Ārvalstu individuālo karavīru termiskās attēlveidošanas iekārtu pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Mūsdienu kara apstākļos, lai apmierinātu atsevišķu karavīru darbības prasības augsto tehnoloģiju karā, individuālā aprīkojuma tehnoloģiskā uzlabošana ir kļuvusi par neizbēgamu izvēli. Kā karavīra "acīm", tam ir jābūt universālām vizuālām iespējām dienas, nakts un sliktas redzamības apstākļos, kas ir padarījis termovizorus par vēlamo augsto tehnoloģiju aprīkojumu atsevišķiem karavīriem.

Individuālu karavīru termoattēlveidošanas iekārtu izmantošana ietver salīdzinoši vienkāršas platformas, un nepieciešamās sastāvdaļas var iegādāties no starptautiskā tirgus. Attīstības slieksnis ir salīdzinoši zems, ļaujot daudzām valstīm veikt pētījumus un ražot šādas iekārtas. Valstis, kas spēj patstāvīgi izstrādāt un ražot šādu iekārtu pamatkomponentus, ir šādas: Amerikas Savienotās Valstis, Apvienotā Karaliste, Francija, Vācija, Izraēla, Krievija, Japāna, Kanāda, Zviedrija, Šveice, Nīderlande, Spānija, Turcija, Polija, Bulgārija, Singapūra, Dienvidkoreja un citas.

Pašlaik kājnieku kaujas ir attīstījušās no tradicionālajiem modeļiem, piemēram, sadarbība starp kājnieku vienībām un atsevišķiem karavīriem, vienkārša koordinācija starp kājniekiem un artilēriju, kājniekiem un tankiem, kā arī gaisa{0}} operācijām, kā arī atsevišķu karavīru neatkarīgām operācijām, līdz kopīgām operācijām, kurās iesaistītas dažādas filiāles un dienesti, tostarp Gaisa spēki, Jūras spēki, Bruņoto spēku korpuss un Bruņoto spēku korpuss. Tāpat kājnieki no tiešās uguns kaujas vienības ir pārtapusi par informācijas iegūšanu un ugunsdrošības operācijām atbildīgo vienību. Šim nolūkam tādas valstis kā ASV un Eiropa izstrādā un aprīko atsevišķus karavīrus ar termiskās attēlveidošanas aprīkojumu, kas piedāvā vairāk funkciju un uzlabotas iespējas. Papildus karavīru dienas-un-nakts kaujas spēju uzlabošanai šīs sistēmas tiek integrētas ar individuālām karavīru informācijas sistēmām un taktiskajiem interneta tīkliem, lai nodrošinātu kopīgas operācijas ar citām filiālēm, dienestiem un draudzīgajiem spēkiem. Lai izpildītu kopīgo operāciju prasības, atsevišķas karavīru termiskās attēlveidošanas iekārtas ir progresējušas no tikai novērošanas, meklēšanas un mērķēšanas funkciju nodrošināšanas līdz visaptverošām optoelektroniskām sistēmām, kas integrē tādas iespējas kā redzamā gaisma, vāja -gaismas redze, lāzergrupu/sintēzes, attāluma noteikšana, aprēķini, bezvadu pārraide un uguns vadības aprēķini. Lietojumprogrammu līmenī atsevišķas termiskās attēlveidošanas iekārtas attīstās mikro/mazos daudzfunkcionālos termouzņēmumos un optoelektroniskās uguns vadības sistēmās, kas integrētas ar vieglajiem ieročiem. Sistēmas līmenī atsevišķas termoattēlveidošanas iekārtas pakāpeniski tiek iekļautas dažādu valstu aktīvi attīstītajās kaujas sistēmās "Future Soldier".

1.Infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas tehnoloģijas loma

Militārajā jomā infrasarkano staru/termiskās attēlveidošanas tehnoloģija galvenokārt veic šādas trīs funkcijas:

1)Tas nodrošina attēlu novērošanu, izlūkošanu, novērošanu, vadību un citas darbības nakts laikā un sliktas{0}}redzamības apstākļos. Tas piedāvā lielus efektīvus diapazonus un spēj iekļūt vieglā miglā un dūmos, nodrošinot iespēju sasniegt "vienvirziena caurspīdīgumu", iegūstot informācijas priekšrocības pilnīgā tumsā vai sliktas redzamības apstākļos.

1. attēls: "vienvirziena caurspīdīguma" priekšrocības, ko piedāvā infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas ierīces kaujas operācijās pilnīgā tumsā

Kā parādīts 1. attēlā, infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas ierīces nodrošina "vienvirziena caurspīdīgumu" kaujas operācijās pilnīgā tumsā. Piķa-melnā nakts apstākļos redzamā gaisma (Visible) nevar radīt ainas attēlu (pa kreisi). Tomēr tajā pašā laikā un vietā var iegūt skaidrus termiskos attēlus (termiskos attēlus) garā-viļņu infrasarkanajā spektrā, kas ļauj identificēt personālu, transportlīdzekļus, ceļus un mežus.

2. attēls. Infrasarkano staru/termiskās attēlveidošanas ierīču spēja iekļūt dūmakā

Kā parādīts 2. attēlā, infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas ierīcēm ir spēja iekļūt dūmakā. Miglainos apstākļos ēkas priekšā un aiz torņa, kas atrodas 4,9 km attālumā (tornis 4,9 km), ir vāji redzamas redzamās gaismas attēlā (pa kreisi). Tomēr vidējā viļņa infrasarkanajā attēlā (pa labi), kas uzņemts ar 640 × 480 indija antimonīda (InSb) termovizoru tajā pašā laikā un vietā, šīs ēkas ir skaidri saskatāmas.

3. attēls. Infrasarkano/termiskās attēlveidošanas ierīču spēja iekļūt blīvos dūmos

Kā parādīts 3. attēlā, infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas ierīces spēj iekļūt blīvos dūmos. Redzamajā gaismas attēlā, kurā redzama telpa ar blīviem dūmiem, kas izplūst pa durvīm (pa kreisi), ir redzami tikai biezie dūmi un dūmaka, kas izplatās ārpus mājas. Taču tajā pašā laikā un vietā uzņemtajā garo-viļņu infrasarkanajā attēlā (pa labi) skaidri redzams telpā stāvošais cilvēks, kuru redzamās gaismas attēlā aizsedza dūmi, kā arī detaļas mājas kreisajā pusē. Tas parāda, ka garo-viļņu infrasarkanais starojums var iekļūt dūmos, padarot to bloķētās ainas "caurspīdīgas".

2)Tas pasīvi uztver infrasarkanā starojuma signālus, ko rada temperatūras atšķirības, izstarojuma atšķirības vai ainu (tostarp mērķu un fonu) atstarošanas atšķirības dažādās infrasarkanās joslās vai viļņu garumos. Šī iespēja ļauj identificēt maskētos mērķus, uztvert mērķa statusu un atklāt slepenus mērķus. Ar savu spēcīgo slēpšanu un zemo jutību pret traucējumiem tas atvieglo taktiskā pārsteiguma sasniegšanu.

4. attēls. Infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas tehnoloģijas spēja identificēt maskētos mērķus

Kā parādīts 4. attēlā, infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas tehnoloģijai ir iespēja identificēt maskētos mērķus. Vāja-attēlveidošanas princips ir balstīts uz redzamās gaismas atstarošanos no ainu un objektu virsmām attēla veidošanai. Ja ainas un objektu virsmas atspīdumi ir līdzīgi, identificēšana kļūst sarežģīta (pa kreisi). Turpretim termiskās attēlveidošanas princips ir balstīts uz infrasarkano starojumu, ko izstaro paši ainas un objekti. Kamēr pastāv temperatūras vai virsmas izstarojuma atšķirības starp ainu un objektiem, atklāšana un identifikācija kļūst iespējama. Tā paša laika un ainas garo viļņu-infrasarkanajā attēlā var skaidri atpazīt cilvēku, kurš stāv mežā ar maskēšanos (pa labi), jo kamuflāžas apģērbs nespēj atkārtot apkārtējās vides temperatūru un virsmas izstarojošo spēju.

5. attēls. Infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas tehnoloģijas spēja uztvert mērķa statusu

Kā parādīts 5. attēlā, infrasarkanās/termiskās attēlveidošanas tehnoloģijai ir iespēja uztvert mērķa statusu. Redzamās gaismas attēlā redzams pikaps (pa kreisi). Garo-viļņu infrasarkanajā attēlā, kas uzņemts tajā pašā laikā un vietā (pa labi), ir ne tikai redzams pikaps, bet arī redzams, ka tā dzinējs ir ļoti karsts, bet aizmugurējie riteņi uzrāda minimālu siltumu. Tas norāda, ka kravas automašīna ir novietota stāvvietā, bet tās dzinējs ir strādājis tukšgaitā, un stāvēšanas ilgums ir aptuveni laiks, kas nepieciešams, lai aizmugurējo riteņu virsmas sasniegtu termisko līdzsvaru ar zemi.

6. attēls. Ilgviļņu{1}}uzglabāšanas tvertņu fermas infrasarkanais attēls

Kā parādīts 6. attēlā, šis ir garo-viļņu infrasarkanais attēls no uzglabāšanas tvertnes fermas. Eļļas siltums sasilda tvertņu jumtus, izraisot jumtu pelēko toņu atspoguļojumu tvertņu piepildījuma līmeņos. Uzglabāšanas tvertnēs ar baltiem jumtiem ir lielāks eļļas daudzums, savukārt tajās, kurām ir melns jumts, ir mazāk eļļas vai tās ir pat tukšas.

3) Tas piedāvā tādas priekšrocības kā augsta precizitāte, kompakts izmērs, viegls dizains un zems enerģijas patēriņš, padarot to viegli integrējamu dažādās ieroču sistēmās un platformās.

2. Atsevišķu karavīru kaujas operāciju scenāriji

Mūsdienu lokalizētā karadarbībā tipiski darbības scenāriji atsevišķu karavīru termiskās attēlveidošanas aprīkojumam ietver novērošanu un izlūkošanu, mērķa noteikšanu un lāzera vadību, kājnieku ieroču mērķēšanu, snaipera operācijas no iepriekš-noteiktām fiksētām pozīcijām, precīzu mērķu ieslēgšanu aiz šķēršļiem vai aklajās zonās, izmantojot kājnieku ieročus, un integrāciju "Future Soldier" kaujas sistēmās.

2.1. Kaujas lauka novērošana un izlūkošana

Atsevišķi karavīri izmanto pārnēsājamus termokameras novērošanai un izlūkošanai nakts un sliktas{0}}redzamības apstākļos, un tos var izmantot arī maskētu mērķu noteikšanai. Faktiski termovizori ir vienlīdz efektīvi arī dienas laikā. Ja pārnēsājamais termovizors ir salīdzinoši smags, to stabilai lietošanai var uzstādīt uz statīva (kā parādīts 7. attēlā).

7. attēls: "Sych-4" rokas lāzera tālmērs-termokamera, ko aprīkojusi Krievijas armija

Kā parādīts 7. attēlā, Krievijas armijas aprīkotajam rokas lāzera tālmēram-termiskajam attēlam "Sych-4" ir dizains, kas ļauj to uzstādīt uz statīva, kas ir raksturīgs pārnēsājamām sistēmām.

2.2. Mērķa noteikšana un norādījumi par streikiem

Papildus novērošanai un izlūkošanai rokas termovizorus (8. attēls) var integrēt arī ar tādām sastāvdaļām kā leņķa mērīšanas ierīces, satelītu pozicionēšanas sistēmas, lāzera tālmēri un lāzera mērķa apzīmējumi (9. attēls). Šī kombinācija ļauj noteikt mērķa leņķiskās koordinātas un attālumu, ļaujot vadīt daļēji-aktīvu lāzera precizitātes-vadāmo munīciju, lai precīzi ieķertos{5}}augstvērtīgos objektos.

 8. attēls Karavīrs var stabili izmantot rokas termovizoru novērošanai un izlūkošanai, turot to ar abām rokām. Attēlā redzams franču rokas termovizors "Sophie".

9. attēls Rokas termokamera "Sophie".

Kā parādīts 9. attēlā, rokas termovizoru "Sophie" (pa labi) var integrēt ar tādām ierīcēm kā leņķa mērīšanas instruments, satelīta pozicionēšanas sistēma, lāzera tālmērs un lāzera mērķa apzīmējums. Šī kombinācija ļauj karavīriem frontes līnijās veikt izlūkošanu, noteikt mērķu pozīcijas un vadīt pus-aktīvo lāzera precizitātes-vadāmo munīciju, lai sasniegtu augstas-vērtības "punktveida mērķus".

2.3. Speciālās operācijas un nakts kaujas

Uz ķiveres-montēti termovizori ne tikai apmierina karavīru novērošanas un izlūkošanas vajadzības nakts (kā arī dienas) un sliktas-redzamības apstākļos, bet arī atbrīvo viņu rokas, lai darbinātu ieročus un aprīkojumu, piemēram, mērķētu un šautu ar kājnieku ieročiem vai vadītu transportlīdzekļus. Lai uzlabotu karavīru šaušanas precizitāti, uz šaujamieroča var uzstādīt lāzera indikatoru, kas izstaro tuvu-infrasarkano lāzera gaismu (piemēram, ar viļņa garumu 808 nm). Vienlaikus uz ķiveres{8}}montētais termovizors ir integrēts vājas-gaismas nakts redzamības modulis (10. attēls). Tas ļauj karavīriem redzēt tuvu-infrasarkano staru punktu, ko šaujamieroča lāzera indikators projicē uz mērķi, izmantojot vājā-gaismas nakts redzamības moduļa attēlu, efektīvi mērķējot uz mērķi un ļaujot viņiem šaut. Šo mērķēšanas metodi sauc par netiešo mērķēšanu.

10. attēls ASV monokulārais AN/PVS-20 uz ķiveres stiprināma nakts redzamības ierīce

Kā parādīts 10. attēlā, šī ir ASV monokulārā AN/PVS-20 uzlabotā ķivere-uzmontēta nakts redzamības ierīce. Tajā vienā korpusā ir integrēti divi moduļi: zemas{7}}gaismas nakts redzamības modulis (augšpusē) un neatdzesēts garo{10}}viļņu infrasarkanais termoattēls (apakšā). Kad to nelieto, visu ierīci var pagriezt uz augšu. Šis dizains atbilst nepieciešamībai atbrīvot karavīra rokas un nodrošina novērošanu nakts un sliktas{12}}redzamības apstākļos. Karavīra ierocis ir aprīkots ar integrētu lāzera indikatoru, kas apvienojumā ar vājas gaismas nakts redzamības moduli atvieglo netiešo tēmēšanu un precīzo šaušanu.

2.4. Mērķēšana un šaušana ar kājnieku ieročiem

Ir divi galvenie faktori, kas uzlabo kājnieku ieroču ar optiskajiem tēmēkļiem precizitāti:

Uzlabota redzamība-Optiskā tēmēekļa objektīva apertūra ir aptuveni par vienu kārtu lielāka nekā cilvēka acs, tādējādi ļaujot tai savākt vairāk fotonu enerģijas un radīt gaišāku attēlu.

Uzlabota skaidrība un attāluma mērīšana-Optiskie tēmēkļi nodrošina palielinājumu (parasti aptuveni 8×) un ir aprīkoti ar mil-punktu tīkliņiem, lai izmērītu attālumu līdz mērķim, ļaujot veikt korekcijas, pamatojoties uz ballistiskajām tabulām.

Termiskie tēmekļi (11. un 12. attēls) ne tikai piedāvā optisko tēmēkļu funkcionalitāti, bet arī risina problēmas, kas saistītas ar novērošanu, mērķēšanu un precīzas fotografēšanu nakts (kā arī dienas) un sliktas-redzamības apstākļos.

11. attēls MP7 ložmetējs, kas aprīkots tikai ar termisko tēmēkli, ļaujot karavīram veikt precīzu šaušanu pa mērķiem gan dienā, gan naktī.

12. attēls Termotēmēklis, ko izmanto kombinācijā ar optisko tēmēkli, kas ļauj karavīram veikt precīzu šaušanu pa mērķiem gan dienā, gan naktī.

Nakts vai sliktas -redzamības apstākļos (piemēram, dūmi, putekļi, migla, migla utt.) cilvēka acs neredz mērķus, tādēļ atsevišķi karavīri nevar izmantot uz kājnieku ieročiem uzstādītos optiskos tēmēkļus meklēšanai, mērķēšanai un šaušanai. Tāpēc, ja ir pieejama iespēja novērot un meklēt mērķus gan dienā, gan naktī, kā arī sliktas redzamības apstākļos, atsevišķu karavīru kaujas efektivitāti var uzlabot.

Atsevišķu karavīru aprīkotie kājnieku ieroči ietver triecienšautenes, ložmetējus, vieglos ložmetējus, snaipera šautenes (13. attēls), raķešu palaišanas iekārtas, bezatsitiena šautenes (14., 15. attēls), pārnēsājamas prettanku raķešu sistēmas (16. attēls) un pretšautenes (16. attēls). Tā kā šo dažādo kājnieku ieroču darbības mērķi un darbības diapazoni atšķiras, vieglo, vidējo un smago ieroču termotēmēkli ir izstrādāti, lai tie būtu saderīgi ar tiem.

13. attēls. Francijas armijas trīs{1}}personu kaujas komanda

Kā parādīts 13. attēlā, šajā attēlā ir attēlota Francijas armijas trīs cilvēku kaujas komanda. Viens karavīrs ir aprīkots ar FR-F2 7.62 mm kalibra snaipera šauteni, kas aprīkota ar "Zobena" novērošanas-uguns vadības snaipera šautenes tēmēkli, kas spēj nodrošināt precīzu punktu letalitāti pret mērķiem 800 metru attālumā. Vēl viens karavīrs ir bruņots ar vieglo ložmetēju "Minimi", kas aprīkots ar termisko tēmēkli, nodrošinot apgabala apspiešanu pret mērķiem 1000 metru attālumā. Trešais karavīrs nēsā "FAMAS" triecienšauteni, kuras uzdevums ir nodrošināt snaipera un ložmetēja aizsegu.

14. attēls. Bezatsitiena šautene "Carl Gustav".

Kā parādīts 14. attēlā, kreisajā attēlā ir attēlots bezatsitiena šautenes "Carl Gustav" M3 variants, kas aprīkots ar franču "Sword" dienas{2}}un-nakts termiskās attēlveidošanas tēmēkli. Šī konfigurācija nodrošina mērķauditorijas atlasi un aktivizēšanu gan dienas, gan nakts apstākļos, kā arī sliktas-redzamības vidēs.

15. attēls M3 "Carl Gustav" bezatsitiena šautene, kas aprīkota ar optisko tēmēkli.

16. attēls FGM-148 "Javelin" portatīvā prettanku raķešu ieroču sistēma

Kā parādīts 16. attēlā, pārnēsājamo prettanku raķešu ieroču sistēmas FGM-148 "Javelin" ("Javelin")-ir izmantots garo-viļņu infrasarkanais termiskais tēmēklis ar skenēšanas attēlveidošanas tehnoloģiju. Tas ļauj iegūt mērķi gan dienas, gan nakts apstākļos, kā arī sliktas redzamības vidēs, atvieglojot šaušanas parametru aprēķināšanu un programmēšanu raķetes palaišanai.

17. attēls FIM-92 "Stinger" pārnēsājamā pretgaisa raķešu ieroču sistēma

Kā parādīts 17. attēlā, pārnēsājamā pretgaisa raķešu ieroču sistēma FIM-92 "Stinger" ir aprīkota ar AN/PAS-18 termisko tēmēkli, kas ļauj raķetes infrasarkano staru meklētājam iegūt mērķus pirms palaišanas gan dienas, gan nakts apstākļos, kā arī sliktas redzamības vidē.

Lai maksimāli palielinātu termisko tēmēkļu efektivitāti, to darbības diapazonam ir jāpārsniedz vai vismaz jāsakrīt ar to kājnieku ieroču šaušanas diapazonu, ar kuriem tie ir savienoti. Līdz ar to termiskos tēmēkļus parasti iedala trīs veidos, pamatojoties uz to darbības diapazonu: vieglo ieroču termotēmēkli (LWTS), vidēja ieroča termotēmēkli (MWTS) un smago ieroču termotēmēkli (HWTS). Kā piemēru var minēt termālo tēmēkļu sēriju AN/PAS-13E (18. attēls), ko ražojis Raytheon ASV.

18. attēls AN/PAS-13E sērijas termotēmēkli bez dzesēšanas, ko ražo ASV Raytheon

Kā parādīts 18. attēlā, AN/PAS-13E neatdzesētu termisko tēmēkļu sērija, ko ražo Raytheon Amerikas Savienotajās Valstīs, veido vieglus (LWTS), vidējus (MWTS) un smagus (HWTS) neatdzesētus termiskos tēmēkļus, iekļaujot dažādas infrasarkanās optiskās lēcas un neatdzesētus infrasarkanās fokusa plaknes detektorus. Šiem tēmēkļiem ir divi redzes lauki un 3x elektroniskā tālummaiņas funkcija, padarot tos piemērotus dažādiem kājnieku ieročiem ar dažādiem efektīvajiem attālumiem. Papildus tam, ka tos var izmantot kā termiskos tēmēkļus, tos var izmantot arī kā rokas termovizorus.

2.5 Snaipera operācijas

Snaipera operācijas attiecas uz kaujas metodi, kurā kājnieki izmanto snaipera šautenes, lai veiktu precīzus triecienus pret mērķiem savā redzamības zonā, parasti aptuveni 1000 metru attālumā. Piemēram, 2012. gada 11. novembrī diennakts gaišajā laikā britu armijas snaiperis, izmantojot snaipera šauteni L115A3, sekmīgi iznīcināja divus talibu karavīrus GPS-izmērītā 2475 metru attālumā. Tomēr, lai veiktu snaipera darbības dienas, nakts vai sliktas redzamības apstākļos, ir jāizmanto termiskais tēmēklis (19. attēls). Mērķa iegūšanas efektivitāte ar snaipera šautenes termisko tēmēkli vien ir ierobežota. Tāpēc snaiperi bieži paļaujas uz rokas termovizoru, lai meklētu mērķus, sniegtu virziena norādes un izmērītu attālumus.

19. attēls Scenārijs divu cilvēku komandai, kas veic snaipera operāciju

Kā parādīts 19. attēlā, divu-personu snaipera komandas scenārijā snaiperis (pa kreisi) izmantoAugstas veiktspējas koaksiālais snaipera šautenes termiskais tēmēklis (HISS-XLR), kam ir ierobežota efektivitāte mērķa meklēšanā. Tāpēc novērotājs (pa labi) izmanto aRecon V rokas termokameralai meklētu mērķus, nodrošinātu azimuta vadību un izmērītu attālumus.

2.6. Optoelektroniskā mērķēšana — lāzera attāluma noteikšana — uguns vadības sistēma kājnieku ieročiem

Šobrīd ir arī pieprasījums pēc kājnieku ieroču aprīkošanas aroptoelektroniskā mērķēšana-lāzera attāluma noteikšana-uguns kontroles sistēma. Galvenais iemesls ir tas, ka, palielinoties iesaistīšanās attālumam (piem., pārsniedzot 2000 metrus), kaujas efektivitāte, balstoties tikai uz cilvēka novērošanu un tēmēšanu, ievērojami samazinās. Kājnieku ieročioptoelektroniskā mērķēšana-lāzera attāluma noteikšana-uguns kontroles sistēma(20., 21. attēls) ne tikai risina karavīru vajadzības pēc novērošanas un precīzas distances noteikšanas nakts (kā arī dienas) un nelabvēlīgos laikapstākļos/sliktas redzamības apstākļos, bet arī atrisina šaušanas parametru aprēķinus un attēlošanu. Tas ļauj pat parastiem karavīriem veikt precīzu šaušanu ar kājnieku ieročiem, padarot to par būtisku atsevišķu karavīru sistēmas sastāvdaļu.

20. attēls ASV armijas MK-47 "Striker" 40 mm automātiskais granātmetējs

Kā parādīts 20. attēlā, ASV armijas 40 mm automātiskais granātmetējs MK{5}}47 "Striker" ir apgabala{10}}iznīcināšanas ierocis ar 2200 metru efektīvu darbības rādiusu. Tas ir aprīkots ar AN/PWG{11}}1 vieglo video tēmēkli, kurā ir integrēta televīzijas kamera, trešās-paaudzes vājas-gaismas nakts redzamības ierīce, lāzera attāluma mērītājs, ballistisko datoru un displeju. Kopā ar AN/PAS-13 smago termisko ieroču tēmēkli (augšējā kreisajā pusē) tas veido pilnīgu izkliedētu optoelektronisko mērķēšanas lāzera attāluma noteikšanas un uguns vadības sistēmu.

21. attēls XM25 granātmetējs

Kā parādīts 21. attēlā, granātmetējs XM25 izmanto integrētu optoelektronisko mērķēšanas, lāzera attāluma noteikšanas un uguns vadības sistēmu. Šī sistēma ir paredzēta šaušanas parametru aprēķināšanai un attēlošanai, ļaujot parastajiem karavīriem veikt augstas precizitātes šaušanu ar kājnieku ieročiem nakts (kā arī dienas) un sliktas redzamības apstākļos.

Ja kājnieku ieroču uguns vadības sistēma sastāv no "trīs{0}}optikas" tēmēkli, šāvējs var atklāt un identificēt mērķus, izmantojot redzamos un infrasarkanos kanālus, izmērīt attālumu, izmantojot lāzera tālmēru, un apstrādāt datus ar ballistisko datoru, lai ģenerētu šaušanas parametrus. Mērķēšanas punkts tiek tieši parādīts ekrānā, ļaujot pat parastajiem karavīriem sasniegt augstu-precizitāti, kas ir līdzīga profesionāliem snaiperiem.

2014. gadā ASV Aizsardzības departaments (DARPA) uzsāka programmu Computational Weapon Optic (CWO), lai izstrādātu "Super Smart Scope" (3S). Šis tvērums ir aprīkots ar uzlabotām termiskās attēlveidošanas un nakts redzamības iespējām, lai uzlabotu situācijas izpratni un mērķauditorijas atlases precizitāti (22. attēls). Tajā cita starpā ir integrēts arī ballistikas dators, Applied Ballistics programmatūra un radio sinhronizācijas līdzekļi.

22. attēls. ASV Aizsardzības departamenta izstrādātā "supergudrā darbības joma" programma Computational Weapon Optic (CWO) ietvaros.

Kā parādīts 22. attēlā, ASV Aizsardzības departaments programmas Computational Weapon Optic (CWO) ietvaros izstrādā "Super Smart Scope". Šajā tvērumā ir integrētas vairākas funkcijas, tostarp redzamā gaisma, vāja -gaismas redze, termiskā attēlveidošana, lāzera attāluma noteikšana, ballistisko datoru ar Applied Ballistics programmatūru un radio sinhronizāciju. Tas ļauj pat parastajiem karavīriem veikt augstas-precizitātes šaušanu, līdzīgi kā profesionāliem snaiperiem.

Lai sasniegtu precīzu šaušanu uz mērķiem redzamības zonā vai aiz šķēršļiem ar kājnieku ieročiem, ir svarīgi iegūt precīzus attāluma mērījumus līdz mērķim. Tāpēc lāzera tālmēra integrēšana termiskajā tēmēklī kļūst par optimālo izvēli. Kad mērķa attālums ir izmērīts, var aprēķināt šaušanas parametrus, ļaujot termiskajam tēmēklim dabiski pārtapt kājnieku ieroču elektro{2}}optiskā uguns vadības sistēmā. Izmantojot šādu integrētu kājnieku ieroču elektro-optisko uguns vadības sistēmu, parastie karavīri var arī veikt precīzu šaušanu gan uz--redzes līnijas, gan ārpus-redzes{8}}tāluma mērķiem. Šim nolūkam Amerikas Savienotās Valstis ir izstrādājušas granātmetējai XM25 paredzēto "Mērķa iegūšanas dienas/nakts uguns{10}}vadības sistēmu" (TA D/N FCS). Tā prototips sākotnēji tika izstrādāts tagad -atceltajai XM29 "Objective Individual Combat Weapon System" (OICW), kā parādīts 23. attēlā.

23. attēls XM29 "Objective Individual Combat Weapon System" (OICW), ceļvedis globālajā individuālo karavīru ieroču izstrādē

Kā parādīts 23. attēlā, XM29 “Objective Individual Combat Weapon System” (OICW), kas ir novedusi pie globālām tendencēm individuālo karavīru ieroču izstrādē, galvenokārt sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām: 5,56 mm maza -kalibra triecienšautene (apakšējā), 20 mm automātiskā granātmetēja un vadības sistēma (vidējā uguns).

"Mērķa iegūšanas dienas/nakts uguns{0}}vadības sistēma" (TA D/N FCS) integrē redzamās gaismas tēmēkli, neatdzesētu termiskās attēlveidošanas moduli, lāzera attāluma mērītāju/lāzera punktu marķieri, temperatūras un spiediena sensorus, ballistisko datoru un drošinātāju{1}iestatīšanas ierīci. Termiskās attēlveidošanas video tiek projicēts uz redzamās gaismas tēmēkli, izmantojot spoguli, savukārt dati, piemēram, lāzera attāluma mērījumi, matu krustojuma tīklojums un tēmēšanas korekcijas punkti tiek pārklāti uz termiskās attēlveidošanas moduļa mikrodispleja, lai karavīrs varētu novērot. Šis dizains atbilst dienas un nakts kaujas operāciju prasībām, kā parādīts 24. attēlā.

24. attēls ASV militārpersonas ir izvietojušas granātmetēju XM25, kas aprīkots ar "Mērķa iegūšanas dienas/nakts uguns-vadības sistēmu" (TA D/N FCS) Afganistānas teātrī darbības apstiprināšanai.

ASV armija ir integrējusi "Mērķa iegūšanas dienas/nakts uguns-vadības sistēmu" (TA D/N FCS) granātmetējā XM25. Darbības laikā karavīrs saskaņo krusta centru ar mērķa tēmēšanas punktu, veic lāzera attālumu, izvēlas vēlamo sprādziena attālumu attiecībā pret mērķi, un sistēma pirms palaišanas automātiski ieprogrammē granātas drošinātāju ar aprēķinātajiem šaušanas parametriem. Pieslēdzoties ārējam GPS uztvērējam, lai iegūtu mērķa koordinātas, sistēma nodrošina precīzus triecienus pret mērķiem aiz šķēršļiem.

Ja "trīs{0}}optikas" tēmēklis ir apvienots ar elektriski vadāmu stiprinājumu un vadības saiti, tas var izveidot attālināti-vadāmu snaipera šautenes ieroču staciju. Tādējādi karavīriem nav ilgāku laiku jāpaliek slēptiem iepriekš-noteiktās pozīcijās, ļaujot viņiem veikt snaipera operācijas no drošas vietas, kā parādīts 25. attēlā. "Trīskāršais-optikas" tēmēklis ir būtiska nākotnes individuālo karavīru ieroču sistēmu sastāvdaļa, kas nodrošina gan tiešu tēmēšanu, gan šaušanu, izmantojot termisko ekrānu.

25. attēls: "Trīs{1}}optikas" tēmēklis ar elektriski vadāmu stiprinājumu un vadības saiti, lai izveidotu tālvadības-vadāmu snaipera šautenes ieroci

Kā parādīts 25. attēlā, "trīs-optikas" tēmēkli integrēšana ar elektriski vadāmu stiprinājumu un vadības saiti ļauj izveidot attālināti-vadāmu snaipera šautenes ieroču staciju. Tādējādi karavīriem nav ilgāku laiku jāpaliek slēptiem iepriekš-noteiktās pozīcijās, ļaujot viņiem veikt snaipera operācijas no drošas vietas. Attēlotajā sistēmā tālvadības-vadāmā liela-kalibra snaipera šautenes ieroču stacija izmanto izkliedētu arhitektūru savam trīskāršajam-optikas tēmēklim.

2.7 "Future Soldier" kaujas sistēma

Kaujas sistēma "Future Soldier" ir integrēta informatizēta ekipējuma sistēma atsevišķiem karavīriem. Pieslēdzoties taktiskajam internetam, tas pārvērš karavīru par informācijas un kaujas mezglu plašākā operatīvajā tīklā. Šī sistēma risina tādus izaicinājumus kā kaujas situācijas apzināšanās, operatīvā plānošana, koordinēta/kopīga kaujas izpilde un loģistikas atbalsts, vienlaikus maksimāli palielinot atsevišķu karavīru ieroču kaujas efektivitāti. Vācijas "GLADIUS" jauno nākotnes karavīru programmā sistēma ietver astoņu veidu termiskās attēlveidošanas iekārtas (26. attēls).

26. attēls Vācijas "GLADIUS" jaunā nākotnes karavīru programma

Kā parādīts 26. attēlā, Vācijas GLADIUS jaunās nākotnes karavīru programmas sistēmas sastāvs ietver pamatsistēmu, kas ietver "Nakts redzamības brilles ar IR moduli", izlūkošanas aprīkojumu, kas ietver trīs veidu termovizorus, un ieroču piederumu aprīkojumu (termiskos tēmēkļus), kas sastāv no septiņiem modeļiem, kas konfigurēti sešu veidu kājnieku ieročiem.

Francijas "Future Soldier" kaujas sistēma ir pazīstama kā"Integrētā kājnieku ekipējuma un sakaru (FELIN) sistēma",kas ietver arī vairākus termiskās attēlveidošanas iekārtu modeļus. Šī sistēma attiecas uz abiemkoordināciju un kopīgas operācijas starp atsevišķiem karavīriem(27.–29. attēls) unkopīgas operācijas starp atsevišķiem karavīriem un citām militārajām atzariem. Piemēri ietver kaujas lauka mērķa apzīmējumu un gaisa uguns spēku vai artilērijas triecienu vadīšanu, lai precīzi sadarbotos ar mērķiem.

27. attēls Francijas FELIN individuālā karavīra ieroču sistēma

Kā parādīts 27. attēlā, "trīs-optikas" tēmēklis ir nākotnes individuālo karavīru ieroču sistēmu būtiska sastāvdaļa. Attēlā ir attēlota Francijas FELIN individuālā karavīra ieroču sistēma, kurā karavīrs var darbināt termisko tēmēkli, izmantojot pogas, kas atrodas triecienšautenes priekšējā rokturā, mērķējot.

28. attēls Francijas FELIN individuālās karavīru sistēmas termiskais tēmēklis

Kā parādīts 28. attēlā, franču FELIN individuālā karavīra sistēmas termotēmēkli var pārraidīt uz ķiveres{1}}uzstādīto displeju, ļaujot karavīriem veikt netiešu tēmēšanu un šaušanu ar triecienšauteni FAMAS.

29. attēls Francijas "Future Soldier" kaujas sistēma

Kā parādīts 29. attēlā, šis ir Francijas kaujas sistēmas “Future Soldier”{1}}sistēmas “Integrētā kājnieku ekipējuma un sakaru” (FELIN) darbības scenārijs. Uz zemes guļošs karavīrs novērošanai izmanto rokas termovizoru "JIM MR", novirzot citu karavīru, kurš stāv aiz koka, lai aizsegtu mērķus ar "FAMAS" triecienšauteni, kas aprīkota ar "Sword" dienas-un-nakts tēmēkli.

Vienkāršotā "Future Soldier" kaujas sistēmas versija nodrošina koncepciju "redzi, nošaujiet", integrējot termiskos tēmēkļus ar ķiveres{0}}montētiem displejiem. Tas ļauj karavīriem iekarot mērķus, nepaceļot un mērķējot šautenes (30. un 31. attēls). Pilsētas vai džungļu vidē, kur bieži ir slikta redzamība vai ierobežotas redzamības līnijas, mērķi var parādīties tuvā attālumā, atstājot maz laika tradicionālajai mērķēšanai. Izmantojot šo sistēmu, karavīri var šaut, tiklīdz viņi redz, ka mērķis{6}}patiesi sasniedz "redzi, šaujiet to".

 30. attēls. Termo tēmēkļu integrēšana ar ķiveri-uzmontētiem displejiem, lai sasniegtu "Redzi, nošauj"

31. attēls Termotēmēkļu integrēšana ar ķiveres-uzmontētiem displejiem nodrošina iespēju "redzēt, nošaut" smago ložmetēju šaušanai.

Individuālas termiskās attēlveidošanas iekārtas Amerikas Savienotajās Valstīs

ASV armija lielu uzsvaru liek uz atsevišķu karavīru operatīvo spēju uzlabošanu. Tas atspoguļojas ne tikai dažādu kājnieku ieroču, kas pielāgoti dažādiem mērķiem, izstrādē un ražošanā, bet arī plašā termiskās attēlveidošanas aprīkojuma klāstā atsevišķiem karavīriem. Tas ietver pārnēsājamus termovizorus, rokas termovizorus, termoieroču tēmēkļus kājnieku ieročiem, piespraudējamus termotēmēkļus, termovizoru monokļus, termovizoru binokļus, saspraudes-termoattēlus un ķiveres-uzkarināmus termovizorus.

Otrās -paaudzes termiskās attēlveidošanas tehnoloģijas attīstība Amerikas Savienotajās Valstīs ir pārvarējusi ierobežojumus, ko uzliek pirmās-paaudzes termiskās attēlveidošanas tehnoloģijas izmēri, svars, izmaksas un uzticamības ierobežojumi. Rezultātā ASV individuālās termiskās attēlveidošanas iekārtas ir sasniegušas pasaulē vadošo līmeni visos aspektos, tostarp strukturālajā daudzveidībā, modeļu daudzveidībā, funkcionālajā veiktspējā, izvietošanas mērogā un praktiskā lietošanā. Šīs vadības galvenās izpausmes ir šādas:

1) Trīs atmosfēras transmisijas logu pārklājums
ASV militārpersonas ir izstrādājušas un izvietojušas individuālus termovizorus ar spektrālās reakcijas diapazoniem, kas aptver visus trīs atmosfēras pārraides logus: īso-viļņu infrasarkano (1 μm–2,5 μm), vidējo- viļņu infrasarkano (3 μm–5 μm) un garo-viļņu infrasarkano (8 μm).

2) Vairāku tehnoloģisko ceļu paralēla attīstība
Lai nodrošinātu otrās{0}paaudzes individuālo termovizoru programmas panākumus, Amerikas Savienotās Valstis ir īstenojušas stratēģiju, kas vienlaikus izstrādā vairākus tehnoloģiskus ceļus. Runājot par attēlveidošanas metodēm, pieejas ietver optiskās mehāniskās skenēšanas attēlveidošanu, elektroniskās skenēšanas attēlveidošanu un staru attēlveidošanu. Attiecībā uz infrasarkanajiem fokusa plaknes detektoriem ir uzlaboti gan atdzesēti, gan neatdzesēti detektori. No detektoru materiālu viedokļa ir izmantoti kvantu -tipa materiāli, piemēram, dzīvsudraba kadmija telurīds (HgCdTe), indija antimonīds (InSb), platīna silicīds (Pt:Si), svina selenīds (PbSe) un indija gallija arsenīds/gallija arsenīds (In₁₋ₓAsGa, A,A)sGa, termiski -tipa materiāli, piemēram, bārija stroncija titanāts (BST), svina cirkonāta titanāta (PZT) keramika, vanādija oksīds (VOₓ) un amorfā silīcija (-Si) plānās kārtiņas. Vēsturiski visnobriedušākā tehnoloģija-6-termoelektriskais dzesētājs-dzesētais 40 × 16-elementu HgCdTe TDI fokusa plaknes detektors ar optisko mehānisko skenēšanas attēlveidošanu{16}}tika izstrādāta pirmā un tika plaši ražota un ieviesta. Nedzesētā fokusa plaknes detektora tehnoloģija, kas radīja noteiktus tehniskus riskus, tika pieņemta liela mēroga ražošanai un izvietošanai tikai pēc brieduma sasniegšanas.

3) Divas tehnoloģiskās pieejas neatdzesētu{1}}viļņu infrasarkano fokusa plakņu blokiem

Lai saglabātu pasaules vadošo pozīciju termiskās attēlveidošanas tehnoloģijā, Amerikas Savienotās Valstis 20. gadsimta 80. gadu beigās uzsāka klasificētu izpēti un izstrādi par neatdzesētu garo{0}}viļņu infrasarkano fokusa plakņu masīvu (FPA) tehnoloģiju. Lai nodrošinātu šīs tehnoloģijas panākumus, ASV izmantoja divas paralēlas tehnoloģiskās pieejas: hibrīda feroelektrisko FPA tehnoloģiju un integrēto mikrobolometra -tipa vanādija oksīda (VOx) FPA tehnoloģiju. Deviņdesmito gadu sākumā, kad šis pētījums tika deklasificēts, atklājumi tika sasniegti gan neatdzesētās FPA tehnoloģijās,{8}}feroelektriskā tipa, izmantojot bārija stroncija titanāta (BST) keramikas materiālus, gan mikrobolometra tipa, izmantojot vanādija oksīda (VOx) plānās kārtiņas. Termoattēli, kuros izmantoti šie divu veidu neatdzesētie FPA, tika veiksmīgi izstrādāti, masveidā{10}}ražoti un ieviesti, nodrošinot Amerikas Savienotajām Valstīm aptuveni 15 gadu pārsvaru neatdzesētas termiskās attēlveidošanas tehnoloģijā. Pēc tam tika veiksmīgi izstrādāta arī neatdzesēta garo{13}}viļņu infrasarkanā FPA tehnoloģija, kuras pamatā ir amorfā silīcija (-Si) plānās{15}}plēves materiāli, un attiecīgie termovizori tika uzsākti masveida ražošanā un izvietošanā. Mūsdienās feroelektriskās, vanādija oksīda un amorfā silīcija neatdzesētās FPA tehnoloģijas ir trīs galvenās pieejas.

4) piecu paaudžu neatdzesētu fokusa plakņu bloku izstrāde

Lai saglabātu vadošo pozīciju individuālo karavīru termiskās attēlveidošanas tehnoloģijā, Amerikas Savienotās Valstis ir nepārtraukti attīstījušās, izmantojot piecas neatdzesētas FPA tehnoloģijas paaudzes (sk. 1. attēlu), ko raksturo detektora formāts un pikseļu augstums:

Pirmā paaudze: pikseļu solis 51 μm × 51 μm ar tādiem formātiem kā 320 × 240.

Otrā paaudze: pikseļu augstums no 25 μm līdz 35 μm ar formātiem, tostarp 320 × 240, 160 × 120 un 640 × 480/512.

Trešā paaudze: pikseļu solis 17 μm × 17 μm ar tādiem formātiem kā 320 × 240, 640 × 480/512 un 1024 × 768.

Ceturtā paaudze: pikseļu solis 12 μm × 12 μm ar tādiem formātiem kā 206 × 156, 320 × 240, 640 × 480/512 un 1024 × 768.

Piektā paaudze: pikseļu solis 5 μm × 5 μm ar tādiem formātiem kā 1280 × 720.

Visās šajās paaudzēs neatdzesētu FPA trokšņa ekvivalentās temperatūras atšķirība (NETD) ir uzlabojusies no aptuveni 100 mK pirmajā paaudzē līdz 10 mK jaunākajā paaudzē (saglabājot relatīvo diafragmu ap f/1).

Amerikas Savienotās Valstis ir izstrādājušas plašu fokusa plaknes masīvu (FPA) specifikāciju klāstu, tostarp:

160 × 120 (ceturkšņa VGA)

320 × 240/256 (puse TV formāts vai puse VGA)

640 × 480 (pilns TV formāts vai VGA)

1024 × 768 (Quasi-augstas izšķirtspējas TV formāts jeb QXGA)

1920 × 1080 (augstas izšķirtspējas TV formāts jeb HDTV).

1. attēls. Amerikas Savienoto Valstu nepārtraukta piecu paaudžu neatdzesētas fokusa plaknes masīvu tehnoloģijas attīstība

Kā parādīts 1. attēlā, lai nodrošinātu vadību individuālo karavīru termiskās attēlveidošanas tehnoloģijā, Amerikas Savienotās Valstis ir nepārtraukti attīstījušās piecu paaudžu neatdzesētas fokusa plaknes masīva (FPA) tehnoloģijā. Attēls ilustrē tehnoloģiju attīstību no 1996. līdz 2012. gadam.

5) Kopīgu komponentu, moduļu un pilnu sistēmu izstrāde individuālai karavīru termiskai attēlveidošanai

Amerikas Savienotās Valstis vienlaikus ir izstrādājušas kopējus komponentus, kopīgus moduļus un pilnīgas kopējas sistēmas atsevišķu karavīru termoattēlveidošanai. Attēlu apstrādes programmatūra ir izstrādāta tā, lai to varētu-konfigurēt un pielāgot, ievērojami samazinot izmēru, svaru un enerģijas patēriņu. Šī pieeja efektīvi atbilst atsevišķu karavīru termovizoru "izmēra, svara un jaudas" (SWaP) ierobežojumiem.

6)Atsevišķu termisko attēlu daudzveidīgas formas
Nedzesētu termoattēlveidošanas kopīgu komponentu un moduļu izstrāde ir samazinājusi tehniskos šķēršļus atsevišķu termoattēlu izpētei, izstrādei un ražošanai. Tas ļauj maziem un vidējiem{1}}uzņēmumiem izstrādāt un ražot plašu ierīču klāstu, tostarp pārnēsājamus termovizorus, rokas termokameras, monokulāros termotēlus, binokulāros termometrus, termoieroču tēmēkļus un pie ķiveres{2}}montējamus termovizorus. Pieejamo modeļu skaits pārsniedz 100, vienlaikus uzlabojot šo sistēmu uzticamību, kalpošanas laiku un taktisko lietojamību.

7)Daudzpusīgas lietojumprogrammatūras izstrāde individuāliem termovizoriem
Individuāliem termovizoriem ir izstrādāta un ieviesta uzlabota un ar funkcijām bagāta{0}}lietojumprogrammatūra. Tie ietver dažādus ne-viendabīguma korekcijas režīmus, vairākas tīklveida/krustveida iespējas, termiskā attēla diapazona noteikšanas iespējas, dažādus attēlu apstrādes režīmus, pseidokrāsu un "inteliģento krāsojumu", radiometriskās temperatūras mērījumus, termisko attēlu saplūšanu ar redzamiem/zema{3}}gaismas attēliem, kā arī termisko video un kadru{4}}uzņemto attēlu glabāšanu. Šie sasniegumi ievērojami uzlabo attēla kvalitāti, vienlaikus paplašinot un uzlabojot funkcionālās iespējas.

8)Vairāku sensoru integrācija ar termovizoriem
Atsevišķos termoattēlos tagad ir integrēti dažādi sensori, piemēram, redzamās{0}}gaismas kameras, lāzera attāluma mērītāji, lāzera apzīmējumi, GPS uztvērēji, mikro-žiroskopu bloki, barometriskie altimetri un slīpuma mērītāji, tādējādi paplašinot to funkcionalitāti.

9)Iebūvētās{0}}krātuves iekļaušana
Iebūvēta{0}}atmiņa ir pievienota atsevišķiem termovizoriem, kas ļauj ierakstīt video un attēlus, kā arī atskaņot pēc-misijas.

10)Bluetooth vai Wi{0}}Fi pievienošana
Bluetooth vai Wi-Fi integrācija atsevišķos termoattēlos ļauj veikt bezvadu tālvadības pulti, kopīgot ierakstīto video vai attēlus tīklos un atskaņot{1}}tīkls iespējotās ierīcēs, piemēram, viedtālruņos, planšetdatoros un televizoros.