Đo cự ly mục tiêu là một trong những thao tác quan trọng trong quá trình chuẩn bị bắn của xe tăng – thiết giáp (TTG). Thời gian đo và độ chính xác cự ly mục tiêu đo được có ảnh hưởng lớn đến kết quả bắn. Trên các phương tiện TTG thế hệ trước, pháo thủ đo cự ly mục tiêu bằng cách sử dụng thang số kính ngắm hoặc bằng máy đo xa quang học dựa trên nguyên lý đo lường lượng giác trong quang hình học. Các phương pháp đo xa này đã bộc lộ nhiều hạn chế, khó đáp ứng được yêu cầu nhiệm vụ mới.
Công nghệ đo xa bằng laser dựa trên nguyên lý đo lường vật lý hiện đang được quan tâm phát triển cho mục đích đo cự ly mục tiêu của xe TTG. Điểm mạnh của công nghệ đo xa laser là: i) Sai số đo cự ly nhỏ ở mọi khoảng cách, ii) Thao tác đơn giản, thời gian đo rất nhanh, độ chính xác lặp lại cao, và iii) Dễ dàng tích hợp với các hệ thống điều khiển hỏa lực số hiện đại.
Trên thực tế, các xe TTG trang bị laser đo xa (LRF) có xác suất bắn trúng mục tiêu cố định ở khoảng cách 1.000 m là Pn > 0.8, lớn hơn nhiều so với Pn ≤ 0.5 khi đo cự ly bằng thang số. Trên các xe TTG thế hệ mới, LRF được tích hợp trực tiếp vào kính ngắm pháo thủ, cho độ tin cậy và độ ổn định đo lường cao nhất. Tuy nhiên, những thách thức về công nghệ khi thực hiện giải pháp kỹ thuật này không hề nhỏ, đó là : i) Tăng độ phức tạp về thiết kế, chế tạo và hiệu chỉnh hệ quang học kính ngắm, ii) Yêu cầu về giới hạn kích thước của laser, iii) Yêu cầu về tích hợp điều khiển kính ngắm, và iv) Yêu cầu về an toàn cho mắt. Để đáp ứng các yêu cầu sử dụng đặc thù, các laser rắn phát ở vùng hồng ngoại bước sóng ngắn (SWIR) là sự lựa chọn ưu tiên cho phát triển các hệ thống LRF trên TTG.
Nhằm đáp ứng nhu cầu chiến đấu ban đêm của xe BMP-1 trong tình hình mới, trong giai đoạn 2018-2019, Viện Ứng dụng Công nghệ (Viện ƯDCN), phối hợp với Cục kỹ thuật Binh chủng TTG, đã thực hiện nghiên cứu thiết kế và chế tạo 01 mẫu kính ngắm quang điện tử dùng cho pháo thủ (ký hiệu 1PN22VN1), có khả năng thay thế cho kính ngắm pháo thủ 1ПН22М2 sử dụng công nghệ cũ trên xe BMP-1. Đây là mẫu kính ngắm kiểu tiềm vọng có thiết kế quang cơ đặc biệt, tích hợp kính ngắm quang học và kính ngắm điện tử: sử dụng camera CCD và camera ảnh nhiệt không làm lạnh (LWIR), hoạt động được trong điều kiện đêm tối hoàn toàn (0 lux). Tuy nhiên, mẫu nghiên cứu 1PN22VN1 vẫn phải đo cự ly mục tiêu dựa trên thang số cố định. Do vậy, để hoàn thiện tính năng kính ngắm quang điện tử dùng cho pháo thủ đáp ứng được các yêu cầu tác chiến hiện đại của xe BMP-1, yêu cầu xây dựng một kênh laser đo xa và tích hợp đồng bộ vào mẫu kính ngắm 1PN22VN1 có tính cấp thiết rất cao.
Để giải quyết vấn đề này, Viện ƯDCN đã giao Trung tâm Công nghệ Laser thực hiện nhiệm vụ KH&CN cấp bộ (2019 -2020) : “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tích hợp laser đo cự ly cho kính quan sát – ngắm bắn ngày đêm kiểu ảnh nhiệt tiềm vọng trên xe BMP-1”, do TS. Nguyễn Quang Minh làm chủ nhiệm.
Hệ thống laser đo xa (LRF) được nghiên cứu thiết kế và tích hợp một cách đồng bộ vào hệ thống kính ngắm 1PN22VN1. LRF sử dụng laser rắn làm nguồn phát, bước sóng 1.550 nm, phân loại an toàn nhóm 1, đáp ứng được yêu cầu an toàn cho mắt. Kênh thu sử dụng cảm biến diode quang có tính năng xử lý tín hiệu quang học cực yếu. Hệ quang học của LRF được thiết kế gọn nhẹ, phù hợp hoàn toàn kênh quang học đa phổ của kính ngắm nghiên cứu. Dữ liệu cự ly đo bởi LRF là tham số đầu vào của giải thuật tự động tính toán phần tử bắn (bao gồm bắn đón mục tiêu chuyển động), được nghiên cứu và phát triển để phục vụ ngắm bắn mục tiêu từ xe BMP-1 bằng dấu ngắm di động. Kết quả thực nghiệm thực tế ở điều kiện ngày /đêm tại ngoại thành Hà nội (mục tiêu xe cơ giới) và tại trường bắn TTG (mục tiêu xe tăng T-54) cho thấy : LRF đo cự ly tới 3.000 m với sai số ± 1 m, tần số đo tới 2 Hz ; Hệ thống tự động xác định tốc độ và hướng chuyển động của mục tiêu với sai số khá nhỏ; Thời gian đo cự ly và tính toán phần tử bắn rất nhanh (đạt 2 – 3 giây/mục tiêu); Thao tác đơn giản, thuận tiện.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được đánh giá cao tại Hội đồng nghiệm thu cấp bộ tổ chức tại trụ sở của Viện ƯDCN, 25 Lê Thánh Tông – Hà Nội: Hệ thống kính ngắm 1PN22VN1 được thiết kế và chế tạo ở mức độ công nghệ hiện đại, có tính năng chiến, kỹ thuật tiên tiến. Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa kinh tế – xã hội và an ninh quốc phòng cao. Hội đồng nghiệm thu cấp bộ cũng ghi nhận năng lực công nghệ của Viện ƯDCN trong nghiên cứu thiết kế, chế tạo các sản phẩm quang điện tử chuyên dụng có độ phức tạp cao phục vụ an ninh – quốc phòng. Hội đồng đã nhất trí nghiệm thu đề tài và thống nhất kiến nghị Viện ƯDCN, Bộ KH&CN và Binh chủng TTG, Bộ Quốc phòng xúc tiến triển khai giai đoạn phát triển tiếp theo nhằm hoàn thiện sản phẩm theo các tiêu chuẩn quân sự, áp dụng thử sản phẩm để nhanh chóng đưa kết quả nghiên cứu vào ứng dụng trong thực tế.
Thử nghiệm kính ngắm 1PN22VN1 (có trang bị laser đo xa) ở điều kiện ban đêm
Hội đồng nghiệm thu cấp Bộ đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tích hợp laser đo cự ly cho kính quan sát – ngắm bắn ngày đêm kiểu ảnh nhiệt tiềm vọng trên xe BMP-1”
Nguồn : Trung tâm Công nghệ Laser