1 января, 2001

Перед лицом вездесущей опасности

Специалисты BAE Systems считают, что с 1973 г. 49% боевых потерь летательных аппаратов (ЛА) во всем мире связаны с применением ракет "земля-воздух" с ИК ГСН. По оценкам других экспертов, ПЗРК стали причиной 90% боевых потерь авиации за последние 15 лет. В ходе конфликта в Персидском заливе 12 из 29 американских ЛА, потерянных в ходе боевых действий, предположительно были сбиты ПЗРК "Игла", состоящими на вооружении иракской армии. Это произошло несмотря на самые современные системы ИК-противодействия (ИК ПД), которыми была оснащена авиация союзников. Из-за существенных потерь среди британских истребителей-бомбардировщиков Tornado в этом конфликте пришлось отказаться от тактики атак с малых высот.

Когда американцы направили в Албанию вертолеты Apache, а затем не очень-то спешили их применять, они объясняли это плохой погодой и техническими проблемами. Однако журнал Times утверждает, что истинной проблемой были ПЗРК. В нем писалось: "Военные опасались, что сербы переместили сотни комплексов "Стрела-2" к границам Албании и замаскировали их в зонах маршрутов вертолетов Apache, следующих в Косово на малой высоте". Американские вертолеты оснащены устройствами выброса ИК-ловушек, но это не слишком успокаивает Пентагон.

Русская авиация еще больше пострадала от ПЗРК в противопартизанских войнах. В Афганистане Советский Союз потерял свыше 250 самолетов и вертолетов от ракет Stinger. Не лучше обстоит дело и на Кавказе. Специалисты BAE Systems считают, что в Чечне таким оружием сбивают до 66% летательных аппаратов.

Другие страны тоже убедились в опасности ПЗРК. Пример этого - конфликт Индии с Пакистаном в 1999 г. "ВВС Индии потеряли в Кашмире два истребителя - МиГ-27 и МиГ-21М, и боевой вертолет", - пишет индийский военный журнал Bharat-Rakshak Monitor. "Если МиГ-27 упал из-за помпажа двигателя, то МиГ-21 был сбит ПЗРК при поиске упавшего МиГ-27. Теперь ясно, что причиной трагедии стало отсутствие на МиГ-21 устройств выброса ИК-ловушек. До начала конфликта помимо истребителей ПВО автоматизированными системами противодействия оснащались только МиГ-23БН, несколько ударных самолетов Jaguar и горстка МиГ-27. Обновление самолетных комплексов самообороны на остальной части парка ударных самолетов стало безотлагательным, и ремонтные базы взяли на себя задачу установки систем выброса пассивных помех".

Интересная деталь: в то время, как индийские истребители ПВО были оборудованы системами ИК ПД, большая часть ударных самолетов таких систем не имели. Таким образом, самолеты, которые с наибольшей вероятностью могли столкнуться с ПЗРК, оказались не готовы к такому столкновению. Стоит также отметить, что для принятия адекватных мер ВВС Индии следовало лишь установить на самолеты относительно недорогие системы выброса дипольных отражателей и ИК-ловушек.

Сложившаяся ситуация ставит под сомнение доктрину "воздушной боевой операции". Ключевыми целями превосходства в воздухе являются противодействие перемещению наземных сил противника, поддержка наступательных операций, или эффективная защита своих войск. Господство современных ВВС на высотах до 3 000 м оспаривается ПЗРК. Это вызывает ряд вопросов. Неужели боевые самолеты не оснащены системами выброса тепловых помех? Или они не имеют систем предупреждения о ракетной атаке - СПРА (missile approach warning system - MAWS), и пилоты управляют постановкой ИК-помех вручную? Или же ИК-ловушки просто не эффективны против ракет с ИК ГСН?

Д-р Дэвид Шмейдер (David Schmeider), ведущий исследователь Лаборатории электронно-оптических систем, сред и материалов (EOEML) Технологического института шт. Джорджия, утверждает, что ответ на все приведенные выше вопросы должен быть утвердительным. "Иногда планировщики боевого задания не ожидают применения ПЗРК", - говорит Шмейдер. "Кроме того, системами выброса помех оборудованы не все самолеты, а если и оборудованы, то не имеют СПРА. Даже квалифицированный пилот с трудом может обнаружить применение ЗУР с ИК ГСН и должным образом отреагировать. И еще не факт, что тепловые ловушки эффективны против систем ПВО, устойчивых к ИК-противодействию".

Решение проблемы защиты самолета от ПЗРК лежит в области дисциплины "Теория вероятности и массовое обслуживание". Невозможно защитить каждый самолет от каждого ПЗРК в каждом столкновении. Как выбрать оптимальные "правила поведения", понимая, что конкретное противодействие или режим боевого применения является эффективным только против ограниченного перечня угроз? В большинстве случаев каждый тип самолета США имеет системный обзор по оценке угроз (System Threat Assessment Report - STAR), который перечисляет и расставляет по приоритетам наиболее вероятные опасности, угрожающие данному самолету. На основании этих "перечней опасностей" разрабатываются и определяются необходимые меры противодействия.

Основной параметр при их выработке - ИК-сигнатура самолета. Различия в уровне теплового излучения для разных типов ЛА могут быть огромными. Управление "Программы ИК противодействия для тяжелых самолетов" (Large Aircraft Infrared Countermeasures - LAIRCM) предлагает следующую шкалу. Если ИК-сигнатуру вертолета (AH-64) принять за единицу, то уровень теплового излучения самолета с ТВД (C-130) будет составлять 10, истребителя (F-16) - 35, а излучение тяжелого самолета с ТРД (C-17) нужно считать равным 100. Выходная мощность системы постановки ИК-помех или тепловой ловушки выбирается таким образом, чтобы в 80% случаев обеспечить срыв сопровождения ГСН при "разумном" уровне их чувствительности.

По мнению д-ра Шмейдера, стратегия противодействия зависит от таких параметров, как частотные диапазоны работы средств ПВО, их устойчивость к противодействию, частота боевых столкновений и оборонительные возможности ЛА. "В идеале хотелось бы иметь максимально эффективные комплексы противодействия на всех ЛА, но это будет слишком дорого", - сказал он. "Необходимо обеспечивать ЛА, действующие вне предполагаемой зоны досягаемости ПВО, минимальным уровнем защиты. Возможно применение расходуемых средств постановки помех, так как они относительно дешевы. Если же полетное задание подразумевает вход в опасные зоны, то ему должен соответствовать комплекс самообороны с большими возможностями. При высокой достоверности разведывательных данных о системе ПВО можно построить соответствующий набор средств противодействия и программу их использования".

Часто в ходе одного полета приходится защищаться от различных типов ракет. Для достижения минимальной вероятности поражения можно заряжать блоки выброса помех комбинацией ИК-ловушек различной мощности. На важных и ценных ЛА и при выполнении приоритетного или рискованного задания можно использовать постановщики ИК-помех многократного действия в сочетании с СПРА. Современные постановщики ИК-помех перекрывают несколько диапазонов, применяемых в ГСН. При использовании всеракурсных ИК-излучателей можно противостоять эшелонированной атаке ЗУР нескольких типов.

В некоторых ситуациях может случиться так, что ИК-ловушки соответствуют широкой номенклатуре ЗУР, но обеспечить защиту сложно. Это обусловлено тем, что размещение на самолете устройств выброса помех, выбор направления и частоты выброса ловушек представляют собой сложные проблемы. Особенно трудно это сделать на тяжелом самолете. Он может не попасть целиком в поле обзора ГСН, ИК-ловушки могут быть заслонены самолетом от ГСН, либо выйти за пределы ее поля зрения. Если выброс ловушки происходит слишком рано, ГСН повторно наводится на цель, если слишком поздно, то не получается достаточного разделения ИК-изображений цели и ловушки.

Комплекс "Стрела-2" различных версий и модификаций - все еще наиболее широко распространенный тип ПЗРК. Десятки тысяч таких комплексов состоят на вооружении по всему миру, как в армейских частях, так и у всякого рода партизан и повстанцев. Хорошей новостью является то, что головки самонаведения многих вариантов ЗРК "Стрела-2" подробно изучены. В 60-70-х гг. его ракеты имели неохлаждаемую ГСН с круговой разверткой, которая в основном захватывала "самый горячий предмет" в небе. Тепловые ловушки были очень эффективны против таких ГСН. Особенно хорошо это срабатывало на вертолетах и самолетах с ТВД, где ловушка была "горячее" сопла и выхлопной струи. В 80-е годы появились ПЗРК "Стрела-3", ГСН которых имели охлаждение и коническую развертку и лучше различали ИК-ловушки и цель.

Теперь - плохие новости. Тепловые ловушки практически не эффективны против ПЗРК второго поколения (примеры: американский Stinger и российская "Игла"). Их ракеты имеют ГСН с перекрестной, или многолепестковой разверткой, а также возможность работы в двух диапазонах. Это позволяет им отстраиваться от излучения ИК-ловушек. Согласно многим источникам, список наиболее совершенных ПЗРК включает "Иглу-1", французский Mistral и пакистанский Anza Mk II. Процесс доработок и модификации ЗУР идет непрерывно. Новые ракеты в ближайшем будущем получат возможность многодиапазонного обзора и будут почти наверняка оборудованы ГСН с системой анализа и распознавания изображения.

А теперь - действительно плохие новости. С помощью модернизации можно довести самые старые ракеты до уровня современных требований. "Оцените модификацию ПЗРК "Стрела-3", при которой вместо существующей электроники ГСН устанавливается процессор Pentium IV с частотой 1,2 ГГц", - говорит д-р Копп. "Что произойдет со всеми существующими системами ИК ПД, воздействующими на слабости электроники? Системы противодействия имеют возможности для развития, но более сложная обработка сигналов в ГСН приведет к появлению фильтров, способных по параметрам движения опознать ИК-ловушки. Это возможно даже, если они идеально согласованы по спектру с ЛА и имеют большую продолжительность горения".

ГСН большинства ракет работают в середине ИК-диапазона, где "горячие" цели излучают большую часть энергии. Согласно мнению д-ра Шмейдера, "работа ГСН в средней части ИК-диапазона обеспечивает возможность всеракурсного пуска, а стойкость к мерам противодействия затрудняет защиту с помощью тепловых ловушек и ИК-излучателей. Всеракурсное применение ракет с ГСН, работающих в средней части ИК-диапазона, возможно за счет того, что ГСН может наводиться на излучение выхлопной струи, а зачастую - и фюзеляжа. Последние два источника излучения труднее защитить с помощью ловушек, чем сопло от ракет предыдущего поколения".

Даже самолет, оборудованный комплексом самообороны в ИК-диапазоне, не является полностью защищенным. Проблема заключается в невозможности принятия адекватных решений на двух уровнях. Во-первых, экипаж ЛА не имеет достаточно информации. Это - результат несовершенства применяемых сегодня СПРА. Во-вторых, сложно оптимизировать состав вооружения и систем ЛА. Слишком часто системы самообороны вытесняют оружие и прицельные системы, ограничивая наступательные возможности самолета. Вторая проблема обычно осознается только после столкновения с неприятностями.

Первая задача более очевидна, но непонятно, кто должен ее решать. "Ситуация не зависит от того, насколько хороши тепловые ловушки, пилот и приемник системы сигнализации о радиолокационном облучении. Если ПЗРК имеет оптическое наведение и пуск выполняется вне зоны обзора пилота, он не может даже вообразить, что ГСН ракеты "земля-воздух" уже захватила его самолет", - говорит д-р Копп. Единственное, что может гарантированно решить эту проблему - соответствующие современным требованиям СПРА. Их задача - предупредить пилота и подать команды либо на применение излучателя ИК-помех, либо на выполнение программы отстрела тепловых ловушек.

Срыв наведения ракеты некоторых ПЗРК старшего поколения может достигаться за счет ИК-ловушек и/или противоракетного маневра, особенно истребителя. Но для того, чтобы среагировать на угрозу, пилот должен знать, что его атакуют. "К сожалению, СПРА не являются обязательным компонентом современных комплексов самообороны", - продолжает Копп. "Частично это связано с тем, что в предыдущие десятилетия не была решена проблема создания компактных систем с малой частотой ложных срабатываний". "Системы предупреждения о ракетной атаке остаются слабым звеном самообороны", считает майор ВВС США Уильям Огден (William Ogden), заместитель руководителя программы ИК-противодействия для тяжелых самолетов. "Ни одна из существующих в настоящее время СПРА не соответствует предъявляемым требованиям".

Большинство СПРА использует ИК или ультрафиолетовый (УФ) датчик. Применение УФ-датчиков ограничено в условиях города в дневное время. Это связано с повышением концентрации озона при облучении солнечным светом загрязненной атмосферы. Для ИК-датчиков чувствительность - не проблема. Трудность состоит в большом количестве источников ИК-излучения. Сильное фоновое излучение способно насытить чувствительные элементы ГСН. В лучшем случае уровень шумов в датчике сильно возрастет.

Большое значение имеет фактор ложных срабатываний. В оборонной промышленности ходят две истории, которые иллюстрируют эту проблему. Первая рассказывает об американском самолете, который прилетел в Саудовскую Аравию. Вблизи земли СПРА выдала ложный сигнал о подлете ракеты и автоматически начала отстрел ИК ловушек. Местные власти не обрадовались самолету, идущему в ореоле горящих ИК ловушек в опасной близости к нефтехранилищу и станции перекачки нефти. Это заставило американцев отключать СПРА на время взлета и посадки (а на этих этапах полета самолет наиболее уязвим для ПЗРК).

Во втором случае описывается, как министр обороны США Уильям Перри (William Perry) наблюдал за обстановкой из кабины экипажа в ходе перелета на Балканы. СПРА включила световую сигнализацию (автоматическое включение на сей раз не было задействовано). Один из членов экипажа отключил сигнал тревоги. Перри спросил, что означает этот сигнал и получил ответ, что это сработала СПРА. "Тогда почему ее отключили?" - "Слишком много ложных тревог". - "Тогда зачем эту систему ставить на самолет", - спросил Перри, - "что это дает?"

Ответ на эти вопросы - в компетенции министра обороны, а не пилота. Думается, что неспособность большинства применяемых СПРА защитить самолет от атаки ПЗРК является секретом Полишинеля. "Если системы работают с высоким уровнем ложных тревог, необходимо провести испытания и выяснить, являются ли эти системы неадекватными, или же разработчики просто не представляли себе условий их эксплуатации", - считает д-р Копп. "Повышенная частота ложных срабатываний может являться результатом как недоработок электронно-оптических компонентов системы, так и некорректной обработки сигналов. СПРА, использующие ИК и УФ-диапазоны - относительно новая для массового производства техника. Немногочисленные старые ИК-системы (типа применяемого на F-111 комплекса AAR-34) никогда не считались ни особенно эффективным, ни достоверными".

Проблема ложных тревог сведет на нет усилия по повышению эффективности комплексов ИК-противодействия. Импульсно-доплеровский радиолокатор эффективен для обнаружения атакующих ракет, но его излучение становится маяком для любого приемника. Фирма Elta Electronic (Израиль) разрабатывает СПРА, которая использует первичные ИК или УФ-датчики, чтобы при подозрении на пуск ракеты включить режим поиска импульсно-доплеровской РЛС. Идея состоит в том, что ЛА летит в режиме радиомолчания, пока не оказывается под огнем, и только затем включается активное обнаружение атакующих ракет и задействуется комплекс противодействия. Проблема, как можно предположить, состоит в том, что если частота ложных тревог достаточно высока, РЛС будет действовать как постоянный радиомаяк.

"Мы можем ожидать постепенного увеличения возможностей СПРА", - говорит д-р Шмейдер. "Датчики СПРА подчиняются тем же законам теории обнаружения сигнала, которыми определяются действия любых приемников. При существующем уровне техники за высокую вероятность обнаружения атакующих ракет приходится платить высокой частотой ложных тревог. Конечно, датчики с высокой чувствительностью и оптимальные методы обработки сигнала могут снизить остроту проблемы. Однако маловероятно, что ее когда-нибудь удастся решить полностью".

В борьбе с проблемой ложных тревог разработчики ПЗРК ведут перспективные НИОКР. В их перечень входят создание многодиапазонных ИК-датчиков, сбор и обработка статистических данных по фоновым помехам и разработка шумоподавляющих фильтров на базе улучшенных процессоров обработки сигналов. Можно также повысить устойчивость к ложным срабатываниям датчиков для комплексов самообороны в целом. "Я не думаю, что мы когда-либо справимся с ложными тревогами", - говорит майор Огден. "Мы пытаемся снизить остроту этой проблемы. Системы направленного ИК ПД позволяют справиться со многими из недостатков расходных систем, обусловленными ложными тревогами. Постановщики ИК-помех на основе излучателей не демаскируют ЛА излучением в видимом диапазоне и не имеют проблем с безопасностью пиротехники. Наиболее важной является возможность многократной постановки ИК-помех по сигналам ложной тревоги без опасения исчерпать запас средств противодействия".

Несколько слов о пиротехнической безопасности. Применение ИК-ловушек порождает некоторые политические проблемы. Например, Ирак попытался получить политические дивиденды на основании того факта, что военные самолеты США пускают "светящие бомбы" на их сельскохозяйственные угодья и имущество. Эти жалобы не в состоянии повлиять на пилотов. "Если мне не позволят защищаться, я откажусь летать", - говорит майор Огден. "Минимальная безопасная высота отстрела ИК-ловушек - это любая высота, на которой я лечу под обстрелом иракских ЗРК. В этот момент меня меньше всего беспокоит сохранность иракских полей или строений. Кроме того, падающий с неба горящий самолет, вероятно, нанесет куда больше ущерба зерновым культурам и постройкам, чем ИК-ловушка".

Программа ИК-противодействия для тяжелых самолетов (LAIRCM) реализует один из нескольких подходов к использованию ИК-излучателей - относительно нового класса систем самообороны, которые направляют тепловой луч, чтобы "ослепить" или перезагрузить ИК ГСН. Они должны дать ответы на многие вопросы проектировщиков систем противодействия.

Излучатели применяются уже довольно давно. Их широкие диаграммы направленности излучения в прошлом были преимуществом. Многие постановщики ИК-помех на основе ламп накачки излучали в таком широком телесном угле, что их не нужно было ориентировать на ракету. Но они не слишком хорошо подходят для борьбы с ГСН, работающими в средней части ИК-спектра. Ламповые постановщики помех излучают основной объем энергии на более коротких волнах.

Однако теперь возможно применение лазеров с частотой излучения, соответствующей середине ИК-диапазона. Интенсивность излучения не зависит напрямую от мощности лазера, а обусловлена узкой диаграммой направленности. Лазер может давать очень узкий луч и за счет этого добиваться высокой плотности излучения. Конечно, оборотной стороной острой диаграммы направленности является необходимость высокой точности целеуказания и слежения, чтобы держать луч на ГСН атакующей ракеты. Однако потребная точность уже достигнута на испытаниях. Д-р Шмейдер не видит проблем, которые могут задержать разработку и производство постановщиков ИК помех на основе излучателей. Малые габариты лазеров (они имеют преимущество по сравнению с инфракрасными лампами) позволяют разместить их в турельных установках на кардановом подвесе. Это позволит ориентировать излучение постановщика помех в любом направлении.

Проектирование турельных установок и компоновка в них постановщиков помех не слишком отличаются от создания лазерных систем целеуказания и управления огнем. Такие системы уже несколько десятилетий успешно используются и за счет платформ обладают высокой эффективностью. Все они должны быть износоустойчивы в условиях вибрационных и ударных нагрузок. "Если не принять должных мер, окно оптической аппаратуры может увеличивать радиолокационное сечение, отражая излучение РЛС как от внешней, так и от внутренней поверхности установки", - говорит Шмейдер. "Однако с этим можно справиться. Оптика СПРА может закрываться крышкой. Стекла могут иметь тонкое металлическое покрытие, либо армироваться металлической сеткой. Возможно также применение полупроводящих оптических материалов, которые пропускают излучение в ИК-диапазоне и отражают излучение на радиочастоте. Передатчики могут быть убирающимися, или снабжаться сегментированными, либо шаровыми обтекателями, минимизирующими радиолокационное сечение".

Другие специалисты видят другие проблемы. "Ключевой вопрос - интегрирование СПРА и излучателей помех", считает д-р Копп. "На многих из эксплуатируемых ЛА свободные объемы в геометрически выгодных зонах планера малы. Это вынудит размещать контейнерные системы предупреждения и ИК-противодействия на пилонах, что подвергнет аппаратуру воздействию внешней среды. Пилоны могут колебаться относительно планера. Это приведет к необходимости решать задачу точности наведения и стабилизации луча на цели".

Постановщик ИК-помех на основе лазера особенно критичен в этом отношении, поскольку острый луч надо направлять точно на атакующую ракету. Это особенно сложно на инерционном участке полета ЗУР, которая после выгорания топлива имеет относительно низкий уровень ИК-излучения (сложность задачи повысится при сильном фоне). Платформа постановщика ИК-помех также может быть подвержена вибрации и температурным нагрузкам, что не способствует точной стабилизации оптической оси комплекса.

Согласно сведениям из лаборатории помех фирмы BAE Systems, максимальных затрат времени потребует разработка и оптимизация интегральных программ управления комплексом противодействия. Необходимо согласовать следующие операции: обнаружение и опознавание атакующей ракеты, поворот и нацеливание головки излучателя помех, передачу сигналов управления от датчиков к головке излучателя, управление помеховым сигналом. Насколько хорошо существующие постановщики ИК-помех смогут противостоять угрозам со стороны ПЗРК, будет в основном зависеть от характеристик оптической системы и фильтров ГСН ЗУР, а также от зоны излучения лазера или лампы, на основе которых построен излучатель.

Система излучения ИК-помех станет эффективной только при условии, что излучение адекватной мощности будет сосредоточено на датчике ГСН. Даже если все компоненты системы противодействия работают должным образом, но соответствующая энергия не доставлена на ГСН ЗУР, самолет будет поражен. Трудно предсказать пути развития ПВО в будущем. Разработчики ПЗРК имеют много направлений развития технологии, реализация которых позволит сбивать ЛА, даже оборудованные совершенными системами противодействия. Однако ключом к успеху является совершенствование ГСН.

"Кинематическое поражение ЛА с излучателем ИК-помех маловероятно. Весовые ограничения ЗУР лимитируют запас ее топлива, критичного для эффективного маневрирования ЗУР ", - считает д-р Копп. "Следует учитывать, что располагаемые угловые скорости излучателя ИК-помех намного превосходят скорости, потребные для отслеживания маневрирующей ЗУР. Я не думаю, что разработчики ракет пойдут по пути повышения маневренности для срыва сопровождения излучателя помех". Д-р Копп полагает, что наилучшие перспективы имеет излучатель ИК-помех с самонаведением (лазерный луч не только ставит помеху, но и используется для локации цели - прим. ред.). Причем он уточняет, что в этом случае может требоваться дополнительный детектор, чтобы оценивать мощность лазерного излучения, падающего на ГСН ракеты.

Изящно выглядит использование оптической интерферометрии для измерения угла между падающим лазерным лучом и вектором скорости ЗУР. Это позволило бы держать ракету в луче, как при наведении по методу "лазерного канала" (только наоборот - ракета летит к источнику излучения, а не от него). Поскольку когерентность лазерного излучателя очень важна для точной фокусировки, это открывает разработчикам ЗУР возможности для принятия контрмер.

Ожидать появления совершенных средств противодействия, полностью отвечающих современным требованиям - значит отрываться от реальности. Возможно, что наилучшей защитой самолетов от противника, вооруженного ПЗРК, является действующий на земле солдат с винтовкой.