Лазерная система наведения АО «ГРПЗ» для вертолета Ка-52 и бронетехники в условиях импортозамещения

Научно-конструкторский центр видеокомпьютерных технологий (НКЦ ВКТ 158), входящий в состав АО «ГРПЗ», длительное время разрабатывает системы сканирования лазерного пучка. Одним из самых перспективных методов сканирования оказался метод сканирования, основанный на акустооптическом эффекте. На основе дифракционных акустооптических дефлекторов (АОД) достигается диапазон углов сканирования в несколько градусов. Быстродействие акустооптических дефлекторов в зависимости от световой апертуры и типа конструкции составляет от единиц до десятка микросекунд, что быстрее, чем у механических систем. Преимущества безынерционных акустооптических дефлекторов заключается в более высоком быстродействии, высокой точности и стабильности управления лазерным лучом.

Ключевыми параметрами акустооптических устройств являются:

• число разрешимых положений;

• быстродействие;

• эффективность дифракции.

Основным материалом, из которого изготавливается большинство акустооптических элементов, является парателлурит. Он обладает редким сочетанием свойств, сделавших этот материал одним из самых перспективных в акустооптике — в настоящее время только на данном кристалле можно получить угол дифракции 6 градусов по одной координате при хорошей эффективности дифракции. Следует особо подчеркнуть, что оптический диапазон пропускания парателлурита составляет 0,35 — 5 мкм.

Основными преимуществами АОД являются: высокая угловая скорость развертки лазерного пучка, достигающая 1000 рад/с, высокая линейность преобразования частота-угол отклонения, отсутствие механических узлов в системе развертки, малые габариты и энергопотребление. Полностью оптико­электронный принцип управления пространственным положением пучка в АОДв сочетании с гибким программным алгоритмом управления сканатором позволяет быстро адаптировать лазерную систему с акустооптическим дефлектором под решение более широкого класса прикладных задач.

На основе разработанной технологии электронного управления лазерным пучком (АОД) на АО «ГРПЗ» в 2010 г. разработаны и серийно выпускаются лазерные системы наведения (ЛСН) управляемым оружием (УО) для вертолета Ка-52. Для управления УО в лазерном канале используется принцип формирования в пространстве кодированного светового растра (информационного поля — ИП), центр которого совпадает с линией визирования цели. Бортовая аппаратура УО определяет свое местоположение в ИП и формирует сигналы управления, направляющие УО в центр ИП.

Электронное управление таким видом сканирования было реализовано в основном на электрорадиоизделиях иностранного производства (ЭРИ ИП). В современных условиях импортозамещения была поставлена цель — исключить или резко сократить номенклатуру ЭРИ ИП.

В 2015 году коллективом сотрудников НКЦ ВКТ была разработана лазерная система наведения, включающая в себя 14 типов ЭРИ ИП вместо 57 в исходном варианте. Кроме импортозамещения были решены и другие прикладные задачи:

— адаптация ЛСН к применению в составе обзорно прицельной станции HOSP410LI (Франция) для вертолета Ми-171Ш (ЛСН-01);

— адаптация ЛСН к ОЭС-52 (Россия) для вертолета Ка-52К (ЛСН-02).

В 2016 году испытаниями были подтверждены идеи и возможности ЛСН, разработанной творческим коллективом.

Система наведения лазерная (ЛСН)ЛСН предназначена для выполнения задачи управления движением и доведения управляемой ракеты (УР) до цели, захваченной и удерживаемой автоматом сопровождения или оператором вручную.

Совершенствование систем наведения УО ближнего действия (5-10 км) остро необходимо, особенно с учетом все ужесточающихся требований к вероятности, точности и дальности наведения, наличию многоканальности для одновременного поражения нескольких целей, помехоустойчивости и обеспечению инвариантности (на уровне программирования) к типам УР. При этом необходима компактность технических средств на объекте вооружения и военной техники (ВВТ) и в УР, а также простота их использования и обслуживания. Этому во многом отвечает ЛСН УР, разработанная в ОАО «ГРПЗ» для различных объектов ВВТ, в первую очередь для вертолетов. В них используется принцип формирования лазерным передающим устройством пространственно-кодированного светового растра (информационного поля — ИП), центр которого совпадает с линией визирования цели, измерения бортовой аппаратурой УР местоположения ее в ИП и формирования сигналов управления, направляющих УР в центр ИП. В системе используется достаточно мощный непрерывный твердотельный лазер с накачкой лазерными диодами. Сканирование лазерного луча осуществляется компактным, малоинерционным, акустооптическим двухкоординатным дефлектором, без механических узлов и управляемым электрическими сигналами. В изделиях- аналогах поля управления создаются исключительно механическими средствами, что приводит к меньшему быстродействию, снижению надежности, увеличенным габаритам и массе.

Новые технические решения, предложенные в этой разработке, позволили значительно увеличить соотношение сигнал/шум, снизить ограничения на метеоусловия применения ЛСН. Кроме того, оказалось возможным увеличение частоты смены информации в лазерном растре, необходимое для построения высокоточных систем наведения и применения высокоскоростных типов УР.

ЛСН конструктивно выполнена в виде двух основных частей, показанных на рис.1: передающего лазерно-оптического модуля (ПМ) и блока электронного (БЭ).В состав системы входит также размещаемое на борту УР фотоприемное устройство (ФПУ) с дешифрирующей аппаратурой для восприятия лазерного излучения от передающего модуля и преобразования принятых сигналов в форму, необходимую для конкретной УР.

Рисунок 1 — основные компоненты и внешний вид ЛСНОсновные технические возможности ЛСН:

1.Число каналов наведения — 1-2.

2. Угловой размер поля управления УО: сектор встреливания — 15°, сектор наведения по целям — 2°.

3. Дальность управления — до 10000м.

4. Энергетический потенциал — до 6000 (определяется необходимыми размерами ИП и входной апертурой фотоприемника).

5. Диапазон компенсации углов крена носителя — ±180°.

6. Ошибка в выделении координаты — не более 0.1 м.

7. Объем передающего модуля — 1,5 литра, масса не более 1,5 кг; объем блока электронного — 4,5 литров, масса не более 6 кг.

Проведенные в процессе разработки в разнообразных условиях на разных дальностях натурные испытания различных изделий этого типа подтвердили высокую точность наведения УР и высокую надежность разработанной аппаратуры.

Изделия ЛСН производятся серийно в ОАО «ГРПЗ», поставляются для оснащения прицельной оптико-электронной системы ГОЭС-451 вертолетов Ка-52 и вертолетов Ми-8МНП. В настоящее время ведется разработка модификации ЛСН для модернизированного вертолета Ми-28Н.

Использованные в разработанных ЛСН принципы построения, технические решения и высокотехнологичное компактное исполнение позволяют применять их для наведения УР различных типов путем программной адаптации к их динамическим характеристикам, в том числе как для пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов, так и для наземных объектов ВВТ, а также и при создании транспортируемых и переносных ракетных комплексов (противотанковых и зенитных).