книги из ГПНТБ / Радиотехнические системы в ракетной технике

Кроме того, существуют варианты отделения ЛЦ и дипольных отражателей в окрестности апогея траектории МБР и перед вхо­

диопомех характеризуется направленным отделением ЛЦ и стан­ ций помех в космическом пространстве. Оно создается вследствие отделения головной части и ложной цели от корпуса ракеты-носи­ теля на расстояние, исключающее поражение двух целей одной антиракетой «Спартан».

Рис. 5.4. Траектория полета МБР «Минитмен»:

4. Местоположение корпуса последней ступени ракеты-носи теля (его увод или подрыв для образования дополнительных ЛЦ).

в результате которого возникают области повышенных электрон­ ных концентраций, вызывающих экранировку радиосигналов. Если взрыв произведен на сравнительно небольшой высоте, то огнен­ ный шар быстро охлаждается воздухом и экранировка радиосиг­ налов сохраняется всего несколько минут. С увеличением высоты взрыва охлаждение протекает медленнее, и, хотя столкновение электронов с частицами воздуха происходит реже, соответствую­ щая ионизация имеет место, и эффект экранизации сохраняется значительно дольше,

160

5.3. Комплексы помеховых средств и их испытания

Под комплексом РПД понимается набор средств активного и пассивного типов, в том числе и ГЧ, взятых в определенном соот­ ношении, необходимом для решения задачи преодоления ПРО с требуемой эффективностью. Понятие «комплект средств РПД» определяет конкретное количество ЛЦ и станций радиопомех, раз­ мещаемых на ракете.

Первые сведения о комплексировании средств прорыва ПРО в США относятся к 1963 г. Так, для БР «Поларис-А1, А2» был разра­ ботан и испытан комплект активных помеховых средств, в состав которого входили станции радиопомех РХ-1 (на магнетроне) и РХ-2 (на барратроне). Станции РХ-3, РХ-4 предполагалось ввести в комплект средств радиопротиводействия «Поларис/Посейдон».

Кроме того, сообщалось:

— ракеты «Поларис-АЗ» оснащены средствами преодоления ПРО, содержащими наряду со станциями радиопомех пассивные ложные цели и узкодиапазонное радиопоглощающее покрытие ГЧ; —■ракеты «Титан-2» также оснащались средствами преодоле­

ния системы ПРО;

— ракеты «Минитмен-2» с головной частью Мк.ПА имели на­ бор помеховых средств, ГЧ имела РПП с аблирующим покрытием.

В 1966 г. в США начались работы по созданию комплексов средств прорыва ПРО МБР «Минитмен-2, 3».

Предполагалось внедрить в промышленное производство ком­ плект помеховых средств Мк.1 для защиты головных частей МБР «Минитмен-2, 3».

Элементы комплекта Мк.1 размещаются в специальном контей­ нере, устанавливаемом на МБР. Контейнер от корпуса последней ступени отделяется с помощью РДТТ с тремя скошенными сопла­ ми. При включении РДТТ контейнер раскручивается и отсоеди­ няется от узла крепления. Осевая составляющая тяги РДТТ обе­ спечивает отделение контейнера от ракеты, после чего включается другой РДТТ, выводящий контейнер на требуемую траекторию. Оба РДТТ относятся к типу разгонных двигателей VIP.

Вращение контейнера обеспечивает не только его стабилиза­ цию, но и последующий разброс помеховых средств, находящихся в контейнере, и, в частности, дипольных отражателей с заданной ско­ ростью рассеивания.

В 1963 г. по программе «Абрее» на Западном испытательном полигоне начались запуски МБР «Атлас-F». Для размещения ком­ плекта испытываемых помеховых средств на ракетах использовал­ ся специальный контейнер (рис. 5.5). Позднее МБР «Атлас-F» на испытаниях помеховых средств оснащалась экспериментальной го­ ловной частью RMP-B (рис. 4.12), представляющей собой цилиндр диаметром 2,13 м и длиной 2,03 м из алюминиевого сплава, один из торцов которого закрыт коническим теплозащитным обтекате­ лем из стеклопластика. В корпусе этой ГЧ размещались макеты

161

2. Тяжелые ложные цели:

—металлическая ЛЦ ENDO— DECOY;

—ложная цель HAPDEC с глубоким проникновением в атмо­ сферу (предназначена для оснащения МБР, наносящих удар по точечным подземным целям);

—ложная цель MANDEC, имитирующая маневр ГЧ при входе

ватмосферу;

—ложная цель Мк.6, имитирующая плазмообразование вокруг

ГЧ;

—ложные цели STEMS, имитирующие боеголовки МИРВ на атмосферном участке полета;

—ложные цели OPADEC для имитации излучения ГЧ в ПК- и оптическом диапазонах;

— дипольная логопериодическая пассивная антенная решетка на проводящем конусе, работающая в метровом и сантиметровом диапазонах.

3. Дипольные отражатели в виде металлических лент, фольги, металлизированного стекловолокна и т. п.

Для сбрасывания дипольных отражателей перед входом в плот­ ные слои атмосферы сконструированы автоматы Мк.2, в которых используются небольшие ракеты для выстреливания диполей в плоскости, перпендикулярной траектории ГЧ.

4. Групповые цели—• ЛЦ, ГЧ с привязными диполями (в виде прядей на гибком тросе), уголковыми отражателями и надувными баллонами.

Для испытаний перечисленных пассивных средств преодоления ПРО наряду с боевыми МБР применялись также и баллистические ракеты «Афина», «Аджена-Н».

5.4. Образование ложных целей на траектории

На внеатмосферном участке полета ложные цели располагают­ ся вдоль траектории головной части. При этом расстояния (ди­ станция) между целями в зоне ПРО выбираются из условия непоражения двух соседних целей взрывом ядерной боеголовки анти­ ракеты.

Для получения необходимой траектории входа в плотные слои атмосферы при заданном расположении целей в пространстве по­ меховые средства выбрасываются с расчетными скоростями и на­ правлениями в момент (или после) прекращения работы двига­ тельной установки последней ступени МБР.

Ошибки в скоростях и направлении выброса понижают эффек­ тивность решения задачи преодоления системы ПРО. Поэтому не­ обходима оптимизация параметров выброса целей по двум основ­ ным признакам: минимизации отклонения точек падения ложных целей и головной части, во-первых, и получения требуемой дистан­ ции между целями в зоне ПРО, во-вторых.

Достаточно общий подход решения этой задачи заключается в преобразовании данных об относительном положении ЛЦ и ГЧ в

163

зоне ПРО в составляющие скорости выброса для момента отделе­ ния целей от борта МБР. Результаты экспериментальных пусков ракет со средствами преодоления ПРО показали, что требуемые скорости выброса молено определять по линеаризованным уравне­ ниям их относительного движения. Диапазон скоростей выброса ложных целей, допускающий линеаризацию, составляет 0—150 м/сек

Рассмотрим задачу выброса ложной цели в плоскости траекто­ рии МБР при следующих предположениях:

— цель отделяется от ракеты со скоростью не более 150 м/сек; ■— вектор скорости выброса цели ориентирован относительно вектора скорости ракеты (или местной горизонтали) произвольным

образом;

—силы отдачи, воздействующие на корпус МБР при выбросе ЛЦ, траекторию головной части не искажают;

—гравитационное поле Земли симметрично;

—цели не подвержены действию сил лобового сопротивления;

—масса ЛЦ ничтожно мала по сравнению с массой головной

части.

На рис. 5.6 изображены системы декартовых координат, исполь­ зуемые в задаче:

скоростью VB под углом а относительно вектора скорости МБР V0. Движение ложной цели рассматривается в системе координат X3Y3.

Уравнения движения ложной цели относительно невращающейся инерциальной системы координат X1Y1 записываются в следую­ щей форме:

где Р! = (х? + у^)',! — радиус-вектор выброшенной ЛЦ;

{М— произведение универсальной гравитационной постоянной на массу Земли.

Для дальнейшего анализа удобно применить к выражениям [5.1, 5.2] ортогональные преобразования:

— поворот осей на угол tp

Xj = х2cos 9 + у2sin?,

[5.3]

У1 = — х2sin? + y2cosp,

164

УгЛз

0 5

СЛ

гут быть рассчитаны по общеизвестным формулам.

Поскольку скорость отделения ЛЦ и относительное расстояние между ней и головной частью малы по сравнению с величиной век­ тора скорости и радиус-вектором ГЧ на траектории, т. е. Хз<С(Уз+

166

где

{5.12 и 5.13], описывающих движение ЛЦ относительно ГЧ, будут:

х3(0) = уз (0) = 0 ,

(°)= “V7 rocos (® + *в),

(0)= г0 sin (0 + ав).

Для грубой оценки скоростей и направлений выброса ЛЦ мож­ но положить

В этом случае выражения [5.12 и 5.13] с учетом [5.14] существенно упрощаются:

где г зависит от текущей координаты <р.

Система линейных уравнений [5.16 и 5.17] после преобразований сводится к линейному дифференциальному уравнению третьего по-

рядка с правой частью, равной — d2r Общее решение этого уравне­ ния может быть получено .методом вариации произвольных посто­

Необходимые значения VB и ав определяются, как указывалось выше, противоречивыми условиями:

—условием непоражения двух целей одновременно взрывом боеголовки антиракеты на дальнем рубеже «активной селекции»;

—условием минимизации отклонения точек падения ЛЦ от

точки прицеливания ГЧ (рис. 5.6 — оси Х3, Y3 в точке падения ГЧ, рис. 1.10 — семейство траекторий одинаковых дальностей).

Минимизация вероятности перехвата ГЧ, учитывающая оба условия, определяет оптимальные скорости и направления выброса ложных целей. Необходимо отметить характер относительных тра­ екторий ложных целей, и головной части. Если ложные цели выбрасываются под углами ав~90°, то, двигаясь по относительным траекториям, они отстают от ГЧ прямо пропорционально скорости

167

выброса ЛЦ. Выброс под углами ав~270° выводит ложные цели на эллиптические траектории с опережением ГЧ. На рис. 5.7 показано изменение относительного расстояния между целями при различ­ ных скоростях выброса (для ав~270°).

Рис. 5.7. Изменение относительного расстояния между целями в системе координат Х3, Y3 от вре­ мени полета

Определение вероятности попадания целей в заданный объект проиллюстрируем на следующем примере. Пусть известно ооложе-

Рис. 5.8. К определению вероятности попадания в прямоугольник

ние эллипса рассеивания относительно объекта прямоугольной формы. Размеры объекта заданы относительно центра рассеивания цели координатами х3ь х32 (рис, 5.8) и zb Z2. Для вычисления иско-

168

мой вероятности найдем вероятность попадания цели в полосу А. Плотность распределения случайной величины, подчиняющейся нормальному закону, имеет вид

где а = Е(х) — математическое ожидание величины отклонения ЛЦ от центра рассеяния ГЧ.

полосу В и используя теорему умножения вероятностей для неза­ висимых событий, определим требуемую вероятность попадания

Для объектов, имеющих поверхность сложной конфигурации, возможна ее аппроксимация различными прямоугольниками. В этом случае вероятность попадания целей в заданный объект на­ ходится как сумма вероятностей попадания в отдельные элементы.

5.5. Демаскирующее влияние корпуса ракеты

При прорыве через систему ПРО серьезное значение, по мне­ нию американцев, приобретает местоположение корпуса последней ступени МБР. Дело в том, что после отделения головной части и средств преодоления (ЛЦ, дипольных отражателей) корпус послед­ ней ступени продолжает полет почти по той же траектории, что и ГЧ, вплоть до вхождения в плотные слои атмосферы. Этим соз­ даются благоприятные условия для дальнего обнаружения слож­ ной цели и .ее сопровождения радиолокаторами ПРО (поскольку средняя ЭПР у корпуса ракеты примерно на порядок больше, чем у ГЧ). Кроме того, полет корпуса последней ступени вслед за ГЧ

разрушению ГЧ и ЛЦ, изменению параметров их эллиптической траектории, вращению ложных целей с отличными от ГЧ угловы­ ми скоростями и, как следствие, к распознаванию головной части системой № 0 .

В э:ой связи американские специалисты предлагают:

— изготовлять последнюю ступень МБР из неметаллических материалов с целью снижения эффективной площади рассеяния (в

169