Способ двухфакторного функционального подавления беспилотного летательного аппарата
Владельцы патента RU 2700206:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") (RU)
Изобретение относится к способу функционального подавления беспилотных летательных аппаратов. Для реализации способа обнаруживают беспилотный летательный аппарат, в область на расстоянии 50-100 метров от него при помощи пускового устройства доставляют патрон, выполненный с возможностью генерации серии сверхкоротких сверхвысокочастотных радиоимпульсов в определенном диапазоне частот, производят генерацию этих импульсов в сторону беспилотного летательного аппарата до полного разряда источника электропитания, после этого выполняют самоуничтожение патрона путем его подрыва для создания поля поражающих элементов для физического повреждения беспилотного летательного аппарата и его уничтожения. Обеспечивается снижение требуемой мощности излучения для подавления беспилотного летательного аппарата и его уничтожение. 2 ил.
Способ относится к области функционального подавления (ФП) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и может быть использован в военной технике.
Технология функционального подавления предусматривает использование электромагнитного излучения (ЭМИ) малой длительности (от долей до десятков наносекунд). Возможны два варианта воздействия таких ЭМИ на электронную аппаратуру: внутриполосное или внеполосное.
Внеполосное функциональное подавление предусматривает воздействие на приемные устройства РЭС на любых частотах вне их полос пропускания, и не требует исходных данных по рабочему диапазону частот.
Внутриполосные способы функционального подавления предусматривают потери энергии воздействующего ЭМИ при прохождении через входные цепи приемника РЭС, зависящие от соотношения между полосой пропускания приемного тракта и шириной спектра, воздействующего ЭМИ. Внутриполосные способы являются энергетически наиболее выгодными, но требуют исходных данных о технических характеристиках функционирования СВЧ излучения на БПЛА, поражаемых или подавляемых радиоэлектронных средств (РЭС), например, о рабочей частоте и полосе пропускания приёмных устройств, тактовой частоте управляющих спецвычислителей и компьютеров, резонансной частоте конструкций крепежа радиоэлектронных элементов на платах и т. д.
Известны три принципиально отличающихся направления реализации средств ФП с малой длительностью мощных ЭМИ:
1. Искровые и полупроводниковые генераторы видеоимпульсов.
2. Релятивистские генераторы СВЧ радиоимпульсов.
3. Передающие многопозиционные системы излучения (МСИ) и фазированные антенные решетки с управляемой фокусировкой ЭМИ в СВЧ диапазоне.
Наибольшее распространение получило третье направление реализации, основанное на фазированных антенных решетках.
Результатом воздействия сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов являются:
1. Помехи: источник излучения создает напряженность электромагнитного поля в диапазоне рабочих частот приемного устройства цели; эта напряженность такая же по величине или больше полезного сигнала – приемное устройство не может выделить полезный сигнал;
2. Ложная информация: наведенный электромагнитный сигнал создает ложную информацию на приемном устройстве;
3. Переходная дестабилизация: наведенное напряжение воздействует на логическое состояние электронного компонента;
4. Неустраняемое повреждение: полупроводниковые переходы подвергаются воздействию перенапряжения, что выводит их из строя.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия с помощью электромагнитного излучения дециметрового диапазона длин волн (RU 2551821). Способ заключается в выводе из строя бортовой системы управления БПЛА путем наведения токов на его паразитных антеннах. Достижение технического результата в данном способе состоит в обнаружении беспилотного летательного аппарата, в определении расстояния до него, ориентации в его сторону излучающей антенны, расчете мощности излучения и генерации электромагнитного излучения. Длины волн электромагнитного излучения выбирают в диапазоне 10-20 см, а мощность излучения антенны задают достаточную для наведения токов на паразитных антеннах беспилотного летательного аппарата и вывода из строя бортовой системы управления. К недостаткам данного способа можно отнести сверхбольшую мощность излучения, требующуюся для функционального подавления, а также необходимость проведения расчета мощности излучения и осуществления ориентации излучающей антенны в сторону обнаруженного БПЛА.
Предлагаемый способ направлен на снижение требуемой мощности излучения, упрощения аппаратной части путем снижения ее габаритов и стоимости за счет доставки электромагнитного заряда в зону расположения БПЛА. Это позволяет добиться двух факторов поражения БПЛА за счет последовательного электромагнитного и механического воздействий.
Это достигается тем, что в область полета БПЛА на расстоянии 50 – 100 метров от него доставлется при помощи пускового устройства комбинация из «электромагнитного заряда», который осуществляет генерацию серии сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов в диапазоне частот 0,5 – 10 ГГц в сторону БПЛА до полного разряда источника электропитания, и заряда самоликвидации, который производит самоподрыв системы на расстоянии 50 – 80 метров от поражаемого БПЛА, в результате чего образуется поле поражающих механических элементов источника электропитания и СВЧ генератора, которое приводит к физическому повреждению и уничтожению БПЛА.
В заявляемом способе благодаря малому расстоянию 50 – 100 метров между источником излучения и БПЛА необходимая мощность излучения может быть значительно снижена.
Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура патрона для ликвидации БПЛА, на фиг.2 – схема доставки заряда в зону нахождения БПЛА, и заключается в следующем. Сущность способа заключается в следующем. На основе данных визуального наблюдения определяется местоположение БПЛА 7. За счет энергии боевого заряда 2 «электромагнитный заряд» с элементами функционального подавления 3 и зарядом самоликвидации 6 доставляются в область расположения БПЛА при помощи пускового устройства 8. При максимальном сближении с БПЛА 7 (50 – 100 метров) генератор СВЧ радиоимпульсов 4 осуществляет серии радиоимпульсов в зоне воздействия серии сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов 10 в диапазоне частот 0,5 – 10 ГГц до полного разряда источника электропитания, при этом происходит облучение электронной компонентной базы БПЛА, приводящее к нарушению работоспособности, а затем происходит подрыв заряда самоликвидации 6 в точке 11 (на расстоянии 50 – 80 метров от поражаемого БПЛА), в результате чего образуется поле поражающих элементов 9, приводящее к возможному физическому повреждению и, как следствие, уничтожению БПЛА 7. Функциональное подавление БПЛА обеспечивается за счет обратимых и необратимых отказов электронной компонентной базы БПЛА (полевых транзисторов с затвором Шоттки, транзисторов с высокой электронной подвижностью, МОП-транзисторов, гетеробиполярных транзисторов (ГБИС), а также интегральных схем), возникающих под действием серии сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов. Также функциональное подавление БПЛА 7 приводит к деградации наиболее чувствительных к энергетическим перегрузкам или к полевому пробою радиоэлектронных элементов, в результате чего возникает необратимый выход из строя (при полной потере работоспособности) электронной компонентной базы БПЛА 7 (например, модуляторов, устройств автоматической регулировки усиления, смесителей, фильтров и др.), а также процессоров и оперативных запоминающих элементов, управляющих спецвычислителей или бортовых ПЭВМ.
Предлагаемый способ за счет доставки заряда в зону нахождения БПЛА, позволяет осуществить функциональное поражение последнего с требуемой плотностью мощности не более 0,5-27 Вт/см2, что существенно снижает энергетические затраты на СВЧ излучение, а также за счет создания комбинированного электромагнитного и взрывного воздействий значительно повышает вероятность поражения БПЛА.
Облучение БПЛА 7 производится серией сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов до полного разряда источника электропитания 5. После полного разряда источника электропитания 5, происходит подрыв заряда самоликвидации 6 в точке 11 (на расстоянии 50 – 80 метров от поражаемого БПЛА), в результате чего образуется поле поражающих элементов 9, приводящее к физическому повреждению и, как следствие, уничтожению БПЛА 7. Таким образом, заявляемый способ функционального подавления беспилотных летательных аппаратов имеет два поражающих фактора, в отличие от способа-прототипа, а именно: серию сверхкоротких СВЧ радиоимпульсов в диапазоне частот 0,5 – 10 ГГц и осколки электромагнитного снаряда после его самоликвидации на расстоянии 50 – 80 метров от поражаемого БПЛА.
Технический результат заключается в снижении требуемой плотности излучаемой мощности до уровня 0,5-27 Вт/см2 и в увеличении площади поражения БПЛА за счет доставки «электромагнитного заряда» и заряда самоликвидации в зону нахождения БПЛА и осуществления их последовательных поражающих воздействий.
К достоинствам заявляемого способа следует отнести:
1. Расширение круга решаемых задач, в том числе выведение из строя пассивных элементов РЭС, не излучающих в пространство.
2. Эффективное воздействие на РЭС, обладающих высокой помехозащищённостью, а также имеющих специальные устройства защиты от энергетических перегрузок.
3. Снижение требований к качеству и точности необходимой исходной информации о РЭС при реализации внеполосного ФП (о рабочих диапазонах частот, параметрах сигналов и др.).
4. Минимум разрушительных последствий для окружающей среды и, в ряде случаев, сохранение жизни обслуживающего персонала, поражаемого РЭС, особенно наземного и надводного базирований.
5. Отсутствие отрицательного влияния на цели вне зоны поражения.
Способ функционального подавления беспилотных летательных аппаратов, заключающийся в обнаружении беспилотного летательного аппарата, отличающийся тем, что в область на расстоянии 50 – 100 метров от беспилотного летательного аппарата при помощи пускового устройства доставляют патрон, содержащий боевой заряд, источник электропитания, заряд самоликвидации через трассер, предназначенный для самоуничтожения устройства с одновременным созданием облака поражающих элементов, «электромагнитный заряд» с элементами, обеспечивающими функциональное подавление беспилотного летательного аппарата, а также генератор сверхкоротких сверхвысокочастотных радиоимпульсов, который осуществляет генерацию серии сверхкоротких сверхвысокочастотных радиоимпульсов в диапазоне частот 0,5 – 10 ГГц в сторону беспилотного летательного аппарата до полного разряда источника электропитания, производят подрыв заряда самоликвидации на расстоянии 50 – 80 метров от поражаемого беспилотного летательного аппарата, в результате чего образуется поле поражающих элементов, которое приводит к физическому повреждению и уничтожению беспилотного летательного аппарата.
