книги из ГПНТБ / Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

он в следующем. Излучатель радиоволн антенны станции устанавливается не на геометрической оси параболического отражателя антенной системы (рис. 165), а несколь-ко сбоку от нее. Поэтому максимум диаграммы -направленности антенны оказывается несколько смещенным относительно геометриче­ ской оси и составляет с ней угол в несколько градусов. При вращении излучателя вокруг геометрической оси отражателя

Отражатель Изличотель В нижнем положении;

Максимум- ■ излучения

от ражат еля антенны

При поВороте излучателя В Верхнее положение луч отклонится Вниз

Рис. 165. Принцип создания равносигнальной зоны

антенны вокруг этой оси вращается и диаграмма излучения, последовательно занимая верхнее, правое, нижнее и левое по­ ложения. Верхнее и нижнее положения диаграммы направ­ ленности антенны исцользуются для определения положения цели в вертикальной плоскости (по углу места), а правое и левое — для определения положения цели в горизонтальной плоскости (по азимуту).

Рассмотрим вначале, как определяется угол места цели. Для простоты примем, что направление на цель не совпадает с геометрической осью отражателя антенны (рис. 166) и ан­ тенна направлена ниже цели. Тогда при вращении диаграммы

Цель

Разностный сигнал

Рис. 166. Принцип сопровождения цели по углу места

299

направленности в приемник будут поступать различные по интенсивности отраженные сигналы — большие при верхнем положении диаграммы направленности и небольшие при ниж­ нем положении '(ампли'гУДа сигналов пропорциональна ве­ личине отрезков ОА и ОВ). Это явление и используется для перемещения антенны в направлении на цель. Приходящие сигналы усиливаются, вычитаются один из другого, и разност­ ный сигнал используется для управления работой двигателя вращения антенны по углу места. Антенна начинает подни­ маться вверх, в результате чего сигнал, соответствующий верхнему положению диаграммы направленности, начинает уменьшаться, а сигнал, соответствующий нижнему положению диаграммы,-— увеличиваться; разностный сигнал при этом уменьшается, и скорость вращения антенны постепенно па­ дает. Как видно из рис. 166, при совпадении геометрической оси с направлением на цель сигналы, принимаемые при двух крайних положениях излучателя, окажутся равными. Отсюда и происходит название — «метод равносигнальной зоны». При совпадении направления на цель с равносигнальной зоной ве­ личина разностного сигнала будет равна нулю и вращение ан­ тенны в вертикальной плоскости прекратится.

При перемещении цели и ее отклонении от геометрической оси вновь возникает рассогласование и антенна снова переме­ стится в направлении на цель, причем направление вращения антенны будет зависеть от того, какой из сигналов больше — принимаемый при нижнем или верхнем крайнем положении диаграммы направленности.

Аналогично, используя левое и правое положения диа­ граммы направленности, схема автоматического сопровожде­ ния выделяет сигнал рассогласования (разностный сигнал) направления на цель и геометрической оси антенны в гори­ зонтальной плоскости. Использование этих сигналов для управления работой второго двигателя, поворачивающего ан­ тенну в горизонтальной плоскости, обеспечивает слежение за целью по азимуту.

Таким образом, подачей преобразованных принимаемых радиолокационной станцией отраженных сигналов на электро­ двигатели горизонтального и вертикального вращения антенны достигается автоматическое сопровождение цели по угловым координатам и определение ее текущих координат. При этом оператор только выбирает цель и включает автомат сопрово­ ждения — дальнейшее определение угловых координат проис­ ходит без участия расчета станции. Попутно укажем, что мно­ гие типы современных радиолокационных станций орудийной наводки имеют также схемы автоматического сопровождения и по дальности, благодаря чему полностью автоматизируется определение всех трех координат целей.

Определяемые станцией орудийной наводки текущие коор­

300

динаты цели непрерывно и автоматически вводятся в прибор управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО), где вырабатываются упрежденные координаты цели и данные для установки орудий. Эти данные с помощью силовой синхронной передачи передаются на орудия.

Однако не всегда аппаратура станции орудийной наводки монтируется отдельно от орудия.

В соответствии с калибром зенитных пушек, обслуживае­ мых станциями орудийной наводки, последние имеют различ­ ные дальность обнаружения и сопровождения целей, точность

Рис. 167. Артиллерийская установка, объединяющая на одном лафете радиолокационную станцию, счетно-решающее устройство и орудие

определения координат, скорость вращения антенного устрой­ ства. Это в свою очередь влияет на конструкцию станции, мощность ее передатчика, размеры антенны.

Так, станции орудийной наводки, входящие в состав зе­ нитно-артиллерийских батарей крупного и среднего калибров, представляют собой довольно большие установки, размещае­ мые обычно на отдельных автомобильных прицепах. Для станций же орудийной наводки малокалиберной зенитной ар­ тиллерии не требуется много места, они устанавливаются иногда на одном лафете с орудием (рис. 167).

При приближении неприятельских самолетов к району, обо­ роняемому зенитно-артиллерийской частью или подразделе­ нием, расчет станции в соответствии с указаниями, поступаю­ щими с командного пункта, включает станцию. Затем, получив данные о координатах цели, которую должна обстрелять и уни­ чтожить зенитная батарея, расчет производит поиск в задан­ ном секторе и, обнаружив нужную цель, переводит станцию

301

в режим сопровождения. Наблюдая за работой станции, рас­ чет обеспечивает уверенное сопровождение и определение ко­ ординат цели в течение всего периода стрельбы батарей, вплоть до уничтожения цели или выхода ее из зоны огня. После этого станция переводится на поиск и сопровождение следующей цели.

Рис. 168. Радиолокационный взрыватель типа VT

Радиолокационные взрыватели снарядов применяются для автоматического разрыва снаряда в момент его пролета около воздушной цели. Использование взрывателя устраняет воз­ можность недолетного или перелетного разрыва снаряда, ко­ торая вполне вероятна при применении дистанционного взры­ вателя, и повышает тем самым эффективность стрельбы.

Радиолокационный взрыватель представляет собой сверх­ миниатюрную радиолокационную станцию, размещаемую в снаряде вместе с источником питания (рис. 168). Как и в

302

обычной радиолокационной станции, передатчик взрывателя излучает радиоволны, которые, отразившись от самолета, вос­ принимаются приемником, усиливаются и приводят в дей­ ствие запальное устройство взрывателя.

Некоторые радиолокационные взрыватели работают в ре­ жиме непрерывного излучения и используют для регистрации отраженного сигнала изменение частоты сигнала, возникаю­ щее при его отражении от движущегося предмета (эффект Допплера). В этом случае приемник взрывателя при прибли­ жении снаряда к цели принимает, кроме сигнала, излучаемого передатчиком, второй сигнал, отраженный от цели, причем частота последнего вследствие быстрого приближения снаряда к цели больше частоты сигнала передатчика. В результате взаимодействия этих двух сигналов в приемнике взрывателя возникает сигнал низкой частоты, который после усиления приводит в действие запальное устройство взрывателя и под­ рывает снаряд.

При значительном удалении снаряда от цели отраженный сигнал имеет малую интенсивность и амплитуда результирую­ щего сигнала низкой частоты недостаточна для приведения в действие запального устройства. По мере приближения сна­ ряда к цели амплитуда результирующего сигнала возрастает и в некоторый момент времени достигает величины, при ко­ торой срабатывает запальное устройство. Таким образом, зе­ нитный снаряд автоматически подрывается при приближении к цели на расстояние, при котором осколки обладают пора­ жающим действием.

Применение зенитно-артиллерийских снарядов с радиоло­ кационными взрывателями упрощает подготовку и ведение стрельбы, так как в этом случае дистанционный взрыватель не надо устанавливать в положение, соответствующее расстоя­ нию от орудия до цели.

Для безопасности работы со снарядами, имеющими радио­ локационные взрыватели, и исключения преждевременных их разрывов аппаратура взрывателей включается только после выстрела. Естественно, что радиолампы, применяемые во взрывателях, и весь монтаж должны быть очень прочными к выдерживать возникающие при стрельбе динамические пере­ грузки без нарушения нормального режима работы.

Радиолокационные средства наведения прожекторов. Зе­ нитные прожекторы используются в войсках ПВО для осве­ щения вражеских самолетов в ночном бою. Это облегчает летчику истребителя обнаружение вражеского самолета и дает возможность вести зенитную артиллерийскую стрельбу

спомощью оптических приборов.

Вначале второй мировой войны для обнаружения самоле­ тов и наведения на них прожекторов применялись звукоулав­

ливатели. Однако уже в первые годы войны с ростом скоро­

303

стей самолетов от звукоулавливателей пришлось отказаться, так как они стали работать с большими ошибками и не да­ вали возможности точно определить координаты дели и вне­ запно осветить ее световым лучом. Поиск же и обнаружение скоростных самолетов непосредственно световым лучом — практически безнадежное дело.

Поэтому для наведения прожекторов уже с первых лет освоения радиолокационной техники стали применять радио­ локационные станции, размещая их в непосредственной бли­

Рис. 169. Радиопрожекторная станция

зости от обслуживаемых прожекторов или конструктивно объ­ единяя с последними. Такие объединенные станции стали называть радиопрожекторными станциями, или радиопро­ жекторами (рис. 169).

Радиолокационная аппаратура такой станции осуществляет поиск цели и наведение прожектора в нужную точку про­ странства, а прожектор освещает цель. Дальность действия аппаратуры должна быть достаточной для освещения цели на предельной дальности светового луча прожектора, а точность наводки прожектора — достаточной для освещения цели «с вы­ стрела», т. е. в первый же момент включения светового луча,

304

чтобы летчик не успел применить контрманевр для вывода самолета из луча прожектора.

Современная радиолокационная аппаратура радиопрожекторных станций имеет необходимые дальность действия и точность; эффективность применения таких прожекторов опре­ деляется в первую очередь характеристиками их светового луча.

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА НАВЕДЕНИЯ ЗЕНИТНЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ СНАРЯДОВ

В войсках ПВО ряда стран радиолокационная аппаратура используется также и для наведения на цели зенитных управ­ ляемых реактивных снарядов (ракет), выпускаемых с земли по воздушным целям (так называемые снаряды класса «земля — воздух»). Можно с полным основанием утверждать, что применение управляемых снарядов без радиолокации невозможно.

Одно из основных преимуществ стрельбы реактивными управляемыми снарядами класса «земля — воздух» по срав­ нению со стрельбой ствольной зенитной артиллерии заклю­ чается в том, что реактивные снаряды этого класса управля­ ются практически в течение почти всего периода их полета, благодаря чему их можно наводить на .цель путем последова­ тельного корректирования направления полета. Это, есте­ ственно, значительно повышает эффективность стрельбы, осо­ бенно по скоростным высотным целям, когда полетное время снаряда измеряется десятками секунд и цель за время полета зенитного снаряда может переместиться свыше чем на 20—30 км. Особенно большое значение приобретает стрельба зенитными реактивными снарядами по маневрирующей цели.

Создание и применение таких снарядов неразрывно связано с развитием радиолокационной техники и электронных вычис­ лительных машин управления. Контроль за полетом зенитных управляемых ракет и управление ими требуют непрерывного и точного определения координат воздушной цели и ракеты, исключительно быстрого вычисления траекторий их полета для расчета необходимых поправок и передачи команд управ­ ления наракету.

Современные методы наведения зенитных управляемых реактивных снарядов на цель молено подразделить на два основных типа: метод наведения непосредственно на цель и метод наведения в упрежденную точку.

Первый метод — наиболее простой. При нем направление полета ракеты в любой момент времени совпадает с линией радиолокационная станция наведения — цель. Траектория по­ лета ракеты, наводимой на прямолинейно и горизонтально летящий самолет, имеет в этом случае форму, изображенную

на рис. 170. Система наведения и управления полетом удержи­ вает ось ракеты на линии ракета — цель. Рассматриваемый метод, подкупающий своей простотой, имеет и существенные недостатки: на последнем участке траектории полета реактив­ ного снаряда возникают очень большие угловые ускорения, а следовательно, и перегрузка снаряда, усложняющая пораже-

дения определяют точку встречи исходя из данных о движе­ нии цели и баллистических характеристик снаряда. Однако эффективность стрельбы ствольной зенитной артиллерии по маневрирующим и высоко летящим целям невысока

306

методам могут применяться различная радиолокационная аппаратура и разные способы контроля и передачи команд. В частности, могут применяться самонаведение, наведение с помощью передачи команд управления с наземных станций, наведение по лучу (по равносигнальной зоне).

Аппаратура самонаведения [20]. Аппаратуру самонаведения принято подразделять на три типа. К аппаратуре первого типа относятся радиолокационные головки самонаведения, представляющие собой небольшую бортовую радиолокацион­ ную станцию, имеющую передатчик, приемник и аппаратуру, вырабатывающую на основе принятых отраженных от цели сигналов команды управления, передаваемые с помощью си­ ловой передачи на рули управления ракеты. Устанавливается аппаратура обычно в головной части ракеты. Благодаря та­ кой аппаратуре ракета может самостоятельно, без помощи наземной радиолокационной аппаратуры, выходить на цель. Метод боевого применения управляемых ракет заключается в следующем. Командир подразделения, получив от станций дальнего обнаружения и целеуказания (которые часто назы­ ваются тактическими радиолокационными станциями) сооб­ щение о приближении вражеского самолета к позиции

стартовую установку на цель. Затем в определенный момент времени и под определенным углом производится запуск ра­ кеты. Если дальность действия головки самонаведения ока­ зывается недостаточной для автономного наведения ракеты непосредственно с места ее пуска, ракета наводится на цель на начальном участке траектории с помощью наземной стан­ ции, пока расстояние между самолетом и ракетой не умень­ шится до величины, при которой возможно самонаведение. После этого управление полетом с наземного пункта прекра­ щается и ракета переходит в режим самонаведения, в течение которого головка самонаведения самостоятельно следит за целью и вырабатывает команды управления, уточняющие траекторию полета.

Головки самонаведения, имеющие в своем составе передат­ чик и приемник и самостоятельно облучающие цель, часто называются «активными», так как они излучают энергию.

Однако такие-головки, содержащие в себе радиолокацион­ ную станцию, дальность действия которой может достигать десятка и более километров, довольно сложны и имеют отно­ сительно большие габариты и вес. Велика и стоимость такой аппаратуры; это также приходится принимать во внимание,

учитывая, что ракета и аппаратура — оружие разового дей­ ствия.

Поэтому на ракете может устанавливаться только прием­ ная часть, а передатчик, облучающий цель и создающий от­ раженные сигналы, размещается на земле (рис. 172). Го­ ловки самонаведения такого типа имеют в своем составе только аппаратуру для приема отраженных сигналов, созда­ ваемых за счет облучения цели дополнительной радиолока­ ционной станцией. Их называют «полуактивными» головками самонаведения.

Рис. 172. Принцип действия головки самонаведения при облучении цели с земли

Познакомимся кратко с устройством и принципом работы таких головок. В передней части ракеты, под обтекателем из радиопрозрачного материала, помещается антенна, состоя­ щая из параболического отражателя, в фокальной плоскости которого находится приемный вибратор антенны (рис. 1*73). При вращении такого вибратора диаграмма направленности антенны образует равносигнальную зону, совпадающую с геометрической осью антенны и корпуса ракеты. Поэтому, когда ракета летит точно на цель, сигналы, принимаемые го­ ловкой самонаведения ракеты при различных положениях вращающегося вибратора, будут одинаковы. При отклонении же направления на цель от равносигнальной зоны эти сиг­ налы не будут равны. Головка самонаведения выработает сигнал рассогласования, который в виде команд управления поступит на вертикальные и горизонтальные рули ракеты и изменит их положение так, чтобы ракета двигалась точно на цель.

308