Основы теории радиоэлектронного подавления

Для нарушения работы системы АСН режим работы станции уводящих по дальности помех наряду с циклом увода T_ув включает интервал "молчания", т. е. выключенного состояния станции помех длительностью Т_М. Если ф_ув?ф_стр +ф_и, то после выключения станции помех на выход приемника РЛС перестает поступать как полезный, так и помеховый сигнал. Естественно, что через время, равное времени памяти ф_пам автомата захвата, система АСД перейдет в режим поиска. Через время поиска ф_пц цель будет взята на автосопровождение. В связи с этим время Т_М целесообразно выбирать так:

Т_М ? ф_пам + ф_пц ,

так как только в этом случае перерыв в поступлении информации в канал АСН будет достигать максимального значения. Величины ф_пам и ф_пц в зависимости от типа и назначения системы АСД могут варьироваться в широких пределах - от единиц до долей секунды.

Система АСН, не получая информации о движении цели по углам за время Т_М, накопит ошибку ее сопровождения по углу

,

где - угловая скорость линии визирования РЛС-цель.

За время Т_М возможен и выход цели за пределы ДНА РЛС, т.е. потеря сопровождения цели за счет действия уводящих помех.

В когерентных РЛС с малой скважностью процесс АСЦ по дальности значительно более сложный из-за неоднозначности измерения дальности. Но и для подавления таких систем могут использоваться как шумовые (маскирующие), так и уводящие по дальности (имитирующие) радиопомехи.

Отличие по результату воздействия на когерентные и некогерентные РЛС состоит в том, что при воздействии на последние они будут эффективными только в том случае, если не будут ослабляться за счет узкополосной фильтрации в доплеровских фильтрах, полоса которых в современных РЛС АСЦ составляет ДF_уф.= 500…1000 Гц. Следовательно, для подавления подобных РЛС должны применяться узкополосные (доплеровские) шумы, а уводящие помехи должны быть когерентными, то есть ошибка запоминания несущей частоты не должна превышать величины ДF_уф/ Задача эта весьма сложная. Поэтому подавление систем АСД когерентных РЛС с малой скважностью представляется наиболее целесообразным осуществлять шумовыми помехами.



7. Радиоэлектронное подавление систем военного назначения с помощью компьютерных вирусов и электромагнитного оружия

7.1 Общие понятия о компьютерных вирусах и их основные свойства

Широкое внедрение в военные электронные системы компьютерной техники, в том числе в системы ПВО, привело к появлению нового типа РЭП, основанного на использовании компьютерных вирусов, которые можно назвать компьютерным РЭП (КРЭП). Сущностью данного типа РЭП [3] являются разработки и введение радиоэлектронным способом в подавляемые системы таких программ (вирусов), которые бы нарушали работу компьютерных систем, искажали рабочие программы таким образом, что получаемые при этом результаты носили бы ложную информацию или приводили к разрушению уже верной информации. Преднамеренное использование компьютерных вирусов может привести к полному нарушению работы вычислительных сетей и систем и, как следствие, к блокировке нормальной работы системы ПВО.

Основными характеристиками программ-вирусов являются [3]: компактность, универсальность, способность к распространению, эффективность, многофункциональность и устойчивость.

Компактность программ-вирусов способствует их распространению на другие программы и усложняет их обнаружение.

Универсальность программ-вирусов заключается в том, что они способны воздействовать на различные прикладные программы. Во многих случаях при этом даже не требуется информация об инфицируемой программе.

Способность к распространению является неотъемлемой особенностью программ-вирусов. С помощью инфицированной им программы он может распространяться на другие программы и файлы, составляющие информационную систему. В этом смысле компьютерный вирус ведет себя подобно биологическому вирусу.

Эффективность программ-вирусов во многих случаях оказалась чрезвычайно высокой. В результате их действия наступала полная потеря информации, выход из строя программ и даже операционных систем.

Многофункциональность проявляется в разнообразии функциональных особенностей программ-вирусов. Некоторые компьютерные вирусы просто поражают прикладные программы, не затрагивая файлов данных и функций операционных систем. Другие могут быть нацелены на нанесение ущерба или уничтожение файлов. Эффективность программ-вирусов повышается вследствие того, что они могут себя не проявлять до определенного момента времени (наступления определенного события). Это позволяет вирусу выиграть время для распространения, пока пользователь пораженной системы не обнаружит его присутствия.

Устойчивость программы-вируса состоит в том, что даже после обнаружения устранение его является сложной проблемой, поскольку он способен повторно распространяться по системе от единственной инфицированной копии.

Основное различие между традиционным РЭП и КРЭП в том, что РЭП воздействует на элементы приемника подавляемой системы, а КРЭП - на процессоры данной системы. По своей специфике КРЭП больше всего подходит для дезорганизации тактических операций и в отличие от РЭП обладает свойством продолжения воздействия на подавляемую систему после передачи сигнала помехи. При этом принципы создания КРЭП открывают возможность воздействовать на объекты заблаговременно, тем самым устраняя элемент неопределенности при разработке оперативно-тактических планов.

Компьютерный вирус обладает свойством инфекционности и способен распространяться от системы к системе. После первоначальной имплантации эффект действия КРЭП распространяется на широкий круг пользователей, что позволяет осуществлять непрямое воздействие на интересующие объекты, т. е. посредством воздействия на другие более доступные и менее защищенные объекты, входящие в единую информационную систему. Программа-вирус может быть сориентирована на поиск конкретных систем, в которых она может находиться в пассивном состоянии до момента приведения в действие. Воздействие вируса может проявляться в различных формах: незаметном изменении функций пораженной системы, полном выходе системы из строя или в уничтожении файлов данных и программ.

Реализация КРЭП может быть скрытной. Вирусы могут распространяться и поражать систему незаметно для пользователей. Не зная о воздействии помехи, объект подавления не может принять своевременные меры по защите, т. е. внести изменения в программу работы или оказать противодействие.

7.2 Реализуемость компьютерного РЭП

Для того чтобы являться эффективным средством РЭБ, КРЭП должно быть надежным и целенаправленным. При наличии априорной информации об объекте подавления программа-вирус может вводиться в него заранее. Вирус воздействует на цифровые процессоры, распространяется и ожидает команды, чтобы стать активным. При этом важное значение приобретает получение информации о том, что вирус достиг места назначения и готов к действию. Такую информацию можно получить на основании наблюдения за работой линий передачи или по получении запрограммированных сообщений, предусмотренных в программе-вирусе.

Реализуемость КРЭП облегчается благодаря тенденциям развития радиоэлектронных систем, связанных с возрастающим использованием: распределенной цифровой обработки сигналов и данных; встроенных ЭВМ с изменяемой программой; сетевых систем связи; стандартных ЭВМ; стандартного программного обеспечения; стандартных линий передачи данных и форматов сообщений.

Все это диктуется снижением стоимости и упрощением техобслуживания сложных систем, повышением их быстродействия и информативности. В то же время возрастают возможности КРЭП, упрощается ввод программы-вируса.

Эффективность КРЭП [3] зависит от способности вируса распространяться и инфицировать систему. В большинстве случаев в современных системах боевого управлении, связи и разведки предусмотрены меры защиты от вмешательства противника. Однако специфика КРЭП позволяет во многих случаях обойти эти меры.

Существует четыре типа ввода вируса в подавляемую систему: непосредственный, посредственный, прямой и непрямой.

Непосредственный ввод предполагает использование среды, определяющей функционирование подавляемой системы. Например, если подавляемой системой является радиостанция тактического назначения, то при вводе вируса используются радиосигналы, поступающие непосредственно в антенну и приемное устройство. В системе боевого управления, связи и разведки вирус вводится непосредственно в приемное устройство по линии управления и передачи данных в надежде, что приемник отработает и, следовательно, имплантирует его. В результате распространения он будет инфицировать все системы, связанные с пораженной системой. При этом достаточно один раз преодолеть помехозащищенность системы в какой-то момент времени, чтобы потом действовать в ней независимо от дальнейших изменений режимов работы, увеличивающих помехозащищенность. Как известно, при реализации традиционного РЭП эффективность обеспечивается только в момент преодоления помехозащищенности приемника. Учитывая изложенное, КРЭП следует нацеливать на самое слабое звено в системе помехозащищенности поражаемого объекта

Опосредственный ввод вируса в систему предполагает использование иной среды, чем та, которая определяет ее назначение. Так, например, для ввода вируса могут быть использованы системы питания, стабилизации, терморегулирования РЭА, двигательные системы, прямо или косвенно электрически связанные с системой-объектом подавления.

Прямой ввод вируса предусматривает непосредственное воздействие на интересующий процессор. Он может быть осуществлен, например, путем непрерывной передачи программы-вируса во время приема подавляемым объектом нормальной передачи. Но при этом можно столкнуться с эффективной помехозащитой объекта.

Непрямой ввод может оказаться более предпочтительным. Он рассчитан на свойства инерционности вируса и предполагает использование для ввода программы-вируса наиболее уязвимого объекта, от которого вирус должен распространяться к целевому объекту. При этом можно применять инструменты материально-технического обслуживания и диагностики состояния интересуемой системы. Инфицируя контрольный процессор вирусом, можно поразить другие процессоры, входящие в данную систему, и тем самым достичь цели противодействия. Этот метод отличается простотой и высокой эффективностью, поскольку очень трудно предусмотреть меры, препятствующие распространению инфицированного вируса.

Существуют различные варианты применения КРЭП: "троянского коня"; вынужденного карантина; перегрузки (насыщения); зондирования; целевого поражения.

Вариант "троянского коня" предусматривает ввод вируса в пораженную систему и обеспечение пассивного его состояния до наступления установленного события или момента времени. Достоинство состоит в том, что вирус бездействует определенное время, не вызывая никаких подозрений.

Вариант вынужденного карантина предусматривает открытое внедрение в систему. В результате пораженный узел (устройство) отключается оператором из опасения распространения инфекции на другие узлы, что приводит к снижению эффективности работы подавляемой системы.

Вариант перегрузки предусматривает многократное дублирование программы-вируса в целях снижения пропускной способности и быстродействия системы.

Вариант зондирования предусматривает ввод компьютерного вируса в сеть с целью вывода из строя определенного файла, системы или другого объекта. В этом случае вирус распространяется и самоуничтожается во всех пунктах, пока не найдет целевой объект. После вывода из строя последнего программа-вирус самоуничтожается окончательно, не оставляя следов.

7.3 Защита от компьютерного РЭП

Проблема защиты от КРЭП более серьезная, чем защита от РЭБ, поскольку связана не только с защитой самого объекта, но и с защитой всех связанных с ним объектов. Последнее обусловливается способностью вируса распространяться от узла к узлу и от объекта к объекту. Стратегия защиты от КРЭП предусматривает [3]:

· воспрещение доступа, включающее в себя ряд мер, препятствующих проникновению вируса в систему;

· обнаружение вируса, если вирус проник в систему;

· локализацию вируса, сводящуюся к принятию мер для предотвращения его распространения;

· уничтожение (удаление) вируса до того, как он сможет нанести ущерб; восстановление файлов данных, если вирусу удалось нанести им значительный ущерб, используя для этого резервные копии файлов;

· оперативное резервирование, предусматривающее варианты операций без вывода из строя системы.

Реализация данной стратегии защиты, естественно, требует принятия соответствующих мер в отношении аппаратурного и программного обеспечения, а также выполнения условий строгого соблюдения правил эксплуатации и режимов работы.

В качестве аппаратурных мер защиты от КРЭП можно рекомендовать компакт-диски и другие типы ЗУ, воспрещающие доступ к выполняемым программам; электрическую изоляцию систем для предотвращения распространения вируса; использование в комплексе процессоров различных типов.

В качестве программных мер защиты от КРЭП рекомендуется:

· запрет доступа к центральным процессорным устройствам и программам, выполняющим несанкционированные функции;

· слежение за выполнением программ с целью обнаружения вируса; объединение операционных систем для предотвращения распространения вирусов. В этом случае вирус должен быть согласован с языком каждой системы; использование антивирусных программ для ликвидации вирусов в инфицированных программах;

· перегрузка программного обеспечения с целью дезинфекции. Инфицированные программы и файлы стираются и восстанавливаются по чистым копиям.

При эксплуатации в целях защиты от КРЭП необходимо:

· обеспечение строгого режима радиомаскировки; наблюдение за работой системы с целью обнаружения вируса; разработка и соблюдение правил эксплуатации системы, имеющих целью ограничить распространение вирусов в том случае, если им удалось проникнуть в систему;

· постановка в карантин инфицированных объектов для предотвращения распространения вирусов;

· разработка резервных планов на случай, если вирус нанесет серьезный ущерб. Поскольку вирусы могут затаиваться среди миллионов строк рабочей программы и проявлять себя в решающие моменты, меры защиты от них должны приниматься до того, как противник получит возможность их использовать.

7.4 Общие понятия об электромагнитном оружии

Сущность электромагнитного оружия (ЭМО) [3] заключается в создании кратковременных электромагнитных излучений большой мощности с целью воздействия на радиоэлектронные устройства и выведения их из строя. Эффект действия такого оружия обусловливается тем, что современные радиоэлектронные устройства насыщены полупроводниковыми приборами и элементами, весьма чувствительными к энергетическим перегрузкам. Поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности мощности способен выжечь полупроводниковые переходы таких приборов, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование.

Наиболее легко повреждаются смесительные диоды радиолокационных и связных приемников, маломощные МОП-структуры логических элементов и даже полупроводниковые приборы электронных систем зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Выход из строя полупроводниковых приборов вызывается обычно их перегревом электромагнитной энергией из-за малых размеров полупроводниковых переходов.

Напряжение пробоя переходов невысокое и составляет величину от единиц до десятков вольт в зависимости от типа прибора. Так, для кремниевых высокоточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной прочностью к перегревам, напряжение пробоя меняется от 15 до 65 В. У арсенид-галлиевых полупроводниковых приборов этот порог составляет 10 В. Устройства памяти с произвольным доступом, составляющие существенную часть любого компьютера, обычно имеют пороговые напряжения примерно 7 В. Типовые логические ИС на МОП-структурах - от 7 до 15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при напряжениях 3,3...5 В.

Помимо разрушения полупроводниковых элементов электромагнитный импульс при среднем уровне плотности мощности может вызвать парализацию электронного устройства, сущность которой заключается в потере работоспособности на определенный интервал времени. Это может происходить от перегрузок приемоусилительных устройств, приводящих к потере их чувствительности, и от процессов восстановления нормального состояния функционирования.

При этом разрушения (необратимого выхода из строя) полупроводниковых элементов не происходит.

Электромагнитное оружие в настоящее время рассматривается как одно из наиболее эффективных средств ведения информационной борьбы. Это обусловливается значимостью информационных потоков в различных сферах деятельности, включая управление экономикой, производством, обороной страны.

Информационная система предусматривает постоянный обмен управленческими решениями и сообщениями о их выполнении. В ее состав практически включается множество радиоэлектронных устройств сбора и обработки информации, нарушение функционирования которых разрушает систему со всеми вытекающими из этого последствиями.

Так, при ведении боевых операций первостепенное значение приобретают средства связи и целеуказания. Для сбора необходимой информации и ее использования применяют радиолокационные станции различного назначения, системы командования, управления и связи, радио и радиотехническую разведку.

Все эти средства представляют собой объекты воздействия электромагнитного оружия, поражение которых приведет к дезинформации информационной системы, к снижению эффективности или полному нарушению работы системы ПВО и ПРО.

По характеру действия электромагнитное оружие может рассматриваться как оружие массового поражения радиоэлектронных средств. В соответствии с этим при планировании боевых операций уделяется большое внимание его применению на начальном этапе боевых операций, предшествующем широкомасштабному наступлению.

7.5 Пути проникновения электромагнитного импульса в радиоэлектронную аппаратуру

По спектральным характеристикам ЭМО можно разделить на два вида: низкочастотное, создающее электромагнитный импульс (ЭМИ) со спектром на частотах ниже 1 МГц, и высокочастотное (микроволновое), обеспечивающее электромагнитное воздействие в СВЧ-диапазоне [3]. Оба эти вида также различаются по технике реализации и в какой-то мере механизму воздействия на радиоэлектронные устройства.

Проникновение низкочастотного электромагнитного импульса на элементы радиоэлектронного устройства обусловливается в основном наводками на элементы устройства и особенно на каналы внешнего питания, подачи и съема информации. Пути проникновения электромагнитного поля СВЧ-диапазона более обширные, они включают не только элементы наводки электромагнитного поля, но и прямое проникновение в радиоэлектронную аппаратуру через антенную систему, поскольку спектр СВЧ-поля охватывает рабочую частоту подавляемой аппаратуры. Энергия СВЧ также может проникать через отверстия и стыки в корпусах аппаратуры. В первом случае величина проникающей энергии будет максимальной в рабочем диапазоне антенны. Проникновение энергии через отверстия и стыки зависит от их размеров и длины волны электромагнитного импульса. В этом случае существуют сильные резонансные явления на различных частотах. Очевидно, наиболее сильная связь наблюдается на резонансных частотах отверстий корпуса, то есть в том случае, когда длина волны соизмерима с размерами отверстий. Связь резко уменьшается на волне, длиннее резонансной волны отверстий. Поэтому воздействие низкочастотного электромагнитного оружия в значительно меньшей степени связано с наводками через отверстия и стыки в корпусе аппаратуры. На частотах выше резонансной частоты наблюдается более медленный спад степени связи. Но за счет множества типов колебаний в объеме корпуса аппаратуры возникают острые резонансы.

Если поток СВЧ-энергии достаточно интенсивен, то воздух в отверстиях и стыках ионизируется и становится хорошим проводником, экранирующим от проникновения электромагнитной энергии. Учитывая это, увеличение падающей на объект энергии может привести к уменьшению электромагнитной энергии, воздействующей на аппаратуру и, как следствие, к снижению эффективности воздействия ЭМИ.

7.6 Реализация электромагнитного оружия

Техника реализации низкочастотного электромагнитного оружия [3]. Генерация электромагнитного импульса и его действие наблюдались при первом высокоатмосферном ядерном взрыве. Эффект характеризовался возникновением очень короткого (сотни наносекунд), но интенсивного электромагнитного импульса, порождавшего мощное электромагнитное поле, действовавшее на электромагнитные устройства различных типов. Наносимые при этом повреждения были схожи с повреждениями от ударов в непосредственной близости к аппаратуре электрических молний.

Экранирование электронных устройств при этом обеспечивает только частичную защиту, так как любой кабель (провод), идущий к аппаратуре или выходящий из нее, уподобляется антенне и передает кратковременные воздействия на аппаратуру. Компьютеры, использующиеся в системах обработки данных, системах связи, дисплеях, управляющих производственных системах, включая шоссейную и железнодорожную сигнализации, РЛС, электронное военное оборудование, спутники, аппаратура связи УВЧ, ОВЧ, ВЧ и низких диапазонов и телевизионная аппаратура - все является потенциально уязвимым по отношению к электромагнитному импульсу.

Основным техническим средством реализации мощных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного электромагнитного оружия, в настоящее время является генератор с взрывным сжатием магнитного поля, обеспечивающий создание электрической энергии в десятки мегаджоулей в промежутки времени от десятков до сотен микросекунд. При этом уровень развиваемой пиковой мощности достигает единиц и десятков тераватт, а производимый генератором ток в 10...1000 раз превышает ток, порождаемый типовым разрядом молнии.

Устройство и принцип действия генератора иллюстрируется рис. 64. Генератор состоит из ротора и статора. В представленном варианте генератора коаксиального типа в качестве ротора используется цилиндрическая медная трубка, заполненная взрывчатым веществом. Статор генератора формируется спиралью из прочного (обычно медного) провода, окружающей ротор. В целях оптимизации электромагнитной индукции в роторе статорная обмотка иногда делится, на секции.

Первоначальное магнитное поле в генераторе, предшествующее взрыву, формируется стартовым током статора. При этом может использоваться любой внешний источник, способный обеспечить импульс электрического тока силой от единиц килоампер до мегаампер.

Во избежание преждевременного разрушения генератора поверх статорной обмотки устанавливается кожух из немагнитного материала (обычно цемента или стекловолокна совместно с эпоксидной смолой).

а

б

Рис. 64. Схема устройства генератора с взрывным сжатием магнитного поля

Подрыв взрывчатого вещества происходит с помощью специального генератора в момент, когда ток в статорной обмотке достигает максимума. Образующийся при этом плоский однородный фронт взрывной волны распространяется вдоль взрывчатого вещества, деформируя структуру ротора, превращая ее из цилиндрической в коническую форму. В момент расширения трубки ротора до размеров статора происходит короткое замыкание статорной обмотки, приводящее к эффекту сжатия магнитного поля генератора и возникновению мощного импульса тока величиной порядка нескольких десятков мегампер. Степень возрастания выходного тока по сравнению со стартовым током зависит от конструкции генератора и может достигать нескольких десятков.

Другим типом источника низкочастотной электромагнитной энергии большой мощности является магнитогидродинамический генератор (МГД), приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатки. Основой работы данного генератора является возникновение тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Только в качестве проводника используется плазма, состоящая из ионизированного взрывчатого вещества или газообразного топлива, движущаяся сквозь магнитное поле.

Однако данный тип генератора к настоящему времени меньше проработан, чем генератор с взрывным сжатием магнитного поля, и потому имеет пока меньшие перспективы широкого применения в боевых электромагнитных средствах.

Реализация низкочастотного электромагнитного оружия в эффективном варианте требует больших антенн, поскольку ее максимальная излучаемая мощность лежит в диапазоне частот ниже 1 МГц. Решением этой проблемы может быть применение катушек с намотанными на них кабелями, выбрасываемыми в момент взрыва электромагнитной бомбы, или достаточно точная доставка боевого средства к месту расположения подавляемого объекта. В последнем случае наводка электромагнитного импульса на радиоэлектронные устройства объекта может осуществляться непосредственно за счет обмотки электромагнитного генератора и будет тем сильней, чем ближе к объекту располагается этот генератор.

7.6. Техника реализации СВЧ-энергии высокой мощности [3]. В качестве генератора СВЧ-излучения могут использоваться различные электронные приборы, начиная от широко известных магнетронов и клистронов и кончая новыми приборами -- генератором с виртуальным катодом (зиркатором), гиротроном, лазером на свободных электронах и плазменным лучевым генератором. Все эти приборы обладают способностью преобразовывать кинетическую энергию электронного пучка в электромагнитную энергию СВЧ-диапазона.

Существующие лабораторные источники мощности СВЧ-излучения способны работать как в импульсном (длительностью 10 нс и более), так и в непрерывном режимах и перекрывать диапазон от 500 МГц до десятков ГГц при частотах повторения от единиц до тысяч импульсов в секунду. Максимальная генерируемая при этом мощность достигает уровня нескольких мегаватт (при непрерывном режиме) и нескольких гигаватт (при импульсном режиме). Разумеется, различные типы генераторов в пределах указанных параметров не являются одинаковыми. Так, гиротроны работают в миллиметровом диапазоне волн с высоким КПД, а варакторы - в сантиметровом диапазоне и имеют меньший КПД. Для тактического СВЧ-оружия крайне важно, чтобы генераторы были или достаточно широкополосными, или перестраивались в пределах декады. Наибольшей широкополосностью обладают плазменно-лучевые приборы, а легче всего перестраиваются по частоте - виркаторы. На рис. 65 показана схема виркатора с соосным виртуальным катодом. По своей конструкции этот виркатор представляет собой круглый волновод, переходящий в конус. Катод представляет собой металлический цилиндрический стержень диаметром несколько сантиметров, анодом является натянутая на обод металлическая сетка. При подаче на анод положительного потенциала порядка 10⁵... 10⁶ В вследствие взрывной эмиссии с катода поток электронов устремляется к аноду и проходит через него в пространство за анодом, где тормозится собственным кулоновым полем и отражается обратно к аноду, образуя виртуальный катод на расстоянии от анода, примерно равном расстоянию от него до реального катода. Отраженные электроны проходят сквозь сетку анода и вновь тормозятся у поверхности реального катода. В результате формируется облако электронов, осциллирующее у анода в потенциальной яме между виртуальным и реальным катодами. На частоте колебаний облака электронов возбуждается СВЧ-поле, которое излучается в пространство через диэлектрическое окно.

Рис. 65. Схема виркатора с соосным виртуальным катодом

Стартовые токи в виркаторах, при которых возникает генерация, составляют 1... 10 кА, а выводимая СВЧ-мощность достигает единиц гигаватт.

Особенности физических процессов, возникающих в виркаторах, делают их наиболее приемлемыми для генерации импульсов наносекундной длительности в длинноволновой части сантиметрового диапазона. Экспериментально от виркаторов получены уровни мощности от 170 кВт до 40 ГВт в сантиметровом и дециметровом диапазонах.

Недостатком виркаторов является низкий КПД, составляющий примерно 1 %, что обусловливается многомодовым характером генерируемого в них электромагнитного поля и интерференцией между модами. Преимущество высокочастотных устройств перед низкочастотными - возможность фокусирования генерируемой ими энергии в направлении цели с помощью достаточно компактных антенных систем с механическим или электронным управлением.

При необходимости поражения одновременно нескольких целей можно использовать ФАР, позволяющие быстро менять положение луча и формировать одновременно несколько лучей. Но при этом следует учитывать допустимые уровни электромагнитного излучения, на которых сказываются эффекты, связанные с электрическими пробоями в атмосфере. Ограниченная электрическая прочность воздуха устанавливает границу плотности потока СВЧ-энергии. Экспериментально установлено, что значение плотности потока СВЧ-энергии, при котором наступает диэлектрический пробой в воздухе, меняется с частотой, длительностью импульса, давлением воздуха и плотностью свободных электронов, с которой начинается лавинный процесс пробоя. При их наличии и нормальном атмосферном давлении пробой начинается при плотностях мощности 10⁵...10⁶ Вт/см², если длительность импульса СВЧ-излучения больше наносекунды. Но для наступления пробоя, требуется время, необходимое для того, чтобы свободные электроны успели поглотить достаточное для начального пробоя количество СВЧ-энергии. В соответствии с этим фактором пробой наступает лишь в конце мощного СВЧ-импульса.

При выборе рабочей частоты СВЧ-излучения учитываются также условия распространения электромагнитных волн в атмосфере. Известно, что СВЧ-излучение поглощается в атмосфере водяным паром, молекулами кислорода и осадками. Пики резонансного поглощения водяным паром приходятся на частоты 22 и 185 ГГц, а для молекул кислорода - на частоты 60 и 118 ГГц. В пределах дальности действия тактического оружия (.1...100 км) и на малых высотах поглощение в диапазоне нескольких гигагерц на этих резонансных частотах может быть недопустимо большим. Поглощение осадками возрастает с частотой. Так, на частоте 3 ГГц излучение ослабляется на расстоянии 10 км при умеренном дожде на 0,01 дБ, но на частоте 30 ГГц при тех же условиях оно уже возрастает до 10 дБ.

Таким образом, выбор рабочей частоты излучения СВЧ-оружия зависит от требований дальности действия и всепогодности его применения.



7.7 Тактика применения электромагнитного оружия

Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и в мобильном вариантах [3].

При стационарном варианте облегчается выполнение массогабаритных и энергетических требований к аппаратуре, упрощается ее обслуживание. Но при этом требуется обеспечение высокой направленности электромагнитного излучения только в сторону цели во избежание поражения собственных радиоэлектронных устройств этим излучением. Это можно обеспечить только применением остронаправленных антенных систем. В случае реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать при реализации низкочастотного ЭМО.

В этом отношении мобильный вариант реализации ЭМО имеет ряд преимуществ. Прежде всего, легче решается проблема защиты собственных радиоэлектронных средств от воздействия ЭМО, поскольку боевое средство может быть доставлено непосредственно к месту расположения объекта, подлежащего воздействию, и только там приведено в действие. Удаленность цели от места расположения собственных радиоэлектронных средств будет гарантировать безопасность последних от губительного действия ЭМО.

Упрощаются проблемы с излучением электромагнитной энергии, поскольку в этом случае отпадает необходимость применения направленных антенных систем, а в ряде случаев вообще можно обойтись без них, ограничившись непосредственной электромагнитной связью, возникающей между генератором ЭМО и электронными устройствами противника в связи с их близким расположением друг к другу. Но при мобильном варианте, конечно, возникают и некоторые затруднения в удовлетворении массо-габаритных и энергетических требований к аппаратуре, но они вполне преодолеваются.

Средствами доставки ЭМО в мобильном варианте могут быть самолеты, вертолеты, ракеты, корабли. При этом предполагается наличие соответствующей информации о целях, подлежащих электромагнитному воздействию. В сборе такой информации важная роль отводится средствам РТР. Подавляющее большинство интересующих целей в процессе функционирования излучают радиоволны, обладающие определенными характеристиками, позволяющими не только их идентифицировать, но и устанавливать их местоположения с достаточной точностью. Это позволяет разрабатывать системы обнаружения, опознавания и пеленгации таких источников излучения в целях выведения на них боевых средств ЭМО.

При использовании самолетов (вертолетов) эффективным средством доставки ЭМО к цели является планирующая бомба. Ее можно запустить с дальности, превышающей дальность действия системы ПВО противника, что минимизирует риск поражения самолета средствами ПВО противника и риск повреждения бортовых радиоэлектронных устройств электромагнитным воздействием бомбы при ее взрыве.

При этом автопилот планирующей бомбы может быть запрограммирован так, что профиль полета бомбы к цели и высота ее подрыва будут оптимальными с точки зрения достигаемого эффекта применения ЭМО.

В настоящее время разработано снаряжение по точному наведению обычных и планирующих бомб с применением глобальной спутниковой навигационной системы. Для доставки средств ЭМО могут быть использованы также беспилотные летательные аппараты, оснащенные соответствующей аппаратурой обнаружения источников излучения и наведения на них средств ЭМО.

Электромагнитные боеголовки могут также доставляться к цели с помощью крылатых ракет, оснащенных аккумуляторными устройствами электроэнергии для обеспечения приведения в действие ЭМО. Момент срабатывания ЭМО тесно связан с определенными датчиками носителей. При размещении на крылатой ракете - с датчиком навигационной системы, при размещении в противокорабельной ракете - с радиолокационной головкой наведения, а при размещении на ракете "воздух-воздух" - непосредственно с системой взрывателя. Подрыв бомбы в воздухе может быть осуществлен с помощью радиолокационного высотомера, барометрического устройства или глобальной навигационной системы.

7.8 Защита от электромагнитного оружия

Наиболее эффективной защитой от ЭМО конечно является предотвращение его доставки путем физического уничтожения носителей, как и при защите от ядерного оружия. Однако это не всегда достижимо и всегда будет иметь место прорыв отдельных носителей ЭМО через систему ПВО и ПРО, особенно при массовом применении средств ЭМО. Поэтому наряду со средствами перехвата и уничтожения носителей ЭМО следует прибегать к мерам электромагнитной защиты непосредственно самой радиоэлектронной аппаратуры.

К таким мерам прежде всего следует отнести полную экранировку самой аппаратуры, а также экранировку помещений, где эта аппаратура размещается. Это неизбежно приведет к снижению электромагнитных наводок и их поражающего действия на полупроводниковые элементы аппаратуры. Если помещение уподобится известной клетке Фарадея, предотвращающей проникновение внешнего электромагнитного поля, то защита аппаратуры от ЭМО будет полностью обеспечена.

Однако реально такая защита не может быть обеспечена, поскольку аппаратура нуждается в подводке питания извне и должна иметь каналы связи, по которым должна поступать информация и результаты обработки этой информации. Иными словами, защищаемая аппаратура не может по своим функциональным характеристикам полностью изолироваться от внешнего мира, и это усугубляет проблему ее защиты от ЭМО. Наряду с экранировкой помещений и самой аппаратуры необходимо обеспечивать также защиту всех внешних связей аппаратуры от проникновения через них к аппаратуре электромагнитного воздействия. Такой защитой являются фильтры. Но они обычно защищают только в определенной полосе частот и соответствующим образом настраиваются. Учитывая широкополосность электромагнитных излучений, создаваемых ЭМО, обеспечить полную и надежную защиту с помощью фильтров вряд ли возможно. Хорошей защитой от электромагнитных наводок по проводам, идущим к аппаратуре, является замена их на волоконно-оптические каналы. Но это неприменимо к цепям электропитания.

Проблема защиты от ЭМО усугубляется и тем, что развитие современной информационной системы идет по пути дезинтеграции. Вместо больших центров по приему и обработке информации предпочитают иметь в каждом учреждении свои компьютерные системы, которые в целях оперативного взаимообмена информацией соединяются соответствующими каналами связи, используя при этом часто глобальную информационную систему Интернет. Такая децентрализация радиоэлектронной аппаратуры и взаимосвязи является основным фактором уязвимости радиоэлектронных средств по отношению к ЭМО, в результате чего применение ЭМО в военных конфликтах становится еще более перспективным.



Литература

Голубева, Н.С. Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот: Учебное пособие / Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин; Под общ. ред. проф. д.т.н. И.Б. Федоров. - М.: МГТУ им. Баумана, 2008. - 488 c.

Горохов, П.К. Толковый словарь по радиоэлектронике / П.К. Горохов. - М.: Русский язык, 1993.

Евстратов, В.А. Радиоэлектроника прогулочных судов / В.А. Евстратов. - М.: ТрансЛит, 2008. - 128 c.

Манаев, Е.И. Основы радиоэлектроники / Е.И. Манаев. - М.: ЛИБРОКОМ, 2013. - 512 c.

Воронков Э.Н.: Твердотельная электроника. - М.: Академия, 2010

Гагарина Л.Г.: Технические средства информатизации. - М.: ФОРУМ, 2010

Галушкин А.И.: Нейронные сети. - М.: Горячая линия-Телеком, 2010

Гашков С.Б.: Криптографические методы защиты информации. - М.: Академия, 2010

Гладких В.В.: Идеи и решения фундаментальных проблем науки и техники. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010

Глухих И.Н.: Интеллектуальные информационные системы. - М.: Академия, 2010

Голенищев Э.П.: Информационное обеспечение систем управления. - Ростов н/Д: Феникс, 2010

Государственное конструкторское бюро Аппаратно-программных систем "Связь" ; [гл. ред. Н.Г. Пархоменко]: Радиоконтроль. - Ростов н/Д: ФГУ Связь, 2010

Гуртов В.А.: Зарядоперенос в структурах с диэлектрическими слоями. - Петрозаводск: ПетрГУ, 2010

Дегтярев В.М.: Компьютерная геометрия и графика. - М.: Академия, 2010

Денисенко А.Н.: Компьютерная обработка информации. - М.: МЕДПРАКТИКА-М, 2010

Дрейзин В.Э.: Управление качеством электронных средств. - М.: Академия, 2010

Елизаров А.М.: Веб-технологии для математика: основы MathML . - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010

Иванов А.А.: Синхронизация в системе цифрового телевидения. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

Институт СВЧ полупроводниковой электроники РАН: Наногетероструктуры в сверхвысокочастотной полупроводниковой электронике. - М.: Техносфера, 2010

Ицкохи Я.С.: Импульсные устройства. - М.: Дрофа, 2010

Калёнова В.И.: Линейные нестационарные системы и их приложения к задачам механики. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010

Коваленко А.А.: Основы микроэлектроники. - М.: Академия, 2010

Комаров И.М.: Информационная защита нанотехнологий и объектов. - Белгород: БелГУ, 2010

Кузнецов М.В.: PHP 5/6. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010

Кузовкин А.В.: Управление данными. - М.: Академия, 2010

Л.К. Бабенко и др. : Защита данных геоинформационных систем. - М.: Гелиос АРВ, 2010

Лаврентьев Б.Ф.: Схемотехника электронных средств. - М.: Академия, 2010

Лацис А.О.: Параллельная обработка данных. - М.: Академия, 2010

Линев А.В.: Технологии параллельного программирования для процессоров новых архитектур. - М.: Московский университет, 2010

Максимов Н.В.: Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. - М.: Форум, 2010

Морева О.Н.: Документные фонды библиотек и информационных служб. - СПб.: Профессия, 2010

Назаров А.Н.: Модели и методы расчёта показателей качества функционирования узлового оборудования и структурно-сетевых параметров сетей связи следующего поколения. - Красноярск: Поликом, 2010

Нефёдов Е.И.: Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. - М.: Академия, 2010

Нижегородский гос. ун-т им. Н.И. Лобачевского ; К.В. Корняков и др. ; под ред. В.П. Гергеля Нижегородский гос. ун-т им. Н.И. Лобачевского: Инструменты паралельного программирования в системах с общей памятью. - М.: Московский университет, 2010

Размещено на Allbest.ru