НОЧНОЕ ВОЗДУШНОЕ ФОТОГРАФИРОВАНИЕ

Весьма важными являются работы по созданию новых высокоэффективных средств разведки. Известно, что за рубежом создаются комплексные системы разведки, включающие различные технические средства: фотографические, радиолокадионные, оптические, акустические, сейсмографические, радиологичеокие, инфракрасные, лазерные, телевизионные и др.

Современные самолеты-разведчики летают на больших (до 30 км) или малых (менее 0,5 км) высотах co скоростью до 3 М, радиус действия их достигает 4000 юм. На борту устанавливается сложная аппаратура для поиска и опознавания объектов одновременно по нескольким признакам.

Стратегический разведчик за 1 ч полета со скоростью, соответствующей М=2,5, на высоте более 27 км может разведать территорию площадью более 260000 км2; аэрофотоаппаратура обеспечивает разрешающую способность до 100 линии на 1 мм.

В процессе воздушной разведки осуществляется автоматическое управление экспозицией, работой осветительных систем и автоматическая компенсация сдвига изображения. На некоторых самолетах имеется система съема информации в реальном масштабе времени и передачи данных на наземные пункты.

По достоверности, объему и качеству информации аэрофоторазведка превосходит все другие способы воздушной разведки.

Особую ценность представляет ночное воздушное фотографирование так как перепруппировка войск и техники, накопление сил на исходных рубежах и т. п. осуществляются преимущественно под покровом темноты, в ночное время.

В качестве источников света три ночном воздушном фотографировании использовались:

— мощные прожекторы с газонаполненными (ксеноновыми) импульсными лампами или с ртутными лампами непрерывного свечения

— пиротехнические источники (фотоавиабомбы, фотопатроны, осветительные авиабомбы).

В лазерных системах используют световой луч генерируемый газовым лазером непрерывного излучения. Луч сканирует местность в направлении, перпендикулярном направлению полета самолета. Отраженное от местности излучение фиксируется на аэропленке.

В настоящее время в авиации в качестве искусственных источников света используют фотоосветительные авиабомбы (ФОТАБ) — для фотографирования с больших высот и осветительные фотопатроны (ОФП) — для съемки с малых высот. Современный комплекс ночного воздушного фотографирования состоит из следующих элементов:

1 Носитель—пилотируемый или беспилотный самолет.

2. Источник света — ФОТАБ или ОФП с устройствами для их транспортиротаки на самолете и сбрасывания.

3. Ночные аэрофотоаппараты (НАФА).

4. Фотоматериалы.

5. Устройства для управления работой НАФА.

Первоначально пользовались фотоаппаратами с затвором Приближенной синхронизации, который открывался за 2,5 с до срабатывания фотобомбы и закрывался через 2,5 с после вспышки

Время экспонирования фотопленки в этом случае равнялось продолжительности вспышки.

Аэрофотоснимки, полученные таким способом, имели большой сдвиг изображения в результате перемещения аэрофотоаппарата относительно земной поверхности, а также часто оказывались засвеченными наземными источниками света (пожары, разры-вы снарядов и др.), которые оставляли на пленке продольные следы. Вследствие этого часто нельзя было добиться детального дешифрования аэрофотонегативов.

Поэтому в дальнейшем стали применять НАФА с затворами точной синхронизации, которые открывались автоматически при помощи фотоэлектрических устройств, срабатывающих под действием света фотобомбы. Так как интенсивность излучения фотовспышки изменяется во времени — быстро нарастает до максимума, а затем сравнительно медленно падает, — то затвор НАФА и фотоэлектрический автоспуск настраивают так, чтобы объектив фотоаппарата был открыт как раз в период наибольшей силы света вспышки. На рис. 12.1 приведены совреместные графики работы затворов НАФА и изменения силы света вспышки фотобомбы [80]. Для экспонирования аэропленки используется только часть световой энергии вспышки, пропорциональная незаштрихованной площади кривой «свет—время» (см. рис. 12.1).

Рис. 12.1. Совместные графики работы затвора НАФА и излучения вспышки фотобомбы:

д—для затвора приближенной синхронизации (отверстие затвора открыто в течение всего времени вспышки); б—для затвора, работающего на открывание; в—для затвора, работающего на открыва-ние и закрывание; t—время экспозиции

На рис. 12.2 схематически представлено оборудование самолета-разведчика для ночного фотографирования.

Рис. 12.2. Оборудование американского самолета-разведчика для ночного фотографирования:

/—установка с тремя НАФА; 2—фотобомбы; 3—кассеты для выстреливания фотопатронов; 4—одиночный НАФА: 5—бомбодержатель

ФОТОМАТЕРИАЛЫ

Фотоматериалы (аэрофотопленки), применяемые при аэрофотосъемке, разнообразны: они различаются по светочувствительности, контрастности, то спектральной чувствительности, фотографической широте и разрешающей способности. Изучение свойств фотоматериалов — сенситометрия — это специальный раздел научной фотографии. В СССР имеются общесоюзные стандарты на методы сенситометрических испытаний.

Рис. 1.З. Характеристики аэрофотопленки панхром 10Н-10ОО (проявитель № I по ГОСТ):

а—характеристические кривые; б—кривая спектральной чувствительности;

в—плотность почернения; г—количество освещения

При ночных аэрофотосъемках используются пленки максимально высокой светочувствительности.

По спектральной чувствительности фотоматериалы подразделяют на ортохроматические и изо-ортохроматические с длинноволновым пределом чувствительности соответственно до 0,58 и 0,60 мкм; изохроматические, чувствительные до 0,64 мкм; панхроматические и изопанхроматические с пределом чувствительности 0,68—0,70 мкм; инфрахрома-тические, чувствительные к видимому свету и, кроме того, обладающие чувствительностью в инфракрасной части спектра (до 0,76—0,85 мкм) [59], [31].

Рис. 12.4. Кривые спектральной чувствительности (Л и фотоакти-ничного потока (А\) под красным светофильтром КС-14 (2) инфра-хроматической аэрофотопленки

Так как максимум излучения пламени фотосоставов лежит в ближней инфракрасной части спектра, то для лучшего использо визо-панхрОМатичеокие ания световой энергии применяют панхроматические или аэропленки с максимумом чувствительности в части спектра. оранжево-красной Наилучшего фотографического действия следует использовании ожидать при инфрахромати-ческих материалов. По сообщению в прилагаются усилия для США использовадия ИК-фотоматериалов при ночной На рис. 12.3 и 12.4 аэрофотосъемке. представлены характеристические кривые и кривые чувствительности спектральной панхроматической и инфрахроматической аэропленок.

ФОТОАВИАБОМБЫ

Основное требование, предъявляемое к фотоавиабомбе,— это максимальная сила света вспышки при ее взрыве. При условии согласования с работой фотоаппарата и высокой чувствительностью фотопленки это должно обеспечить получение негативов удовлетворительного качества при заданных условиях фотографирования (НАФА, скорость и высота полета).

Рис. 12.5. Схема взаимного расположения НАФА, вспышки фотобомбы и фотографируемой местности:

и—угол отставания ФОТАБ; а—половина угла зрения объектива НАФА; h—высота взрыва ФОТАБ; Н—высота полета самолета

Конструктивные и баллистические качества фотоавиабомбы должны обеспечивать разрыв ее ¦B заданной точке траектории. Сила света вспышки фотобо,мбы и высота ее разрыва над местностью определяют в основном количество освещения, получаемое фотографируемым участком местности, н равномерность его освещения.

Оптимальное положение точки взрыва фотобомбы обычно предварительно рассчитывается и зависит от высоты фотосъемки и скорости полета самолета, качества пленки, угла зрения и светосилы объектива НАФА и отражательной способности фотографируемой местности. Как показано на рис. 12.5, положение фотобомбы в момент разрыва может быть точно определено заданным углом отставания и высотой разрыва. Угол отставания должен быть значительно больше половины угла зрения НАФА, чтобы была исключена возможность попадания на аэропленку прямых лучей вспышки ФОТАБ.

При нормальной величине угла отставания 0 оптимальная высота разрыва фотобомбы h, при которой потребная сила света ФОТАБ будет минимальной, равна примерно 0,6 высоты полета Н.

Конструкция фотоавиабомбы должна допускать возможность регулирования высоты разрыва и угла отставания бомбы. Это достигается использованием дистанционных взрывателей, а также применением различных тормозных устройств, увеличивающих аэродинамическое сопротивление бомбы и соответственно ее отставание от самолета.

Должно быть обеспечено однообразие характеристик фотобомб; светотехнические и временные характеристики вспышки отдельной бомбы не должны значительно отклоняться от величин, установленных для фотобомб данного типа.

Кроме того, фотобомбы должны удовлетворять требованиям простоты и безопасности процесса снаряжения и эксплуатации, неизменности состава снаряжения и основных характеристик при долговременном хранении.

Фотобомбы ВВС различных стран содержат обычно следующие основные элементы: стальной цилиндрический корпус с ушками для подвески, стабилизатор, механический дистанционный взрыватель, контровочные устройства, тормозное устройство, пиротехническое снаряжение.

По типу применяемого снаряжения фотобомбы разделяют на:

1) ФОТАБ, снаряжаемые фотосмесями;

2) ФОТАБ металлопылевого типа;

3) ФОТАБ раздельного снаряжения (с «сегрегированным» окислителем).

Первые образцы фотобомб снаряжались фотосмесями, применявшимися в ту тору в бытовой фотографии, т. е. смесями .магниевого порошка и порошка какого-либо окислителя. Позже было установлено, что магниевые фотосмесн дают растянутые вспышки с относительно невысокой силой света. Путем замены магния порошком сплава А1—Mg удалось существенно повысить светотехнические характеристики фотобомб.

На рис. 12.6 показано устройство фотоавиабомбы, снаряженной фотосмесью, а в табл. 12.1 приведены основные характеристики некоторых фотобомб этого типа.

Рис. 12.6. Схема типичной фотобомбы, снаряженной фотосмесью:

/—дистанционный взрыватель; 3—разрывной заряд; 3—контро-вочная проволока; 4— подвесное ушко; 5—фотосмесь

Таблица 12.1

Характеристики ФОТАБ, снаряженных фотосмесями

Типичная кривая свет — время вспышки фотобомбы представлена на рис. 12.7.

Рис. 12.7. Кривая свет — время вспышки американской фотобомбы М-120А1, снаряженной фотосмесью

Фотобомбы, снаряженные фотосмесями, довольно опасны в эксплуатации, так как легко детонируют при простреле пулями или осколками. Разработка более безопасных фотобомб, проводившаяся в ряде стран, завершилась созданием так называемых металлопылевых фотобомб. Их снаряжают металлическими порошками магния, алюминия или А1—Mg сплава. В таких бомбах по оси заряда металлического порошка размешается воапламенительно-разрывной заряд (ВРЗ) из взрывчатого вещества (тетрил, тротил+алюминий и др). При взрыве бомбы продукты сгорания ВРЗ распыляют порошок металла в воздухе и воспламеняют его. Сгорая за счет кислорода воздуха, металлический порошок образует пламя больших размеров с ярким кратковременным свечением. Пламя имеет форму кольца с характерной несветящейся зоной в центре, наличие которой обусловлено газообразными плохо излучающими продуктами разложения ВРЗ. В некоторых случаях (например, немецкая бомба BLC-50) металлический порошок (А1-луд-ра) выбрасывается с помощью подвижной диафрагмы через хвостовой срез корпуса и образует три сгорании яркую огневую трассу. Было установлено, что создать фотобомбы удовлетворительного качества «а основе магниевого порошка невозможно. Наилучшие результаты были получены при применении порошка сплава А1—Mg.

Стандартная американская ФОТАБ металлопылевого типа (М122), имеющая общий вес 50 кг, снаряжена 34 кг порошка сплава А1—Mg 35/65 с размером частиц 20±5 мк и осевым цилиндрическим ВРЗ диаметром 25 .мм, содержащим 0,9 кг сплава тротила с алюминием 70/30. Бомба дает вспышку с /шах= ==820 млн. ев (кд), временем достижения максимума 40 мс исве-тосуммой за лучшие 40 мс 32 млн. св. с. Кривая свет — время вспышки этой (бомбы представлена на рис. 12.8. Бомба позволяла получать аэронегативы удовлетворительного качества с высот до 6 км.

Рис. 12.8. Кривые, свет — время:

/—для металлопылевой фотобомбы (М-122); 2—для фотобомбы (M-I20A1), снаряженной фотосмесью

Стремясь совместить положительные качества бомб обоих описанных выше типов — большую силу света бомб с фотосмесями и безопасность к прострелу пулей или осколком, присущую бомбам металлопылевого типа, разрабатывали фотобомбы раздельного снаряжения, в которых осевой тротиловый ВРЗ, алюминиевый порошок и окислитель — перхлорат калия — помещались раздельно в коаксиальных (имеющих одну и ту же ось) цилиндрах, так что слой окислителя находился между ВРЗ и металлом.

ФОТО ПАТРОНЫ

Для съемки со средних и малых высот (от 0,Г5 до 2,6 км) применяют фотоосветительные патроны (фотопатроны); их транспортируют в многоствольных кассетах, из которых выстреливают в момент фотосъемки.

Фотопатрон (рис. 12.9) содержит заряд фотосмеси и замедлительно-вос-пламенительные устройства (ЗВУ), помещенные в алюминиевую оболочку;

Рис. 12.9. Устройство типичного фотопатрона:

/—оболочка фотозаряда; 2—фотосмесь; 3—замед-лительно-воспламенительное устройство (ЗВУ); 4— вышибной пороховой заряд; 5—капсюльная втулка; 6—пыжи фотозаряда; 7—крышка патрона

она, в свою очередь, помещается вместе с небольшим вышибным зарядом дымного пороха в наружную алюминиевую гильзу патрона, снабженную электровоспламенительной втулкой. Электрический импульс воспламеняет капсюльную втулку, последняя воспламеняет вышибной пороховой заряд. Давлением пороховых газов выстреливается заряд с фотосмесью и одновременно воспламеняется ЗВУ, а затем срабатывает капсюль-детонатор и взрывает заряд фотосмеси. В этот момент и производится экспонирование аэропленки. Фотопатроны имеют ЗВУ с различным временем замедления. Выбор времени замедления зависит от скорости полета самолета при аэрофотосъемке; время замедления тем меньше, чем больше скорость самолета. В табл. 12. 2 приведены основные характеристики американских фотопатронов.

Таблица 12.2