ATGM Javelin 개발에 중요한 기술적 어려움. 1의 일부
이 번역은 미국 국가안보연구소(National Security Institute)의 저자인 John Lyons, Duncan Long 및 Richard Chait의 과학 논문의 일부를 다루고 있습니다. 이 기사는 Javelin ATGM 및 Stinger MANPADS 개발자가 직면한 중요한 기술적 어려움과 이러한 어려움을 비교하는 데 전념합니다. Stinger 부분은 여기에 제시되지 않으며 방법론, 모델링, 시뮬레이션 및 결론도 제시되지 않습니다. 이것은 이 주제에 대한 저자의 세 번째 작업이며, 처음 두 개는 개발의 중요한 기술적 어려움에 전념했습니다. 탱크 Abrams와 Apache 헬리콥터.
Javelin은 운반 및 발사 컨테이너의 미사일과 재사용 가능한 분리형 명령 및 발사 유닛(CPB)으로 구성된 휴대용 대전차 미사일 시스템입니다. 수송 및 발사 컨테이너 자체의 미사일은 원통형 수송 및 발사 컨테이너, 전원 공급 장치 및 냉각 장치, 미사일 자체로 구성됩니다. 지휘 및 발사 유닛에는 목표물의 관찰, 식별 및 포획을 위한 주야간 조준경이 포함됩니다. 미사일의 사거리는 약 2000m로 건물과 벙커는 물론 장갑차에도 사용할 수 있다.
머리말
사람이 휴대할 수 있는 대전차 시스템은 미국 보병이 중부 유럽에서 소련 기갑군에 대응할 수 있는 중요한 수단이었습니다. Draco 컴플렉스는 대부분의 냉전에서 그러한 도구였습니다. 이 유선유도 대전차체계는 1960년대 후반과 1970년대 초반에 개발되어 1975년에 처음 배치되었다. 1990~91년 걸프전에서도 사용됐다.
용에는 상당한 결점이 있었습니다. 그것의 제한된 사거리(원래 버전에서 약 1000미터)는 운용자가 발사하기 위해 목표물에 너무 가까이 있어야 한다는 것을 의미했고, 와이어 유도 시스템은 사수가 전체 미사일 비행(최대 11초) 동안 목표물에 시야 표시를 유지하고 열려 있어야 함을 의미했습니다. 또한 복합물이 정확하지 않았습니다. Fort Benning의 보병 학교는 새로운 시스템의 확고한 지지자였습니다. 1979년 육군은 드래곤을 래틀러(Rattler)라는 콤플렉스로 교체하려는 첫 번째 시도를 했지만 몇 달 후 프로토타입이 너무 무겁다는 이유로 이 아이디어를 포기했습니다.
1981년 고등 연구 계획국(Advanced Research Projects Agency, DARPA)은 적외선(IR) 유도 시스템을 사용할 수 있는 대전차 미사일 시스템을 개발하고 가장 보호되지 않은 탱크 상단을 공격하는 연구를 수행했습니다. 이 프로그램은 "Tankbreaker"로 알려졌습니다. Tankbreaker 기술은 유망한 것으로 판명되었고 그 결과 미 육군의 Redstone Arsenal이 새로운 ATGM 프로젝트를 관리하는 임무를 맡았습니다.
Tankbreaker 프로그램에는 여러 가지 요구 사항이 제시되었습니다. 그 중 예를 들어 미사일이 파이어 앤 포겟 시스템을 갖추어야 한다는 점은 사거리 2000m, 무게 16kg 미만, 목표물을 위에서 공격해야 한다는 점이었다. 경쟁 결과, 추가 개발을 위해 Hughes Aircraft와 Texas Instruments의 애플리케이션이 선택되었습니다. 두 애플리케이션 모두 IR 유도 헤드(GOS)를 기반으로 했습니다. 이름에서 알 수 있듯이 열점만 감지하는 단순한 Stinger 시커와 달리 이러한 종류의 시커는 IR 신호를 1985차원 이미지로 변환합니다. Tankbreaker 프로그램은 주로 IR 시커 개발 작업으로 구성되어 일련의 비행 테스트로 마무리되었습니다(미사일의 기능 수준을 결정하기에는 자금이 부족했습니다). 86-XNUMX년 동안 Fort Benning의 보병 학교는 계속해서 Dragon 단지를 교체할 필요성을 주장하고 새로운 단지에 대한 참조 조건을 작성하기 시작했습니다. 궁극적으로 Dragon을 대체하기 위해 미 해병대와 공동 기술 작업이 만들어졌습니다.
1986년에 육군은 평균적인 현대식 대전차 단지(Advanced Antitank Weapons System-Medium, AAWS-M)에 대한 작동 원리(원칙 증명, POP)의 30년 검증 및 확인에 대한 제안 수락을 발표하여 Dragon ATGM을 대체하려는 두 번째 시도의 시작을 알렸습니다. Texas Instruments(적외선 기술 개발), Hughes(광섬유 유도 기술 개발) 및 Ford Aerospace(레이저 빔 유도)에 각각 18천만 달러 상당의 계약이 체결되었습니다. 검증 및 원리 증명 단계가 시작된 지 약 1996개월 만에 미 육군과 해병대는 실물 크기 프로토타입 개발 단계에 대한 제안 요청서를 발행했습니다. 궁극적으로 Texas Instruments(나중에 Raytheon에서 로켓 사업을 인수함)와 Martin Marietta(현재 Lockheed Martin)로 구성된 합작 투자(JV)가 선택되었습니다. 합작 회사는 텍사스 인스트루먼트가 Tankbreaker 프로그램을 위해 개발한 것과 매우 유사한 제안된 미사일 설계로 AAWS-M 경쟁에서 우승했습니다. 이 미사일은 나중에 재블린(창)으로 명명되었습니다. XNUMX년 육군 제XNUMX부대에 재블린이 장착되었다.
Javelin ATGM을 개발하기 위해 합작 투자를 하기로 한 육군의 결정은 프로그램 성공의 중요한 부분이었습니다. 합작회사 설립을 요구한 미국 정부의 의도는 그들이 선택한 구조를 통해 두 개의 주요 계약자를 유치하려는 개발 단계에서 이미 목표를 가지고 있었습니다. 생산 단계에서 정부는 각각의 경쟁력 있는 제품을 개별적으로 얻기 위해 이 합작 투자를 분할하려고 했습니다. 나중에 여러 가지 이유로 정부는 이 기회를 이행하지 않기로 결정하고 Javelin ATGM의 생산 단계에서도 합작 투자와 계속 협력했습니다.
Javelin 프로그램 관리도 이 합작 투자에 대한 전반적인 관리 책임을 맡았지만 기술 작업과 대부분의 제작은 파트너십 계약에 따라 두 참여 회사에서 수행했습니다. Raytheon은 이제 명령 및 발사 장치, 미사일의 유도 시스템 전자 장치, 시스템 소프트웨어 및 시스템 엔지니어링 제어를 담당합니다. Lockheed Martin은 미사일의 최종 조립과 미사일 시커 생산을 책임지고 있습니다(하지만 아래에 언급된 바와 같이 Texas Instruments는 미사일 시커 개발을 담당했습니다).
Javelin과 함께 작업하기 위해 운영자는 명령 실행 장치에서 TV와 같은 대상을 감지하는 데 필요한 이미지를 제공하는 IR 파인더를 사용합니다. 그런 다음 운영자는 미사일의 IR 시커로 전환하여 목표물에 표시를 하고 "고정"한 다음 발사할 수 있습니다. Stinger MANPADS와 마찬가지로 Javelin ATGM은 소프트 런치 시스템을 사용하여 발사관에서 미사일을 발사하는데, 이는 실내에서 발사하는 데 필요합니다(Javelin의 참조 조건 요구 사항). 서스테인 로켓 엔진은 로켓이 발사 캐니스터를 떠나자마자 발사되며 6개의 작은 날개와 4개의 테일 플랩이 열리고 로켓은 직접 공격 궤적으로 약 46m, 위에서 공격하는 경우 150m의 고도에서 목표물을 향해 고속으로 보내진다. 미사일에는 탠덤 HEAT 탄두가 장착되어 있습니다.
Javelin ATGM은 전장에서 성공적이었습니다. 2003년에는 이라크전에서 1000발 이상의 미사일이 발사되었으며, 지휘발사부대는 미사일과 별개로 운용되어 지금도 미군 내에서 인기 있는 야간투시경으로 사용되고 있다.
다음 섹션에서는 Command and Launch Unit과 관련 주요 시스템 구성 요소를 살펴봅니다. 먼저 KPB의 개발을 고려한 다음 시커, 유도 및 제어 시스템, 추진 시스템 및 탄두를 고려합니다. 섹션은 로켓 개발 프로세스에서 모델링 및 시뮬레이션 사용에 대한 논의로 끝납니다(이 번역에는 포함되지 않음).
커맨드 앤 런치 블록(KPB)
발사 과정은 명령 발사 장치(KPB)에서 시작됩니다. Stinger에 사용되는 비교적 단순한 PBC와 달리 Javelin PBC는 시스템의 복잡한 구성 요소입니다. KPB에는 XNUMX배 망원경과 XNUMX배 및 XNUMX배 배율의 XNUMX개 시야가 있는 장파 적외선 야간 조준경이 있습니다. 가시광 이미지와 IR 이미지 모두 동일한 단안에서 관찰됩니다. PBC는 작동에 필요한 에너지를 제공하는 표준 군용 배터리, PBC 전자 장치 및 검출기 매트릭스의 작동 온도를 유지하는 냉각 장치로 구동됩니다. IR 감지기는 PBC의 가장 중요한 부분입니다. 열원을 단순한 지점으로 표시하는 이전 시스템과 달리 Javelin 감지기는 대상에 대한 자세한 그림을 생성합니다. CPB는 대상을 인식할 수 있도록 IR 어레이를 스캔합니다. 목표물이 적인지 여부를 판단하기 위해서는 운영자가 고해상도 이미지가 필요하기 때문에 미사일 시커보다 해상도가 높습니다. 미사일 시커의 IR 감지기(아래 참조)는 운용자가 대상을 인식하고 조준 표시를 한 후에 대상을 감지하기만 하면 됩니다.
Texas Instruments PBC는 연기 및 기타 장애물을 통해 장거리 시야와 뛰어난 성능을 허용하여 경쟁에서 대체 설계를 능가했습니다. 그것은 240x1, 나중에는 240x2 및 240x4의 초점 영역 배열을 가졌으며, 8-12 미크론의 원적외선 영역에서 작동하는 수은 카드뮴 텔루라이드 검출기로 만들어졌습니다. 검출기는 오른쪽에서 왼쪽으로 홀수 픽셀(30, 1, 3 등)을 스캔하고 왼쪽에서 오른쪽으로 짝수 픽셀을 스캔하는 두 방향으로 5Hz의 주파수로 스캔했습니다. 계산 장치는 CPB가 스캐닝 미러의 각도 위치를 결정할 수 있도록 하여 전방 및 후방 스캐닝을 수행하여 일관된 사진을 얻을 수 있도록 합니다. Javelin ATGM용으로 개발된 양방향 스캐닝은 고유했으며 상당한 에너지 절감 효과를 제공했습니다. 이 스캐닝 방법은 나중에 여러 Texas Instruments 프로그램에 적용되었습니다.
KPB IR 감지기는 감지기 칩을 정규화하는 새로운 방법 덕분에 사용할 수 있게 되었습니다. 이전에는 온도가 일정한 소위 "흑체"를 사용하여 IR 시스템 칩의 보정을 유지했습니다. Texas Instruments는 각 감지기 픽셀이 보정되는 두 개의 온도 기준점을 제공하는 수동 광학 장치인 열 보정 장치(Thermal Reference Assembly, TRA)를 개발했습니다. 첫 번째 점은 하나의 축외 참조 이미지에 포함되며 두 번째 점은 차가운 요소에 의해 생성된 "반사"에서 얻습니다. 센서를 스캔할 때마다 두 개의 온도 지점을 판독하여 픽셀을 보정합니다. TRA는 추가 전원이나 제어 회로가 필요하지 않은 수동 요소라는 점에 유의해야 합니다. 이를 통해 개발자는 보정을 위해 기존 검출기 요소를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비를 줄이고 공간을 절약할 수 있습니다.
신호 대 잡음비를 높이려면 Stinger 및 Javelin IR 감지기를 매우 낮은 온도로 냉각해야 합니다. KPB는 단열을 제공하기 위해 이중벽 사이에 진공을 사용하는 용기인 Dewar 플라스크를 사용합니다. 냉각은 Dewar에서 탐지기 후면까지의 콜드 프로브가 있는 폐쇄 회로 스털링 엔진에 의해 제공됩니다. Texas Instruments 냉각기는 전력 소비를 줄이고(단지 1/5와트 소비) 무게 요구 사항을 충족하는 동시에 XNUMX분 XNUMX초 안에 비디오 컨버터를 필요한 온도로 냉각하도록 설계되었습니다. 냉각 장치의 생산은 처음에는 약간의 어려움에 직면했지만 DARPA와 Texas Instruments의 공동 노력 덕분에 수용 가능한 비용을 달성했습니다.
IR 탐지기를 개발할 때 Texas Instruments는 US Army Night Vision Laboratory(NVL)의 서비스를 사용했습니다. NVL은 IR 시스템 모델링, 특히 MRT(Minimum Resolvable Temperature) 측정 및 비디오 컨버터 설계 분야에서 필수적인 경험을 공유했습니다. 육군과 해병대가 제시한 잡음 내성 요구 사항을 충족하기 위해 육군 연구소(Army Research Laboratory, ARL)가 이끄는 특별 개발 그룹이 만들어졌습니다. 특히 이 그룹은 시스템의 노이즈 내성에 대한 참조 조건을 개발했습니다. NVL에서 개발한 방법과 시뮬레이션은 여전히 IR 비디오 변환기의 성능을 측정하는 표준입니다. NVL은 또한 테스트 중에 센서의 동적 노이즈를 보다 정확하게 열적으로 모델링하는 데 사용되는 XNUMXD 노이즈라는 측정 기술을 도입하는 데 도움을 주었습니다. 시뮬레이션의 추가 개발로 더 새롭고 사용자 친화적이며 더 정확한 모델이 탄생했습니다.
최초의 IR 디텍터 디자인이 도입된 이후 시스템 성능을 향상시키기 위해 지속적으로 업그레이드되었습니다. 1990년대 초에 DARPA는 결국 더 발전된(제조하기 쉬운) 탐지기로 이어지는 프로그램에 자금을 지원했습니다. 그 결과 소위 Dash 6 탐지기(Dash 6)가 탄생했습니다. 이 탐지기는 더 조용하고 더 조용하게 스캔되어 전장에서 Javelin 오퍼레이터의 음향 가시성을 감소시킬 수 있었습니다. Dash 6 탐지기는 1998-1999년에 생산에 들어갔습니다.
원래 PBC는 소위 "스루홀" PCB 기술을 사용하여 설계되었지만 이 설계는 무게 요구 사항을 충족하지 못했습니다. 이러한 회로 기판은 표면 실장 부품을 사용했습니다. 비용 절감 프로그램은 반도체 장치 통합, 특히 디지털 ASIC에서 사용하여 두 개의 양면 인쇄 회로 기판으로 줄일 수 있는 논리 밀도화의 발전을 활용했습니다.
중량 감소는 KPB의 IR 탐지기 및 기타 부품에서 미사일 자체에 이르기까지 Javelin 시스템 개발의 모든 측면에 영향을 미치는 지속적인 설계 과제였습니다. CPB의 본체는 원래 알루미늄으로 만들어졌습니다. 설계자들은 가능한 한 벽 두께를 줄이기 위해 선체를 산성 에칭하기까지 했습니다. 이것은 무게를 줄였지만 제조 비용을 증가시켰고 장치의 신뢰성을 악화시켰습니다. 1999년에는 알루미늄이 17겹의 탄소 섬유 합성물로 대체되었습니다. 이것은 무게를 다소 줄였지만 대부분 선체를 더 강하게 만들었습니다. 또한 산 에칭에 비해 제조 공정이 더 일관성 있는 것으로 나타났다. 현재 Javelin Design Bureau에서 평균 실패 간격은 참조 조건에 지정된 300시간에 비해 150시간 이상입니다.
차세대 Javelin Block 1은 개선된 PBC를 사용할 계획입니다. 4배 및 12배 대신 4배 및 9배 배율의 광학 장치가 장착됩니다. PBC에는 컬러 평면 OLED 디스플레이도 포함됩니다. 업그레이드의 목표는 감지기의 범위를 50% 늘리는 것이지만 무게 제한으로 인해 광학 개선에 심각한 제한이 가해집니다.
계속하기
Javelin은 운반 및 발사 컨테이너의 미사일과 재사용 가능한 분리형 명령 및 발사 유닛(CPB)으로 구성된 휴대용 대전차 미사일 시스템입니다. 수송 및 발사 컨테이너 자체의 미사일은 원통형 수송 및 발사 컨테이너, 전원 공급 장치 및 냉각 장치, 미사일 자체로 구성됩니다. 지휘 및 발사 유닛에는 목표물의 관찰, 식별 및 포획을 위한 주야간 조준경이 포함됩니다. 미사일의 사거리는 약 2000m로 건물과 벙커는 물론 장갑차에도 사용할 수 있다.
로켓 창 던지기
ATGM 오퍼레이터 Javelin이 지휘 및 발사 장치를 살펴봅니다.
머리말
사람이 휴대할 수 있는 대전차 시스템은 미국 보병이 중부 유럽에서 소련 기갑군에 대응할 수 있는 중요한 수단이었습니다. Draco 컴플렉스는 대부분의 냉전에서 그러한 도구였습니다. 이 유선유도 대전차체계는 1960년대 후반과 1970년대 초반에 개발되어 1975년에 처음 배치되었다. 1990~91년 걸프전에서도 사용됐다.
용에는 상당한 결점이 있었습니다. 그것의 제한된 사거리(원래 버전에서 약 1000미터)는 운용자가 발사하기 위해 목표물에 너무 가까이 있어야 한다는 것을 의미했고, 와이어 유도 시스템은 사수가 전체 미사일 비행(최대 11초) 동안 목표물에 시야 표시를 유지하고 열려 있어야 함을 의미했습니다. 또한 복합물이 정확하지 않았습니다. Fort Benning의 보병 학교는 새로운 시스템의 확고한 지지자였습니다. 1979년 육군은 드래곤을 래틀러(Rattler)라는 콤플렉스로 교체하려는 첫 번째 시도를 했지만 몇 달 후 프로토타입이 너무 무겁다는 이유로 이 아이디어를 포기했습니다.
1981년 고등 연구 계획국(Advanced Research Projects Agency, DARPA)은 적외선(IR) 유도 시스템을 사용할 수 있는 대전차 미사일 시스템을 개발하고 가장 보호되지 않은 탱크 상단을 공격하는 연구를 수행했습니다. 이 프로그램은 "Tankbreaker"로 알려졌습니다. Tankbreaker 기술은 유망한 것으로 판명되었고 그 결과 미 육군의 Redstone Arsenal이 새로운 ATGM 프로젝트를 관리하는 임무를 맡았습니다.
Tankbreaker 프로그램에는 여러 가지 요구 사항이 제시되었습니다. 그 중 예를 들어 미사일이 파이어 앤 포겟 시스템을 갖추어야 한다는 점은 사거리 2000m, 무게 16kg 미만, 목표물을 위에서 공격해야 한다는 점이었다. 경쟁 결과, 추가 개발을 위해 Hughes Aircraft와 Texas Instruments의 애플리케이션이 선택되었습니다. 두 애플리케이션 모두 IR 유도 헤드(GOS)를 기반으로 했습니다. 이름에서 알 수 있듯이 열점만 감지하는 단순한 Stinger 시커와 달리 이러한 종류의 시커는 IR 신호를 1985차원 이미지로 변환합니다. Tankbreaker 프로그램은 주로 IR 시커 개발 작업으로 구성되어 일련의 비행 테스트로 마무리되었습니다(미사일의 기능 수준을 결정하기에는 자금이 부족했습니다). 86-XNUMX년 동안 Fort Benning의 보병 학교는 계속해서 Dragon 단지를 교체할 필요성을 주장하고 새로운 단지에 대한 참조 조건을 작성하기 시작했습니다. 궁극적으로 Dragon을 대체하기 위해 미 해병대와 공동 기술 작업이 만들어졌습니다.
1986년에 육군은 평균적인 현대식 대전차 단지(Advanced Antitank Weapons System-Medium, AAWS-M)에 대한 작동 원리(원칙 증명, POP)의 30년 검증 및 확인에 대한 제안 수락을 발표하여 Dragon ATGM을 대체하려는 두 번째 시도의 시작을 알렸습니다. Texas Instruments(적외선 기술 개발), Hughes(광섬유 유도 기술 개발) 및 Ford Aerospace(레이저 빔 유도)에 각각 18천만 달러 상당의 계약이 체결되었습니다. 검증 및 원리 증명 단계가 시작된 지 약 1996개월 만에 미 육군과 해병대는 실물 크기 프로토타입 개발 단계에 대한 제안 요청서를 발행했습니다. 궁극적으로 Texas Instruments(나중에 Raytheon에서 로켓 사업을 인수함)와 Martin Marietta(현재 Lockheed Martin)로 구성된 합작 투자(JV)가 선택되었습니다. 합작 회사는 텍사스 인스트루먼트가 Tankbreaker 프로그램을 위해 개발한 것과 매우 유사한 제안된 미사일 설계로 AAWS-M 경쟁에서 우승했습니다. 이 미사일은 나중에 재블린(창)으로 명명되었습니다. XNUMX년 육군 제XNUMX부대에 재블린이 장착되었다.
Javelin ATGM을 개발하기 위해 합작 투자를 하기로 한 육군의 결정은 프로그램 성공의 중요한 부분이었습니다. 합작회사 설립을 요구한 미국 정부의 의도는 그들이 선택한 구조를 통해 두 개의 주요 계약자를 유치하려는 개발 단계에서 이미 목표를 가지고 있었습니다. 생산 단계에서 정부는 각각의 경쟁력 있는 제품을 개별적으로 얻기 위해 이 합작 투자를 분할하려고 했습니다. 나중에 여러 가지 이유로 정부는 이 기회를 이행하지 않기로 결정하고 Javelin ATGM의 생산 단계에서도 합작 투자와 계속 협력했습니다.
Javelin 프로그램 관리도 이 합작 투자에 대한 전반적인 관리 책임을 맡았지만 기술 작업과 대부분의 제작은 파트너십 계약에 따라 두 참여 회사에서 수행했습니다. Raytheon은 이제 명령 및 발사 장치, 미사일의 유도 시스템 전자 장치, 시스템 소프트웨어 및 시스템 엔지니어링 제어를 담당합니다. Lockheed Martin은 미사일의 최종 조립과 미사일 시커 생산을 책임지고 있습니다(하지만 아래에 언급된 바와 같이 Texas Instruments는 미사일 시커 개발을 담당했습니다).
Javelin과 함께 작업하기 위해 운영자는 명령 실행 장치에서 TV와 같은 대상을 감지하는 데 필요한 이미지를 제공하는 IR 파인더를 사용합니다. 그런 다음 운영자는 미사일의 IR 시커로 전환하여 목표물에 표시를 하고 "고정"한 다음 발사할 수 있습니다. Stinger MANPADS와 마찬가지로 Javelin ATGM은 소프트 런치 시스템을 사용하여 발사관에서 미사일을 발사하는데, 이는 실내에서 발사하는 데 필요합니다(Javelin의 참조 조건 요구 사항). 서스테인 로켓 엔진은 로켓이 발사 캐니스터를 떠나자마자 발사되며 6개의 작은 날개와 4개의 테일 플랩이 열리고 로켓은 직접 공격 궤적으로 약 46m, 위에서 공격하는 경우 150m의 고도에서 목표물을 향해 고속으로 보내진다. 미사일에는 탠덤 HEAT 탄두가 장착되어 있습니다.
Javelin ATGM은 전장에서 성공적이었습니다. 2003년에는 이라크전에서 1000발 이상의 미사일이 발사되었으며, 지휘발사부대는 미사일과 별개로 운용되어 지금도 미군 내에서 인기 있는 야간투시경으로 사용되고 있다.
다음 섹션에서는 Command and Launch Unit과 관련 주요 시스템 구성 요소를 살펴봅니다. 먼저 KPB의 개발을 고려한 다음 시커, 유도 및 제어 시스템, 추진 시스템 및 탄두를 고려합니다. 섹션은 로켓 개발 프로세스에서 모델링 및 시뮬레이션 사용에 대한 논의로 끝납니다(이 번역에는 포함되지 않음).
커맨드 앤 런치 블록(KPB)
발사 과정은 명령 발사 장치(KPB)에서 시작됩니다. Stinger에 사용되는 비교적 단순한 PBC와 달리 Javelin PBC는 시스템의 복잡한 구성 요소입니다. KPB에는 XNUMX배 망원경과 XNUMX배 및 XNUMX배 배율의 XNUMX개 시야가 있는 장파 적외선 야간 조준경이 있습니다. 가시광 이미지와 IR 이미지 모두 동일한 단안에서 관찰됩니다. PBC는 작동에 필요한 에너지를 제공하는 표준 군용 배터리, PBC 전자 장치 및 검출기 매트릭스의 작동 온도를 유지하는 냉각 장치로 구동됩니다. IR 감지기는 PBC의 가장 중요한 부분입니다. 열원을 단순한 지점으로 표시하는 이전 시스템과 달리 Javelin 감지기는 대상에 대한 자세한 그림을 생성합니다. CPB는 대상을 인식할 수 있도록 IR 어레이를 스캔합니다. 목표물이 적인지 여부를 판단하기 위해서는 운영자가 고해상도 이미지가 필요하기 때문에 미사일 시커보다 해상도가 높습니다. 미사일 시커의 IR 감지기(아래 참조)는 운용자가 대상을 인식하고 조준 표시를 한 후에 대상을 감지하기만 하면 됩니다.
Texas Instruments PBC는 연기 및 기타 장애물을 통해 장거리 시야와 뛰어난 성능을 허용하여 경쟁에서 대체 설계를 능가했습니다. 그것은 240x1, 나중에는 240x2 및 240x4의 초점 영역 배열을 가졌으며, 8-12 미크론의 원적외선 영역에서 작동하는 수은 카드뮴 텔루라이드 검출기로 만들어졌습니다. 검출기는 오른쪽에서 왼쪽으로 홀수 픽셀(30, 1, 3 등)을 스캔하고 왼쪽에서 오른쪽으로 짝수 픽셀을 스캔하는 두 방향으로 5Hz의 주파수로 스캔했습니다. 계산 장치는 CPB가 스캐닝 미러의 각도 위치를 결정할 수 있도록 하여 전방 및 후방 스캐닝을 수행하여 일관된 사진을 얻을 수 있도록 합니다. Javelin ATGM용으로 개발된 양방향 스캐닝은 고유했으며 상당한 에너지 절감 효과를 제공했습니다. 이 스캐닝 방법은 나중에 여러 Texas Instruments 프로그램에 적용되었습니다.
KPB IR 감지기는 감지기 칩을 정규화하는 새로운 방법 덕분에 사용할 수 있게 되었습니다. 이전에는 온도가 일정한 소위 "흑체"를 사용하여 IR 시스템 칩의 보정을 유지했습니다. Texas Instruments는 각 감지기 픽셀이 보정되는 두 개의 온도 기준점을 제공하는 수동 광학 장치인 열 보정 장치(Thermal Reference Assembly, TRA)를 개발했습니다. 첫 번째 점은 하나의 축외 참조 이미지에 포함되며 두 번째 점은 차가운 요소에 의해 생성된 "반사"에서 얻습니다. 센서를 스캔할 때마다 두 개의 온도 지점을 판독하여 픽셀을 보정합니다. TRA는 추가 전원이나 제어 회로가 필요하지 않은 수동 요소라는 점에 유의해야 합니다. 이를 통해 개발자는 보정을 위해 기존 검출기 요소를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비를 줄이고 공간을 절약할 수 있습니다.
신호 대 잡음비를 높이려면 Stinger 및 Javelin IR 감지기를 매우 낮은 온도로 냉각해야 합니다. KPB는 단열을 제공하기 위해 이중벽 사이에 진공을 사용하는 용기인 Dewar 플라스크를 사용합니다. 냉각은 Dewar에서 탐지기 후면까지의 콜드 프로브가 있는 폐쇄 회로 스털링 엔진에 의해 제공됩니다. Texas Instruments 냉각기는 전력 소비를 줄이고(단지 1/5와트 소비) 무게 요구 사항을 충족하는 동시에 XNUMX분 XNUMX초 안에 비디오 컨버터를 필요한 온도로 냉각하도록 설계되었습니다. 냉각 장치의 생산은 처음에는 약간의 어려움에 직면했지만 DARPA와 Texas Instruments의 공동 노력 덕분에 수용 가능한 비용을 달성했습니다.
IR 탐지기를 개발할 때 Texas Instruments는 US Army Night Vision Laboratory(NVL)의 서비스를 사용했습니다. NVL은 IR 시스템 모델링, 특히 MRT(Minimum Resolvable Temperature) 측정 및 비디오 컨버터 설계 분야에서 필수적인 경험을 공유했습니다. 육군과 해병대가 제시한 잡음 내성 요구 사항을 충족하기 위해 육군 연구소(Army Research Laboratory, ARL)가 이끄는 특별 개발 그룹이 만들어졌습니다. 특히 이 그룹은 시스템의 노이즈 내성에 대한 참조 조건을 개발했습니다. NVL에서 개발한 방법과 시뮬레이션은 여전히 IR 비디오 변환기의 성능을 측정하는 표준입니다. NVL은 또한 테스트 중에 센서의 동적 노이즈를 보다 정확하게 열적으로 모델링하는 데 사용되는 XNUMXD 노이즈라는 측정 기술을 도입하는 데 도움을 주었습니다. 시뮬레이션의 추가 개발로 더 새롭고 사용자 친화적이며 더 정확한 모델이 탄생했습니다.
최초의 IR 디텍터 디자인이 도입된 이후 시스템 성능을 향상시키기 위해 지속적으로 업그레이드되었습니다. 1990년대 초에 DARPA는 결국 더 발전된(제조하기 쉬운) 탐지기로 이어지는 프로그램에 자금을 지원했습니다. 그 결과 소위 Dash 6 탐지기(Dash 6)가 탄생했습니다. 이 탐지기는 더 조용하고 더 조용하게 스캔되어 전장에서 Javelin 오퍼레이터의 음향 가시성을 감소시킬 수 있었습니다. Dash 6 탐지기는 1998-1999년에 생산에 들어갔습니다.
원래 PBC는 소위 "스루홀" PCB 기술을 사용하여 설계되었지만 이 설계는 무게 요구 사항을 충족하지 못했습니다. 이러한 회로 기판은 표면 실장 부품을 사용했습니다. 비용 절감 프로그램은 반도체 장치 통합, 특히 디지털 ASIC에서 사용하여 두 개의 양면 인쇄 회로 기판으로 줄일 수 있는 논리 밀도화의 발전을 활용했습니다.
중량 감소는 KPB의 IR 탐지기 및 기타 부품에서 미사일 자체에 이르기까지 Javelin 시스템 개발의 모든 측면에 영향을 미치는 지속적인 설계 과제였습니다. CPB의 본체는 원래 알루미늄으로 만들어졌습니다. 설계자들은 가능한 한 벽 두께를 줄이기 위해 선체를 산성 에칭하기까지 했습니다. 이것은 무게를 줄였지만 제조 비용을 증가시켰고 장치의 신뢰성을 악화시켰습니다. 1999년에는 알루미늄이 17겹의 탄소 섬유 합성물로 대체되었습니다. 이것은 무게를 다소 줄였지만 대부분 선체를 더 강하게 만들었습니다. 또한 산 에칭에 비해 제조 공정이 더 일관성 있는 것으로 나타났다. 현재 Javelin Design Bureau에서 평균 실패 간격은 참조 조건에 지정된 300시간에 비해 150시간 이상입니다.
차세대 Javelin Block 1은 개선된 PBC를 사용할 계획입니다. 4배 및 12배 대신 4배 및 9배 배율의 광학 장치가 장착됩니다. PBC에는 컬러 평면 OLED 디스플레이도 포함됩니다. 업그레이드의 목표는 감지기의 범위를 50% 늘리는 것이지만 무게 제한으로 인해 광학 개선에 심각한 제한이 가해집니다.
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