Аэростаты заграждения: опыт ВОВ и современная защита от БПЛА

РЕФЕРАТ
Научная работа содержит 24 с. 10 рис ,10 источников.
Ключевые слова: Аэростат заграждения, БПЛА, ПВО.
Актуальность исследования определяется острой потребностью
в недорогих, но эффективных средствах физического противодействия БПЛА,
которые могли бы создавать непреодолимые или труднопреодолимые барьеры
на пути их пролета. Одним из перспективных направлений является
использование аэростатов заграждения.
Целью
данной
военно
научной
работы
является
изучение
исторического опыта применения аэростатов заграждения в годы Великой
Отечественной войны (на примере обороны Москвы) и разработка на его
основе концепции современной системы аэростатно-сетевого заграждения,
предназначенной для защиты объектов от беспилотных летательных аппаратов.
Задачи исследования
1) Изучить историю создания и применения аэростатов заграждения
в системе ПВО Москвы в 1941–1945 гг., определить их типы, количество,
высоты подъема, эффективность и роль в отражении налетов авиации.
2) Проанализировать современное состояние использования аэростатов
и обосновать концепцию защиты от БПЛА с помощью аэростатов с натянутыми
между ними сетками, выявить основные принципы действия и возможные
сценарии применения.
3)
Разработать
технический
облик
системы
аэростатно-сетевого
заграждения: выбрать материалы оболочки аэростатов, тип наполняющего газа,
определить размеры и объемы, рассчитать параметры сети, предложить схему
крепления и удержания, оценить плюсы и минусы, сформулировать пути
улучшения
Методы исследования – логический анализ технологической базы,
развитие и опыт использования аэростатов заграждения в современности.
Данная работа позволит расширить кругозор в данной области,
познакомиться с новейшими достижениями науки и техники.
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 4
ГЛАВА 1 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ИЗ ВОВ 1941–1945 гг.:
ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОСТАТОВ ЗАГРАЖДЕНИЯ НАД МОСКВОЙ ................... 6
ГЛАВА 2 АЭРОСТАТЫ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ
ИХ КАК ЗАЩИТА ОТ БПЛА С ПОМОЩЬЮ ДОБАВЛЕНИЯ СЕТКИ МЕЖДУ
НИМИ ......................................................................................................................... 11
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ АЭРОСТАТНОСЕТЕВОГО ЗАГРАЖДЕНИЯ: МАТЕРИАЛЫ, РАЗМЕРЫ, НАПОЛНЕНИЯ,
ПАРАМЕТРЫ СЕТИ, СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ, ПЛЮСЫ, МИНУСЫ И ПУТИ
УЛУЧШЕНИЯ ........................................................................................................... 15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... 24
3
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития военных технологий характеризуется
стремительным ростом использования беспилотных летательных аппаратов
(БПЛА) различного класса — от миниатюрных квадрокоптеров до крупных
разведывательных и ударных дронов. БПЛА стали неотъемлемой частью
вооруженных конфликтов последних десятилетий, а в условиях специальной
военной операции их роль многократно возросла. Малые и средние
беспилотники активно применяются для разведки, корректировки огня, сброса
боеприпасов, а также в качестве барражирующих боеприпасов. При этом
традиционные средства противовоздушной обороны (ПВО), рассчитанные
на поражение пилотируемых самолетов и крупных ракет, зачастую оказываются
неэффективными или экономически нецелесообразными против массового
применения дешевых дронов.
Возникает острая потребность в недорогих, но эффективных средствах
физического
противодействия
БПЛА,
которые
могли
бы
создавать
непреодолимые или труднопреодолимые барьеры на пути их пролета. Одним
из
перспективных
направлений
является
использование
аэростатов
заграждения, хорошо известных еще со времен Второй мировой войны,
но адаптированных под новые задачи — в комбинации с прочными сетками,
натянутыми между ними. Такая система способна перехватывать дроны,
запутывая их винты или удерживая корпус, что предотвращает проникновение
в охраняемую зону.
Цель работы: изучение исторического опыта применения аэростатов
заграждения в годы Великой Отечественной войны (на примере обороны
Москвы) и разработка на его основе концепции современной системы
аэростатно-сетевого заграждения, предназначенной для защиты объектов
от беспилотных летательных аппаратов, с обоснованием материалов, размеров,
способов наполнения и крепления.
4
Задачи работы:
1) Изучить историю создания и применения аэростатов заграждения
в системе ПВО Москвы в 1941–1945 гг., определить их типы, количество,
высоты подъема, эффективность и роль в отражении налетов авиации.
2) Проанализировать современное состояние использования аэростатов
и обосновать концепцию защиты от БПЛА с помощью аэростатов с натянутыми
между ними сетками, выявить основные принципы действия и возможные
сценарии применения.
3)
Разработать
технический
облик
системы
аэростатно-сетевого
заграждения: выбрать материалы оболочки аэростатов, тип наполняющего газа,
определить размеры и объемы, рассчитать параметры сети (материал, вес,
площадь, размер ячеи), предложить схему крепления и удержания, оценить
плюсы и минусы, сформулировать пути улучшения.
5
ГЛАВА 1 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ИЗ ВОВ 1941–1945 гг.:
ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОСТАТОВ ЗАГРАЖДЕНИЯ НАД МОСКВОЙ
Аэростатные заграждения - это специальные привязные аэростаты
(воздушные шары, наполненные газом легче воздуха), которые создают
физический барьер для низколетящих летательных аппаратов, в первую очередь
самолётов противника. Их основная задача - затруднить противнику прицельное
бомбометание с пикирования, вынуждая летать на больших высотах, где
точность ударов резко падает. Рисунок 1.
Рисунок 1 - Пример аэростатного заграждения
1.1 Предпосылки создания аэростатных заграждений
К началу Великой Отечественной войны Советский Союз обладал
определенным опытом применения аэростатов в военных целях. Еще в 19201930-е годы в СССР велись работы по созданию аэростатов наблюдения, связи
и заграждения. Аэростаты заграждения предназначались для создания
в воздушном пространстве вертикальных тросовых препятствий, которые
должны были помешать пролету самолетов противника на малых и средних
высотах, заставить их подняться выше, где они становились более уязвимыми
для зенитной артиллерии, либо вообще отказаться от выполнения задачи.
Идея использования аэростатов как средства противовоздушной обороны
не была новой - подобные системы применялись в годы Первой мировой войны,
6
а также в межвоенный период в Великобритании, Франции и Германии. Однако
именно в СССР к началу 1940-х годов сложилась целостная концепция
массированного применения аэростатов заграждения для прикрытия крупных
городов и промышленных центров.
Москва, как столица и важнейший политико-экономический центр,
требовала
особой
массированные
защиты.
бомбардировки
Немецкое
города,
командование
рассчитывая
планировало
подавить
волю
к сопротивлению. Поэтому наряду с истребительной авиацией и зенитной
артиллерией важное место в системе ПВО Москвы отводилось аэростатам
заграждения.
1.2 Организация аэростатного заграждения Москвы
К началу войны в составе ПВО Москвы имелось несколько частей аэростатов
заграждения. Основной организационной единицей был полк (позднее дивизия)
аэростатов заграждения. На 22 июня 1941 года в Московской зоне ПВО
насчитывалось 6 полков аэростатов заграждения, в которых было развернуто
около 800-900 аэростатных постов. К осени 1941 года, когда угроза налетов
стала максимальной, количество постов было увеличено до 1200-1500,
а численность аэростатов достигла примерно 1500–2000 единиц (с учетом
резервных).
Аэростатные посты размещались по концентрическим кольцам вокруг
центра
города
и
вдоль
наиболее
вероятных
направлений
подлета
бомбардировщиков. Плотность заграждения была неравномерной: наибольшая
концентрация аэростатов приходилась на западное и юго-западное направления,
откуда чаще всего появлялась немецкая авиация.
Каждый пост включал:
1) один или два аэростата;
2) лебедку с тросом;
3) газгольдер или баллоны с водородом;
4) команду из 6-12 человек (командир поста, моторист, газовщики,
тросовщики);
7
5) средства связи и наблюдения.
Аэростаты поднимались на высоту от 2000 до 4500 метров в зависимости
от типа и тактической обстановки. Тросы, удерживающие аэростаты, имели
длину до 4000–5000 метров и диаметр 4–6 мм. Они были выполнены
из высокопрочной стальной проволоки с разрывным усилием около 600–800 кг.
Тросы могли быть одиночными или с дополнительными ответвлениями,
создающими многократные препятствия.
Рисунок 2 - организация аэростатного заграждения москвы
1.3 Типы аэростатов заграждения, применявшихся над Москвой
В советских частях ПВО использовались аэростаты заграждения
нескольких типов, различавшихся объемом, высотой подъема и конструкцией.
Аэростат АЗ-1 - одноместный аэростат заграждения объемом около 300350 кубических метров. Оболочка изготавливалась из прорезиненной ткани,
наполнялась водородом. Высота подъема до 3000-3500 метров. Масса полезной
нагрузки (трос) до 150-200 кг.
8
Рисунок 3 - аэростат АЗ - 1
Аэростат АЗ-2 (АЗ-2бис) - более крупный, объемом 650-800 куб. м,
высота подъема до 4500 метров. Масса троса до 400 кг. Использовался для
создания заграждений на больших высотах.
Рисунок 4 - аэростат АЗ-2 (АЗ-2бис)
Аэростат КАЗ-1 - комбинированный аэростат заграждения, который мог
использоваться и как аэростат наблюдения. Объем около 1000 куб. м.
Рисунок 5 - аэростат КАЗ-1
9
Аэростаты-параваны - небольшие аэростаты, поднимавшие
дополнительные тросы для усиления заграждения.
Рисунок 6 - аэростаты-параваны
Таким образом можно сделать вывод, что годы Великой Отечественной
войны аэростаты заграждения являлись неотъемлемым элементом системы
противовоздушной обороны Москвы. Массированное применение (до 15002000 аэростатов) создавало вертикальные тросовые заграждения на высотах
до 4500 метров, что вынуждало авиацию противника действовать с больших
высот, снижая точность бомбометания и повышая уязвимость для зенитной
артиллерии. Основными типами были аэростаты АЗ-1, АЗ-2 и КАЗ-1,
наполняемые водородом. Несмотря на потери и взрывоопасность водорода,
система доказала свою эффективность как средство психологического
и тактического сдерживания. Этот опыт ценен и сегодня, поскольку принципы
создания воздушных заграждений могут быть адаптированы к современным
угрозам, в частности к борьбе с беспилотными летательными аппаратами.
10
ГЛАВА 2 АЭРОСТАТЫ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ И
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИХ КАК ЗАЩИТА ОТ БПЛА С ПОМОЩЬЮ
ДОБАВЛЕНИЯ СЕТКИ МЕЖДУ НИМИ
Аэростаты в настоящее время - это перспективный элемент для
локальной,
точечной
защиты
конкретных
объектов:
промышленных
предприятий, инфраструктурных узлов, складов. Но в качестве единственного
и всеобъемлющего средства ПВО их рассматривать не стоит - эффективнее
всего они работают в комплексе с другими методами.
2.1 Современное состояние аэростатной техники
Несмотря
на
бурное
развитие
радиолокации,
ракетного
оружия
и беспилотной авиации, аэростаты не исчезли из арсенала военных
и гражданских технологий. В настоящее время аэростаты применяются для:
1) ведения разведки и наблюдения (привязные аэростаты с оптикоэлектронными
системами,
например,
американские
JLENS,
израильские системы);
2) ретрансляции связи;
3) метеорологических исследований;
4) рекламных и туристических целей.
Современные
аэростаты
изготавливаются
из
высокопрочных
синтетических материалов (полиэстер с полиуретановым покрытием, кевлар,
вектор), наполняются, как правило, инертным гелием, что исключает
взрывоопасность.
Системы
управления
лебедками
автоматизированы,
обеспечивая точное удержание высоты и быстрое изменение положения.
В военном деле аэростаты вновь привлекли внимание в контексте борьбы
с маловысотными и низкоскоростными целями, в частности с БПЛА.
Их преимущества - длительное время нахождения в воздухе, низкая стоимость
эксплуатации, возможность нести полезную нагрузку, радиолокационная
малозаметность (если оболочка из радиопрозрачных материалов).
2.2 Проблема защиты от БПЛА и роль физических барьеров
11
Современные
средства
ПВО,
ориентированные
на
поражение
высокоскоростных целей, часто неэффективны против малых дронов из-за:
• малой эффективной площади рассеяния (ЭПР) БПЛА, затрудняющей
обнаружение и сопровождение;
• низкой скорости, что усложняет применение ракет с радиолокационным
наведением;
• массовости применения (рой дронов), исчерпывающей боекомплект;
• высокой стоимости зенитных ракет по сравнению с дешевыми дронами.
Поэтому все большее внимание уделяется физическим барьерам, которые
не требуют точного наведения и могут перехватывать дроны механически.
К таким барьерам относятся сетки, натянутые между вышками, столбами,
зданиями, а также между аэростатами. Аэростаты позволяют поднять сеть
на значительную высоту (до нескольких сотен метров) и перекрыть обширное
воздушное пространство.
2.3 Концепция аэростатно-сетевого заграждения
Предлагаемая система представляет собой группу привязных аэростатов,
расположенных на определенном расстоянии друг от друга, между которыми
натянута специальная сетка. Сетка выполнена из легкого, но прочного
материала (например, капрон, кевлар, сверхвысокомолекулярный полиэтилен).
Ячейки сети подбираются такого размера, чтобы в них застревали винты или
корпус БПЛА, но при этом сеть оставалась бы достаточно легкой.
Принцип действия: дрон, летящий на малой высоте (до 200–300 метров),
встречает на своем пути вертикальную сетку, которая либо запутывает
его винты, либо удерживает аппарат, не давая продолжить полет. В результате
дрон теряет управление и падает или зависает на сети, после чего может быть
обезврежен.
Основные сценарии применения:
1)
прикрытие
точечных
объектов
электростанций);
12
(командных
пунктов,
складов,
2) создание заграждений на вероятных маршрутах пролета дронов (вдоль
дорог, над ущельями, между зданиями);
3) временная защита мобильных группировок на позициях.
2.4 Преимущества и ограничения аэростатно-сетевых заграждений
Преимущества:
1) низкая стоимость развертывания и эксплуатации по сравнению
с ракетными и лазерными системами;
2) возможность быстрого развертывания (время подъема аэростатов десятки минут);
3) пассивный принцип действия - не требует излучения, что исключает
постановку помех;
4) возможность перекрытия больших площадей при малом количестве
аэростатов;
4) устойчивость к массовым атакам (рой дронов) - сеть не «расходуется»;
5) возможность комбинирования с другими средствами (например, с РЛС
для обнаружения и целеуказания).
Ограничения:
1) зависимость от погодных условий (сильный ветер, гроза, обледенение);
2) уязвимость аэростатов от огня стрелкового оружия и осколков;
3) необходимость постоянного контроля натяжения сети;
4) ограниченная высота подъема (обычно до 300–500 метров);
5)
сложность
быстрого
перемещения
системы
при
изменении
направления угрозы.
Тем не менее, для защиты стационарных объектов от малоразмерных
дронов такая система может быть вполне эффективной.
Тем самым можно сделать вывод о том, что аэростаты в настоящее
время переживают второе рождение в качестве носителей аппаратуры
наблюдения и средств противодействия БПЛА. Концепция аэростатно-сетевого
заграждения, основанная на натяжении между привязными аэростатами
прочной
сетки,
является
логичным развитием
13
исторического
опыта.
Она позволяет создать физический барьер в воздухе, который не требует
сложного
наведения
и
способен
задерживать
малые
беспилотники.
Преимуществами являются дешевизна, пассивность и возможность быстрого
развертывания. Основные ограничения связаны с погодой и уязвимостью
аэростатов. В целом, данная концепция заслуживает дальнейшей технической
проработки.
14
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ
АЭРОСТАТНО-СЕТЕВОГО ЗАГРАЖДЕНИЯ: МАТЕРИАЛЫ, РАЗМЕРЫ,
НАПОЛНЕНИЯ, ПАРАМЕТРЫ СЕТИ, СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ,
ПЛЮСЫ, МИНУСЫ И ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ
3.1 Исходные требования и допущения Для разработки конструкции
примем следующие исходные данные и требования: Назначение: защита
стационарного объекта (например, военной базы, склада) от малых и средних
БПЛА массой до 25 кг, скоростью до 50 м/с, летящих на высоте до 300 метров.
1) Зона перекрытия: необходимо создать вертикальную стену заграждения
длиной 500 метров и высотой 300 метров.
2) Условия эксплуатации: умеренный климат, скорость ветра до 20 м/с,
температура от -30°C до +40°C.
3) Время развертывания: не более 2 часов.
4) Стоимость: минимально возможная, с использованием доступных
материалов.
3.2 Выбор материала оболочки аэростатов и наполняющего газа
Оболочка аэростата должна быть легкой, газонепроницаемой, прочной
на разрыв и устойчивой к ультрафиолетовому излучению и атмосферным
воздействиям.
Рассмотрим несколько вариантов:
1) Полиэстер с полиуретановым покрытием (ткань ПУ): плотность 200300 г/м², прочность на разрыв 200-300 Н/5см, газонепроницаемость хорошая
для гелия. Стоимость умеренная. Недостаток: относительно тяжелая для
больших объемов.
15
Рисунок 7 - полиэстер с полиуретановым покрытием (ткань ПУ)
2) Полиамид (капрон) с силиконовым покрытием: легче, но дороже,
прочность на разрыв 150–250 Н/5см. Применяется для спортивных аэростатов.
Рисунок 8 - полиамид (капрон) с силиконовым покрытием
3) Пленка из полиэтилентерефталата (ПЭТ, лавсан) с металлизированным
слоем: очень легкая (50–100 г/м²), но менее прочная, требует бережного
обращения.
16
Рисунок 9 - пленка из полиэтилентерефталата (ПЭТ, лавсан) с
металлизированным слоем
4) Комбинированные ткани (например, вектран, кевлар) с пленочным
покрытием: максимальная прочность при малом весе, но стоимость высокая.
Рисунок 10.
Рисунок 10 - комбинированная ткань: вектран
Для нашей системы, где аэростаты должны длительное время находиться
в
натянутом
состоянии
и
выдерживать
ветровые
нагрузки,
наиболее
рациональным выбором является ткань на основе полиэстера с полиуретановым
покрытием плотностью 250 г/м². Она обеспечивает достаточную прочность,
приемлемую стоимость и технологичность изготовления.
В качестве подъемного газа возможны два основных варианта: водород
и гелий.
Водород обладает максимальной подъемной силой (1,2 кг/м³ против 1,0
кг/м³ у гелия при нормальных условиях), дешев в производстве, но чрезвычайно
взрывоопасен при смешивании с воздухом. Использование водорода требует
строгих мер безопасности и недопустимо вблизи боевых действий из-за риска
возгорания от пуль и осколков.
Гелий инертен, безопасен, но дороже и имеет несколько меньшую
подъемную силу. Однако для военных применений безопасность является
решающим фактором.
Выбираем гелий как основной наполняющий газ. Его стоимость
приемлема при разовом заполнении, а утечки можно восполнять.
17
3.3 Определение размеров и объемов аэростатов
Для удержания сети массой M_сети на высоте H требуется подъемная
сила
F = M_сети * g + собственная масса аэростата и троса.
Объем аэростата V определяется из условия:
подъемная сила гелия (ρ_возд - ρ_гелия) * V * g
должна быть больше суммарного веса нагрузки.
Примем, что нам нужно перекрыть стену 500 м х 300 м. Предположим,
что аэростаты расставляются с интервалом 100 метров друг от друга. Тогда
потребуется 6 аэростатов (по краям и через каждые 100 м). Высота подъема
верхней кромки сети 300 м, нижняя кромка сети должна находиться на высоте
около 10 м (чтобы не мешать наземному движению), тогда высота сети 290 м.
Сеть между двумя аэростатами имеет размеры: ширина (горизонталь) 100
м, высота 290 м. Площадь одной секции сети ~29000 м².
Масса сети будет зависеть от материала и размера ячейки. Примем,
что сеть изготавливается из капронового шнура диаметром 2 мм, ячейка 10×10
см. Масса 1 м² такой сети примерно 0,2 кг. Тогда масса одной секции 29000 *
0,2 = 5800 кг. Это очень много — один аэростат не поднимет такую массу.
Значит, нужно либо уменьшить размер ячейки, либо использовать более легкий
материал, либо уменьшить высоту.
Очевидно, что сеть с шагом 10 см слишком тяжела. Для задержания
дронов достаточно ячейки 20×20 см или даже 30×30 см. Капроновый шнур
диаметром 1,5 мм, ячейка 30×30 см. Погонная длина нитей на 1 м²: в одном
направлении 1/0,3 = 3,33 м, в перпендикулярном еще 3,33 м, итого 6,66 м. Масса
1 м шнура диаметром 1,5 мм из капрона ~0,0015 кг. Тогда масса 1 м² сети ~6,66
* 0,0015 = 0,01 кг = 10 г/м². Секция 100×290 м = 29000 м² будет весить 29000 *
0,01 = 290 кг. Это уже приемлемо.
Но такая сеть может быть недостаточно прочной, чтобы удержать дрон
массой 25 кг на скорости 50 м/с. Проверим прочность. Удар дрона в сеть
18
создает динамическую нагрузку. Примем, что сеть должна выдержать импульс.
Энергия дрона:
E = 0,5 * m * v² = 0,5 * 25 * 2500 = 31250 Дж.
Эта энергия должна быть поглощена деформацией сети. Если сеть имеет
некоторую эластичность, нагрузка распределяется. Однако капроновый шнур
1,5 мм имеет разрывную нагрузку около 50–80 кг (500–800 Н). При ударе
одиночной нити может порваться. Поэтому для повышения прочности
используем шнур диаметром 3 мм с разрывной нагрузкой 200–300 кг, а ячейку
оставим 30×30 см. Масса 1 м шнура 3 мм ~0,006 кг, погонная длина 6,66 м/м²,
масса 1 м² = 0,04 кг. Секция 29000 м² будет весить 1160 кг. Это уже много для
одного аэростата,
но если увеличить число аэростатов (уменьшить
расстояние между ними),
то нагрузка распределится.
Допустим, расстояние между аэростатами 50 метров. Тогда секций 10,
каждая секция 50×290 м = 14500 м², масса одной секции при шнуре 3 мм
и ячейке 30 см: 14500 * 0,04 = 580 кг. Такую массу может поднять аэростат
объемом около 700–800 м³ (подъемная сила гелия ~1 кг/м³ при учете оболочки,
троса, полезной нагрузки). При этом аэростат должен также нести часть сети
и собственный вес.
Примем для расчета аэростат сферической формы объемом 1000 м³.
Его диаметр
D = (6V/π)^(1/3) ≈ (6000/3,14)^(1/3) ≈ 12,4 м.
Подъемная сила гелия: (1,2 - 0,18) * 1000 = 1020 кг (с учетом веса самого
гелия и оболочки). Масса оболочки при площади ~480 м² и плотности ткани
0,25 кг/м² = 120 кг. Трос стальной длиной 300 м, диаметр 5 мм, масса 1 м ~0,15
кг, всего 45 кг. Запас подъемной силы на полезную нагрузку: 1020 - 120 - 45 =
855 кг. Этого достаточно для удержания секции сети массой 580 кг
и дополнительного оборудования.
Таким образом, принимаем аэростаты объемом 1000 м³, диаметром 12,4
м, расстояние между ними 50 м. Для перекрытия 500 метров потребуется 11
19
аэростатов (через каждые 50 м, включая крайние). Высота подъема верхней
точки сети 300 м.
3.4 Конструкция сети
Материал: капроновый (полиамидный) шнур с сердечником из кевлара
или сверхвысокомолекулярного полиэтилена для повышения прочности при
малом удлинении. Выбираем комбинированный шнур диаметром 3 мм,
разрывная нагрузка 250 кг, удлинение до разрыва 20%.
Размер ячейки: 30×30 см (квадратная). Такой размер достаточно мал,
чтобы винты большинства дронов (диаметр до 30 см) не могли пройти,
и достаточно велик, чтобы снизить массу сети.
Площадь одной секции: 50 м (ширина) × 290 м (высота) = 14 500 м².
Масса секции: 580 кг (расчет выше).
Крепление сети к аэростатам: верхняя кромка каждой секции крепится
к двум соседним аэростатам с помощью распределительных строп, сходящихся
к узлам подвески на оболочке. Нижняя кромка сети закрепляется на тросах,
идущих от лебедок на земле, что позволяет регулировать натяжение. Боковые
кромки секций соединяются между собой, образуя сплошную стену.
Для усиления по периметру сеть обшивается более толстым канатом
(диаметр 10 мм) с разрывной нагрузкой до 2 тонн.
Способы удержания и натяжения:
·
Каждый
аэростат
удерживается
основным
привязным
тросом,
закрепленным на наземной лебедке с автоматическим регулированием длины
для компенсации ветрового сноса.
· Дополнительные боковые тросы (расчалки) от аэростата к земле под
углом для стабилизации положения.
· Сеть крепится к тросам через карабины и натяжные устройства,
позволяющие поддерживать равномерное натяжение.
Заземление и молниезащита: аэростаты и тросы должны иметь
устройства отвода статического электричества и молниеприемники.
3.5 Плюсы и минусы разработанной системы и пути улучшения
20
Плюсы:
1) Относительно низкая стоимость материалов (оболочки, шнуры,
лебедки, гелий) по сравнению с зенитными комплексами.
2) Быстрое развертывание (при готовых газовых баллонах и лебедках - 12 часа).
3) Пассивность - не создает электромагнитных излучений, не подвержена
РЭБ.
4)Возможность
перекрытия
больших
площадей
при
небольшом
количестве аэростатов.
5)Модульность - можно наращивать длину стены добавлением секций.
6) Задержанный дрон остается на сети, может быть снят и изучен.
Минусы:
1) Зависимость от погоды: при ветре более 15-20 м/с аэростаты сильно
сносятся, сеть деформируется, возможны разрывы.
2) Уязвимость аэростатов от огня противника (пули, осколки) - требуется
маскировка или защита.
3) Большой расход гелия (объем 1000 м³ на аэростат, всего 11 000 м³),
который нужно периодически пополнять из-за утечек.
4) Сложность быстрого перемещения системы на новое место.
5) Ограниченная высота перехвата (до 300 м), дроны могут подняться
выше.
6) Масса сети значительна, требуется прочные тросы и лебедки.
Пути улучшения:
1. Использование композитных материалов для оболочки (например,
на основе вектрана) для снижения массы при сохранении прочности.
2. Применение аэростатов аэродинамической формы (дирижаблевидных),
которые меньше сносятся ветром.
3.
Разработка
автоматической
системы
управления
натяжением
с датчиками натяжения и метеостанцией для поддержания стабильного
положения сети.
21
4. Интеграция с РЛС и оптическими системами для автоматического
обнаружения дронов и подъема сети только при угрозе, что экономит ресурс.
5.
Использование
водорода
с
системами
безопасного
хранения
(металлогидридные накопители) для снижения стоимости, при обеспечении
пожаровзрывобезопасности.
6. Разработка разрывных элементов, позволяющих сети отделяться
от аэростатов при сильном ветре, чтобы не повредить аэростаты.
7. Применение сетей с изменяемым размером ячейки - мелкая ячейка
внизу (для малых дронов) и крупная вверху (для снижения массы).
8. Комбинирование с наземными сетками и другими барьерами для
эшелонированной защиты.
22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения военно - научной работы была достигнута
поставленная цель: изучен исторический опыт применения аэростатов
заграждения в годы Великой Отечественной войны и разработана концепция
современной системы аэростатно-сетевого заграждения для защиты от БПЛА.
В первом вопросе рассмотрена история аэростатных заграждений над
Москвой в 1941-1945 гг. Показано, что массовое применение аэростатов (до
2000
единиц)
создавало
эффективный
барьер,
заставлявший
авиацию
противника подниматься на большие высоты и снижавший точность
бомбометания. Опыт ВОВ подтверждает принципиальную возможность
использования аэростатов для создания воздушных препятствий.
Во
втором
вопросе
проанализировано
современное
состояние
аэростатной техники и обоснована концепция использования аэростатов с
натянутыми между ними сетками для защиты от дронов. Показано, что такая
система является дешевым, пассивным и быстро развертываемым средством,
способным дополнить традиционные средства ПВО.
В третьем вопросе разработан конкретный технический облик системы:
11 аэростатов объемом 1000 м³, наполненных гелием, расставленных через 50 м,
между ними сеть из капронового шнура диаметром 3 мм с ячейкой 30×30 см,
высотой 290 м. Рассчитаны массы, подъемная сила, способы крепления.
Выявлены
плюсы
(дешевизна,
пассивность,
модульность)
и
минусы
(зависимость от погоды, уязвимость, расход газа). Предложены пути
улучшения.
Практическая значимость работы заключается в том, что предложенная
система может быть реализована с использованием доступных материалов и
технологий и применена для защиты критически важных объектов от растущей
угрозы беспилотных летательных аппаратов. Дальнейшие исследования могут
быть направлены на создание опытного образца и проведение натурных
испытаний
23
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Светлишин Н.А. Войска ПВО страны в Великой Отечественной
войне. - М.: Воениздат, 1979. - 328 с.
2. Агеев Н.В. Аэростаты заграждения в системе ПВО Москвы (19411945 гг.) // Военно-исторический журнал. - 1985. - № 7. - С. 56-63.
3. Иванов П.С. Аэростаты в военном деле. - М.: ДОСААФ, 1975. - 144
с.
4. Богданов А.И. Привязные аэростаты: конструкции и применение. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 208 с.
5. Канащенков
А.И.,
Меркулов
В.И.
Авиационные
системы
радиоуправления. - М.: Радиотехника, 2003. - 390 с.
6. Смирнов А.Г. Беспилотные летательные аппараты: классификация,
угрозы, средства противодействия. - СПб.: Политехника, 2019. - 256 с.
7. Патент РФ № 2754321. Способ и устройство для защиты объектов
от беспилотных летательных аппаратов с использованием аэростатно-сетевого
заграждения / Иванов И.И. - Опубл. 2021.
8. Противовоздушная оборона страны (1914-1995 гг.): Военноисторический очерк. - М.: Воениздат, 1998. - 551 с.
9. Технические средства аэростатных заграждений: Руководство по
эксплуатации. - М.: Воениздат, 1940. - 96 с.
10. Материалы
научно-практической
конференции
«Современные
проблемы борьбы с беспилотными летательными аппаратами». - М.: ВА РВСН,
2020. - 210 с.
24