ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ УМЕНЬШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАССЕИВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ  

Аннотация

Рябченко В.Ю., Паслён В.В.  Исследование способов уменьшения эффективной поверхности рассеивания радиотехнических объектов. Рассмотрены этапы развития камуфляжа, также приведены различные виды маскировок военных объектов. Предложен способ уменьшения эффективной поверхности рассеивания сложных радиотехнических объектов для снижения радиолокационной заметности.

Маскировка в природе существовала всегда. Для человека она стала важной, когда необходимо было себя обезопасить как во время отдыха, так и во время охоты. Так и по сей день, хорошая военная атака не обходится без надлежащей маскировки, иначе можно провалить любую продуманную операцию. 

Первоочередной задачей маскировки является обман противника, ведь это один из основных путей достижения успеха в ходе боевых действий. Сейчас совсем необязательно становится вовсе невидимым, достаточно запутать врага. 

Неотъемлемой частью маскировки является камуфляж, который с французского переводится как «маскировка». Камуфляжная окраска используется для визуального обмана противника. Камуфляж, верно подобранный под время года и местность, размывает объект на фоне окружающей среды так, что рассмотреть его на определенном расстоянии непросто, а порой и невозможно. 

Со времен образования армии камуфляж появился не сразу. Изначально, армейская форма была яркой и привлекала внимание. Это обуславливалось тем, чтобы уже заранее запугать противника и полководец мог издалека видеть свои войска и различать полки между собой. Наиболее грозные силы вдобавок выделялись какими-либо хорошо заметными деталями одежды. 

Изначально, армия применяла камуфляж исключительно для скрытных действий из засады, либо разведывательных операций и лишь позже камуфляж стали использовать как визуальную маскировку. Так, в 1704 году во время второй осады Нарвы Петр I велел переодеть войска в форму, имевшую цвет «табачных листьев». Данный маневр привлек внимание и зарубежных стран, в частности, англичане, которые быстро усвоили полезность данного хода, стали перекрашивать свою форму, осознав, что данный цвет повышает вероятность успешного нападения и, в какой-то степени, спасает жизнь [1]. 

Началом нового этапа развития маскировки послужили наблюдения над маскировочной окраской животных и птиц. Американский художник Эббот Тейер сформулировал теорию, исходя из основ мимикрии. Он
установил, что темными, обычно,  являются те участки тел животных, которые чаще обращены к свету, а светлыми – которые спрятаны от солнца. Данный принцип камуфляжа получил название «закон Тэйера», либо «Противотени» [2].

Новым и важным этапом в развитии отечественного камуфляжа были двадцатые годы, когда командование Красной армии приняло решение о формировании Высшей школы военной маскировки, которые позже стали курсами усовершенствования командного состава. Их главной задачей являлось повышение квалификации командования.

В данных учреждениях преподавали, как правило, специалисты, офицеры, имевшие опыт, в частности, в области маскировочных работ в войсках. Результатом научной деятельности стали специальные наставления в маскировке, выпущенные в 1924 году ещё во время Высшей школы. Это повлекло за собой ряд других работ советских авторов в этой же области и привело к тому, что маскировка толковалась конкретно и имела свое место в комплексе мероприятий по военной хитрости [3]. Ведь в военном деле побеждает тот, кто достаточно сообразителен, чтобы при равных условиях суметь обмануть противника. 

Изучение маскировочной военной хитрости включало детальное рассмотрение обмана-имитации, дезинформации и демонстративных действий для устрашения противника. Как и прежде, самой доступной  и эффективной оставалась маскировка, основанная на свойствах местности. В результате, противодействие разведке противника становилось все более и более серьёзным. 

 Уже в 1927 году появились три вида маскировочной одежды. В Государственном институте АН СССР были начаты фундаментальные научные исследования основ маскировки войск и техники с привлечением выдающихся ученых С. М. Вавилова, В. В. Шаронова и др.  

В начале 30-х годов в СССР были разработаны костюмы с унифицированным деформирующим рисунком больших амёбообразных пятен, которые в сочетании с мешковатостью самого костюма, хорошо «разбивали» силуэт человека. 

Помимо костюмов были разработаны ковры, имитирующие траву, оригинальная маскировочная бахрома-лента с вплетённым в неё мочалом, которой обматывались по голове и плечам. Таким образом, маскировка перешла на новый этап, скрывая более тщательным образом не только солдат, но и военную технику [2]. 

Наряду с маскировкой средства разведки также становились более сложными и точными. Так, во время Второй мировой войны использовалось всего лишь 5-6 видов разведки, сейчас же доступными являются от 14 до 20 разведывательных способов. Следовательно, средства разведки становятся приоритетными объектами в первоочередности поражения [4]. 

На особом счету средства радиолокационной, радиотехнической, телевизионной и других видов разведки, находящихся на наземных (надводных) и воздушных носителях. Они не только выполняют сбор
информации об устройствах и системах путем непрерывного слежения за их электромагнитным излучением, но и сами являются демаскирующими объектами, даже если они находятся в состоянии покоя [5]. 

Уже в 1955 году были сформированы радиотехнические войска как отдельный вид ПВО. Они добывают информацию без непосредственного контакта с объектами, находясь на очень больших расстояниях, при разных погодных условиях и в разное время года и суток. Это позволяет оставаться незамеченными, а потому и малоуязвимыми [6]. 

Но для их маскировки недостаточно обычного камуфляжа: применяются различные радиорассеивающие либо теплоотражающие покрытия, маски-экраны и помехи, которые  уменьшают вероятность обнаружения объекта средствами радиолокационной разведки на открытой местности в несколько раз. 

Также отдельным способом обеспечения защиты данных объектов является создание помех для противника. Из всего многообразия средств радиопротиводействия  можно выделить следующие виды помех: 

- активные (маскирующие и имитирующие, например, ложные цели и ловушки); 

- пассивные;

- средства, изменяющие электрические свойства среды.

Помимо радиомаскировки объектов применяется противорадиолокационная маскировка объектов - снижение заметности объекта. Данный способ заключается в уменьшении вторичного (отраженного, рассеянного) излучения радиолокационных целей, которое не связано с работой собственных радиоэлектронных станций маскируемых объектов. 

Так, защищаемый объект должен в первую очередь минимизировать свою заметность (видимость) по отношению к поисковым системам противника. Данное направление маскировки является наиболее важным, так как вторичное (отраженное, рассеянное) излучение радиолокационных объектов возникает за счет взаимодействия волн с полями других радиолокационных станций (РЛС).  

Для снижения радиолокационной заметности (РЛЗ) могут использоваться следующие методы: использование поглощающих материалов;  уменьшение острых кромок, неровностей поверхности и уголковых отражателей;  отклонение отраженных сигналов в сторону от направления на РЛС;  отклонения отражений в соответствующие направления;  устранение уголковых переходов;  снижение ЭПР антенны;  радиопоглощающие композитные материалы [7]. 

Уменьшение РЛЗ военных объектов является одним из важнейших факторов увеличения эффективности их применения. Так, сами радиолокационные станции представляют собой один из основных компонентов вооруженных сил любой развитой страны. Использование военных объектов с низким значением эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) обеспечивает успешное преодоление системы обнаружений и обороны противоборствующей стороны. ЭПР является оценкой радиолокационной заметности объектов. Методы снижения отраженного сигнала иначе называются методами уменьшения ЭПР. 

Уменьшения ЭПР осуществляют в настоящее время двумя основными способами, применяемыми как порознь, так и совместно: вопервых – за счет выбора малоотражающей формы радиолокационной цели; во-вторых – применением специальных поглощающих электромагнитные волны противорадиолокационных покрытий [8]. 

Другим способом снижения ЭПР является использование противорадиолокационного покрытия (ПРЛП).Такой вид покрытия предназначен для нанесения на маскируемые объекты и обладает специальными химическими и физическими свойствами в целях существенного снижения ЭПР или искажения характеристик отраженного поля. Принцип действия ПРЛП основан на явлениях интерференции, дифракции и поглощения волн в материалах, имеющих сложную физическую и химическую структуру. В настоящее время известны следующие виды ПРЛП [9]: 1) интерференционные, 2) поглощающие, 3) неотражающие структуры, 4) комбинированные. 

Интенсивность отражения от объекта достигается путем выбора формы отражающего объекта. Значение ЭПР во многом определяется формой объекта, а также соотношением его геометрических размеров и длины волны [10]. Так, установлено, что наименьшую ЭПР имеет конус при его облучении со стороны вершины.

Как вариант, для уменьшения ЭПР применяется форма сферы (шара). Она является совершенным эталоном при экспериментальных исследованиях, так как это единственное тело, рассеивающее энергию во все стороны равномерно, то есть является всенаправленным отражателем, как в моностатическом, так и в бистатическом режимах. Задача о рассеянии и дифракции плоской электромагнитной волны на сфере исследована наиболее полно по сравнению со всеми другими телами простой и сложной формы.

Сделать объекты малозаметными для РЭС чрезвычайно трудно, возможно лишь несколько уменьшить вероятность их обнаружения, если покрыть материалами, поглощающими энергию ЭВМ, или применить малоотражающие формы. Однако ощутимого результата в снижении радиовидимости можно добиться только в случае резкого снижения ЭПР объектов. Так, уменьшение ЭПР в 16 раз сокращает дальность радиолокационного обнаружения объекта вceгo в 2 раза [11].

С целью уменьшить радиозаметность РЛС в работе предлагается использовать несколько способов уменьшения ЭПР. Так, для достижения поставленной цели формирование ЭПР будет выполняться в несколько этапов. На первом этапе форме отражающего объекта будет соответствовать сфера (шар), выполненная из многослойного покрытия. Далее, вторым этапом будет ещё одна поверхность такой же формы, с применением поглощающего материала. На завершающем этапе пространство между этими двумя сферами будет заполняться парами ртути, либо другим химическим составом. Таким образом, верхняя сфера будет поглощать большую часть поступающих радиолокационных сигналов противника, оставшаяся часть встречает сопротивление в виде замедления в парах ртути и поглощается поверхностью второй сферы. 

Исходя из предположений, сигнал противника рассеется, не вернувшись на базу, тем самым противник, не получив обратно сигнал, будет дезинформирован об отсутствии радиолокационного объекта в целом, либо его местонахождением. В настоящее время на кафедре Радиотехники и защиты информации ведутся работы по исследованию уменьшения ЭПР объектов.