Радиолокация
Радио 1969 №11
Коммунистическая партия и Советское правительство неустанно заботятся о том, чтобы наши Вооружённые Силы, были оснащены самой совершенной боевой техникой. С каждым годом в военном деле всё шире применяется радиоэлектроника, в том числе средства радиолокации.
Первые отечественные радиолокационные станции для войск противовоздушной обороны были созданы ещё накануне Великой Отечественной войны. Уже в первые годы войны с немецко-фашистскими захватчиками они широко использовались как средство обнаружении самолётов противника, наведении на них истребителей и управлении огнём зенитной артиллерии.
В послевоенные годы Советская Армия и Военно-Морской Флот получают на вооружение радиолокационные средства, отвечающие последним достижениям науки и техники.
Современные средства радиолокации позволяют обнаруживать различные цели в любое время суток, практически при любой погоде и на весьма значительных расстояниях и определять с высокой точностью их координаты.
Принцип действия радиолокационной аппаратуры заключается в облучении объекта радиоволнами и приёме отражённого от него сигнала (см. рисунок). Для обнаружения и определения местоположения самолёта, корабля, крупного населённого пункта или иного объекта радиолокационная станция должна выработать электромагнитную энергию, излучить её в нужном направлении, принять и зарегистрировать отражённый от объекта сигнал. Местоположение объекта, отражающего радиоволны, определяют путём измерения дальности до этого объекта и направлении на него.
Наиболее широко применяемый в настоящее время метод измерения дальности - импульсный. При таком методе радиолокационная станция излучает электромагнитную энергию не непрерывно, а короткими импульсами, измеряемыми единицами и даже долями микросекунды. После посылки импульса радиоволн станция некоторое время работает только на приём, улавливая и регистрируя отражённый сигнал. Затем станция излучает следующий импульс и вновь переключается на приём.
По времени прохождения сигнала от станции до объекта и обратно определяют расстояние до объекта: чем больше дальность, тем больше требуется времени, чтобы импульс достиг объекта, отразился от него и возвратился обратно.
Измерив промежуток времени t между моментом излучения станцией импульса и моментом приёма отражённого сигнала, и зная скорость распространения радиоволн (с достаточной степенью точности её можно принять равной 300000 км/сек), нетрудно подсчитать рас стояние Д до отражающего объекта но формуле:
Дкм = (300000км/сек * tсек)/2, км
Цифра 2 в знаменателе формулы характеризует двойной путь сигнала - от радиолокационной станции до объекта и обратно.
Для определения направлении на отражающий объект и радиолокационных станциях используют остронаправленные антенны с узким лучом. При вращении такой антенны и последовательном обзоре радиолучом требуемой зоны пространства происходит последовательное облучение всех целой, находящихся в этой зоне. Отражённый от каждой цели сигнал имеет наибольшее значение в тот момент, когда ноль находится в направлении максимума диаграммы направленности антенны. Определив в это время положение антенны, можно измерить азимут β и угол места ε цели.
Упрощённая блок-схема радиолокационной станции изображена на вкладке. Работу станции лучше всего начинать с рассмотрения блока синхронизации. Посылая соответствующие сигналы в другие блоки, синхронизатор задаёт «ритм» работы станции: устанавливает частоту излучения импульсов, синхронизирует работу блоков индикации и приёмника с работой передатчика и т. д.
Конструктивно синхронизатор может быть выполнен в виде отдельною блока или представлять единое целое с модулятором станции. В некоторых простых станциях он вообще отсутствует и его роль исполняет «но совместительству» модулятор.
Модулятор управляет работой генераторных ламп передатчика, включая и выключая их. Для этой цели модулятор, используя сигналы, поступающие от синхронизатора, формирует мощные управляющие импульсы необходимой амплитуды, формы и длительности.
Радиолокационные станции работают, как правило, в УКВ и СВЧ диапазонах. Для генерирования высокочастотных колебаний в этих диапазонах применяют специальные генераторные лампы - УKB триоды, магнетроны и амплитроны. Создаваемые в генераторе высокочастотные колебания но фидерному тракту подводятся к антенне и излучаются в пространство. В зависимости от назначения радиолокационной станции мощность излучения в импульсе может составлять от единиц киловатт до десятков мегаватт.
Импульсный метод работы радиолокационных станций позволяет применять для излучения и приёма отражённых сигналов одну и ту же антенну. Объясняется это тем, что после излучения каждого импульса наступает длительная пауза в работе генератора станции и слабые отражённые сигналы не подавляются мощными импульсами своего передатчика. Для попеременного подключения к антенне передатчика и приёмника в станциях используют автоматически действующие антенные переключатели.
В связи с тем, что сигналы, отражённые от объектов, находящихся на больших расстояниях, очень слабы, в радиолокационных станциях применяются весьма чувствительные приёмники. Они способны улавливать сигналы мощностью в тысячные доли микромикроватт и даже менее.
С выхода приёмника сигналы поступают в блок индикаторов, а в некоторых станциях, кроме того, в блок определения координат целей (па блок-схеме не показан). Электрические схемы и конструкции этих блоков определяются, в первую очередь, тактическим назначением станции и могут быть очень разнообразными. Однако основное назначение их, как правило, одинаково наглядно воспроизводить боевую обстановку в зоне действия станции (или в выбранной по желанию оператора части этой зоны) и определять координаты нужных объектов. В индикаторных устройствах используются обычно электроннолучевые трубки, на экранах которых воспроизводятся отражённые сигналы от воздушных объектов, радиолокационная карта местности, над которой пролетает самолёт, боевая обстановка на море и т. д.
В большинстве радиолокационных станций, кроме сравнительно грубого определении координат различных объектов с помощью индикатора, экран которого приспособлен для воспроизведения сигналов, отражаемых от всех объектов, находящихся в зоне действия станции, осуществляется также точное определение координат одного или нескольких объектов, выбранных оператором. Оно может производиться либо оператором станции, либо полуавтоматическим пли автоматическим способом. В последнем случае оператор станции, выбрав нужную цель и включив систему автосопровождения по дальности и угловым координатам, только контролирует работу станции, которая сопровождает цель и определяет её текущие координаты с помощью электронных систем автосопровождения, обладающих высокой точностью работы.
В качестве источников питания радиолокационных станций могут использоваться автономные источники питания либо общая система электропитания объекта, имеющего в своём составе радиолокационную станцию.
Радиолокационные станции принято классифицировать в соответствии с их назначением и тактико-техническими характеристиками. К основным тактическим характеристикам относятся: дальность действия, и пределы работы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, точность определения координат объекта, способность раздельно наблюдать и определять координаты целей, находящихся на близком расстоянии одна от другой, время обзора и частота получения данных об объектах, находящихся в зоне действия станции. К тактическим характеристикам относятся также манёвренность, время приведения станции в боевую готовность и надёжность её работы в различных условиях.
Рассмотрим кратко типы станции, которые могут использоваться в современных вооружённых силах.
В войсках противовоздушной обороны могут применяться радиолокационные станции обнаружения, станции наведения истребителей на самолёты противника, станции целеуказания, управления огнём ствольной и ракетной зенитной артиллерии.
Радиолокационные станции обнаружения несут обычно круглосуточное дежурство и предназначены для своевременного обнаружения приближающихся воздушных целей. Для вывода на обнаруженные цели истребителей применяют наземные станции наведения, на экранах индикаторов которых воспроизводятся отметки от самолётов противника и своих истребителей, что и обеспечивает непрерывное управление полётом истребителей.
Бортовыми радиолокационными станциями перехвата и прицеливании оборудуют истребители-перехватчики, предназначенные для действия в сложных метеорологических условиях и ночью. Эти станции (рис. 1) обеспечивают поиск и обнаружение цели после вывода истребителя в район её движения.
Станции орудийной наводки, автоматически сопровождающие цели и определяющие их текущие координаты, применяют для управления огнём ствольной зенитной артиллерии. Эти данные вводятся в приборы управления зенитным огнём, где вырабатываются упреждённые координаты целей и данные для установки орудий.
Рис. 1. Обзор пространства станцией перехвата и прицеливания при поиске цели:
1 - перемещение диаграммы направленности; 2 - сектор обзора в горизонтальной плоскости; 3 - сектор обзора в вертикальной плоскости
В военно-воздушных силах радиолокационные средства могут использоваться в бомбардировочной и ракетоносной авиации, истребителями и военно-транспортной авиацией. Па самолётах-бомбардировщиках и ракетоносцах используют радиолокационные средства для самолётовождения, обнаружения наземных и морских целей и прицельного бомбометания. На таких самолётах устанавливают радиолокационные станции, обеспечивающие облучение поверхности земли или моря и воспроизведение на экране индикатора радиолокационной карты местности (рис. 2). Могут также устанавливаться радиолокационные станции для управления огнём бортового оборонительного оружия.
Рис. 2. Диаграмма направленности радиолокационного бомбардировочного прицела. Слева вверху - изображение на экране индикатора местности, «просматриваемой» бомбоприцелом. Пунктиром показана граница зоны «видимости» станции.
Рис. 3. Определение позиции стреляющего миномёта с помощью радиолокационной станции: 1 участок траектории, определяемый радиолокационной станцией; 2 - участок траектории, определяемый расчётным путём.
Рис. 3. Размещение антенн радиолокационных станций на крупном корабле
В сухопутных войсках радиолокационное вооружение используется в интересах противовоздушной обороны войск, а также для разведки и определения координат наземных целей.
Радиолокационная разведка позиций стреляющих миномётов может осуществляться путём обнаружения мины в полете (рис. 3), определения её текущих координат и вычисления но отрезку траектории её начальной точки, то есть места расположения стреляющего миномёта. Метод определения координат летящих мин может также использоваться для установления места падения мины и корректировки огня своих миномётов.
Станции обнаружения движущихся целей предназначаются для обнаружения движущихся наземных и надводных целей - автомобилей, танков, самоходных орудий, десантных судов и др.
В военно-морском флоте радиолокационные станции используются для обнаружении воздушных целей, наведения истребителей на самолёты противника, обнаружения надводных целей, управления огнём ствольной артиллерии и ракетных установок по надводным и воздушным целям, управления торпедной стрельбой, а также для обеспечения навигации в открытом море и прибрежных районах.
Рис. 5. Применение радиолокационной станции для поражения морских целей ракетами «корабль - корабль»
Радиолокационное оснащение корабля зависит от его назначения. На крупных кораблях, например, общее число станций может достигать значительного количества (рис. 4). И среди них - станции управлении стрельбой ракетами класса «корабль корабль» (рис. 5). Такие станции обеспечивают обнаружение кораблей противника и определение их координат. Они могут использоваться для обеспечения стрельбы неуправляемыми ракетами.
Средства радиолокационного опознавания служат для определения государственной принадлежности обнаруженных объектов. Для этого свои самолёты и корабли оборудуют специальными радиолокационными ответчиками, которые при облучении их радиосигналами специальных запросчиков, устанавливаемых на радиолокационных станциях, посылают ответный условный радиосигнал. Приём такого ответного радиосигнала указывает оператору радиолокационной станции, что обнаруженный корабль или самолёт - свой. Отсутствие ответного сигнала говорит о том. что это вражеский самолёт.