RU2691233C2 - Способ поражения цели залпом атмосферных летательных аппаратов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к летательным аппаратам (ЛА), предназначенным для борьбы с защищенными целями, обладающими высокоэффективными средствами противоракетной и противовоздушной обороны (ПРО/ПВО). Способ включает формирование полетного задания, пуск двух и более беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и их полет к цели. Полетное задание формируют по полученным данным о типе цели, ее протяженности, количестве и координатах отдельных объектов цели. На участке от места пуска до начала формирования пространственного построения БПЛА осуществляют полет по индивидуальным траекториям, рассчитанным и откорректированным на борту БПЛА по уточненным данным о цели, с изменением направления полета в пунктах поворота маршрута (ППМ), заданным таким образом, чтобы дистанция между первым и последним БПЛА не превышала максимального значения, рассчитанного в зависимости от типа цели. На участке от начала формирования пространственного построения БПЛА до рубежа атаки цели БПЛА осуществляют построение их пространственной конфигурации и полет в пространственно-временном построении с последующим распределением их по целям. Интервалы между БПЛА по высоте полета в вертикальной и горизонтальной плоскостях задаются и выдерживаются в соответствии с циклограммой полета, а также производят расчет индивидуальных траекторий БПЛА для конечного наведения на цель. На участке от рубежа атаки цели БПЛА до цели осуществляют атаку и поражение цели залпом БПЛА, сформированным за счет одновременной атаки цели всеми БПЛА с временным интервалом между подлетом к цели между первым и последним БПЛА, не превышающим заданного значения, рассчитанного в зависимости от типа цели, перестроения и полета по индивидуальным траекториям. Повышается вероятность повышения цели, минимизируется количество летательных аппаратов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предлагаемое решение относится к летательным аппаратам (ЛА), предназначенным для борьбы с защищенными целями (преимущественно рассредоточенными, состоящими из множества объектов), обладающими высокоэффективными средствами противоракетной и противовоздушной обороны (ПРО/ПВО).

К наземным целям такого типа, как правило, относятся:

- стационарные центры управления и связи;

- многофункциональные радиолокационные станции;

- топливонасыщенные объекты и технологические установки;

- военные базы и военно-промышленные объекты.

К морским целям такого типа можно отнести крейсерские и авианосные группировки. Авианосные группировки могут включать, кроме авианосца, 8-10 кораблей охранения (крейсеры, эсминцы, фрегаты, а также атомные подводные лодки). В состав авианосных соединений входят 2-3 авианосца, до 25-30 кораблей охранения, осуществляющих глубокую противолодочную, противовоздушную и противоракетную оборону. Дополнительно такие цели могут нести от 100 до 300 самолетов, которые также могут использоваться в задачах обеспечения эшелонированной ПВО.

В настоящее время основными средствами борьбы с такого рода объектами являются ЛА (планирующие авиабомбы, крылатые ракеты, беспилотные ЛА и т.п.), применяемые с различных носителей как одиночно, так и в составе залпа.

При этом для эффективной борьбы с перечисленными объектами необходимо обеспечить высокую вероятность преодоления зон их ПРО/ПВО залпа/одиночных воздействующих ЛА.

Следует отметить, что хаотичное или нерациональное (неоптимальное), протяженное пространственно-временное построение залпа в условиях противодействия противника может привести к уничтожению большинства ЛА, или, практически, полной потери всех ЛА.

Очевидно, что для успешного преодоления зон ПРО/ПВО и поражения цели важным фактором является реализация «массированного удара», т.е. концентрация и использование поражающих средств в минимальное время.

Применение теории «массированного удара» для поражения вооруженных сил противника многократно было применено на практике в разное время. В историческом аспекте можно упомянуть успешную операцию советских войск на Халхин-Голе, Висло-Одерскую операцию 1945 года и многое другое.

В этой связи поражение защищенных наземных и морских целей массированным воздействием ЛА является наиболее рациональным.

Применительно к данному решению, объективные факторы, сопровождающие процесс противоборства, как на суше, так и на море, позволяют сделать вывод, что одним из способов борьбы с защищенными целями может стать сбор ЛА в компактный скоординированный пространственно-временной залп.

Одной из проблем, связанной с реализацией нанесения массированного удара по цели (всем объектам цели) необходимым количеством ЛА, является формирование траекторий ЛА, контроль полета ЛА, обмен информацией между ЛА, более того в целом необходима организация поражения цели залпом ЛА как единой системой, а не большим количеством отдельных ЛА.

В качестве ближайшего аналога решения предлагается способ поражения морских целей противокорабельными ракетами (ПКР) типа LRASM фирмы «Lockheed Martin» (США).

По материалам сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/AGM-158C_LRASM для поражения морских целей может производиться залповая стрельба ПКР.

AGM-158C LRASM (англ. Long Range Anti-Ship Missile) - ПКР большой дальности. Рассматривается как перспективное противокорабельное оружие кораблей и палубных самолетов. В настоящее время ракета проходит испытания и запущена в мелкосерийное производство. Принятие на вооружение ожидается в 2018 году.

Фюзеляж ракеты выполнен применением композитных углеродистых материалов, обеспечивающих минимальную радиолокационную заметность. Ракета приводится в движение турбовентиляторным двигателем Williams International F107-WR-105 и имеет проектную дальность L=1000 км.

По заявлениям фирмы-разработчика система управления LRASM позволяет ракете выполнять различные схемы поиска цели (движение «змейкой» и т.п.), а ее бортовая аппаратура - идентифицировать обнаруженные объекты в сложной помеховой обстановке. Предполагается, что запущенные в район поиска ракеты смогут находиться в воздухе длительное время, идентифицируя обнаруженные объекты до тех пор, пока не обнаружат объект, сходный по характеристикам с заданной целью, и затем атаковать его.

При пуске нескольких LRASM ракеты будут обмениваться информацией, осуществлять независимый поиск цели и передавать друг другу координаты обнаруженных объектов, формировать общую схему атаки с учетом различных условий целевой обстановки. Ракеты также способны будут к выполнению сложных маневров уклонения, применению мер радиоэлектронной борьбы для прорыва ПВО противника.

Однако, у ближайшего аналога есть недостатки.

1. Фактически, после осуществления залпа, ракеты осуществляют маршевый полет по однотипным траекториям. Современное развитие средств ПРО/ПВО существенно уменьшает вероятность ПКР преодолеть ее. Обнаружение одной ракеты на определенной высоте неминуемо приведет к своевременному обнаружению и уничтожению последующих ракет залпа.

2. Взаимное местонахождение ПКР формируется случайным образом. Координаты местонахождения каждой из ПКР в текущий момент времени полета не используются для выполнения комплексной задачи - массированной и одновременной атаки распределенной цели.

3. Как следствие (2), подлет ракет к цели (выбранным после распределения объектам цели) осуществляется в разное подлетное время. Это позволяет противнику рационализировать использование ресурсов многоканальных систем ПРО/ПВО для комфортной боевой работы и успеть перехватить абсолютное большинство ПКР залпа до подлета к цели.

Целью предлагаемого решения является устранение указанных недостатков и разработка такого способа поражения цели, реализация которого позволила бы: во-первых, максимизировать вероятность поражения цели, во-вторых, использовать для борьбы с целью минимальное количество ЛА.

Предлагаемое решение заключается в следующем.

В способе поражения цели залпом атмосферных летательных аппаратов (ЛА), включающим формирование полетного задания, обеспечение залпа из двух и более ЛА с заданным временным интервалом, обеспечение полета ЛА к рубежу атаки цели с заданными координатами, введены следующие отличия.

В процессе полета ЛА к рубежу атаки цели с заданными координатами обеспечивают их пространственное, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, построение с заданным интервалом между ЛА, при этом, минимальная дистанция полета ЛА в их пространственном построении определяется из условий наведения ЛА на цель, перед рубежом атаки цели с заданными координатами обеспечивают распределение и полет ЛА по индивидуальным траекториям к выбранным объектам цели, при этом траектории каждого из ЛА обеспечивают так, что временной интервал между подлетом к цели первого и последнего ЛА не превышает заданного значения, при этом, временной интервал задается, исходя из типа цели, количества объектов цели и условий поражения объектов цели.

Дополнительно в предлагаемом решении может быть осуществлено следующее.

В указанном выше способе поражения цели залпом ЛА:

- перед пространственным построением ЛА обеспечивают полет ЛА по индивидуальным траекториям, задают пункты поворота маршрута таким образом, чтобы к моменту начала формирования пространственного построения ЛА дистанция между первым и последним ЛА не превышала заданного максимального значения;

- обеспечивают распределение и полет ЛА по расчетным и/или заданным индивидуальным траекториям, при этом расчет и корректировку индивидуальных траекторий производят на борту ЛА по уточненным данным о цели;

- залп ЛА осуществляют отдельными сериями с расчетным интервалом между сериями;

- распределение ЛА в вертикальной плоскости обеспечивается по зависимости

HI>Н2>Hn,

где:

1, 2 …n - первый, второй …n-й ЛА в залпе соответственно;

H1, Н2..Hn - высота полета соответствующего ЛА в залпе;

- распределение ЛА в вертикальной плоскости обеспечивается по зависимости

Н1<Н2<Hn,

где:

1, 2 …n - первый, второй …n-й ЛА в залпе соответственно;

H1, Н2..Hn - высота полета соответствующего ЛА в залпе.

- пространственное построение ЛА и полет по индивидуальным траекториям осуществляют путем измерения координат ЛА по спутниковым сигналам с использованием аппаратуры спутниковой навигации.

Поражение цели залпом ЛА подразумевает собой не атаку цели (выбранных объектов цели) отдельными ЛА, а атаку цели (распределенной цели, с рассредоточенными объектами) всем количеством ЛА одновременно, обеспечивая соответствие распределения отдельных ЛА отдельным объектам цели с учетом приоритетов.

Минимальная пространственно-временная протяженность ЛА при подлете ЛА к цели минимизирует конечное время между подлетом к отдельным объектам цели первого и последнего ЛА в залпе.

Как следствие, минимизация временной протяженности залпа ЛА (в момент поражения цели) позволит повысить эффективность преодоления, практически, любой системы ПРО/ПВО. Малая временная протяженность залпа не позволит системам зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) и зенитно-артиллерийских комплексов (ЗАК) в полной мере реализовать свои возможности по перехвату ЛА. Одновременный подлет ЛА к области местонахождения цели заставляет ПРО/ПВО решать задачу распределения противоракет для уничтожения ЛА залпа в условиях дефицита времени. Это приводит к усложнению задачи перехвата большого количества одновременно атакующих ЛА и повышению вероятности выполнения ими поставленной задачи.

Таким образом, можно обоснованно сформулировать преимущества, которые обеспечивает предлагаемое решение (сбор ЛА в компактный скоординированный пространственно-временной залп с предварительным пространственным построением ЛА):

повышение эффективности преодоления зон ПРО/ПВО морских и наземных целей;

минимизация потребного количества ЛА залпа для выполнения поставленных задач.

Следует отметить, что в зависимости от типа цели выбирается соответствующий тип ЛА. Для борьбы с наземными целями может быть выбран как беспилотный ЛА или крылатая ракета (в том числе сверхзвуковая крылатая ракета), адаптированные к наземным целям, для борьбы с морскими целями может быть выбрана ПКР, оснащенная соответствующими средствами наведения.

На представленных фигурах схематично показана реализация представленного решения.

Фигура 1 - общая схема полета ЛА с их пространственно-временным построением.

Фигура 2 - пространственно-временное построение ЛА перед рубежом атаки; Фигура 3 - атака цели.

На представленных фигурах позициями обозначены следующие компоненты решения.

1 - координаты старта ЛА

2 - старт (пуск) ЛА;

3 - пункт поворота маршрута ЛА;

4 - индивидуальная траектория ЛА;

5 - цель (объекты цели);

6 - ЛА;

7 - участок начала формирования пространственного построения ЛА.

8 - рубеж атаки ЛА;

Предлагаемое решение реализуется следующим образом. После получения данных о цели (например, данных о типе цели, о ее протяженности, количестве и координатах отдельных объектах цели и, возможно, иных необходимых параметрах), формируется полетное задание ЛА и формируется пуск нескольких ЛА. Для подлета и обеспечения полета ЛА к цели (изначально - к рубежу атаки цели с предварительно известными (расчетными) координатами на основании данных о цели) формируются индивидуальные траектории ЛА.

После осуществления в точке с известными координатами (1) пуска ЛА (2) каждый ЛА (6) осуществляет полет по индивидуальной траектории (4) с изменением направления полета в пунктах поворота маршрута (ППМ). На фигуре 1 схематично показаны ППМ (3) для отдельных траекторий, а символами «i» и «j», «i+1» и «j+1» схематично показаны номера ППМ.

Символом L обозначена дальность стрельбы от места пуска ЛА (1) до цели (объектов цели) (5).

Формирование пространственного построения ЛА происходит не мгновенно. На основании данных о цели и рассчитанных координатах рубежа атаки цели, а также с учетом данных о маршевых скоростях ЛА, параметры траекторий ЛА, в том числе, момент начала формирования пространственного построения ЛА, соответственно, дистанция до рубежа атаки цели (L1 на Фиг. 1), рассчитываются таким образом, чтобы иметь временную и техническую возможность для формирования пространственного построения (перестроения) ЛА.

Учитывая, что конечная цель пуска ЛА - поражение защищенной и важной цели, что осуществимо (как сказано ранее) при обеспечении организованной массированной атаки на цель, для повышения вероятности поражения цели необходимо обеспечить организованный залп ЛА. Т.е. необходимо обеспечить полет ЛА таким образом, что подлет к цели всех ЛА укладывался в минимально расчетный промежуток времени. Технически это сложная, но выполнимая задача. Для расчета индивидуальных траекторий ЛА и поражения, фактически, одновременно, всех важных объектов цели необходимо, как минимум, располагать данными о взаимном расположении ЛА, а для лучшей эффективности сформировать необходимую пространственную конфигурацию ЛА с заданным интервалом между ЛА. Интервалы между ЛА определяются, исходя из типа цели (в том числе данных о количестве объектов цели, их протяженности и пр.). Рационально выбранные интервалы между ЛА способствуют как компактному пространственному построению ЛА, так и наоборот, распределяют ЛА по протяженности цели. Также, распределенные в вертикальной плоскости ЛА, способствуют преодолению ПРО.

На расстоянии L0 (с рассчитанной погрешностью) от места пуска ЛА (с точно известными координатами 1) по направлению к цели начинается участок начала формирования пространственного построения ЛА (7). С учетом изложенного выше, целесообразно сформировать ППМ каждому ЛА таким образом, чтобы на указанном расстоянии L0 от места старта ЛА (тем более, т.е. к моменту сбора ЛА и начала формирования их пространственного построения) дистанция между первым и последним ЛА не превышала заданного максимального значения. Это значение выбирается (или рассчитывается) в зависимости от типа цели, что, в свою очередь, способствует повышению компактности и точности пространственного построения ЛА и, как следствие, более точным расчетам траекторий ЛА, более рациональным траекториям ЛА, повышению эффективности последующей атаки на цель.

На участке L1 (расстояние от начала формирования пространственного построения ЛА до рубежа атаки цели) ЛА осуществляют, фактически, построение их пространственной конфигурации и полет до рубежа атаки цели (8) в заданном пространственно-временном построении.

Интервалы между ЛА по высоте полета в вертикальной и горизонтальной плоскостях задаются и выдерживаются (с определенной погрешностью) в соответствии с: или циклограммой полета, или уточненным расчетам траектории полета в зависимости от типа цели и условий безопасности полета. Корректировка траекторий полета ЛА может осуществляться также по сигналам спутниковой связи с помощью аппаратуры спутниковой навигации.

При этом, на участке L1 происходит распределение ЛА по объектам цели, расчет индивидуальных траекторий ЛА для конечного наведения на цель или выдача заданий на выполнение заранее заданных алгоритмов полета для каждого из ЛА.

К моменту подлета ЛА к рубежу атаки цели распределение ЛА по объектам цели и расчет индивидуальных траекторий ЛА должны быть завершены. При подлете ЛА к рубежу атаки цели начинается полет ЛА по индивидуальным траекториям вплоть до сближения с объектами цели.

На фиг. 3 на участке L2 (расстояние от рубежа атаки ЛА до объектов цели) схематично показана реализация атаки цели, в которой каждому ЛА соответствует какой-либо отдельный объект цели, а сами ЛА наводятся по индивидуальным (заданным или расчетным) траекториям.

Поражение цели (объектов цели) обеспечивается таким образом, чтобы временной интервал между подлетом к цели между первым и последним ЛА не превышал заданного значения (что также зависит от типа цели, возможностей перестроения и полета по индивидуальным траекториям ЛА), что, собственно, и формирует в конечном итоге залп ЛА.

Залп ЛА может быть осуществлен отдельными сериями ЛА с расчетным интервалом между сериями. Это целесообразно при пуске большого количества ЛА с одной точки старта. При большом количестве ЛА для формирования компактного построения ЛА с последующим залповым поражением цели необходимо, чтобы первые ЛА либо «ждали» последние, т.е., выполняли полет на меньшей скорости, чем заложено характеристиками ЛА, либо выполняли более протяженную траекторию полета. Все это отрицательно скажется на суммарном времени полета ЛА, будет способствовать увеличению длительности атаки на цель, а при атаке на морскую цель, позволит цели дальше переместиться. Осуществление атаки отдельными сериями ЛА (можно сказать, «минизалпами», несколькими залпами) позволит совершить атаку на цель быстрее.

Дополнительным положительным фактором может стать распределение ЛА в вертикальной плоскости по зависимости, когда первые ЛА совершают полет на большей высоте, чем последние. Или наоборот, первые ЛА совершают полет на меньшей высоте, чем последние. Связано это с характеристиками ЛА (скоростью, аэродинамическим сопротивлением и др.) и дальностью до цели L.

Учитывая появление техногенных факторов, негативно влияющих на работоспособность аппаратуры спутниковой навигации, а также, предполагая постановку преднамеренных помех противником, аппаратура спутниковой навигации должна быть выполнена в помехоустойчивом варианте. В связи с чем, предлагается обеспечить помехоустойчивость аппаратуры путем выделения из массива принимаемой спутниковой антенной информации полезного сигнала. Одним из вариантов обеспечения выделения полезного сигнала может быть изготовление антенны из нескольких антенных элементов, разнесенных друг от друга на расчетное расстояние (зависимое от длины волны принимаемых сигналов), с последующей обработкой сигналов, воспринимаемых отдельными антенными элементами.

Для обеспечения пространственного построения ЛА с минимальной пространственно-временной протяженностью и последующим осуществлением атаки залпом ЛА требуется решить следующие задачи:

- разработать базовую логику подхода залпа ЛА к цели в заданном временном интервале с использованием ППM траектории полета.

- разработать пути модернизации алгоритмов системы управления (СУ) в части автоматизированной расстановки ППM для обеспечения заданного пространственно-временного построения ЛА с последующим формированием залпа ЛА при атаке цели.

Данные задачи являются технически реализуемыми и не вызывают непреодолимых трудностей у специалистов в соответствующей области. Т.е. предполагаемое изобретение является промышленно применимым при решении исключительно организационных вопросов о целесообразности его реализации.

Claims (16)

1. Способ поражения цели залпом беспилотных атмосферных летательных аппаратов (БПЛА), включающий формирование полетного задания, пуск двух и более беспилотных летательных аппаратов и их полет к цели,

отличающийся тем, что полетное задание формируют по полученным данным о типе цели, ее протяженности, количестве и координатах отдельных объектов цели,

на участке от места пуска до начала формирования пространственного построения БПЛА осуществляют полет по индивидуальным траекториям, рассчитанным и откорректированным на борту БПЛА по уточненным данным о цели, с изменением направления полета в пунктах поворота маршрута (ППМ), заданным таким образом, чтобы дистанция между первым и последним БПЛА не превышала максимального значения, рассчитанного в зависимости от типа цели,

на участке от начала формирования пространственного построения БПЛА до рубежа атаки цели БПЛА осуществляют построение их пространственной конфигурации и полет в пространственно-временном построении с последующим распределением их по целям, при этом интервалы между БПЛА по высоте полета в вертикальной и горизонтальной плоскостях задаются и выдерживаются в соответствии с циклограммой полета, а также производят расчет индивидуальных траекторий БПЛА для конечного наведения на цель,

на участке от рубежа атаки цели БПЛА до цели осуществляют атаку и поражение цели залпом БПЛА, сформированным за счет одновременной атаки цели всеми БПЛА с временным интервалом между подлетом к цели между первым и последним БПЛА, не превышающим заданного значения, рассчитанного в зависимости от типа цели, перестроения и полета по индивидуальным траекториям БПЛА.

2. Способ поражения цели залпом беспилотных атмосферных летательных аппаратов (БПЛА) по п. 1, отличающийся тем, что залп БПЛА осуществляют отдельными сериями с расчетным интервалом между сериями.

3. Способ поражения цели залпом беспилотных атмосферных летательных аппаратов (БПЛА) по п. 1, отличающийся тем, что распределение БПЛА в вертикальной плоскости обеспечивается по зависимости

H1>Н2>Hn,

где:

1, 2…n - первый, второй … n -й аппарат в залпе соответственно;

H1, Н2 … Hn - высота полета соответствующего аппарата в залпе.

4. Способ поражения цели залпом беспилотных атмосферных летательных аппаратов (БПЛА) по п. 1, отличающийся тем, что распределение БПЛА в вертикальной плоскости обеспечивается по зависимости

Н1<Н2<Hn, где:

1, 2…n - первый, второй … n -й аппарат в залпе соответственно;

H1, Н2 … Hn - высота полета соответствующего аппарата в залпе.

5. Способ поражения цели залпом беспилотных атмосферных летательных аппаратов (БПЛА) по п. 1, отличающийся тем, что пространственное построение БПЛА и их полет по индивидуальным траекториям осуществляют путем измерения координат БПЛА по спутниковым сигналам с использованием аппаратуры спутниковой навигации.

Images