УВИДЕТЬ И ОБЕЗВРЕДИТЬ

Беспилотные системы находят все более широкое применение в самых разных областях деятельности. С них в середине ХХ века началась эра освоения космоса, сегодня они используются в военной авиации, при мониторинге газопроводов, электростанций и чрезвычайных ситуаций, в частности, лесных пожаров, а также для аэрофотосъемки, в геодезии, даже для доставки товаров. Исследования, связанные с использованием беспилотных систем, являются одним из направлений исследовательской деятельности Института радиофизики и электроники (ИРФЭ) НАН РА.

СОВРЕМЕННЫЕ БЕСПИЛОТНЫЕ АППАРАТЫ МОГУТ УПРАВЛЯТЬСЯ ПО-РАЗНОМУ - автономно, основываясь на пилотном задании, по радио с земли, есть также работающие по гибридным схемам, то есть использующие разные возможности управления в зависимости от конкретных условий и специфики выполняемого задания.

Но сначала давайте вернемся на много десятилетий назад и, обратившись к истории создания беспилотных систем, напомним о фактах, мало кому известных. Так, например, история беспилотных систем началась не в воздухе, а на воде, когда еще в конце ХIХ века выдающийся и окутанный тайной исследователь Никола Тесла создал первый радиоуправляемый кораблик. Уже в те далекие годы военные сразу же оценили перспективность этого направления, хотя тогда реальной поддержки его развитие не нашло. Первый воздушный беспилотник многократного использования был разработан в 1933 году, однако вскоре началась II Мировая война, что значительно задержало развитие этого направления. Но уже в 50-е годы ХХ века использование беспилотных систем позволило человеку впервые заглянуть в космос.

Однако, какие бы широкие возможности не открывало использование беспилотных аппаратов в самых разных областях деятельности, военная сфера их применения остается приоритетной, поскольку позволяет их эффективно использовать, как в разведывательных целях, так и для выполнения сложных боевых заданий. Беспилотные системы имеют очень важные преимущества, в числе которых не только возможность сохранить жизни пилотов в очень тяжелых и опасных условиях, но и их ограниченный вес и объем при возможности выполнения множества функций и увеличения полезной нагрузки. В исследовательской области это может быть дополнительное приборное оснащение, в военной – вооружение. Естественно, что особую важность в области военной авиации приобретают вопросы обнаружения БПЛА, хотя в общем-то они мало заметны.

Для обнаружения этих объектов применяются как оптические, так и радиочастотные средства, причем последние считаются более эффективными и используют радиолокационные станции. Но вообще возможности и методы обнаружения беспилотных летательных аппаратов во много зависят от их разных характеристик – геометрической формы, материала, из которого они изготовлены, скорости движения, высоты полета и ряда других условий.

Как уже было сказано, БПЛА могут управляться по-разному и, если их управление включено в пилотное задание, то, выполнив поставленную военную или разведывательную задачу, БПЛА самостоятельно возвращается обратно или самоуничтожается. А поскольку связи с таким объектом нет, а значит перехватить его невозможно, то задача обнаружения такого аппарата крайне осложняется. Но если в процессе полета БПЛА управляется с земли или передает информацию в пункт управления, то это существенно облегчает его обнаружение. Однако во всех случаях БПЛА имеют слабую отражательную способность и их трудно увидеть на экране радара.

СОТРУДНИКОВ ИРФЭ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ БПЛА, ИНТЕРЕСУЕТ ВОПРОС ИХ ЭФФЕКТИВНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ с учетом их слабой отражательной способности. В связи с этим возникла идея создать систему и разработать методику, позволяющую объективно оценить способность беспилотных летательных аппаратов и наземных объектов отражать радиоволны.

Эта задача не только интересна, но и давно актуальна. Обычно ее решали с помощью так называемой безэховой камеры - огромной комнаты, стены, потолки и пол которой сделаны из радиопоглощающего материала. В таких камерах не происходит отражения радиоволн . То же самое мы наблюдаем в концертных залах с хорошей акустикой, где из-за отсутствия отражения звук слышен только один раз. Если в результате отражения он возвращается, значит концертный зал не соответствует требованиям. Конечно, безэховые камеры позволяют с достаточно высокой точностью оценить эффективность поверхности рассеяния, но это удовольствие слишком дорогое. Создание одной безэховой камеры обходится в несколько миллионов долларов.

Все летательные аппараты имеют свою поверхность рассеяния, которая измеряется в единицах площади. Это может быть несколько десятков квадратных метров для большого БПЛА или совсем незначительная площадь - для малого. Измерение эффективной поверхности рассеяния является очень важной задачей. В ИРФЭ решили найти возможность производить эти измерения без использования безэховых камер. И добились поставленной цели.

Суть предложенной методики очень проста – главное, чтобы при измерении изолировать отражение этого объекта от других возникающих отражений. При использовании безэховой камеры другие объекты отсутствуют, поскольку вся внутренняя поверхность комнаты полностью поглощает другие волны и изолирует интересующий объект от внешнего мира, что позволяет просчитать отражение только данного объекта. То есть основная задача - изоляция объекта от окружения. Но если объект исследуется вне безэховой камеры, то возникает множество других наслоений. Чтобы выполнить поставленную задачу, специалисты ИРФЭ помещают исследуемый объект на подвижную платформу, напоминающую тележку, которая равномерно и прямолинейно движется на рельсах с какой-то постоянной заданной скоростью. Объект облучается, а отражаемый сигнал принимается. Этот подход основан на эффекте Доплера, суть которого состоит в улавливании изменений сигнала при движении его источника. С этим явлением мы сталкиваемся на примере пожарной машины, звуковой сигнал которой меняется при движении. А если объект подвижен, то отражение от него меняет частоту на определенную величину, которая зависит от скорости его движения. Эта методика работает достаточно эффективно.

- Это явление известно очень давно, оно находит применение в радиолокации для изоляции подвижных целей, но мы решили использовать его при измерении эффективности поверхности рассеяния, - говорит директор ИРФЭ, кандидат физико-математических наук Тигран ЗАКАРЯН. - В наших планах усовершенствование этого метода, и мы хотели бы стандартизировать эту методику именно для тестирования объектов, требующих измерения эффективной поверхности рассеяния. Разумеется, в первую очередь это касается военно-промышленного комплекса. К производителям беспилотных систем должно предъявляться требование сделать эти объекты малозаметными, а то, насколько это требование выполнено, выясняется в процессе измерения поверхности рассеяния. В течение последних двух лет одна из лабораторий нашего института занимается исследованиями этого направления на средства гранта Комитета по науке Армении, полученного на разработку технологий двойного назначения. Сейчас эти работы подходят к концу, и мы планируем представить стенд для тестирования эффективной поверхности рассеяния различных объектов, - рассказал Т. Закарян.