрузки (прежде всего ОЭС);

– местоположение БПЛА по данным от бортовой навигационной системы;

– структура адресации, маршрутизации, а также приоритетности при передаче команд управления и данных полезной нагрузки в сети управления группой БПЛА;

– типы используемых на БПЛА и ПУ управляющей операционной системы (ОС), программного обеспечения (ПО), микроконтролеров (МК) управления радиосетью, отдельными бортовыми подсистемами и средствами полезной нагрузки БПЛА.

Вышеуказанные признаки формируют исходные данные для анализа уязвимостей одиночного или группы БПЛА как стандартной удаленной информационной системы (ИС) или, как сейчас их еще часто называют, киберфизической системы, каналом доступа к которой является КРУ. Общая классификация стандартных ИТВ, которые могут быть реализованы в отношении ИС, представлена на рис. 38.

Рисунок 38. Классификация ИТВ

На основе анализа уязвимостей системы «ПУ — БПЛА» как стандартной ИС можно предположить, что в отношении этой системы могут быть успешно реализованы следующие ИТВ:

– ИТВ, основанные на нарушении доступности БПЛА или ПУ:

— ИТВ, направленные на нарушение синхронизации и правил вхождения в связь;

— ИТВ, направленные на снижение эффективности протоколов канального или сетевого уровней радиосети;

— ИТВ типа DOS или DDOS-атаки на входные порты ИС, с целью переполнения входного буфера;

— ИТВ на нарушение нормального функционирования ПО МК, управляющих средствами связи;

– ИТВ, основанные на нарушении конфиденциальности и целостности связи между БПЛА или ПУ:

— внедрение в КРУ ложного ПУ с целью перехвата управления БПЛА и навязывания ему новых режимов полета;

— отправка на БПЛА некорректных или разнонаправленных команд, которые переводят его в аэродинамически-неустойчивый режим полета;

— отправка на БПЛА команд «снижение» или «отключение питания двигателей», а также других команд, однозначно ведущих к немедленному прекращению полета БПЛА;

— отправка на БПЛА команд отключения бортовой аппаратуры полезной нагрузки;

— внедрение в КРУ ложного «виртуального» БПЛА, предоставляющего ПУ такую ложную ТМИ, которая вынуждает ПУ формировать заведомо некорректные команды управления БПЛА, переводящие последний в аэродинамически-неустойчивый режим полета;

– ИТВ основанные на нарушении целостности и доступности ОС или ПО на БПЛА или ПУ:

— использование стандартных уязвимостей управляющих ОС или ПО для формирования ИТВ на них с целью блокирования нормального режима их функционирования;

— скрытый перевод аппаратных средств БПЛА в режим повышенного расхода энергии или в аэродинамически-неустойчивый режим полета;

— внедрение в управляющие ОС или ПО компьютерных вирусов, которые создают условия для нарушения функционирования ОС и ПО или для перехвата управления БПЛА;

— внедрение в БПЛА программных или аппаратных закладок, реализующих несанкционированные режимы работы или подключение к другому «несанкционированному ПУ» и исполнение его команд с более высоким приоритетом.

В целом при формировании ИТВ на БПЛА, последний рассматривается как стандартная ИС. В этом смысле таргетированная атака на ОС и ПО БПЛА фактически не отличается атаки какой-либо другой удаленной ИС. При этом, особенностью ИТВ на БПЛА является то, что формируемые ИТВ должны приводить к максимально быстрому прекращению полета БПЛА к контролируемому рубежу с минимальным ущербом.

Рассматривая вопрос организации ИТВ на БПЛА, необходимо отметь, что несмотря на распространение в популярных СМИ большого числа сообщений об успешном «взломе» БПЛА и перехвате управления ими, создание такой системы представляется весьма нетривиальной научно-технической задачей. Организация ИТВ на БПЛА требует интеграции средств РРТР и КР в единый комплекс разведки сигнальных, форматных, потоковых и сетевых параметров КРУ, обеспечивающих автоматическое вскрытие и получения данных об ОС и ПО, используемых на БПЛА и на ПУ, в весьма сжатые сроки (в лучшем случае — порядка нескольких десятков секунд, пока БПЛА движется к контролируемому рубежу), основываясь на весьма ограниченном числе перехваченных пакетов из относительно низкоскоростной линии КРУ.

Формирование ИТВ потребует интегрирования в единый комплекс средств РЭП и ИТВ, которые бы на основе данных о сигнальных, форматных, потоковых и сетевых параметрах КРУ, БПЛА и ПУ автоматически выбирали сценарии наиболее оптимальных ИТВ и затем в режиме реального времени формировали таргетированные атаки на элементы системы «БПЛА — ПУ», с целью скорейшего прекращения полета БПЛА. Действующие полнофункциональные системы, решающие подобные задачи в режиме реального времени в отношении БПЛА, или хотя бы их проекты, к настоящему времени автору неизвестны.

Вместе с тем, в отдельных проектах систем РЭП для противодействия БПЛА встречаются технические решения, направленные на определение факта использования одного из наиболее распространенных протоколов управления коммерческими малыми БПЛА (MAVlink, SLT.DSM, XBee и др.) и формирование в рамках этого конкретного протокола ложных команд управления БПЛА: «посадки», «снижения» и т. д.

Более реализуемым, при решении задачи противодействия малым коммерческим БПЛА, выглядит способ разработки специальных программных закладок, внедряемых в управляющую ОС или ПО БПЛА при их сертификации, например, для продажи и применения на территории России. При этом данная программная закладка должна предусматривать прием по стандартным радиоканалам (например, Wi-Fi) и обработку с наивысшем приоритетом специализированных команд запрета полета, которые могут транслироваться «виртуальными ПУ», размещаемыми на рубежах контролируемых зон. Такая мера позволит на 90 % однозначно закрыть проблему противодействия коммерческим малым БПЛА в зонах, где их полет запрещен, причем без разработки дорогостоящих средств РЭП с потенциально сомнительной эффективностью.

5.3. Противодействие БПЛА средствами функционального поражения СВЧ излучением

Современные комплексы ПВО при поражении БПЛА вынуждены расходовать большое количество боеприпасов, которые с одной стороны, имеют низкую вероятность поражения, с другой стороны, являются невосполнимым материальным ресурсом, исчерпание которого ведет к невозможности комплекса ПВО в дальнейшем выполнять свою целевую задачу.

Средства РЭП не расходуют подобных материальных ресурсов и нуждаются исключительно в энергетическом обеспечении, которое может быть стационарным. Однако, успешные вскрытие и подавление каналов навигации, управления и радиосвязи не гарантируют, что БПЛА прекратит свой полет в направлении контролируемой зоны. Именно отсутствие однозначной реакции БПЛА на успешное подавление является существенным недостатком комплексов противодействия БПЛА, основанным на РЭП. Вышеуказанного недостатка лишены другие средства, принцип функционирования которых основан на формировании направленного ЭМИ для нанесения ущерба целям — средствам функционального поражения электромагнитным излучением (ФП ЭМИ).

Средства ФП ЭМИ обладают большим «площадным эффектом», обеспечивая относительно эффективное прекращение полета практически всех БПЛА, попадающих в зону их действия независимо от их типа, режима управления (дистанционное управление или автономный полет), типа навигационной системы. Эффективность ФП ЭМИ основана на изменениях электрофизических параметров полупроводниковых элементов многочисленных РЭС, функционирующих в составе БПЛА.

Вместе с тем эффективность средств ФП ЭМИ имеет и оборотную сторону. В частности, им свойственны другие существенные недостатки — высокая мощность создаваемого ЭМИ и сложность обеспечения его «избирательности» в отношении поражаемых РЭС. Это остро ставит вопрос обеспечения ЭМС средств ФП ЭМИ с другими РЭС в составе комплекса противодействия БПЛА.

Для всесторонней оценки данного способа поражения БПЛА рассмотрим основы функционального поражения РЭС сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, имеющиеся в настоящее время прототипы подобных средств ФП ЭМИ, на основании чего проведем оценку эффективности применения данных средств поражения против БПЛА.

 

5.3.1. Особенности функционального поражения радиоэлектронных средств СВЧ излучением

Функциональное поражение электромагнитным излучением – разрушение и/или повреждение элементов РЭС путем использования однократных или многократных импульсных электромагнитных воздействий, приводящих к необратимым изменениям электрофизических параметров в полупроводниковых или оптико-электронных элементах РЭС в результате их перегрева или пробоя.

Основным отличием ФП ЭМИ от РЭП является физический принцип нанесения ущерба. При ФП ЭМИ ущерб РЭС причиняется путем необратимого (катастрофического) или обратимого (восстанавливаемого) изменения физико-химической структуры элементов РЭС вследствие воздействия электромагнитных полей на материалы, входящие в состав электронных и полупроводниковых приборов и других компонентов этих систем. Эффект воздействия средств ФП ЭМИ на РЭС основан на возможности изменения физико-химических свойств электро- и радиоматериалов при облучении их сильными электромагнитными полями. Необратимые изменения свойств вещества, приводящие к качественно новым образованиям с иной электромагнитной структурой, происходят при значительной энергии воздействующего ЭМИ.

В зависимости от мощности, длительности импульсов, рабочей частоты источника ЭМИ и расстояния до РЭС эффекты от электромагнитного воздействия могут быть различными — от кратковременного снижения качества функционирования и временной потери работоспособности РЭС до его полного повреждения или разрушения в результате перегрева или полевого пробоя.

При воздействии ЭМИ на метровых и более длинных волнах на металлических корпусах РЭС наводятся значительные электродвижущие силы (ЭДС), отказывают различные электронные схемы и исполнительные элементы. При воздействии ЭМИ в дециметровом или сантиметровом диапазоне волн, совпадающем с рабочим диапазоном РЭС, повреждаются входные устройства (в частности, СВЧ-диоды). Миллиметровые волны проникают в щели экранов, повреждая как входные цепи, так и экранированные устройства микроэлектроники.

При взаимодействии мощных СВЧ-колебаний с РЭС БПЛА могут наблюдаться два основных эффекта:

– наведение на контурных элементах (выводах полупроводниковых приборов, печатных проводниках и т. д.) СВЧ-мощности, которая приводит к электрическим перегрузкам;

– непосредственное взаимодействие СВЧ-импульсов со структурой и материалом полупроводникового элемента.

Мощности ЭМИ, формируемых известными средствами ФП ЭМИ, могут превышать десятки ГВт, при этом длительности их импульсов лежат в пределах от миллисекунд до наносекунд. В большинстве практических случаев функциональное поражение БПЛА при применении ЭМИ имеет место при отказе хотя бы одного из основных полупроводниковых элементов РЭС, управляющего полетом.

Перечень типовых нарушений работоспособности радио- и электротехнического оборудования РЭС при их эксплуатации в условиях воздействия ЭМИ приведен в таблице 12.

Таблица 12. Типовые нарушения работоспособности радио- и электротехнического оборудования РЭС при воздействии ЭМИ

Элементная база РЭС весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам. Поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен «выжечь» полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Даже у кремниевых сильноточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной стойкостью к перегревам, напряжение пробоя составляет 15–65 В, а у арсенид-галлиевых приборов — 10–12 В. Запоминающие устройства имеют пороговые напряжения порядка 7 В, типовые логические интегральные схемы на МОП-структурах — 7-15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при 3,3–5 В.

Кроме того, анализ результатов отечественных и зарубежных исследований воздействия импульсов ЭМИ наносекундной длительности напряженностью 2-10 кВ/м (при частоте следования импульсов порядка 1 МГц) на вычислительные блоки и микропроцессоры РЭС показал, что уровни наводимых напряжений приводят к отказам этих элементов и ложным срабатываниям в них, что делает практически невозможным корректное функционирование в них программного обеспечения.

Источниками импульсов мощного СВЧ ЭМИ могут быть мощные релятивистские СВЧ-генераторы (взрывомагнитные, магнитокумулятивные), обычные электровакуумные СВЧ-генераторы (усилители), в том числе с временной компрессией излучаемых импульсов, твердотельные генераторы с полупроводниковыми коммутаторами, генераторы с газовыми коммутаторами и др. В качестве излучателей также могут применяться апертурные антенны (зеркальные, рупорные), а также фазированные антенные решетки (ФАР) и активные ФАР.

Основным показателем устойчивости элементной базы к воздействию ЭМИ являются критериальные уровни поражения, определяемые значением энергии, при котором возникают восстанавливаемые и невосстанавливаемые отказы в элементах РЭС. В таблицах 13 и 14 приведены энергетические уровни поражения некоторых элементов, блоков и узлов РЭС.

Таблица 13. Энергетические уровни поражения элементов РЭС при воздействии СВЧ-импульсов

Таблица 14. Уровни функционального поражения некоторых блоков и узлов РЭC при воздействии импульсного СВЧ-излучения

Критериальные (критические для поражаемого оборудования) уровни функционального поражения широкой номенклатуры РЭС отличаются большим разбросом и могут составлять от 10 до 5000 Вт/см². При этом наиболее уязвимыми элементами РЭС являются СВЧ-диоды, работающие во входных трактах преобразователей частоты, интегральные микросхемы и диоды с точечным контактом.

В таблице 15 приведены характеристики нескольких типов генераторов мощных ЭМИ-импульсов миллиметрового и сантиметрового диапазонов электромагнитных волн.

Таблица 15. Характеристики некоторых мощных СВЧ-генераторов миллиметрового и сантиметрового диапазонов волн

Как видно из таблицы 15, наиболее короткие импульсы достигаются в виркаторах, а наибольшая выходная мощность реализуется во взрывомагнитных генераторах (ВМГ). Современный уровень развития СВЧ-генераторов обеспечивает выделение в нагрузке энергии 107–108 Дж, мощность которой эквивалентна мощности энергии, освобождающейся при взрыве заряда взрывчатого вещества массой 10 кг.

5.3.2. Тактико-технические характеристики типовых средств функционального поражения СВЧ излучением, ориентированных на противодействие БПЛА

Прикладные исследования по созданию экспериментальных средств ФП ЭМИ ведутся с 1995 г. при этом опытные образцы этих средств регулярно проходят испытания в ходе военных конфликтов.

К достоинствам средств ФП ЭМИ при их применении против БПЛА можно отнести следующие:

– расширение диапазона решаемых задач за счет возможности поражения не излучающих БПЛА;

– универсальность (способность ЭМИ поражать широкую номенклатуру БПЛА, при этом эффективность поражения БПЛА не зависит от их типа, габаритов, функционального назначения);

– внеполосность (способность ЭМИ проникать внутрь РЭС БПЛА помимо полосы пропускания его приемных трактов радиосвязных РЭС);

– эффективное воздействие на БПЛА с высокой помехозащищенностью к применению традиционных способов РЭП;

– отказ от сложных средств анализа и имитации сигналов для подавления канала навигации и радиосвязи БПЛА, которые традиционно используются в РЭП;

– снижение в ряде случаев требований к качеству целеуказания (по местоположению, частотному диапазону, режимам работы), которое необходимо для поражения БПЛА противника.

Перспективные образцы средств ФП ЭМИ основаны на генерации кратковременного импульса ЭМИ большой мощности, способном вывести из строя РЭС, составляющие основу системы управления любого БПЛА.

Основываясь на данных об испытании опытных образцов, можно сформировать приблизительные обобщенные ТТХ средств ФП ЭМИ.

Мобильные средства ФП ЭМИ:

– используемый диапазон частот: 0,5-20 ГГц;

– частота повторения импульсов: 10 Гц;

– длительность импульса: 200-1000 нс;

– импульсная мощность излучения: 1–5 ГВт;

– энергия в импульсе: 2-10 кДж;

– тип энергоустановки: газотурбинный генератор;

– тип источника ЭМИ: гираторы, виркаторы, черенковский генератор;

– КПД генераторного прибора 36–40 %;

– КПД средства ФП ЭМИ в целом: 20–25 %;

– масса: 6-10 т;

– варианты базирования: автомобиль, бронетранспортер;

– диаметр антенны: 2–5 м;

– дальность действия: в пределах прямой радиовидимости.

Средства ФП ЭМИ одноразового действия:

– используемый диапазон частот: 6-10 ГГц;

– энергия в импульсе: 3–5 ГВт;

– длительность импульса: 150-1500 нc;

– тип источника ЭМИ: взрывомагнитный генератор, резонансный магнетрон, виркатор;

– масса: 500 кг;

– дальность действия: 3–4 км.

Малогабаритные средства ФП ЭМИ:

– используемый диапазон частот: 0,5-100 ГГц;

– энергия в импульсе: 1–5 ГВт;

– длительность импульса: 1-100 нc;

– тип источника ЭМИ: взрывомагнитный генератор, ударно-волновой генератор;

– масса: 40–50 кг;

– дальность действия: 1–2 км.

Вместе с тем, вышеуказанные данные относятся к средствам ФП ЭМИ, так сказать, вообще, без ориентированности этих средств именно на какие-либо определенные объекты поражения. Что касается средств ФП ЭМИ ориентированных на поражение именно БПЛА, то достоверной информации по таким средствам чрезвычайно мало. Вместе с тем, судя по открытым публикациям, работы в направлении создания таких средств ведутся во всех технологически развитых странах, в том числе в США, России и Китае.

В США компания Raytheon с 2013 г. ведет разработку комплекса Phaser, задачей которого является функциональное поражение одиночных и групп БПЛА потоком мощных СВЧ-импульсов. Комплекс Phaser передан в опытную эксплуатацию в 2020 г., по итогам которой ожидается принятие решения о начале серийного производства. Phaser выполнен на основе стандартного грузового контейнера, внутри и снаружи которого устанавливаются необходимые системы (рис. 39). В том же контейнере организовано рабочее место оператора. Основная часть оборудования размещается внутри контейнера. На его крыше помещено поворотное основание с излучателем, который может складываться для транспортировки. Излучатель комплекса Phaser состоит из антенны и управляемого отражающего зеркала. Первая выполнена в виде прямоугольного полотна, установленного под наклоном. Рабочая поверхность направлена внутрь, в направлении зеркала. Зеркало выполнено в виде диска с приводами наведения в двух плоскостях. Его перемещение относительно излучателя обеспечивает управление направлением СВЧ-луча в двух плоскостях. Грубая наводка осуществляется поворотом всей конструкции. Параметры излучателя, мощность, энергопотребление, параметры луча, дальность эффективного поражения БПЛА и т. д. — в открытой печати отсутствуют. При этом, известно, что излучатель имеет два режима. Первый отличается меньшей мощностью излучения и предназначен для серьезного нарушения работы БПЛА. Второй режим предусматривает кратковременное включение излучателя на большую мощность, с целью функционального поражения БПЛА. Комплекс Phaser получает целеуказание о направлении на БПЛА от внешних источников через существующие средства связи и управления. После этого выполняется расчет данных для наведения излучателя с последующим формированием последовательности СВЧ-импульсов. Собственные средства обнаружения и целеуказания в комплексе пока отсутствуют.

Рисунок 39. Комплекс Phaser

Основной задачей комплекса Phaser заявляется создание бесполётных зон ПВО, за счет функционального поражения, прежде всего, БПЛА всех классов, а также, по возможности, пилотируемых летательных аппаратов.

В 2016 г. компания Raytheon провела заводские испытания, в ходе которых комплекс Phaser успешно поразил 33 БПЛА разных типов, причем некоторые цели выполняли полет парами и тройками. Комплекс показал возможность противодействия БПЛА мощным направленным СВЧ-излучением, а также простоту эксплуатации и низкую стоимость боевого применения. Длительность и интенсивность работы в боевом режиме на излучение фактически зависят только от ресурса имеющейся системы энергоснабжения.

В ходе дальнейших доработок компания Raytheon планирует сократить габариты изделия Phaser. Таким образом, в будущем могут появиться компактные и мобильные средства ПВО на основе принципов ФП ЭМИ.

Аналогичные разработки ведутся и в России. Так на выставке ЛИМА-2001 в Малайзии еще в 2001 г. Россия продемонстрировала действующий образец боевого комплекса ФП ЭМИ «Ранец-Э» разработки Московского радиотехнического института РАН (рис. 40).

Рисунок 40. Комплекс Ранец-Э

По заявлению Рособоронэкспорта этот комплекс предназначен для борьбы с малыми БПЛА, а также крылатыми ракетами высокоточного оружия. Комплекс «Ранец-Э» состоит из антенны, высокомощного генератора, подсистемы управления, измерительной установки и источника электропитания. «Ранец-Э» может быть изготовлен в стационарном и мобильном вариантах (масса собственно боевых средств — около 5 т). Мощность излучения — 500 МВт в импульсе длительностью 10–20 нс в X-диапазоне. Комплектация изделия «Ранец-Э» предусматривает возможность использования 2-х антенн (рис. 41):

– с усилением 50 дБи и с шириной главного лепестка ДНА 15–20° — дальность эффективного поражения РЭС 7-14 км, дальность частичного нарушения функционирования РЭС — 22–40 км;

– с усилением 45 дБи и с шириной главного лепестка ДНА 60° — дальность эффективного поражения РЭС до 7 км, дальность частичного нарушения функционирования РЭС — до 23 км.

Эффект функционального поражения достигается путем формирования на поверхности цели напряженности электрического поля, превышающего 1 кВ/м, что вызывает пробои, выводящие из строя РЭС аппарата. Комплекс «Ранец-Э», подобно комплексу Phaser, также получает внешнее целеуказание от РЛС и ПУ сопрягаемых систем ПВО.

Помимо разработки стационарных и мобильных комплексов ФП ЭМИ активно разрабатываются и другие средства такого типа поражения. Одним из перспективных вариантов применения средств ФП ЭМИ является создание малогабаритных генераторов мощного СВЧ-импульса, которые доставляются на рубеж гарантированного функционального поражения РЭС (50-100 м от БПЛА) путем встраивания в артиллерийские снаряды или в ЗУР и запуска последних в направлении группы БПЛА.

В частности, обсуждается перспективный вариант ЗУР для ЗРК «Тор» оснащенной ВМГ, вместо классической боевой части. ВМГ обеспечивает прямое преобразование энергии взрыва в энергию ЭМИ с помощью специального встроенного СВЧ-генератора. При массе ВМГ порядка 12–15 кг, что является приемлемым для ЗУР, применяемой в ЗРК «Тор», излучаемой ВМГ энергии достаточно для функционального поражения РЭС группы БПЛА в радиусе до 300–500 м от точки подрыва, что обеспечивает реализацию принципа «одна ракета — группа БПЛА».

В качестве ТТХ БЧ ЗУР оснащенных средством ФП ЭМИ на основе ВМГ можно рассматривать следующие характеристики:

– тип источника ЭМИ: взрывомагнитный генератор;

– энергия в импульсе: 8-50 МДж в зависимости от типа ЗУР;

– дальность действия ЗУР: 2,5-15 км;

– высота действия ЗУР: 2,5-10 км;

– радиус поражения БПЛА от точки подрыва ЗУР: до 500 м;

– способ подрыва: командный;

– масса: 12–15 кг.

5.3.3. Эффективность функционального поражения БПЛА СВЧ излучением

В настоящее время, несмотря на потенциальную перспективность развития средств поражения этого типа, публикаций по оценке эффективности применения подобных средств именно против БПЛА относительно немного.

Исследуется эффективность способа воздействия мощных коротких СВЧ-импульсов на антенну средств радиосвязи БПЛА при их работе в С, S и L диапазонах. Результаты исследования представлены в таблице 16. Как показано в этой работе, эффект нарушения связи, а также необратимое функциональное поражение средств радиосвязи БПЛА происходят из-за наведения СВЧ-импульсами паразитного напряжения на его антенне, которое, вследствие низких изоляционных свойств материалов электронных компонентов БПЛА, начинает негативно влиять на элементы приемного тракта, прежде всего, усилители, вплоть до их полного отказа.

Представлены экспериментальные исследования влияния СВЧ-импульсов на малые коммерческие БПЛА DJI Phantom 3 и Phantom 4. Результаты исследования показывают, что воздействие СВЧ-импульсов шириной 2–3 ГГц с максимумом в области 1–2 ГГц с длительностью 200–270 пс, в зависимости от значений напряжённости формируемого на БПЛА электрического поля, ведут к двум типам отказов. При формировании напряжённости электрического поля порядка 1,4 кВ/м наблюдаются необратимое нарушение функционирования БПЛА, потеря управления и его «неуправляемая посадка», т. е. фактически его полное функциональное поражение. При формировании напряжённости электрического поля порядка 0,05-0,07 кВ/м наблюдается обратимые эффекты нарушения приема-передачи данных, ошибки в выполнении команд управления и т. д. При такой напряженности, прекращение воздействия ведет к восстановлению управляемости БПЛА.

Таблица 16. Результаты исследования воздействия коротких СВЧ-импульсов на антенну средств радиосвязи БПЛА

В целом вышеуказанные данные, согласуются с критическими значениями напряженности электрического поля на поверхности БПЛА, необходимыми для его функционального поражения, приводимыми для комплекса «Ранец-Э» (рис. 41), которой был рассмотрен ранее. Судя по графику, уровень напряженности электрического поля, ведущий к нарушению функционирования БПЛА, составляет от 1 кВ/м, а уровень полного функционального поражения — 3 кВ/м.

Рисунок 41. Уровни напряженности электрического поля на поверхности цели, формируемые комплексом «Ранец-Э» на различных расстояниях до цели

Для реализации внутриполостного режима функционального поражении БПЛА требуется обеспечить следующую мощность на входе соответствующих радиоэлектронных элементов БПЛА. Для деградации микроволновых диодов и интегральных схем необходима мощность на входе приемников поражаемых РЭС от 0,006 до 0,4 Вт, коммутирующих диодов и маломощных транзисторов — 0,06-9,5 Вт, микроволновых диодов и микросхем — от 6,125 до 125 Вт, коммутирующих диодов и маломощных транзисторов соответственно — от 62 Вт. Расчетная напряженность электрического поля, обеспечивающая такую деградацию радиоэлектронных элементов с учетом коэффициента потерь K п= –28 дБ, составляет порядка 70 кВ/м при величине рассогласования направлений главных лепестков ДНА средства ФП ЭМИ и БПЛА на 5 дБ, при использовании пачки импульсов длительностью 255 мкс с количеством импульсов N =1000 шт (длительность одиночного импульса 5 нс, период их следования 250 нс). Предложена конструкция антенной системы на основе цилиндрической ФАР с выходной мощностью излучения 0,25 МВт, позволяющей осуществлять внутриполостное функциональное поражение БПЛА с вышеуказанными параметрами в диапазоне частот от 10 ГГц до 12 ГГц на дальности действия до 5 км.

Предложен вариант системы функционального подавления БПЛА, в котором критериальные уровни деградации радиоэлектронных элементов достигаются путем фокусировки ЭМИ. Показано, что для внеполосного подавления РЭС БПЛА с чувствительностью от 5∙10 -13до 10 -14Вт на дальностях 0,5–1 км требуется средство ФП ЭМИ с эффективной площадью апертуры антенны 0,2–0,5 м² выходной мощностью 2 кВт, формирующие плотность потока мощности СВЧ ЭМИ в районе БПЛА от 3,8·10 -3до 50 мкВт/см².

В целом, анализ показывает, что несмотря на отсутствие в настоящее время реальных средств ФП ЭМИ, ориентированных на поражение БПЛА, разработка прототипов подобных средств активно ведется многими технологически развитыми странами. При этом первые опытные экземпляры подобных средств поражения демонстрируют высокую эффективность и могут обеспечивать необратимое поражение всех типов БПЛА на дальности до 10 км. Недостатком этих средств является то, что одновременно с поражением БПЛА поражаются и другие типы РЭС попадающие в зону воздействия, что исключает применение средств ФП ЭМИ в мирное время, в населенных пунктах и на промышленных объектах. Кроме того, отдельным проблемным вопросом, который, судя по всему, пока никак не прорабатывается, является обеспечение электромагнитной безопасности операторов средств ФП ЭМИ.

5.4. Противодействие БПЛА средствами лазерного излучения

 

Функциональное поражение БПЛА лазерным излучением является в настоящее время еще одним перспективным, но пока еще не получившим широкого распространения, способом противодействия БПЛА. Для всесторонней оценки данного способа поражения БПЛА рассмотрим основы поражения объектов лазерным излучением, имеющиеся в настоящее время прототипы подобных средств поражения, на основании чего проведем оценку эффективности применения данных средства против БПЛА.

5.4.1. Особенности поражения объектов лазерным излучением

Лазер, являющийся оптическим квантовым генератором, способен формировать сильное ЭМИ в оптическом диапазоне волн с высокой плотностью энергии в весьма узком телесном угле. Свойство очень узкой направленности луча и высокая энергетическая плотность излучения позволяют применять лазер в качестве средства функционального поражения.

Атмосфера прозрачна для лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,3–1 мкм. Это несколько шире видимой области. Лазеры способны генерировать ЭМИ в широком оптическом диапазоне, однако, как средства функционального поражения практический интерес представляют оптические квантовые генераторы, работающие в так называемых «окнах прозрачности» атмосферы, которым соответствуют волны оптического диапазона λ = 0,5–2 мкм, за исключением «непрозрачных» участков λ = 0,95; 1,15; 1,3–1,5 мкм. В ИК-диапазоне тоже есть «окна прозрачности», где отсутствуют линии молекулярного поглощения различных атмосферных газов и аэрозольных примесей. Однако для длин волн менее 0,3 мкм атмосфера абсолютно непрозрачна. Но даже в диапазоне прозрачности атмосферы лазерный луч рассеивается в облаках, в тумане, на аэрозолях и на пылинках.

Из всего многообразия лазеров наиболее целесообразными к использованию в качестве лазерного оружия считаются твердотельные, химические, со свободными электронами и др. Обобщенные характеристики лазерных устройств приведены в таблице 17.

Таблица 17. Обобщенные характеристики лазерных устройств

Сформированное лазером ЭМИ обладает высокой степенью пространственно-временной когерентности. Временная когерентность поля достигает значения τ ког≈ 0,1 с, благодаря чему удается получить сигнал с узким спектром ( f ≈ 10 Гц).

Высокая степень пространственной когерентности позволяет с помощью простых оптических устройств концентрировать энергию лазера в весьма узком телесном угле. Эта способность лазера позволяет при сравнительно небольшой энергии излучения на выходе оптической системы даже на больших расстояниях до подавляемого РЭС формировать ЭМИ с плотностью энергии, которой достаточно для достижения эффекта функционального поражения на значительных расстояниях (около 10 км). Однако вследствие весьма малого сечения лазерного луча (0,2–0,8 м²) на расстоянии от 20 км и выше возникает проблема точного наведения луча на цель.

Можно выделить следующие механизмы функционального поражения объектов лазерным оружием.

1. Непосредственное поражение электронных приборов путем прямого воздействия мощного узконаправленного лазерного ЭМИ.
2. Выведение из строя объекта за счет вторичного индуцированного излучения плазмы, порождаемой взаимодействием сильного электромагнитного поля и твердого вещества (например, материала корпуса цели). В частности, при облучении управляемых ракет лазерным излучением с плотностью мощности порядка 10 Вт/см² вблизи поверхности обтекателя возникает мощное плазменное образование, являющееся источником некогерентного оптического излучения. В этом случае возможно обратимое (временное) поражение РЭС, которое через некоторое время восстанавливает свои функции.
3. Деструктивное воздействие на поверхностный слой материала цели, в результате лазерное излучение может разрушить тонкостенные оболочки тепловым или ударным воздействием. В этом случае поражающее действие лазерного оружия определяется в основном термомеханическим и ударно-импульсным воздействием лазерного луча на цель и достигается за счет нагревания до высоких температур материалов объекта. Это вызывает расплавление или даже испарение материалов. Действие лазерного излучения отличается внезапностью, скрытностью, отсутствием внешних признаков в виде огня, дыма, звука, высокой точностью, прямолинейностью распространения и практически мгновенным действием.

Среди общих преимуществ лазерного оружия военные специалисты отмечают огромную концентрацию энергии на единице площади, практически мгновенное поражение объекта на недостижимых для других видов оружия дальностях, высокую избирательность поражения. При этом лазерные боевые комплексы могут быть наземного, морского, воздушного базирования.

5.4.2. Анализ средств поражения БПЛА лазерным излучением

В США с 1996 г. дочерней фирмой «Boeing» — Boeing Defense and Space Group велись разработки лазерного оружия большой мощности. В частности, разрабатывался химический лазер COIL (Chemical Oxygen Iodine Laser) авиационного базирования, общей мощностью 6 МВт, способный поражать баллистические ракеты на дальности 400–460 км. Однако комплекс специфичных проблем, связанных с созданием генераторов мощного лазерного излучения, таких как расфокусировка луча вследствие изменения оптико-физических свойств линз под влиянием лазерного излучения, необходимость отвода большого количества тепла, не позволил успешно завершить данный проект.

В 2009 г. компания Northrop Grumman Corporation сумела создать мощный и надежный боевой твердотельный лазер. Ей удалось первой в мире достичь на лазере подобной конструкции мощности луча в 105,5 кВт. Работы ведутся в рамках военной программы JHPSSL (Joint High Power Solid-State Laser — «Модульный высокомощный твердотельный лазер»). В 2010 г. удалось добиться непрерывной работы твердотельного лазера на этой мощности в течение 6 ч. Это произошло во время тестовых испытаний в процессе интеграции системы наведения и слежения перед полевыми испытаниями. По габаритам установка-демонстратор JHPSSL сопоставима с автобусом и состоит из 7 лазерных усилителей мощностью каждого порядка 15 кВт, что в сумме дает 105,5 кВт. В одном из пресс-релизов Northrop Grumman Corporation за 2009 г. сообщалось, что было проведено успешное испытание системы из 8 лазерных усилителей общей мощностью 120 кВт.

В 2011 г. прошли испытания «Морского лазера-демонстратора» MLD (Maritime Laser Demonstrator), созданного Northrop Grumman Corporation (рис. 42). В испытаниях участвовал твердотельный лазер, разрабатываемый в рамках военной программы JHPSSL и состоящий из нескольких модулей мощностью по 15 кВт, который был установлен на борту выведенного из боевого состава эсминца типа Spruance Paul Foster. В пресс-релизе по итогам тестирования сообщалось, что впервые боевая лазерная система для корабля была интегрирована с его радиолокационной системой обнаружения и его навигационной системой, а также впервые лазерное оружие производило «выстрелы» в море с движущейся платформы.

По мнению американских экспертов, лазерные средства поражения идеально подходят для корабельных систем ПВО и ПРО по следующим причинам. Во-первых, на кораблях стоят мощные энергетические установки, зачастую избыточной мощности. Во-вторых, над морем воздух чище, чем над сушей. При этом, изменение акцента разработчиков с мегаваттной мощности в сторону киловаттной скорректировало применение лазерных средств в сторону их использования для поражения БПЛА в составе систем ПВО, а также в сторону создания гибридных систем ПВО-ПРО.

Рисунок 42. Морской лазер-демонстратор MLD

На портале YouTube было выложено официальное видео испытаний созданного исследовательской лабораторией Командования морских систем ВМС лазера LaWS (Laser Weapon System), проходивших 30 июля 2012 г. в Сан-Диего на борту USS Dewey (DDG-105). В апреле 2013 г. ВМС США заявили о планах оснащения в 2014 г. боевых кораблей лазерами, способными поражать БПЛА и мелкие суда. В конце 2014 г. первая боевая лазерная установка была развернута на корабле ВМС США в Персидском заливе.

В 2012 г. компания Lockheed Martin официально представила прототип компактной наземной системы лазерной ПВО-ПРО ADAM (Area Defense Anti-Munitions). Система испытывалась в 2012 и 2013 г. для борьбы с небольшими БПЛА и ракетами на расстоянии в 1,5–2 км и в 2014 г. — против моторных лодок.

Корпорация Boeing в кооперации с британским подразделением европейского консорциума BAE System создало гибрид лазера и малокалиберной автоматической пушки Mk-38. Автоматом Mk-38 на турели вооружаются десантные и вспомогательные суда ВМС США. Эффективный огонь может вестись на дальность 2,5 км. Исполнители в июле 2011 г. объявили о создании прототипа тактической лазерной системы TLS (Tactical Laser System) для поражения БПЛА и малых судов.

Годом раньше подобную систему ПВО-ПРО на авиакосмическом салоне Farnborough-2010 в Великобритании показала американская компания Raytheon. Шесть волоконных лазеров LaWS (Laser Weapon System) общей мощностью 50 кВт были объединены с корабельной 20-мм шестиствольной автоматической артиллерийской установкой Mark 15 Phalanx CIWS (Close-In Weapon System — «орудийная система ближнего боя»). Подразумевается, что комбинированная установка сможет поражать цель 6 лазерами, чьи лучи сведены в одну точку. В первую очередь она предназначена для борьбы с противокорабельными ракетами. Если же это не удастся, то на более близком расстоянии в дело вступит шестиствольная пушка, выпускающая 4500 снарядов в минуту (дальность эффективной стрельбы Mark 15 Phalanx — 1,5 км). На испытаниях в мае 2010 г. система обнаружила, захватила, взяла на сопровождение и поразила четыре БПЛА, летевших на разных высотах и дальностях. Представители Raytheon дали понять, что условия испытаний были близки к реальным боевым. При этом в британских СМИ появилось неподтвержденное сообщение, что один из БПЛА был поражен на дальности 3,2 км при скорости 480 км/ч.

В декабре 2013 г. в США прошли испытания боевого мобильного лазера HEL MD (High Energy Laser Mobile Demonstrator) мощностью 10 кВт для подразделений тактического звена. Во время испытаний установка уничтожила более 90 минометных снарядов и несколько БПЛА. Разработку программы HEL MD ведет корпорация Boeing. В 2014 г. были проведены успешные его испытания в сложных погодных условиях. Идут работы по установке с мощностью лазера 50 кВт, а в дальнейшем — 100 кВт. Это позволит уничтожать цели с более высокой скоростью движения.

Рисунок 43. Лазерная установка Excalibur

Американское военное агентство DARPA испытало в начале 2014 г. установку Excalibur. Она включает в себя 28 волоконных лазеров, объединенных в систему, которая способна фокусировать луч на расстоянии, превышающем 7 км. Каждый элемент обладает излучающей мощностью в 10 кВт. Лазеры объединены в блоки по 7 шт., при этом диаметр такого блока составляет 10 см, а их общее количество и мощность можно наращивать простым соединением. Эксперименты DARPA показали эффективность масштабируемого лазера с набором излучателей. Excalibur использует особый алгоритм оптимизации лазерного излучения и в течение считанных миллисекунд корректирует параметры лазерного луча, компенсируя турбулентность атмосферы. В течение следующих трех лет планируется довести мощность до 100 кВт. Данной мощности достаточно для уничтожения ракет, снарядов, БПЛА и поражения живой силы. Кроме того, такую систему можно будет совместить с существующими платформами: вертолетами, самолетами, кораблями и бронетехникой. Разработчики ожидают, что волоконно-оптический лазер будет в 10 раз легче и компактнее текущих опытных твердотельных лазерных систем.

В 2014 г. ВМС США и компания Kratos Defense & Security Solutions провели модернизацию десантного корабля USS Ponce (LPD-15), в ходе которой он получил новое вооружение и сопутствующее оборудование. На корабле была смонтирована лазерная система ПВО AN/SEQ-3 Laser Weapon System или XN-1 LaWS (рис. 44).

Рисунок 44. AN/SEQ-3 Laser Weapon System (LaWS)

Основным элементом комплекса XN-1 LaWS является твердотельный инфракрасный лазер регулируемой мощности, с пиковой мощностью до 30 кВт. Предполагается, что комплекс XN-1 LaWS может использоваться кораблями ВМС США для самообороны от БПЛА и малых надводных целей. За счет изменения энергии ЭМИ может регулироваться степень воздействия на цель. Так, маломощные режимы смогут поражать ОЭС БПЛА, а полная мощность позволит обеспечить физическое поражение цели, за счет его нагревания и разрушения. Таким образом, лазерная система способна защитить корабль от различных угроз, отличаясь определенной гибкостью применения. Испытания лазерного комплекса AN/SEQ-3 были начаты в середине 2014 г. в режиме с ограничением мощности генератора до 10 кВт. В дальнейшем планировалось провести ряд проверок с постепенным наращиванием мощности. На расчетные 30 кВт планировалось выйти в 2016 г.

Примечательно, что лазерные системы борьбы с БПЛА заинтересовали не только ВМС, но и сухопутные войска США.

Так, в интересах сухопутных войск в 2015 г. компанией Boeing был представлен комплекс Compact Laser Weapon Systems (CLWS или CLaWS) — рис. 45. Задачей этого проекта является создание малогабаритной лазерной системы противодействия БПЛА, которую можно будет транспортировать при помощи легкой техники или силами расчета из двух человек. Комплекс CLWS оснащается лазером мощностью всего 2 кВт, что позволило достигнуть приемлемых боевых характеристик при компактных размерах. Тем не менее, несмотря на меньшую мощность в сравнении с другими аналогичными комплексами, система CLWS способна решать поставленные боевые задачи.

Рисунок 45. Лазерный комплекс CLWS

В 2015 г. в ходе учений Black Dart состоялись испытания комплекса CLWS в условиях, приближенных к реальным. Учебно-боевой задачей расчета было обнаружение, сопровождение и уничтожение малогабаритного БПЛА. Автоматика системы CLWS успешно взяла на сопровождение цель в виде БПЛА самолетного типа, а затем направила лазерный луч на хвостовую часть цели. В результате воздействия на пластиковые агрегаты цели в течение 10–15 с произошло возгорание нескольких деталей с образованием открытого пламени (рис. 46). Испытания были признаны успешными. В 2016 г. по заказу сухопутных войск США были проведены испытания 2 кВт лазера CLWS в рамках испытаний Maneuver Fires Integrated Experiment, для чего лазер смонтировали на стандартном бронеавтомобиле JLTV. В кабине машины установили пульт управления, а блок с излучателем разместили на стойке над грузовой площадкой. Такая компоновка позволяла осуществлять круговую наводку и контролировать почти всю верхнюю полусферу. JLTV с CLWS успешно справился с поиском и уничтожением БПЛА условного противника. В дальнейшем, по мере развития этого проекта планируется разработка комплексов с мощностью 5 и 10 кВт. Так, лазер мощностью 10 кВт должен был выйти на испытания в 2019 г. Однако, пока же продолжаются испытания менее мощной системы.

Рисунок 46. Атака БПЛА системой CLWS, съемка в ИК-диапазоне. Наблюдается разрушение конструкции БПЛА вследствие ее нагрева лазером

Близким к принятию на вооружение можно считать разработанный для БТР Stryker лазерный комплекс GDLS компании Boeing мощностью 5 кВт, задачей которого является борьба с малоразмерными БПЛА во взаимодействии с другими системами ПВО. Этот комплекс получил наименование Stryker MEHEL 2.0. В ходе испытаний MFIX (Manuever Fires Integrated Experiment) в 2016 г. в США, комплекс Stryker MEHEL 2.0 поразил 21 БПЛА из 23 запущенных. На последней версии комплекса дополнительно установлены системы РЭП для подавления каналов связи и навигации БПЛА. Компания Boeing планирует последовательно увеличивать мощность лазера вначале до 10 кВт, а в дальнейшем и до 60 кВт.

В октябре 2018 г. в рамках тех же испытаний MFIX уже другая компания — Raytheon продемонстрировала работу малогабаритной лазерной установки противодействия тактическим БПЛА. Один лазер, установленный на легковом автомобиле, поразил за короткий период 12 БПЛА на удалении до 1,4 км.

В перспективе в армии США должны появиться лазерные системы противодействия БПЛА мощностью до 100 кВт, позволяющие осуществлять их поражение на удалении до 5 км. Ключевое преимущество систем лазерного поражения БПЛА — в уникальной дешевизне единичных «выстрелов».

Не отстают от США и другие технологически развитые страны. Так в 2012 г. немецкая компания Rheinmetall провела испытания лазерной системы мощностью 50 кВт, состоящей из двух комплексов на 30 кВт и 20 кВт, предназначенных для перехвата миномётных снарядов в полёте, а также для поражения воздушных целей, в том числе — БПЛА. В ходе испытаний с расстояния в 1 км была перерезана стальная балка толщиной 15 мм, а с расстояния 3 км были уничтожены 2 малых БПЛА. Необходимая мощность комплексов в этой системе обеспечивается интеграцией необходимого количества модулей по 10 кВт. В 2015 г. на выставке DSEI-2015 компания Rheinmetall представила лазерный модуль мощностью уже 20 кВт, установленный на машину Boxer 8×8. В 2019 г. компания Rheinmetall сообщила об успешном испытании боевого лазерного комплекса мощностью 100 кВт. Данный комплекс включает высокомощный источник энергии, модульный генератор лазерного излучения, управляемый оптический резонатор, формирующий направленный лазерный луч, систему наведения, отвечающую за поиск, обнаружение, распознавание и сопровождение целей, с последующим наведением и удержанием лазерного луча. Система наведения обеспечивает круговой обзор в секторе 360° и угол наведения по вертикали 270°. Лазерный комплекс может быть размещен на наземных, воздушных и морских носителях, что обеспечивается модульностью конструкции. Испытания, проведенные в декабре 2018 г., показали высокие результаты, свидетельствующие о возможном скором запуске оружия в серийное производство. В качестве мишеней для проверки возможностей оружия были задействованы БПЛА и минометные снаряды. Таким образом, компания Rheinmetall последовательно, год за годом, развивала лазерные технологии, и в результате она может стать одним из первых производителей, предлагающих заказчикам серийно производимые боевые лазерные комплексы достаточно высокой мощности, ориентированные на решение задач ПВО, в том числе — на противодействие БПЛА.

В 2015 г. немецкая оборонная компания MBDA на Парижском авиасалоне представила лазерную установку мощностью 40 кВт, которая может сбивать мини-БПЛА в радиусе 3–5 км и успешно использовалась по воздушным целям на расстоянии более 2 км и высоте 1 км. Для подсветки цели и более точного наведения боевого лазера предполагалось использовать еще один лазер малой мощности. При этом ранее компания MBDA испытала лазерную установку мощностью 20 кВт, которая успешно уничтожила мини-БПЛА на расстоянии 500 м, затратив на это 3,4 с. В модернизированной установке были использованы 4 лазера мощностью по 10 кВт, лучи которых фокусировались с помощью системы зеркал. Коэффициент полезного действия (КПД) составлял около 30 %. Благодаря модульному принципу можно собирать и более мощные установки. Инженеры MBDA сочли оптимальным использование от 4 до 6 лазерных модулей в установке, что позволит сохранить небольшие габариты всей системы. Компания также планировала разработать самоходную лазерную установку с переменной мощностью от 5 до 20 кВт.

Отечественные производители средств поражения БПЛА также работают в направлении использования лазерных средств поражения для противодействия БПЛА. Так на выставке «Армия-2020» отечественные производители представили мобильный комплекс «Рать» предназначенный для борьбы с БПЛА с ЭПР порядка 0,01 м². Комплекс обнаруживает БПЛА с ЭПР 0,01 м² двигающихся со скоростью до 200 км/ч с помощью РЛС на дальности до 3,5 км. Противодействие БПЛА данным комплексом носит интегрированный характер — на дальности от 2,5 км используются средства РЭП, подавляющие каналы радиосвязи ПУ — БПЛА в диапазоне 2–6 ГГц, а также средства ФП ЭМИ с целью поражения бортовых РЭС БПЛА; на дальности от 1 км против БПЛА применяется генератор лазерного излучения, по заявлению производителя, гарантированно поражающего малые БПЛА путем их нагрева и разрушения.

5.4.3. Эффективность поражения БПЛА лазерным излучением

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что функциональное поражение БПЛА существующими лазерными комплексами достигается за счет возникновения одного или нескольких эффектов:

– поражение электронных приборов, прежде всего матриц приемников ОЭС бортовой аппаратуры наблюдения БПЛА путем прямого воздействия сильного узконаправленного лазерного ЭМИ;

– нагревание до высоких температур материалов БПЛА, с последующим их возгоранием, расплавлением или разрушением;

– индуцирование плазмы, порождаемой взаимодействием лазерного ЭМИ и твердого вещества (например, пластикового корпуса) БПЛА;

– лазерные средства могут применяться совместно со средствами огневого поражения ПВО для «подогрева» цели, в интересах повышения ее «видимости» для ИК-головок самонаведения ГСН ЗУР комплексов ПВО.

Подавляющее число существующих лазерных комплексов из вышеуказанных эффектов, в основном используют только первые два — поражение ОЭС и поражение конструкции БПЛА путем его нагрева. Рассмотрим их более подробно.

Одним из основных элементов БПЛА, подвергающихся лазерному излучению, является фото- видео-приемник ОЭС. Рассмотрение воздействия излучения большой мощности на фотоприемники основывается на процессах взаимодействия лазерного излучения с полупроводниками, из которых изготавливают приемники оптического излучения ОЭС. Экспериментальные исследования показали, что при плотности энергии лазерного излучения 5∙10 -3 – 10 -2Дж/см² и длительности импульсов 0,3 с температура наружной поверхности фильтра на площади, куда попало излучение, превышает температуру плавления его поверхностного слоя. При плотностях энергии импульсного лазерного излучения на входном зрачке ОЭС порядка 10-2 Дж/см² происходит быстрый нагрев приемника излучения до высокой температуры. Такие уровни облучения могут быть созданы лазерным источником с энергией излучения в импульсе 200–300 Дж на дальностях порядка 5 км.

Что касается поражения БПЛА путем его нагрева, то здесь необходимо отметить, что такой способ поражения зависит от мощности лазерного ЭМИ и времени удержания лазерного луча на БПЛА. Результаты испытаний показывают, что для теплового поражения БПЛА требуется удержание на нем лазерного луча мощностью 2 кВт в течении 10–15 с, а луча 20–50 кВт — 0,5–5 с. Такая длительность удержания луча на цели является существенной проблемой на высоких дальностях поражения (свыше 10 км). Например, для того, чтобы попасть в отсек с двигателем БПЛА с размахом крыла 1 м на удалении 2 км требуется угловая точность наведения лазерного луча не хуже 0,00145°. Поскольку БПЛА находится в движении и маневрирует, то реальная точность ориентации лазерного луча для получения эффекта поражения БПЛА должна быть еще на порядок выше. Выдержать это требование в ближайшее время вряд ли будет возможно.

Сегодня функциональное поражение БПЛА является еще экспериментальной технологией. Однако, результаты испытаний первых прототипов позволяют утверждать, что именно данный тип поражения малых коммерческих БПЛА имеет высокую эффективность и наилучшие перспективы развития. К основным достоинствам данного типа поражения стоит отнести следующее.

1. В сравнении со средствами ПВО, лазерные средства поражения не расходуют какой-либо ресурс материальных средств (снаряды, ракеты и т. п.), при этом возможности непрерывной работы на отражение массированного налета группы БПЛА ограничены исключительно энергоемкостью источника питания, а при наличии стационарного питания — ограниченны режимом непрерывной работы генератора лазерного ЭМИ на излучение.
2. В сравнении со средствами РЭП лазерные средства поражения, обеспечивают однозначный эффект прекращения полета БПЛА за контролируемую зону путем его нагрева с последующем разрушением. Причем данный эффект не завит от достоверности предварительного вскрытия параметров командной радиолинии управления или эффективности постановки помех. Средства поражения лазерным излучением обладают высокой избирательностью, могут применяться против БПЛА, осуществляющих полет в режиме «радиомолчания» и по автономной программе, днем и ночью, в условиях как мирного, так и военного времени, в том числе — в черте городской застройки и на промышленных объектах.
3. В сравнении со средствами поражения СВЧ ЭМИ при сопоставимой эффективности лазерные средства поражения не требуют проведения масштабных мероприятий по обеспечению ЭМС с другими РЭС, а также мероприятий по электромагнитной безопасности операторов данных средств.

Вероятность функционального поражения БПЛА без отражателей и защитных экранов P _порс помощью лазерного излучения можно определить по выражению:

где:

P _обн – вероятность обнаружения БПЛА в интересах выдачи целеуказания на лазерное средство поражения. Обнаружение может производиться как РЛС так и ОЭС;

P _нав – вероятность успешного наведения лазерного луча на БПЛА. Для механической следящей системы этот показатель применительно к рассмотренным выше условиям находится на уровне 0,8–0,87;

P _уд – вероятность удержания лазерного луча на БПЛА в течение заданного времени. Для БПЛА летящего прямолинейно с постоянной скоростью P уд≈ 0,9. Для БПЛА, маневрирующего с перегрузкой g ≥1,7 вероятность удержания луча, составляет P уд≤0,3;

P _разр – вероятность того, что воздействие лазерного луча на конструкцию БПЛА приведёт к её разрушению, возгоранию, взрыву горючего или боеприпаса. При возможности точной идентификации цели эта величина может достигать значения P _разр→1. В других случаях, прожиг пустотелого корпуса или плоскости крыла, к фатальным последствиям для БПЛА не приведет. По крайней мере, все попытки повредить вращающийся воздушный винт БПЛА во время экспериментов окончились безрезультатно. Кроме того, на эту вероятность влияют факторы трассы распространения луча — облачность, дымка, туман, осадки резко снижают вероятность разрушения P _разр даже при условии высоких показателей обнаружения, наведения и удержания луча.

К недостаткам и проблемным вопросам использования лазерных средств поражения можно отнести следующее.

1. Эффективность лазерных средств поражения существенно зависит от метеоусловий. Низкая облачность, дымка, туман, осадки, все это резко снижает эффективность применения данных средств.
2. Эффективность лазерных средств поражения может быть существенно снижена, фактически сведена к нулю, применением одиночными или группой БПЛА таких элементарных способов маскировки как распыление аэрозолей типа «дымовая завеса».
3. Лазерные средства поражения требуют высокоточного внешнего целеуказания, как правило, от РЛС или ОЭС обнаружения БПЛА.
4. Для достижения эффекта поражения БПЛА требуется удержание лазерного луча на цели в течение 0,5-15 с, что на высоких дальностях и при маневренном полете БПЛА является достаточно сложной технической задачей.
5. С развитием и широким распространением технологий лазерного поражения ожидается переход к использованию в корпусах БПЛА материалов, специально ориентированных на отражение или рассеивание лазерного излучения.

В целом отметим, что современные лазерные системы находятся только в начале своего пути в качестве эффективной системы ПВО и противодействия БПЛА. Научно-исследовательский задел 2010-х гг., полученный при проведении испытаний первых образцов лазерного вооружения, позволил сформировать основные принципы построения лазерных комплексов ПВО — использование твердотельных и волоконных лазеров, а также построение лазерных систем по модульному принципу, путем объединения нескольких лазерных генераторов в единый комплекс. Однако несмотря на наличие успешно работающих прототипов, вопросы объединения большого числа генераторов, объединение генераторов высокой мощности, синхронизация их работы и сведение всех лучей на цели на высокой дальности, повышение КПД лазерных систем, а также создание эффективных систем теплоотведения — это сложные технические задачи, которые до конца еще не решены.

 

5.5. Другие средства и способы противодействия БПЛА

 

5.5.1. Противодействие БПЛА с использованием специальных БПЛА-перехватчиков

Данный способ противодействия БПЛА является одним из наименее проработанных, однако, в перспективе — одним из наиболее перспективных.

В качестве платформы БПЛА-перехватчика рассматривался многофункциональный БПЛА, внешний вид и компоновка которого приведена на рис. 47. Целями для БПЛА-перехватчика рассматривались:

– воздухоплавательная техника;

– БПЛА со скоростями полёта до 300 км/ч.

Рисунок 47. Компоновка БПЛА-перехватчика (вариант)

Предполагалось двухэтапное применение такого БПЛА в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Предварительное целеуказание для БПЛА-перехватчика осуществлялось с наземного ПУ. В качестве средства поражения на БПЛА-перехватчике может быть установлена малокалиберная лёгкая гладкоствольная пушка. В качестве поражающих элементов — композитная дробь.

Результаты предварительных исследований, показали приемлемый уровень боевой эффективности такого БПЛА-перехватчика при перехвате одиночных целей:

– для свободно дрейфующего воздушного шара диаметром 4 м, объемом 33,5 м³ вероятность поражения составила P пор≥0,7;

– для одиночного БПЛА, маневрирующего с перегрузкой 1,5g и изменением курса («змейка») на скорости 150 км/ч вероятность поражения составила P пор≈0,67.

Однако, оказалось, что применение БПЛА-перехватчика для противодействия группе из 4-х БПЛА не привело к успешному перехвату всех целей: половина перехватываемой группы БПЛА успешно выполнила свою задачу. При этом, замена средства поражения с гладкоствольной пушки на комплект управляемых малогабаритных ракет с ГСН не привела к улучшению результата.

В отсеке бортового оборудования БПЛА-перехватчика (рис. 47) предлагается разместить большое количество «пакетов» с поражающими элементами. При этом в качестве поражающих элементов могут рассматриваться:

– объемные сети или нити из высокопрочных материалов;

– иглы;

– клейкие аэрозоли;

– горючие аэрозоли.

В процессе боевого применения БПЛА-перехватчик достигает группы перехватываемых БПЛА и на маршруте их полета выбрасывает пакеты, которые, самовскрываясь на определенной высоте, формируют «бесполетную зону» противодействия. Количество применяемых пакетов, зависит от плотности и количества БПЛА в группе и позволяет многократно использовать БПЛА-перехватчик.

Критическими для принятия решения по продолжению дальнейших исследований явились следующие факторы:

– в среднем, стоимость поражения БПЛА существенно превышает стоимость самих поражаемых БПЛА;

– низкая эффективность применения БПЛА-перехватчика против групп малогабаритных маневренных БПЛА;

– существенное усложнение структуры воинского формирования, которому должен быть придан комплекс с БПЛА-перехватчиком, и, как результат, утрата оперативности и мобильности этого воинского формирования;

– быстрое и резкое снижение эффективности комплексов с БПЛА-перехватчиками по мере расходования таких БПЛА из комплекта в потери.

Одним из вариантов преодоления вышеуказанных негативных факторов, по отношению к одиночным БПЛА, является создание системы из высокоинтеллектуальных БПЛА-перехватчиков, патрулирующих заданный район. Компания Airspace Systems (г. Сан-Леандро, США) разработала подобную систему, в которой мощные БПЛА-перехватчики, оборудованные сетью, обнаруживают, наводятся и осуществляют перехват малых «БПЛА-квадрокоптеров». Как указывает разработчик, БПЛА-перехватчики могут автономно обнаруживать другой БПЛА-нарушитель на трассе своего патрулирования, самостоятельно рассчитывать и прогнозировать траекторию его полета, догонять с опережением и сбрасывать на БПЛА-нарушитель кевларовую сеть.

Примерные характеристики БПЛА-перехватчиков, выстреливающих сеть в перехватываемый БПЛА, приведены в таблице 18.

Таблица 18. Примерные характеристики БПЛА-перехватчиков, выстреливающих сеть

Рисунок 48. Использование БПЛА-перехватчиков оборудованных сетью

В некоторых других решениях сеть не выстреливается в БПЛА-нарушитель, а постоянно закреплена снизу БПЛА-перехватчика, что позволяет ему «собирать» сетью за один вылет несколько малых «БПЛА-квадрокоптеров» (рис. 48). Именно такой способ применения БПЛА-перехватчиков использует Японская полиция для пресечения несанкционированных полетов БПЛА-квадрокоптеров при проведении массовых мероприятий.

5.5.2. Противодействие БПЛА с использованием горючих аэрозолей

При использовании против БПЛА аэрозольного облака горючего вещества оно заблаговременно распыляется на трассе полета БПЛА и впоследствии поджигается, например, путем использования трассирующих боеприпасов.

При использовании аэрозольного облака горючего вещества, роль топлива могут выполнять: окись этилена и окись пропилена, бутилнитрит и пропилнитрит, МАРР: техническая смесь метилацетилена, аллена (пропадиена) и пропана. Возможно использование смесей горючих (включая лёгкие бензины) и мелкодисперсного порошка алюминий — магниевого сплава в пропорции 10:1.

Данный способ борьбы с БПЛА относительно прост, однако имеет свои недостатки, которые делают его малопригодным для практического применения:

– сильная зависимость от погодных и ветровых условий;

– невозможность применения в городских условиях при проведении мероприятий антитеррористической направленности;

– невозможность селекции поражаемых воздушных целей;

– сложность управления моментом подрыва аэрозольного облака;

– сложность процесса формирования аэрозольного облака в нужном месте, в нужное время с требуемым уровнем концентрации горючего вещества;

– малый «срок жизни» аэрозольного облака;

– потенциально низкая эффективность применения против активно маневрирующих БПЛА и т. д.

 

5.5.3. Противодействие БПЛА с использованием специальных клейких и вязких аэрозолей

Данный способ, в принципе, аналогичен вышеуказанному, с той лишь разницей, что в качестве основы аэрозольного облака используются не горючие, а другие вещества:

– клейкие аэрозоли — при взаимодействии с несущими аэродинамическими поверхностями и элементами управления БПЛА прилипают к ним, изменяя их геометрическую конфигурацию и свойства обтекания воздухом, что делает БПЛА аэродинамически неустойчивым, и в конечном итоге — проводят к падению аппарата;

– вязкие аэрозоли — изменяют свойства (плотность и вязкость) воздуха, в котором движется аппарат, и так же делают БПЛА аэродинамически неустойчивым, и в конечном итоге — проводят к его «сваливанию», либо «опрокидыванию».

Данному способу противодействия свойственны почти все те же недостатки, что и способу с аэрозольным облаком горючего вещества.

 

5.5.4. Противодействие БПЛА с использованием сетей

Использование сетей — улавливателей БПЛА, применяемых с Земли или с других БПЛА, в настоящее время является активно развиваемым направлением.

Сеть, опутав БПЛА, блокирует двигатели и элементы системы управления аппарата, лишая его возможности продолжать полет. Анализ показал, что существующие наземные пусковые установки, выстреливающие сеть, обеспечивают дальность перехвата БПЛА 100–300 м, точность — порядка 0,5 м, при диаметре выстреливаемой сети от 2,5 до 10 м.

В целом, способ противодействия БПЛА за счет использования сетей является весьма эффективным, особенно в условиях городской застройки. Однако этому способу присущи некоторые недостатки, которые ограничивают его применение при ведении боевых действий или проведении специальных операций:

– малая дальность применения — не более 200–300 м;

– пригодность только для малоскоростных и зависающих БПЛА;

– возможность применения только в пределах визуального наблюдения;

– сильная зависимость от погодных, и особенно ветровых, условий.

Дальнейшим развитием данного способа противодействия БПЛА может служить создание специальных боеприпасов с разделяющейся боевой частью, между элементами которой натягивается сеть диаметром 1,5 м. Основной недостаток такого способа борьбы — недостаточная дальность, ограниченная у существующих прототипов 90 м.

 

5.5.5. Противодействие БПЛА с использованием специально тренированных птиц

Указывается очень «нетрадиционный» способ противодействия БПЛА. В Голландии фирма Guard обучает крупных хищных птиц перехватывать малые БПЛА, нападая на них сверху в процессе их полета. Согласно информации этой компании, орлы, которые обуты в специальные щитки для защиты своих лап от вращающихся винтов БПЛА, демонстрируют 95 % эффективность перехвата, что гораздо выше, чем эффективность большого количества технических систем.

 

5.5.6. Вывод БПЛА из положения устойчивого полёта в закритические условия путём накрытия спутным следом от пролетающего летающего аппарата

Способ вывода БПЛА из положения устойчивого полёта в закритические условия путём накрытия его спутным следом от пролетающего ЛА (пилотируемого или беспилотного) и может быть достаточно эффективным несмотря на всю свою экзотичность.

Высокая эффективность этого способа связана с тем, что бортовые системы управления современных БПЛА не могут обеспечивать устойчивость и управляемость на закритических режимах полёта. Вывод БПЛА на закритические условия полёта за счёт воздействия спутным следом приводит к тому, БЛА оказывается на очень больших по модулю углах атаки во вращающемся потоке воздуха.

В авиации хорошо известны случаи аварий и катастроф из-за попадания ЛА в спутный след от пролетевшего самолёта. При этом, вывод ЛА из сложных условий, вызванных попаданием в спутный след представляет очень тяжёлую задачу для экипажа и автоматике она пока неподвластна.

 

5.5.7. Мероприятия, направленные на повышение скрытности собственных объектов, а также на снижение эффективности применения БПЛА

Подавляющее количества малых БПЛА применяются для решения задач разведки. В связи с этим особую важность приобретают мероприятия, направленные на повышение скрытности собственных объектов. Данные мероприятия носят «пассивный» характер и ориентированы, не на противодействие непосредственно БПЛА, а на введение в заблуждение средств разведки, имеющимся в составе аппаратуры БПЛА.

К основным мерам повышения скрытности, следует отнести:

– использование различных способов маскировки важных объектов;

– применение маскирующих дымов и аэрозолей;

– создание системы ложных (имитирующих) объектов;

– умелое использование силами и средствами защитных свойств местности и др.

Комплекс подобных мер имеет целью ввести в заблуждение относительно истинного расположения сил и средств на позициях, воспрепятствовать разведывательной аппаратуре БПЛА получать объективные данные путем проведения аэрофотосъемок, определения частотно-технических характеристик излучающей радиоэлектронной аппаратуры, ведения оптического наблюдения, передачи видеоизображений и др.

Маскировка войск всегда проводилась при занятии боевых позиций и подготовке к ведению боевых действий. Однако, появление малоразмерных БПЛА, «неподвижно висящих» над боевыми позициями, способных в режиме реального времени передавать противнику видеоизображения непосредственно с поля боя, предъявляет повышенные требования к проведению маскировочных мероприятий. Тщательная маскировка должна стать необходимым, крайне важным видом боевого обеспечения, решающим задачи ослабления (устранения) тактических и технических демаскирующих признаков своих сил и средств.

Ослабление демаскирующих признаков требует нешаблонного построения порядков сил, применения специальных средств маскировки, маскировочного окрашивания ВВТ, специальных надувных макетов-имитаторов боевой техники, ложных излучателей электромагнитной энергии, уголковых отражателей и т. п. Весьма эффективным в интересах обеспечения скрытности элементов боевого порядка от разведки малоразмерными БПЛА является применение аэрозолей и дымов. Практика показывает, что комплексное применение перечисленных выше мер маскировки в совокупности с умелым использованием маскирующих (скрывающих) свойств местности позволяет снизить возможности оптических средств воздушной разведки противника на 20–40 %.

Таким образом, комплексное применение мероприятий повышения скрытности своих сил и средств позволит значительно снизить результативность применения малоразмерных БПЛА противника по ведению ими разведки и точечного поражения войсковых объектов.

Список использованных источников

1. Аминов С. ПВО в борьбе в БПЛА // UAV.RU. Беспилотная авиация [Электронный ресурс]. 03.04.2012. — URL: http://www.uav.ru/articles/pvo_vs_uav.pdf (дата обращения 12.09.2024).
2. Бомштейн К. Г. Противодействие современных систем ПВО нападению беспилотных летательных аппаратов противника // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2015. № 7. С. 35–42.
3. Егурнов В. О., Ильин В. В., Некрасов М. И., Сосунов В. Г. Анализ способов противодействия беспилотным летательным аппаратам для обеспечения безопасности защищаемых объектов // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2018. № 1–2 (115–116).
4. Зайцев А. В. Комплексная система противодействия беспилотным летательным аппаратам // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2018. № 3 (103). С. 21–25.
5. Макаренко С.И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам. Монография. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. – 204 с.
6. Митрофанов Д. Г., Шишков С. В. Инновационный подход к вопросу обнаружения малогабаритных беспилотных летательных аппаратов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. № 1 (195). С. 28–40.
7. Мосиенко С. А. Проблема ПВО ВКС ВС РФ: как сбивать группы боевых беспилотных летательных аппаратов // Молодой ученый. 2020. № 32 (322). С. 35–38.
8. Ростопчин В. В. «Напасть XXI века»: стороны одной «медали» // Авиапанорама. 2018. № 4.