Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. 2008

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 7.4.

Электрическое управление в угломестной плоскости осуществляется дис-

кретно-фазовым методом одновременно по передающим и приемным лучам

ГАФАР. Шаг дискретного угломестного сканирования составляет небольшую

долю от ширины луча. Переключение угла места (в том числе для стабилиза-

ции зоны обзора при эволюциях самолета-носителя) происходит в моменты

смены частоты повторения КНИ, т.е. во время излучения и приема когерентной

пачки на одной частоте повторения положение лучей ГАФАР остается неиз-

менным.

Обработка принимаемых эхо-сигналов осуществляется цифровым спосо-

бом в двух идентичных каналах «пеленгационной пары». После когерентной

обработки, выполняющей селекцию сигналов движущихся целей на фоне мощ-

ных помех от подстилающей поверхности и когерентное накопление, осущест-

вляются сложение и вычитание амплитуд сигналов в каждом из элементов раз-

решения «скорость - неоднозначная дальность».

По суммарному сигналу вырабатываются адаптирующиеся пороги и осу-

ществляется обнаружение сигнала цели.

По разностному сигналу в элементе разрешения, где обнаружен сигнал,

проводится расчет угломестного отклонения линии визирования обнаруженной

цели от равносигнального направления по формуле

•

где ΔΘ - отклонение от равносигнального направления; А] и А

- амплитуды

сигнала с верхнего и нижнего лучей пеленгационной пары; к - масштабный ко-

эффициент.

Формула является дискриминационной характеристикой двух сдвинутых

по углу амплитудных характеристик направленности относительно равносиг-

нального направления. Точность измерения угла с использованием пеленгаци-

онной характеристики вблизи ее нуля приближается к потенциально достижи-

мым значениям.

Электронное управление угломестным положением луча позволяет в про-

цессе циклического обзора осуществить подрежим прицеливания по сопрово-

ждаемым целям, когда в азимутальном стробе проводится быстрая установка

равносигнального направления пеленгационной пары ДНА в положение, изме-

ренное в предыдущих сеансах зондирования. При этом с учетом сглаживания

между замерами будет происходить «подтягивание» равносигнального направ-

ления к истинному положению цели. Важным фактором при этом является то,

что ошибка измерения по формуле принимает минимальное значение (вблизи

нуля пеленгационной характеристики). Возможная потенциальная точность

(среднеквадратическая ошибка) измерения относительного угла места цели

при названном методе — около 0,1 от ширины ДНА в одном радиолокационном

контакте.

Азимут цели определяется по средневзвешенному значению в азимуталь-

ной пачке. СКО отсчета относительного азимута цели ожидается в пределах

0,3...0,4 от азимутального дискрета между квазинепрерывными пачками (цик-

лами когерентной обработки).

Для когерентной обработки сигнала применяются современные логиче-

ские интегральные схемы с высокой производительностью и разрядностью, по-

зволяющие существенно повысить тактико-технические характеристики РЛС.

Число зондирований в квазинепрерывной пачке на одной частоте повторе-

ния - около 200. Способ спектрального анализа - быстрое преобразование Фу-

рье (БПФ) на 128 точек со специальным амплитудным взвешиванием окна

БПФ, позволяющим получить диапазон частотной селекции до 90 дБ.

После когерентной обработки проводятся обнаружение отметок целей и

их первичная обработка в высокопроизводительной универсальной бортовой

ЭВМ, позволяющая с высокой достоверностью восстанавливать однозначную

дальность до целей, отсеивать «альтиметровые» помехи, порождаемые на вер-

тикальных боковых лепестках ДНА, и практически полностью использовать

потенциальные возможности РЛС для получения необходимых точностных ха-

рактеристик.

В режиме излучения с низкой частотой повторения линейно частотно-

модулированных импульсов с высокой энергией, круговой обзор осуществ-

ляется одной угломестной строкой, стабилизированной относительно горизон-

тальной плоскости. Приемные лучи ГАФАР переключаются вверх примерно на

половину их ширины с тем, чтобы нижний приемный луч совпадал с передаю-

щим лучом.

Цифровая обработка эхо-сигнала проводится только по нижнему лучу. В

процессе обработки осуществляются сжатие ЛЧМ-импульсов, некогерентное

накопление амплитуд азимутальной пачки импульсов, автоматическая выра-

ботка порога, обнаружение превысивших порог сигналов целей и подготовка

информации для отображения и сопровождения целей. Вследствие появления

отдельных «загоризонтных» помех от подстилающей поверхности захват отме-

ток на сопровождение может проводиться вручную в ограниченном азимуталь-

но-дальностном стробе.

В режиме излучения с низкой частотой повторения импульсов с широко-

полосной линейной частотной модуляцией круговой обзор также осуществля-

ется одной угломестной строкой, стабилизированной относительно горизон-

тальной плоскости.

Нижний приемный и передающий лучи, совпадающие по максимуму, при

помощи фазового распределения в раскрыве ГАФАР расфокусируются таким

образом, чтобы получить наименьшую «мертвую» воронку над подстилающей

поверхностью.

Эхо-сигнал после сжатия ЛЧМ-импульса подвергается детектированию в

специальном УПЧ-амплитудном детекторе с логарифмической характеристи-

кой в широком динамическом диапазоне, преобразованию в цифровой код и

цифровой обработке.

При цифровой обработке вырабатывается «плавающий» порог над фоном

отражения от земной поверхности и проводится обнаружение превысивших

порог отметок.

Обнаруженные отметки поступают в два параллельно работающих канала:

1) канал подготовки информации для панорамного отображения;

2) канал для подробного отображения (в выбранных азимутально-дально-

стных стробах) и автоматического (или полуавтоматического) сопровождения.

При подготовке информации для панорамного отображения осуществля-

ется объединение отметок в интервалах задержки, согласованных с разрешаю-

щей способностью на экране монитора. Одновременно с информацией эхо-

сигналов на экране отображаются введенные оператором азимутальные даль-

ностные стробы.

По пультовым командам в отведенных областях экрана отображается ин-

формация из стробов, обладающая полной разрешающей способностью. По

этой информации возможно автоматическое сопровождение (при ручном за-

хвате отметок) или полуавтоматическое сопровождение, когда оператор «под-

правляет» положение маркера относительно положения отметки, а передвиже-

ние маркера осуществляется автоматически по экстраполированным данным.

Для повышения вероятности обнаружения и сопровождения скоростных и

малозаметных целей и «обычных» целей в условиях умышленных помех ис-

пользуется второй канал обзорной РЛС в L-диапазоне волн. Работа вышегори-

зонтных каналов L-диапазона по обнаружению высотных скоростных и мало-

заметных целей иллюстрируется рис. 7.5.

Необходимо подчеркнуть, что для задач разведки наземных целей, кроме

традиционного радиолокатора с синтезированием апертуры антенны в санти-

метровом диапазоне волн имеется второй канал БРЛС — РСА в дециметровом

диапазоне, позволяющий обнаруживать сквозь листву объекты, «спрятанные»

за деревьями и кустами, а также ряд объектов, накрытых маскировочными се-

тями, достаточно эффективно поглощающими радиоволны сантиметрового

диапазона и недостаточно толстыми, чтобы поглощать радиоволны дециметро-

вого диапазона. Работу бортовой РЛС в режиме L-диапазона землеобзора ил-

люстрирует рис. 7.6.

Рис. 7.6

На канал БРЛС в L-диапазоне могут быть возложены функции по веера

курсному обнаружению воздушных целей на дальностях, превышающих рас-

стояние до радиогоризонта, а также по обнаружению малоразмерных надвод

ных кораблей на фоне отражений от морской поверхности.

Бортовая радиолокационная система в L-диапазоне также использует гиб-

ридную АФАР, интегрированную с антенными устройствами госопознавания

и системы передачи команд (на противоположной стороне вращающегося об-

текателя).

7.4. Перспективные комплексы, оснащенные

бортовыми радиолокационными системами

с активными антенными решетками

7.4.1. Комплекс типа АВАКС с БРЛС MESA

Данный комплекс на самолете Боинг 737-700 будет выполнять все основ-

ные задачи, возлагаемые на комплекс ЕЗ системы АВАКС, а также сможет

осуществлять функции воздушного командного пункта и центра авиационной

поддержки сухопутных войск (рис. 7.7). Экипаж самолета 2 человека и 6-10

операторов.

Основные тактико-технические характеристики самолета Боинг 737-700

представлены ниже:

Скорость полета

максимальная 820 км/ч

патрулирования 600. ..700 км/ч

Практический потолок 23 5 км

Практическая дальность полета (число М=0,6;Н=10 км) 6500 км

Высота полета в зоне патрулирования до 13 км

Время патрулирования без дозаправки на удалении 500 км 8 ч

Размеры самолета:

длина

33,63 м

размах крыла 35 79 м

высота (по килю) 32 18 м

Рис. 7.7.

Основным элементом радиоэлектронного оборудования нового самолета

является РЛС МЕСА (MESA - Multi-role Electronically Scanned Array), оснащен-

ная неподвижной АФАР с электронным сканированием ДН, разработанной фир-

мой «Нортроп-Грумман». В конструкции станции в отличие от конструкции РЛС

AN/APY-2 самолета Е-3 отсутствуют подвижные механические элементы, чт

позволяет существенно повысить надежность станции, уменьшить массу и раз

меры антенны (с учетом обтекателя) и улучшить летно-технические характери

стики самолета.

Дальность обнаружения низколетящих воздушных целей когерентно

импульсной РЛС при круговом обзоре пространства превышает 400 км, а заго

ризонтных и морских целей - до 600 км. Возможное число обнаруживаемых з

цикл сканирования целей до 3000. Для обнаружения Л А используется им

пульсно-доплеровский метод обработки сигналов с высокой частотой повторе

ния импульсов, а для сканирования надводного пространства применяется низ

кая частота повторения импульсов. Возможно одновременное обнаружен»

воздушных и надводных целей.

Обзор ведется в различных режимах, иллюстрируемых рис. 7.8. Непре

рывное электронное сканирование диаграммы направленности антенны в сек

торе 360° обеспечивает круговой обзор (рис. 7.8,я). Возможно применение сек

торного переднего обзора (рис. 7.8,в) и секторного бокового обзора (рис. 7.8,6

с сохранением кругового обзора с меньшей дальностью. Кроме того, возможе]

секторный обзор наиболее важных (опасных) объектов (рис. 7.8,г), в которое

обнаруживаются и сопровождаются цели на дальностях, в два раза больших

чем при круговом обзоре, за счет увеличения длительности накопления сигна

Рис. 7.8

лов. Некоторым недостатком обзора с вдольфюзеляжной АФАР является сни-

жение эффективности (прежде всего расширение диаграммы направленности

по азимуту) в переднем и заднем секторах обзора.

Время сканирования и ширина луча ДН антенны могут изменяться опера-

тором в диапазоне соответственно 3...40° с и 2...8°. Также оператор имеет

возможность изменить положение и размер сектора обзора надводного и воз-

душного пространства и фиксировать его относительно самолета или земли,

при этом дальность обнаружения может увеличиваться в 1,3 раза. Время об-

новления трассы при сопровождении маневрирующих целей может устанавли-

ваться равным 1,0 с.

Размещенная над фюзеляжем самолета АФАР (рис. 7.9) имеет высоту

2,4 м, длину - 10,7 м. АФАР содержит 288 приемопередающих твердотельных

модулей L-диапазона (1,2... 1,4 ГГц).

Для определения государственной принадлежности объектов и получения

от них информации на самолете установлен запросчик системы опознавания

«свой - чужой», работающий в диапазоне частот 1030...1090 МГц. Он обеспе-

чивает опознавание на дальностях до 550 км. В качестве антенны системы опо-

знавания, работающей в этом же диапазоне, используются АФАР РЛС. Однако

антенная решетка не может одновременно использоваться для опознавания и

обнаружения. Время опознавания может изменяться от 10 до 40 с.

Рис. 7.9

Комплекс РЭБ предназначен для индивидуальной защиты самолета и со-

держит систему оптоэлектронного противодействия AN/AAQ-24(V) «Немезис»

с лазерным устройством поражения фотоприемников ИК-головок самонаведе-

ния, автомат выброса дипольных отражателей и ИК ложных целей; ЭВМ ALR-

2001 (для управления работой комплекса).

Система AN/AAQ-24(V) «Немезис» обеспечивает обнаружение факта пус-

ка ракеты с любого направления на дальности до 10 км при использовании

комплекта из шести оптоэлектронных датчиков, работающих в ультрафиолето-

вом диапазоне спектра; сопровождение атакующих ракет с высокой точностью

(десятые доли градуса) при помощи охлаждаемого до температуры 77 К мат-

ричного фотоприемника с размерами чувствительных элементов 256x256 из

соединения теллурида и ртути; классификацию цели; выбор наиболее эффек-

тивного средства противодействия; выдачу команды на применение средств

противодействия.

Информацию о радиоэлектронной обстановке комплекс РЭБ будет получать

от станции Ρ и РТР EL/L-8300. Она работает в диапазоне частот 0,5...18 ГГц и

обеспечивает круговой обзор пространства на дальностях более 450 км и по-

зволяет распознавать типы РЭС, определять местоположение наземных, воз-

душных и надводных источников радиоизлучения.

Центральная ЭВМ, устанавливаемая на самолете, на 80% состоит из ком-

мерчески доступных элементов и имеет открытую архитектуру. Число АРМ,

установленных на борту, может изменяться от 6 до 14, при этом каждый опера-

тор имеет доступ к данным, получаемым от РЛС «Месса», и ко всем средствам

связи и передачи данных.

Комплекс системы раннего предупреждения и управления (AEWC) на са-

молете Боинг 737 с РЛС MESA имеет значительно более низкую стоимость

жизненного цикла и большой срок службы (более 30 лет). Гражданский само-

лет среднего класса с развитой системой коммерческого обслуживания на лю-

бом ТВД, малым расходом топлива и большим временем патрулирования (8 ч

без дозаправки) с возможностью отдыха экипажа обеспечивает возможность

круглосуточного патрулирования.

Гибкая структура, открытая модульная архитектура и глубокая диагно-

стика аппаратуры и программного оборудования значительно повышают бое-

вую устойчивость, упрощают и удешевляют техническое обслуживание и по-

зволяют проводить непрерывную в течение всего жизненного цикла модерни-

зацию комплекса.

Недостатком комплекса является использование самолета с нижним рас-

положением крыльев и двигателей, что вызывает экранирование излучения и

ограничивает минимальное расстояние зоны обзора морской поверхности и

низколетящих целей. Для уменьшения экранирования в процессе модерниза-

ции увеличена высота антенны над фюзеляжем на 50 см.

7.4.2. Система дальнего радиолокационного обнаружения

и управления «Фалкон» на самолете Боинг-707

Израильская фирма «Элта» разработала новую систему ДРЛОиУ «Фалкон»

(PHALCON - Phased-Array, L-band, CON formal) с БРЛС типа ΑΦ АР для эф-

фективного обнаружения воздушных и надводных целей.

Основные задачи, решаемые системой «Фалкон», аналогичны задачам, воз-

лагаемым на самолет Е-3 «Сентри» системы «Авакс». Главным ее отличием явля-

ется возможность выполнения функций воздушного командного пункта (ВКП).

Израильский вариант системы выполнен на базе самолета «Боинг-707»,

который является переоборудованным вариантом гражданского лайнера «Бо-

инг» 707-320В, оснащенным системой дозаправки топливом в воздухе. Его

продолжительность патрулирования составляет 12 ч.

Основные тактико-технические характеристики самолета ДРЛОиУ

«Боинг-707» системы «Фалкон» представлены ниже:

Экипаж 4 человека

Скорость патрулирования 850...950 км/ч

Высота патрулирования 8... 11 км

Максимальная дальность полета 12000 км

Максимальная взлетная масса 155 τ

Размеры самолета:

длина фюзеляжа 46,6 м

размах крыла 44,4 м

высота (по килю) 12,9 м

Основным элементом системы «Фалкон» является импульсно-допле-

ровская РЛС EL/M-2075 с электронным сканированием ДН. Ее характерная

особенность - наличие антенной системы, состоящей из шести конформных

АФАР L-диапазона (рис. 7.10), которая позволяет выполнять круговое элек-

тронное сканирование по азимуту. Контроль воздушной и надводной обстанов-

ки ведется в выделенных секторах (ширина сектора задается оператором). Время

обновления данных в секторах с высоким приоритетом составляет 2...4 с, а

с низким - 10...12 с. Каждая АФАР состоит из 768 твердотельных приемопере-

дающих модулей, объединенных в группы по восемь элементов в каждой. Эти

группы образуют шесть блоков, связанных с блоками других антенных реше-

ток для временного разделения ППМ. В состав РЛС входит также ЭВМ с

процессором обработки сигналов (производительность составляет около

1200 млн. опер/с), выполненным на основе коммерчески доступных модулей.

Рис. 7.10.

БРЛС может работать в шести основных режимах:

1) поиска и обнаружения воздушных объектов с применением высокой

частоты повторения импульсов;

2) раздельного сопровождения до ста целей;

3) поиска и обнаружения надводных объектов с применением низкой час-

тоты повторения импульсов;

4) медленного сканирования (для обнаружения низколетящих малораз-

мерных целей, в частности зависших вертолетов);

5) поиска и обнаружения целей на больших дальностях за счет увеличен-

ного времени накопления сигналов;

6) обнаружения источников радиоизлучения.

Перечисленные режимы работы РЛС могут чередоваться при любом по-

ложении луча ДН для обеспечения наилучшей точности и вероятности обна-

ружения объектов.

Тактико-технические характеристики РЛС EL/M-2075 представлены ниже:

Диапазон рабочих частот , 1215...1400 МГц

Дальность обнаружения объектов:

бомбардировщик, надводный корабль 500 км

истребитель 350 км

крылатая ракета до 250 км

Число одновременно сопровождаемых целей до 100

Разрешающая способность по дальности

(в зависимости от длительности импульса) до 300 м

Период повторения импульсов 2,75. ..2,81; 5,214...5,31 мс

Длительность импульсов 2,5; 3,9; 8,7; 9,5; 10; 16,5; 20 мкс

Для получения более детальной картины воздушной обстановки на ТВД и

повышения достоверности получаемой информации в системе «Фалкон» при-

меняется автоматическая корреляция данных от разнородных средств разведки

с последующим ее отображением на дисплеях операторов.

На самолете установлены 11 АРМ. Каждый оператор имеет доступ ко всем

данным, полученным от имеющихся на борту средств разведки. Дополнитель-

но предусмотрены шесть мест для отдыха экипажа и оперативной группы.

Оперативная группа системы «Фалкон» состоит из 13 операторов среди

которых: начальник смены; два оператора отвечающих за работу РЛС (без кон-

троля тактической обстановки); два, отвечающих за работу станций Ρ и РТР;

два, работающих с системами опознавания и отображения информации о воз-

душной обстановке; два обслуживают систему управления средствами связи;

два - систему управления средствами передачи данных; два отвечают за кон-

троль технического состояния бортового комплекса.

Предусмотрена возможность использования носителя в качестве воздуш-

ного КП и разведывательного самолета одновременно.

В целом система «Фалкон», уступая американской системе «Авакс» по

дальности обнаружения и числу одновременно сопровождаемых целей, обес-