Материал: Физические основы защиты информации. Бабурин А.В., Пахомова А.С

5.2.1.2. Применение радиолокационных масок и экранов

Если по конструктивным требованиям невозможно применить на объекте малоотражающие формы, используются радиолокационные маски-экраны, уменьшающие отражательную способность объектов. Кроме того, могут использоваться маски из отражателей радиоволн, создающих помехи радиолокационным средствам разведки.

Радиолокационные маски-экраны представляют собой непрозрачные для радиоволны преграды, которые устанавливаются перед маскируемыми объектами. Скрываемый объект располагается за маской-экраном в области радиолокационной тени и поэтому не обнаруживается.

Простейшим экраном является токопроводящий лист, который устанавливается наклонно к вертикальной стенке маскируемого объекта (здания, дома, стенке причала и т.д.). На рис. 5.6 изображена схема защиты противолокационным экраном подводной лодки, стоящей в базе.

Рис. 5.6. Противорадиолокационный экран на подводной лодке: 1,3- экран; 2 - рубка; 4 - корпус лодки

Непрозрачными для сантиметровых волн материалами, которые можно использовать для масок-экранов, являются: металлическая сетка с ячейкой не более 1/6, радиотехнические ткани, срезанная растительность, маты из хвороста или камыша.

Маски из металлической сетки или радиотехнической ткани устанавливаются относительно поверхности земли или относительно направления на РЛС разведки под углом 50-60°. Такие маски отражают радиоволны в сторону подобно зеркалу и не обнаруживаются локатором, если провисание полотна не превышает 2% от величины пролета.

Вертикальные и наклонные маски из хворостяных или камышовых матов изготавливаются на каркасе из жердевых стоек или козел с наклонными рейками. Толщина матов из подручных материалов зависит от длины волны радиолокационной станции. С увеличением длины волны возрастает и толщина подручных материалов, при которой обеспечивается скрытие маскируемых объектов. Так для волны 3.2 см толщина матов из хвороста должна быть не менее 6 см, а из камыша - 12 см; при укорочении длины волны в 4 раза необходимая толщина материалов уменьшается вдвое.

Маски-экраны могут устраиваться также из срезанных деревьев высотой 4 - 5 м, которые устанавливаются в снег или в грунт в три ряда на расстоянии до 2 м друг от друга.

Устройство радиолокационных масок-экранов трудоемко. Поэтому они находят применение при заблаговременном выполнении мероприятий по маскировке, проводимых, в частности, в мирное время в приграничной полосе.

Маски-помехи создаются из радиолокационных, преимущественно уголковых, отражателей, которые устанавливаются на местности в определенном порядке. Такие маски могут применяться для скрытия передвижения войск от наземной и воздушной радиолокационной разведки противника, для скрытия мостов и переправ или для изменения очертаний характерных водных радиолокационных ориентиров (рек, озер, морского побережья).

Маска-помеха на индикаторе радиолокационной станции противника может иметь различный вид в зависимости от плотности установки отражателей на местности и разрешающей способности радиолокатора. Если расстояние между отражателями больше разрешающей способности станции, то маска изображается в виде группы световых отметок, в противном случае маска-помеха на индикаторе РЛС имеет вид световой линии или пятна.

Чтобы исключить экранирование отражателей травой, кустарником или местными предметами, их устанавливают над землей, подвешивая на стойках или на специальных опорах. Высота подвеса должна быть не менее 60, (где  - длина волны в радиолокационной станции противника); то есть при длине волны 3,2 см высота подвеса отражатели составляет не менее 2 м. При меньшей высоте диаграмма направленности отражателя в вертикальной плоскости становится сильно изрезанной. Это объясняется тем, что при расположении отражателя над землей радиоволны падают на него с двух направлений: непосредственно от радиолокационной станции и после зеркального отражения от поверхности земли (рис. 5.7).

Возвращение отраженных радиоволн идет по тем же направлениям. У антенны радиолокатора происходит сложение колебаний. Если разность путей, проходимых радиоволнами от отражателя и обратно, будет равна нечетному числу полуволн, то колебания гасятся и отражение от уголка не воспринимается, то есть уголковый отражатель не работает. Наоборот, при четном числе полуволн отражение усиливается. Предугадать заранее взаимное превышение отражателей маски и радиолокатора противника очень трудно. Поэтому вполне возможно, что диаграмма направленности своим провалом может быть направлена как раз на радиолокатор противника, и маска не будет создавать ему никаких помех.

Рис. 5.7. Работа уголкового отражателя, расположенного над землей: а - прохождение лучей; б - диаграмма направленности отражателя при установке на малой высоте

С увеличением высоты подъема отражателя над землей зеркальное отражение от нее становится меньше, изрезанность диаграмм уменьшается и при высоте около 60 Д, она принимает нормальную форму. Увеличение высоты установки отражателей сверх указанной величины на эффективность работы маски не влияет. Поэтому, например, если вдоль дороги проходит постоянная линия связи, то отражатели можно крепить к проводам.

Отражатели маски создают эффективную помеху, когда каждый из них обращен своим раскрывом в сторону радиолокационной станции противника.

5.2.1.3. Применение противорадиолокационных покрытий

Противорадиолокационные покрытия предназначены для уменьшения интенсивности отражения радиоволн от маскируемых объектов. По принципу действия такие материалы делятся на две группы: поглощающие и интерференционные. Принцип действия поглощающих покрытий заключается в том, что поглощенная энергия радиолокатора преобразуется в другие виды энергии в самом материале, главным образом, в тепловую. Такой процесс объясняется прежде всего наличием у поглощающего материала диэлектрических и магнитных потерь.

Поглощающий материал будет соответствовать своему значению в том случае, если в нем отсутствует отражение электромагнитной волны от внешней поверхности, а энергия, проникающая внутрь такого материала, полностью в нем поглотится. Выполнение этих условий достигается соответствующим подбором диэлектрических свойств материала, в первую очередь комплексной диэлектрической проницаемости и комплексной магнитной проницаемости:

. (5.5)

Можно записать также

, (5.6)

где

 и  - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости;

₀ и ₀ - диэлектрическая и магнитная проницаемости свободного пространства.

Комплексный коэффициент отражения плоской волны от границы раздела внешняя среда - поглощающее покрытие записывается в виде:

, (5.7)

где - волновое сопротивление свободного пространства,

- волновое сопротивление поглощающего покрытия.

Подставляя значения Z₀ и Z в (5.7) и учитывая (5.6) имеем:

(5.8)

Условием полного поглощения падающей радиоволны покрытием является:

R=0 (5.9)

Очевидно, что R.=0 при равенстве диэлектрической и магнитной проницаемости материала покрытия, т. е. =.

По конструктивному выполнению поглощающие материалы можно разделить на два основных типа:

1. Радиопоглощающие покрытия - материалы, которые наносятся на поверхность (как правило, металлическую) защищаемого объекта.

2. Радиопоглощающие конструкционные материалы. Такие материалы, используемые для сооружения военных или промышленных объектов, сочетают в себе наряду с высокими прочностными характеристиками свойство поглощать радиоволны, излучаемые радиолокационными станциями обнаружения противника.

И к тем и к другим материалам предъявляются следующие требования:

- минимальное отражение радиоволн от защищаемой поверхности;

- максимальное поглощение электромагнитных волн;

- широкий диапазон поглощаемой энергией по частоте;

- высокие прочностные характеристики;

- минимальные габариты и вес;

- способность работать в широком интервале положительных и отрицательных температур.

Поглощающие покрытия (рис. 5.8) обеспечивают уменьшение отражения в некотором диапазоне радиоволн. Они могут быть однослойными и многослойными. Многослойное покрытие обычно состоит из нескольких слоев материала с малой диэлектрической проницаемостью и поглощающих пленок, расположенных между слоями; увеличение числа слоев, и, следовательно, толщины покрытия приводит к уменьшению энергии отраженных радиоволн и расширению диапазонности его действия.

С целью увеличения площади «соприкосновения» поглощающего покрытия с электромагнитной радиоволной на практике широко применяются покрытия с так называемыми «геометрическими неоднородностями», в виде периодически повторяющихся пирамид и конусов. Наличие неровностей на поверхности покрытия приводит к тому, что электромагнитная энергия радиоволны, которая не преобразовывалась в тепловую в материале покрытия, диффузно рассеивается неровностями, а, следовательно, и интенсивность остаточного излучения, распространяющегося в направлении на радиолокационную станцию разведки, снижается.

Диэлектрик

Поглощающие пленки

Рис. 5.8. Радиопоглощающий материал - один из видов многослойного поглощающего материала (разрез)

Размеры пирамид или гофр определяют диапазонные свойства поглощающих покрытий. Если их высота больше или соизмерима с длиной волны падающей радиоволны, то ее отражение от поверхности покрытия будет носить диффузионный характер. Если длина волны падающего сигнала много больше высоты неровностей, то отражение будет происходить по зеркальному закону.

В интерференционных покрытиях эффект снижения ЭПР защищаемого объекта достигается за счет взаимного ослабления волн, отраженных от поверхности объекта и поверхности покрытия, в результате интерференции. Взаимное ослабление двух волн будет происходить, если между ними будет сдвиг по фазе на /2 (или ). Для этого необходимо выполнить следующее условие:

, (5.10)

, (5.11)

где

1 - толщина покрытия,

n - коэффициент преломления покрытия,

 - угол падения волны,

i=1,2,3,... - целое число.

, (5.12)

Где

 - коэффициент поглощения радиоволны за одно прохождение покрытия в прямом и обратном направлении; - модуль коэффициента отражения покрытия.

Условия (5.11) и (5.12) определяют параметры интерференционного покрытия. Условие (5.12) кроме того определяет тот факт, что интерференционное покрытие должно также обладать и поглощающими свойствами.

Интерференционные покрытия могут ослаблять отражение радиоволн от объекта в 1000 раз. Однако они дают хорошие результаты только в узком диапазоне частот, что ограничивает их применение. Более перспективными являются многослойные интерференционные покрытия, которые позволяют расширить диапазон рабочих длин волн.