Противодействие беспилотным летательным аппаратам

                      С. И. Макаренко





                Противодействие беспилотным летательным аппаратам




Монография













Санкт-Петербург Наукоемкие технологии 2020

УДК 623.76
ББК 68.8
     M15



Рецензенты:
            Ананьев Александр Владиславович, доктор технических наук;
            Газизов Тальгат Рашитович, доктор технических наук, профессор;
            Гончаренко Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор;
            Тимошенко Александр Васильевич, доктор технических наук, профессор; Шишков Сергей Викторович, доктор технических наук, доцент.




M15 Макаренко С. И.
       Противодействие беспилотным летательным аппаратам. Монография. -СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. - 204 с.


ISBN 978-5-6044793-6-0

        В монографии представлены результаты систематизации и анализа различных способов и средств противодействия беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), а также формирования общих направлений повышения эффективности такого противодействия. Проведен анализ возможностей по обнаружению БПЛА средствами радиолокационной, радио- и радиотехнической, оптикоэлектронной и акустической разведок. Подробно исследованы преимущества и недостатки следующих основных способов и средств противодействия БПЛА: огневое поражение БПЛА артиллерийским и ракетным вооружением комплексов противовоздушной обороны; радиоэлектронное подавление систем навигации и радиосвязи БПЛА; функциональное поражение БПЛА сверхвысокочастотным электромагнитным излучением; поражение БПЛА лазерным излучением. Кроме того, рассмотрены другие, менее распространенные, способы противодействия БПЛА.
        Материалы работы предназначены для научных сотрудников, соискателей ученых степеней, военных и технических специалистов, занимающихся вопросами противодействия БПЛА.
        Отдельные результаты, представленные в данной монографии, получены в рамках госбюджетной темы НИР СПИИРАН № 0073-2019-оОо4.

УДК 623.76
                                                               ББК 68.8
Напечатано с оригинал-макета, подготовленного автором.



ISBN 978-5-6044793-6-0

                                © Макаренко С. И., 2020
       © Издательство «Наукоемкие технологии», 2020

                               С чувством глубокой благодарности посвящаю свою работу моим учителям:

                               учителю математики гимназии № 25
                               г. Ставрополя
                               Юлии Марковне Кудриной;

                               кандидату технических наук доценту Александру Васильевичу Кихтенко;

                               кандидату технических наук профессору Анатолию Вячеславовичу Баженову;

                               доктору технических наук профессору Владимиру Ильичу Владимирову;

                               доктору технических наук профессору Александру Григорьевичу Ломако;

                               доктору военных наук профессору Юрию Ивановичу Стародубцеву;

                               доктору технических наук профессору Валерию Игоревичу Курносову.


С.И. Макаренко

            Оглавление



Введение...........................................................8
1. Назначение и классификация БПЛА. Особенности функционирования БПЛА, значимые для его обнаружения и поражения...........13
1.1. Назначение, преимущества и недостатки БПЛА....................13
1.2. Классификация БПЛА...........................................16
1.3. Оценка целесообразности боевого применения БПЛА по показателю эффективность/стоимость........................................20
1.4. Малые БПЛА как наиболее сложные объекты для противодействия ............................................................21
1.5. Краткая характеристика бортового оборудования БПЛА...........24
  1.5.1. Двигательная установка...................................25
  1.5.2. Система управления.......................................26
  1.5.3. Навигационная система....................................30
  1.5.4. Система радиосвязи.......................................32
1.6. Групповое применение БПЛА как основное направление повышения эффективности их использования................................33
2. Обнаружение БПЛА...............................................36
2.1. Малые БПЛА как наиболее сложные объекты для обнаружения......36
2.2. Обнаружение БПЛА средствами радиолокационной разведки........37
2.3. Обнаружение БПЛА средствами радио- и радиотехнической разведки .............................................................40
2.4. Обнаружение БПЛА средствами оптико-электронной разведки.......41
2.5. Обнаружение БПЛА средствами акустической разведки.............44
3.  Противодействие БПЛА средствами огневого поражения ПВО.........47
3.1. Тактико-технические характеристики средств ПВО, ориентированных на противодействие БПЛА....................................47
  3.1.1. Отечественные средства ПВО...............................47
  3.1.2. Зарубежные средства ПВО..................................49
3.2. Результаты испытаний и реального боевого применения средств
ПВО при решении задач противодействия БПЛА........................56
  3.2.1. Результаты испытаний отечественных средств ПВО...........56
  3.2.2. Результаты боевого применения отечественных средств ПВО...59
    3.2.2.1. Война в Сирии........................................59

4

    3.2.2.2. Война в Ливии.........................................62
    3.2.2.3. Война в Нагорном Карабахе.............................63
  3.2.3. Результаты испытаний и реального боевого применения зарубежных средств ПВО...............................................66
3.3. Анализ основных причин низкой эффективности средств ПВО против БПЛА........................................................69
  3.3.1. Анализ стандартной номенклатуры целей средств ПВО.........69
  3.3.2. Анализ экономической целесообразности применения средств поражения комплексов ПВО против БПЛА.............................71
  3.3.3. Анализ средств поражения комплексов ПВО...................72
    3.3.3.I. Артиллерийские средства поражения БПЛА................72
    3.3.3.2. Ракетные средства поражения БПЛА......................74
  3.3.4. Анализ эффективности комплексов ПВО в условиях групповой атаки БПЛА...................................................77
3.4. Предложения по повышению эффективности средств ПВО при их применении против БПЛА.............................................81
  3.4.1. Создание многофункциональной системы ПВО, включающей функции противодействия БПЛА.....................................82
  3.4.2. Модернизация существующих средств ПВО.....................85
  3.4.3. Интеграция существующих комплексов ПВО со средствами РЭП...........................................................87
  3.4.4. Разработка нового комплекса ПВО, ориентированного на противодействие именно БПЛА.........................................88
4. Противодействие БПЛА средствами РЭП.............................91
4.1. Особенности противодействия БПЛА средствами РЭП...............91
4.2. Тактико-технические характеристики типовых комплексов РЭП.....94
  4.2.1. Боевые комплексы РЭП......................................95
  4.2.2. Коммерческие комплексы РЭП................................99
  4.2.3. Малогабаритные носимые средства РЭП......................102
4.3. Радиоэлектронное подавление навигационной системы БПЛА.......105
  4.3.1. Проблемные вопросы радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА............................................105
  4.3.2. Особенности радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА, основанной на приеме сигналов СРНС.................107

5

  4.3.3. Особенности радиоэлектронного подавления интегрированной навигационной системы БПЛА, основанной на комплексирова-нии данных микромеханических инерциальных систем и сигналов СРНС...........................................................110
  4.3.4. Возможности акустического подавления автономной навигационной системы БПЛА, основанной на микромеханических инерциальных системах..............................................115
4.4. Радиоэлектронное подавление радиолиний управления и передачи данных БПЛА......................................................116
  4.4.1. Проблемные вопросы радиоэлектронного подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА........................116
  4.4.2. Особенности организации связи в командной радиолинии управления БПЛА................................................119
    4.4.2.1. Специальные и военные БПЛА..........................119
    4.4.2.2. Коммерческие БПЛА...................................121
  4.4.3. Особенности организации связи в радиолиниях передачи данных с БПЛА.....................................................123
    4.4.3.1. Специальные и военные БПЛА..........................124
    4.4.3.2. Коммерческие БПЛА...................................125
  4.4.4. Особенности радиоэлектронного подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА................................126
4.5. Особенности информационно-технического воздействия с целью вмешательства в процесс функционирования систем БПЛА или перехвата управления.............................................134
5. Противодействие БПЛА средствами функционального поражения СВЧ излучением...............................................139
5.1. Особенности функционального поражения радиоэлектронных средств СВЧ излучением...........................................139
5.2. Тактико-технические характеристики типовых средств функционального поражения СВЧ излучением, ориентированных на противодействие БПЛА....................................................144
5.3. Эффективность функционального поражения БПЛА СВЧ излучением ............................................................148
6. Противодействие БПЛА средствами лазерного излучения...........151
6.1. Особенности поражения объектов лазерным излучением..........151
6.2. Анализ средств поражения БПЛА лазерным излучением...........153
6.3. Эффективность поражения БПЛА лазерным излучением............160

6

7. Другие средства и способы противодействия БПЛА................163
7.1. Противодействие БПЛА с использованием специальных БПЛА-перехватчиков....................................................163
7.2. Противодействие БПЛА с использованием горючих аэрозолей.....165
7.3. Противодействие БПЛА с использованием специальных клейких и вязких аэрозолей...............................................166
7.4. Противодействие БПЛА с использованием сетей.................166
7.5. Противодействие БПЛА с использованием специально тренированных птиц......................................................167
7.6. Вывод БПЛА из положения устойчивого полёта в закритические условия путём накрытия спутным следом от пролетающего летающего аппарата....................................................167
7.7. Мероприятия, направленные на повышение скрытности собственных объектов, а также на снижение эффективности применения БПЛА..168
Заключение.......................................................169
Список сокращений................................................170
Литература.......................................................178

7

            Введение


                                     «Стоит залезть на eBay и купить как можно больше этих 300-долларовых квадрокоптеров, чтобы израсходовать весь имеющийся у них боезапас» - такими словами охарактеризовал ход мысли потенциальных противников США руководитель Командования боевой подготовки американской армии, генерал Д. Перкинс, после того, как один из союзников НАТО применил ракету комплекса Patriot стоимостью 3 млн долларов для уничтожения гражданского Орона...
                                            из новостной ленты «Рамблер» от 15 марта 2017 г.

     С появлением средних и малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) задачи противодействия их применению в особо контролируемых зонах существенно актуализировались. Начиная с середины 2000-х годов в средствах массовой информации стали регулярно появляться сообщения об опасном использовании малых БПЛА в районах аэропортов, а с середины 2010-х -о применении малых БПЛА для ведения несанкционированного наблюдения важных объектов, проведения терактов и диверсий, переноски запрещенных грузов (оружия, наркотиков) и широком использовании БПЛА в военном деле. В связи с этим на Западе началась активная научная разработка данного направления исследований, о чем можно судить по работам [1-9]. При этом данная проблематика является относительно новой, так как самая ранняя из работ по тематике противодействия БПЛА [3] относится к 2008 г., а начало активных научных публикаций по этой тематике относится к 2016-2017 гг. В результате к 2020 г. в Западной научной печати были введены относительно устоявшиеся термины, а также определены основные направления исследований в этой предметной области: «противодействие БПЛА» - используются такие термины как «С-UAV», «CUAV», «C-UAVs», «CUAVs» (Counter Unmanned Aerial Vehicles); «системы противодействия БПЛА» - используются такие термины как «C-UAS», «CUAS» (Counter Unmanned Aircraft Systems), «C-UAV sys-tem», «CUAV-system», «AUDS» (Anti-UAV Defense System), Counter-Drone Systems; «технологии противодействия БПЛА» - используются такие термины как «Anti-Drone Technologies» и «Counter-UAVs Technologies».
     При этом, если на начальном этапе появления задачи противодействия БПЛА (в начале 2000-х гг.), эта задача решалась исключительно средствами поражения (ракетами и снарядами) зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) противовоздушной обороны (ПВО), то в настоящее время специалисты осознали, что прямое отражение массированного налета БПЛА средствами ЗРК ПВО, во-первых, неоправданно экономически из-за использования дорогостоящих ракет

8

по большому числу относительно дешевых БПЛА, а во-вторых, это ведет к быстрому исчерпанию боевого ресурса ЗРК и последующей их неспособности отразить удар уже пилотируемой авиации, а также крылатых ракет высокоточного оружия (ВТО). В связи с этим, в настоящее время широко исследуются новые способы противодействия БПЛА, в том числе такие как применение средств радиоэлектронного подавления (РЭП), а также средств направленного излучения энергии - лазерного оружия. При этом, если применение лазерного оружия является еще относительно экспериментальной технологией, то способы противодействия БПЛА на основе совместного использования комплексов РЭП и ЗРК уже активно используются в практике локальных боевых действий (например, для обороны базы Войск Воздушно-космической обороны (ВКО) Российской Федерации (РФ) в Сирии), а также для формирования периметра защиты особо охраняемых объектов (например, специальных объектов РФ -объектов МО, МВД, ФСО, ФСИН и т.д.).
     Анализ публикаций в области противодействия БПЛА, показывает, что серьезных работ по данной тематике довольно мало, а в подавляющем числе исследований в этой области преобладают излишне оптимистические выводы относительно успешности поражения всех видов БПЛА существующими отечественными средствами ПВО или же глубокое убеждение авторов в поистине «фантастических» возможностях средств РЭП. При этом многие авторы, не вполне понимают сложность задачи противодействия БПЛА, рассматривают исключительно отдельные, частные аспекты этой проблематики, а также не обладают сведениями о реальных возможностях существующих комплексов ПВО и РЭП. Вместе с тем, проблема противодействия БПЛА, и, в особенности, малым БПЛА, является чрезвычайно сложной, многогранной, и до сих пор эффективно не решенной. Автор, имея определенный конструкторский опыт разработки подобных систем, хотел бы отразить в данной работе всю сложность и многоаспектность проблематики разработки действительно эффективных систем противодействия БПЛА, а также неприемлемость «поверхностных» и «однобоких» подходов к построению таких систем.
     Обобщая вышесказанное, целью работы является систематизация и анализ различных способов и средств противодействия БПЛА, а также формирование общих направлений эффективного решения данной проблемы.
     Актуальность рассмотрения задачи противодействия БПЛА (и особенно малым БПЛА), подтверждается большим числом соответствующих работ по этой тематике [10-51].
     Данная работа обобщает и развивает предыдущие исследования автора, опубликованные по данной тематике, а именно - работы [52-57].
     В 1-й главе монографии «Назначение и классификация БПЛА. Особенности функционирования БПЛА, значимые для его обнаружения и поражения» введена классификация БПЛА, представлены основные их задачи в боевой обстановке и возможности противоправного использования. Показано что наиболее сложными, с точки зрения обнаружения и противодействия, являются малые БПЛА. Дана краткая характеристика основных систем БПЛА, значимых для его обнаружения и противодействия: двигательной установке, системе

9

управления, навигационной системе, системе радиосвязи. Показано, что основным эволюционным направлением развития способов применения БПЛА, существенно затрудняющим противодействие им, является групповое применение БПЛА в виде, так называемых, «стай» или «роев».
     Во 2-й главе монографии «Обнаружение БПЛА» показано, что наиболее сложными объектами обнаружения, для современных средств разведки и контроля воздушного пространства, являются малые БПЛА. Проведен анализ возможностей по обнаружению БПЛА средствами радиолокационной, радио- и радиотехнической, оптико-электронной и акустической разведок. Сделаны выводы об эффективности данных средств для своевременного обнаружения БПЛА, в интересах формирования по ним целеуказания для средств поражения.
     В 3-й главе монографии «Противодействие БПЛА средствами огневого поражения ПВО» представлены тактико-технические характеристики (ТТХ) отечественных и зарубежных ЗРК ПВО, предназначенных для огневого поражения БПЛА. Показана низкая эффективность ЗРК при решении данной задачи в боевых условиях и на полигонных испытаниях. Проведен анализ основных причин низкой эффективности ЗРК ПВО при их применении против БПЛА. Сформированы предложения по устранению типовых недостатков ЗРК и повышению их эффективности при поражении таких целей как БПЛА, в том числе и в условиях группового применения БПЛА.
     В 4-й главе монографии «Противодействие БПЛА средствами РЭП» представлены ТТХ военных и «коммерческих» комплексов РЭП, ориентированных на противодействие БПЛА. Обоснованно, что задача противодействия БПЛА средствами РЭП может решаться одним из трех способов, или их комбинацией: 1) подавления системы навигации БПЛА, за счет формирования ложных навигационных полей; 2) подавления радиолиний управления и передачи данных БПЛА 3) информационно-технического воздействие на БПЛА с целью дестабилизирующего вмешательства в процесс функционирования его подсистем или перехвата управления. Подробно рассмотрены данные способы подавления, их преимущества и недостатки. Сформированы предложения по повышению эффективности радиоэлектронного подавления таких объектов как БПЛА.
     В 5-й главе монографии «Противодействие БПЛА средствами функционального поражения СВЧ излучением» представлены ТТХ комплексов функционального поражения электромагнитным излучением (ФП ЭМИ). Проведен анализ особенностей поражения СВЧ излучением БПЛА как интегрированного радиоэлектронного средства. Оценена эффективность функционального поражения БПЛА при применении современных экспериментальных средств ФП ЭМИ.
     В 6-й главе монографии «Противодействие БПЛА средствами лазерного излучения» проведен анализ экспериментальных средств лазерного излучения. Проведен анализ особенностей поражения БПЛА лазерным излучением. Оценена эффективность поражения БПЛА при применении современных экспериментальных средств лазерного излучения.
     В 7-й главе монографии «Другие средства и способы противодействия БПЛА» приведены различные способы и средства противодействия БПЛА ко

10