Устройства наблюдения перспективных танков
С самого начала боевого применения танков их главным уязвимым местом был ограниченный обзор экипажей, что с большим эффектом использовали расчеты всех видов противотанковых средств, начиная с артиллерии и кончая ПТРК и РПГ, не говоря уже о метателях ручных гранат и бутылок с зажигательной смесью во время Второй мировой войны. Именно на ограниченном обзоре местности основан метод противотанковых засад («я вижу, противник не видит»), безотказно срабатывающий в любых военных конфликтах.
Проблему «слепоты» танка конструкторы машин пытались решить различными способами. Изначально в корпусе и башне танка в разных ракурсах прорезали обзорные люки, оборудованные бронекрышками, и визирные щели, оборудованные бронезаслонками. В период Первой мировой войны в случае попадания танка под интенсивный ружейно-пулеметный огонь крышки и заслонки закрывали, полностью или частично лишаясь обзора из танка, или же использовали железные маски для защиты лица от свинцовых брызг пуль, разбивавшихся о края визирных щелей.
Танки периода Второй мировой войны были оборудованы более совершенными приборами наблюдения, позволявшими вести обзор даже при интенсивном обстреле бронетехники из автоматического стрелкового оружия, пушек и минометов с применением осколочно-фугасных боеприпасов. Визирные щели были оборудованы бронестеклами, на крыше башни и корпуса установлены неподвижные и подвижные перископные приборы наблюдения (так называемые панорамы), смещающие вниз голову наблюдателя относительно линии наблюдения/огня противника. Для обеспечения кругового наблюдения на крыше башни монтировалась дополнительная командирская башенка с расположенными по периметру визирными щелями. К концу войны на танки начали устанавливать электронно-оптические приборы ночного видения, работающие в активном режиме в ближнем инфракрасном диапазоне оптического спектра при условии подсветки местности ИК-прожектором.
Несмотря на эти решения, обзорность экипажа танка сохранилась на низком уровне, не удовлетворяющем усложнившимся условиям ведения боевых действий, особенно в условиях городской среды, с расширением набора и направления атаки потенциальных угроз и малым полем зрения каждого из наблюдательных приборов. Поэтому наиболее эффективным методом наблюдения за полем боя оставался обзор из полуоткрытого люка башни. Для командира, ведущего наблюдение, имелся небольшой выбор – или пользоваться приборами наблюдения, рискуя сгореть в танке вместе с остальным экипажем от выстрела незамеченного гранатометчика или противотанковой пушки, или вести круговой обзор из открытого люка, пытаясь защититься его крышкой и рискуя собственной жизнью при обстреле из стрелкового оружия, но при этом своевременно парируя угрозы маневром и огнем из танка.
В послевоенный период в области приборов наблюдения танков произошел отказ от визирных щелей и переход только к перископным приборам наблюдения. При этом вращающиеся перископы (панорамные приборы наблюдения) значительно увеличили свой размер в с целью расширения поля зрения. Кроме того, вращающиеся перископы получили электрический дистанционный привод, стабилизированное поле зрения и переменную кратность увеличения изображения. Отдельные оптические приборы наблюдения имели члены экипажа танка, каждая единица вооружения была оснащена специализированным прицелом. Оптические каналы дублировались телевизионными и инфракрасными. Все это привело к значительному увеличению количества, габаритов, веса и стоимости приборов наблюдения.
Многочисленные и крупноразмерные оптические оголовки приборов наблюдения сами стали уязвимыми от стрелкового и артиллерийского огня. Известен случай попытки эвакуации раненого с нейтральной полосы во время Второй Чеченской войны, когда вся оптика боевой машины пехоты в течение двух минут нахождения под снайперским огнем противника была полностью выведена из строя. Выполнение боевой задачи было сорвано, отвод машины назад осуществлялся механиком-водителем в слепую.
С целью уменьшить уязвимость приборов наблюдения было предложено объединение их в компактные универсальные модули, защищенные бронекорпусом и оснащенные многоканальными электронными средствами обзора – цветными видеокамерами высокой четкости и тепловизорами дальнего диапазона ИК-излучения. Кроме существенного сокращения габаритов внешних оголовкой приборов наблюдения это позволило впервые решить вопрос кругового обзора не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной, что особенно актуально в ситуации увеличения угроз атаки танка из верхней полусферы. Электронный формат изображения позволяет транслировать картинку на любой из мониторов членов экипажа танка, а также оптимизировать размещение приборов наблюдения и экипажа в целом – соответственно на башне (наиболее обзорном месте) и в корпусе (наиболее защищенном месте).
Примером такого решения является комплексное устройство панорама–прицел–дальномер COAPS израильской фирмы Elbit Systems. Устройство представляет собой платформу, стабилизированную в двух плоскостях и имеющую баллистическую защиту от пуль и небольших осколков. Размеры окуляров электронных камер на порядок меньше размеров оптических приборов наблюдения. В состав аппаратуры с переменной кратностью увеличения входят видеокамера формата HDTV, тепловизор и лазерный дальномер. Приводы обеспечивают вращение на 360 градусов по горизонтали и качание от -20 до +60 градусов по вертикали.
Однако даже такой подход можно признать устаревшим, поскольку при использовании комплексного устройства в каждый отдельный момент времени выбор направления обзора/определения дальности/прицеливания производится только одним из членов экипажа, как правило, командиром танка. Наводчик при этом вынужден обходиться стандартным прицелом, сопряженным с пушкой и обладающим малым полем зрения. Кроме того, объединение в одном устройстве всех каналов наблюдения повышает риск полной потери обзорности при прямом попадании в него артиллерийских снарядов или крупных осколков.
Принципиальное решение, сочетающее в себе многоспектральные приборы наблюдения, независимость полей зрения всех членов экипажа и резервирование каналов наблюдения, предложила компания Rheinmetall в виде оптоэлектронной системы SAS (Situational Awareness System), установленной по углам башни опытного танка MBT Revolution. Каждый из четырех блоков системы состоит из трех неподвижных камер, работающих в видимом и инфракрасном диапазонах оптического спектра. Каждая из камер имеет угол обзора 60 градусов, частично перекрывая поле зрения соседних камер. Специализированный процессор компьютерной аппаратуры, также входящей в состав системы, синтезирует круговую панораму, любой сегмент которой в нужном электронном приближении может быть передан в индивидуальном порядке каждому из членов экипажа танка.
На перспективу предложено заменить однообъективные камеры с ограниченным обзором фасеточными камерами с углом обзора в 180 градусов. Уменьшенный размер камер позволит обеспечить многократное резервирование приборов наблюдения и возможность быстрой замены в случае выхода из строя с помощью механизированных укладок, расположенных под камерами. В декабре 2012 года японская компания Toshiba представила подобную видеокамеру, сконструированную по принципу глаза насекомого. Модуль камеры представляет собой куб, каждое ребро которого имеет длину 10 мм. Размер центральной фоточувствительной матрицы составляет 5 х 7 мм. Над матрицей находится сферический массив из 500 000 микролинз, диаметр каждой из которых составляет 0,03 мм. Во время съемки линзы формирует отдельные изображения. Затем процессор собирает эту мозаику воедино, измеряет расстояние до объектов в кадре, вычисляет разницу между 500 000 изображений и формирует единую картинку.
Вместо панельных дисплеев перспективные рабочие места экипажа оснащаются устройствами, проецирующими изображение на полупрозрачные стекла нашлемных забрал по типу авиационных систем, например, французского производства Thales TopSight Helmet HMDS, которые используются в составе оборудования палубных истребителей МиГ-29К/КУБ ВМФ России. Кроме синтезированной картины окружающей обстановки на экран выводится прицельная марка, параметры работы оборудования танка и тактическая информация в условных обозначениях. Встроенный в шлем инфракрасный излучатель/приемник контролирует движение зрачков человека и соответственно перемещает по экрану прицельную марку, позволяя мгновенно наводить её на цель с последующим ручным нажатием на клавишу захвата цели.
Данный метод организации обзора из танка получил название «прозрачная броня». Он имеет дальнейшее развитие за счет перехода от дорогих авиационных к дешевым коммерческим системам типа очков дополненной реальности Moverio-BT-100, разработанных японской компанией Epson и предлагаемых в розничной продаже за 700 долларов США. Приближение проецируемого изображения непосредственно к глазам позволяет использовать все естественное поле зрения (обозреваемое человеком без поворота головы) в виде пространственного сегмента в 120 градусов, что равносильно обзору из открытого люка башни, практикуемого в ходе Второй мировой войны.
В настоящее время наметился переход к преимущественному использованию в опто-электронных устройствах танков каналов наблюдения в тепловой части оптического спектра вне зависимости от времени суток. Это связано как с отсутствием потребности во внешнем источнике освещения (Солнце, прожектор) и большой мощностью теплового излучения стволов орудий, двигателей и выхлопных систем боевой техники, так и с гораздо лучшей прозрачностью атмосферы на волнах длиной 12-14 мкм в сложных метеоусловиях (дождь, туман, снег) и при наличии в воздухе взвешенных твердых частиц (дым, пыль, копоть, сажа, искусственный аэрозоль). На диаграмме представлена зависимость ослабления теплового излучения тел, нагретых до температуры 36 градусов Цельсия, в зависимости от интенсивности выпадения дождевых осадков. Поправочный коэффициент для тумана и снега равен двум, для взвешенных твердых частиц – трем.
Переход к наблюдению в тепловом диапазоне оптического спектра позволяет дистанционно обнаруживать не только потенциальные цели, но и следы на местности, неизбежно оставляемые на поверхности почвы при их перемещении или возведении экранирующих преград из природных материалов, отличающихся своей тепловой сигнатурой от ранее сложившегося фона местности. В связи с этим существенно расширяются возможности наступающих подразделений по заблаговременному обнаружению противотанковых засад ещё на подходе к ним, даже в условиях применения различных накидок, маскирующих тепловое излучение целей, что практически сравнивает шансы атакующей и обороняющейся сторон в части визуального контроля окружающего пространства.
Наличие в составе перспективных устройств наблюдения компьютерной аппаратуры с высокопроизводительным графическим процессором позволяет программно реализовать метод восстановления видимого человеческим глазом фона окружающей среды, теряемого в случае использования изображения в тепловом диапазоне оптического спектра, или, наоборот, контрастно выделить на местности границы минных полей, грунты с пониженной несущей способностью, районы оборонительных пунктов и сооружений, городскую застройку с различной толщиной стен и перекрытий и т.д.
Огромный поток визуальной информации, поступающей в режиме «прозрачной брони», без сомнения превышает возможности экипажа танка по её обработке, даже в случае кратного увеличения его численности. В связи с этим на первый план выходят перспективные системы автоматического распознавания целей, которые по заложенным в память компьютера образцам тепловых изображений в различных проекциях людей, пусковых установок ПТУР, артиллерийских орудий, бронемашин, БМП и танков, применяя метод ускоренного сканирования с максимальным электронным увеличением изображения, без участия человека выявляют и сопровождают опасные цели, визуализируя их на дисплеях экипажа для принятия решения на их уничтожение.
Одним из первых образцов подобной системы является Desert Owl, разработанная австралийской компанией Sentinent Pty Ltd при участии Массачусетского технологического института (США). В ходе полевых испытаний система продемонстрировала возможность обнаружения по тепловому излучению солдат на расстоянии до 4 км, военную технику – на расстоянии до 12 км. Система умеет запоминать и в последствии сравнивать старые и новые изображения одной и той же местности и за счет этого обнаруживать любые подозрительные изменения – например, груду камней на обочине или свежую рытвину на проезжей части, в которую можно спрятать фугас. При этом танк или иное транспортное средство, оборудованное системой Desert Owl, может двигаться со скоростью до 60 км/ч.
В качестве следующего логического шага в развитии автоматических систем наблюдения, детектирования и сопровождения целей можно прогнозировать их прямое взаимодействие со вспомогательным вооружением танка типа крупнокалиберного пулемета или автоматического гранатомета. Многочисленные малоразмерные цели на поле боя, в первую очередь представленные гранатометчиками и расчетами ПТУР, могут быть выявлены и уничтожены в превентивном порядке без участия командира и наводчика танка, которые смогут полностью сосредоточиться на применении основного артиллерийского вооружения по соответствующим целям – танкам, БМП и расчетам противотанковых орудий противника.
Указанная возможность в сочетании с быстрым развитием систем активной защиты бронетехники позволяет по новому взглянуть на целесообразность создания боевых машин поддержки танков типа «Терминатора», а также на обязательность пехотного сопровождения танков в большинстве видов наступательных операций. Изменения в тактике применения танковых войск в свою очередь позволит вернуть им мобильность начала 40-х годов прошлого века вплоть до момента появления переносного реактивного противотанкового вооружения.
Информация