книги из ГПНТБ / Радиотехнические системы в ракетной технике

Известен также состав, представляющий собой смесь ферро­ магнитных материалов, размолотых и подвергнутых циклическому нагреву до полного устранения остаточного магнетизма. Материал

ные смолы, эффективно работающие при нанесении их тонким го­ могенным слоем толщиной не более 0,25 мм. На эти смолы не ока­ зывают отрицательного воздействия свет, влага и изменение тем­ пературы окружающей среды.

Керамические ферритовые радиопоглощающие материалы, из­ готовленные фирмой «Кондактрон», предназначаются для защиты головных частей ракет в диапазоне от метровых до сантиметровых волн. Покрытия из материалов этого типа имеют толщину 0,63—

Основные трудности при разработке керамических ферритовых радиопоглощающих материалов, по мнению американских специа­ листов, состоят в следующем. Поскольку ферриты хрупкие мате­ риалы, то возникает необходимость защиты керамических феррито­ вых плиток от внешнего воздействия.

Ферритовые плитки приклеиваются непосредственно к метал­ лическим или пластмассовым силовым конструкциям. Поскольку прочность такого соединения в значительной степени зависит от клея и формы поверхности ГЧ, то при определенных условиях кон­ струкция может разрушиться (повышение температуры окружаю­ щей среды, вибрация).

Другой трудностью, возникающей при склеивании, является различие коэффициентов линейного термического расширения фер­ ритовых плиток и подложки; это имеет особое значение, поскольку величиной термического расширения определяется стойкость фер­ ритовых плиток к растрескиванию при циклическом изменении тем­ пературы.

Для устранения указанных трудностей специалисты фирмы разработали модульную конструкцию радиопоглощающего покры­ тия. В качестве проводящей подложки была предложена фольга из меди, алюминия или серебра. Ферритовые плитки прикрепля­ ются специальным клеем или эпоксидной смолой. Подобные мо­ дули выполняются в виде трехслойной конструкции. Одной из об­ шивок является стеклоткань, другой — проводящий лист или про­ водящая сетка.

Фирма «Эмерсон» (США) изготовила широкодиапазонный ра­ диопоглощающий материал Eccosorb-RM, который представляет собой эластичную кремнийорганическую пену, способную работать продолжительное время при температурах до +260° С. Коэффи­ циент отражения материала не превышает 2% по мощности. Изме­

240

нение плоскости поляризации падающего излучения или его угла падения незначительно сказывается на поглощении энергии.

Эта же фирма разработала поглощающий материал Eccofoam-Q, получаемый в результате вспенивания кремнезема. Материал может применяться при температурах до 1650°С (поглощающими свойствами он обладает лишь до 650° С). Материал Eccofoam-Q может изготовляться с различными значениями диэлектрической проницаемости (от 1,1 до 5,0), имеет малый тангенс угла потерь, плотность изменяется в пределах 160—800 кг/м3. В основной мате­ риал для получения по­ крытия с большими поте­ рями могут быть вкрап­ лены металлические или угольные частицы. Элек­ трические и механические

свойства Eccofoam-Q по­ зволяют применять его для различных целей.

Английской фирмой «Плесси» выпущена серия широкодиапазонных ра­ диопоглощающих мате­

нистой краски для защиты от атмосферных осадков. Коэффициент отражения от покрытия в широком диапазоне длин волн не пре­ вышает 1% по мощности (рис. 6.15).

Наряду с разработкой широкодиапазонных поглощающих по­ крытий зарубежные специалисты большое внимание уделяют так­ же созданию диапазонных покрытий интерференционного типа. Примером таких РПП могут служить покрытия MX и MS. Осно­ вой материала покрытия является каучук в смеси с карбонильным железом. Покрытие наносится на медный лист или гибкую магнит­ ную ткань. Это дает возможность изгибать покрытие по форме маскируемого объекта. Некоторые характеристики защитных ин­ терференционных покрытий приведены в табл. 6.5.

Как видно из таблицы, рабочий диапазон покрытий MS шире, чем у РПП MX, благодаря большему содержанию магнитного ма­ териала. На рис. 6.16 показаны зависимости мощности отражен­ ной электромагнитной энергии РПП MX и MS от длины волны и угла облучения.

Фирма «Эльтро» (ФРГ) изготовляет радиопоглощающее покры­ тие интерференционного типа из пластмассы. РПП состоит из

нескольких слоев различных пластмасс, нанесенных на проводя­ щую подложку методом напыления, окраски или наклеивания. По-

а

Угол облучения <р, град

б

Рис. 6.16. Изменение мощности отраженной электромагнитной энергии от радиопоглощающих покрытий различного типа в зависимости от длины волны и угла облучения

крытие имеет фазосдвигающий нижний слой, служащий для вза­ имного гашения падающих и отраженных радиоволн. На этот слой наносятся поглощающий и рассеивающий слои.

242

Для защиты космических летательных аппаратов от радиолока­ ционного обнаружения в США предложено покрытие из радиопо­ глощающего материала, наносимое на поверхности, примыкающие к отверстиям (люкам, щиткам и т. п.) в корпусе летательного ап­ парата; сами отверстия предлагается закрывать заглушками из этого же материала. В качестве материала покрытия рекомендует­ ся тефлон с порошком углерода (наполнитель).

Известно также покрытие интерференционного типа, конструк­ ция которого состоит из множества дифракционных элементов, на­ ходящихся в противофазе.

Дифракционными элемента­ ми являются штифты с по­ лусферической головкой (рис. 6.17), установленные на отражающем основании. Применение элементов с по­ лусферической головкой де­ лает коэффициент отраже­ ния почти независимым от вида поляризации облучаю­ щей волны.

За рубежом ведутся так­ же работы по преобразова­ нию электромагнитной энер­ гии в химическую с помо­ щью специальных материа­ лов. В качестве покрытия

ракет, уменьшающих их ЭПР, предполагается использовать осо­ бые химические вещества, так называемую «противорадиолокационную краску».

К перспективным направлениям разработки РПП за рубежом относят работы и по созданию конструкционных радиопоглощаю­ щих материалов. Судя по сообщениям, из этого материала может быть создана обшивка ракеты, которая сможет поглощать электро­ магнитные волны в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн (толщина материала 6 мм).

В заключение следует отметить, что в США считается перспек­ тивной разработка радиопоглощающих комбинированных теплоза- щитно-радиопоглощающих покрытий для головных частей МБР с достаточно хорошими абляционными и радиопоглощающими свой­ ствами.

9*

Г Л А В А 7

АКТИВНЫЕ РАДИОПОМЕХИ

7.1. Разработка станций радиопомех

Разработка различных типов активных помех для защиты ра­ кет и спутников в США началась в 1961 г., когда был скон­ струирован бортовой передатчик мощностью 1— 2 квт, рабо­ тающий в диапазоне частот 200—400 Мгц. Он размещался в ци­ линдрическом контейнере длиной 33 см и диаметром 11,4 см и был рассчитан на воздействие больших ударных перегрузок и высоких температур (до 260°С).

Вслед за этим началось оснащение существовавших в тот пе­ риод и вновь разрабатываемых ракет передатчиками радиопомех. Так, сведения о планах комплектации ракет «Поларис» двумя си­ стемами активных средств РИД (РХ-1 и РХ-2) относятся к 1962 г. Одна из систем содержала передатчик помех с электронной пере­ стройкой частоты, другая — передатчик помех на барратроне. В дальнейшем эти передатчики прошли летные испытания при пу­ сках ракет «Поларис-А1, 2» с целью определения эффективности их функционирования на нисходящей ветви траектории.

В 1964 г. появилось сообщение об установке на ракетах «Пола- рис-А2» и «Поларис-АЗ» ложных целей и устройств активных ра­ диопомех. Сведения об установке аппаратуры активных помех совместно с ЛЦ и дипольными отражателями на МБР «Мииитмен» (ГЧ Мк.11 и Мк.12) относятся к 1968 г.

Американские специалисты считают, что устройства для созда­ ния активных помех радиолокаторам относятся к числу эффектив­ ных средств, облегчающих прорыв баллистических ракет через си­ стему ПРО. Помеховые устройства должны иметь большую плот­ ность излучаемой мощности на единицу массы (вт/Мгц • кгс), по­ этому предпочтение отдается прицельным по частоте помехам по сравнению с заградительными.

По мнению иностранных специалистов, устройства для созда­ ния активных помех следует размещать в специальных контейне­ рах, оснащенных РДТТ. Г'оловная часть баллистической ракеты мо­ жет содержать до 10—100 таких контейнеров. Каждое из помехо-

244

вых устройств с помощью небольшого приемника определяет ча­ стоты (или диапазон частот), на которых работают радиолокаторы противника. После того как рабочие частоты определены, включа­ ются и настраиваются имитаторы сигналов РЛС, отраженных от головных частей ракет. Контейнеры, оснащенные РДТТ и имита­ торами, должны находиться в полете в течение нескольких минут для обеспечения прорыва ГЧ МБР через систему ПРО.

Вограниченных весах и габаритах трудно обеспечить боль­ шую мощность излучения помехи. Для снижения мощности помехи предполагается уменьшить радиолокационное сечение головных ча­ стей и применять направленные антенны помеховых устройств. Правда, последнее мероприятие требует оснащения контейнера си­ стемой ориентации или электрического сканирования для наведе­ ния луча станции помех на РЛС.

Воконечных каскадах станций помех обычно используются лампы бегущей волны, лампы обратной волны, усилители со скре­

щенными полями и настраиваемые магнетроны и амплитроны, ра­ ботающие в форсированном режиме. Благодаря этому помеховые устройства на снарядах и ракетах обладают значительным преиму­ ществом перед подобными устройствами, применяемыми на самоле­ тах. Блоки электронных помех на самолетах должны работать в течение ряда часов, в то время как на ракетах продолжитель­ ность их работы составляет несколько минут. Это позволяет соз­ дать режим работы оконечных каскадов станций помех, в котором может нарушаться тепловое равновесие, т. е. лампы могут быть перегружены.

Весьма заманчивой за рубежом считают конструкцию помехо­ вого устройства, выполненную на твердых схемах. Проект такой системы исследует в настоящее время фирма «Лорал электронике». Основной трудностью здесь является разработка передатчика и источника питания. Некоторые элементы блока электронных помех уже выполнены на твердых схемах, и в ближайшее время, воз­ можно, будут созданы твердотельные источники радиопомех.

Целесообразность применения электронных помех на среднем и конечном участках полета МБР у иностранных специалистов не вызывает сомнений, тем более что при входе в атмосферу облег­ чается распознавание ГЧ среди ложных целей. Активные помехи на этом этапе могут затруднить процесс селекции и препятство­ вать определению координат ГЧ, необходимых для наведения анти­ ракет.

Однако возможности применения станций помех на конечном участке траектории ограничиваются наличием плазменной оболоч­ ки вокруг входящего в атмосферу тела, ослабляющей энергию по­ мех. Ослабление вызывают и продукты сгорания абляционного за­ щитного покрытия, обтекающие антенну. Выбор соответствующего абляционного материала может ослабить влияние вредного эффек­ та, а коническая форма входящего в атмосферу тела обеспечит наличие более тонкого ионизированного слоя и снизит радиолока­ ционное сечение носового конуса.

245

Большое влияние ионизированной оболочки выяснилось при за­ пусках космического аппарата «Меркурий», когда сигналы УКВ пропадали полностью,, а сигналы радиомаяка, работающего в диа­ пазоне С, значительно ослаблялись при входе аппарата в атмо­ сферу. Для преодоления экранирующего действия плазмы фирма «Филко-Форд» разработала небольшие парашютируемые передат­ чики помех, отделяемые от ГЧ при ее входе в атмосферу. Эти пе­ редатчики прошли испытания на ракетах «Аджена».

В связи с достижениями в области радиолокации (многоча­ стотные РЛС, перестройка несущей частоты от импульса к им­ пульсу в широких пределах, сверхширокополосные сигналы и т.п.) среди некоторых зарубежных специалистов наблюдается тенденция к сосредоточению усилий на методах создания широкополосных шу­ мовых помех. Для постановки помех многочастотным РЛС предпо­ лагается также использовать устройства, работающие на несколь­ ких дискретных частотах одновременно по принципу разделения каналов по частоте или по времени в соответствии с данными, по­ ступающими от приемной аппаратуры.

При создании прицельных по частоте помех прежде всего не­ обходимо решить задачу выбора радиолокатора, который необхо­ димо подавить. Одно из решений этой задачи предусматривает из­ мерение характеристик сигналов РЛС: частоты, периода повторе­ ния импульсов, скорости сканирования, ширины спектра, величины

серии специальных микроминиатюрных шумовых передатчиков ак­ тивных помех на твердых схемах. Эти устройства, работающие в L, S, С и X диапазонах волн, скомпонованы в блоки, отделяемые от ракеты на внеатмосферном участке траектории. Причем каждый передатчик работает на собственной частоте, в результате чего весь блок перекрывает, по мнению специалистов фирмы, достаточно ши­ рокий диапазон частот. Последнее обеспечит создание помех РЛС, которые излучают сигналы на нескольких разнесенных частотах и меняют частоту от импульса к импульсу. Разработкой микроми­ ниатюрных передатчиков шумовых помех занимается также фирма

RCA.

В рамках программы «Абрее», кроме вышеуказанных парашютируемых передатчиков помех, создаются и бортовые станции по­ мех для маскировки баллистических ракет. Эти станции устанавли­ ваются на ГЧ и используются при ее полете в плотных слоях атмосферы.

По сообщениям зарубежных специалистов, работы по програм­ ме «Абрее» должны решить следующие технические задачи:

— создание широкополосных устройств разведки сигналов РЛС;

— создание легких передатчиков помех, устойчивых к пора­ жающим факторам ядерного взрыва;

246

— разработка новых принципов конструирования бортовых ан­ тенн, способных функционировать в плотных слоях атмосферы.

Перечень основных работ, проводимых в США, по созданию ак­ тивных помех для маскировки ГЧ МБР приведен в табл. 7.1.

Т а б л и ц а 7.1

Перечень основных работ по созданию активных средств РПД

В создании первых американских ракетных станции помех ши­ роко использовался опыт проектирования бортовых самолетных станций, в первую очередь станций, размещаемых в подвесных контейнерах, с автономной системой электропитания и собственны­ ми антеннами. Известно также о намерении использовать самолет­

247

ные бортовые системы РПД AN/ALQ-58 и AN/ALQ-63 для маски­ ровки ракет.

По аналогии с противорадиолокационными ракетами «воздух — поверхность» типа SRAM, SCAD, «Шрайк», предназначенными для активного уничтожения РЛС, планируется также создание мало­ габаритного снаряда MARV, который должен сбрасываться балли­ стической ракетой при входе в атмосферу и самонаводиться по сигналам РЛС.

7.2. Принципы построения станций радиопомех

Рассмотрим основные виды активных радиопомех. В иностран­ ной литературе существует деление радиопомех на маскирующие и дезинформирующие.

Маскирующие помехи предназначаются для увеличения шумо­ вого фона на выходе приемника, что, в свою очередь, приводит к сокращению дальности действия РЛС. Дезинформирующие помехи или искажают сигналы, отражаемые от защищаемой цели, или в качестве источника одного (нескольких) ложного сигнала создают ложную информацию о числе и координатах радиолокационных це­ лей. В последнем случае дезинформирующие помехи называют иногда имитационными. Как маскирующие, так и дезинформирую­ щие помехи применяются для увеличения ошибок измерения коор­ динат целей.

Наряду с интенсивностью (мощностью) радиопомех важней­ шей их характеристикой является спектр излучения. В зависимости от ширины спектра различают прицельные (узкополосные) и за­ градительные (широкополосные) радиопомехи. Ширина спектра прицельных помех близка к ширине спектра сигналов подавляемых РЛС. Заградительные помехи значительно шире, по спектру, пере­ крывая в отдельных случаях диапазон частотной перестройки не­ скольких РЛС.

Помехи могут быть непрерывными и импульсными, причем по­ следние разделяются на синхронные и хаотические. Синхронная помеха представляет собой серию радиоимпульсов, следующих с частотой повторения РЛС. Частный случай синхронной помехи — ответная помеха, излучаемая «в ответ» на принятый сигнал РЛС. Хаотическая помеха создается как случайная последовательность радиоимпульсов, не синхронизированная с периодом следования импульсов РЛС. Дезинформирующие помехи, имитирующие лож­ ное перемещение целей (называемые иногда многократными ими­ тационными помехами), относят к ответным помехам.

Помимо перечисленных видов, выделяют группу помех систе­ мам автоматического сопровождения целей по углам, дальности и скорости.

Помехи угломерным системам создаются одним или нескольки­ ми разнесенными в пространстве источниками. Помехи из одной точки способны эффективно противодействовать угломерным систе­ мам с последовательным сравнением сигналов (с коническим или

248

линейным сканированием пространства). Для противодействия моноимпульсным системам сопровождения по направлению принци­ пиально необходимо наличие разнесенных в пространстве источни­ ков излучения помех (когерентных или некогерентных).

Срыв автоматического сопровождения цели по дальности и ско­ рости достигается применением так называемой уводящей помехи, представляющей собой однократную имитационную помеху с изме­ няющейся задержкой и монотонным смещением по допплеровской частоте относительно сигнала, отраженного от цели. За счет энер­ гетического превосходства помехи над сигналом автомат сопро­ вождения постепенно переходит с сопровождения цели на сопро­ вождение помехового сигнала. Уводящая помеха формируется пу­ тем временной или частотной модуляции принятого сигнала.

В некоторых случаях воздействие активных помех основано на эффекте «грубой силы», когда под действием мощного помехового сигнала приемник РЛС переводится в нелинейный режим и даже запирается на время действия помехи.

Шумовые помехи с требуемым высокочастотным спектром обра­ зуются двумя способами:

—усилением колебаний источников шумов;

—шумовой модуляцией колебаний высокой частоты по ампли­ туде, частоте и фазе.

При создании дезинформирующих радиопомех для формирова­ ния отметок на ложных дальностях до цели применяется времен­ ная модуляция (модуляция задержкой).

В соответствии с принятой за рубежом классификацией и рас­ смотренными видами помех можно выделить следующие основные типы станций помех:

—станции помех прямого усиления шумов;

—станции модулированных помех (модулированных шумами по амплитуде, фазе и частоте)— ответных или непрерывных, на­

страиваемые на частоту принятого сигнала;

— станции ответных имитационных помех, вырабатывающие сигналы с ложными координатами по углам, скорости и дальности: в последнем случае требуются системы запоминания частоты сиг­ нала, например, на базе линий задержки.

Станции помех прямого усиления наиболее просты и чаще всего предназначаются для создания непрерывных заградительных помех. Помехи, создаваемые станцией этого типа, наиболее близки по своей структуре и свойствам к собственным шумам приемника РЛС. В передатчиках помех, работающих на низких радиолока­ ционных частотах, сигнал шума может генерироваться на низкой

источника шумов могут использоваться подогревные диоды, тира­ троны, фотоумножители и некоторые другие приборы с широким спектром ф[умов. На более высоких частотах используются мощные генераторы (типа магнетронов и ламп обратной волны) и усили­ тели на лампах бегущей волны,

249