“АТРОПУС” означает “НЕОТВРАТИМАЯ”

“… все больше внимания уделяют разработке высокоточного оружия и совершенствованию средств и методов радиоэлектронной борьбы. К последним относятся новые электромагнитные боеприпасы отечественного производства, в том числе реактивная граната “Атропус”. Они вправе претендовать на продолжительную службу, если российский Минфин, как повелось, не подрежет им крылья на самом взлете”.

Основной вид радиоэлектронной борьбы — подавление радиоэлектронных средств (РЭС) противника. Его основным преимуществом по сравнению с огневым поражением является практически мгновенное воздействие одновременно на несколько объектов на большой дальности и возможность быстрого перенацеливания. Однако противник может нейтрализовать его эффект, маневрируя частотами собственных РЭС или уничтожив носитель станций помех, если энергетический потенциал постановщика невелик. Если же излучение достаточно мощное, оно мгновенно наводит в электронных цепях такие токи, что РЭС противника выходит из строя.

В принципе для поражения любой электроники достаточны мизерные плотности энергии СВЧ-излучения, чтобы наведенный мм электрический импульс тока пробил полупроводниковый элемент. Эта энергия в десятки тысяч раз меньше требуемой для уничтожения цели ударной волной или осколками. К примеру, чтобы вывести из строя противокорабельную ракету, требуемая величина плотности энергии осколков массой не менее 1 г достигает 100000 Дж/м 2 , ударной волны — 50000 Дж/м 2 , а СВЧ-импульса длительностью 1 мкс — от 1 до 10 Дж/м 2 . При этом электромагнитные боеприпасы (ЭМБП) не представляют особой опасности для солдата в бою, поэтому их можно применять не только в крупномасштабных военных конфликтах, но и в миротворческих операциях для обезоруживающих ударов.

Однако, оценивая эффективность ЭМБП, следует учитывать, что в СВЧ-излучение преобразуется значительно меньшая доля энергии взрыва (10~ 5 — 10~6 процента), чем в энергию осколков и ударной волны. Следовательно, итоговая эффективность ЭМБП будет отличаться оттрадиционного оружия не слишком разительно. Кроме того, затухания СВЧ-энергии в воздухе (о них часто умышленно умалчивают) жестко связывают габариты электромагнитного оружия с радиусом действия. К примеру, даже максимально форсированный направленный источник излучения с плотностью потока мощности, близкой к пробивной, проигрывает в сравнении с артустановкой аналогичных габаритов.

Между тем концентрировать СВЧ-энергию в узком пучке по многим причинам нецелесообразно. Поэтому для военных целей применяют новый класс ее источников — прямые преобразователи энергии взрыва. Наиболее мощные из них — взрывные и имплозивные генераторы частоты, цилиндрические и сферические ударно-волновые излучатели — генерируют магнитное поле ударной волной или метаемой взрывом металлической оболочкой. При этом их удельная энергия СВЧ-импульса близка к 10 Дж/л.

Первый генератор этого класса — цилиндрический ударно-волновой источник — ЦУВИ (рис.1) успешно испытали 2 марта 1983 г.

Благодаря малым радиусам сжатия магнитного поля ударной волной в нем достигают очень высоких значений индукции, что создает условия для излучения электромагнитной энергии малой длительности (менее наносекунды). Поэтому оно, как правило, преодолевает защитные элементы. В сферическом варианте подобного устройства — УВИС (рис.2) ударная волна возрастает быстрее и для работы достаточно начального поля, созданного постоянными магнитами.

Во взрывомагнитном генераторе частоты — ВМГЧ (рис.3) начальное поле также создается системой постоянных магнитов и далее сжимается расширяющейся оболочкой, метаемой взрывом.

рис.3

При этом индуцируются колебания тока. ВМГЧ представляет собой параметрический усилитель, работающий лишь в моменты, когда величина тока существенна, так кактолько при этом условии совершается работа против сил магнитного поля. Наличие множества быстрых гармоник обеспечивает форму колебаний тока в виде меандра и создает условия для излучения. В имплозивно-магнитном генераторе частоты — ИМГЧ (рис.4) взрыв, направленный “внутрь”, сжимает катушку с магнитным полем, индуцируя колебания тока а форме меандров.

рис.4

При этом внешний источник энергии обеспечивает значительную мощность СВЧ-излучения.

Все ударно-волновые источники (генераторы частоты) довольно сложны и дороги. Соотношение “стоимость — эффективность" для них оптимальна при объеме устройств 1 — 3 л. Другой путь трансформации энергии, заключенной в пьезоэлектриках или ферромагнетиках, в СВЧ-излучение более дешев и позволяет создавать миниатюрные устройства, хотя и уступающие ударно-волновым генераторам по удельным излучательным характеристикам.

К примеру, пьезоэлектрический генератор частоты — ПЭГЧ (рис.5) построен “вокруг” рабочего тела в виде пластины из пьезоэлектрической керамики.

рис.5

Формируемая взрывом ударная волна разогревает тело и изменяет ориентацию вектора поляризации его структурных элементов. При этом в высокодобротном контуре, куда включен окружающий рабочее тело соленоид, высвобождающаяся энергия создает электрические колебания. Параметры контура подобраны таким образом, что, пока ударная волна движется по пластине , полярность тока (и электрического поля) меняется. При этом в “разориентируемых” элементах тела энергия перераспределяется от электрических колебаний в излучение .

Аналогично функционирует и ферромагнитный генератор частоты — ФМГЧ (рис.6), в котором ударная волна изменяет полярность элементов рабочего тела из постоянного магнита.

рис.6

При этом аналогом электрического поля в ПЭГЧ выступает магнитное, меняющее свою ориентацию с частотой колебаний электрического тока.

Таблица 1.

Класс

Длительность генерации, нс

Спектральная плотность СВЧ энергии, Дж/Гц

0.86 ГГц

11.4 ГГц

37 ГГц

75 ГГц

150 ГГц

ЦУВИ

1

11,0*10-12

3.0*10-11

0.9*10-14

1.0*10-14

1.2*10-12

УВИС

1

1.0*10-15

7.0*10-11

1.0*10-14

6.0*10-14

2.0*10-12

ВМГЧ

10000

1.9*10-12

1.4*10-11

7.0*10-15

1.0*10-14

2.2*10-13

ИМГЧ

1000

9.5*10-11

6.0*10-11

0.8*10-14

0.6*10-14

3.2*10-13

ФМГЧ

1000

1.1*10-12

0.5*10-12

6.3*10-13

1.4*10-15

1.1*10-14

ПЭГЧ

1000

0.9*10-12

1.6*10-13

6.6*10-15

4.8*10-15

1.7*10-14

 

Из таблицы видно, что частота СВЧ-излучения, находится в миллиметровом и сантиметровом диапазона , поскольку любая система излучает тем эффективнее, чем ближе соответствие длины рабочей волны кратному размеру вибратора. Колебания СВЧ эффективно иизлучаются даже отрезком провода, поэтому у боеприпасов нет необходимости в дополнительных антеннах. У генераторов взрывного типа они излучаются по огром-ному количеству лепестков диаграммы направленности. А поскольку для сверхширокополосных СВЧ-Импульсов не существует идеально остронаправ-ленной диаграммы приема, то для применения Электромагнитных боеприпасов это очень важно — разрыв снаряда допустим в любом направлении относительно цели.

При воздействии СВЧ-импульса в электронике цели появляется либо короткое последействие длительностью более одного цикла обработки информации (несущественно влияет на вероятность выполнения целью боевой задачи), либо временное ослепление — восстанавливающийся отказ электроники (существенно снижает вероятность выполнения боевой задачи), либо стойкий выход электроники из строя. Эффект временного ослепления можно реализовать как сумму коротких последействий. Например, при стрельбе на море малокалиберными ЭМБП в упрежденную точку перед летящей противокорабельной ракетой с последующим замедленным подрывом рикошетирующих снарядов. Эффективность ослепления зависит не только от плотности СВЧ-энергии и стойкости цели. но также и от характера решаемой целью боевой задачи.

В маневренном бою, где роль электроники определяет исход, длительность цикла обработки информации в системах управления оружием становится критерием оценки требуемой длительности их временного ослепления. При необходимости защитить истребитель от ракетной атаки достаточно вывести из строя ГСН и радиовзрыватель ракеты на сотню миллисекунд — и самолет окажется вне зоны поражения. Другое дело, если защищать танк от ПТУР, ГСН которой обрабатывает информацию в сотни раз медленнее.

Эффект временного ослепления можно признать наиболее оптимальной формой боевого воздействия — его можно реализовать боеприпасом наименьшей мощности, габаритов и стоимости. К примеру, для стрельбы из противотанковых гранатометов по машинам, оснащенным активной защитой, разработана малогабаритная 40-мм граната “Атропус” (рис.7) с БЧ электромагнитного типа.

рис.7

Кроме того, гранатомет комплектуют и стандартной гранатой с БЧ кумулятивного типа. Систему активной защиты перспективных зарубежных танков можно сравнить с миниатюрным комплексом ПВО. В ее состав входит радиолокационная подсистема автоматического обнаружения, селекции и сопровождения подлетающих к танку гранат или ракет. Она выдает команду на отстрел осколочного боеприпаса, уничтожающего опасные объекты на подлете.

Схема действия “Атропуса” проста: при выстреле из гранатомета сначала запускается двигатель вспомогательной электромагнитной и с небольшой задержкой — основной кумулятивной гранаты. Первая в радио диапазоне имеет малую эффективную площадь рассеивания, поэтому система защиты, как правило, пропускает ее. Разрываясь на бронетанка, вспомогательная граната формирует импульсный поток СВЧ, вызывая временное ослепление радиолокационной подсистемы. Его длительность примерно в 70 тысяч раз превосходит время генерации СВЧ-излучения (1,6 мкс), благодаря чему срывается сопровождение основной гранаты, летящей вслед и поражающей танк.

Понижение порога реакции радиолокационной подсистемы не влияет на успешный перехват основной гранаты, хотя в этом случае вспомогательную уничтожают на подлете к танку. Основная же поражает машину, поскольку системе защиты не остается времени (десятки миллисекунд) для ее уничтожения. Повышение чувствительности быстро исчерпывает оборонительный потенциал системы, поскольку она начинает реагировать на ложную опасность (пролетающие мимо осколки, обломки, пули). “Атропус” способен подавлять не только радиочастотные электронные средства, но также ИК- и оптико-электронные. В 1994 г. его экспериментальный образец успешно прошел испытания боевой стрельбой по танку, оснащенному системой активной защиты .

Между тем боевая обстановка может потребовать более серьезного поражения РЭС, с длительным выходом их из строя. Решить такие задачи могут боеприпасы среднего (от 100 до 130 мм) калибра (рис.7). При срабатывании они формируют СВЧ-импульс с энергией в десятки Джоулей. Излучение распространяется по всем направлениям отточки подрыва, и плотность его мощности быстро убывает — в радиусе 6 — 10 м оно способно инициировать радиовзрыватель, в 30 м — вывести из строя систему опознавания ПЗРК и блокировать пуск ЗУР. В 50 м излучение временно или стойко выводит из строя неконтактные противотанковые мины. На испытаниях после подрыва ЭМБП такая мина 20 — 30 минут не реагировала на проезжающие мимо танки и автомашины (за это время мимо прошел не один танковый батальон). Затем мина “ожила”, став чрезвычайно опасной даже при малейшем прикосновении. Спустя час-другой процессы релаксации в ее электронике закончились и чувствительность вновь понизилась до значений, близких к штатным.

Сказанное выше не означает, что с помощью ЭМБП среднего калибра можно только поражать электронику целей. СВЧ-излучение выводит ее из строя на расстояниях в десятки метров, а эффект временного ослепления проявляется на значительно больших. Поэтому весьма эффективно применять ЭМБП против рассредоточенных целей типа корректируемых боевых элементов кассетных боеприпасов на ближних рубежах обороны, когда элементы уже рассеяны. В этом случае требуемая длительность временного ослепления равна остатку подлетного времени .

ЭМБП калибров 30 — 130 мм могут использоваться в большинстве существующих систем оружия. И хотя они внешне практически не отличаются от осколочно-фугас-ных боеприпасов, было бы явной ошибкой слепо переносить на них приемы боевого использования обычных боеприпасов. По характеру боевого воздействия ЭМБПИ занимают промежуток между средствами радиоэлектронного подавления и средствами огневого поражения. И хотя ЭМБП не смогут вытеснить с поля боя огневые средства, они способны существенно сократить бремя и иаряды сил. необходимые для достижения целей боевой операции.

Александр ПРИЩЕПЕНКО, Владимир ЖИТНИКОВ, Дмитрий ТРЕТЬЯКОВ .

Армейский сборник, №2, 1998.