Ученые ЮФУ «научили» мимикрировать объекты оборонки

На выставке «Дни инноваций Министерства обороны» в Москве ученые кафедры антенн и передающих устройств, а также центра коллективного пользования «Прикладная электродинамика и антенные измерения» института радиотехнических систем и управления ЮФУ представили три экспоната, объединенных одним научным направлением. А именно — исследование и создание так называемых стелс-объектов — объектов, невидимых для радаров.

Интеллектуальное покрытие. Это что?

Помните сказочные «ковер-самолет» и «шапку-невидимку»? Что касается самолетов, то мы уже давно на них летаем. Сложнее с «шапкой-невидимкой». Так, во всяком случае, было до недавних пор. А теперь ученым кафедры антенн и передающих устройств удалось разработать систему, которая делает объекты невидимыми. Называется это — «интеллектуальное нелинейное радиолокационное покрытие». Что же это такое?..

SAM_2001.jpg

—  На самом деле интеллектуальное покрытие состоит из нескольких многослойных радиотехнических систем, содержащих различные подсистемы. Например, антенную, мониторинга электромагнитной обстановки, управления рассеиванием волн при облучении объекта, к примеру, самолета, радарами противника, — рассказывает профессор кафедры Андрей Семенихин. — А также из компьютера, выполняющего роль экспертной системы. Собственно, весь «ум» содержится в программном обеспечении экспертной системы, которая управляет структурой покрытия.

Основным предметом исследования ученых является подсистема управления рассеиванием электромагнитных волн. Представьте себе радар, антенна которого, перемещаясь в пространстве, облучает различные объекты. В свою очередь, эти объекты излучают вторичное электромагнитное поле. Специалисты называют его эхо-сигналом или отраженным сигналом, рассеянным полем. Это поле, или эхо-сигнал, как хотите, принимается приемником радиолокационной станции, который «выдает» информацию о том, где, в каком положении находится объект, его скорость, форму. Вряд ли кому-то захочется, чтобы его самолет «засекли» радары противника. Подсистема управления рассеиванием электромагнитных волн как раз и нацелена на снижение заметности объекта, создание эффекта радиолокационной маскировки.

—  Если поставить интеллектуальное покрытие на танк, то можно подстроить его параметры так, что эхо-сигнал станет похожим на эхо-сигнал коровы, например. И таким образом введет в заблуждение радиолокационную систему, — говорит Андрей Семенихин. — Можно также воздействовать на радиолокационный приемник противника, создав помеху, которая будет мешать ему правильно принять эхо-сигнал. В итоге объект, который кто-то захочет распознать, окажется для него просто невидимым.

Чтобы спрятать «хвост»

— А с какими трудностями приходится сталкиваться разработчикам интеллектуальных покрытий? — спрашиваю Андрея Илларионовича.

—  Скажем, у нас с вами стоит задача управлять рассеиванием поля. Вопрос — как? Я хочу, чтобы это поле, направленное на радар противника, было нулевым. Я могу измерять его внутри или вблизи маскирующего покрытия на поверхности защищаемого объекта, но я не знаю, какое будет поле в дальней зоне — у радара противника.

Сложность в том, что в подсистеме управления отсутствует достоверная информация о характеристиках электромагнитного поля, рассеянного объектом и принятого радаром противника. Как говорят специалисты, контур управления оказывается разомкнутым. С этой проблемой сталкиваются многие ученые мира. Тем не менее нам удалось решить эту задачу и получить ряд патентов РФ.

Ученым удалось разработать нелинейное покрытие с внутренней обратной связью, позволяющее создавать маскировку и имитацию ложных целей для так называемых нелинейных радиолокационных систем.

Конечно, «умные» покрытия делают технику незаметной для противника. Но на борту любого объекта находится большое количество антенн. Каждая из них и излучает электромагнитные волны, и принимает их, тем самым создает интенсивное рассеянное поле. А значит, всегда заметна.

—  Даже если мы всю поверхность самолета «спрячем», то антенна, как хвост, будет торчать, — говорит Андрей Илларионович. — Поэтому стоит задача снизить их заметность. При этом нельзя использовать радиопоглощающие материалы, поскольку тогда станет поглощаться собственное излучение антенны, и она будет плохо «видеть». Нельзя закрыть антенну, как глаз веком.

Ученые пытались создать электрически управляемое «веко». «Закрывали» его на короткий момент. Когда интеллектуальная экспертная система сообщала о необходимости излучения, «веко» поднималось, антенна производила излучение, потом веко «опускалось». В то же время бортовые системы разведки обнаруживали момент облучения объекта радаром противника и «подсказывали», как изменить свойства «века». В итоге ученые пришли к выводу, что экран «века» в закрытом состоянии должен иметь небольшую радиолокационную заметность. Для достижения этого нужна определенная геометрическая форма экрана.

—  Такой чип-экран в широкой полосе частот будет обладать маленькой радиолокационной заметностью, и в целом весь объект при облучении радаром противника будет невидимым, — объясняет Андрей Илларионович. — Это было большой для нас проблемой. Мы ее решили...

Дешево и сердито

Но одно дело — придумать интеллектуальное покрытие, другое — проверить его действие, заложенные в него расчеты.

— Базой для исследования наших разработок служат уникальное оборудование и программное обеспечение мирового уровня, — рассказывает Семенихин.

С Андреем Илларионовичем мы идем в безэховую камеру. Кстати, единственную, имеющуюся в вузах России. Для чистоты эксперимента стены камеры «обшиты» радиопоглощающим материалом в виде шипов, содержащих углерод. Электромагнитная волна как бы плавно входит в острый шип и «поглощается» им, переотражаясь между стенками соседних шипов. Здесь установлен комплекс сканирования радиомагнитных полей в ближней и дальней зонах. Что это такое? Предположим, чтобы измерять параметры антенны самолета или, проще говоря, ее направленность, есть два способа. Первый — на полигоне, где большое расстояние между антенной и приемником радиолокационной системы. Это — дорогостоящий способ. Второй — в безэховой камере, где устанавливается та же антенна и с помощью специального сканера измеряется ее ближнее электромагнитное поле. Затем полученные данные пересчитываются на большое расстояние — между радаром и летящим самолетом. Это и есть измерение в ближней зоне.

А программное обеспечение позволяет ученым кафедры антенн и радиопередающих устройств воплощать свои новые идеи в жизнь в довольно короткие сроки, значительно сокращая расходы на долгосрочные и дорогостоящие серии экспериментальных измерений.

Стоит отметить, что на выставке «Дни инноваций Министерства обороны» разработки ученых были высоко оценены оборонщиками. А чип-экран в скором времени появится на реальных объектах.