Оружие

Маловысотные РЛС: шаг за шагом

Внедрение во вновь разрабатываемые маловысотные радиолокационные станции современных технологий и технических решений позволяет обеспечить их устойчивое функционирование в разнообразных условиях обста
В связи с освоением реактивной авиацией передовых стран начиная с 1950-х гг. полетов на малых (300–500 м), а затем и на предельно малых (30–100 м) высотах возникла проблема обеспечения своевременного обнаружения и надежной проводки низколетящих целей (НЛЦ). Рассмотрим, как она решалась на протяжении последних десятилетий.

Как известно, дальность обнаружения НЛЦ радиолокационными станциями, работающими в диапазонах частот более 100 МГц, не превышает дальности прямой видимости, а значительная часть траекторий их полета проходит в зоне воздействия на РЛС мешающих отражений от местных предметов – точечных и поверхностно-распределенных.

Поскольку реальной мерой увеличения дальности обнаружения НЛЦ является увеличение высоты подъема фазового центра антенны РЛС, для этих целей начиная с 1950–1960-х гг. в стране были разработаны специальные вышки и мачты различных типов: перевозимая вышка 40В6, стационарные сборно-разборная мачта «Унжа», вышки УМВ-30 и «Башня-100». В настоящее время при разработке новых мобильных РЛС обнаружения НЛЦ предусматривается использование легких мачт, входящих в состав РЛС. Кроме того, уже завершена ОКР «Журавель» по созданию унифицированной перебазируемой сборно-разборной металлической опоры высотой 30–50 м.

Однако с увеличением высоты подъема фазового центра антенны расширяется и зона, в пределах которой на РЛС воздействуют мешающие отражения от местных предметов. В таблице 1 представлены значения радиуса Rмо зоны мешающих отражений от местных предметов высотой до 25 м при различных высотах подъема фазового центра антенн наземных РЛС hа.

Таким образом, отличительные требования к РЛС кругового обзора, предназначенным для обнаружения НЛЦ, – обеспечение возможности установки антенн на вышках (мачтах) и наличие эффективной аппаратуры подавления мешающих отражений от местных предметов. Не менее важным также является и требование к мобильности РЛС, что накладывает ограничение на массогабаритные характеристики как аппаратуры РЛС, так и ее антенны.

В связи с вышеприведенным в номенклатуре РЛС кругового обзора, предназначенных для оснащения подразделений радиотехнических войск, был выделен специальный класс радиолокационных средств для обнаружения НЛЦ – маловысотные РЛС. Поскольку потребность в маловысотных РЛС для оснащения радиотехнических подразделений оказалась весьма высокой, к ним также предъявлялись требования достаточной серийноспособности и относительно невысокой стоимости.

Если для увеличения дальности прямой видимости НЛЦ оказалось необходимым осуществлять подъем фазового центра антенн маловысотных РЛС, то для обнаружения и устойчивой проводки целей на фоне мощных мешающих отражений от местных предметов обязательным стало использование в РЛС специального устройства – селектора движущихся целей (СДЦ).

Так как одним из требований к маловысотным РЛС является обеспечение возможности однозначного измерения дальности в пределах не менее 150–200 км, что предопределяет необходимость использования импульсных зондирующих сигналов с довольно большими периодами повторения (1–1,5 мс), в качестве СДЦ оказалось возможным использовать лишь череспериодные компенсаторы и в дальнейшем доплеровские фильтры с относительно небольшим числом каналов.

Один из основных показателей качества функционирования СДЦ – коэффициент улучшения, который зависит от ширины результирующего спектра флуктуаций мешающих отражений и особенностей построения селектора. В таблице 2 даны значения среднеквадратического отклонения результирующего спектра флуктуаций амплитуд сигналов, отраженных от подстилающей поверхности, обусловленных неустранимыми факторами: раскачиванием растительности при ветре и сканированием антенны по азимуту. Здесь же приведены типичные значения требуемого коэффициента улучшения аппаратуры СДЦ (в децибелах), необходимые для обнаружения отметок воздушных целей различных классов с вероятностью не менее 0,7, при которой обеспечивается устойчивое сопровождение их траекторий на фоне остатков мешающих отражений от местных предметов.

Приведенные в таблице 2 значения требуемых коэффициентов улучшения аппаратуры СДЦ для равнинной открытой местности могут быть уменьшены в среднем на 10–15 дБ, а для районов с сильно пересеченной горной местностью – увеличены на 10–15 дБ.

В таблице 3 представлены значения потенциально достижимых коэффициентов улучшения аппаратуры СДЦ на основе известных схем одно- и двукратного череспериодного вычитания и восьмиканального доплеровского фильтра.

Из таблиц 2 и 3 следует, что с уменьшением длины волны, с одной стороны, требования к степени подавления мешающих отражений повышаются, а с другой – в связи с расширением спектра неустранимых флуктуаций потенциально достижимый в импульсных РЛС кругового обзора коэффициент улучшения аппаратуры СДЦ снижается. В этой связи при создании серийноспособных маловысотных РЛС, предназначенных для оснащения радиотехнических подразделений, было отдано предпочтение UHF- и S-диапазону волн.

Наряду с неустранимыми факторами (собственными флуктуациями сигналов мешающих отражений и флуктуациями, обусловленными сканированием антенны) на эффективность функционирования аппаратуры СДЦ могут оказать значительное влияние нестабильности СВЧ-трактов РЛС и ограничение динамического диапазона приемников, которые определяются принятыми техническими решениями и уровнем развития технологии.

Использовавшиеся в 1950–1980 гг. прошлого века в отечественных РЛС сантиметрового и дециметрового диапазонов волн передатчики на электровакуумных приборах имели высокую чувствительность по частотной или фазовой паразитной модуляции зондирующих сигналов из-за пульсаций высоковольтного напряжения питания. Динамический диапазон применявшихся в РЛС аналоговых приемных устройств не превышал 20–30 дБ. Аппаратура СДЦ основывалась на использовании одно- или двукратного череспериодного вычитания импульсов на потенциалоскопах и редко – на линиях задержки.


Реальной мерой увеличения дальности обнаружения низколетящих целей является увеличение высоты подъема фазового центра системы РЛС
Фото: Георгий ДАНИЛОВ

Одной из первых отечественных РЛС обнаружения НЛЦ была созданная в 1950-е гг. прошлого века двухкоординатная РЛС типа П-15, работающая в UHF-диапазоне. Используемые в ней магнетронный передатчик, имеющий низкую стабильность несущей частоты, и приемник с жестким ограничением не позволили обеспечить коэффициент улучшения аппаратуры СДЦ с череспериодным вычитанием импульсов более 20–25 дБ. Кроме того, в РЛС не была предусмотрена возможность установки антенны на вышку или мачту для увеличения дальности прямой видимости. Поэтому РЛС П-15 обеспечивала устойчивое обнаружение и проводку большеразмерных воздушных объектов на высотах 300–500 м в равнинных районах.

Поскольку РЛС П-15 измеряла лишь азимут и дальность, для измерения высоты целей предусматривалось ее совместное использование с высотомером ПРВ-9. Создание и поступление в войска в дальнейшем вышки УМВ-30 с большой грузоподъемностью позволили использовать РЛС П-15 также и в лесистых районах.

В начале 1960-х гг. была сделана попытка создания для радиотехнических войск трехкоординатной РЛС обнаружения НЛЦ типа «Квадрат» на базе высотомера ПРВ-9, работающего на границе диапазонов сантиметровых волн C и X. Однако в этом диапазоне, с одной стороны, необходимо обеспечить более высокую степень подавления мешающих отражений, чем в UHF-диапазоне, а с другой – более широкий спектр неустранимых флуктуаций и значительное влияние нестабильностей используемого в РЛС магнетронного передатчика не позволили получить коэффициент улучшения в аппаратуре СДЦ более 15 дБ. Поэтому ОКР по разработке РЛС «Квадрат» была прекращена и попыток создания наземных импульсных РЛС кругового обзора для обнаружения НЛЦ в этом диапазоне волн в дальнейшем не предпринималось.

С переходом в 1960–1970-х гг. прошлого века на более стабильные клистронные усилители мощности в передатчиках и на использование в приемниках аналого-цифровых преобразователей видеосигналов, а в аппаратуре СДЦ – цифровых многоканальных фильтров удалось в разработанных в этот период отечественных трехкоординатых РЛС обнаружения НЛЦ S-диапазона 5Н59 и 35Д6 повысить потенциально достижимый коэффициент улучшения до 40–45 дБ. При этом обе РЛС имели в своем составе перевозимые опоры 40В6.

В этот же период разработана двухкоординатная РЛС обнаружения НЛЦ UHF-диапазона волн «Перископ-В» для радиотехнических подразделений, развернутых на позициях в горной местности с аппаратурой СДЦ, обеспечивающей коэффициент улучшения не менее 40 дБ.


Низковысотный обнаружитель, придаваемый ЗРС ряда С-300П
Фото: Георгий ДАНИЛОВ

Достигнутые в указанных РЛС характеристики обеспечивали по сравнению с РЛС П-15 возможность обнаружения более широкого класса целей практически в любом районе территории страны. Однако в связи с освоением за рубежом технологии «Стелс» достигнутых в РЛС возможностей оказалось недостаточно для обнаружения на фоне мешающих отражений малозаметных крылатых ракет.

В 1980–1990-х гг. в РЛС обнаружения НЛЦ стали внедряться твердотельные передатчики на сверхвысокочастотных транзисторах, не требующие высоковольтных источников питания, в приемные устройства – аналого-цифровые преобразователи сигналов на промежуточной частоте и сигнальные процессоры для обработки цифровых сигналов, что позволило значительно повысить стабильность частоты и фазы зондирующих сигналов и увеличить динамический диапазон приемных устройств.

Благодаря этому в разработанной в этот период РЛС обнаружения НЛЦ 39Н6Е UHF-диапазона удалось увеличить потенциально достижимый коэффициент улучшения аппаратуры СДЦ до 50–55 дБ. Мобильная РЛС 39Н6Е имеет в своем составе подвижную 14-метровую мачту для подъема антенны. В ней также предусмотрен специальный антенный комплект, обеспечивающий его установку на мачту типа «Унжа» высотой до 52 м. Характеристики, реализованные в этой РЛС, обеспечивают возможность обнаружения современных и перспективных низколетящих целей различных классов, в том числе малозаметных крылатых ракет, практически в любом районе страны.

Таким образом, проведенные работы по созданию высотных опор и мачт различных типов для подъема антенных устройств, а также внедрение в отечественные маловысотные РЛС кругового обзора современной элементной базы и цифровых методов обработки сигналов обеспечивают возможность своевременного обнаружения и надежной проводки малозаметных средств воздушного нападения на малых и предельно малых высотах на фоне мешающих отражений от земной поверхности.

В связи с совершенствованием и расширением номенклатуры средств воздушного нападения, действующих на малых и предельно малых высотах, с одной стороны, и развитием радиолокационной техники и элементной базы – с другой в дальнейшем при совершенствовании маловысотных РЛС находят широкое применение новые информационные технологии:

  • последовательно-параллельный электронный обзор зоны по углу места или двухмерное электронное сканирование диаграмм направленности антенн;
  • активные, полуактивные и пассивные на передачу фазированные антенные решетки (ФАР);
  • цифровой синтез зондирующих сигналов с различными параметрами: несущей частотой, видом модуляции, шириной полосы, длительностью, частотой посылок импульсов;
  • цифровое диаграммообразование для ФАР на прием;
  • автоматический анализ помеховой обстановки и адаптивный выбор устройств и режимов защиты от помех;
  • автоматическая топопривязка и ориентирование РЛС по информации космических навигационных систем;
  • комплексирование РЛС со средствами вторичной радиолокации;
  • возможность наращивания РЛС до активно-пассивного комплекса;
  • использование нетрадиционных методов радиолокации: работа «на просвет», использование сигналов радиотелевизионных центров.

Внедрение во вновь разрабатываемые маловысотные РЛС современных технологий и технических решений позволяет обеспечить их устойчивое функционирование в разнообразных условиях воздушной и помеховой обстановки.

Евгений Александрович ОБРАЗЦОВ
начальник лаборатории НИЦ (г. Тверь) 4-го ЦНИИ МО РФ, кандидат технических наук
Олег Васильевич ПУШКОВ
ведущий научный сотрудник НИЦ (г. Тверь) 4-го ЦНИИ МО РФ, доктор технических наук, профессор

Опубликовано 13 августа в выпуске № 4 от 2012 года

Комментарии
Интересно и поучительно! Спасибо РТВ ПВО, и что опять не наказали....
Eat and lose weight in 15 days: sites google com/site/weightlossluxury/weight-loss-news-and-photos-of-diets-tips-and-workouts Interesting queries: dr healy weight loss how long does it take to lose weight eggs black beans broccoli weight loss exercise weightloss articles university of michigan weight loss surgery determine calories needed per day lose weight does relacore really work for weight loss how to lose weight with an endomorph body type meal replacement bars for weight loss uk
Добавить комментарий
  • Читаемое
  • Обсуждаемое
  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц
ОПРОС
  • В чем вы видите основную проблему ВКО РФ?