«Армия Онлайн»
Четырехчасовой эфир «АрмияОнлайн 2020» посмотрело более 10'000 военспецов

Французская "Катрина": как в России импортозаместили тепловизоры для бронетехники

Тема: Авиация, ВПК, Армия, Статьи

Европейские санкции привели к тому, что международные договоренности о кооперации из успешного военно-технического сотрудничества превратились в источник проблем для производителей систем, применяемых в составе ВВСТ. Так, например, отказ французских компаний поставлять в Россию матричные фотоприемные устройства для тепловизионных камер, создал угрозу для своевременного обнаружения противника в боевых условиях. Курс на импортозамещение мог способствовать развитию отечественной науки и промышленности, но отсутствие системной поддержки приводит к тому, что при наличии успешных ОКР не запускается серийное производство и конкурировать с иностранными производителями пока не удается.

Проблема не только в авиации, она системна


В марте 2018 года министерство обороны РФ обратилось в суд, чтобы взыскать со "Штурмовиков Сухого" более 3 млрд рублей.

По мнению специалистов оборонного ведомства, предприятие нарушило контракт по модернизации пяти самолетов Су-25 в вариант Су-25СМ3. Первый модернизированный штурмовик должны были сдать до 1 декабря 2015, еще четыре – до 1 июля 2016 года. Фактически самолеты сдали только в марте и апреле 2018 года.

Штурмовик Су-25СМ3

Суд первой инстанции и апелляционный суд требования Минобороны РФ не удовлетворили, так как пришли к выводу, что задержка в исполнении контракта стала следствием обстоятельств непреодолимой силы: введением Европейским Союзом в 2014 году антироссийских санкций.

Дело в том, что в обновленных штурмовиках техническим заданием предусмотрен новый прицельно-навигационный комплекс – ПрНК-25СМ-1. В состав комплекса входит оптико-лазерно-теплотелевизионная система СОЛТ-25.

Оптико-лазерно-теплотелевизионная обзорно-прицельная система СОЛТ-25

СОЛТ-25 в свою очередь содержит тепловизионный обзорный канал ТОК-25 с тепловизионной камерой ТНК-Н-25. В камере должен был применяться тепловизионный модуль с неохлаждаемым ИК матричным фотоприемником (микроболометром) UL-04-17-1 производства компании Ulis, входящей в группу компаний Sofradir.

После введения санкций компания Sofradir отказалась поставлять в Россию микроболометры для производства военной продукции. Из-за чего в конструкторскую документацию СОЛТ-25 пришлось внести изменения, и вместо МФПУ от Ulis перейти на китайский TPV640-17-CL.

Микроболометр производства компании Ulis

После проигрышей в споре со "Штурмовиками Сухого" Минобороны обратилось с иском к 121-му авиационному ремонтному заводу по тому же поводу – срыв сроков ремонта пяти Су-25 с модернизацией в вариант Су-25СМ3.

Суд снова встал на сторону исполнителя (Минобороны подало апелляционную жалобу, и 17 апреля дело направлено в суд апелляционной инстанции). Но из судебного решения стали известны новые обстоятельства.

В мае 2017 года Красногорский завод имени Зверева, "Штурмовики Сухого" и Минобороны России согласовали решение о порядке комплектования изделия СОЛТ-25 тепловизионным обзорным каналом.

Согласно этому решению, АО "ОКТБ "Омега" (разработчик тепловизионной камеры из состава СОЛТ-25) совместно с ПАО "КМЗ" провело работы по возможным вариантам замещения технологического модуля производства ЦНИИ "Циклон" на модули других отечественных производителей, имеющих аналогичные технические характеристики, логику управления и передачи видеосигнала.
"В результате работы установлено, что все тепловизионные модули на основе неохлаждаемых матричных ИК фотоприемников отечественных производителей требуют глубокой доработки в части конструктивного исполнения, алгоритмов управления и передачи видеосигнала", – говорится в судебном решении.

Импортозамещение диапазонов


За полгода до начала поиска специалистами замены для микроболометра Ulis для тепловизионного канала СОЛТ-25, в октябре 2016 года, военное ведомство решило отказаться от французских тепловизоров в составе прицельных комплексов российской бронетехники (решение о порядке проведения работ по импортозамещению тепловизионной камеры производства французской фирмы Thales за № Р3-19-2016).

1 / 2

Речь идет о тепловизионных камерах Catherine FC производства Thales Group (владеет 50% акций группы компаний Sofradir), которые сначала закупали напрямую, а потом по лицензии собирали на Вологодском оптико-механическом заводе.

"В 2009 году при посредничестве "Рособоронэкспорта" было подписано лицензионное соглашение на производство тепловизионных приборов Catherine FC, – говорится в сообщении на официальном сайте "Ростеха" – Catherine FC используется для создания прицельных комплексов "ЭССА", "ПЛИСА" и "Сосна-У", производимых для российской бронетехники".

Прицельный комплекс Сосна-У

В сентябре 2018 года, спустя два года после принятия соответствующего решения, вице-премьер Юрий Борисов сообщил, что российские предприятия полностью заместили тепловизоры для бронетанковой техники, закупавшиеся ранее во Франции.
"Вопрос поставок из Франции – это закупка матричных фотоприемных устройств охлаждаемого типа, которые лежат в основе прицельных разведывательных комплексов для автобронетанковой техники. Эти изделия были воспроизведены, начиная с этого года поставка матричных фотоприемных устройств для "Уралвагонзавода", в первую очередь для танкового производства, осуществляется с российского производства. Зависимости уже никакой нет", – рассказал вице-премьер.
Французскую камеру Catherine-FC заменили на отечественный тепловизионный канал ТПК-К, созданный Красногорским заводом имени Зверева. В годовом отчете "Ростеха" за 2018 год это отнесено к ключевым достижениям и событиям в деятельности холдинговой компании "Швабе", куда входят как Красногорский механический завод, так и Вологодский оптико-механический.

В качестве матричного фотоприемного модуля в тепловизионном канале применяется изделие "НПО Орион" на основе охлаждаемой матрицы фотодиодов из антимонида индия – ФЭМ18М-03.

Модуль ФЭМ18М

Также в конце 2019 года Красногорский завод имени Зверева объявил закупки на разработку конструкторской документации и изготовление опытных образцов изделия МФТВ (модуль формирования тепловизионного сигнала).

В проекте договора на изготовление опытного образца указано, что в качестве фотоприемного устройства для модуля будет служить "Thermal CCTV module iTCCM14E2" от южнокорейской фирмы i3System. Испытания модуля будут проходить в составе тепловизионного канала ТПК-К.

Аналогичную закупку Красногорский завод уже проводил в 2017 году. Особое конструкторско-технологическое бюро "Омега" должно было разработать и изготовить МФТВ. И опять в основе модуля было корейское фотоприемное устройство iTCCM14E2.

Если во французской камере был установлен субматричный фотоприемный модуль Pluton LW форматом 288x4 элементов диапазона 7.7-9.5 мкм (длинноволновой), то теперь в российском тепловизионном канале стоит матричный фотоприемный модуль форматом 640x512 элементов диапазона 3,6-4,9 мкм (средневолновой).
Относительно дешевое и более старое (снятое с производства), но работающее в длинноволновом диапазоне устройство второго поколения заменили на более технологичное устройство третьего поколения, работающее в средневолновом диапазоне.
Более того, у старого французского фотоприемника был далеко не лучший показатель NETD (Noise equivalent temperature difference – разность температур, эквивалентная шуму; в российских научных публикациях встречается как аббревиатура ЭШРТ, так и РТЭШ). Это показатель того, насколько хорошо тепловизионный детектор способен различать незначительные отличия в тепловом излучении.

В условиях, когда разницы в температуре наблюдаемых объектов минимальны (холодная погода, дождь, туман), тепловизор с меньшим значением NETD покажет более качественное и информативное изображение. Другими словами, в приборе с меньшим значением NETD более контрастными и более заметными будут детали объектов даже с малыми различиями в температуре.

У Pluton LW показатель NETD <70 mK, а у российского устройства <25 mK.

Аналогичный фотоприемник французского производства заменили и в другом изделии Красногорского механического завода – ОПС-28 (обзорно-прицельной системы для Ми-28). Хотя заменили на отечественный аналог второго поколения такого же формата 288x4 – ФПУ ФЭМ10М.

1 / 2

В ОПС-28М, в составе телетепловизионной системы высокой четкости ТВС-296, применялось уже более технологичное французское матричное фотоприемное устройство – Scorpio LW.

Фотоприемный модуль Scorpio LW

Наглядное описание разницы применения дали специалисты Московского вертолетного завода имени Миля в своем докладе на Всероссийской научно-практической конференции "Авиатор" в ВУНЦ ВВС ВВА.

"Основным параметром, определяющим дальность действия оптико-электронной системы (ОЭС) и использующимся при оценке ее дальности действия является метеорологическая дальность видимости, которая зависит от рассеяния и поглощения излучения, при этом максимальная эффективность работы ОЭС достигается только в "окнах" прозрачности атмосферы. Основные потери, связанные с поглощением излучения толщей атмосферы вдоль трассы наблюдения, в различных участках спектра определяются различными составами газовых сред и примесей. Так, например, если в коротковолновом инфракрасном (ИК) диапазоне 1-2 мкм коэффициент пропускания определяется, главным образом, величиной концентрации углекислого газа (CO2), то в средневолновом диапазоне 3-5 мкм и длинноволновом ИК-диапазоне 8-12 мкм, основные потери происходят из-за поглощения излучения водяными парами (Н2О). Концентрация остальных примесей влияет меньше, а использование 8-12 мкм при задымлении более эффективно, чем диапазона 3-5 мкм, который более эффективен при повышенной влажности. Таким образом, при различных соотношениях концентраций газов и паров воды в атмосфере эффективность ОЭС различного диапазона будет отличаться", – говорится в докладе.

Производитель французских камер Thales на своем сайте в разделе информации о семействе тепловизоров Catherine называет спектральный диапазон 8-12 мкм (LWIR – Long Wavelength Infrared – инфракрасный длинноволновой) "проверенным боевым решением" ("the proven solution for the battlefield").

Компания Lynred (совместное предприятие Sofradir и Ulis), производящая фотоприемные модули как средневолнового, так и длинноволнового диапазона для камер Thales, полагает, что для наземного применения лучше подходят устройства, работающие в длинноволновом диапазоне. Об этом представители компании говорят, например, описывая модуль Scorpio LW.

Игорь Бурлаков, заместитель генерального директора "НПО Орион" по науке и инновациям, доктор технических наук, рассказал, что длинноволновой диапазон не всегда однозначно лучше, чем средневолновой, но для наземной техники в некоторых случаях он был бы предпочтительней.

"В условиях средней полосы и южных широт изделия с диапазоном 3-5 мкм практически не уступают изделиям с диапазоном 8-12 мкм. Матричные фотоприемники длинноволнового диапазона выигрывают при использовании в условиях низких температур, например, в северных регионах. Также они могут обеспечить большую дальность обнаружения тепловых сигнатур в условиях тумана или запыления. Это особенно важно для бронетанковой техники, так как она работает в приземном слое атмосферы. Наши танкисты хотят тепловизоры, работающие в длинноволновом диапазоне, но серийного производства пока нет," – рассказал ученый.
По его словам, благодаря серийному производству и поставке заказчикам МФПУ, работающих в средневолновом диапазоне, "НПО Орион" обеспечило успешное завершение гособоронзаказа головными исполнителями: "Нашей основной задачей была замена Sofradir, и мы с ней справились. Головные предприятия смогли успешно закрыть гособоронзаказ 2018–2019 годов, потому что было, на чем его реализовать".
Кроме камер Catherine FC, разработанных в конце 1990 годов, на территории Вологодского оптико-механического завода по лицензии собирают камеры от Thales следующего – третьего – поколения Catherine XP.

1 / 2

"В июне 2012 года "Рособоронэкспорт" и Thales подписали контракт на изготовление камер третьего поколения Catherine XP на основе матричной технологии QWIP (Quantum well infrared photodetectors – инфракрасный детектор на квантовых ямах). Прибор компактнее предшественников, имеет более четкое разрешение и улучшенные показатели дальности обнаружения цели. Catherine XP будет использоваться для оснащения бронетехники, стоящей на вооружении РФ, и для экспортируемых машин российского производства", – сообщали в 2013 году специалисты "Ростеха".

Камера Catherine XP уже в 2006 году имела матричное фотоприемное устройство на квантовых ямах разрешением 384х288 Vega LW, работающее в длинноволновом диапазоне. Сейчас она может комплектоваться улучшенными устройствами производства Lynred.

В России уже есть опыт создания опытных образцов ФПУ, по характеристикам близким к французским. Так, в 2018 году на "XXV международной научно-технической конференции и школе по фотоэлектронике и приборам ночного видения" специалисты Института физики полупроводников Сибирского отделения РАН представили доклад о собственных фотоприемных устройствах на основе многослойных структур с квантовыми ямами (МСКЯ).

В докладе раскрывались характеристики отечественных фотоприемных устройств на основе МСКЯ, и говорилось, что "параметры ФПУ на основе МСКЯ GaAs/AlGaAs форматом 384x288 и 640x512 элементов близки к параметрам серийных ИК ФП фирмы Sofradir, таких как Vega-LW: 384×288 и Sirius-LW: 640×512". Близки показатели были и по разности температур, эквивалентной шуму.

Сравнительные характеристики российских и французских модулей ФПУ

Но полноценно заменить французские матричные фотоприемники пока не получается – для этого нужна проработанная политика импортозамещения.

Для отечественного термовидения нужна поддержка государства


Заместитель директора Института физики полупроводников имени Ржанова СО РАН по научной работе Максим Якушев рассказал, что Россия пока отстает в производстве отечественных фотоприемных устройств.

"У Института имени Ржанова есть целый ряд различных фотоприемников, есть серийные поставки. Но отставание пока есть. Если у "НПО Орион" уже есть фотоприемники формата 640x512 с шагом 15 мкм для диапазона 3-5 мкм на основе антимонида индия, а у нас заканчивается разработка такого же ФПУ, только на основе кадмий-ртуть-теллура, то в диапазоне 8-10 мкм таких фотоприемников в России нет. Заменяем импортное тем, что есть. Есть фотоприемник на диапазон 3-5 мкм, его и используют, хотя для некоторых задач предпочтительнее фотоприемник на диапазон 8-10 мкм", – рассказал ученый.

Модуль матричного фотоприемного устройства разработки ИФП СО РАН Cropped.jpg

По словам Максима Якушева, в России есть успешно завершенные опытно-конструкторские работы, но для доведения изделий до уровня, конкурентного западному, нужно серийное производство. Организация производства в свою очередь требует высокоточного оборудования. Наладить же производство невозможно без большого государственного заказа.
"Инфракрасные фотоприемники – это высокотехнологичные изделия, для которого тяжело найти коммерческую нишу. Чтобы не проигрывать западным конкурентам, нужна государственная поддержка, большой заказ, систематическое финансирование. Без этого не усовершенствовать отечественные фотоприемники. Сейчас разработчики аппаратуры не всегда готовы применять отечественные разработки в своих изделиях, потому что у них есть жесткое техническое задание. И если стоит задача засечь танк на расстоянии 10 км, а отечественный фотоприемник позволяет засечь только на 8 км, разработчик будет искать западные, корейские или китайские устройства", – описал проблему импортозамещения специалист.
Также, по словам собеседника корреспондента Mil.Press Военное, отечественному производству нужны центры компетенций, которые бы занимались вопросами удовлетворения потребностей государственного заказчика в части создания современных, конкурентоспособных ИК-фотоприемников.

Игорь Бурлаков высказал свое мнение, почему зачастую производители обращаются к иностранным поставщикам вместо отечественных производителей: дело в раздельном учете при работе по гособоронзаказу.

"Если заказчику нужна поставка приемников в сжатые сроки, он может обратиться к французским, китайским, корейским поставщикам. Закажет партию в сто изделий, ему их поставят через месяц. Хотя производственный цикл у иностранных компаний такой же, как у нас – около 6 месяцев. Но у них есть программа складского хранения. Мы же даже не можем начать закупку материалов до заключения контракта и поступления аванса на отдельный счет. При этом в каждом конкретном случае будут разные затраты на единицу продукции: при крупной серии – ниже, при малой – выше. Мы тоже могли бы создать определенный складской запас. Например, наиболее потребляемых приемников – форматом 640×512 с шагом 15 мкм. Они существовали бы в виде "полуфабрикатов", а при необходимости их можно было бы быстро собрать, протестировать, провести приемо-сдаточные испытания и поставить заказчику. Пока такого нет, покупателю приходится ждать 6-9 месяцев с момента аванса", – описал проблему заместитель директора "НПО Орион".
У российских предприятий есть большой научный и производственный потенциал, но пока не решены существующие проблемы и нет комплексного подхода к импортозамещению, полноценной конкуренции с иностранными производителями по стоимости и качеству изделий не достичь. При этом фотоника относится к приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, что подтверждает Указ президента РФ от 07.07.2011 N 899.
Валерий Бутымов

Есть, чем дополнить? Свяжитесь с редакцией Mil.Press:

+7(812)309-8-505, доб. 102;