Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

настоящее время, например, корпус последней ступени МБР «Ми- нитмен-3» изготовляется из стеклопластика повышенной прочно­ сти);

— уводить корпус ракеты с траектории ГЧ, с тем чтобы траек­

с отделением ГЧ и ложных целей (пока корпус стабилизирован на траектории).

В случае создания тормозной силы F (t) без поворота корпуса вокруг центра масс (рис. 5.10 а) уравнение относительного движе­ ния корпуса и ГЧ в линейном приближении имеет вид

170

mk — масса корпуса последней ступени;

Р (t) — тяга последействия двигательной установки.

Решение уравнения [5.22] для относительной скорости и относи­ тельного пути в период работы тормозных ПРД имеет вид

Рис. 5.10. Схема создания тормозных сил без поворота корпуса вокруг цен­ тра масс (а), действующих при тор­ можении в момент отделения ГЧ, и эпюры тяг (б): Р (t) —тяга после­ действия основного двигателя; F (t) — тяга последействия тормозных ПРД

где JF = f F (t) dt — импульс силы торможения корпуса в направ­

лении продольной оси;

JP — jp ( t ) d t — импульс последействия тяги двигательной

о

установки; т — полное время работы ПРД.

171

Линейная оценка относительного расстояния между корпусом и ГЧ для любого момента времени определится как

где t — текущее время полета головной части.

Примерная зависимость изменения тяги последействия основ­

ляемый условиями боевого применения конкретной ра­ кеты.

Тяга реактивного насадка, использующего газы наддува бака (рис. 5.9 6), определяется из уравнений газовой динамики

бака;

т 0 = р„ KRT~oaSH — начальный секундный расход массы газа че­ рез насадок;

к — показатель адиабаты;

SH— площадь выходного сечения насадка;

рн — давление наддува в топливном баке в мо­ мент начала истечения;

V0 — объем топливного бака, занятый газами над­ дува;

R — удельная газовая постоянная;

Т0 — температура газа в момент начала истечения по шкале Кельвина.

Выражение [5.27] определено при следующих допущениях:

—расширение газов наддува в баке происходит адиабатиче­

ски;

—процесс истечения газов квазистационарен.

Для торможения (увода) последней ступени МБР «Минитмен» применяются РДТТ SR-11-HP-1 длиной 14,6 см и диаметром 13,2 см, а для реверсирования тяги последней ступени (в том чис­

172

ле при отделении ЛЦ) — РДТТ SR-9-HP-1 (длина 18,8 см, диа­ метр 4 см).

Идея разрушения корпуса МБР состоит в его разделении пиро­ техническим способом на несколько сегментов, эффективная пло-

Рис. 5.(1. Подрыв корпуса последней ступени МБР:

щадь рассеяния каждого из которых близка к ЭПР головной ча­ сти. Для создания сегментов применяют специально профилирован­ ные продольные и поперечные силовые элементы корпуса, герме­ тизированные полости которых снаряжаются зарядами кумулятив­ ного действия с термостойким ВВ (рис. 5.11 а). Тип ВВ и направ­

173

ление кумулятивного действия определяются требуемым взаимным расположением сегментов корпуса и ГЧ на траектории.

После разделения ГЧ и корпуса МБР с некоторой задержкой (из условия безопасности ГЧ) специальным устройством подрыва­ ются кумулятивные заряды. В результате образуется требуемый порядок ложных целей — сегментов корпуса и ГЧ вдоль траектории (рис. 5.11 б), сохраняющийся на всем внеатмосферном участке их полета. По утверждению зарубежных специалистов, техника под­ рыва и рассеивания обломков третьей ступени МБР позволяет об­ разовывать облако ложных целей-сегментов корпуса, деталей и блоков системы управления, двигательной установки и т. п. в виде прямоугольного параллелепипеда, вытянутого вдоль расчетной траектории, размерами 50X50X170 км. ЭПР осколков корпуса со­ ставляет несколько квадратных метров, глубина их проникновения в атмосферу до момента эффективной селекции радиолокатором МСР около 45 км.

5.6. Определение ЭПР групповой цели

Групповую цель (по аналогии с целью сложной конфигурации) можно рассматривать как совокупность некоторого числа отра­ жающих элементов, соединенных связями гибкого или жесткого типа. Примером групповой цели могут служить уголковые или на­ дувные отражатели, прикрепленные тросом к ГЧ, а также привяз­ ные диполи, которые в виде прядей выпускаются из головной ча­ сти и, не отрываясь от нее, следуют до малых высот (обычные ди­ поли отстают при входе в атмосферу).

Вследствие перемещения элементов групповой цели относи­ тельно друг друга и их случайной, непрерывно меняющейся ориен­ тации относительно направления на РЛС фаза и амплитуда отра­ женного сигнала и соответственно ЭПР цели постоянно флюктуи­ руют. Рассмотрим эти явления на примере групповой цели, состоя­ щей из двух точечных изотропных излучателей, соединенных жест­ кой связью (рис. 5.12).

Флюктуации фазового фронта создают на выходе приемника РЛС случайные изменения сигнала (ошибки измерения) углового положения цели.

Сравним картины фазовых фронтов рассматриваемой групповой цели и одиночного изотропного излучателя, который без наруше­ ния общности рассуждений может быть расположен между рассеи­ вающими элементами данной цели. Если поверхности рав­ ных фаз одноточечного излучателя представляют собой концентри­ ческие сферы с центром в точке излучения, то для двухточечной цели поверхности равных фаз будут отличаться от сферических. Искривление фазового фронта характеризуется углом В между нормалями к поверхностям равных фаз рассматриваемых излуча­ телей при различных углах облучения цели 0. Электромагнитные колебания энергии, отраженной от простых целей В и А, будут со­

174

ответственно отставать и опережать по фазе колебания от одното­ чечного источника С на угол

Если амплитуды излучаемых колебаний для целей Л и В будут Е и кЕ, где к< 1, то результирующий вектор электрического поля будет равен сумме Е + кЕ, откуда

Рис. 5.12. К определению ЭПР групповой цели, состоя­ щей из двух изотропных излучателей

Наличие гибких связей между элементами групповой цели (с длинами /1, /г, • •., 1п, изменяющимися по случайным законам), равно как и использование в качестве элементов групповой цели тел различной формы, значительно увеличивает степень неопре­ деленности выражений. По этой причине задача вычисле­ ния значений 8 для различных 0, к, / с последующим построением фазового фронта точного аналитического решения не имеет. В луч­ шем случае среднестатистические характеристики положения фазо­ вого фронта сигнала, отраженного от конкретной групповой цели, могут быть получены путем математического моделирования с ис­ пользованием метода Монте-Карло.

Суммарная амплитуда сигнала, отраженного от групповой цели, определяется относительными фазами и амплитудами сигналов, отраженных от элементов, входящих в состав групповой цели. При этом в случае наличия гибкой связи элементов амплитуды отдель­ ных сигналов, имеющих разные фазы в точке приема, либо скла­ дываются, т. е. происходит увеличение амплитуды суммарного от­ раженного сигнала, либо частично или полностью подавляются.

175

Если длина связи в групповой цели превышает длину волны РЛС, то, как было показано, фазы сигналов от цели в точке их приема меняются с изменением ориентации цели относительно ра­ диолокатора. Это в свою очередь вызывает дополнительные флюк­ туации отраженного сигнала и ЭГТР цели.

Рассмотрим механизм отражения от групповой цели, показан­ ной на рис. 5.12. Суммарный сигнал, отраженный от цели, на вхо­ де приемника РЛС определяется соотношениями:

где 90А, <ров — сдвиг фазы при отражении.

Поскольку ЭПР точечных изотропных излучателей равны, т. е.

то суммарная амплитуда отраженного сигнала и его мощность со­ ответственно равны

ЭПР цели, связанная с отраженной мощностью линейной зави­

где a — ЭПР одного из элементов групповой цели.

Зависимость [5.34] позволяет оценить диапазон флюктуаций ЭПР простейшей групповой цели в зависимости от ее ориентации относительно РЛС.

Поскольку амплитуды отраженных сигналов и ЭПР групповых целей в течение полета по баллистическим траекториям подвер­ жены флюктуациям, то по аналогии с телами сложной конфигура­

176

ции их характеристики естественно описывать законами распреде­ ления и функциями автокорреляции.

В качестве иллюстрации рассмотрим групповую цель, один из отражателей которой имеет стабильную «блестящую» точку с ам­ плитудой, превышающей сигнал от других элементов групповой цели. Примером такой групповой цели может служить ЛЦ с бук­

При кувыркании собственно ложной цели относительно направ­ ления на РЛС амплитуды и фазы (Аь Аг,..., Ак и ерь <р2>• ■ фк) отраженных сигналов, за исключением «блестящей» точки, будут меняться по случайному закону. Учитывая, что плотность совмест­ ного распределения переменных А и ср суммарного сигнала от групповой цели имеет вид

Кривые распределения [5.37, 5.37а] для различных значений отно­ шения Ac/D a приведены на рис. 5.13. При больших значениях ам­ плитуды сигнала «блестящей» точки обобщенный закон Релея при­ ближается к нормальному закону.