Вертолетные оптико-электронные системы наблюдения и разведки с дополнениями.

Статья постоянно дополняется.

Вертолеты широко используются для доставки людей и грузов в труднодоступные участки местности, в строительно-монтажном деле, для поиска и эвакуации пострадавших во время стихийных бедствий, разведки природных ресурсов, очагов пожара и их тушения, при проведении полицейских, антитеррористических операций, для экологического и радиационного контроля местности, для работы пограничных служб.

Вертолетные оптико-электронные системы

Для обеспечения круглосуточных и всепогодных полетов и посадок вертолета, наблюдения и разведки с его борта служат оптико-электронные системы (ОЭС), представляющие собой сложные приборные комплексы.

Они состоят из разнородных по физическому принципу построения каналов, функционально связанных друг с другом, с бортовыми системами связи, навигации, бортовым компьютером, различными датчиками и, если вертолет имеет военное назначение – с системой вооружения.

При этом под наблюдением понимается видение неба, окружающего ландшафта и объектов, представляющих интерес для пилота.

Под разведкой понимается не только видение полезных объектов, но их количественная и качественная оценка: измерение их координат, дальности, геометрических размеров, скорости движения, распределения температуры (что необходимо для определения расположения очагов пожара и при поиске пострадавших во время бедствия), и пр.

Вертолетные ОЭС могут быть установлены в разных местах: в передней турели вертолета, снаружи непосредственно на его кабине, на мачте над винтом, сбоку на левом или правом борту.

В состав ОЭС могут входить: дневной оптический канал прямого видения через окулярную систему, тепловизионный прибор (тепловизор), дневная телевизионная (ТВ) система, низкоуровневая ТВ-система для работы при низких уровнях освещенности – в сумерках и ночью, лазерный целеуказатель-дальномер, радиолокационная станция – все вместе или различные комбинации, функционально и конструктивно связанные с устройством гиростабилизации.

Кроме того, в состав индикаторной части ОЭС входит наголовный дисплей пилота, выполненный либо в виде комбинированного нашлемного устройства, либо (для ночных полетов) в виде очков ночного видения.

Обилие разнородных каналов, входящих в ОЭС, обусловлено многообразием задач, решаемых с ее помощью, а также несовершенством каждого канала в отдельности.

Это вынуждает объединять их так, чтобы недостатки одного канала компенсировались бы достоинствами другого.

В частности, дневной оптический канал прямого видения обеспечивает наивысшее качество изображения, но работает только днем. При снижении прозрачности атмосферы (туман, дождь, снегопад и пр.) дальность видения в него падает.

Кроме того, длительное наблюдение в окуляр утомляет члена экипажа.

В связи с этим вместо дневного оптического канала чаще используется дневная ТВ-система. Хотя качество ее изображения (и соответственно дальность видения) ниже, пилот может наблюдать изображение с экрана ТВ-дисплея, что снижает утомляемость.

Кроме того, возможно дублирование изображения другим членам экипажа, дистанционная передача изображения пилотам других вертолетов и наземным операторам.

Чтобы пилот мог работать и ночью, в состав ОЭС входит и низкоуровневая ТВ-система. Она отличается от дневной ТВ-системы наличием на входе камеры электронно-оптического преобразователя (ЭОП), увеличивающего ее чувствительность в 10⁴ – 10⁵ раз.

За счет автоматического диафрагмирования объектива низкоуровневой телевизионной системы и работы устройства автоматического регулировки яркости в ее электронном канале система могла бы работать и днем.

Но наличие ЭОП снижает качество изображения ТВ-системы, превращает ее из цветной в черно-белую, а сам ЭОП имеет ограниченный ресурс: 2х10³ часов.

По этим причинам низкоуровневую ТВ-систему используют только в сумерках и ночью.

Недостатком ТВ-систем является неработоспособность при пониженной прозрачности атмосферы. Их рабочая область спектра 0,4 – 0,9 мкм не является для этого достаточно эффективной.

Поэтому либо дополнительно к ТВ-системам, либо вместо них используют тепловизоры, работающие в более благоприятной области спектра 3 – 5 или 8 – 14 мкм.

Это позволяет сохранить возможность видения как при нормальной, так и при пониженной прозрачности атмосферы, обеспечивая наблюдение даже в дымах.

Если дальность видения ТВ-системы зависит от уровня естественной освещенности, то тепловизор реагирует на разницу в температурах наблюдаемого объекта и окружающего его фона (ландшафта).

Поэтому тепловизор может работать при любой освещенности, т.е. круглосуточно. Однако качество изображения в тепловизоре ниже, чем в ТВ-системе.

Кроме того, его изображение специфично и не обеспечивает той детализации, которую создают телевизионные системы.

В ТВ-камерах используются матрицы ПЗС, допускающие высокоточное измерение координат, что пока недоступно для тепловизоров.

Лазерный целеуказатель- дальномер обеспечивает точное измерение дальности до наблюдаемого объекта, а специальная следящая система автоматически удерживает лазерный луч на объекте наблюдения в процессе полета вертолета.

Это позволяет не только оперативно измерять дальность, но и создавать целеуказание пилотам других вертолетов и наземным операторам.

Лазерный дальномер раньше излучал в основном на длине волны 1,06 мкм, но за последние годы стали использовать лазерные дальномеры с безопасной для зрения длиной волны 1,54 мкм, более благоприятной также с точки зрения прохождения лазерного излучения при пониженной прозрачности атмосферы и в дымах.

Чтобы изображение не смещалось в процессе полета вертолета и занимало стабильное положение, все каналы ОЭС сопряжены с гиростабилизированным зеркалом, а еще чаще устанавливаются на единой гиростабилизированной платформе, которая размещается в обтекаемом (сферическом) корпусе.

При этом стабильность положения изображения в поле зрения ОЭС характеризуется точностью гиростабилизации, измеряемой в мкрад. Чем выше эта точность, тем стабильнее положение изображения в поле зрения ОЭС.

Устройство гиростабилизации работает автоматически, отслеживая положение объекта с определенной скоростью, измеряемой в рад/с, град/с или м/рад.

Чем выше скорость гиростабилизации, тем быстрее исключаются возмущения, связанные с дрожанием и смещением изображения в процессе полета вертолета.

За счет автоматической прокачки зеркала, с которым сопряжены объективы каналов ОЭС, в ней осуществляется обзор пространства по горизонту до 360⁰ и по вертикали относительно линии горизонта: ниже ее (отрицательный угол обзора) и выше ее (положительный угол обзора).

Обзор осуществляется с определенной скоростью, измеряемой в град/с. Он достигается перемещением по горизонту и по вертикали угла поля зрения ОЭС или головного зеркала ее каналов.

Этот угол может плавно или дискретно меняться. С углом поля зрения канала непосредственно связано его увеличение. Оно равно отношению угла, под которым виден стандартный объект через канал, к углу, под которым виден тот же объект на той же дальности невооруженным глазом.

Увеличение измеряется в кратах.

Чем больше увеличение, тем больше масштаб изображения и соответственно больше дальность видения, но тем меньше угол поля зрения.

Поэтому для поиска и обнаружения объектов используется большее поле зрения при малом увеличении, а при опознавании объектов угол поля зрения сужается и увеличение повышается для уверенного видения характерных элементов объекта.

В современных вертолетных ОЭС происходит автоматическое изменение углов поля зрения по мере приближения вертолета к объекту наблюдения.

При этом возможно изменение масштаба изображения как по всему полю зрения, так и в том локальном его участке, где наблюдается полезный объект.

При наличии в поле зрения нескольких объектов возможна установка для них различных увеличений в зависимости от дальности видения.

Изменение увеличения и, соответственно, угла поля зрения достигается как дискретным или плавным изменением фокусного расстояния объектива канала, так и масштабированием в электронной части канала.

Возможна автоматическая видеозапись и фотографирование объектов с указанием дальности до них, их координат и распределения температуры в пределах контура объекта и по всему наблюдаемому ландшафту.

Всю эту работу обеспечивает бортовой компьютер, в который поступают записанные в цифровом виде изображения и измеренные количественные данные.

Качество изображения оценивается для всех каналов геометрической разрешающей способностью – возможностью канала различать раздельно две предельно близкие друг к другу точки объекта.

Разрешающая способность (разрешение) измеряется в парах линий/мрад или в ТВ-линиях [1].

Тепловизионный канал характеризуется еще и температурным разрешением (температурной чувствительностью) – способностью различать две предельно близкие температуры объекта и окружающего его фона, а также эквивалентной температурной разностью шума NETD [1], измеряемыми в ⁰С.

О качестве изображения в ТВ- и тепловизионнных каналах имеет смысл говорить только при достижении в них определенного отношения сигнал/шум.

Обычно удовлетворительное качество изображения обеспечивается при отношении сигнал/шум не менее 40 дБ [1]. Радиолокационный канал используется для обнаружения удаленных объектов, измерения дальности и координат.

Сравнительно невысокая разрешающая способность этого канала обусловлена его работой в миллиметровом или в сантиметровом диапазоне длин волн.

Преимуществом канала является его высокая работоспособность при пониженной прозрачности атмосферы, но для опознавания объектов необходим ТВ или тепловизионный канал.

Кроме этих каналов, в состав ОЭС могут входить и каналы для решения специальных задач: ультрафиолетовый ТВ-канал для оценки радиационной обстановки, акустический канал для работы по подводным объектам, лазерный сканирующий локатор, работающий на длине волны 10,6 мкм, служащий для обеспечения слепой посадки вертолета, предотвращения его столкновения с местными предметами и прежде всего с проводами линий электропередачи, а также датчик высоты, датчик сигнализации об облучении лазерным излучением и пр.

Для сохранения видения объекта в процессе взаимного перемещения объекта и вертолета ОЭС оснащена следящим приводом.

Он, с помощью бортового компьютера, непрерывно отслеживает положение объекта в поле зрения ОЭС, добиваясь непрерывного совмещения с ним линии визирования, т.е. маркера ОЭС.

Слежение осуществляется автоматически со скоростью, измеряемой в рад/с. Если изображение объекта уходит в сторону от линии визирования, то следящий привод всякий раз возвращает изображение в прежнее положение.

Это необходимо как для наведения на объект управляемого ракетного оружия, если вертолет имеет военное назначение, так и для точного монтажа строительных конструкций при гражданском применении вертолета.

Рассмотрим теперь конкретные типы ОЭС вертолетов.

На рис. 1 и фото 1 представлен прицел фирмы SFIM (Франция), установленный на боевых вертолетах бундесвера SA 342, ВО-105, оснащенных противотанковыми ракетами НОТ [3].

Рис.1

Базовая модель прицела (рис. 2) состоит из головного гиростабилизированного зеркала (1), дневного оптического канала (2), окулярного отвода (3), дополнительного модуля (4), в качестве которого может быть установлен тепловизор, лазерный целеуказатель-дальномер, виде- и фотоаппаратура.

Рис. 2

Дневной оптический канал имеет увеличение Г=3,2^Х при поиске и обнаружении цели, угол поля зрения 18⁰44′, скорость гиростабилизации ±170 м/рад, а при прицеливании и сопровождении цели – соответственно 10,8^Х, 6⁰, ±50 м/рад.

Угол обзора по горизонту равен ±118⁰, угол обзора по вертикали составляет +28 – (-20)⁰, скорость слежения от 3 град/с до 12 град/с (при сопровождении цели).

Тепловизор имеет три автоматически переключаемых угла поля зрения: ±5⁰, ±2,5⁰, ±0,5⁰. Питание прицела осуществляется от бортсети =28 В и ~115 В 400 Гц.

Максимальная дальность прицеливания достигает 4500 м, масса прицела составляет 38,8 кг.

Фото 1

С таким же расположением на вертолете фирма SFIM создала ОЭС APX M334 (Athos с массой 30 кг и Visigoth с массой 26 кг) [4].

Дальность обнаружения автомашины днем составляет 10 км, опознавания – 5 км при скорости слежения 8,5 – 12,5 град/с и точности гиростабилизации ±0,1 мрад [4].

Так же установлен прицел Herlis (ОЭС “день-ночь”) этой фирмы (фото 2). ОЭС содержит дневную и низкоуровневую ТВ-системы, тепловизор и лазерный целеуказатель-дальномер с длиной волны 1,06 мкм, работающий на дальности 10 км при точности измерения ±5 м.

Дневной ТВ-канал имеет угол поля зрения 80⁰, Г=3,7^Х, массу 42 кг.

Канал “день-ночь” имеет углы поля зрения 10,3х13,8⁰, 4,9х6,5⁰, 1,2х1,6⁰ при Г=12,5^Х, массу 73 кг.

Угол обзора по горизонту равен ±120⁰, по вертикали ±30⁰, скорость гиростабилизации 220 (“день”) – 550 (“день-ночь”) мрад/с [4].

Аналогичный прицел АF532 создала фирма Ferranti (Великобритания) для вертолета Gaselle [4], но массой 33 кг.

Фото 2

Однако более целесообразным оказалось гиростабилизировать не головное зеркало, а всю ОЭС в целом.

Для этого были разработаны гиростабилизированные платформы в сферическом корпусе диаметром 400 и 600 мм, в котором можно разместить различные модули для построения конкретной ОЭС.

Примером может служить ОЭС МКD 400/600 Observation System М17 для ВМФ США [5]. Совместно с ОЭС используются: пульт оператора, ТВ-монитор и блок видеозаписи.

В состав ОЭС МКD-400М входит тепловизор переднего обзора FLIR (Forward Looking Infrared), обеспечивающий круглосуточное наблюдение.

Дальность обнаружения человека составляет 1,5 км, автомашины – 4,5 км, угол обзора по горизонту достигает 360⁰, по вертикали +15 – (-85)⁰, скорость обзора 30 град/с.

Точность гиростабилизации изображения в двух плоскостях составляет 35 мрад, температурная чувствительность 0,25 ⁰С, эквивалентная температурная разность шума NETD < 0,065 ⁰С, сменные углы поля зрения равны 24,3х18,7⁰, 7,1х5,4⁰, 2х1,5⁰, 1,1х0,71⁰, частота кадров 30 Гц, масса всего комплекта 27,9 кг.

ТВ-монитор с диагональю 9 дюймов имеет разрешающую способность 800 ТВ-линий, энергопотребление 56 Вт при питании от бортсети =28 В, массу 6 кг.

Видеокамера с видеомагнитофоном (блок видеозаписи) имеют разрешающую способность 240 ТВ-линий, напряжение питания =28 В, энергопотребление 20 Вт, массу 6 кг [5].

ОЭС МКD-600 содержит гиростабилизированную в двух плоскостях низкоуровневую ТВ-систему с дальностью обнаружения человека 6 км, дальностью обнаружения автомашины 22 км, дальностью опознавания – 8 км.

Эта ТВ-система имеет углы поля зрения 15,7⁰ и 1,1⁰ при тех же углах обзора по горизонту и вертикали, что и у МКD-400М, разрешение 400 ТВ-линий при отношении сигнал/шум 43 дБ.

Изображение выводится на ТВ-монитор с диагональю 20 дюймов и с разрешением 850 ТВ-линий.

Эта ОЭС в сферическом корпусе может быть установлена в различных местах корпуса вертолета.

В частности, фирма GEC Avionics (Великобритания) разработала ОЭС Heli-Tele для вертолетов Alouette, Aqusta-Bell, Bell 222, Westland Linx, Puma, MBB BO105 [6]. ОЭС размещается справа или слева от борта вертолета.

ОЭС включает цветную или черно-белую TВ-камеру.

Она установлена на гиростабилизированной платформе и предназначена для наблюдения наземных объектов.

Угол поля зрения ОЭС плавно изменяется от 20⁰ до 1⁰, угол обзора по горизонту составляет 300⁰, по вертикали – +30 – (-60)⁰, масса равна 54 кг, напряжение питания =28 В, ~110/220 В при энергопотреблении 672 Вт.

В зависимости от объекта наблюдения дальность действия ОЭС составляет от 10 до 40 – 60 км.

Фото 3

На фото 3 показан внешний вид ОЭС, на фото 4 – характер ее установки на вертолете Веll 222, на фото 5 – внешний вид изображения при угле поля зрения 20⁰ (вверху) и 1⁰ (внизу).

Фото 4

Фото 5

Сбоку от борта вертолета установлена ОЭС CHLIO фирмы TRT (Франция) (фото 6) с массой всего 8 кг, углом поля зрения, изменяемым в пределах 10 – 24⁰, 10 – 40⁰, углом обзора по горизонту ±120⁰, по вертикали +25 – (-70)⁰, при скорости слежения 1град/мрад и точности гиростабилизации 150мкрад [7].

Фото 6

Фирма GEC Avionics (Великобритания) разработала тепловизионную ОЭС FLIR (модель TICM II) (фото 7) для вертолета Westland Lynx [8]. ОЭС установлена на крыше кабины вертолета (фото 8), имеет габариты O280х470 мм.

Типичный вид изображения в ОЭС дан на фото 9. ОЭС имеет углы поля зрения 60х40⁰ при разрешении 2,27 мрад и 48,4х32,5⁰, NETD лучше 0,1 ⁰С.

При установке дополнительной телескопической насадки реализуются увеличения Г=3,8^Х и Г=10^Х при углах поля зрения соответственно 15,8х10,5⁰ и 6х4⁰.

Фото 7

Фото 8

Фото 9

Широкое распространение получили ОЭС, устанавливаемые в передней турели вертолета, в частности, ОЭС EOSS (Electro-Optical Sensor System) фирмы Lockheed-Martin (США) для вертолета Comanche [4].

EOSS состоит из двух подсистем: первая – наблюдения, разведки, измерения дальности и прицеливания EOTADS (Electro-Optical Target Acquision/Designation System), вторая – пилотирования NVPS (Night Vision Pilotage System). ОЭС EOSS весит 204,12 кг, потребляет 3,4 кВт от 270 В.

Подсистема NVPS содержит тепловизор FLIR с полем зрения 30х52⁰, с углом обзора по горизонту ±120⁰, по вертикали ±50⁰.

Подсистема EOTADS содержит низкоуровневую ТВ-систему с рабочей областью спектра 0,65 – 1,0 мкм, углами поля зрения 0,8х0,6⁰, 2х1,5⁰, 8х6⁰ и тепловизионный прибор с областью спектра 8 – 12 мкм и углами поля зрения 2х1,5⁰, 8х6⁰, 30х40⁰.

Лазерный целеуказатель-дальномер работает на длине волны 1,06 мкм (дальнометрирование, целеуказание) и на 1,54 мкм (дальнометрирование).

Та же фирма создала аналогичную ОЭС TADS/PNVS для вертолета AH-64A Apache (фото 10).

Подсистема наблюдения и прицеливания TADS включает дневной оптический канал, ТВ-систему, прибор FLIR, лазерный целеуказатель-дальномер с длиной волны 1,06 мкм, бортовую ЭВМ.

Дневной оптический канал имеет углы поля зрения 3,5⁰ (Г=16^Х), 18⁰ (Г=3,5^Х), ТВ-система – 0,45⁰, 0,9⁰, 4⁰, прибор FLIR – 1,6⁰, 3,1⁰, 10,2⁰, 50⁰.

Подсистема поиска целей и прицеливания PNVS (тепловизор) имеет поле зрения 30х40⁰.

Дальность действия ОЭС 2,7 – 4,5 км, масса 192,6 кг, энергопотребление 1,6кВт [4].

Фото 10

Такого же типа ОЭС NTS AN/ASQ-211, но с массой 45 кг, разработала фирма IAI Tamam Presision Instruments Industries (Израиль) для вертолетов AH-1S Cobra и AH-1W Super Cobra [4].

Еще меньшую массу (12,5 кг) и низкие габариты (O260х380мм) имеет ОЭС “день-ночь” РОР той же фирмы, содержащая ТВ- и тепловизионный каналы с углами поля зрения, изменяемыми от 1,3х1⁰ до 16х12⁰ [4].

В России ПО “Уральский оптико-механический завод” выпускает турельные вертолетные ОЭС навигации, поиска, разведки природных ресурсов, мониторинга утечки нефти и газа и использования биоресурсов – модели ГОЭС-1 – ГОЭС-4 [9].

ОЭС включает дневную цветную ТВ-систему с полем зрения от 4,4х3,3⁰ до 48,8х37,6⁰, тепловизор для области спектра 8 – 12мкм, с полями зрения 5х3,3⁰, 20х13,3⁰ и с NETD = 0,18 ⁰С, лазерный дальномер с длиной волны 1,54 мкм.

Максимальные углы обзора составляют по горизонту ±235⁰, по вертикали (-115) – (+45)⁰, точность гиростабилизации 50 мкрад, масса (в зависимости от модели) от 20 до 140 кг.

ОЭС МST такого же класса фирмы GCE-Marconi Sensors (Великобритания) имеет угол поля зрения в пределах 3 – 40⁰, NETD=0,05 ⁰C, массу 43 кг [10].

Мачтовая ОЭС MMS (Mast Mounted Sight) (фото 11) фирмы McDonnel Douglass (США) устанавливается над винтом вертолета OH-5D [4].

Фото 11

ОЭС представлена на фото 12 и состоит из лазерного целеуказателя-дальномера (1), гиростабилизированной платформы (2), ТВ-системы (3), прицельного устройства (4), электронного мультиплексора (5), тепловизора (6), сферического корпуса (7)из композиционных материалов, опорной колонны (8), температурного регулятора (9) [4].

Фото 12

Масса ОЭС в целом составляет 113,4 кг, сферы – 72,5 кг, ее диаметр 642,7 мм, возвышение ОЭС над винтом 812,8 мм, точность гиростабилизации 2 мрад, угол обзора по горизонту ±190⁰, по вертикали ±30⁰.

Тепловизор имеет углы поля зрения 2,8⁰ и 10⁰, ТВ-система – 2⁰ и 8⁰. Фирма TRT (Франция) создала мачтовую ОЭС с аналогичным составом, но с углом поля зрения в режиме поиска 54⁰, а в режиме прицеливания – 7,7⁰.

Дальность обнаружения автомашины составляет 4,2 км, а ее опознавания – 3,1 км [4].

Мачтовая ОЭС Condor фирм SAT (Франция) и Eltro (Германия) для вертолета Tiger отличается наличием лазерного целеуказателя-дальномера на базе СО₂ – лазера с длиной волны 10,6 мкм и минимальной массой 35 кг при габаритах 470х400х300 мм и энергопотреблении 300 Вт от бортсети =28 В [4].

Прицелы Strix/Osiris фирмы SFIM (Франция) для вертолета PAH-2 (Tiger) содержат, кроме тепловизора, ТВ-системы и дневного оптического канала, лазерный дальномер, работающий на длине волны 1,54 мкм на дальности 9,9 км с точностью ±5 м.

ОЭС Osiris установлен над винтом (фото 13), а ОЭС Strix (фото 14) – на крыше кабины вертолета [4].

Фото 13

Фото 14

К примечательным ОЭС относится ULTRA 3000 фирмы FLIR Systems Inc (США) для вертолета Bell 208 c массой всего лишь 15 кг при габаритах O251х376 мм, энергопотреблении 112 Вт при питании от =28 В.

Тепловизионный канал имеет углы поля зрения 5,6⁰ и 26⁰ при области спектра 3,7 – 5мкм, а цветная ТВ-система от 32х24⁰ до 5,3х4⁰ и от 16х12⁰ до 2,7х2⁰. Скорость обзора 60 град/с при угле обзора по горизонту 360⁰, по вертикали – 110 – (+40)⁰ [4].

Малогабаритная ОЭС такого типа может быть использована для беспилотных летательных аппаратах (БПЛА). ОЭС БПЛА обеспечивает, в частности, круглосуточную разведку поля боя и передачу по радиоканалу на мобильную станцию разведывательных данных в реальном масштабе времени.

Эта станция устанавливается на армейском грузовике.

В станции имеется ЭВМ, в памяти которой содержится банк данных по картам местности, над которой пролетает БПЛА.

На станции осуществляется автоматическая привязка разведывательных данных с БПЛА к картам местности и запись этой информации в цифровом виде на лазерные диски.

Внутренний вид станции представлен на фото 15, а внешний вид БПЛА – на рис. 3.

В частности, ОЭС SPIRIT для БПЛА фирмы Rockwell International Corp. (США) содержит тепловизор с углами поля зрения 2,4х2,4⁰, 15х15⁰ и ТВ-систему с углом поля зрения 6,5х6,5⁰ при скорости обзора 40 град/с, угле обзора по горизонту 360?, по вертикали – 85 – (+15)⁰, точности целеуказания 5 мкрад по обеим осям, массе 22,5 кг и энергопотреблении до 170 Вт [4].

Информация со станции слежения может быть передана по радиоканалу различным пользователям. Высота полета БПЛА достигает 3 – 5 км, а дальность передачи разведывательных данных – 10 – 70км [9].

Фото 15

Рис 3

Кроме перечисленных фирм, существует много других, которые разрабатывают унифицированные ОЭС для вертолетов и БПЛА, например, Elotro (ЮАР), Hughes Aircraft Company (США), Kollsman (США), Northrop Grumman Corp. (США), Westinghouse Electric Corp. (США), Thomson TTD Optronique (Франция), Texas Instruments (США), WESCAM (США), Pilkington Optronics (Великобритания), Simrad Optronics (Норвегия), Officine Galileo (Италия) и др.

Такие ОЭС могут служить темой отдельного обзора.

Для управления полетом вертолета, наблюдения и разведки необходимо оптимальное для пилота отображение визуальной, навигационной и служебной информации.

В настоящее время для пилотирования вертолетов ночью широко используются бинокулярные очки ночного видения, например, ANVIS (фото 16) [11].

Однако они имеют ограниченный угол поля зрения 40⁰, не обеспечивают получение изображения от ОЭС вертолета и представление служебной и навигационной информации.

В связи с этим очки дополняют наголовной малогабаритной электронно-лучевой трубкой, изображение с экрана которой с указанной информацией вводится в поле зрения очков [12].

Фото 16

Однако наибольшее распространение получили устройства проекции изображения ОЭС на лобовое стекло вертолета (фото 17), а также нашлемные дисплеи [14 – 16].

Последние наиболее перспективны. Схема нашлемного дисплея дана на рис. 4, где 1 – шлем, 2 – дисплей, 3 – приемо-передатчик, 4 – видеопроцессор, 6 – ОЭС, 7 – тепловизор, 8 – ТВ-система, 9 – лазерный целеуказатель-дальномер, 10 – следящий привод, 11 – линия визирования, 12 – датчики высоты, скорости полета, крена и пр., 13 – генератор символов, 14 – навигационная система, 15 – светодиод, 16 – система позиционирования, 17 – ее ТВ-камеры.

Фото 17

Рис. 4

С помощью нашлемного дисплея пилот наблюдает за местностью, используя как изображение от ОЭС, так и от встроенных в дисплей очков ночного видения.

При этом работает управляемый бортовым компьютером генератор символов, обозначающих необходимые пилотажные данные.

Компьютер, на основе показаний бортовых датчиков и ОЭС, осуществляет внесение оперативных поправок в реальном масштабе времени в тоновую карту, формируемую цифровым методом, которая проецируется в дисплей вместе с пилотажной информацией.

В нашлемном дисплее изображение от ОЭС, карта и пилотажная информация формируются в миниатюрных электронно-лучевых трубках и проецируются на смотровой щиток дисплея. На него же проецируется и изображение от очков ночного видения. Система датчиков на шлеме пилота сопряжена с устройствами позиционирования для обеспечения связи поворота головы пилота с положением управляемого оружия.

Пилоту благодаря этому достаточно повернуть голову так, чтобы визирный знак дисплея совпал с изображением цели – и можно открывать огонь.

Примером такого дисплея является цветной нашлемный дисплей SIM EYE^TM фирмы Kaiser Electro-Optics (США) [15].

Для него угол поля зрения равен 100х60⁰, разрешение 4⁰, контраст свыше 20:1, масса 2,5 кг, напряжение питания 90 – 250 В при токе 5А.

Последние достижения техники связаны с автоматическим опознаванием объектов с помощью бортового когерентно-оптического коррелятора [17].

Его принцип действия основан на голографическом методе опознавания на основе сравнения в частотной области коррелятора пространственно-частотного спектра анализируемого изображения объекта и голографических согласованных фильтров в памяти опознающего устройства.

Изображение ОЭС разлагается в спектр, который сопоставляется с записанными ранее голографическими эталонными спектрами объектов.

В случае корреляции этих спектров устройство формирует на экране ТВ-монитора корреляционный отклик, который имеет вид светлой точки малых размеров. Ее координаты в плоскости анализа соответствуют координатам объекта в поле зрения ОЭС.

Поэтому с помощью коррелятора можно не только автоматически одновременно опознать до 10 объектов, произвольно расположенных в поле зрения ОЭС, но и с высокой точностью измерить их координаты.

Коррелятор работает в реальном масштабе времени с производительностью до 5000 корреляций в секунду, обрабатывая поток информации до 10⁷ Бит/с.

Масса коррелятора 10 кг, энергопотребление 100 Вт при питании от напряжения бортсети =24 В. Встроенная система автоматической юстировки компенсирует влияние вибраций на изображение в процессе полета вертолета.

Таким образом, существуют разнообразные ОЭС, которые в сочетании с бортовыми вертолетными комплексами обеспечивают уверенное наблюдение и разведку в любое время суток и в разнообразных условиях видимости в процессе полета вертолета.

Литература

1. Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы телевизионного наблюдения. М.: ОБЕРЕГ-РБ, 1997, 168 с.
2. Макаров А.С., Омелаев А.И., Филиппов В.Л. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем. Казань: Унипресс, 1998, 320 с.
3. HOT auf Hubschrauber. Проспект фирмы. ФРГ, 1997.
4. Janeґs Weapons Systems. Ground Attack: integrated Systems-Helicopter. США, 2001, рр. 436 – 490.
5. MKD 400/600 Observation System. Cetron Handelsgesellschaft m.b.H., Австрия 1995.
6. Heli-Tele to-Ground Television Surveillance System. Проспект фирмы GEC Avionics Ltd. Великобритания, 1997.
7. CHLIO Camera Thermoque pour I’observation, I’aide au pilotage la pecherche et le Sauvetage. Проспект фирмы TRT. Франция, 1995.
8. TICM II Thermal Imaging System. Проспект фирмы GEC Avionics Ltd. Великобритания, 1997.
9. Гиростабилизированные системы нового поколения. ПО УОМЗ. РФ., Екатеринбург, 2000.
10. Multi Sensor Turret. Проспект фирмы GEC Marconi. Великобритания, 1997.
11. Саликов В.П. Эпоха ночной войны//Специальная техника, 2000, № 5, с. 21 – 32.
12. H. Zhou. Synthesized night vision goggle. Proceedings of SPIE, Vol. 4021, 2000, pp. 171 – 177.
13. Beal C. Second Sight helicopter helmet-mounted displays. International Defense Review, 1994, Vol. 20, No. 12, pp. 61 – 64.
14. Attackers, the Meaner the Better… Armada International, 2000, No. 1, pp. 48 – 53.
15. Томилин М.Г. Нашлемные дисплеи. Оптический журнал, 1999, т. 66, № 6, с. 81 – 87.
16. Avionics and Armament. Armada International, 2000, No. 1, pp. 53 – 56.
17. Алешин Б.С., Бондаренко А.В., Волков В.Г., Драб Э.С., Цибулькин Л.М. Оптические приборы наблюдения, обработки и распознавания образов в сложных условиях. Л.: ГНИИАС, 1999, 139 с.

Волков Виктор Генрихович, кандидат технических наук, доцент

Источник: журнал «Специальная Техника»

Немного истории модернизаци ОЭС

1 сентября 2005 г. (записи редактора militaryaerospace)