Вертолет, 2004 №2
Шрифт:
Обнаружение и тем более распознавание на фоне земной поверхности малоразмерных и слабоконтрастных целей представляет собой трудную техническую задачу, для успешного решения которой необходима мобилизация всех средств. Прежде всего необходимо, чтобы световая (тепловая) энергия, поступающая на входное окно ОПС, доходила до приемников энергии (в том числе глаз) с наименьшими потерями.
В «зеркальных» системах (рис. 2) световой поток, поступающий на вход, разделяется с помощью светоделительных устройств, и каждый канал получает только часть этой энергии. Более того, приемники энергии ОПС используют различные участки оптического спектра: от видимого до дальнего ИК. При этом оптические материалы для работы с волнами разной длины должны быть различными, оптимизированными под данный оптический диапазон. «Зеркальная» система исключает такую возможность, поскольку имеет единое входное окно. В этом случае оптический материал входного окна не может
Вывод таков: если одни и те же датчики (тепловизор, телевизор, лазерный дальномер, канал управления) установить в «зеркальную» ОПС, то дальность их действия будет значительно меньше, чем при размещении тех же самых датчиков на гиростабилированной платформе.
Использование оптического канала привлекает относительной простотой и высокой разрешающей способностью при достаточно большом поле зрения. Однако при этом нужно помнить, что оптический канал пригоден только для дневных условий. В варианте круглосуточной «зеркальной» системы применение оптического канала потребует введения отдельного входного окна, обеспечивающего минимальные потери на светопропускание в видимом диапазоне. В принципе техническое решение, при котором световые потоки в видимом и ИК-диапазонах входят через раздельные окна и далее стабилизируются на двух жестко связанных между собой зеркалах, существует, но в этом случае конструкция ОПС сильно усложняется. Более простым техническим решением может оказаться установка двух независимых ОПС (для дневных и ночных условий), хотя их компоновка на вертолете довольно сложна.
Введение оптического канала в состав ОПС с гиростабилизированной платформой также приводит к очень большому усложнению прибора. В качестве примера можно привести ОПС TADS (вертолет Apache), заметив, однако, что на последних модификациях TADS для вертолета АН-64 Apache Longbow и RAH-66 Comanche оптический канал аннулирован.
В связи с большими проблемами интеграции оптического канала в ОПС целесообразно более подробно остановиться на его достоинствах и недостатках.
Переход на техническое зрение имеет много достоинств:
1) отсутствие жесткой эргономической связи «ОПС — человек» через окуляр оптического канала не накладывает ограничений на размещение ОПС на вертолете;
2) появляется возможность размещения летчика в передней кабине;
3) наличие видеоизображения создает возможность:
— его гибкого использования на одном, двух и более индикаторах у разных членов экипажа;
— организации ретрансляции видеоизображения на наземный пункт (или другие летательные аппараты) и, наоборот, получения от них видеоинформации;
— обеспечения видеозаписи с целью последующего анализа;
— введения прицельной информации в ГСН ракет;
— реализации автосопровождения целей;
— повышения качества изображения;
— в перспективе автоматического распознавания целей;
— электронного масштабирования в широком диапазоне.
При близких кратностях увеличения разрешающая способность в окуляре оптического канала и на экране ТВ индикатора примерно одинакова и составляет около 1,5*1,7".
В то же время мгновенное поле зрения окуляра оптического канала примерно в 2,5–3 раза шире, что на первый взгляд кажется весьма заманчивым.
В действительности это преимущество используется только при первоначальной ориентации на местности по крупным и достаточно контрастным объектам. В процессе обнаружения и тем более распознавания целей используется только малая часть поля мгновенного зрения. охватываемого полем наиболее острого зрения глаза (фовеальное зрение) — 1–2° и частично полем «ясного зрения» — 15–20°.
| «Зеркальная» система | Оценка | Параметр | Оценка | «Платформенная» система |
| Сектор обзора: | ||||
| ±15° | Плохо | по азимуту | Хорошо | Круговой |
| ±15° | по углу места | +30°…-80° | ||
| °=° | Плохо | Наклон горизонта при сканировании по горизонту | Хорошо | Нет |
| Цепи за пределами сектора обзора требуют доворота вертолета | Плохо | Разведка (обнаружение и распознавание целей) | Хорошо | Не влияет на пилотирование |
| — материал входного окна не оптимизирован к разным каналам | Плохо | Использование световой {ИК) энергии | Хорошо | — каждый канал имеет свое окно, оптимальное по светопропусканию |
| — общий световой поток делится по каналам | — каждый канал получает полный световой поток | |||
| В пределах D/2 | Хорошо | Параллакс
| Допустимо | Не менее D |
| Практически в положение «0» | Плохо | Использование для управления турелью | Хорошо | Обеспечивается |
| Зависит от сектора обзора | Плохо | габаритно-весовые параметры: | Хорошо | |
| (~2Dx2D) | — размер входных окон | =D | ||
| — 4D 2 | — площадь входных окон | — D 2 | ||
| 2-3D | — размер зеркала | нет | ||
| Путем значительных усложнений | Плохо | Возможность встраивания оптического канала | Плохо | Путем значительных усложнений |
| «Оптический канал» | Оценка | Параметр | Оценка | «Техническое зрение» |
| 1,7' (40 линий/мм) | Хорошо | Разрешение | Хорошо | 1,5' (экран 500x800 пикс) |
| Около 70° эффективная часть МПЗ~16°х24° | Допустимо | Мгновенное поле зрения | Допустимо | 14°х1В° |
| «Прибор наблюдения — окуляр — человек» — жестко связаны | Плохо | Компоновка ОПС на вертолете | Хорошо | Без ограничений |
| Нет | Плохо | Возможность размножения информации | Хорошо | Любое число индикаторов |
| Нет | Плохо | Ретрансляция на землю и других ЛА | Хорошо | Есть возможность |
| Нет | Плохо | Прием информации с земли и других ЛА | Хорошо | Есть возможность |
| Нет | Плохо | Видеозапись | Хорошо | Есть возможность |
| Нет | Плохо | Улучшение качества изображения | Хорошо | Есть возможность |
| Нет | Плохо | Автосопровождение | Хорошо | Есть возможность |
| Нет | Плохо | Ввод информации в TV ГСН | Хорошо | Есть возможность |
| Только в дневных условиях | Плохо | Круглосуточное применение | Хорошо | Есть возможность |
| Наблюдение через окуляр одним глазом, вибрации передаются на голову оператора. При использовании окуляра оператор полностью отключается от наблюдения закабинного пространства и приборов в кабине | Плохо | Условия применения | Хорошо | Комфортное наблюдение изображения на TV индикаторе обоими глазами. Не исключается возможность периодического просмотра внешнего пространства |
Если рассматривать все пространство мгновенного поля зрения (ПМЗ) окуляра оптического канала, которое может составлять примерно 70°, то в нем можно выделить ряд зон, имеющих различную ценность (рис. 9). При прицеливании на объект, расположенный, например, на удалении 5 км, с высоты 200 м значительную площадь верхней части МПЗ будут занимать «небо» и наземное пространство от дальности свыше 10 км и до горизонта (около 50 км), где такой оптикой распознавание малоразмерных объектов невозможно. Нижняя половина МПЗ занята пространством с дальностью 2–4 км. Таким образом, при обследовании пространства, удаленного на 5 км, интерес представляет узкая горизонтальная полоска МПЗ ±8° относительно центра.
Напомню, что реально приходится иметь дело с обнаружением малоразмерных (0,2x0,7°) и слабоконтрастных (0,2–0,3) объектов, которые не могут быть зафиксированы «периферийным зрением», поэтому в зоне удовлетворительного зрения окажется примерно 1/3 часть этой полоски, которая практически совпадает с областью, охватываемой ТВ экраном технического зрения. Таким образом, при внимательном рассмотрении «преимущество» в значительно большем МПЗ оптического канала по сравнению с техническим зрением оказывается мифом.