Fizikai háttér

Az oldalon már számtalan radarvezérlésű légvédelmi-rakéta rendszerről esett szó[1]. Viszont nem csak radarral lehetséges rakétákat célra vezetni. Az egyik lehetséges alternatíva közismert nevén „hőkövető”, vagyis az elektro-optikai vezérlés egyik változata, az infravörös vezérlés. Lássuk hát ennek fizikai hátterét és evolúcióját.

Fizikai háttér

A hőkövető rakéta a célpont infravörös sugárzását használja fel. De mi is az? A fény is elektromágneses hullám, csak más hullámhosszú, mint a rádióhullámok. Nem csak látható fény létezik, hanem az emberi szem számára érzékelhetetlen ultraviola- és infravörös sugárzás is. E kettő között található látható fény hullámhossz tartománya, ami rendkívül szűk tartomány amúgy. Az ábrán az elektromágneses sugárzás spektrumának kategorizálása látható hullámhossz és frekvencia szerint. Az infravörös sugárzás a látható fény hullámhossz tartománya felett helyezkedik el, kb. 0,7 és 30 mikron hullámhossz tartomány az infravörös. 1 mikrométer az 1 mikron, a méter egymilliomod része. A látható fény az 0,4 és 0,7 mikron közötti tartományban van, tehát annak hullámhossz tartomány szélessége kb. 1%-a csak a teljes infravörösnek.

Az infravörös vezérlés hátterének megértéséhez szükséges, hogy értsük, hogy egy adott hőmérsékletű tárgy milyen intenzitású és milyen hullámhosszú elektromágneses sugárzást bocsát ki magából. Ezt a fekete test sugárzási diagram magyarázza meg.[2] A diagramokról az olvasható le, hogy magasabb hőmérsékleten erőteljesen növekszik a sugárzás intenzitása, ez a hatás legerősebben az 0,5-3 mikron hullámhossz tartományban tartományában történik, emelkedő hőmérséklet mellett egyre szűkebb frekvencia sávba koncentrálva a teljesítményt. A látható fény tartománya a 0,4-0,7 mikron tartományban van, tehát a sugárzás döntő része az infravörös tartományba esik. Minél melegebb egy anyag annál erősebb infravörös sugárzást bocsát ki, de a látható fény tartományban is annál jobban látszik a tárgy. Ahogy nő a hőmérséklet a barna és vörösizzás után a tárgy sárgán, majd végül fehér színben izzik.

Felmerül a kérdés, hogy látható fény alapján is lehetséges vezérlést készíteni? A válasz igen, de a színek és árnyékoktól kezdve sok probléma van ezzel. Emiatt célszerűnek látszott az infravörös sugárzásra koncentrálni, ahol maga a felhasznált hullámhossz sok problémát és zavartó tényezőt eleve kiszűrt, még ha voltak ennek hátrányai is. Egyelőre maradjunk az infravörös sugárzásnál.

A két fekete-test sugárzás ábra közül a baloldali a fontos. A gázturbinás hajtóművek 1100-2000 Kelvin fok, vagyis 830-1730 Celsuis fok körüli maximális turbinalapát előtti hőmérséklettel üzemelnek, tehát az annál magasabb hőmérséklet-tartomány a téma szempontjából lényegtelen. Az infravörös tartományban számottevő sugárzási teljesítmény növekedést jelent a hőmérséklet növekedése a környezethez képest. Még, ha hajtóműből kilépő forró gázcsóva hőmérséklete a turbinalapát körüli hőmérséklethez képest több száz fokkal alacsonyabb, az még mindig számottevően melegebb a környezeti levegőhöz képest. Tehát az ilyen magas hőmérsékletű anyag, legyen az egy fémdarab vagy akár levegő ebben a tartományban sokkal erősebben sugároz a környezeti hőmérsékletű anyagokhoz képest az infravörös tartományban. A sugárzás intenzitása függ a felülettől és a hőmérséklettől is.

A fentiekből következik, hogy egy infravörös érzékelő és vezérlő rendszer megalkotásához a 1-6 mikron közötti hullámhossz tartományban érzékeny detektorokra van szükség, mert oda koncentrálódik a sugárzási teljesítmény nagy része. Minél szélesebb tartományban érzékeny a detektor, az annál jobb, mert annál nagyobb teljesítményt lehet fókuszálni egy érzékelőre. Analógiával élve, egy olyan „infravörös szem” megalkotása a cél, ami képes a megfelelő teljesítményű hőforrás észlelésére és követésére, maga a célpont biztosítja a célkövetéshez szükséges infravörös sugárzást.

A következő ábrán a szuperszonikus vadászrepülőgépekre jellemző sugárzó helyek, vagyis infravörös források láthatók. Ezek eltérő intenzitással és eltérő hullámhosszon sugároznak a hőmérsékletük szerint. Minden sugárhajtású repülőgép ehhez hasonló, de az egyes források intenzitása egymáshoz képest eltérő, a hajtómű aktuális teljesítménye és a repülőgép haladási sebességétől függően. Egy utánégető használata nélkül repülő szubszonikus sebességű F-16 vadászgép azért egészen más, mint egy utánégetővel, 3 Mach sebességgel robogó SR-71-es.

Ezen felül fontos még a hajtómű típusa. A sugárhajtóműveknek az infravörös intenzitása nagyobb, mint a légcsavaros gázturbinás meghajtásoké.[3] Az utóbbiaknál a forró égésgáz teljesítményének nagyobb részét alakítják át mechanikai munkává, addig másik hajtóműnél maga a nagysebességű és forró füstgáz távozása szükséges a tolóerő előállításához, az működési elvük alapja.

A közelről, infravörös kamerán készült képeken látszik, hogy az A400 légcsavaros gázturbinás hajtóművének gázsugara sokkal kisebb, mint az utánégető vagy maximálgáz teljesítményen üzemelő sugárhajtóműé, és nem csak az eltérő teljesítmény miatt. A helikopterek emiatt nehezebb célpontok az infravörös érzékelők számára, mert azok hajtóművei is lényegében légcsavaros gázturbinák.

 A vadászrepülőgépek különböző forrásaiból származó infravörös sugárzás spektruma a jobb oldali ábrán látható. A sugárzás intenzitása, vagyis teljesítménye a diagram a függőleges tengelyén van ábrázolva, a intenzitás hullámhossz függése a vízszintesen. Az intenzitás mellett az eltérő detektor anyagok érzékenységi tartománya is látható az ábrán, ezekről a későbbiekben esik majd szó.

• A hajtómű forró részei a 1,5-2,5, a 3-4, illetve a 4,5-5 mikron közötti hullámhossz tartományban bocsátanak ki nagy intenzitású sugárzást, ezt mutatja a kék görbe.
• A repülőgéptest hajtóműhöz közeli melegebb része, illetve a gázsugár 4,5 mikron hullámhossznál rendelkezik egy jelentős teljesítmény csúccsal, továbbá egy sokkal kisebbel 4,25 mikronnál, ezt mutatja a piros görbe.
• A nagy völgyeket a diagramban az infravörös sugárzás légköri elnyelődése okozza. Tehát ez már egy kompozit diagram, ami már a légköri elnyelődést is magában foglalja. Az elnyelődést bemtuató diagram 2,5-3 illetve 4,2-4,4 mikronnál látható völgyei jelennek meg az forrást bemutató diagramon, csak azon az 5,5 mikron feletti tartomány már nincs ábrázolva, mert lényegtelen.

Az infravörös forrásokat bemutató ábrák jelentését segít megérteni a két infrakamerával készült kép egy működő hajtóműről. Az alsó kép 1,5-2,5 a felső kép a 4-5 mikron közötti hullámhossz tartományban volt rögzítve. Jól látszik, hogy 1,5-2,5 mikron tartományban csak hajtómű forró részeit, illetve a mögötte levő területet képes a kamera érzékelni, a repülőgép többi része láthatatlan ebben a hullámhossz tartományban. A 4-5 mikron hullámhossz tartománynál nem csak turbina és a fúvócső, hanem a hajtómű gázsebesség fokozó lamellái, illetve a hajtómű gázsugara is látszik. Fontos megérteni, hogy a nem képalkotós technikát használó légiharc-rakéták nem így „látják” és érzékelik a célt, ezek a képek csak a fizikai háttér megértését szolgálják.

Az infravörös forrás, a céltárgy tehát ismert, az egyenlet másik oldala, hogy a rakéták infrafejébe épített detektorok, hogy azok milyen hullámhossz tartományban és mennyire érzékenyek. Számtalan sugárzásra érzékeny anyag létezik, de a hidegháború alatt az ólom-szulfid (PbS), illetve későbbi az indium-antimon (InSb) volt használatos. A detektor anyagok típusát számtalan tényező befolyásolja, itt most elégedjünk meg annyival, hogy a célszerűség miatt választották ezeket nem azért, mert másmilyen detektornak alkalmas anyag ne létezne.

A korai infravörös vezérlésű rakéták ólom-szulfid anyagú érzékelője hűtés nélkül az 1-3 mikron tartományban volt érzékeny, 2,5 mikronnál levő csúccsal. Folyékony nitrogénnel mínusz 196 ͦC fokra hűtve az érzékelőt 2-4 mikron közötti tartományban szenzitív, 3,5 mikronnál levő csúccsal. A későbbi indium-antimon anyagú detektorok hűtötten, szintén -196 ͦC fokon szélesebb tartományban 3-5,5 mikron között használhatók, 5 mikronnál levő maximális érzékenységgel.

A detektor érzékenységi karakterisztika görbéket a repülőgépek sugárforrásainak diagramjával összenézve adódik ki, hogy egy adott anyagot használó detektor melyik forrást képes érzékelni. Erős forrás és magas detektor érzékenység szükséges együttesen. Hiába érzékeny a detektor egy tartományban, ha ott nincs forrás, és hiába intenzív a forrás, ha arra meg nem érzékeny a detektor. Az a légiharc-rakéta, aminek detektora csak 1,5-2,5 mikron tartományban érzékeny, az oldalról és szemből nem képes érzékelni a célpontot, csak hátulról, egy szűkebb szögtartományban, amikor rálátni a turbinalapátokra és a fúvócső nagyon forró részére.

Az első generációs, hűtés nélküli ólom-szulfid érzékelők a 1,5-3 mikron hullámhossz tartományba eső érzékenységgel a spektrum azon részén voltak csak használhatók, ahol a hajtómű által leadott sugárzási teljesítmény kisebb, mint a 3-4 mikron közötti tartományban. Az infravörös sugárzási teljesítmény a görbe alatti területtel arányos.

Mivel az ólom-szulfid detektor csak a turbinalapát és a fúvócső sugárzását érzékeli, ezért csak a célpont mögül, szűk szögtartományban volt használható, ez kezdetben nagyjából +/- 20 fok körül alakult. Ez annyira szűk volt, hogy fordulóharc esetén a rálátás nem volt biztosított a sugárzó felületre kellő mértékben. Még, ha látszott is fordulóharcban a hajtómű, annak látható felülete kisebb volt, hiszen a kör alakú fúvócső oldalról nézve ellipszis formájúnak látszik. Kisebb felület, egyenlő kisebb lesugárzott teljesítmény, ez csökkentette a befogási távolságot. Szemből vagy oldalról célbefogásról és rakétaindításról szó sem lehetett.

A mínusz 196 ͦC fokra hűtött ólom-szulfid detektor 2-4 mikron hullámhossz között érzékeny. A hajtómű által kisugárzott infravörös teljesítmény nagyobb része ebben a sávban van. Az infrafej érzékelési távolságát döntően befolyásolja az alkalmazott érzékelő anyaga és annak hőmérséklete is. Emiatt hűtött detektoros infrafej messzebbről képes befogni és követni a célokat ólom-szulfid detektor detektornál. A hűtött érzékelő tágíthatta az indítási zónát is, de továbbra is csak a célpont mögül volt indítható a rakéta. Rosszabb rálátás, tehát kisebb intenzitás esetén is elégséges volt a teljesítmény a célpont követéséhez az érzékenyebb detektoros infrafejjel.

Hűtött indium-antimon detektor használatkor a 4-6 mikron érzékenységi tartomány az 5 mikronos csúccsal pontosan a hajtóműből kilépő forró gázsugár hullámhossz tartományba esik. Sőt, a repülőgép forró részei is kellően nagy intenzitással sugároznak ki ebben a sávban, hogy azt is képes legyen érzékelni az érzékelő. Emiatt az ilyen detektort használó rakéta oldalról, és részben szemből is indíthatóvá vált kisebb távolságon, megtartva a hátulról való indítás képességét is.

Az infravörös vezérlés egyik Achilles sarka, hogy a Nap irányába nézve „vakfoltja” az érzékelőnek. A Nap annyira erős infravörös forrás, hogy akár 10-20 fokkal mellé nézve is teljesen elfedi a célpont infravörös kisugárzását. Ez a korlát még legkorszerűbb légiharc-rakéták esetén is létezik, de ma már kisebb ez a holt zóna. Ezen felül, mivel ma már jellemzően nem a célpont mögül indítják a rakétákat, ezért ennek jelentősége kisebb. Régen, ha a célpont mögött volt a támadó, akkor a megtámadott gép pilótája a Nap felé repülve mondhatni „elbújt Napban”. A korai rakétákat még a vízfelszínről vagy felhőkről visszaverődő sugárzás is eltéríthette. Hogyan? Lássuk egy egyszerű példán keresztül. Egy lézer pointerrel egy tükörre világítva a visszaverődött lézer hullámhossza nem változik meg, tehát akkor is lehet fogni egyes irányokból a visszaverődést, amikor az eredeti forrás nincs is az érzékelő látószögében, de a visszavert sugár ettől még igen. Tehát vízfelületről visszavert sugárzásra is rávezetheti magát rakéta akkor is, ha a célpont teljesen más irányban van.

Általános műszaki felépítés

A célpont és a detektorok jellemzői most már ismertek, na de hogyan lesz ebből rakéta vezérlés? Az infrakamerák megjelenéséig a célpontról származó infravörös sugárázást egy optikai rendszeren keresztül az érzékelőre fókuszálva oldották meg a célkövetést és a rakéta vezérlését. Az elv hasonló az emberi szem működéséhez, ott is fókuszált a fény az érzékelő sejtekre. Egy infravörös célkereső általánosított, elvi vázlata látszik az ábrán, ez még a képalkotós technológia megjelenése előtti jellemző felépítés. Az alapelv nem vészesen bonyolult, de az idők során az alapelvet felhasználva egyre komplikáltabb és többet nyújtó műszaki megoldások születtek, amiket már közel sem volt annyira triviális megvalósítani, mint ahogyan az alapelvük rövid összefoglalásában szerepel.

 Infravörös érzékelő és optikai rendszer és a mögötte levő vezérlési logika és alapelv.[4]

Lássuk hát az ábrát és az értelmezését. A 17-es jelölésű parabola tükör nagy fordulatszámmal forog a 21-es jelű modulációs tárcsával és a 25-ös jelű állandó mágnessel együtt egy giroszkópot alkotva. Az infravörös sugárzásra érzékeny foto-ellenállás, a detektor a 23-as jelű elem. Amikor az infravörös érzékelő befogott egy célt és azt követi, akkor a referencia tekercsek által generált áramból számolható a szögeltérés változása elektromágneses indukció segítségével. A modulációs tárcsa funkciójára majd kicsit később térünk vissza, elöljáróban annyit, hogy a vezérlés egyik sarokköve ez az elem.

Az optika Cassegrain típusú, aminek előnye, hogy kompakt, a Newton távcső kialakítással ellentétben a fókuszpont a rakéta tengelyében van. A 17 jelű elsődleges tükör gyűjti az infravörös sugárzást és a 18 jelű másodlagos tükör fókuszálja a 21 jelű modulációs tárcsára, illetve a mögötte lévő érzékelő elem felé. Az egész szerkezetet a rakéta orrán levő 24 jelű infravörös tartományban áteresztő orrkúp zárja le. Az érzékelő elem előtti modulációs tárcsa kialakítása alapvetően meghatározza a vezérlés zavarvédelmét egyes eszközökkel szemben, lásd későbbiekben.

Mivel az egész forgórész, a tükrök, modulációs tárcsa és állandó mágnes pörög, ezért a giroszkópikus hatás miatt befogás után mindig a célpont felé néz az infrafej, amíg a rendszer célkövetési képessége és a szenzor látószöge ezt lehetővé teszi. Tehát nem az infrafej fordul a cél felé, hanem valójában a rakétatest fordul el az infrafejhez képest, a 27 és 28-as elemekkel együtt a rakétatesten. A forgó állandó mágnes a célszög változása esetén, a referencia tekercsen indukált jel változásának arányában képeznek kormányvezérlő parancsokat a vezérsíkok számára. Fontos, hogy maga a detektor fix, az a rakétatest része, nem a pörgő infrafejé. A képen egy AIM-9M rakéta infrafejének gömbcsuklón mozgó része látható a rakéta orrában.

Amplitúdó-modulált vezérlés (spin scan tracker) 

 A forgó tárcsás AM vezérlés alapelve.[5]

A modulációs tárcsa funkciójára ezen a ponton térünk vissza, ez ugyanis a rakéta vezérlési módszerét alapvetően meghatározó eleme. Minden infrafejnél közös, hogy egy detektorra fókuszálják az infravörös sugárzást, de tárcsa és a mögötte levő elektronika már változattól függ.

Az amplitúdó modulált vezérlésénél a detektor előtt pörög a modulációs tárcsa, aminek egyik fele félig áteresztő anyagból készült, ez a szürke színű rész. A másik felén a sugárzást blokkoló (0% áteresztés) és teljesen áteresztő sávok követik egymást felváltva. Ez a modulációs tárcsa forog a rakétatesthez képest. Amennyiben a célpont az infrafej látószögén belül van, akkor a fenti ábrán látható feketével ábrázolt amplitudó modulált jelet adja az infravörös fotó-ellenállás. Amikor a sűrű sávokon érkezik a sugárzás, akkor erősen szaggatott lesz a jel, amikor a félig áteresztőn, akkor állandó és fél jelerősségű lesz, a tárcsa másik feléhez képest.

A jel sávszűrése után, ami egy adott frekvencia sáv alatt és felett kiszűri a beérkező jelet, az ábrán látható kék színű időbeli formát kapjuk, melynek amplitúdó csúcsa egybe esik a követett cél irányával. A sávok közepének helyzete ismert a tárcsán és az amplitúdó gyakorisága a rendszer forgási sebességével azonos. Mivel a tárcsa forgási sebessége ismert, valójában az időbeli jel az direktben irányszöget is jelent, az amplitúdó maximumának iránya számolható.

Ezt az amplitúdót próbálja kinullázni, vagyis minimálisra csökkenteni a vezérlés, mert ekkor van a célkövető fej tengelyén a célpont. Mivel az amplitúdó maximuma adja meg a cél szögeltérését, emiatt amplitúdó-modulált vezérlési a módszer neve.

A lenti linken látható a vezérlés alapelve animáción is.

https://youtu.be/QbOfWpd9Ngc?t=1076

Az alapelvet jobban részletező ábrán idealizált esetekben látható, hogy hogyan néz ki az időbeli modulált majd a sávszűrőn átmenő jel attól függően, hogy a rakétához képest fent, jobbra, lent vagy balra van-e a cél. A nagyfrekvenciás modulált és szűrt jel amplitúdó maximuma mindig a cél felé néz.

A gyakorlatban a vezérlés alapelvének magyarázatában szereplő tárcsa több változatát is használják, a nagyobb felületű természetes infravörös zavarforrások kiszűrésére. Ilyen például a vízfelszínről vagy felhőről történő visszaverődés, amik jellemzően nem pontszerű, hanem nagyobb kiterjedésű vízszintes foltként vetítődnek rá a detektorra, több áteresztő sávra is rávetülve azonos sugáron.

Az amplitúdó-modulált vezérlési módszer előnye,^[6] hogy még az 1950-es évek műszaki színvonalán is egyszerűnek számított a szükséges áramkör megvalósítása, mindössze 14 mini elektroncsövet igényelt a rakéta vezérlése, amikből önrávezetés közben csak 9-et használt. Egyszerűsége miatt hatalmas mennyiségben gyártható volt az ezt használó rakéta. Az AIM-9B Sidewinder változatból 1956 és 1962 között, tehát alig több, mint fél évtized alatt kb. 95 ezer (!) darab készült. A leegyszerűbb infravörös vezérlési módszer hátránya az, hogy viszonylag egyszerű zavarni főleg, ha ismert a rakéta fizikai felépítése.

Az amplitúdó-modulált vezérlési módszert a korai infravörös vezérlésű rakéták használták, ilyen volt például a szovjet 9K32 Sztrela-2 vagy az amerikai FIM-43 Redeye a vállról indítható légvédelmi rakéták közül. A légiharc-rakéták közül az R-3Sz, a továbbfejlesztett R-13M, a korai Sidewinder változatok, az AIM-9B, E, F, G, H, J, N, és P változatok használták ezt egészen a ’70-es évek elejéig-közepéig. A későbbi AIM-9P4 és P5 változatok már frekvencia modulált vezérléssel bírtak.

A rakéta pályája

Most már értjük a célkövetés és a vezérlés alapelvét, ezen a ponton felmerül, hogy a rakéta milyen pályán közelíti meg a célt. Az infravörös vezérlés alapelve nem teszi lehetővé a távolságmérést, ezért a kettőpont módszerek közül az arányos megközelítést alkalmazzák. Mivel az arányos rávezetés energia takarékosabb, mint például az üldözéses önrávezetés, avagy a kutya-nyúl görbének is nevezett módszer. Az arányos rávezetés alapelvének bemutatása már Sz-200[7] légvédelmi-rakéta rendszernél megtörtént, ezért itt most tőmondatosan foglalom csak össze.

Az arányos megközelítés lényege, hogy a rakéta úgy manőverezik, hogy a cél látszólagos szög elmozdulását kiegyenlítse, lenullázza. Ez azt jelenti, hogy az ábrán látható epszilon szög változásának a nullán tartása a cél, ehhez a rakéta a saját sebességvektorát, a théta szöget változtatja. Ez azt jelenti, hogy az infrafej és a rakétatest közötti szögelfordulást próbálja a rendszer minimalizálni.

A vállról indítható légvédelmi rakéták esetén az operátor indítás előtt manuálisan céloz a célpont elé attól függően, hogy látszólagosan balról jobbra vagy jobbról balra halad.[8] Az arányos rávezetés megvalósításakor a rakéta nem a legideálisabb pályán közelíti meg a célt, de ez még mindig jobb, mint az üldözéses önrávezetés, amikor mindig pontosan a célpont felé repülne a rakéta.

Elektro-optikai, foto-kontrasztos vezérlés

A kis hatótávolságú Sztrela-1 (SA-9 Gaskin) és opcionálisan a Sztrela-10 (SA-13 Gropher) légvédelmi rendszerek rendelkeztek elektro-optikai, azon belül is foto-kontrasztos vezérlés vezérlésű rakétákkal. Ezek működési elve azonos az amplitúdó-modulált infravörös rakétákkal, csak más hullámhosszt, nevezetesen a látható fény tartományát használták.

A foto-kontrasztos módszer előnye, hogy lehetővé tette a közeledő cél követését és leküzdését is, hiszen nem a célpont hajtóművének infravörös kisugárzása alapján történt a rávezetés, hanem annak a háttérhez képesti kontrasztosság eltérésén. Ezen a téren felülmúlta a kortárs, csak hátsó féllégtérből indítható infravörös vezérlésű rakétákat. A vezérlés hátránya viszont, hogy kontrasztos felhő vagy földi tárgy, a célkövetés megszakadását okozhatja. Az ábrán és a képen látható, hogy milyen helyzetekben volt használható a vezérlés és mikor nem. A célpontnak végig az egyenletes háttér előtt kellett lennie.

A foto-kontrasztos vezérlést a szovjetek tartalék megoldásként fejlesztették ki. Az infravörös vezérlésű 9K32 Sztrela-2 vállról indítható légvédelmi rakéta fejlesztésének kezdetén nem vették biztosra, hogy az infravörös vezérlés megalkotása a szigorú tömeg- és mérethatárok között lehetséges-e egyáltalán. Végül sikeresen megalkották az első szovjet vállról indítható légvédelmi rakétát, de ennek ellenére rendszerbe állították a Sztrela-1-est is, nagyobb méretű rakétával, foto-kontrasztos vezérléssel. A Sztrela-10 rendszer rakétája esetén indítás előtt már lehetséges volt választani a két vezérlés között. Ez lényegében azt jelentette, hogy megfelelő időjárás esetén lehetségessé vált a szembe támadás, míg távolodó cél esetén az infravörös önirányítást lehetett használni.

Aktív infravörös védelmi eszközök

A történelem során mindig, amikor egy újfajta támadófegyver jelent meg, akkor azt követte az ellene való védekezési módszer megalkotása is. Az infravörös vezérlésű rakéták elleni legegyszerűbb az aktív módon védekezés, erre szolgál az angol terminológiában a „thermal jammer”, az elektro-optikai zavaróeszközök első formája. Ilyen például a Mi-24-en használt SzOEP-1 L-166V elektro-optikai zavaróberendezés vagy az amerikai AN/ALQ-144, ami szintén helikopterre, illetve például a kis sebességgel repülő OV-10 Bronco repülőgépre is felszerelhető volt.[9]

A berendezés működési elve az, hogy nagy energiájú modulált infravörös sugárzást bocsájtanak ki, amivel megzavarják a rakéta irányítórendszerét. A berendezésben magas hőmérsékleten üzemelő fűtőszálak vannak, amik kifelé nagyon erős infravörös sugárzást bocsátanak ki. A zavaró berendezés oldalán a hasáb alakú lencsék legyező formájú függőleges oszlopokká fókuszálják az infravörös energiát, és mivel ezek forognak, így a közeledő rakéta számára széles szögtartományban egy változó frekvenciájú intenzív infravörös villogó jelként érzékelhető. A berendezés olyan erős jelet generál, ami még a félig áteresztőn tárcsa részén is érzékelhető.

Ezeket az eszközöket az amplitúdó-modulált vezérlésű rakéták ellen fejlesztették ki. A korszerűbb frekvencia modulált vagy kettős érzékelővel ellátott, illetve infrakamerával rendelkező infravörös vezérlés ellen – lásd ezeket később – ezek hatástalanok, sőt a használatukkal csak megkönnyítik a rakéták rávezetését, hiszen ezek a zavarók azon az elven alapulnak, hogy erős infravörös kisugárzásuk van.

Az amplitúdó-modulált vezérlés alapelve szerint az előállított jel maximum amplitúdója által meghatározott irányban van a célpont, ez az ábrán a kék görbe maximuma. A cél ennek jelnek a meghamisítása. A megfelelő frekvenciával és nagy teljesítménnyel történő jelbevitellel el lehet elérni, hogy a zavaró és a célpont összegzett jele az infrafej számára akkor lesz maximum, amikor valójában a célponttól elkanyarodik a rakéta.

A lenti linken animáció a villogó zavaróeszköz hatása az AM vezérlésre

https://youtu.be/QbOfWpd9Ngc?t=1507

Mivel a zavaró berendezés fordulatszáma nem állandó, hanem kismértékben folyamatosan változik, ezért az változó frekvenciával villog bele az infravörös érzékelőbe. Emiatt az alacsony frekvenciás tartományba hol hosszabb ideig, hol rövidebb ideig világít bele. Az animáción ezt a két eltérő esetet lehet látni a zavarás nélküli eset után. Emiatt a modulált és sávszűrt jel amplitúdó maximuma nem a cél felé fog mutatni, hiába van az elektro-optikai zavaróberendezés magán a célon. A példában a cél 90 fokos irányban volt, ehhez képest az amplitúdó maximuma 270 és 0 fok irányba esett a zavarás miatt. A zavarásnak köszönhetően szerencsés esetben a rakéta kimanőverezi magát végül az infravörös érzékelő látószögéből. Még, ha nem sikerül eltalálni a frekvenciát tökéletesen, akkor is valamekkora folyamatos hibát visz be a vezérlésbe a zavarás. Mivel a vállról indítható légvédelmi rakéták méretük miatt közelségi gyújtóval nem rendelkeznek, ezért néhány méteres hiba is elég ahhoz, hogy a rakéta ne találja el a célt.

A módszer a legnagyobb előnye, hogy míg az infracsapdák csak igen rövid ideig biztosítanak védelmet, addig ezek a berendezések folyamatosan üzemelhetnek. Mivel amplitúdó-modulált vezérléssel bíró régebbi infravörös vezérlésű vállról indítható rakéták mind a mai napig elterjedtnek számítanak, ezért ezeket az eszközöket továbbra is használják annak ellenére, hogy a legkorszerűbb rakéták ellen elvileg haszontalanok, sőt, egyenesen önveszélyes a használatuk.

Az L166 Afganisztánban a szovjet helikoptereken bevált ameddig csak FIM-43 Redeye vagy zsákmányolt és Egyiptomból, izraeli és iráni úton oda kerülő 9K32 Sztrela-2M rakétákkal kellett szembe néznie.

A helikoptereknél az elektro-optikai zavaróberendezés alkalmazása mellett, az eleve kisebb infravörös kibocsátást lehetséges még tovább csökkenteni hideg környezeti levegő bekeverésével a kilépő gázsugárba, illetve a felfele való kitérítéssel, hogy a főrotor légárama jobban szétoszlassa azt. Sugárhajtású repülőgépeknél ez jóval nehezebben oldható meg amiatt, hogy a hajtómű gázsugarának tolóereje hatja előre a repülőgépet. A módszer hátránya, hogy kismértékben a hajtómű teljesítményét is csökkenti. Egy ilyen szerkezet látható a balra egy Mi-24 helikopteren, jobbra az AH-64 Apache helikopterre felszerelve. Ezek a berendezések nem csak levegő bekeverést végeznek, hanem a turbinalapátokra való közvetlen rálátást is blokkolják, ezáltal sokkal szűkebb tartományból lehetséges a rakéta indítása. Azzal, hogy a céljel kevésbé intenzív az aktív zavarvédelem és az infracsapdák hatékonyságát is javítja, hiszen a villogó fals cél még intenzívebb lesz így a valódi célhoz képest. A Mi-24 hajtóművek kiömlőnyílására felszerelt, azok hőcsóváját 45°-ban eltérítő EVU elemek, 60 százalékkal csökkentették a csóva hőmérsékletét.

Frekvencia-modulált vezérlés (conical scan tracker)

Az előbb ismertetett elektro-optikai zavaróberendezésekre való reakcióként született meg a frekvencia modulált vezérlés. A frekvencia-modulált vezérlésnél annak ellenére, hogy modulációs tárcsa hasonló kialakítású, az eltér az amplitúdó modulálttól. A foto-rezisztens érzékelő és a tárcsa előtti tükör szándékosan úgy van tervezve, hogy ne a tárcsa közepére, hanem annak szélére vetítse a jelet, amikor a rakéta fej a cél irányába néz. Tehát nem a tárcsa, hanem a tükör forog. A céljel a piros pötty az ábrán, ami a tárcsára vetül. Ha pont a célpont felé repül a rakéta – ez a C betű az ábrán – akkor a tárcsa szélének közelébe van fókuszálva a sugárzás. Ennek az a következménye, hogy amikor a rakéta a megfelelő irányba, a célpont felé halad, akkor a kapott jel a tárcsa kialakítása miatt állandó frekvenciájú jelet produkál.

Amikor a célkövető fej nem a cél felé néz, akkor a tükör pörgése miatt a vetített sugárzás a tárcsán kívülre fókuszálódik. Emiatt a kapott jel frekvenciája nem lesz állandó, hiszen egy ideig nincs is jel. Az ábrán ez az eset, amikor C betű kintebb van a tárcsa közepétől. A vezérlés a jel frekvenciájának változását használja fel, annak amplitúdója nem lényeges a vezérlés szempontjából, ameddig csak egy cél látszódik. A vezérlés számára a frekvencia minimuma jelöli ki a cél irányát, emiatt frekvencia-modulált a neve a vezérlésnek.

A lenti linken a frekvencia-modulált vezérlés alapelve animáción

https://youtu.be/QbOfWpd9Ngc?t=1727

A fentiek miatt a már bemutatott villogó elektro-optikai zavaróberendezés nem tud hibajelet bevinni a rakéta vezérlésébe. A villogás nem is látszik, amikor a rakéta éppen valamiért nem a cél felé repül. Így hamis frekvencia modulált céljel nem keletkezhet. Amikor zavaróberendezés annak látómezőjében van, akkor annak villogása nem okoz változást, hiszen villogás csak akkor látszik, amikor maga a céljel is. Még, ha nagyobb is a jelerőssége a zavarásnak, akkor is a frekvenciája ugyanaz lesz, mint a célnak.

Frekvencia modulált vezérlése volt vagy van az AIM-9L, M,P-4, P-5 Sidewinder változatoknak, az R-60 (AA-8), R-73, Sztrela-3 (SA-14) és Igla-1 (SA-16), FIM-92A Stinger, továbbá a MIM-72/C/E/F Chaparral rakétáknak.

Passzív infravörös zavaró eszközök

A másik, még mind a mai napig használt módszer a kazettákból kilőhető zavarótöltetek alkalmazását jelenti. Az infravörös vezérlés megzavarására használt pirotechnikai eszközök az infracsapdák, angoul flare. A képen egy F-18 Hornetből kilőtt infracsapdák láthatók, közvetlenül a kilövés utáni pillanatban.

A B-52 bombázókon az AN/ALE-20 rendszer 1961-ben jelent meg Az AN/ALE-18 az A-6A Intruder,[10] illetve az AN/ALE-29 a Haditengerésznél 1966-tól az F-4B Phantom II típuson.[11] A ’80-as években a régebbi szolgálatban álló amerikai repülőgépek gyakorlatilag már mind rendelkeztek zavarótöltet vetőkkel.

Nyugaton a vietnámi, keleten meg az afghanisztáni háború tapasztalatai adták meg az infracsapdák tömeges elterjedéséhez szükséges lökést. Nagyjából az F-15, F-16, F-18, MiG-29 és Szu-27 tervezése óta már minden harci repülőgép alapfelszereltségének a részei a zavarótöltet kazetták. A korábban tervezett és rendszeresített gépekbe a korszerűsítések során építették be ezeket a kazettákat, de volt olyan típus is, ami konténerben hordozta azokat. Elsővonalas harci gépnek csak az minősült a ’80-as évek végén, ami rendelkezett zavarótöltetekkel. A kazetták amúgy többfunkciósak, nem csak infracsapdák, de a radarokat zavaró diplókötegeket tartalmazó töltetek is betölthetők sőt, ma már aktív elektronikai zavaró eszközök is, mint pl. a Britecloud. Ezekről, talán majd egyszer máskor.

Ahol és amikor lehetőség volt rá, ott igyekeztek a repülőgép sárkányszerkezetébe, süllyesztve beépíteni a zavarótölteteket tartalmazó kazettákat. Amikor erre nem volt lehetőség, akkor áramvonalazó elem mögé illesztett zavarótöltet gerendákat használtak, erre példa a szovjet MiG-23MLD és Szu-17M4. Ezek még így is csökkentették a csúcssebességet és kismértékben, pár százalékkal rontották a hatósugarat. A zavartöltetek által nyújtott védelem viszont messze többet ért, mint a hatótáv veszteség. A zavarótöltetek elhelyezésével és mennyiségével kapcsolatban bővebb információ az extra tartalomban található.

Na, de hogyan működnek ezek? Az infracsapdák nagyon intenzív égéssel fejlesztenek magas hőmérsékletet, így bocsátanak ki intenzív infravörös sugárzást. Ezeket a kellő pillanatban manuálisan, automatikusan, adott esetben programozottan lehet kilőni a kazettákból. Fontos, hogy az infracsapda a kazetta elhagyását (kilövést) követően gyorsan elérje az üzemi hőmérsékletét, erre az infravörös rakéták optikájának szűk látószöge és az infracsapda lassulása miatt van szükség. A rakéta közeledési irányától függően 4-6 másodpercnél tovább nem marad a rakéta látószögében egy infracsapda még akkor sem, ha azokat legmegfelelőbb időben dobják ki. Emiatt elvárás, hogy az infracsapda kb. 0,5-1 másodperccel a kidobást követően már maximális teljesítménnyel égjen.

Az ábrán látható becslés arra vonatkozólag, hogy jellemzően mekkora látószöge van az infravörös rakétának a rávezetés végfázisában, illetve, hogy az infracsapda mennyire lassul le az hordozó repülőgéphez képest. 2-4 fokos látószögű rakéta esetén 3 km-es céltávolságnál az ábrán látható keresési ablak kb. 100-200 méter. Az, hogy az infracsapda hosszabb időt töltsön el a rakéta látómezőjében, az adott esetben manőverekkel növelhető, illetve azzal is, hogy azokat felfelé lövik ki egy vízszintesen repülő gép esetén.

Az infracsapdák eleinte rendkívül hatásosnak bizonyultak. Az első generációs amplitúdó-modulált vezérléssel bíró rakéták, amik analóg elektronikai elemekből épültek fel, azok már egyesével kidobott csapdáktól is igen nagy valószínűséggel eltévesztették a célt. Az elektro-optikai zavaróberendezéshez hasonlóan az infracsapdák által keltett erős sugárzás az 50%-os tárcsafelületen keresztül is érzékelhető. Mivel egy időben több infracsapda is lehetet az infrafej látószögében ezek mindenféle frekvenciakomponenssel szórhatják teli a vett alapjelet, ami miatt a sávszűrt jel amplitúdó maximuma időben változó, de szinte sohasem a cél irányába mutat. Apró hiba, hogy ez hatás csak néhány másodpercig tart.

A korszerűbb frekvencia-modulált vezérléssel bíró infrafejek sem jelentettek önmagukban védelmet az infracsapdák ellen. Ameddig az infracsapdák az infrafej látómezőben vannak, folyamatos jelet adnak, nem villognak. Tehát akkor is lehetett folyamatosan, akár több fals céljel a fehér sávban, amikor a valós cél a nem áteresztő sávban van, vagy akár az infrafej látószögén kívül van. Csak éppen infracsapdáknak köszönhetően a frekvencia nem csökken le, ergo a rakéta azt hiszi, hogy jó irányba repül, amikor a cél már más irányban van. Az infracsapda működik a foto-kontrasztos vezérlés ellen, hiszen a cél közelében maga a sárgás fény és a sűrű füst is képes megzavarni vezérlést.

Az infracsapda alkalmazásának legnagyobb problémája, hogy a rakétaindítást nagyon sokáig csak szabad szemmel lehetett érzékelni, arra semmi nem figyelmeztetett. A kisméretű infravörös vezérlésű rakéták hajtóműve rakéta típustól függően 2-6 másodpercig üzemelt. Az indítás és becsapódás közötti kb. 5-20 másodperces időtartamban, egy legfeljebb 10 másodperces időablakban kellett használni a csalikat. Emiatt a csapásmérő gépek a célpont néhány kilométeres körzetében preventíven, néhány másodpercenként folyamatosan lőtték ki a csalikat. Ennek oka az, hogy a célbefogást is ellehetetlenítette az infracsapda. A módszer hátránya, hogy egy nagysebességű cél még azelőtt felhívhatja magára a figyelmet a világító és erősen füstölő csalik szórásával, mielőtt szabad szemmel látná a célt a légvédelem.

Zavarszűrési módszerek

Az egyik zavarszűrési módszer az infracsapdák rövid idő alatt felépülő infravörös teljesítmény változását használja ki. A repülőgépek hajtóműve nem képes olyan dinamikus növekedést produkálni, mint a legfeljebb 1 másodperc alatt felizzó infracsapdáé. Az intenzitás változásra fókuszálva lehetséges szűrni a zavaró céljeleket. Az AIM-9 Sidewinder M6 és M7 változata rendelkezett ezzel a módszerrel. Az 1991-es Sivatagi Vihar hadművelet alatt azonban meglepően gyengén muzsikált ez a zavarszűrési módszer. Ennek oka, hogy a szovjet-orosz infracsapdák a vártnál hosszabb idő alatt érték el az üzemi hőmérsékletüket, amikor az iraki vadászgépek használták azokat, és spektrális képük is nagyobb szórást mutatott, mint a saját gyártású infracsapdák, amik ellen tesztelték az Egyesült Államokban a rakétákat.

Egy másik, viszonylag egyszerű, de korlátozottan működő módszer a szektoros szűrés, ezt alkalmazta pl. a
Sztrela-10M rendszer rakétája. Egy repülőgépről kidobott infracsapda jellemzően lefelé esik a gravitáció miatt, tehát a kereső látószögének alsó része szűrhető bizonyos módszerekkel. Az Achilles sarka ennek a megoldásnak, hogy ez legfeljebb nem manőverező csapásmérő gépek ellen használható. Ráadásul egyes szovjet típusok, eleve felfelé lövik ki az infracsapdákat, tehát ellenük még vízszintes repülés közben sem hatásos ez a szűrés.

Kettős érzékelős infrafej

A zavarszűrésre lehetőséget ad két detektor párhuzamos használata, ez kétféle módon is lehetséges. Az első esetben az infrafej kettő, de eltérő anyagú detektorral rendelkezik, emiatt az optikai rendszer minden korábbinál összetettebb. A forgó modulációs tárcsának az áteresztő része 2,6 és 6,5 mikron hullámhossz tartományban áteresztő, az ábrán a vörös nyíl átmegy, eléri a hűtött indium-antimon detektort. A 0,4-2,4 mikron tartományban a tárcsa visszaverő, így a hűtetlen ólom-szulfid detektorra esik a sugárzás maradéka.

Mivel az indium-antimon detektor hűtött, a másik, az ólom-szulfid meg nem, így a két érzékelőnek érdemben alig van hullámhossz átfedése, ez látható a már korábban bemutatott diagramon. Az eltérő hőmérsékletű és eltérő anyagú detektorokkal lehetővé vált az érzékelt célok valódi hőmérsékletének mérése. Az intenzitást két hullámhossz tartományban is képes volt mérni a vezérlő rendszer. A már bemutatott fekete test sugárzás diagramról, kiolvasható, hogy ez mit jelent.

Az infracsapda kb. 2000 Kelvin fok, a repülőgép forró turbina részei kb. 1600 Kelvin fok hőmérsékletűek. A 2000 Kelvin fokos hőmérsékletű infracsapda 5,3-szer intenzívebb sugárzást bocsát ki, 2 mikronon, mint 4 mikronnál, ezzel szemben a 1600 Kelvin fokos turbina estén ez az arány csak 3,1-szeres. A fentiek alkalmazásával lehetséges olyan szűrőt alkotni, ami egyszerűen nem veszi figyelembe az infracsapdákat, csak a valós céljelet. Ezt a módszert alkalmazza az Igla család és az R-73M légiharc rakéta is.

A passzív védelem újabb lépcsőfokai

A korábban bemutatatott infracsapdák pirotechnikai eszközök, ezek párhuzamosan használt két detektoros infrafej ellen önmagukban elvileg hatástalanok. Ezek ellen pirofór zavarótöltetek is szükségesek, amik a hajtóművek üzemi hőmérsékletéhez közelebbi hőmérsékleten „égnek”.[12]

A pirofór[13] töltetek nem a magnézium alapú infracsapdákhoz hasonlóan, hanem egyfajta oxidációs folyamat során bocsátanak ki sugárzást, tehát légköri oxigén szükséges a folyamathoz. Barna parázsló színük van, de ez olyan kis fénykibocsátással jár, hogy még éjszaka sem láthatóak. A pirofór zavarótöltet lényege, hogy a repülőgéphez sokkal inkább hasonló spektrális zavarás valósítható meg az ilyen töltetekkel.

A pirotechnikai infracsapda és repülőgép célpont spektrumának összehasonlítsa.

Nem csak eltérő elven működő csalik léteznek, hanem az infracsapdák is fejlődtek. Ma már több darabra szakadó, spektrálisan nagyobb szórás mutató megoldások is elérhetők. Hogy az infracsapda minél tovább maradjon a támadó rakéta látómezőjében és hasonlítson a repülőgép mozgásparaméterére az infracsapdának tolóerőt biztosítanak, ahogy az a bevágott videó részleten látszik. Az infracsapda így gép haladási irányával megegyező irányban halad úgy, hogy a zavarótöltet kazettának nem kell előrefelé néznie.[14]

Rozetta pásztázás, pszeudo képalkotás IR és negatív UV érzékelővel (rosette scan tracker)

A második lehetőség a kettős érzékelő használatra az, amikor az infravörös mellett az UV (Ultraviola), vagyis a látható fénynél rövidebb hullámhossz tartományban is üzemel a célkereső. Az UV tartomány azért hasznos, mert maga a repülőgép nem forrás, hanem az csak egy „lyuk az égen” kitakarja a természetes háttér UV sugárzást.

Emellett még egy további réteg az eddigiekről eltérő optikai rendszer használata, aminek az eredménye a rozetta pásztázás. Ennek alapelve, hogy tükrök helyett kettős prizma rendszerrel történik az érkező sugárzásnak az érzékelőre vetítése. A két prizma ellentétes irányú forgatása az ábrán látható virágszirom-szerű pásztázási mintát produkálja. Ennek a módszernek az előnye a nagyon komplex információ halmaz, ami ezzel nyerhető.

A fenti ábrán látható IFOV (instantaneous field of view) terület csak egy rendkívül kis szögtartományt fed le, azzal pásztázzák le a teljes infrafej néhány fokos látószögét. Az érzékelt adatokat digitális memóriában eltárolva látszólagos képalkotás történik, de a módszer amúgy analóg elektronikával is használható. A lényeg, hogy időpillanatonként a szenzor látószögén belül látható térrészt két dimenzióban leképezve a pásztázás eredményeképpen a tárgyak fizikai mérete egymástól megkülönböztethető. Például egy kis méretű és nagy intenzitású infracsapda, repülőgép gázsugara vagy maga a repülőgép az érzékelő előtt, de a földháttér az égháttértől is. Ezt jelenti a látszólagos (pszeudó) képalkotás.

Az UV tartományban keresés az infracsapdák szűrését is elősegíti. Az infravörös tartományban dolgozó detektor érzékeli az infracsapdát, viszont az UV tartományban dolgozó érzékelő nem érzékeny az infravörös sugárzásra. Az infracsapda által kitakart térrész jóval kisebb, mint a repülőgép által kitakart rész, tehát a memóriában eltárolt UV kép mérete alapján kiszűrhető az infracsapda.

Fontos megérteni, hogy a pszeudo képalkotási módszer nem egyenlő a kettős érzékelő használatával, de azzal kombinálható. Rosetta pásztázásos és kettős IR -UV detektoros vezérlési módszerrel rendelkezik a FIM-92B POST, az FIM-92C RMP és a FIM-92D/E Block-I Stinger változatok. A POST variáns csak kis mennyiségben készült, mindössze 600 db 1983 és 1987 között, C változatból 1987-1992 között kb. 29 000 példány. Ez utóbbi változat már újra programozható processzorral rendelkezik, amivel frissíthető volt a rakéta vezérlő szoftvere, a megismert új infracsapdák vagy egyéb tényezők szerint lehetett a körülményekhez igazítani a rakéta képességeit.

A közeledő rakéták érzékelése

A radarvezérlésű rakéták rávezetésének érzékelése rádióelektronikai úton már viszonylag korán megoldott volt a radar besugárzásjelző-rendszerekkel, így lehetséges volt azok indítására reagálni. Az infravörös vezérlésű rakétáknál azonban nem ez volt a helyzet, mivel azok passzív elven vezetik rá magukat a célra. Mivel az indítási távolság jellemzően kicsi, emiatt kézenfekvőnek tűnt az indított rakéták hajtóművét lángját, illetve gázcsóváját érzékelni infravörös érzékelővel, és annak segítségével lehetőséget adni az infracsapda használatára és vagy/kitérő manőver végrehajtására. Sárkány ellen sárkányfű...

Az első infravörös, rakéta indításra figyelmeztető eszközök a ’60-as évek legvégén tűntek fel, ilyen volt az F-111A típuson az AN/AAR-34, ami a függőleges vezérsíkba volt beépítve. Ekkor még csak hátrafelé figyelés volt a feladat, szemből indítható infravörös vezérlésű rakéták ekkor még nem léteztek. Az berendezés viszont megbízhatatlan volt, rengeteg fals jelzést adott vagy nem jelzett, mikor kellett volna, ezen felül körülményes volt a karbantartása. A felsorolt okok miatt nem érte meg a használata ezért eltávolították azokat. Az EF-111A Raven elektronikai zavaró gépek már a fejlettebb AN/ALR-23 berendezést kapták, ennek ellenére a képek számottevő részén a Ravenen sem látni a rendszert. Valószínűleg azokról is eltávolították vagy már be sem építették.

Ez a megbízhatatlanság a korszak technológiai színvonalból eredt, ezért még évtizedekig nem erőltették hasonló berendezések beépítését az Egyesült Államokban egyetlen harci repülőgépen sem. Évtizedekig csak gépszemélyzet két szemével volt lehetséges a kis hatótávolságú infravörös rakéták indítását észlelni.

A Szovjetunióban a ’70-es évek végén a Szu-24 és Tu-95 típusokon jelent meg a L-082 MAK-UL rendszer, ez körkörösen figyelte a repülőgép körüli légteret. A Szu-24-en a törzs felső részére építették be az érzékelőt, a kis magasságon behatoló vadászbombázónál a rakétákra való rálátás biztosítása így volt nagyobb valószínűséggel biztosítható. A légvédelmi rakéta rendszerek rakétái nagyjából szintben, a vadászgépekről indított rakéták jellemzően felülről érkeztek volna, a szemből indítható infravörös rakéták korában lényegében bármelyik irányból. A rendszer utódja, az L-136 MAK-UFM a korszerűbb harci helikoptereken és a Szu-34 vadászbombázón található meg.

A legkorszerűbb vadászgépeken már képalkotós, körkörös, multifunkciós kamerarendszert használnak, ami alkalmas rakéta indítás észlelésre, de másodlagosan már kis hatótávolságú célfelderítésre is. Ilyen például az F-35 családon alkalmazott electro-optical distributed aperture system, vagyis az AAQ-37 DAS[16]

Képalkotós érzékelők, infrakamerás vezérlés

A fejlődés következő lépcsőfoka, hogy pszeudó képalkotás helyett immáron valódi többpixeles képalkotó érzékelővel rendelkezzen a rakéta, vagyis magas képfrissítésű infrakamera használatával történik a vezérlés. Ennél a megoldásnál nincs szükség pörgő modulációs tárcsára. A vezérlés előnye ezen túlmenően, hogy páratlan zavarvédettséget lehet vele biztosítani.

10 km távolságból még csak 1-2 pixelen látszik a célpont, 5 km távolságban ez már 4x4 pixeles méret, 500 méternél 40x40, 250 méternél már 80x80 pixel méretű a célpont 128x128 pixeles felbontás esetén. Amúgy az AIM-9X Sidewinder érzékelője rendelkezik ilyen felbontással.[17]

A zavarvédelem alapja az, hogy a rendszer képes a kamera által érzékelt kép minden egyes pixelének az intenzitás változását külön mérni. Ezzel meg lehet különböztetni, hogy mekkora méretű tárgy milyen intenzitással bocsát ki magából infravörös sugárzást. Sőt, a pixelek összességéből a gázsugár becsült hosszváltozása is számolható. Infracsapdáknak elvben nincs esélye megzavarni a vezérlést, hiszen azok mind az intenzitás abszolút értékében, mind az intenzitás változásának mértékében eltérnek a hajtóművek gázsugarától, illetve a repülőgép teljes felületétől vagy annak bármelyik részétől.

A módszernél alapvetés, hogy a rakéta rendelkezzen programozható processzorral és memóriával, továbbá adatbázis szükséges az alakfelismeréshez és a pixelenkénti intenzitás változás értelmezéséhez. Jelenleg az egyetlen ismert ellentevékenységi módszer az infrakamerás vezérlés ellen, hogy lézerrel elvakítják a rakéta érzékelőjének elemeit. De már ellen is lehet védekezni, az IRIS-T rakéta elvileg már ez ellen is fel van készítve, legalábbis a ma alkalmazott lézer teljesítményeket figyelembevéve. Ilyen képalkotós vezérléssel bír az amerikai AIM-9Xs, az angol ASRAAM és az német IRIS-T légiharc-rakéta. [18]

Aktív védelem, DIRCM

A képalkotós érzékelővel rendelkező rakéták ellen is alkalmazható aktív védelmi eszköz a repülőeszköz fedélzetére telepített lézeres rendszer, ami elvakítja a közeledő légiharc vagy légvédelmi rakéta keresőfejét. Ilyen vakításra képes rendszer például az AN/AAQ-24 Directional Infrared Counter Measures vagy röviden DIRCM.[19] A rendszer működési elvéből fakadóan az irányított lézeres zavarás csak rakétaindításra figyelmeztető rendszerrel együtt működőképes, hiszen ismertnek kell lenni a rakéta helyzetének.

AN/AAQ-24 rendszer a cél vakítása előtt és vakítása közben infravörös kamerán.

Mennyire nehéz a feladat ez? Egy 1,5-2 Mach relatív közeledési sebességű, 10-12 cm átmérőjű célon kell tartani a lézert. Mindezt egy mozgó repülőgép vagy helikopter fedélzetéről úgy, hogy az azonosításra és célzásra csak néhány másodperc áll rendelkezésre. Ennyi idő alatt kell a lézer tartalmazó tornyot a cél felé fordítani.

A módszer korlátja, hogy egy ilyen torony egyszerre csak egy közeledő rakétát képes zavarni, ha egynél több rakéta egyidejű zavarása a cél, akkor több berendezés beépítése szükséges, ami még nagyobb méretű repülőgépeken is problémás, ráadásul a rendszer minden, csak nem olcsó.

A vadászrepülőgépeken a lézerrel való aktív védelem egyelőre nem lehetséges, az ehhez szükséges eszközök túl nagyok és nem eléggé áramvonalasok. Teherszállító és egyéb nagyobb méretű gépeken a repülőgépek farok részén lehetséges beépíteni úgy, hogy viszonylag jó körkörös lefedést biztosítson a helikopterekhez képest sokkal nagyobb repülési sebesség ellenére. Katonai teherszállító, tanker és egyéb hasonló méretű és kiemelt fontosságú gépek fedélzetén már alkalmazott az AN/AAQ-24 DIRCM.

Egyes korszerűbb rakéták, mint az IRIS-T képesek lézeres vakítás esetén az képalkotó vezérlésről átváltani és a lézer fényforrást közvetlen követni. A kard és a pajzs örök versenye ezzel tovább folytatódik…

Közreműködők

• Molnár Balázs                                Grafika, animáció, szöveg
• Hpasp                                             Technikai lektor és tartalombővítés
• Cifka”Cifu” Miklós                           Technikai lektor

 A Patreon és Donably felületek elérhetősége az extra tartalomhoz és a csatorna támogatásához.

https://www.patreon.com/militavia

https://www.donably.com/militavia-katonai-repules-legvedelem

Források (nem teljes lista)

[1] https://youtube.com/playlist?list=PLmQkiHcyAFsWcVqGAXuwv2uUlXNQiIdQS&si=FVUiCbtpMyLWXQAC

[2] https://youtu.be/_LeH99x-grw?t=11m34s

[3] https://youtu.be/PLzD1SCk__g

[4] https://www.google.us/patents/US3323757

[5] Figure 60, Aircraft Infrared Principles, Signatures, Threats, and Countermeasures, NAWCWD TP 8773

[6] http://www.ausairpower.net/TE-IR-Guidance.html

http://www.ausairpower.net/TE-Sidewinder-94.html

[7] https://youtu.be/bjtJXE-1nJI

[8] https://youtu.be/q0nuhI05QyA?t=1m50s 5:35-től látható az elé célzás, de a többi része is érdekes a videónak. Nem annyira egyszerű használni ezeket a rakétákat, ahogy azt elképzeli az ember, és videón bemutatott folyamatra alig néhány másodperc áll rendelkezésre gyorsan repülő célpont esetén.

[9] http://wiki.scramble.nl/index.php/Sanders_AN/ALQ-144

https://fas.org/man/dod-101/sys/ac/equip/an-alq-144.htm

[10] http://tailspintopics.blogspot.hu/2015/09/grumman-6a-vs-6e-intruder.html

[11] http://phantomphacts.blogspot.hu/p/anale-29.html

[12] http://www.ordtec.com/FlaresIR.html A GA9116 típusjelzésű a porifór csali.

[13] Pyrophoric angol terminológiában.

[14]https://youtu.be/02f7b9_Tlk8?t=218      https://youtu.be/6tcj-wr7wDc?t=495       https://youtu.be/FFKorQXUAkA?t=317

[15] http://legiero.blog.hu/2008/08/15/kecskemet_2008

[16] https://youtu.be/e1NrFZddihQ  https://youtu.be/qF29GBSpRF4

[17] https://www.youtube.com/watch?v=6YMSfg26YSQ

[18] IRIS-T rakétánál így néz ki a gömbcsukló működése. https://www.youtube.com/watch?v=I-ergu8aP1U

[19] Földi telepítésű szenzoron tesztelve egy ilyen rendszer . http://www.youtube.com/watch?v=7gqQuwRX-ps

Directional Infrared Counter Measure – irányított infravörös ellentevékenység