Όλα όσα πρέπει να ξέρουμε για την απεικόνιση και στοχοποίηση επί της κάσκας των Ιπταμένων

Θα ξεκινήσουμε από τον ορισμό: Σύστημα απεικόνισης επί κάσκας, είναι ένα πολύ μικρών διαστάσεων και μικρού βάρους προβολικό σύστημα που προσαρμόζεται στην κάσκα του ιπταμένου και απεικονίζει στο σκιάδιο της ή σε ειδικό φακό, ενδείξεις από το HUD του μαχητικού, το ραντάρ του, ή κάποιον αισθητήρα υπερύθρων που τυχών φέρει. Γιατί χρησιμοποιείται; Για να δίνει τη δυνατότητα στον ιπτάμενο να κοιτά έξω από το πιλοτήριο και παράλληλα να έχει μπροστά στα μάτια του ζωτικές ενδείξεις που αφορούν την πτήση του, ή την αποστολή του. Να μην χρειάζεται δηλαδή να κοιτά μέσα-έξω συνέχεια, κάτι που μπορεί να προκαλέσει παραισθήσεις ή απώλεια προσανατολισμού, ταχύτερα.

Του Στέργιου Δ. Θεοφανίδη

Τι είναι το σύστημα στοχοποίησης επί κάσκας; Είναι και πάλι ένα προβολικό σύστημα που επιπρόσθετα διασφαλίζει την κίνηση των αισθητήρων των όπλων αέρος – αέρος (και αέρος – εδάφους) παράλληλα με την κίνηση του κεφαλιού του ιπταμένου. Όπου κοιτά αυτός (ή αυτή…) δηλαδή, στρέφονται και οι αισθητήρες των όπλων, παύοντας να είναι ευθυγραμμισμένοι με τον διαμήκη άξονα του μαχητικού.

Γιατί χρησιμοποιείται; Γιατί καταργεί την ανάγκη να στραφεί όλο το αεροπλάνο προς την πλευρά (αριστερά ή δεξιά) που βρίσκεται ο στόχος. Κάτι όχι τόσο σημαντικό σε προσβολή στόχων στο έδαφος από μεγάλο ύψος, αλλά πολύ σημαντικό σε μία “κλειστή” αερομαχία. Σε μία εμπλοκή δηλαδή μαχητικών που τα πληρώματα τους έχουν οπτική επαφή το ένα με το άλλο…

Τα συστήματα απεικόνισης ενδείξεων και στοχοποίησης επί κάσκας, πρωτοεμφανίστηκαν πριν από μισό αιώνα περίπου. Συγκεκριμένα στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του ’60 για τα πρώτα επιθετικά ελικόπτερα που εξοπλίστηκαν με περιστρεφόμενους πυργίσκους πυροβόλων. Προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος και να αυξηθεί η ακρίβεια της σκόπευσης, εναντίον σταθερών και κινούμενων στόχων στο έδαφος, οι Αμερικανοί εγκατέστησαν στο Bell AH-1 Cobra, σύστημα διασύνδεσης των κινήσεων της κεφαλής του πυροβολητή με το πυροβόλο…

Οι νέας γενιάς πύραυλοι αέρος-αέρος, που εμφανίστηκαν τη δεκαετία του ’80 στα μαχητικά αεροσκάφη, ήταν ο κυριότερος λόγος για την ανάπτυξη και υιοθέτηση προβολικών συστημάτων στοχοποίησης επί κάσκας. Οι αισθητήρες αναζήτησης υπέρυθρης ακτινοβολίας των πυραύλων IR νέας γενιάς ήταν πολύ πιο ευαίσθητοι και μπορούσαν να εγκλωβίσουν στόχους σε μεγαλύτερες αποστάσεις και γωνίες από τον διαμήκη άξονα του μαχητικού φορέα. Ήταν επίσης πιο ανθεκτικοί σε αντίμετρα (θερμοβολίδες…), χωρίς παράλληλα να επηρεάζονται από τις αντανακλάσεις θερμότητας του εδάφους, παρά σε πολύ μικρά μόνο ύψη. Κάτω από τα 500 πόδια…

Παραδόξως το πρώτο τέτοιο σύστημα αναπτύχθηκε για μαχητικά αεροπλάνα στη Νότια Αφρική και συνδυάστηκε με τον πύραυλο αέρος-αέρος της Atlas, V3A Kentron. Από τα λίγα που γνωρίζουμε σχετικά με το σύστημα αυτό, είναι ότι η παραγωγή του ξεκίνησε το 1975 και ήταν απλό. Ο αισθητήρας IR του πυραύλου, ακολουθούσε την κίνηση της κεφαλής του ιπτάμενου, μέχρι και 20 μοίρες δεξιά και αριστερά.

Στα πρώτης γενιάς συστήματα ανήκουν, το σοβιετικό Zh-3YM-1, το σουηδικό FFV Oden και το HMSS των GEC-Marconi/Honeywell, που είχε επιλεγεί για τα Jaguar GR1B της RAF. Τα συστήματα δεύτερης γενιάς, χρησιμοποιούσαν μονό φακό ανεξάρτητο του σκιαδίου, με αυξημένο όμως εύρος οπτικού πεδίου, που έφθανε τις 20 μοίρες σε σύγκριση με αυτό των 3,5 μόλις, ή 6 μοιρών των συστημάτων πρώτης γενιάς.

Στα προβολικά αυτά συστήματα (μονοκύαλα) υιοθετήθηκαν μικροσκοπικές διατάξεις CRT, που διατηρήθηκαν και στα συστήματα της τρίτης γενιάς. Κύριοι εκπρόσωποι αυτής της γενιάς ήταν το ισραηλινό DASH, όπως και το βρετανικό Viper I, που δοκιμάστηκε επιτυχώς στα F-16 και AV-8B.

Λίγα χρόνια νωρίτερα, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, αποκαλύφθηκε στη Δύση ότι οι ιπτάμενοι των MiG-29 κυρίως, διέθεταν ένα σύστημα στοχοποίησης επί κάσκας, συνδυασμένο με το νέο πύραυλο αέρος-αέρος, R-73 (ΑΑ-11 Archer κατά ΝΑΤΟ). Οι αρχικές πληροφορίες ανέφεραν ότι μπορούσε να εγκλωβίσει το αντίπαλο μαχητικό σε αρκετά μεγάλη γωνία εκτός του διαμήκη άξονα.

Το 1985 φωτογραφίες από δυτικά αναγνωριστικά και μαχητικά επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του συνδυασμού πολλές φορές, οπότε ξεκίνησε πάση δυνάμει η διαδικασία ανάπτυξης αντίστοιχων. Η πτώση του τείχους του Βερολίνου το 1989 έδωσε άμεση πρόσβαση στους ειδικούς της Δύσης, όταν ο στόλος των MiG-29 της πρώην Ανατολικής Γερμανίας, εντάχθηκε στη δύναμη της Luftwaffe.

Έφεραν το ουκρανικής κατασκευής σκοπευτικό επί κάσκας Arsenal Zh-3YM-1, που ενσωματώθηκε και στα Su-27 ελάχιστα αργότερα. Αν και πρώτης γενιάς, ήταν το πρώτο σύστημα που άλλαξε τα δεδομένα στην κλειστή αερομαχία. Εξαιρετικά απλό, περιλάμβανε ένα σκελετό προσαρμοσμένο επάνω στην κάσκα.

Επάνω προσαρμόζονταν ένα μονοκύαλο που έφτανε εμπρός από το δεξιό μάτι του ιπταμένου. Η θέση της κεφαλής του προσδιοριζόταν από έναν οπτικό ιχνηλάτη, χρησιμοποιώντας μικροσκοπικές βιντεοκάμερες, οι οποίες παρακολουθούσαν την κίνηση διόδων φωτοεκπομπής (LED) που βρίσκονταν επάνω στην κάσκα.

Το σταυρόνημα σκόπευσης παραγόταν από τις διόδους LED και ήταν εστιασμένο στο άπειρο, έτσι ώστε μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καθοδήγηση της κεραίας του ραντάρ, του συστήματος ιχνηλάτισης και έρευνας υπερύθρων IRST και της κεφαλής των βλημάτων AA-11! Παρόλα αυτά δεν παρείχε κάτι περισσότερο από ένα απλό σταυρόνημα, εξασφαλίζοντας ότι έχει εγκλωβιστεί ο σωστός στόχος.

Δεν υπήρχαν επιπλέον ενδείξεις και αντιστροφή πληροφοριών υπόδειξης, όπου οι αισθητήρες του αεροσκάφους υποδεικνύουν προς τα πού να στρέψει το κεφάλι του (και το βλέμμα του…) ο ιπτάμενος. Πρακτικά κοιτώντας προς την πλευρά του στόχου, οι Ρώσοι ιπτάμενοι στοχοποιούσαν μέχρι και σε γωνίες 45 μοιρών εκτός του διαμήκη άξονα! Παρά την απλότητα της κατασκευής του, το Zh-3YM-1 ήταν σχετικά βαρύ και δεν ήταν ιδιαίτερα δημοφιλές μεταξύ των ιπταμένων και επειδή περιόριζε την ορατότητα.

Παρά τους περιορισμούς του, τα δισ. δολάρια που δαπάνησαν οι Αμερικανοί για την εξέλιξη της τεχνολογίας από το F-4 στο F-15, θα ήταν άχρηστα σε μία κλειστή εμπλοκή με μαχητικό με σύστημα στοχοποίησης επί κάσκας και πυραύλους αέρος-αέρος με ικανότητα εγκλωβισμού στόχου εκτός άξονα (off boresight)!

Αυτό αποδείχθηκε σε προσομοιώσεις εμπλοκών από μικρή απόσταση, μαχητικών F-15 εναντίον MiG-29. Τα πρώτα έφεραν Sidewinder ΑΙΜ-9Μ και οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι τα πληρώματα των MiG-29 πετύχαιναν πρόσκτηση στόχου (εντοπισμός-εγκλωβισμός…) σε όγκο εναέριου χώρου, 30 φορές μεγαλύτερο από του F-15, ενώ ο λόγος των απωλειών ήταν επίσης πολύ υψηλός υπέρ του MiG-29!

Η USAF, αξιολογώντας στην πράξη το σύστημα Zh-3YM-1 με τους ΑΑ-11 ακόμη και εναντίον μαχητικών F-16, εντυπωσιάστηκε και παράλληλα επιβεβαίωσε το μέγεθος της απειλής, παρά το γεγονός ότι εντόπισε και αρκετούς περιορισμούς

Το Ισραήλ ήταν από τις πρώτες χώρες που κινήθηκαν πιο άμεσα όσον αφορά την υιοθέτηση της παραπάνω φιλοσοφίας σε επιχειρησιακό επίπεδο. Ο λόγος ήταν ότι ο νέος αυτός συνδυασμός, θα μπορούσε γρήγορα να υιοθετηθεί από τα γειτονικά του κράτη που διέθεταν MiG-29, ενώ και η μικρή έκταση της χώρας, συνεπάγονταν ότι οι περισσότερες εμπλοκές θα γίνονταν από μικρές αποστάσεις.

Η ανάπτυξη του βλήματος Python 4 σε συνδυασμό με το προβολικό σύστημα στοχοποίησης αέρος DASH της Elbit, ήταν η απάντηση των ισραηλινών στο σοβιετικό σύστημα. Η ανάπτυξη του DASH ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του 1970 πριν ακόμα γίνει ευρύτερα γνωστή η ύπαρξη του σοβιετικού αντίστοιχου συστήματος!

JHMCS- Joint Helmet Mounted Cueing System: Η απάντηση των ΗΠΑ

Χρειάστηκε να περάσουν 17 ολόκληρα χρόνια από το 1985, μέχρι να εντάξει σε υπηρεσία και η USAF ένα αντίστοιχο σύστημα τρίτης όμως γενιάς για τα δικά της μαχητικά και αυτά του Ναυτικού (USN). Μαζί φυσικά με τον ΑΙΜ-9Χ που θα τα συνόδευε… Παρά το ότι μεσολάβησε μεγάλο χρονικό διάστημα και περικόπηκαν τα κονδύλια περαιτέρω ανάπτυξης του πυραύλου BVR, ΑΙΜ-120 AMRAAM, οι δαπάνες για τον all aspect ΑΙΜ-9X δεν επηρεάστηκαν!

Παρά το γεγονός ότι από τις αρχές της δεκαετίας του 2000 μέχρι σήμερα, οι εξελίξεις στο χώρο των πυραύλων αέρος – αέρος μακρού πλήγματος (AIM-120D, Meteor, MICA NG), ήταν εξαιρετικά σημαντικές, παραμένει τεράστιο τακτικό πλεονέκτημα για το πλήρωμα ενός μαχητικού το να μπορεί να πλήξει οποιαδήποτε απειλή εντοπίσει εντός μίας γωνίας 60-90 μοιρών εκτός του διαμήκους άξονα του αεροσκάφους του, χωρίς τον παραμικρό ελιγμό!

Το 1995 η Αεροπορία και το Ναυτικό των ΗΠΑ εξέδωσαν ένα έγγραφο επιχειρησιακών απαιτήσεων, που προέβλεπε την ενσωμάτωση συστημάτων απεικόνισης/στοχοποίησης επί κάσκας στα μαχητικά τους μέχρι το έτος 2001. Το πρόγραμμα ονομάστηκε Joint Helmet-Mounted Cueing System (JHMCS).

Χρειάστηκε να αξιολογηθεί σε πραγματικές συνθήκες για πρώτη φορά το 1991 το σύστημα των MiG-29 της πρώην Ανατολικής Γερμανίας εναντίον αμερικανικών μαχητικών, ώστε να πεισθούν οι επιτελείς για την επιχειρησιακή του αξία! Το JHMCS θα ενσωματώνονταν στα F-15C/Ε, τα F-16 C/D Block 40/50, τα F/A-18 E/F και στη συνέχεια και τα F-22.

Σύμφωνα με τις αμερικανικές απαιτήσεις, το JHMCS θα έπρεπε να στρέφει την κεφαλή ενός πυραύλου και την κεραία του ραντάρ του μαχητικού προς την κατεύθυνση του εναέριου στόχου που έχει εγκλωβιστεί και να είναι συμβατό με τα ραντάρ των παραπάνω τύπων, όπως και με τους υπέρυθρης καθοδήγησης πυραύλους νέας γενιάς. Επίσης, θα πρέπει να είναι αρκετά ελαφρύ ώστε να μην κουράζει σε αποστολές μεγάλης διάρκειας και σε ελιγμούς με υψηλές δυναμικές φορτίσεις (G).

Επιπρόσθετα δε, θα έπρεπε να είναι απόλυτα ασφαλές σε περίπτωση εγκατάλειψης και οι απεικονίσεις του να μην επηρεάζονται από τις συνθήκες φωτισμού. Προαιρετικά, θα έπρεπε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με διόπτρες νυχτερινής όρασης (NVG), καθώς και εναντίον επίγειων στόχων χωρίς αύξηση βάρους και κόστους.

Επικράτησε η Vision Systems International (VSI), κοινοπραξία των Kaiser Electronics και EFW Inc. Η τελευταία είναι η αμερικανική θυγατρική της Elbit. Σκοπός της σύστασης της VSI ήταν η ανάπτυξη συστημάτων HMD συνδυάζοντας την τεχνογνωσία των δύο εταιρειών. Στο πρόγραμμα JHMCS, η αμερικανική Kaiser συνεισέφερε την τεχνολογία του συστήματος Agile-Eye, ενώ η EFW την επιχειρησιακή εμπειρία από το DASH.

Αρχικά, η πρώτη γενιά του ισραηλινού συστήματος προσέφερε μόνο τη δυνατότητα σκόπευσης, χωρίς απεικόνιση πληροφοριών. Η τρίτη γενιά του DASH, εντάχθηκε σε υπηρεσία το 1996 και αποτέλεσε ένα ολοκληρωμένο σύστημα απεικόνισης πληροφοριών επί κάσκας (HMD) με οπτικό πεδίο 20 μοιρών.

Η θέση της κεφαλής του χειριστή και η γωνιακή διαφορά προσδιορίζονται από ένα μαγνητικό ιχνηλάτη που παρέχει ακρίβεια 0.6 μοίρες. Μελέτες των Ισραηλινών κατέδειξαν ότι το σύστημα εξασφάλιζε πλεονέκτημα 3:1 όταν χρησιμοποιούνταν ίδιοι τύποι μαχητικών με βλήματα ΑΙΜ-9Μ, ενώ η υπεροχή ανέβαινε στο 9:1 όταν το σύστημα συνδυάζονταν με πυραύλους ικανότητας off boresight.