Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 09
С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Дуэль ракеты и самолета
Дуэль ракеты и самолета — это настоящая дуэль умов. С точки зрения пилота или конструктора самолетов ракета — крохотный, быстрый и страшный хищник. Из-за малых размеров и очень большой скорости стрелять в нее бесполезно. Но можно ее обмануть. Дело в том, что ракета почти слепа.
Например, в головной части ракеты, наводящейся на цель по ее тепловому излучению, у нее всего лишь один «глаз» — линза, собирающая инфракрасные лучи на матрицу фотоэлементов. С одним глазом нельзя отличить, что дальше, а что ближе. (Поэтому нам с вами природа дала два глаза, а, например, пауку — целых восемь.) Эта матрица не замечает ничего, кроме сильно нагретых тел. Если взглянуть на мир «глазом» ракеты, получится, что она летит в кромешной тьме, видя лишь двигатели атакуемого самолета как бесформенное, расплывчатое облако, ибо число элементов в матрице фотоэлементов ее глаза сравнительно невелико. Да и «мозга» — системы технического зрения, способной как-то оценить форму поражаемого объекта, у ракет пока нет. Потому если вдруг в «глаз» ракеты попадет откуда-то со стороны яркий луч света, она собьется с пути.
Этим давно уже пользуются военные летчики, танкисты, да и все, кто защищается от ракет, выбрасывая при малейшей опасности в большом количестве ярко горящие в воздухе термитные шашки — ложные цели.
В последнее время и пассажирские самолеты стали оснащать устройствами для пуска ложных целей, поскольку мобильные ракеты с тепловым самонаведением, например «Стингеры», стали доступны террористам.
Главное преимущество головок теплового самонаведения в том, что их можно сделать меньше наперстка. Поэтому их широко применяют в небольших зенитных ракетах и в наводящихся на излучение танковых двигателей противотанковых снарядах. Но, как показывает практика, тепловое наведение недостаточно надежно. Во время войны за Фолклендские острова английские войска применили против наземных целей ракеты с лазерным наведением.
Вот как они действуют. Цель, например здание, освещают лазером, и на ней появляется яркое пятно. На это пятно так же, как на излучение двигателей, наводится ракета.
Поскольку излучение лазера сосредоточено в узком спектральном диапазоне, то ожидалось, что помехи такой системе создать трудно. Но аргентинские войска просто-напросто разводили костры, и многие английские ракеты «самонаводились» на их огонь.
На крупных ракетах применяют активное самонаведение с собственным радиолокатором в головной части. Такой радиолокатор ощупывает пространство короткими импульсами радиоволн. После встречи с целью они отражаются и возвращаются в антенну. Приняв отраженный импульс, радиолокатор определяет направление на цель и время движения импульса радиоволн туда и обратно. Зная его, можно определить расстояние до цели.
Головка активного самонаведения не столь слепа, как тепловая. Она может определить и скорость, и расстояние до цели, а потому ее не так уж легко обмануть. Хотя и возможно. В годы Великой Отечественной войны с самолета сбрасывали ленты обычной алюминиевой фольги. Поскольку они прекрасно отражают радиоволны, на экране обычного радиолокатора тотчас же появлялись ложные изображения, и оператор системы ПВО не мог найти среди них настоящее, чтобы управлять огнем зенитных орудий, а запущенная ракета мгновенно теряла цель. С этим научились бороться довольно быстро.
Радиолокатор видит врага даже за облаками.
В радиолокации есть одна тонкость. Если самолет удаляется от локатора, то длина отраженной от него волны увеличивается. А если он приближается к локатору, то длина отраженной волны уменьшается. Это явление называется эффектом Доплера.
Самолет уходит от ракеты со скоростью сотни метров в секунду, а листочки фольги почти неподвижно парят в воздухе. Благодаря эффекту Доплера длина радиоволн, отраженных от листочков фольги, оставалась почти неизменной, такой, какой ее генерировал передатчик локатора. Зато волны, отраженные от самолета, получались заметно длиннее. Приемник радиолокатора устроили так, что он принимал только более длинные волны.
В хаосе отраженных импульсов он надежно определял местонахождение самолета. Уже вскоре после войны радиолокаторы, используя этот эффект, научились фольгу не замечать.
Но соревнование продолжалось. На самолете поставили пару: приемник и мощный передатчик. Приемник мгновенно определял частоту, на которой работал передатчик ракеты, и так же мгновенно настраивал на эту частоту свой передатчик. От его мощного сигнала приемник ракеты захлебывался и переставал что-либо принимать.
Самолет вновь победил ракету. Но и ракетчики не дремали. Есть множество способов сделать радиолокатор нечувствительным к таким помехам. Например, быстро перестраивать частоту или хитроумно кодировать его сигналы. Разумеется, создатели ракет всю эту систему мер держат в глубочайшем секрете. Те же, кто от ракет защищается, стараются ее раскрыть всеми доступными способами.
Кадры кинохроники первых лет войны во Вьетнаме запечатлели первое столкновение американских истребителей с советскими зенитными ракетами. (Запускали их вьетнамские бойцы.) Тут поначалу все выглядело просто: заметив пуск ракеты, летчик тотчас катапультировался. Но потом американцы изучили работу систем наведения наших ракет и научились ее подавлять. Особенно успешно противостояли ракетам американские стратегические бомбардировщики Б-52. Сотни этих самолетов сбрасывали на Ханой по 4–5 тысяч тонн бомб за каждый налет. На борту каждого из них стояло несколько мощных радиопередатчиков.
Кроме того, на Б-52 были ракеты-ловушки, совершенно не отличимые от него по изображению на экранах радаров. Вот, например, «Грин Квэйл». Это был маленький, уродливый на вид самолетик с размахом крыльев около пяти метров. Благодаря своей причудливой форме он отражал все падавшие на него радиоволны, возвращая их именно туда, откуда они были посланы, и на экране радиолокатора выглядел таким же ярким пятном, как гигантский бомбардировщик. Каждый Б-52 мог нести по четыре «Грин Квэйла», и каждый из них отвлекал ракету на себя. Впоследствии были созданы более компактные ракеты-ловушки. Их на каждом самолете было по нескольку десятков.
Постановка помех передатчиками и пуск ракет-ловушек согласованно управлялись мощным бортовым компьютером. А в те времена (конец 60-х — начало 70-х гг.) такие компьютеры были достаточно тяжелы и громоздки. Их мог поднимать лишь достаточно большой самолет. Но, несмотря на это, восемь Б-52 было сбито именно зенитными ракетами.
Если во Вьетнаме борьба между ракетой и самолетом выглядела как настоящая дуэль умов, то в упомянутой уже Фолклендской войне все было несколько иначе.
Весной 1982 года к островам подошла английская эскадра из 137 кораблей. Флот Аргентины был слаб, и она прибегла к атакам с воздуха. В результате семь английских кораблей было уничтожено и десять повреждено. Решающую роль в этом сыграли французские противокорабельные самонаводящиеся ракеты «Экзосет».
Возможно, англичанам пришлось бы отдать Фолкленды, но на фирму, выпускающую ракеты, оказали дипломатический нажим, и она сообщила англичанам все требуемые технические подробности; английский флот получил от ракет защиту. Англия победила. В результате развития компьютерных технологий современные ракеты стали значительно «умнее» прежних. Общая тенденция к миниатюризации электроники позволяет сегодня даже на истребители ставить столько аппаратуры, сколько раньше мог поднять лишь тяжелый бомбардировщик. И теперь все боевые операции сопровождаются сильнейшими помехами, сквозь которые, казалось бы, радиолокатору не пробиться. Такое положение возникало уже много раз на протяжении последних пятидесяти лет, грозя окончательно сделать самолет хозяином неба.
Крохотная ракета-ловушка на экране локатора выглядит как большой самолет.
Такой самолет способен выявлять и подавлять помехами любые радиостанции.
Но тут возможны неожиданные повороты. Станции помех на каждом самолете — это прекрасно! — решили ракетчики. И были созданы ракеты, автоматически наводящиеся на станцию помех или сигнал радиолокатора. С этой проблемой летчики справились без сверхвысоких технологий, за счет одной лишь смекалки, вспомнив, как создавалось отражение радиоволн лентами фольги. Поскольку сегодня радиолокаторы работают на более коротких волнах, вместо лент применяют диполи — металлические иголки длиною в несколько сантиметров. А так как фольга и диполи всего лишь переизлучают падающие на них волны, им в помощь нашли новое средство — активный ретранслятор. Это широкополосный усилитель высокой частоты, который переизлучает любые падающие на него радиоволны. От крохотного ретранслятора сброшенного с самолета, возникают такие же помехи, как от целого облака диполей.
