Справочник автора/РЭБ

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск

Автор данной статьи не является офицером войск РЭБ (что собственно позволяет ему ее писать, не опасаясь получить подпиской о неразглашении). Общие представления о предмете статьи я имею, но в мелких деталях могу ошибаться. Кроме того, я старался сделать статью максимально доступной для широкого круга читателей и намеренно делал в ряде мест упрощения.

Актуальность статьи обусловлена тем что в современной научной фантастике РЭБ (точнее один из ее разделов) начали использовать в качестве заменителя силовых щитов и суперброни - средства защиты от того что не удержит обычная броня.

Содержание

[править] Договоримся о терминах

РЭБ – штука многогранная. Она включает в себя:

На западе в ходу более простая классификация. Там Electronic Warfare (EW) делится на:

Помимо простоты такая классификация хороша тем, что РЭП почти всегда предполагает ведение РЭР – нужно знать когда и где глушить. Данная статья будет строиться вокруг второй, упрощенной классификации – в начале меры глушения, а затем как их обходить.

[править] Глушение связи

Исторически первой целью РЭП были именно средства радиосвязи – радары подоспели позже. Начинать со средств радиосвязи имеет смысл еще и потому что радар фактически является специфическим случаем приемо-передатчика и многие закономерности из связи применимы и там.
Любой радиоприемник должен в ходе работы фильтровать помехи. Эти помехи берутся как из внешней среды, так и возникают в самом приемнике – тепловые шумы. С последними связан изящный хак РЭП о котором будет подробно рассказано ниже. Ну а «внешние» помехи – это в первую очередь радиопередатчики, которые мы не хотим принимать, но которые вынуждены пользоваться теми же электромагнитными колебаниями. Что бы ловить именно то что хочется существует разделение каналов. Оно бывает:

И так, у нас есть цифровой сигнал – последовательность единиц и нулей. Для кодовой модуляции мы «размножаем» каждую единицу и каждый ноль, получая в итоге нечто вроде:
000111000
вместо
010
Теперь мы складываем нашу последовательность бит со случайной последовательностью единиц и нулей при помощи операции «исключающее ИЛИ» (XOR). Суть этой операции в том что паре 0 ставится в соответствие 0, 1 и 0 (в любом порядке) – 1, а вот паре 1 – снова 0. В результате получается сигнал в котором распределение 1 и 0 близко к случайному. Но из которого можно извлечь полезный сигнал, если знать последовательность-ключ – достаточно просто еще раз провести операцию псевдослучайный_сигнал XOR ключ = исходный сигнал.
Да, вы правильно догадались – бонусом к кодовому делению идет фактически шифровка сигнала. Кроме того, такой сигнал крайне сложно отличить от естественного белого шума, если не знать ключа – передатчик если и запеленгуют, то далеко не сразу, а когда прокрутят цикл случайного подбора. Наконец такой сигнал отличается высокой помехоустойчивостью – каждому биту собственно сигнала соответствует несколько бит (импульсов) посланных в эфир. И даже если из-за помех приемник вместо части 0 примет 1 – сигнал можно будет восстановить компьютерной обработкой.
Одним словом, достоинств у кодового разделения много. Но есть ли у нее минусы? Есть. Во-первых, она требует наличия на принимающей стороне хотя бы плохонького компьютера (но если у вас не постап, ретрофутуристика или альтернативная история – это не проблема). Во-вторых, она уступает частотному разделению по скорости передаче данных – каждый бит целевой информации кодируется несколькими битами сигнала. Причем достоинства кодового модулирования растут пропорционально числу «эфирных» битов на один «целевой». Так что для передачи видеосигнала такой метод пока что подходит плохо. Но зато позволяет наладить скрытную и помехостойкую голосовую связь (собственно в американской сотовой связи используется именно кодовое разделение ака CDMA).
Теперь перейдем, наконец, к самому интересному – глушению. Помехи радиосвязи бывают:

Чтобы помеха была эффективной – ее мощность на частотном диапазоне подавляемого сигнала должна превышать мощность сигнала. Поэтому и важна радиоэлектронная разведка – если глушить сразу весь диапазон (заградительные помехи) то запросто может оказаться что сигнал на спектре возвышается над шумом как скалы над бушующим морем.
Теперь как бороться с глушением? В случае с кодовым разделением все просто – либо уменьшать скорость передачи данных, либо увеличивать мощность. В принципе это универсальные рецепты работающие и с частотным разделением. Но в случае с последним вполне могут вычислить рабочую частоту и глушить уже прицельно. Для обхода такого глушения применяется скользящая частота – передатчик меняет рабочую частоту по некоторому, известному приемнику, алгоритму. Проблема такого способа в том, что абы куда менять частоту не получится – легко пересечься со своим же передатчиком. Приходится выделять каждому каналу свою полоску частот, которая довольно быстро становится известна РЭР противника. Кроме того, уменьшается число возможных каналов.
И самое главное. Мощность сигнала на приемной антенне обратно пропорциональна квадрату расстояния. Т.е. чем ближе друг к другу абоненты радиосвязи – тем их сложнее глушить. Это может быть обоснованием присутствия человека на поле боя в эпоху развитого киберпанка.

[править] Глушение радаров

Фактически радар — тот же приемо-передатчик, но в норме принимающий только свой сигнал. Это открывает широчайшие перспективы перед кодовым разделением — для каждого импульса можно генерировать новую кодирующую последовательность, не заботясь о ее наличии у другой стороны. Но малину опять портит длина сигнала в кодовом разделении — тут она будет увеличивать погрешность по дальности. Грубо говоря, там, где у радара с частотным разделением будет точка у кодового — штрих. Наконец временное разделение в радиолокации не применимо в принципе — время прихода отраженного сигнала априори неизвестно и именно оно отвечает за расстояние до цели.
И так, в целом способы подавления радаров те же что и у радиосвязи. Но есть и ряд отличий:

Означает ли выше сказанное, что РЭП делает бесполезными радиолокационные средства наблюдения? Как ни странно… да. При условии, что РЭП вообще ведут (например, аргентинцы в 1982 ей пренебрегали напрочь) и ведут грамотно — не жалея диполей и ставя глушилки куда только можно. Например при Фолклендах аргентинцам удалось поразить ракетами «Экзосет» только две цели: эсминец «Шеффилд» не контролировавший в тот момент воздушной обстановки и контейнеровоз «Атлантик Конвейор», попавшийся под сбитую с курса помехами ракету, предназначенную авианосцу «Гермес» (сами аргентинцы заявили что хотели поотпить именно «Конвейор», но слишком похоже на хорошую мину при плохой игре). В то же время фрегат «Плимут», атакованный одновременно с «Шеффилдом» успешно отвлек «свою» ракету дипольными отражателями. Ливан 1982 и Ирак 1991 проходили в условиях массированного систематического применения средств РЭБ ЦАХАЛом и Коалицией и редкого эпизодического у сирийцев и иракцев. Результат известен. Любопытно, что переход на радары с кодовым разделением может отправить в музеи комплексы активной помехопостановки, но дипольные завесы будут по-прежнему эффективны — они рассеивают шумоподобный сигнал точно так же как и обычный.
Почему радары и радарные ГСН до сих пор применяются? Во-первых, потому что пока что вполне реально найти противника не могущего даже в дипольные отражатели. Во-вторых, потому что воюют на Земле где есть атмосфера, ветра и гравитация, относительно быстро разрушающая облака станиолевых ленточек. Но вот в космических баталиях будущего стоит всерьез подумать о замене для РЛС. Во-первых «фольга» летает долго и не отстает от корабля, во-вторых, в космосе намного проще реализовать технологии уменьшения ЭПР — не нужно думать об аэродинамике.
Для тех, кому диполи и активные помехопостановщики (глушилки) кажутся недостаточным в деле сбережения себя, существует такая замечательная штука как уголковый отражатель. Он сочетает малые габариты с большой отражающей способностью и при этом его не так просто сдуть ветром. Но следует помнить, что эффективная поверхность рассеивания уголкового отражателя сильно зависит от длинны волны облучающего радара. Например, если четырехугольный уголковый отражатель с длинной ребра 10 см для длинны волны 1 см будут иметь ЭПР в 36 м2. А вот для 2 см — уже около 10 м2. Для 6 см — 1 м2.

[править] Дипольные полуволновые отражатели, немного теории

Дипольный полуволновой отражатель (или просто дипольный отражатель или еще проще диполь) основан на возникновении в тонком проводнике с длиной кратной половине длины электромагнитной волны волны резонанса позволяющего эффективно переизлучать падающую волну. Важно отметить, что точного равенства удвоенной длины диполя и длины волны не требуется – диполь будет эффективен и при небольших (от 5 до 15 % по частоте) различиях.

Единичный диполь имеет среднестатистическую ЭПР равную:

σ = 0.17*λ2

Например, где лямбда – длина волны половине которой равен диполь. И так для длины волны 1 см имеем ЭПР всего 0.000017 м2. Но это ЭПР всего одной ниточки длинной 5 мм. При диаметре ниточки 0.1 мм в пачке длиной 5 мм и диаметром 1 см мы сможем уместить 7850 диполей с общим ЭПР уже 0.13 квадратных метров. Сотня таких пачек – 13 квадратных метров. При этом объем всей сотни пачек будет всего 39 см3. Масса всей сотни (считая плотность пачки равной 2 г/см3) – 78 грамм.

[править] ИК, УФ и ОЭП

И так, нам окончательно и бесповоротно заглушили радары. Что делать? Пытаться увидеть цель в оптике и смежных диапазонах. Чему противник будет мешать средствами уже ОЭП.

Исторически первым средством ОЭП был дым. Он используется до сих пор, однако практически не применим в авиации (ветер) и плохо поглощает «дальний» инфракрасный диапазон. Поэтому появились инфракрасные ловушки.

«Ловушка» и «ложная цель» - разные вещи. Первая должна быть настолько яркой, чтобы защищаемая цель на ее фоне не была различима в принципе. Это сделано специально, чтобы осложнить жизнь конструкторам головок самонаведения.

Первой контрмерой для инфракрасных ловушек был резервный УФ-канал. Температура ловушки выше, чем температура реактивной струи – это нужно для увеличения яркости. И, следовательно, если цель светит в ИК, но не светит в УФ – она истинная. Проблема в том, что если ловушка створится с целью они будут восприниматься как один объект. И квалифицироваться как ложная цель, потому что есть УФ. Отличие заключается в том что если без УФ-канала ракета радостно летела за первой же ловушкой, то с ним продолжает полет по инерции надеясь что цель все-таки удастся увидеть. Потому настоятельно рекомендуется совмещать отстрел ловушек с маневром. Или поставить на ваш любимый самолет или вертолет УФ-лампу.

Более продвинутый способ найти цель среди ловушек – распознание изображений. В ракету ставится не просто ИК-датчик, а полноценный тепловизор дающий картинку цели. Это серьезное достижение и с ним надо считаться, но опять же не панацея – при достаточно большом числе ловушек распознать цель не удастся.

Но в целом ситуация для «нападающего» в данной области лучше, чем у радаров. Если РЛС вынуждена «подсвечивать» свою цель, то инфракрасное излучение цель производит сама. Соответственно ему нужно пройти путь только от цели к детектору, а не «излучатель – цель – приемник». А тепловые ловушки, в отличие от диполей, быстро выгорают.

[править] Теперь и в космосе

Как было сказано выше, перспективы радарных систем обнаружения и наблюдения в космическом бою видятся мрачными. Собственно именно поэтому до сих пор нет системы стратегической ПРО — чтобы прихлопнуть боеголовку вместе с облаком ложных целей требуется хтоничные вещи вроде 5-мегатонных боеголовок. Которые при взрыве в ближнем космосе порождают мощный электромагнитный импульс в качестве побочного эффекта.

Для оптических и ИК сенсоров ситуация не многим лучше. Да, нет атмосферы и потому они могут превосходить РЛС в дальности обнаружения. Вот только отсутствие атмосферы означает что «дым» из сажи либо паров натрия сдувать будет только солнечный ветер, а он дует слабо.

Так что если нет гравитационных или тахионных сенсоров бой в космосе примет одну из двух форм:

[править] Мифы о РЭБ

[править] РЭБ - модификатор к вероятности попадания

Пожалуй самый главный миф, берущий начало из игр. Там, как правило, джаммер дает некоторое пенальти (часто далекое от 100 %) к стрельбе по цели им оснащенной, а более продвинутые сенсоры - бонус к точности. Так же встречаются "очки РЭБ/EW" которые можно распределять между РЭП/ECM и РЭЗ/ECCM получая соответствующие модификаторы в ту или иную сторону. На практике же действует правило "все или ни чего" - РЭП либо эффективна и ракеты летят в молоко (хотя иногда случайно куда-то попадают как в случае с "Атлантик Конвэером"), либо нет.

Теоретически может возникнуть ситуация "насыщения" комплекса РЭП в случае прицельной помехопостановки - число частотных каналов подавления ограничено и если радаров больше чем таких каналов "излишек" подавить не получится. Но на практике такого пожалуй и не случалось - РЭП приходится учитывать скользящую частоту и ставить заградительные и полузаградительные помехи.

[править] Да мы все эти дроны заглушим!

Мощность электромагнитного сигнала обратно пропорциональна квадрату расстояния. С одной стороны, это означает что даже самая примитивная заградительная помеха может уменьшить расстояние, на котором ловится сигнал, а с другой — всегда найдётся такое расстояние между приемником и передатчиком, что сигнал будет перекрывать помеху.

[править] Эта РЭБ эффективна только против отсталых совков

Тут можно увидеть примеры успешного применения диполей и ИК-ловушек против ВВС США в 1991. Да, техника с тех времен развивалась, но не только в области ГСН. Автоматизированный комплекс защиты засекающий ракеты с помощью УФ-датчиков и прицельно слепящий их лазером - это уже реальность по имени "Президент-М".

[править] Наша высокотехнологичная ГСН помнит тепловую/радарную сигнатуру цели и может игнорировать помехи

«Сигнатура цели» — это что? Сигнал, пришедший на антенну, или картинка в тепловизоре зависят от кучи факторов: от расстояния и ориентации цели до того, что на той цели включено. А противник почему-то не даёт проводить мультиспектральную съемку своих аппаратов с нескольких точек. Хотя на самом деле миф не совсем беспочвенен — теоретически ложную цель с уголковыми отражателями можно раскусить за счет ее меньшей ЭПР на больших длинах волн. Вот только развитие РЛС идет в направлении уменьшения длин волн - так точнее определяются координаты цели и увеличивается частотная полоса.

[править] РЭБ - это компьютеры

Не то чтобы совсем не так, но зависимость очень нелинейная. Грубо говоря, иметь компьютер для РЭБ безусловно лучше, чем его не иметь. Но вот кластер там уже ни к чему. Теоретически он может пытаться ломать коды связи, но на практике давно можно сделать время перебора неприемлемым. Радиолокаторы же давно с плавающей частотой и для борьбы с ними нужно либо тупо долбить заградительными по всему диапазону, либо послать вперед много дронов, и желательно подешевле.

[править] Доплеровские радары делают диполи неэффективными

Да, доплеровский радар позволяет отличить неподвижное облако от подвижного самолета. Вот только облако диполей тормозится далеко не мгновенно, особенно на большой высоте. Но, кроме того, эффект Доплера позволяет измерять радиальную скорость (точнее, есть ещё поперечный эффект Доплера, но он намного слабее), и если поменять направление полета на перпендикулярное лучу — одного Доплера для селекции будет мало. Наконец, никакой Доплер не поможет, если завеса из ДРО находится между целью и РЛС.

[править] В массовой культуре

[править] Комплексные франшизы

[править] Литература

[править] Аниме, манга, ранобэ

Тут это дело любят.

[править] Настольные игры

[править] Список литературы

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты