Способы и средства противодействия радиолокационному и гидроакустическому наблюдению

Специфика защиты от радиолокационного наблюдения вызвана особен­ностями получения радиолокационного изображения. Структура радиолока­ционного изображения зависит от разрешающей способности радиолокатора, электрических свойств отражающей поверхности объектов и фона, от степе­ни ее неровностей (шероховатости), от длины и поляризации волны, облуча­ющей объект, угла падения электромагнитных волн на поверхность объекта. Разрешающая способность локатора определяется в основном шириной диа­граммы направленности его антенны, как известно, совмещающей в одной конструкции функции передающей и приемной.

В настоящее время наиболее широко используется для радиолокации см-диапазон. Разрешение на местности в этом диапазоне самолетных (борто­вых) радиолокаторов составляет единицы метров. С целью повышения разре­шающей способности радиолокаторов применяется мм-диапазон, в котором проще создать антенны приемлемых размеров с более узкой диаграммой на­правленности. Но мм-волны сильнее затухают в атмосфере, что приводит к снижению дальности наблюдения. Кроме того, более длинные волны имеют лучшую проникающую способность в поверхность объекта, что затрудняет его маскировку.

Таким образом, радиолокационное изображение существенно отличается от изображения в оптическом диапазоне и используется разведкой для полу­чения дополнительных демаскирующих признаков на существенно большем удалении от объекта и в неблагоприятных климатических условиях. Указан­ные особенностей учитываются при организации защиты информации. Меры по защите направлены на снижение ЭПР объекта в целом и его характерных участков, содержащих информативные демаскирующие признаки. Способы и средства скрытия объектов радиолокационного наблюдения достаточно подробно рассмотрены в [41].

Информационное скрытие обеспечивается в результате разрушения структуры «блестящих точек» на экране локатора путем покрытия объекта радиотражающими оболочками и экранами с иной конфигурацией, размеще­ния в месте расположения объекта дополнительных отражателей и генериро­вания радиопомех.

В качестве дополнительных радиоотражателей применяются уголковые, линзовые, дипольные отражатели и переизлучающие антенные решетки (ПАР).

Уголковый радиоотражатель состоит из жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных плоскостей (см. рис. 7.1).

Важнейшим свойством уголковых отражателей является то, что значите­льная доля энергии волны, падающей на них с любого направления в преде­лах достаточно большого угла (около 80 градусов), отражается обратно в сторону облучающей РЛС. Благодаря этому уголковые радиоотражатели да­же небольших размеров имеют значительную эффективную площадь рассе­яния. Например, ЭПР трехгранного уголкового отражателя с размерами гра­ней 0.5 м и длине волны РЛС 3 см составляет 290 м2, в то время как ЭПР са­молета-бомбардировщика В-52 - около 100 м2 [41 ].

Рис. 7.1. Схема уголкового отражателя

Линзовые отражатели создаются на основе линз Люнеберга. Линза пред­ставляет собой многослойный шар с различными значениями диэлектриче­ской проницаемости слоев (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Схема линзы Люнеберга

При такой конструкции электромагнитные волны фокусируются на внут­ренней поверхности шара, покрытой металлической радиоотражательной пленкой-экраном. Ширина диаграммы рассеяния линзы зависит от размеров экранирующей поверхности сферы и достигает 140 градусов. ЭПР линзового отражателя диаметром 60 см и массой 40 кг достигает на длине волны λ=10 см величины более 150 м2, на λ=3 см более 1800 м2 [41].

Переизлучающие антенные решетки (ПАР) состоят из набора обычных антенн, которые работают в режиме переизлучения принимаемых сигналов. Такой режим достигается путем замыкания антенн в точке подключения фи­дера или волновода. Простейшие ПАР образуются при попарном соединении элементарных полуволновых вибраторов,

Уголковые радиоотражатели, линзы Люнеберга, ПАР, размещенные вблизи защищаемого объекта, создают на экране РЛС многочисленные яркие засвет­ки, среди которых трудно обнаружить маскируемый объект.

Для маскировки воздушных объектов применяют дипольные радиоотра­жатели (диполи). Они представляют собой полоски металлизированной бу­маги или алюминиевой фольги, металлизированные стеклянные или нейло­новые волокна, разбрасываемые в зоне расположения защищаемого объекта. Длина диполей и их толщина выбираются так, чтобы обеспечить эффектив­ное рассеивание радиоволн по возможности в более широком диапазоне час­тот. Диполи в виде металлизированных стекловолокон имеют длину 35-40 см и толщину 0.025 мм, медная проволока толщиной в доли мм нарезается дли­ной около 50 см. Дипольные отражатели обычно упаковываются в пачки из десятков и сотен тысяч единиц и при выбрасывании с самолета в воздух соз­дают облако медленно опускающихся на землю отражателей. Отраженные от них сигналы наблюдаются на экране индикатора РЛС в виде множества яр­ких точек, маскирующих отраженный от самолета сигнал. Если последова­тельно сбрасывать достаточно большое количество, пачек, то на экране РЛС образуются засвеченные полосы, в которых трудно обнаруживать воздушные объекты.

Энергетическое скрытие достигается за счет уменьшения эффективной площади рассеяния объекта в основном двумя способами: изменением диа­граммы направленности отражающей поверхности объекта и поглощением облучающей энергии РЛС. Уменьшение отраженной энергии для объекта, подлежащего защите от радиолокационного наблюдения, должно предусмат­риваться еще при его создании путем исключения на поверхности объекта плоскостей, образующих уголковые отражатели.

ЭПР конусообразных и шарообразных форм в сотни раз меньше уголковых отражателей. Готовые изделия, имеющие поверхности сложной формы с резкими переходами, целесообразно накрывать экранами, искажающими и отклоняющими диаграмму направленности объектов, лучше всего шарооб­разной формы.

Для энергетического скрытия объектов от радиолокационного наблюде­ния его поверхность покрывают также материалами, обеспечивающими гра­диентное и интерференционное поглощение облучающей электромагнитной энергии.

Градиентное поглощение обеспечивают многослойные материалы, каж­дый слой которых состоит из основы - диэлектрика (стеклотекстолита, пено­пласта, каучука и др.) и наполнителя (ферритов, карбонильного железа, по­рошка графита, угольной пыли и др.), поглощающих (электромагнитную энергию. Внешний слой поглотителя имеет диэлектрическую проницатель­ность, близкую к 1, а для увеличения поверхности имеет рифленую структу­ру или шипы. В каждом последующем слое диэлектрическая проницаемость увеличивается. По мере проникновения электромагнитной волны в погло­щающий материал ее энергия убывает, а направление изменяется. В резуль­тате искривления направления распространения волны удлиняется ее путь в поглощающем материале и, следовательно, увеличивается поглощение. На­пример, покрытие из пористого стекловолокна толщиной 12.7 мм поглощает до 99% энергии электромагнитной поля в см-диапазоне длин волн [4I].

Другой вид радиопоглощающего материала использует эффект интерфе­ренции прямой (падающей) и отраженной от объекта электромагнитных волн. Простейший поглощающий материал состоит из слоя диэлектрика и электропроводящей пленки. В результате наложения прямой и отраженной волн в диэлектрике возникают стоячие волны. Тип и толщина диэлектрика, магнитная проницаемость и волновое сопротивление пленки выбираются та­кими, чтобы сдвиг по фазе между падающей и отраженной волнами был бли­зок к 180°. В этом случае происходит подавление отраженной волны падаю­щей и ЭПР объекта резко уменьшается. Однако такой эффект наблюдается в узком диапазоне длин волн. Для расширения диапазона применяются много­слойные материалы, каждый слой которых рассчитан на свой диапазон длин волн облучающей электромагнитной волны. Но многослойные материалы, обеспечивающие эффективное поглощение в достаточно широком диапазоне частот, толстые и тяжелые.

В современных поглощающих материалах используют оба способа уменьшения энергии отраженной электромагнитной волны. Например, ко­эффициент отражения керамического ферритового радиопоглощающего ма­териала составляет 10% в диапазоне волн 30-300 МГц при толщине феррито­вого слоя 0.83 см. Созданы достаточно легкие радиопоглощающие матери­алы в виде многослойной ткани [41].

Примером технических решений, обеспечивающих эффективное энерге­тическое скрытие за счет соответствующей конструкции с плавными форма­ми и применения поглощающих материалов, является американская техноло­гия «Стелс». На ее основе созданы самолеты-бомбардировщики В-1 и В-2, эффективная площадь рассеяния которых не превышает ЭПР автомобиля.

Другой способ энергетического скрытия, который широко применяется для защиты объектов от радиолокационного наблюдения, - генерация помех. Простейшей помехой является гармоническое колебание на частоте РЛС, создаваемое генератором помех в месте нахождения защищаемого объекта. Так как диаграмма направленности антенны РЛС имеет, как правило, боко­вые лепестки, то такая помеха создает шумовую засветку экрана локатора.

Более сложной по структуре является модулированная помеха с одним или несколькими изменяющимися параметрами. Модулированная помеха бывает непрерывной и импульсной и обладает спектром, близким к спектру излучения РЛС. По эффекту воздействие помехи классифицируются на мас­кирующие изображение объекта путем зашумления экрана РЛС и имитирующие на нем ложные световые пятна. Изменяя структуру и время задержки имитационной помехи можно менять форму, место и характер движения ложной засветки на экране локатора.

Защита информации об объектах, находящихся в воде, предусматривает, прежде всего, защиту от гидроакустического наблюдения. Способы этой за­щиты по сути соответствуют рассмотренным с учетом особенностей канала утечки. В качестве основных применяются следующие:

- маскировка с использованием природных явлений. При перепаде темпе­ратуры слоев возникают акустические экраны, трудно преодолимые для акустических излучений;

- использование звукопоглощающих покрытий сотовой конструкции из нейлона, полиэтилена, полипропилена и различных пластмасс, а также содержащих натуральный каучук. За рубежом проводятся опыты по по­крытию корпусов подводных лодок материалами, поглощающими до 90% акустической энергии;

- создание активных помех гидролокаторам, в том числе путем ретранс­ляции облучающих сигналов с усилением их мощности.