Быть невидимым и видеть: прицельные системы России и США

Первые ОЭС были приспособлены в основном для решения задач «воздух-поверхность» и выполнялись в виде контейнеров на внешней подвеске под самолетом — именно эти устройства и имеют сигарообразную форму. Но почему оборудование ОЭС нельзя было спрятать внутрь самолета? Одна из главных причин заключается в том, что для метания высокоточных бомб с полуактивным лазерным наведением требовалось, чтобы цель в течение нескольких секунд была подсвечена лазерным лучом. Бомба нацеливается, когда ее головка наведения захватывает отражение выпущенного бомбардировщиком луча. За эти несколько секунд самолет успевает пролететь значительное расстояние, и летящая бомба остается далеко позади. Значит, для подсветки цели необходимо, чтобы источник лазерного луча имел, как говорят специалисты, большой угол прокачки, то есть мог под значительным углом отклоняться в сторону, противоположную движению бомбардировщика. Поскольку контейнеры вынесены наружу, они практически не имеют ограничений по секторам обзора, так как их оптическая головка в передней части обладает высокой подвижностью в любой плоскости и не затеняется фюзеляжем. Поэтому и подсветка цели лазером не представляла собой проблемы.

Однако в нашей стране конструкторская мысль изначально пошла в другом направлении, и оптико-электронные системы контейнерного типа в СССР не создавались. Им была найдена альтернатива в виде встроенных обзорно-прицельных систем, которые при этом оказались не менее функциональными, чем западные образцы. В частности, была создана одна из лучших для своего времени прицельных систем, получившая название «Кайра». В основу «Кайры» заложены принципы телевизионного слежения за целью с лазерным каналом целеуказания и дальнометрирования. Система была встроена в носовую часть фюзеляжа самолета МиГ-27К, за счет чего нос машины получил характерный скос. Лазерный дальномер-подсветчик, поворачиваясь на одном кардане, мог следить за целью с углом прокачки до 159 градусов. «Кайра» относилась к системам дневного действия — впрочем, и все западные контейнеры того времени, да и некоторые теперешние, были также «дневными» и не сильно отличались по параметрам от нашего. «Кайра» находилась в эксплуатации до 1985 года, когда МиГ-27К вместе с нею был снят с вооружения. Отечественная технология встроенных ОЭС получила дальнейшее развитие в системах КОЛС, ОЛС-М, ОЛС-27 для самолетов МиГ и Су.

Дальнейшее развитие оптико-электронных прицельных систем шло по пути значительного расширения функциональных возможностей, что в большой степени связано с началом применения инфракрасных (ИК) матриц. Можно утверждать, что современные ОЭС ориентированы на новейшие технологии ведения боевых операций, в то время как позиции бортовых локаторов (БРЛС) представляются не столь уж однозначными. Дело в том, что при использовании радиолокации самолет становится заметным для противника на расстоянии, практически на треть превышающем дальность самого локатора. Этот фактор ограничивает применение БРЛС, требует особого регламента его использования. А ИК-матрица, встроенная в ОЭС, не только обеспечивает системе ночное видение, но и позволяет отслеживать ситуацию как в окружающем воздушном пространстве, так и на земле, в пассивном режиме. То есть без всякого излучения. Применение инфракрасных сенсоров не исключает использования активных средств, таких как локатор или лазерные дальномеры и целеуказатели. Более того, ИК-матрицы в современных, оснащенных искусственным интеллектом системах способны работать в согласованном режиме с БРЛС. Локатор, например, может быть использован для более детального рассмотрения находящегося на земле объекта, в то время как ОЭС с тепловизионным каналом работают не с реальной картинкой, а с тепловыми сигнатурами (оптическими образами), которые бортовая электроника идентифицирует как, например, «пуск ракеты» или «единица бронетехники».

Современные ОЭС — это многофункциональные системы круглосуточного применения, в которых используются три информационных канала. Первый — телевизионный канал дневного действия, построенный на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрицах). Второй — тепловизионный канал ночного действия, работающий в длинной (8−12 мкм) и средней (3−5 мкм) частях ИК-диапазона. Третий канал представлен лазерным дальномером-целеуказателем с пеленгатором лазерного пятна, работающим на безопасной для зрения длине волны 1,06 и 1,57 мкм. Последнее очень важно для того, чтобы избежать неприятностей при обслуживании оборудования, так как технический специалист может случайно «засветить» лучом себе в глаз. Также есть вероятность ослепить «дружеским» лазером бойца, дополнительно подсвечивающего цель с земли.

Благодаря мультиканальному оборудованию ОЭС появилась возможность применять новые высокоточные бомбы (типа серии JDAM) с инерциально-спутниковым наведением по принципу «пустил — забыл» без захода в зону ПВО с дальностью планирования этих бомб 40−70 км. ОЭС могут обнаруживать воздушные цели на дальностях 100 км и больше, цели типа «танк» — на дальностях свыше 20 км, цели типа «мост» — 50−60 км. Они умеют одновременно сопровождать 15−20 целей, сохраняя при этом режим обзора остального пространства. Специальная видеокамера на ПЗС позволяет очень точно фиксировать результаты удара и передавать информацию на КП в реальном времени.

Основные режимы работы современных ОЭС — IRST и FLIR. Первая английская аббревиатура расшифровывается как «Поиск и ведение цели в ИК-диапазоне». Эта функция заключается в пассивном инфракрасном сканировании (в сферическом обзоре) пространства вокруг самолетa. Режим дает возможность обнаруживать цели на больших дальностях и идентифицировать их, обеспечивая ситуационную осведомленность экипажа.

Режим FLIR («Впередсмотрящий инфракрасный сенсор») обращен к земной поверхности и используется как для навигации, так и для применения оружия «воздух-поверхность». Разновидность режима FLIR — NAVFLIR дает возможность осуществлять низковысотную ночную навигацию и заходы на посадку в темное время суток.

Как правило, функции IRST и FLIR разнесены по разным устройствам, оптимизированным под свой режим, но умеющим выполнять смежные задачи под управлением общего программного обеспечения ОЭС. На современных западных самолетах поколения 4+ режим IRST обеспечивает встроенная в носовую часть фюзеляжа специализированная ОЭС. Ее характерный признак — шарообразные обтекатели («шары») из сапфира, которые защищают апертуры от набегающего потока. Они располагаются перед фонарем кабины с некоторым смещением относительно центральной оси, чтобы снизить влияние затенения от конструкции корпуса. Режим FLIR пока выполняется с помощью контейнерных ОЭС, которые имеют перспективу превратиться во встроенные системы. Пример такого перспективного оборудования — системы EOTS самолета F-35 и ОЛС-К самолета МИГ-35.

Как бы ни были привязаны западные конструкторы ОЭС к контейнерной конфигурации, очевидные недостатки этих систем явно противоречат технологии «стелс» вообще и идеологии боевых самолетов 5-го поколения в частности. Контейнеры занимают собой точку подвески, на которой можно было бы закрепить дополнительное вооружение, и значительно повышают заметность летательного аппарата. Поэтому переход к 5-му поколению будет означать окончательный отказ от контейнерных технологий. С другой стороны, поскольку запасы бомб с лазерным полуактивным наведением в мире еще велики, ОЭС, упакованные в контейнеры, будут и дальше производиться для аппаратов предыдущих поколений.

У истребителя 5-го поколения F-35 Lightning II ОЭС относится к встроенному типу и состоит из интегрированных систем EODAIRS (действующей в режиме IRST) и EOTS (действующей в режиме FLIR, по «земле»).

Система EODAIRS включает в себя шесть ИК-сенсоров, размещенных более или менее равномерно вокруг носовой части фюзеляжа в районе фонаря кабины. Они имеют согласованные поля зрения и образуют так называемую распределенную апертуру, позволяющую вести сферический обзор вокруг самолета в пассивном скрытом режиме. На основе оценок ИК-сигнатур система идентифицирует обнаруженные воздушные цели и способна опознавать пуски ракет. Основная трудность при создании EODAIRS состояла в разработке программного обеспечения по управлению информацией из разных зон обзора и ее отображения на дисплее шлема пилота или на кабинном индикаторе. Главная задача заключалась в том, чтобы пилот не замечал границ секторов обзора отдельных датчиков и видел изображение как единое целое, причем независимо от поворотов головы. По заявлениям разработчиков, эта проблема решена полностью, включая психофизиологические аспекты совместимости пилота с подобным вариантом индикации. Система работает в среднем ИК-диапазоне (длина волны 3−5 мкм).

Электронно-оптическая система прицеливания (EOTS) создана на основе контейнерной системы Sniper XR и имеет с нею общие аппаратные блоки. EOTS формирует цифровые изображения контролируемого пространства с высоким разрешением на нашлемном дисплее или кабинном индикаторе.

EOTS имеет широкую апертуру под фасетированным (многогранным) сапфировым обтекателем оригинальной клинообразной формы. Она хорошо вписывается в контуры самолета и не ухудшает его аэродинамику, а также характеристики заметности.

В EOTS используются ударопрочные оптические материалы и покрытия, которые обеспечивают необходимую прозрачность в ИК-диапазоне. Они слабо нагреваются в сверхзвуковом полете и тем самым снимают проблему температурных искажений изображения цели и больших прицельных ошибок. Они также хорошо рассеивают отраженное излучение от локаторов противника, превращая его в отметку с беспорядочной сигнатурой. Стоит отметить, что прозрачный сапфировый обтекатель имеет красивый золотистый оттенок. Система EOTS использует средний (3−5 мкм) ИК-диапазон, весит около 90 кг.

Что касается недавно начавшего совершать испытательные полеты российского истребителя 5-го поколения Т-50, официальной информации о конструкции его ОЭС пока не существует.