книги из ГПНТБ / Михайлов Б.А. Авиационные радиоэлектронные комплексы и их эксплуатация
.pdfДопустим также, что все возможные точки пуска снаряда лежат на кривой пуска к , построенной путем откладывания от цели расстояний, на которых управляемый снаряд успевает выбрать ошибки ближнего наведения ос , определяемые бортовой РЛС перехвата и прицеливания. Для простоты положим, что с любой точки кривой к снаряд летит до цели одинаковое время Ту , при этом упрежденная точка Цу будет постоянной для всех точек пуска.
Для неуправляемого снаряда истребитель в момент пуска своей осью должен быть точно направлен на цель, т .е . в точку
Цу . Для управляемого снаряда это требование может быть ослаблено, так как за время Ту снаряд успевает выбрать
70
максимальную угловую ошибку « . Следовательно, ось может быть ориентирована относительно направления на точку Цу с ошибкой X < « .
Оцределим, где должен находиться истребитель в момент обнаружения цели, чтобы при заданном значении угла перехва та J3 он смог,пользуясь своими маневренными возможностями, выйти на кривую к и произвести прицельный пуск снаряда. Для этого необходимо найти участок окружности обнаружения
С , попав на который истребитель сможет обнаружить цель и выйти на кривую к с ошибкой х < « . Возможность обнаружения зависит от сектора обзора бортовой РЛС перехвата и прицели вания Bgfi.
Участок обнаружения Д0 Вр находим геометрическим по строением сектора обзора бортовой РЛС, в крайних точках ко торого еще возможно обнаружить цель (рис. 1 .24). Однако не из каждой точки этого участка истребитель сможет выйти на кривую пуска к. с выполнением условия х < ос. Необходимо до полнительно построить на окружности С участок выхода AgB$, из крайних точек которого истребитель сможет еще выйти на кривую пуска к при выполнении'условия х < <* , маневрируя с максимально допустимой перегрузкой. Этот участок / ^ / ^ н а ходится графически с учетом .вида возможного маневра (правый или левый разворот истребителя), допустимых перегрузок, значений векторов относительных скоростей истребителя и цели и других тактических; й технических условий. Не оста
навливаясь подробно на графических построениях, |
которые |
||
можно найти в работе L 6 ] , отметим, |
что траектория истре |
||
бителя при выходе на кривую к |
имеет |
вид окружности в абсо |
|
лютной системе координат или циклоиды - в относительной |
|||
системе координат, связанной с целью |
(рис. 1 .24). |
||
Если участки обнаружения |
Я0В0 |
и выхода |
АВВ’ $ не |
прикрываются, то перехват цели истребителем невозможен. Ес ли участок Д0В0 полностью лежит в пределах участка АбВв , то возможность наведения истребителя ограничена в основном сектором обзора бортовой РЯС, при обратном положении - манев
ренными свойствами истребителя. |
В общем случае находят учас |
ток их перекрытия АВ (ри с.1 .2 4 ), |
с которого возможен пере- |
|
71 |
хват цели при заданных условиях. Тогда возможность наведе ния определяется маневренными свойствами истребителя и сектором обзора бортовой РЛС.
Ценность такого анализа с технической точки зрения со стоит в том, что можно определить рациональные согласован
ные требования к отдельным составным частям всего авиаци онного комплекса, например, к радиоэлектронному оборудова нию истребителя и летным качествам самолета.
72
На практике в ряде |
случаев пуск снаряда возможен не |
с любого направления, а |
только в пределах некоторого сек |
тора, чаще всего задней полусферы, определяемого углом ju. Тогда под кривой пуска необходимо понимать ее часть к'
(рис. 1 .24).
Определив участок перехвата ДВ на окружности обна ружения, можно вычислить вероятность наведения истребите ля на цель, т .е . вероятность того, что траектория истреби
теля в относительной системе координат пройдет через участок ДВ . Спроектируем участок ДВ на ось Ох, перпендикулярную относительной скорости истребителя (7И)0 = 7И - Уц . В ре зультате получим участок Д 'В' (рис. 1 .25). Для успешного вы
полнения этапа наведения необходимо, чтобы точка х пере сечения относительной траектории истребителя с осью Ох по пала в пределы отрезка Д 'В ' , т .е . процесс наведения сво дится теперь к решению вероятностной задачи попадания случайной точки х в пределы заданного отрезка прямой Д'В'.
7 3
Определение вероятности этого попадания требует знания за кона рассеивания точки х , т .е . знания закона ошибок наве дения.
Рассеивание точки х обусловлено следующими причинами:
-неточностью определения координат цели и истребителя наземными радиолокационными станциями наведения;
-запаздыванием подачи команд наведения через радио линии управления;
-неточностью выполнения команд летчиком, ошибкой эле мента "человек-машина" в системе управления и т .п . В силу многочисленности ошибок наведения можно приблизительно счи тать, что рассеивание точки х подчиняется нормальному за кону. Зная метод наведения и параметры технических устройств,
можно найти математическое |
ожидание |
х |
- |
центр рассеивания |
||||||
и стандартное |
отклонение |
- |
|
|
|
|
|
|||
|
Тогда вероятность наведения истребителя на цель опре |
|||||||||
деляется |
выражением |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Р ^ Р ( й ' < х < В / ) ^ [ р ( ^ ) - Ф |
( * £ |
) ], |
« 2,) |
||||||
где |
Ф |
- табулированная нормированная функция Лапласа. |
||||||||
|
Геометрически эта вероятность изображается площадью |
|||||||||
кривой нормального |
закона распределения, опирающейся на |
|||||||||
отрезок |
Д'В' |
(рис. 1.25). |
|
|
|
|
|
|
||
|
В реальных условиях угол перехвата js |
является |
случай |
|||||||
ной величиной. Закон распределения |
|
может быть |
получен |
|||||||
на основании статистических данных или |
теоретически путем |
|||||||||
анализа |
полного |
алгоритма наведения. |
Полная вероятность |
|||||||
наведения истребителя на цель, |
т .е . эффективность выполне |
|||||||||
ния |
данного этапа |
боя. в этом |
случае |
оавна: |
|
|
где Д и Если
полагать
-граничные значения возможных углов перехвата.
-д невелико, то можно вычислить fiCp и
J?2 (flcp) |
• |
(1.23) |
74
Дальность обнаружения РЛС - R0^H также является случайной величиной, поэтому, если известен закон распределения f(R ) , аналогичным образом можно определить полную вероятность на ведения в виде
/ |
** |
(1.24) |
Р2 |
Рг (R) f(R ) dR . |
Ri
На основании приведенного анализа можно определить сте пень влияния тактико-технических параметров радиоэлектронного комплекса на эффективность дальнего наведения истребителяперехватчика на воздушную цель, которая характеризуется пол ной вероятностью выполнения этой боевой задачи.
Аналогичным образом можно определить влияние параметров РЭК на эффективность других этапов боевого применения авиа ционного комплекса и на полную эффективность выполнения бое
вой задачи в целом. |
|
|
|
Например, если |
Pf = |
0,95; Рг = 0 ,8 ; Р3 |
= 0 ,9 ; Р.\ - 0 ,8 ; |
Ри = 0,998; Рп = I, |
|
|
|
W ' |
= 0 ,9 |
5 ’0,8*0,9*0,8*0,98 I |
= 0.5Р 5. |
Поэтапная оценка эффективности боевого применения авиа ционного комплекса является приближенной.
В действительности боевое применение авиационного комп лекса представляет собой с начала до конца единый процесс, этапы которого связаны между собой сложными зависимостями.
Аналитическому описанию эти зависимости поддаются весь ма трудно, поэтому основным методом строгого исследования эффективности следует считать моделирование всего процесса боевого применения на электронных вычислительных машинах. Однако простота и наглядность поэтапной оценки эффективнос ти обусловливают ее частое использование на практике.
75
§ 1.5. Примеры авиационных радиоэлектронных комплексов
В настоящем параграфе, на основе обобщения материалов открытой отечественной и зарубежной литературы, приводятся примеры построения некоторых авиационных радиоэлектронных комплексов, которые устанавливаются на летательных аппара тах различного тактического назначения. В частности, рас-, сматриваются комплексы, предназначенные для обеспечения бое вых действий бомбардировщика, самолета-разведчйка, истреби теля-бомбардировщика, летательных аппаратов противолодочной обороны, истребителя-перехватчика, вертолета-штурмовика для огневой поддержки наземных войск и военно-транспортного самолета. Различные комплексы описаны более или менее полно в зависимости от наличия материала и установившихся решений. Кратко рассматриваются решаемые комплексом задачи, дается описание функциональной схемы, назначение отдельных элемен тов, указываются основные принципиальные связи между эле ментами комплекса и в ряде случаев приводятся некоторые так тико-технические данные комплекса и отдельных устройств.
Для каждого комплекса определенного целевого назначе ния можно указать несколько разновидностей, которые отли чаются существенными или незначительными признаками, сте пенью автоматизации , типом вычислительного устройства, со ставом отдельных датчиков информации и т .п . Эти особенности отмечены при описании комплексов, однако главным образом рассмотрены их обобщенные типовые признаки.
I . Радаоэлектронный_комплекс тяжелогобомбардировщика
Радиоэлектронный комплекс тяжелого бомбардировщика предназначен для обеспечения полета самолета по заданным маршрутам большой протяженности, вывода его в район цели, бомбометания и управления ракетами класса "воздух-земля" по оптически невидимым целям, поддержания связи с командными пунктами, защиты самолета от средств ПВО противника, посад-
76
ки в сложных метеорологических условиях и опознавания при надлежности самолета.
РЭК бомбардировщика разбивается на ряд специализиро ванных систем, каждая из которых решает одну или несколько перечисленных выше задач. Основными из них являются:
- навигационная система; - ударная система, управляющая средствами поражения;
-система защиты;
-система связи.
Большая часть РЭК бомбардировщика строится как по "од ноэтажному", так и по "многоэтажному" принципу. В случае необходимости выходная информация каждой из систем может обрабатываться центральной вычислительной машиной.
Одной из важнейших систем РЭК бомбардировщика является навигационная система, позволяющая экипажу получать навига ционные данные, необходимые для пилотирования самолета,и сигналы управления для автопилота. Центральным элементом этой системы является вычислительное устройство, необходи мое для обработки информации, поступающей от навигационных
датчиков. Основными из |
них являются: |
РЛС, работающая в ре |
|
жиме следования |
рельефу местности, |
панорамная РЛС, обес |
|
печивающая как |
решение |
задач навигации, так и бомбометания |
и управления ракетным оружием, система инерциально-доппле ровской автономной навигации, курсовая система, радиовысото меры , приборы аэродинамических параметров. В систему могут также входить' устройства неавтономной ближней и дальней ра дионавигации, а также подсистемы обеспечения встречи с са молетомзаправщиком и посадки.
С целью разгрузки летчика и штурмана во время полета по заданному маршруту в ряде случаев возможно предварительное составление и запись программы полета на магнитной ленте. Ввод последней в вычислительное устройство позволяет в ре зультате сравнения данных, непрерывно поступающих от отдель ных навигационных датчиков, с программными получать сигналы, необходимые для полностью автоматического полета бомбарди ровщика с помощью автопилота. Во время такого полета летчик
77
иштурман лишь контролируют работу аппаратуры, могут мгно венно вносить коррекцию в программы и только в случае необ ходимости переходить на ручное управление самолетом.
Радиолокатор следования по рельефу местности обычно устанавливается в носовой части фюзеляжа самолета. Основным назначением этой РЛС является обеспечение пилотирования са молета на постоянной малой высоте путем обхода и облета пре пятствий. Он позволяет бомбардировщику безопасно приближать ся к цели на малых высотах с большой скоростью и сбрасывать бомбы с высокой точностью.
Водной из таких РЛС //A//APQ-II0 радиоэлектронного комп лекса Мк-2 американских самолетов F-111 или /^-///используются две антенны и соответственно два приемо-передающих канала. Луч одной из антенн развертывается только по углу места, что позволяет получать данные, необходимые для маневрирования по высоте в режиме следования рельефу местности. Если одновре менно луч второй антенны развертывается по азимуту, летчик может вести самолет в комбинированном режиме следования рельефу местности и обхода наземных препятствий.
Важнейшим требованием, предъявляемым к этой РЛС, явля ется высокая надежность работы, в противном случае появля ется возможность столкновения с наземными препятствиями. По этому при конструировании РЛС должны предусматриваться цепи автоматического глубокого автоконтроля функционирования РЛС
иплавное отключение сигналов РЛС при нарушении нормальной
работы с переходе»! на ручное управление.
• Сигналы РЛС, работающей в режиме следования по рельефу местности, обрабатываются вычислителем, который выдает коман ды управления на автопилот при полноетш автоматическом по лете самолета или на приборы, предназначенные для ручного управления полетом.
В некоторых вариантах эта же радиолокационная станция может использоваться для атаки наземных целей различными видами
управляемого и свободно |
падающего оружия, а также |
при реше |
|
нии некоторых других задач навигации. |
|
|
|
Сама навигационная система работает |
по принципу |
счис |
|
ления пути на основе данных, выдаваемых |
допплеровским |
||
78 |
|
|
|
измерителем путевой скорости и угла сноса самолета и инерциальным навигационным устройством. Данные о положе нии самолета сравниваются в вычислителе с заданными пара метрами полета. Здесь оценивается отклонение, определяются поправки, которые поступают к автопилоту, выводящему само лет на цель.
Резервными датчиками навигационной информации в систе ме являются неавтономные радионавигационные устройства ближней и дальней навигации, а также РЛС следования рельефу местности и панорамная РЛС, предназначенная для управления средствами поражения.
Если самолет предназначен для боевых вылетов очень большой продолжительности, в состав его навигационной систе мы, как уже было сказано, должна входить радиоэлектронная подсистема обеспечения его встречи с самолетами-заправщи- ками.
В навигационную систему входит также радиотехническая подсистема посадки.
Ударная система или система управления средствами пора жения, входящая в состав РЭК бомбардировщика, состоит из радиолокационной станции целеуказания, аппаратуры управле ния ракетами класса "воздух-земля", вычислительного устрой
ства для решения Задач управления пушечным огнем, |
а также |
||
подсистемы |
опознавания. В эту же систему может поступать и |
||
информация |
от РЛС следования |
рельефу местности. |
Радио |
локационная станция обычно осуществляет обзор местности в переднем секторе и является основным средством целеуказания.
По радиолокационному изображению экипаж самолета имеет возможность уточнять местоположение по наземным ориентирам, получать дополнительную навигационную информацию, выбирать
цель и осуществлять |
бомбометание. |
РЛС следования |
рельефу местности может использоваться |
также в режиме измерения дальности до наземных объектов при бомбометании. Так, например, при бомбометании с пикирования
РЛС flN/Д РЧ -НО |
американского самолета F - П К FB - I I I ) , у |
которой имеется |
две антенны, может работать в режиме, когда |
79