Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

РЛС МСР в состоянии навести на цель несколько АР «Спринт». В системе ПРО объекта РЛС МСР должны были располагаться таким образом, чтобы секторы обзора нескольких станций пере­ крывались. Последнее обстоятельство обеспечило бы возможность использования для наведения АР «Спартан» РЛС других противо­ ракетных комплексов, ибо мощность станции для наведения «соб­ ственных» АР «Спартан» на баллистические цели в диапазоне боль­ ших дальностей явно недостаточна.

Применение в РЛС четырех ФАР с круговым обзором (4X90°) облегчает использование МСР для обнаружения балли­ стических ракет, запускаемых с подводных лодок.

В результате ряда усовершенствований рабочие характеристи­ ки станции были значительно улучшены. В настоящее время изу­ чается возможность создания нескольких различных моделей РЛС МСР применительно к конкретным районам объектовой системы

РЛС по сопровождению и распознаванию целей в условиях помех от ядерного взрыва.

Радиолокатор «Адар». Радиолокационная станция «Адар»

возможностью изменять форму сигнала, высокой пропускной спо­ собностью. Временная задержка в схеме управления лучом позво­ ляет значительно повысить чувствительность станции по сравне­ нию с РЛС МСР. Рабочие частоты РЛС более высокие, чем у РЛС МАР.

В качестве антенны на РЛС «Адар» используется стандартная плоская ФАР (при работе в S-диапазоне необходимы три решет­ ки, каждая из которых должна сканировать в телесном угле 120°). В РЛС используется более экономичный комбинированный метод сканирования (сочетание механического с электронным). В антен­ ной решетке не будет отдельного передатчика для каждого эле­ мента.

Экспериментальная антенная решетка приемной антенны РЛС «Адар» (рис. 2.23) имеет диаметр 1,5 м, на ее наружной стороне располагается несколько тысяч ЛБВ. Система временной задерж­ ки в схеме управления лучом позволяет использовать весьма ко­ роткие импульсы (сжатый импульс имеет длительность 10 нсек), что в свою очередь позволяет получить разрешение по дальности

лучей.

Можно считать, что испытания системы ПРО начались в 1968 г., когда испытывался противоракетный комплекс, включающий в себя антиракеты «Спартан» и «Спринт», РЛС МСР, расположенные на

73

острове Мек, а также РЛС ТАКМАР (атолл Кваджелейн). Функ­ ции отсутствующей РЛС ПАР были возложены на РЛС «Традекс».

В качестве мишеней намечалось использовать до 175 переобо­ рудованных ракет «Минитмен», «Поларис» и «Атлас», запускаемых из прибрежного района Калифорнии.

До середины 1970 г. в основном испытывались отдельные эле­ менты системы ПРО: система вторичной обработки радиолокаци­ онной информации, включающая в себя три ЭВМ; отдельные эле­ менты РЛС ПАР; антиракеты «Спартан» и «Спринт». В этот пе­ риод было проведено 18 пусков антиракет «Спартан» (два не­ удачных) и 42 пуска антиракет «Спринт», из которых 10 признаны неудачными.

Со второй половины 1970 г. начались комплексные испытания системы «Сейфгард» по перехвату головных частей МБР, рассчи­ танные на два-три года. При этих испытаниях ракеты-мишени за­ пускаются с базы Вандерберг, а антиракеты — с атолла Квадже­ лейн. Наведение антиракет «Спартан» и «Спринт» обеспечивают РЛС МСР. При отработке антиракет ни головные части, ни сами антиракеты ядерного боезаряда не несли. В процессе наведения антиракет фиксируется минимальное расстояние до цели и если оно не превышает радиуса поражения ядерного боезаряда, то экс­ перимент в целом оценивается как успешный. В первых двух пу­ сках антиракеты «Спартан» отмечалось, что встреча с целью за пределами атмосферы произошла на расстоянии около 19 км, что достаточно для ее поражения. Из удавшихся пусков антиракеты «Спартан» можно отметить следующие:

—январь 1971 г. Одновременный запуск двух антиракет для перехвата МБР «Минитмен», из которых одна предназначалась для перехвата ГЧ, а вторая выводилась в расчетную точку на тра­ ектории МБР с наклонной дальностью полета антиракеты около

640 км;

—август 1971 г. Перехват ГЧ ракеты «Титан-2»;

—декабрь 1971 г. Перехват ГЧ «Поларис» в условиях приме­ нения средств преодоления ПРО (дипольные отражатели и лож­ ные цели в виде надувных баллонов).

Неудавшиеся пуски связаны как е отказами в бортовой систе­ ме антиракеты «Спартан» (июнь 1971 г.), так и с отклонением це­ лей от расчетной траектории (апрель 1971 г.).

Параллельно с испытаниями проводились работы по усовер­ шенствованию отдельных элементов системы ПРО. В ноябре 1971 г. на острове Амчитка (Алеутские острова) произведен подземный ядерный взрыв боезаряда в 5 Мт для антиракеты «Спартан».

Первый перехват головной части ракеты антиракетой «Спринт» состоялся в декабре 1970 г. Баллистическая ракета, стартовавшая

сбазы Вандерберг, пролетела до точки встречи 6750 км. В 1971 г. эти испытания были продолжены.

В ноябре 1971 г. был проведен первый эксперимент по перехва­ ту ГЧ в условиях применения ложных целей.

75

Г Л А В А 3

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ РЛС

ВУСЛОВИЯХ ПОМЕХ

3.1.Пути совершенствования радиотехнических устройств

Развитие противолокационной техники создания помех ставит ряд новых задач, связанных с вопросами выделения ГЧ среди лож­ ных целей и активных шумовых помех системе. Помехозащищен­ ность становится определяющей при выборе структуры построения РЛС и всей радиолокационной системы в целом. В результате тре­ буется непрерывная модернизация РЛС для обеспечения работо­ способности системы в сложных помеховых условиях.

Известно, что при работе радиолокаторов в режиме поиска при­ меняются импульсы большой длительности и широкие лучи, что снижает время поиска цели. В режиме сопровождения использу­ ются импульсы малой длительности и узкие лучи, что позволяет уточнить координаты цели. Наконец, при опознавании могут при­ меняться импульсы специальной формы.

Оценки предельно возможных значений разрешающей способ­ ности РЛС по дальности, скорости и угловым координатам, полу­ ченные американскими специалистами, показывают:

•— разрешающая способность по углам ограничена величиной 0,1 мрад на частотах свыше 100 Мгц;

— в Х-диапазоне принципиально могут быть разрешены две со­ седние цели, скорости которых различаются на 0,3 м/сек;

— предельное разрешение целей по дальности на частоте 4000 Мгц составляет 0,3 м.

Увеличение разрешающей способности РЛС достигается и при­ менением когерентных методов с использованием широкополосных сигналов.

При проектировании систем, использующих эффект Допплера, приходится делать выбор между разрешающей способностью по дальности и скорости, так как с уменьшением длительности им­ пульсов первая характеристика улучшается, вторая — ухудшается. Для оптимального выбора обеих характеристик может применяться кодирование фазы колебаний излучаемых импульсов в пачке. По­ следующая когерентная обработка позволяет в этом случае разре­ шать цели по допплеровскому сдвигу.

77

Весьма перспективно использование сжатых импульсов так, как, например, в РЛС ПАР. Известно, что уменьшать импульсный объем радиолокатора можно лишь до определенных пределов. Основное ограничение вытекает из того обстоятельства, что дли­ тельность сжатого импульса должна быть существенно больше, чем время прохождения сигналов через апертуру антенны. В противном случае возникает расфазировка сигналов, что, в свою очередь, приводит к потере мощности. В этом отношении апертура РЛС ПАР

Принципиально возможно применение в каждом элементе апер­ туры ФАР управляемой компенсирующей задержки сигналов, одна­ ко последнее связано с большими техническими трудностями.

Уменьшение импульсного объема РЛС ПАР в 100 раз (дли­ тельность сжатого импульса 0,01 мксек) приводит к существенному увеличению времени обнаружения (анализа) и не решает полно­ стью задачу селекции ГЧ на фоне, например, дипольных отража­ телей. При маскировке сложной цели с помощью диполей (в коли­ честве 108) в каждом импульсном объеме будет находиться как минимум один диполь, ЭПР которого соизмерима с ЭПР стабили­ зированной ГЧ.

Иначе говоря, «сверхразрешение» порождает и усиливает про­ блему повышенной п роп уск н ой сп о со б н о ст и РЛС ПРО, определяе­ мой темпом выдачи информации о целях. Последнее обусловлено

помех. Кроме того, работа РЛС типа ПАР усложняется непре­ рывным ростом количества космических объектов, нагружающих систему раннего радиолокационного обнаружения.

Темп (скорость) выдачи данных определяется съемом и преоб­ разованием информации на пути от чувствительных элементов до системы, принимающей решение. В современных РЛС обработку информации следует рассматривать по крайней мере на трех уровнях:

—на уровне чувствительного элемента (скорость выдачи дан­ ных может быть повышена путем оптимизации процессов поиска, обнаружения и сопровождения цели);

—в системе обработки данных (вопрос сводится к снижению времени на фильтрацию, сглаживание и корреляцию полученной радиолокационной информации);

—в системе принятия решения (скорость обработки опреде­ ляется быстродействием вычислительных машин).

Решением проблемы повышения быстродействия РЛС является обзор данного сектора пространства многолучевой диаграммой на­ правленности, принципиально реализуемой в фазированных антен­ ных решетках. ФАР позволяет перемещать луч в пределах сектора

78

стью, не превышающей 10—30 град/сек. Важность быстрой комму­ тации луча становится очевидной при зондировании сложной цели, когда моменты времени и углы входа целей распределены случай­ ным образом по сечению сектора их поиска и обнаружения. По­ скольку фазированная антенная решетка обеспечивает качание луча в ограниченных пределах по угловым координатам, целесооб­ разно увеличение количества решеток или их сочетание с механи­ ческим доворотом, как это предложено в одном из вариантов МСР. Автосопровождение требует повышенной точности измерения угло­ вых координат, для чего в ФАР используются два режима: в режи­

стемы.

Вторичная обработка результатов наблюдений с помощью ЭВМ расширяет возможности радиолокационных систем с ФАР за счет регулирования режима их работы в зависимости от радиолокацион­ ной обстановки. При появлении в приемнике РЛС сигнала подает­ ся команда на повторные наблюдения точки пространства, соот­ ветствующей обнаруженному сигналу. Скорость повторных наблю­ дений определяется маневренностью цели: чем цель маневреннее, тем чаще темп локации. Далее, при определении траектории цели ЭВМ сглаживает значения параметров, искаженных шумами, и экстраполирует траекторию для выполнения последующих наблю­ дений. Накопление данных радиолокационного слежения дает воз­ можность опознать обнаруженный объект по характерным призна­ кам траектории. Наконец, ЭВМ позволяет оптимальным образом управлять мощностью РЛС с фазированной решеткой. Широкое использование ЭВМ для анализа данных позволяет приспособить режим работы РЛС к непрерывно меняющейся радиолокационной обстановке.

Увеличение надежности обнаружения целей, необходимое наря­ ду с увеличением скорости обнаружения, может быть достигнуто не только совершенствованием аппаратуры, но и рациональным размещением РЛС на земной поверхности, объединением их в еди­ ную систему. Так, при развертывании радиолокационной сети РЛС ПАР было бы желательно обеспечить возможность наблюдения ГЧ под углами более 70° в плоскости траектории полета МБР. Для этой цели, по мнению американских специалистов, необходим большой вынос радиолокационных постов ПАР вдоль траекторий полета ГЧ. Расположение ПАР в Канаде может существенно об­ легчить задачу обнаружения мощного сигнала, отраженного от ГЧ (ЭПР при этих условиях более 0,3 м2), и упростить ее селекцию на фоне пассивных помех. Считают, что такой вынос РЛС ПАР позволит значительно уменьшить число «подозрительных» эле­ ментов сложной объемно-распределенной цели (с 10б—108 до

50—100).

79