flesh / Книга / 17_g

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

дения за целью и ракетой в радиолокационный или оптический прицел. Наиболее подходящим является трехточечный метод наведения по «нулевому» методу – отметка цели удерживается в центре прицела, а ракета совмещается путем ееуправления с отметкой цели. Ракету оборудуют радиоответчиком или пиротехническим трассером. Динамика управления ракетой соответствует наведению по лучу. Отметим необходимость высокой натренированности оператора.

б

Рис. 17.44. Система командного управления: а – первого; б – второго типов

Система командного управления первого типа (рис. 17.44, а) включает в свой состав обзорную РЛС; РЛС слежения за целью, РЛС слежения за ракетой; вычислитель и передатчик команд. РЛС слежения используют коническое сканирование, а на ракете устанавливается активный ответчик. Вычислитель определяет кинематическую траекторию, которая в общем случае предполагает наведение в упрежденную точку,и вырабатывает сигналы управления. По команд-

318

Глава 17. Радиосистемы радиоуправления, извлечения и разрушения информации

ной радиолинии сигналы управления поступают на систему управления ракетой. Особенностью, отличающей систему от управления в луче, является большее запаздывание команд. Возможен на последнем участке траектории переход в режим самонаведения.

Система командногоуправлениявтороготипа(рис. 17.44, б)содержит в своем составе бортовое устройство, являющееся РЛС визированияссекторнымсканированиемилителевизионнойпередающей камерой. Информация оположении цели относительно ракеты, соответствующаярадиолокационномуили телевизионномуизображению на борту ракеты, кодируется и по радиолинии передается в пункт управления. В пункте управления изображение восстанавливается в координатных осях ракеты и оператор контролирует возникающие в процессе наведения угловые рассогласования. Расстояние до цели определяется по задержке сигналов визира ракеты, отраженных от цели или поразмерам цели на телевизионномизображении. Система обладает высокой разрешающей способностью и применяется для наведения ракеты класса «воздух-земля». При использовании системы управления ракетами класса «земля-земля» дальность действия системы может значительно превышать дальность прямой видимости. По мере сближения ракеты с целью точность наведения растет:

Dpц Dpц

Врезультатесистема близка к системесамонаведения и отличается лишь местом выработки команд управления. Наличие двух радиолиний снижает уровень помехоустойчивости системы по сравнению с системой типа I. В системе может происходить скручивание координати,в результате,нарушениеуправления.Дляборьбысоскручиванием координат, которое может быть и в других системах, используются специальные меры. Вопросы, связанные с построением радиолиний, рассмотрены в разд. 11.2. Большое внимание уделяется скрытности передачи команд. Это смена рабочих частот, кодов, использованиенаправленныхантенн и минимальнонеобходимой мощности полезного сигнала.

319

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

Системы самонаведения реализуют наведение на цель с помощью координатора, установленногона ракете(рис. 17.45). Определения направления на цель и углового отклонения объекта управления отэтогонаправленияв системахсамонаведенияпроисходитв результате применения радиотехнического, теплового или оптического угломеров, использующих соответствующие диапазоны частот: радиотехнический, инфракрасный или оптический. В зависимости от места нахождения первичного источника излучения различают системы активного (передатчик на ракете), полуактивного (передатчик вне ракеты) и пассивного (излучает сама цель) самонаведения.

Рис. 17.45. Система самонаведения

В системах самонаведения бортовая аппаратура ракеты определяет направление на цель равносигнальным методом. При отклонении оси ракеты и связанной с ней равносигнальной зоны приемного устройства от направления на цель вырабатывается сигнал управления, который возвращает ракету на траекторию, обеспечивающую попадание в цель. При реализации самонаведения используют методы погони, параллельного и пропорционального сближения.

При наведении на цель используют угломеры с узкой диаграммой направленности. Всистемах активногои полуактивногосамонаведения с целью повышения помехоустойчивости часто осуществляют селекцию по дальности. Используются неследящие угломеры, антенны которых жестко фиксируют на корпусе ракеты и следящие гиростабилизированные угломеры, равносигнальные оси которых могут отклоняться относительно оси ракеты. Выбор типа угломера определяется, в основном, угловой скоростью движения цели. Так, при наведении на малоподвижную цель можно использовать неследящий угломер.

320

Глава 17. Радиосистемы радиоуправления, извлечения и разрушения информации

При самонаведении на малоподвижную цель покривой погони нет необходимости задания углов упреждения, поэтому и реализуется прямой метод самонаведения. Выходной сигнал угломера в пределахлинейной зоныпеленгационной характеристики антенной системы пропорционален угловому положению ракеты относительно линии визирования цели. Угол наведения н (угол между линией

визирования и вектором скорости ракеты Vp )должен при прямом на-

ведении стремиться к нулю. При подробном рассмотрении необходимо учитывать угол скольжения, устойчивость систем управления, меры по предотвращению рысканья ракеты (быстрых колебаний оси ракетыотносительноцентра масс). Большаяамплитуда рысканьяпри узкой ДН может привести к потере цели. При приближении к цели управлениенеобходимовыключить,таккакврадиолокационномсигнале начинают проявляться эффекты блуждания центра отражения от цели (угловые размеры цели превышают ширину ДН антенной системы). Момент отключения можно определить с помощью дальномера или косвенно.

При самонаведении на быстро перемещающуюся цель линия визирования ракета-цель достаточно быстро меняет свое положение, в закон управления ракетой необходимо вводить производные от угла поворота линии визирования и использовать следящие угломеры. Угломер должен обеспечивать большие углы упреждения (превышающие ширину диаграммы направленности) и вырабатывать сигнал, пропорциональный скорости изменения угла визирования. При малой инерционности следящего угломера он способен работать при узкой диаграмме направленности, так как рысканье оси ракеты быстро компенсируется следящей системой и не приводит к потере цели.

Кроме следящего угломера, в состав бортовой аппаратуры ракеты вводят системупоиска и захвата цели, селекцию цели поскорости, систему программного управления при специальных маневрах ракетыиустройствоотключенияуправленияиподготовкирадиовзрывателя к работе, систему самоликвидации и т.п.

321

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

Радиовзрыватели обеспечивают подрыв ракеты вблизи цели. Радиовзрыватели относятся к радиотелеметрическим системам однократного действия. Тип радиовзрывателя и требования к нему определяются особенностями цели, характером заряда и углами встречи ракеты с целью. Аппаратура радиовзрывателя должна обеспечить подрыв боевого заряда в момент, когда ущерб для цели будет максимальным.

Радиовзрыватели могут работать как по сигналам бортовой аппаратуры, так и покомандам с пункта управления. Радиовзрыватели типа I могут быть пассивными, полуактивными и активными. Наибольшее распространение получили активные радиовзрыватели.

Согласование области эффективного поражения цели осколками боевой части ракеты с моментом срабатывания активной части радиовзрывателя упрощенно сводится к обеспечению согласования направления максимума излучения при подрыве заряда с направлением вектора относительной скорости движения наибольшего количества осколков. На рис. 17.46эти условия иллюстрируются для случая подрыва заряда направленного действия.

Цель

Ракета Vр

Рис. 17.46. Условия эффективного действия радиовзрывателя

322

Глава 17. Радиосистемы радиоуправления, извлечения и разрушения информации

Оптимальное значение угла 0, при котором должен сработать радиовзрыватель, определяется из уравнения

все обозначения которого приведены на рис. 17.46.

При Vоск >> Vц и ц = 0 – 360° угол 0 равен 50 – 80°. Если цель малоподвижна Vоск >> Vц, условия определения 0 упрощаются. На

эффективность поражения цели существенно влияет дальность Dрц, на которой происходит подрыв заряда. Для определения радиовзрывателем дальности до цели используются частотные и амплитудные методы. Амплитудный метод основан на определении момента превышения отраженным сигналом uотр заранее выбранного uпор. Недостаткомявляетсязависимостьопределениямоментасрабатываниярадиовзрывателя от эффективной отражающей поверхности цели. При отсутствии флюктуаций отраженногосигнала точностьможноповысить, сравнивая с порогом первую и вторую производные отраженного сигнала. Минимальную дальность Dрц можно определить доплеровской системой, измеряющей нулевуючастотубиений. Зарядпри этом должен быть направленного действия. Существуют и другие методы определения момента подрыва, например использование автодинов.

17.4.Системы разрушения информации

Спомощью систем разрушения информации осуществляется радиопротиводействие, т.е. снижение эффективности функционированиярадиотехническихсредств противника. Радиопротиводействие может бытьактивным и пассивным. Пассивноепротиводействиеможет быть основано на маскировке объекта: применение противорадиолокационных покрытий, уменьшение эффективной поверхности рассеянияпутемприданияобъектусоответствующей формы;использование антенн с малым уровнем обратного излучения, прикрытие антенн шторками вовремяпаузв работе; минимальноевремяработы радиосредств; рассеяние в воздухе большого количества полуволно-

323

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

выхотражателей, маскирующихлетательныеаппараты;соответствующая тактика полета самолетов (полет плотной группой размером меньше, чем разрешение РЛС и расхождениеперед атакой, т.е. создание вместо одной цели нескольких или же зависание самолета с целью создания условий для его потери доплеровскими РЛС).

Активноерадиопротиводействиезаключается в излучении сигналов, подавляющих радиосредства противника. Эффективность активного радиопротиводействия во многом определяется видом сигналов, излучаемых постановщиком помех. Активные помехи могут бытьмаскирующимии имитационными. Маскирующиепомехиухудшают отношение сигнал/помеха на входе радиосредств противника и, соответственно, приводят к усложнению обнаружения различения сигналов и измерения их параметров. По своему характеру маскирующиепомехи бываютслучайными(шумовыми), детерминированными, непрерывными или импульсными.

Непрерывная шумовая помеха относится к виду универсальных помех, так как может использоваться для подавления РТС с любым видом полезного сигнала. Шумовая помеха может быть прицельной – занимаемая ею полоса спектра близка к спектру сигнала fП fс – и заградительной – ее полоса существенно больше полосы, занимаемой сигналом fП fс. Прицельныепомехи при одинаковомуровне с заградительными более эффективны по показателю генерируемой мощности постановщиком помех, но для их использования необходима информация о спектре подавляемого сигнала.

Для подавления импульсных РТС эффективны хаотические импульсные помехи (ХИП). Это случайная последовательность импульсов, параметры которых – несущая частота, длительность, ширина спектра – должны быть как можно ближе к сигналам подавляемой РТС. ХИП описывается моделью пуассоновскогопотока – число импульсов за время Т подчиняется распределению Пуассона:

где n – среднее число импульсов за единицу времени – интенсивность потока импульсов.

324

Глава 17. Радиосистемы радиоуправления, извлечения и разрушения информации

Эффективны имитационные помехи, используемые для осуществлениядезинформациипротивника. Имитационнаяпомеха похожа на сигнал, однако введены некоторые изменения в значение информационного параметра. Вводя некоторые изменения в задержку сигнала или его частоту, можно имитировать изменение дальности или скорости цели.

Эффективностьрадиопротиводействиязависитнетолькоотвида помех, нои от взаимного расположения цели, постановщика помех и РЛС. Зачастую цель и постановщик помех совмещены и такая система радиопротиводействия называется самоприкрытием.

Для сохранения требуемого качества функционирования РЛС в присутствии активных помех необходимо увеличение пороговой мощности сигнала Рс min. При расчете максимальной дальности вместо Рнор с учетом радиопротиводействия необходимо использовать значение Pпор Pпор . С учетом уровня активной помехи РП на входе приемника РЛС:

где mpа – коэффициент различимости сигнала на фоне помехи, показывающий, на сколько нужно увеличить мощность полезного сигнала на входе для компенсации действия активной помехи.

Запишем коэффициент различимости для заградительной шумовой помехи fП >> fc. При отсутствии радиопротиводействия для обеспечения работы РЛС с требуемыми показателями качества необходимо обеспечить отношение сигнал/шум на входе приемника

qmin Pпop /Pшо , где Pшо – мощность шума в пределах полосы пропускания приемника.

В случае применения радиопротиводействия с постановкой шумовой заградительной помехи

325

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

ная помеха (fП = fc.), то mРП qmin2 .

Мощность активной помехи РП на входе приемника РЛС определяется с помощью уравнения радиолинии:

значение для коэффициентов усиления ДН GАпер и GАпр необходимо задавать с учетом их взаимного расположения. Если постановщик помех работает в режиме самоприкрытия, тодальность действия подавляемой РЛС определяется из уравнения радиолокации:

Смысл обозначений, входящих в (17.23), раскрыт в гл. 12. Системы радиотехнической разведки входят в системы разру-

шения информации. С их помощью осуществляется получение информации о радиосредствах противника. Безусловно, эта информацияиспользуетсяпри появлении упротивника новыхрадиосредств и при разработке адекватных им поставщиков помех. В боевой обстановке системы радиоразведки позволяют, оценив сигнал РТС противника, поставить наиболее эффективную активную помеху.

Системы радиоразведки устанавливаются на спутниках и наземныхстанциях,корабляхисамолетах. Они осуществляютперехват сигналов и измерение их параметров (несущая частота, полоса сигнала, параметры импульсной последовательности и вид модуляции).

Создаваемые средства радиоразведки должны быть достаточно универсальны. Предполагается, что отсутствует какая-либо информация о сигналах, которые излучают РТС противника.

326

Глава 17. Радиосистемы радиоуправления, извлечения и разрушения информации

Первой задачей, решаемой системами радиоразведки, является установление самого факта излучения, определение рабочей частоты и пеленгация источника сигнала. Как правило, сам алгоритм работы радиосредствпротивника крайнезатрудняетпоисксигнала. Например,на поиск почастотесигнала РЛС отводитсявремя, небольшечемна облучениеточки нахожденияразведывательногоприемника пачкой импульсов.Времяпросмотра можносократить,используянаборпараллельных приемников (параллельный анализатор спектра), но при этом сильно усложняется аппаратура приемника. Последовательный просмотр осуществляется простой аппаратурой, однако время анализа достаточно великои растетвероятность необнаружениясигналов РТС противника.

Технически сложным элементом системы радиоразведки является приемник для определения частоты обнаруженного сигнала. Он должен обеспечивать работу системы в очень широком диапазоне частот. Приемники средств радиоразведки достаточно специфические устройства. Идея их построения заключается в преобразовании частоты принимаемого сигнала в другую физическую величину, которую легче обрабатывать.

Например, известенакустооптическийприемникнаячейкеБрэгга. Схема, иллюстрирующая принцип работы оптической части приемника на ячейке Брэгга, представлена на рис. 17.47.

Кристалл

Линзы

Рис. 17.47. Акустооптический приемник

327