Инфракрасное самонаведение: принципы и применение в ракетах¶

Инфракрасное самонаведение — это метод наведения управляемых ракет и других боеприпасов на цель, основанный на обнаружении и отслеживании теплового излучения, испускаемого целью. Системы инфракрасного самонаведения (ИК ГСН) являются пассивными, то есть они не излучают собственных сигналов, а лишь принимают инфракрасное излучение, что обеспечивает скрытность применения и высокую помехоустойчивость к радиоэлектронным средствам противника.

¶Принцип действия

Работа инфракрасной головки самонаведения основана на физическом свойстве всех нагретых тел излучать электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне (длины волн примерно от 0,7 до 14 мкм). Основными источниками теплового излучения для авиационных и наземных целей являются:

• реактивный двигатель (сопло, выхлопная струя) — наиболее мощный источник;
• нагретые поверхности планера (трение о воздух при высокой скорости);
• элементы силовой установки (радиаторы, выхлопные коллекторы).

Головка самонаведения воспринимает тепловой контраст между целью и фоном (небом, землей, водой) и формирует сигнал рассогласования, который используется для выработки команд управления рулями ракеты. После захвата цели система переходит в режим автосопровождения, удерживая излучатель в центре поля зрения оптической системы.

¶Классификация ИК ГСН

По типу фотоприемника и диапазону работы системы делятся на поколения:

• Первое поколение — неохлаждаемые приемники на основе сульфида свинца (PbS), работающие в ближнем ИК-диапазоне (1–3 мкм). Уязвимы к ложным целям (солнце, тепловые ловушки), требуют захвата цели с задней полусферы.
• Второе поколение — охлаждаемые приемники на основе антимонида индия (InSb), диапазон 3–5 мкм. Позволяют захватывать цель в переднюю полусферу, более помехозащищены.
• Третье поколение — матричные (формат 128×128 и выше) фотоприемники на основе теллурида кадмия-ртути (HgCdTe) или InSb с цифровой обработкой сигнала. Обеспечивают формирование теплового изображения цели, распознавание образов и высокую устойчивость к помехам.
• Четвертое поколение — двухдиапазонные и многоспектральные системы, использующие одновременный анализ излучений в нескольких участках спектра для отсечения ложных целей.

¶Конструкция

Типовая инфракрасная ГСН включает:

1. Оптическую систему (зеркала, линзы, защитный обтекатель), формирующую изображение цели на фотоприемнике.
2. Фотоприемное устройство — охлаждаемый или неохлаждаемый детектор ИК-излучения.
3. Систему охлаждения (для охлаждаемых приемников) — обычно на основе дроссельного эффекта сжатого газа (азот, аргон) или микрокриогенной машины, обеспечивающей температуру до −196 °C.
4. Блок обработки сигнала — электронные схемы усиления, фильтрации и выделения сигнала цели на фоне помех.
5. Координатор — устройство, обеспечивающее слежение за целью (гироскопический или матричный) и выдачу угловых скоростей линии визирования.
6. Привод — механизм отклонения оптической оси или всего координатора.

¶Применение в ракетном вооружении

Инфракрасное самонаведение широко применяется в зенитных управляемых ракетах (ЗУР) малой дальности, ракетах класса «воздух–воздух», а также в некоторых противотанковых ракетных комплексах.

Авиационные ракеты «воздух–воздух»:

• Р-73 (Россия) — ракета ближнего боя с ИК ГСН;
• AIM-9 Sidewinder (США) — семейство ракет с ИК ГСН, стоящее на вооружении с 1956 года;
• IRIS-T (Германия/международная кооперация) — ракета ближнего боя с матричной ГСН.

Переносные зенитные ракетные комплексы (ПЗРК):

• «Игла» и «Игла-С» (Россия) — ПЗРК с двухдиапазонной ИК ГСН;
• «Стрела-2» и «Стрела-3» (СССР) — ранние образцы;
• FIM-92 Stinger (США) — ПЗРК с ИК/УФ двухканальной ГСН.

Противотанковые комплексы:

• «Фагот» и «Корнет» (Россия) — часть модификаций использует ИК-наведение;
• FGM-148 Javelin (США) — использует ИК ГСН с режимом «пустил-забыл».

¶Достоинства и недостатки

К преимуществам ИК-самонаведения относятся:

• пассивный режим работы (отсутствие демаскирующего излучения);
• высокая точность наведения на контрастные тепловые цели;
• малые габариты и масса головок;
• относительная дешевизна по сравнению с радиолокационными системами.

Недостатками являются:

• зависимость от метеоусловий (туман, дождь, облачность ослабляют ИК-излучение);
• ограниченная дальность обнаружения, зависящая от размеров и температуры цели;
• уязвимость к тепловым ловушкам и другим средствам оптико-электронного подавления;
• невозможность наведения на цель с низким тепловым контрастом (например, на фоне нагретой земли).

¶Способы противодействия

Для защиты от ракет с ИК ГСН применяются:

• Тепловые ловушки — пиротехнические средства, создающие ложные тепловые источники с температурой выше, чем у цели;
• Станции оптико-электронного подавления (например, Л-370 «Витебск» в России) — излучают модулированное ИК-излучение, сбивающее систему наведения;
• Снижение тепловой заметности — экранирование сопел, смешение выхлопных газов с холодным воздухом, применение специальных покрытий.

¶Источники

• «Управляемые ракеты и их боевое применение», под ред. А. А. Дмитриева, М., 1985.
• «Системы самонаведения управляемых ракет», В. А. Лебедев, М., 2001.
• Jane's Weapon Systems, 2020.
• «Авиационные средства поражения», В. Ф. Соколов, М., 2016.