Putina istorie

Atat sistemele IRST (infrared search & track sau infrared sighting & tracking) cat si cele FLIR (forward looking infrared) isi au originea in sistemul IRST model AAA-4 dezvoltat prima data de Texas Instrument la inceputul anilor ’50. Acest sistem a fost instalat pe modele F-8E si a fost utilizat in lupta in Vietnam. Texas Instrument (din 1997 parte a Raytheon) a dezvoltat sistemul incontinuu si astfel in 1963 a scos pe piata primul FLIR (intrat in productie in 1966).

Trebuie mentionat ca primele sisteme si dispozitive electro-optice foloseau un HDD (head down display) cu CRT (Cathode Ray Tube) care datorita conditiilor din cockpit  (vibratii, schimbari de temperature, forte G, expunerea la lumina zilei) precum si datorita interferentelor cauzate de celelalte sisteme ce utilizau tensiuni ridicate, au redus precizia si fiabilitatea acestor dispozitive si au dus la utilizarea lor pe scara redusa in anii de inceput. Odata cu aparitia SPA (staring plane array) sau FPA (focal plan array), a afisajelor cu cristale lichide (LCD) si LED iar din 1981 a HUD aceste neajunsuri de inceput, au fost inlaturate.

F-4 dispunea de TISEO (Target ID System Electro-Optical) montat la intradosul planului stang si AAA-4 IRST montat sub botul avionului iar F-14D dispunea de un ansamblu format din AN/AXX-1 Television Camera Set (TCS) care era derivat din TISEO, AN/AAS-42 IRST (care inlocuise modelul vechi ce se afla si pe B-52: AN/ALR-23 IRST produs de Cincinnati Electronics) si antena pentru. AN/ALQ 100 deception jamming pod, toate 3 in aceasi montura dispuse sub botul aeronavei.

Fiecare din cele 3 sisteme de detectie de pe F-14: radar (AN/AWG-9), IRST (AN/AAS 42) si sistemul video (AN/AXX-1) putea prelua rolul de master in detectarea tintelor.

Din pacate avioanele de vanatoare, interceptie si/sau multirol fabricate in USA nu au utilizat in mod standard, nici sisteme de detectie video si nici pe cele in infrarosu montate in corpul aeronavei (fie in fuselaj, fie in planuri), ci au preferat sa le utilizeze ca dispozitive si sisteme add on, sub forma de pod-uri acrosate, fie de piloni centrali fie de pilonii de sub aripi, bineinteles cu dezavantajele de rigoare: greutate crescuta, coeficient aerodinamic mai scazut, eventual manevrabilitate mai scazuta, reducerea numarului de puncte de acrosaj pentru arme si rezervoare largabile, consum crescut de carburant si nu in ultimul rand RCS mai mare. Exista si unele avantaje: fiind interschimbabile acestea pot fi montate/demontate functie de specificul misiunile de lupta, iar in cazul unui dispozitiv, sistem sau componenta de generatie noua, integrarea era facila fara sa necesite operatiuni asupra corpului aeronavei.

Bineinteles ca atat USAF cat si USNavy aveau capabilitatile sa contracareze aceste dezavantaje (nu acelasi lucru se poate spune despre unii din ceilalti utilizatori), insa rolul sistemelor de detectie pasiva a crescut intratat incat ultima generatie de avioane a integrat aceste dispozitive in corpul aeronavei in configuratie standard: F-35 este primul avion de la F-14D, care are un sistem ce reprezinta un compromis  combinand atat capabilitatile EO, IRST/FLIR intr-unul singur fiind de asemenea adaptat la constrangerile de spatiu disponibil: Electro-Optical Targeting System – EOTS (la care se adauga si DAS AN/AAQ-37), si a carui montura nu aduce prejudicii elementului stealth, insa care nici nu are capabilitatile unor sisteme independente/de sine statatoare EO si IRST ori FLIR. Exista de asemenea forte aeriene care opereaza avioane F-15 sau F-16 cu sisteme IRST/FLIR adaptate cerintelor lor, inglobate in corpul avionului (bineinteles cu costurile de rigoare).

 

Cate ceva despre detectie in spectrul vizibil si infrarosu

AN/AXX-1 Television Camera System (TCS) era un sistem compus din dispozitivul optic telescopic (WRA-1 Television Camera Assembly – TCA, care cuprindea camera propriuzisa vidicon, sistemul de lentile optice, un stabilizator giroscopic) si dintr-o unitate de alimentare cu energie si de control (WRA-2 Control Power Supply – CPS)

AN/AXX-1 Television Camera System (TCS)  putea detecta un C130 Hercules de la cca 65 km, un F-111 de la cca 74 km, un DC-10 air tanker de la cca 158 km si avea mai multe moduri de operare: tracking (putea urmarii o tinta in spectrul vizibil care prezenta un contrast fata de background de min 20%; mod de achizitie a tintei manual ori semi-automat), iar odata tinta fixate, se putea angaja modul de urmarire.

AN/AXX-1 TCS putea sa urmareasca in mod video, automat, tintele atat cu sistemul optic cu camp larg (WFOVWide field of View, cu un pas de 15.8 mrad) cat si cu un camp redus (NFOVNarrow field of View cu un pas de 4.8 mrad) cu o frecventa de cca. 5 grade pe secunda. TCS putea “conlucra” cu radarul pt gasirea, urmarirea si comanda focului (pentru tun).

In ziua de astazi, TALIOS (Targeting Long Range Identification Optronic System) produs de Thales (operational si pe Rafale M F3R din ianuarie 2020) si considerat de multi, ca fiind cel mai avansat sistem, acopera o gama extinsa de capabilitati, fiind integrat cu sistemele de navigatie si tintire de pe aeronava:

  • Detectarea si geolocalizarea tintelor pe timp de zi & noapte, inclusiv a tintelor mobile si in zone cu clutter ridicat si/sau contrast redus fata de background, utilizand senzori HD alb/negru, color si IR
  • Dispune de algoritmi multicriteriu pt tinte fixe sau in miscare
  • Desemnare a tintelor de la distanta mare, folosind un tracker laser si/sau marker laser, fie pentru atacarea acestora in mod autonom, fie in mod cooperare ( asigurand iluminarea tintelor pt terti, ori transmiterea datelor referiroare la tinta, via datalink)
  • ATD/ATR (Automatic Target Detection / Automatic Target Recognition)
  • FLIR integrat pentru navigatie
  • Furnizarea de imagini in timp real, integrate cu harti 3D
  • Este compatibil cu arme ghidate laser, INS/GPS ori pasive (IR, UV sau imagery-guided)
  • Asigura pilotului situational awareness prin intermediul Permanent VisionTM
  • Dispune de capabilitati NTISR (Non Traditional Information Surveillance & Reconnaissance) ceea ce ii da posibilitatea de a realiza in paralel efectuarea de misiuni de lupta: de atac, de recunoastere, de colectare de date si transmiterea acestora in timp real

 

FSO-IT (versiunea OSF Improved Technology disponibil din 2013) de la Thales (fostul Thomson-CSF Optronique, fostul Allied Signal Aerospatiale), poate detecta o tinta in infrarosu, in mod aer-aer, la altitudine joasa de la cca 110 km (60 nm), iar la o altitudine de 6100 m (20000 ft) de la o distanta de cca 130 km (70 nm), iar raza telemetrului laser este de 50 km (27 nm). De asemenea, capabilitatea de detectie&localizare poate creste prin faptul ca sistemul poate utiliza suplimentar, fata de proprii senzori, si sistemele de ghidare IR ale celor doua rachete MICA acrosate in varful planurilor, insa FSO nu are acelasi camp larg de “vedere” ca si TALIOS, montura camerelor la TALIOS permite baleierea unui camp la un unghi mult mai larg decat FSO (care are un unghi de doar 14 grade pe axa verticala, cu vedere in jos)  oferind astfel avantaje in special in misiunile aer-sol.

FSO (componenta IRST/FLIR) opereaza in banda 3-5 µm si 8-12 µm, are cca 95 kg si un volum de 0.09 m3.

TALIOS opereaza in urmatoarele benzi: componenta IRST/FLIR: 3-5 µm; componenta TV: 0.7 – 0.9 μm, iar lungimile de unda pentru componenta laser sunt: 1.5 μm pentru range-finding, 1.06 μm pentru target designation si spot tracking, 0.8 μm pentru laser marker.

Spectrul infrarosu se divide in 3 segmente: SWIR (short wave IR): 0.76–2 µm; MWIR (medium wave IR): 2–6 µm; LWIR (long wave IR): 6–1000 µm, spectrul vizibil ocupand banda: 0.37–0.75 µm

Apa (vaporii de apa) atenueaza puternic undele din spectrul infrarosu, astfel incat cu cat altitudinea creste, creste si precizia de detectie.

In general senzorii sistemelor IRST si FLIR utilizeaza benzile MWIR (3–5 µm) si LWIR (8–14 µm) deoarece aceste intervale de lungimi de unda, sunt mai putin atenuate de vaporii de apa si provin de la caldura radiata direct de catre tinta, fata de SWIR (1–2.5 µm) care sunt reflectate (caldura reflectata de parti ale aeronavei provenita de la radiatia solara sau terestra). Senzori ce opereaza in banda LWIR sunt propice a fi utilizati pentru tinte mai reci, pe cand cei ce opereaza in banda MWIR sunt utilizati pentru contrastul puternic. Senzorii din banda SWIR au avantajul de a fi mai putin voluminosi, mai usori si pentru ca pot detecta iluminarea cu laser.

Cateva elemente constructive au o pondere majora in calitatea senzorilor IR.

Sticla blocheaza radiatiile infrarosiii cu lungimi de unda mai mare de 3 µm, astfel incat domurile protectoare (atat la IRST, FLIR insa si la capetele IR ale rachetelor), sunt realizate din materiale alternative ce nu blocheaza lungimile de unda in care va opera senzorul. Alte elemente luate in calcul la alegerea materialului domurilor sunt indicele de refractie, dispersia, incalzirea prin frecare cu aerul (domul incalzindu-se va emite radiatii care pot suprasatura senzorul), coeficientul de dilatare termica si nu in ultimul rand forma domului.

Sistemul de lentile utilizat (pentru senzorii IR, o apertura mai mare este considerata mai propice deoarece permit captarea mai buna a radiatiilor). Sistemele de lentile refractive permit captarea mai buna a luminii, insa induc aberatii cromatice care trebuiesc corectate (ce induc costuri mai mari). Pe de alta parte sistemele de lentile reflective nu induc aceste aberatii, insa datorita oglinzilor implica si dispozitive opto-mecanice, duc la o montura mai mare (la distanta focala echivalenta cu a unui sistem refractiv).

 

Traductorii propriuzisi, transforma o marime fizica (radiatia infrarosie), intr-o marime electrica, materialele din care sunt fabricati senzorii acestora, sunt in general:

Sulfat de plumb (PbS): sensibil la lungimi de unda in plaja 1-2.5 µm

MCT- telura mercur cadmiu (HgCdTe): utilizat pt senzori din spectrul MWIR si LWIR 3-30 µm

Antomonid de indiu (InSb): utilizat pt senzori cu performante ridicate in lungimile de unda 2-5 µm

Antomonid de indiu si arsenic (InAsSb)

Siliciu (Si) si Germaniu (Ge)

Monosilicat de platina (PtSi)

 

Ultimele doua componente ale unui sistem IRST/FLIR: unitatea de procesare si nu in ultimul rand sub-sistemul de climatizare. Sistemele actuale de climatizare folosesc hidrogen sau azot lichid pentru  a racii cat mai mult senzorii, astfel incat acestia sa poata detecta si cele mai mici amprente IR. Algoritmii utilizat si puterile de calcul ale n-unitatilor de procesare actuale, pentru detectarea si decelarea, tintelor sunt mult peste primele incercari din ani ‘50.

 

 

Sisteme EO, de navigatie si ochire pentru F-16

 

Pe F-16 A/B MLU pilotul primeste informatiile pe HUD si pe CMFD (color multifunction display)

 

 

Ce au vecinii ( de la sud, nord, est, est-nord-est)?

Cu toate ca ambele sisteme, atat IRST cat si FLIR se bazeaza pe acelasi principiu, diferentele intre ele sunt oarecum asemanatoare cu cele dintre teleobiective si obiectivele wide angle (weitwinkel sau grandagular): FLIR se concentreaza cu o acuratete mai ridicata asupra unei suprafete mai restranse (si este asociat cu sistemul laser de ochire), pe cand IRST, cu o acuratete mai scazuta, are posibilitatea de a supraveghea o suprafata mai larga si actioneaza asemanator cu un radar cu scanare mecanica : track while scan (si la fel ca si un radar poate identifica, localiza si urmarii tinte multiple).

Nu intamplator, in ultimii ani, mai toti producatorii de avioane de lupta (inclsiv cei din USA) inglobeaza aceste sisteme fie in corpul aeronavelor, fie atasate ca si pod-uri si le dezvolta pentru a creste atat raza de detectie, cat si precizia lor.

Principalii “vinovati” sunt dezvoltarea tehnologiilor stealth si a sistemelor de  detectie pasiva ce imbina  diversi senzori in sisteme complexe, etalonul de aur in detectie pasiva, reprezentandu-l F-22 care, cu combinatia AN/AAR-56 (infrared and ultraviolet missile launch detector) si AN/ALR 94 (radar warning receiver) ce este un detector pasiv cu mai mult de 30 de antene inglobate in fuselajul si planurile avionului, si care are o raza de detectie de peste 463 km (250 nm) nu lasa multe sanse altor avioane de lupta, din moment ce aceasta raza de detectie acopera 360 de grade in toate benzile, iar in anumite cazuri le poate detecta atat de précis (narrowband interleaved search and track – NBILST) incat sistemul este utilizat pt a oferi distanta si viteza avionului tinta, astfel incat sa poata fi lansata o racheta AIM-120 AMRAAM.

 

Din moment ce nu poti detecta cu radarul propriu un avion, insa acesta te poate detecta de la distante atat de mari, esti oarecum obligat sa gasesti alternative.

Este un sistem combinat IRST/FLIR (detectie, localizare, urmarire si ochire) capabil sa suplineasca radarul? In anumite cazuri, destul de multe, raspunsul este: teoretic da.

Este capabil un sistem combinat IRST/FLIR capabil sa detecteze un avion stealth de generatia 5?  In anumite cazuri, destul de multe, raspunsul este: teoretic da.

Practic e nevoie de ceva mai mult (si nu e vorba de noroc) pt a putea avea sorti de izbanda.

Una din problemele EO / FLIR este ca nu stii incotro sa indrepti obiectivul ! Nu sti de unde vine inamicul astfel incat sa poti sa il detectezi din timp si sa il ochesti cu un sistem pasiv EO/IRST/FLIR, fara sa iti desconspiri pozitia (odata ce ai “pus” tracker-ul laser, nu mai este sistem pasiv).

 

IAT

Surse:

 

Fise de date de la producatori (Northrop Grumman, UTC AEROSPACE SYSTEMS, THALES, Rafael, Aselsan, Leonardo, Lockheed Martin, etc)

F-16A/B MLU-Manual- PRODUCTION TAPE M2 THE PILOT’S GUIDE to new capabilities & cockpit enhancements Part 1&2

O&M Camera Set Television AN / AXX -1

List of military electronics of the United States

 

https://spie.org/samples/PM280.pdf

http://www.scienpress.com/Upload/JCM/Vol%209_1_3.pdf

www.globalsecurity.org

https://military.wikia.org

https://www.milavia.net

https://archive.vn/GFS1file:///F:/RuMilitary/FLIR%20IRST%20Electro%20Optical%20POD/Optical%20Warfare%20-%20The%20New%20Frontier.html

https://theboresight.blogspot.com/2009/07/airborne-infrared-and-supersonic.html

https://foxtrotalpha.jalopnik.com/infrared-search-and-track-systems-and-the-future-of-the-1691441747

https://foxtrotalpha.jalopnik.com/is-the-f-35s-targeting-system-really-10-years-behind-cu-1676442535

37 de comentarii:

  1. Interesant eu știam ca avem un sistem da de unde avem 2….

  2. Iat, jos palaria, impresionanta cantitatea de date tehnice, la fel ca la articolulul despre F16. Multumesc.

    1
  3. Foarte utila informatia. Multumesc frumos.

    1
  4. FLIR & IRST: What is the difference?

    4
  5. Excelent articol IAT, ca de obicei! Ceva mai multe detalii daca ai in legatura cu sistemele EO ce urmeaza a fi instalate pe F16 ale RoAF in programul urmator de upgrade, cred ca ar fi utile si ne-ar interesa pe toti. Multumesc

    • Contracts For May 18, 2020
      Lockheed Martin Corp., Orlando, Florida, has been awarded a ceiling $485,000,000 indefinite-delivery/indefinite-quantity contract for Department of Defense and Foreign Military Sales (FMS) Sniper, Infrared Search and Track (IRST); and Low Altitude Navigation and Targeting Infrared for Night (LANTIRN) navigation pod (fixed wing) hardware production. This contract provides the necessary resources required for the management, fabrication, upgrade/retrofit, integration support and testing and shipping of its non-developmental item (NDI) Sniper Advanced Targeting Pods (ATP) System, NDI LANTIRN Fixed Image Navigation Set upgrades, and the NDI IRST system as it relates to the requirements document associated with each specific delivery order placed under this contract. Work will be performed in Orlando, Florida, and various locations to be identified at the order level. The work is expected to be completed by May 2025. This contract involves FMS to (this list is not all inclusive): Bahrain, Belgium, Bulgaria, Canada, Egypt, Greece, Indonesia, Iraq, Israel, Jordan, Republic of Korea, Kuwait, Morocco, Netherlands, Norway, Oman, Pakistan, Poland, Qatar, Romania, Saudi Arabia, Slovakia, Taiwan, Thailand and Turkey. This award is the result of a sole-source acquisition. FMS funds in the amount of $34,900,000 are being obligated at the time of award under delivery order FA8540-20-F-0034 for the country of Morocco. Air Force Life Cycle Management Center, Robins Air Force Base, Georgia, is the contracting activity (FA8540‐20‐D‐0001).

    • Pod-ul Lightening care initial fusese destinat MiG21-LanceR poate fi utilizat si pe F-16 AM/BM (fiind produs de Rafael a fost relativ facil de integrat pe MiG21-LanceR cu casca Elbit DASH, cu radarul IAI Elta EL/M 2032M de pe varianta C si Elta EL/M 2001B de pe variantele A,B si cu EW ELTA EL/L 8222R): https://www.rafael.co.il/wp-content/uploads/2019/03/Litening-brochure.pdf

      Daca RoAF doreste munitie sa achizitioneze AGM-88 HARM mai se poate lua AN/ASQ-123, insa mai mult…nu stiu zau pt F-16 AM/BM.

      Ca parere strict personala (asta ca se aproprie Craciunul) , va exista probabil o fereastra cu o oportunitate unica daca in final USA va vinde F-35 catre UAE: sa se achizitioneze F-16 E/F (care este denumit si “F-35 saracului”) cand UAE va renunta la ele (cred ca mai au pana in 70 de avioane ok). Insa negocierile trebuiesc purtate cu LM, guvernele USA si UAE. Cam greu!

      Cu F-16 E/F intradevar ai mai multe capabilitati : radar AESA, IRST/FLIR, cel mai puternic motor, rezervoare CFT, o varietate mai mare de munitie integrata (poate duce 2 x AGM-84 Harpoon)

      1
  6. Excelent intradevar, felicitari autorului.
    Stiam ca americanii nu au folosit sistemele IRST la fel de mult precum sovieticii si europenii si nu intelegeam logica. Acum am inteles-o…

  7. cam ce rachete ghidate si bombe poate folosi cu litening

  8. IAT, am mai recitit o data articolul, mai pe indelete, si e ceva care mi se pare ciudat:
    ” AN/AXX-1 Television Camera System (TCS) putea detecta un C130 Hercules de la cca 65 km, un F-111 de la cca 74 km…” Deci daca inteleg bine putea detecta la o distanta mai mare F111, care are totusi o anvergura la jumatate din cea a unui C130. Nu ar fi trebuit sa fie un pic invers?

    • Am gasit aceasi informatie in 3 surse diferite (insa mai mult ca sigur a treia, copiase pe cea de-a doua).
      Nu pot sa inserez imagine (manual este vechi, dactilografiat), specificatiile impuse producatorului erau clare insa si destul de vagi: „the TCs shall be capable of automatically video tracking any airborne target within its cone of vision, that has an apparent contrast at the system input of not less than 20%. Contrast is considered as the ration of the difference between the target brightness (Bt) and the target background brightness (Bb)…..The target must exhibit an image that is not less than three raster lines (TV lines) high, in uncluttered, uniform background…”
      Banuiesc ca F-111 era mai usor de distins pe orice fundal, decat un C-130. Imaginile preluate de camera video, erau filtrate, si convertite si corelate cu informatiile primite de la radar

      1
    • nu sunt sigur ca m-am facut inteles, insa nu gandii in termeni de sec 21: nu aveau baze de date cu potentiale tinte si algoritmi de identificare. Algoritimii de baleiere erau f.simplii. Gandeste ca nu sesizeaza marimea obiectului ci diferenta de contrast. Ca si cand te-ai duce la polul nord: nu ai vedea usor un urs polar, insa daca ar exista pinguini (stiu, doar la polul sud, insa de dragul comparatiei, sa admitem), pe acesta chiar daca este mai mic, l-ai distinge pe fundalul alb al zapezii mult mai facil

      4
  9. Placut articolul! Multumim!

    Oare cat de detectabile sunt dronele pentru sisteme FLIR?

    • depinde de drone – interesul este doar pt wing-man drones ! asa cum i-am spus si lui George, sper sa raspund in articolul urmator

      casa anticipez: poti avea blip-uri pe radar de la un interceptor/multirol/etc si o drona wing man (care mai toate au profile stealth) , insa avand un IRST poti mult mai facil si sigur sa le identifici dupa amprenta IR. la cele rusesti cu atat mai simplu: toate avioanele lor de vanatore sunt bimotoare, pe cand S-70 Okhotnik va fi monomotor

    • daca te referi la sisteme terestre e mai simplu (si fac diferenta intre drone si pasari): file:///C:/Users/TAI/AppData/Local/Temp/Ranger-R20SS-3D-Datasheet-US.pdf

  10. Excelent articol, chiar daca m-ai pierdut la unele chesti tehnice cu frecvente & stuff.

    Cateva observatii/completari:

    1) istoric, au pornit de la telemetrul optic si au ajuns la camere de inalta definitie cu vedere de noapte si sisteme automate de recunoastere a tintei. Cred ca astazi e foarte important sa fuzionezi datele de la mai multi senzori diferiti.

    2) Atat timp cat nu folosesti laserul, este un sistem pasiv (nu emite), ceea ce e important. Pe „tacerea radio” a inceput sa se puna iarasi accentul, fiind favorizati senzorii pasivi in detrimentul celor activi care te cam anunta potentialului inamic.

    3) FLIR se gaseste si pe nave pentru dirijarea artileriei si nu numai. Le-au pus si pe vedetele blindate fluviale (probabil si pe monitoare curand), un senzor foarte important mai ales ca vorbim de o nava purtatoare de artilerie.

    Daca tot ti-ai luat avant cu scrisul, poate detaliezi putin avantajele si dezavantajele senzorului NSM, e in aceeasi zona de discutie si a generat dezbateri aprinse pe sait.

    Keep up the good work! 🙂

  11. Avantajul enorm al sistemelor IRST este faptul ca sunt pasive, vezi fara sa fii vazut si evident poti lovi primul.
    Iar odata cu cresterea semnificativa a razei de actiune devine o alternativa foarte viabila a radarului, nu in sensul ca va inlocui radarul la bordul avioanelor ci mai mult dpdv al folosirii in lupta, unde un singur aparat isi tine radarul aprins (daca ai si un AWACS in vecinatate este perfect) in timp ce restul aparatelor din escadrila vin „tacuta” in haita si le vezi atunci cand pleaca racheta…

  12. Mi-a placut articolul! Interesant si util. |Multumim ca ne tii la curent cu dezvotlarile tehnologice, Parca prea concis, sau poate ca mi-a placut subiectul si as fi vrut sa petrec mai mult citind la el. Si sigur as fi interesat sa aflu despre cele de pe EF si JAS39, desi nu stiu cat de abundente sunt sursele.

  13. https://www.rumaniamilitary.ro/wp-content/uploads/2020/12/2.jpg

    Ce arati tu acolo ala e tunul de bord, AAA-4 pe F-4 era montat mai in fata si sub radomul de la radar.

    Uite aici un exemplu: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/The_Phantom_menace._March_CA_%288203458393%29.jpg

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *