РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ |
(19)
RU
(11)
2 551 821
(13)
C1 | |||||
| ||||||
| Статус: | не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021) |
| Пошлина: | учтена за 4 год с 31.12.2016 по 30.12.2017. Возможность восстановления: нет. |
|
(21)(22) Заявка: 2013159255/08, 30.12.2013 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 30.12.2013 (45) Опубликовано: 27.05.2015 Бюл. № 15 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2 497 063 C2, 27.10.2013 RU 2 500 035 C2, 27.11.2013 АНТОНОВ О.Е. РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ БЛА. НАЙДЕНО В ИНТЕРНЕТ 14.11.2014: http://www.jaroslaff.net/modules.php?file=view&name=News&news _id=15004 RU 68672 U1, 27.11.2007 US 2378563 A1, 19.06.1945 Адрес для переписки: |
(72) Автор(ы): (73) Патентообладатель(и): |
(54) СПОСОБ БОРЬБЫ С БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ БЛИЖНЕГО И МАЛОГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН
(57) Реферат:
Изобретение предназначено для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА) ближнего и малого радиуса действия. Техническим результатом является повышение эффективности поражения БЛА. Способ заключается в генерации потока электромагнитных волн дециметрового диапазона в направлении летящего БЛА, что приводит к появлению на его паразитных антеннах наведенных токов, вызывающих отказы в работе бортовой системы управления БЛА.
Изобретение предназначено для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА).
В армиях иностранных государств уделяется пристальное внимание вопросам разработки и применения БЛА в боевых действиях. Разработано и производится более 300 типов БЛА, из которых состоят на вооружении около 80 типов в количестве более ста тысяч единиц. По различным оценкам, в ходе крупномасштабных боевых действий можно ожидать применения до 50 тысяч БЛА [Савенков Ю.А., Сомков Н.И., Травкин А.А. Зенитный ракетно-пушечный комплекс «Панцирь» // Военная мысль. 2012. № 6. с. 39-43].
На сегодняшний день до 70% всех беспилотных летательных аппаратов составляют тактические БЛА (с радиусом действия до 200 км) [Распопов В.Я. Микросистемная авионика: учебное пособие. - Тула: «Гриф и К», 2010].
Тактические БЛА подразделяются на аппараты малого (10-200 км) и ближнего (не более 10 км) радиусов действия. Беспилотные летательные аппараты малого радиуса действия характеризуются массой до 50 кг и полезной нагрузкой порядка 7-10 кг. Тактические БЛА ближнего радиуса действия представлены миниатюрными или мини-БЛА (массой до 15 кг, полезной нагрузкой 2-3 кг) и микроминиатюрными или микро-БЛА (характерные геометрические размеры не более 15 см, взлетная масса не более 100 г).
Небольшая масса тактического БЛА накладывает ряд ограничений как на конструкцию самого летательного аппарата, так и на конструкцию его бортовой системы управления, силовой установки, полезной нагрузки и энергоисточников. При этом для снижения веса и увеличения прочности летательных аппаратов широко применяются композиционные материалы. Использование подобных материалов позволяет снизить вес планера летательного аппарата на 30-40 % [Сенюшкин Н.С., Ямалиев Р.Р., Ялчибаева Л.Р. Применение композиционных материалов в конструкции БПЛА // Молодой ученый, 2011. № 4. Т. 1. С. 59-61]. Малые размеры и вес тактических БЛА позволяет оснащать их маломощными двигателями.
Развитие БЛА вызывает необходимость разработки средств борьбы с ними.
Использование для противодействия БЛА традиционных средств борьбы с воздушным противником (зенитные ракетные и зенитные артиллерийские комплексы, истребительная и армейская авиация, стрелковое оружие) может оказаться неэффективным. Основная проблема борьбы средствами ПВО с тактическими БЛА заключается в их малой эффективной поверхности рассеивания (ЭПР), что объясняется небольшими габаритными размерами и широким применением композиционных материалов [Аминов С. ПВО в борьбе с БЛА // Беспилотная авиация: спецвыпуск МАКС. 2011. С. 34-36]. Малые габаритные размеры БЛА не позволяют эффективно поражать их зенитными артиллерийскими комплексами и стрелковым оружием. Малая ЭПР осложняет поражение их управляемыми ракетами с радиолокационными головками самонаведения (ГСН). Использование против тактических БЛА управляемых ракет с инфракрасными (ИК) ГСН также является малоэффективным ввиду того, что ИК-излучение маломощных двигателей БЛА практически равно фоновым значениям.
Возможно использование против тактических БЛА пилотируемых самолетов и вертолетов, однако в этом случае требуется их постоянное присутствие в воздушном пространстве в районе возможного появления БЛА противника, что приведет к отвлечению авиации от выполнения основных задач.
Известно устройство борьбы с БЛА с помощью сети-ловушки (RU 72753 U1, 27.04.2008; RU 72754 U1, 27.04.2008). После обнаружения БЛА сеть доставляется в нужную точку пространства в контейнере и отстреливается в сторону летательного аппарата. Для повышения эффективности задачи поражения БЛА используются металлизированные нити в ячейках сети и грузила с контейнерами с регулируемыми в полете парашютирующими свойствами. При этом размеры сети определяют величину компенсации ошибок наведения. Недостатком данного подхода является необходимость точной и своевременной доставки контейнера с сетью в строго определенную точку пространства, а также зависимость от погодных условий (например, от направления и скорости ветра).
Известно авиационное средство борьбы с БЛА (RU 94690 U1, 27.05.2010), представляющее собой мини-БЛА, оснащенный боеприпасом направленного или ненаправленного поражения и системой управления его подрывом. Его основным недостатком является необходимость обеспечения постоянного пребывания в воздухе мини-БЛА вне зависимости от наличия там беспилотных летательных аппаратов противника. Кроме того, наведение управляемой авиационной ракеты на БЛА противника будет сопряжено с трудностями, описанными выше (малая эффективная поверхность рассеивания и слабое ИК-излучение двигателей). Использование боеприпаса ненаправленного поражения приведет к повреждению (либо уничтожению) БЛА-истребителя, что исключит возможность его многократного использования.
Известен способ дистанционного воздействия волновыми сигналами на опасный объект данного типа и устройство для его реализации (RU 2500035 C2, 27.11.2013). Способ заключается в обнаружении опасного объекта, которым, в частности, может являться самолет, и воздействии на него сигналом определенной мощности и длительности. При этом для вывода из строя радиоэлектронной аппаратуры противника используется излучение на частотах 3-15 ГГц, что соответствует длинам волн от 2 до 10 см (сантиметровый диапазон).
Указанный способ выбран в качестве прототипа.
Главным недостатком данного способа является то, что он не учитывает селективную чувствительность опасного объекта к излучениям с различной длиной волны.
Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в выводе из строя бортовой системы управления БЛА путем наведения токов на его паразитных антеннах.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что в известном способе борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия, заключающемся в обнаружении беспилотного летательного аппарата, 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.
Как было сказано выше, современные тактические БЛА характеризуются широким использованием в конструкции планера композиционных материалов. Применение указанных материалов приводит к существенному снижению радиолокационной заметности. Вместе с тем, данное техническое решение делает возможным прохождение электромагнитного излучения через корпус БЛА и воздействие на его электронное оборудование. Многочисленные проводники, входящие в состав аппаратуры беспилотных летательных аппаратов, можно рассматривать как паразитные антенны, принимающие или излучающие электромагнитные поля [Волин М. Л. Паразитные связи и наводки. Второе издание. М.: «Советское радио», 1965]. Наибольшая амплитуда наводки на паразитной антенне формируется при ее размерах, близких к половине длине волны воздействующего излучения [Шифрин Я. С. Вопросы статистической теории антенн. М.: «Советское радио», 1970].
Известно, что бортовое оборудование отечественных и зарубежных БЛА в обязательном порядке включает систему управления (автопилот), модуль спутниковой навигационной системы, датчики полетных параметров, систему аварийной посадки, сервоприводы элеронов и дроссельной заслонки двигателя, систему управления электродвигателем, блок полезной нагрузки и блок командной радиолинии и телеметрии [Чистяков Н.В. Анализ архитектуры ДПЛА «Пчела», http://dpla.ru/, 2008; БЛА «Орлан-3»: основные характеристики, , 2009; Бортовой комплекс навигации и управления БЛА, http://www.teknol.ru/, 2009].
Из вышеперечисленных систем критически важными являются бортовая система управления, система управления двигателем и датчики полетных параметров. Бортовая система управления является центральным блоком, координирующим работу всех периферийных устройств, отказ в ее работе неизбежно приведет к срыву выполнения боевой задачи и падению аппарата.
Конструктивно бортовая система управления тактического БЛА представляет собой одну или несколько печатных плат, как правило, жестко скрепленных между собой в два и более «этажа» для минимизации занимаемого объема. При этом модуль автопилота малоразмерного БЛА имеет характерные габаритные размеры 50-150 мм [www.teknol.ru, http://www.zala-aero.ru, www.forgis.ru]. Нижняя граница габаритных размеров обусловлена плотностью монтажа и размерами электронных компонентов, а верхняя - размерами отсека БЛА, в котором размещается бортовая система управления. Проводники на печатной плате, являющиеся паразитными антеннами для электромагнитного излучения, имеют характерную длину 40-60 мм. Паразитными антеннами могут являться также межблочные соединительные кабели, длина которых, как правило, составляет 50-100 мм. Представление паразитных антенн в виде полуволновых вибраторов позволяет определить диапазон длин волн воздействующего излучения, способного создать максимальную амплитуду помеховых сигналов - 10-20 см. Эффективная площадь паразитных антенн при этом составит 5-30 см2 [Гошин Г.Г. Устройства СВЧ и антенны: учебное методическое пособие. Часть 2: Антенны. Томск, 2003]. Известно, что для большей части полупроводниковых приборов уровни деградации лежат в диапазоне от 0,2 до 200 Вт [Добыкин В.Д, Куприянов А.И., Пономарев В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Силовое поражение радиоэлектронных систем. - М.: Вузовская книга, 2007]. Для наведения на паразитных антеннах БЛА помеховых сигналов такой мощности требуется плотность потока энергии излучения на БЛА 0,007-40 Вт/см2.
Таким образом, облучение БЛА электромагнитным излучением с длиной волны 10-20 см и плотностью потока энергии в диапазоне 0,007-40 Вт/см2 способно вызвать появление наведенных токов на паразитных антеннах, которые приведут к отказам в работе электронного оборудования бортовой системы управления БЛА (от перемежающихся отказов (сбоев) до необратимых катастрофических отказов), следствием чего станет падение аппарата, в том числе в результате срабатывания системы аварийной посадки.
Расчет мощности излучателя, необходимой для обеспечения требуемой плотности потока энергии, производят по формуле [Д.В. Сивухин. Курс общей физики. Оптика. М.: Наука, 1980]:
Pизл =ПобθR2, где,
Поб - плотность потока энергии на объекте, Вт/м2;
R - расстояние до объекта воздействия, м;
θ - величина телесного угла, в пределах которого распространяется 98% энергии излучателя, ст. рад.
Значение θ в дальней зоне антенны определяется по формуле:
θ=1,17(
)2 , где,
λ -длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности излучения, м;
D - диаметр излучающей апертуры, м.
Сущность способа заключается в следующем. После визуального обнаружения летящего БЛА в его сторону осуществляется ориентация излучающей антенны. Далее, как и в способе-прототипе, с помощью ЭВМ осуществляется расчет мощности излучения, необходимой для противодействия БЛА, находящегося на данном расстоянии, и осуществляется генерация в направлении БЛА электромагнитного излучения, в результате чего на его паразитных антеннах появляются наведенные токи, которые вызовут отказы в работе электронного оборудования бортовой системы управления.
Следует подчеркнуть принципиальное различие между заявляемым способом и способом-прототипом. Способ-прототип использует для поражения радиоэлектронного оборудования опасного объекта (в частности, самолета) электромагнитное излучение с частотой 3-15 ГГц, что соответствует длинам волн от 2 до 10 см (сантиметровый диапазон), и плотностью мощности 30-50000 Вт/см2. Предлагаемый способ использует электромагнитное излучение с длинами волн от 10 до 20 см (дециметровый диапазон), что позволяет осуществлять поражение БЛА с меньшими энергетическими затратами (требуемая плотность мощности 0,007-40 Вт/см2).
Формула изобретения
Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами ближнего и малого радиуса действия, заключающийся в обнаружении беспилотного летательного аппарата, определении расстояния до него, ориентации в его сторону излучающей антенны, расчёте мощности излучения и генерации электромагнитного излучения, отличающийся тем, что длины волн электромагнитного излучения выбирают в диапазоне 10-20 см, при этом за счет изменения мощности генерации электромагнитного излучения задают мощность излучения антенны, обеспечивающую наведение токов на паразитных антеннах беспилотного летательного аппарата, достаточных для вывода из строя бортовой системы управления.
ИЗВЕЩЕНИЯ
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 31.12.2017
Дата внесения записи в Государственный реестр: 18.10.2018
Дата публикации и номер бюллетеня: 18.10.2018 Бюл. №29