Капитан М. Виноградов,
кандидат технических наук
Современные радиолокационные средства, устанавливаемые на самолетах и космических аппаратах, в настоящее время представляют один из наиболее интенсивно развивающихся сегментов радиоэлектронной техники. Идентичность физических принципов, лежащих в основе построения этих средств, делает возможным рассмотрение их в рамках одной статьи. Основные различия между космическими и авиационными РЛС заключаются в принципах обработки радиолокационного сигнала, связанными с различным размером апертуры, особенностями распространения радиолокационных сигналов в различных слоях атмосферы, необходимостью учета кривизны земной поверхности и т. д. Несмотря на подобного рода различия, разработчики РЛС с синтезированием апертуры (РСА) прилагают все усилия для того, чтобы добиться максимальной схожести возможностей данных средств разведки.
В настоящее время бортовые РЛС с синтезированием апертуры позволяют решать задачи видовой разведки (вести съемку земной поверхности в различных режимах), селекции мобильных и стационарных целей, анализа изменений наземной обстановки, осуществлять съемку объектов, скрытых в лесных массивах, обнаружение заглубленных и малоразмерных морских объектов.
Основным назначением РСА является детальная съемка земной поверхности.
|
|
| Рис. 1. Режимы съемки современных РСА (а — детальный, б - обзорный, в - сканирующий) | Рис. 2. Примеры реальных радиолокационных изображений с разрешениями 0,3 м (вверху) и 0,1 м (внизу) |
|
|
| Рис. 3. Вид изображений при разных уровнях детализации | |
|
|
| Рис. 4. Примеры фрагментов реальных участков земной поверхности, полученных при уровнях детализации DTED2 (слева) и DTED4 (справа) | |
За счет искусственного увеличения апертуры бортовой антенны, основной принцип которого заключается в когерентном накоплении отраженных радиолокационных сигналов на интервале синтезирования, удается получить высокое разрешение по углу. В современных системах разрешение может достигать десятков сантиметров при работе в сантиметровом диапазоне длин волн. Аналогичные значения разрешения по дальности достигаются за счет применения внутриимпульсной модуляции, например, линейно-частотной модуляции (ЛЧМ). Интервал синтезирования апертуры антенны прямо пропорционален высоте полета носителя РСА, что обеспечивает независимость разрешения съемки от высоты.
В настоящее время существуют три основных режима съемки земной поверхности: обзорный, сканирующий и детальный (рис. 1). В обзорном режиме съемка земной поверхности осуществляется непрерывно в полосе захвата, при этом разделяют боковой и переднебоковой режим (в зависимости от ориентации главного лепестка диаграммы направленности антенны). Накопление сигнала осуществляется в течение времени, равного расчетному интервалу синтезирования апертуры антенны для данных условий полета носителя РЛС. Сканирующий режим съемки отличается от обзорного тем, что съемка ведется на всей ширине полосы обзора, полосами равными ширине полосы захвата. Данный режим используется исключительно в РЛС космического базирования. При съемке в детальном режиме накопление сигнала осуществляется на увеличенном по сравнению с обзорным режимом интервале. Увеличение интервала осуществляется за счет синхронного с движением носителя РЛС перемещения главного лепестка диаграммы направленности антенны таким образом, чтобы облучаемый участок постоянно находился в зоне съемки. Современные системы позволяют получать снимки земной поверхности и расположенных на ней объектов с разрешениями порядка 1 м для обзорного и 0,3 м для детального режимов. Компания «Сандия» анонсировала создание РСА для тактических БЛА, имеющего возможность вести съемку с разрешением 0,1 м в детальном режиме. Существенное значение на результирующие характеристики РСА (в плане съемки земной поверхности) оказывают применяемые методы цифровой обработки принятого сигнала, важной составляющей которых являются адаптивные алгоритмы коррекции траекторных искажений. Именно невозможность выдерживать в течение длительного времени прямолинейную траекторию движения носителя не позволяет получать в непрерывном обзорном режиме съемки разрешения сопоставимые с детальным режимом, хотя никаких физических ограничений на разрешение в обзорном режиме не существует.
Режим инверсного синтезирования апертуры (ИРСА) позволяет осуществлять синтезирование апертуры антенны не за счет движения носителя, а за счет движения облучаемой цели. При этом речь может идти не о поступательном движении, характерном для наземных объектов, а о маятниковом движении (в разных плоскостях), характерном для плавучих средств, раскачивающихся на волнах. Данная возможность определяет основное назначение ИРСА - обнаружение и идентификация морских объектов. Характеристики современных ИРСА позволяют уверенно обнаруживать даже малоразмерные объекты, такие как перископы подводных лодок. Вести съемку в данном режиме имеют возможность все самолеты, состоящие на вооружении ВС США и других государств, в задачи которых входит патрулирование береговой зоны и акваторий. Получаемые в результате съемки изображения по своим характеристикам аналогичны изображениям, получаемым в результате съемки с прямым (неинверсным) синтезированием апертуры.
Режим интерферометрической съемки (Interferometric SAR - IFSAR) позволяет получать трехмерные изображения земной поверхности. При этом современные системы имеют возможность вести одноточечную съемку (то есть использовать одну антенну) для получения трехмерных изображений. Для характеристики данных изображений помимо обычного разрешения вводится дополнительный параметр, называемый точность определения высоты, или разрешение по высоте. В зависимости от значения данного параметра определяют несколько стандартных градаций трехмерных изображений (DTED - Digital Terrain Elevation Data):
DTEDO.............................. 900 м
DTED1.............................. 90m
DTED2............................ 30m
DTED3.............................. 10m
DTED4............................ Зм
DTED5.............................. 1m
Вид изображений урбанизированной территории (модель), соответствующий различным уровням детализации, представлен на рис. 3.
Уровни 3-5 получили официальное название «данных с высоким разрешением» (HRTe-High Resolution Terrain Elevation data). Определение местоположения наземных объектов на изображениях уровня 0-2 ведется в системе координат WGS 84, отсчет высоты осуществляется относительно нулевой отметки. Система координат изображений с высоким разрешением в настоящий момент не стандартизирована и находится на стадии обсуждения. На рис. 4 представлены фрагменты реальных участков земной поверхности, полученные в результате стереосъемки с различным разрешением.
В 2000 году американский МТКК «Шаттл» в рамках проекта SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), целью которого являлось получение картографической информации крупных масштабов, выполнил интерферометрическую съемку экваториальной части Земли в полосе от 60° с. ш. до 56° ю. ш., получив на выходе трехмерную модель земной поверхности в формате DTED2. Для получения детальных трехмерных данных в США разрабатывается проект NGA HRTe? в рамках которого будут доступны изображения уровней 3-5.
Помимо радиолокационной съемки открытых участков земной поверхности, бортовая РЛС имеет возможность получать изображения сцен, скрытых от глаз наблюдателя. В частности, она позволяет обнаруживать объекты, скрытые в лесных массивах, а также, находящиеся под землей.
Проникающая РЛС (GPR, Ground Penetrating Radar) - система дистанционного зондирования, принцип действия которой основан на обработке сигналов, отраженных от деформированных или отличающихся по своему составу участков, находящихся в однородном (или относительно однородном) объеме. Система зондирования земной поверхности позволяет обнаруживать находящиеся на различной глубине пустоты, трещины, заглубленные объекты, выявлять участки различной плотности. При этом энергия отраженного сигнала сильно зависит от поглощающих свойств почвы, размеров и формы цели, степени неоднородности граничных областей. В настоящее время GPR помимо военно-прикладной направленности развился в коммерчески выгодную технологию.
Зондирование земной поверхности происходит путем облучения импульсами с частотой 10 МГц - 1,5 ГГц. Облучающая антенна может находиться на земной поверхности или расположена на борту летательного аппарата. Часть энергии облучения отражается от изменений в подповерхностной структуре земли, большая же часть проникает дальше в глубину. Отраженный сигнал принимается, обрабатывается, и результаты обработки отображаются на дисплее. При движении антенны генерируется непрерывное изображение, отражающее состояние подповерхностных слоев почвы. Так как фактически отражение происходит из-за различия ди-электрических проницаемо-стей различных веществ (или разных состояний одного вещества), то зондированием можно выявлять большое количество естественных и искусственных дефектов в однородной массе подповерхностных слоев. Глубина проникновения зависит от состояния почвы на месте облучения. Уменьшение амплитуды сигнала (поглощение или рассеяние) в значительной мере зависит от ряда свойств почвы, основное из которых - ее электропроводность. Так, оптимальными для зондирования являются песчаные почвы. Гораздо менее пригодны для этого глинистые и очень влажные почвы. Хорошие результаты показывает зондирование сухих материалов, таких как гранит, известняк, бетон.
Разрешениепризондированииможетбыть улучшено за счет повышения частоты излучаемых волн. Однако увеличение частоты отрицательно сказывается на глубине проникновения излучения. Так, сигналы с частотой 500-900 МГц могут проникать на глубину 1-3 м и обеспечивают разрешение до 10 см, а с частотой 80-300 МГц проникают на глубину 9-25 м, но разрешение составляет порядка 1,5 м.
Основным военным назначением РЛС подповерхностного зондирования является обнаружение заложенных мин. При этом РЛС, установленная на борту летательного аппарата, например вертолета, позволяет непосредственно вскрывать карты минных полей. На рис. 5 представлены изображения, полученные с помощью РЛС, установленной на борту вертолета, отражающие расположение противопехотных мин.
Бортовая РЛС, предназначенная для обнаружения и слежения за объектами, скрытыми в лесных массивах (FO-PEN - FOliage PENetrating), позволяет обнаруживать малоразмерные объекты (движущиеся и стационарные), скрытые кронами деревьев. Съемка объектов, скрытых в лесных массивах, ведется аналогично обычной съемке в двух режимах: обзорном и детальном. В среднем в обзорном режиме ширина полосы захвата составляет 2 км, что позволяет получать на выходе изображения участков земной поверхности 2x7 км; в детальном режиме съемка осуществляется участками 3х3 км. Разрешение съемки зависит от частоты и варьируется от 10 м при частоте 20-50 МГц до 1 м при частоте 200-500 МГц.
Современные методы анализа изображений позволяют с достаточно высокой вероятностью обнаруживать и производить последующую идентификацию объектов на полученном радиолокационном изображении. При этом обнаружение возможно на снимках как с высоким (менее 1 м), так и с низким (до 10 м) разрешением, в то время как для распознавания требуются изображения с достаточно высоким (порядка 0,5 м) разрешением. И даже в этом случае можно говорить в большей части только о распознавании по косвенным признакам, поскольку геометрическая форма объекта очень сильно искажена из-за наличия сигнала, отраженного от лиственного покрова, а также вследствие появления сигналов со смещением частоты за счет доплеровского эффекта, возникающего в результате колебания листвы на ветру.
На рис. 6 представлены изо-бражения (оптическое и радиолокационное) одного и того же участка местности. Объекты (колонна машин), невидимые на оптическом изображении, хорошо видны на радиолокационном, однако осуществить идентификацию данных объектов, абстрагировавшись от внешних признаков (движение по дороге, расстояние между машинами и т. д.), невозможно, так как при данном разрешении информация о геометрической структуре объекта отсутствует полностью.
Детальность получаемых радиолокационных изображений позволила реализовать на практике еще ряд особенностей, которые, в свою очередь, сделали возможным решение ряда важных практических задач. К одной из таких задач относится отслеживание изменений, произошедших на некотором участке земной поверхности за определенный период времени - когерентное детектирование. Длительность периода обычно определяется периодичностью патрулирования заданного района. Отслеживание изменений осуществляется на основе анализа покоординатно совмещенных изображений заданного района, полученных последовательно друг за другом. При этом возможны два уровня детализации анализа.
|
|
| Рис 5. Карты минных полей в трехмерном представлении при съемке в различных поляризациях: модель (справа), пример изображения реального участка земной поверхности со сложной подповерхностной обстановкой (слева), полученного с помощью РЛС, установленной на борту вертолета | |
|
|
| Рис. 6. Оптическое (вверху) и радиолокационное (внизу) изображения участка местности с движущейся по лесной дороге колонной автомобилей | |
|
|
Первый уровень предполагает обнаружение значительных изменений и основывается на анализе амплитудных отсчетов изображения, несущих основную визуальную информацию. Чаще всего в эту группу относятся изменения, которые сможет увидеть человек, просматривая одновременно два сформированных радиолокационных изображения. Второй уровень базируется на анализе фазовых отсчетов и позволяет выявлять изменения, невидимые человеческому глазу. К таковым можно отнести появление следов (машины или человека) на дороге, изменение состояния окон, дверей («открыто - закрыто») и т. д.
Другой интересной возможностью РСА, также анонсированной компанией «Сандия», является радиолокационная видеосъемка. В данном режиме дискретное формирование апертуры антенны от участка к участку, характерное для непрерывного обзорного режима, заменено на параллельное многоканальное формирование. То есть в каждый момент времени синтезируется не одна, а несколько (количество зависит от решаемых задач) апертур. Своего рода аналогом количества формируемых апертур является частота кадров в обычной видеосъемке. Данная возможность позволяет реализовывать селекцию движущихся целей на базе анализа полученных радиолокационных изображений, применяя принципы когерентного детектирования, что является по своей сути альтернативой стандартным РЛС, осуществляющим селекцию движущихся целей на основе анализа до-плеровских частот в принятом сигнале. Эффективность реализации подобных селекторов движущихся целей весьма сомнительна ввиду значительных аппаратно-программных затрат, поэтому подобные режимы с большой вероятностью так и останутся не более чем изящным способом решения задачи селекции, несмотря на открывающиеся возможности селектировать цели, движущиеся с очень низкими скоростями (менее 3 км/ч, что недоступно доплеровским СДЦ). Непосредственно видеосъемка в радиолокационном диапазоне в настоящее время также не нашла применения, опять же из-за высоких требований к быстродействию, поэтому действующих образцов военной техники, реализующих на практике данный режим, нет.
Логическим продолжением совершенствования техники съемки земной поверхности в радиолокационном диапазоне является развитие подсистем анализа полученной информации. В частности, важное значение приобретает разработка систем автоматического анализа радиолокационных изображений, позволяющих обнаруживать выделять и распознавать наземные объекты, попавшие в зону съемки. Сложность создания подобных систем связана с когерентной природой радиолокационных изображений, явления интерференции и дифракции в которых приводят к появлению артефактов - искусственных бликов, аналогичных тем, которые появляются при облучении цели с большой эффективной поверхностью рассеяния. Кроме того, качество радиолокационного изображения несколько ниже, чем качество аналогичного (по разрешению) оптического изображения. Все это приводит к тому, что эффективных реализаций алгоритмов распознавания объектов на радиолокационных изображениях в настоящее время не существует, но количество работ, проводимых в данной области, определенные успехи, достигнутые в последнее время, позволяют предположить, что в недалеком будущем можно будет вести речь об интеллектуальных беспилотных разведывательных аппаратах, имеющих возможность производить оценку наземной обстановки по результатам анализа информации, полученной собственными бортовыми средствами радиолокационной разведки.
Другим направлением развития является комплексирование, то есть согласованное объединение с последующей совместной обработкой, информации от нескольких источников. Это могут быть РЛС, ведущие съемку в различных режимах, либо РЛС и другие средства разведки (оптические, ИК, многоспектральные и т. п.).
Таким образом, современные РЛС с синтезированием апертуры антенны позволяют решать широкий спектр задач, связанных с ведением радиолокационной съемки земной поверхности независимо от времени суток и погодных условий, что делает их важным средством добывания информации о состоянии земной поверхности и находящихся на ней объектах.
Зарубежное военное обозрение №2 2009 С.52-56
На протяжении последних лет основным способом обеспечения малой заметности самолетов для радиолокационных станций противника является особая конфигурация внешних обводов. Стелс-самолеты конструируются с таким расчетом, чтобы посылаемый станцией радиосигнал отражался куда угодно, но не в сторону источника. Таким способом значительно уменьшается мощность поступающего на РЛС отраженного сигнала, что затрудняет обнаружение самолета либо другого объекта, выполненного по подобной технологии. Определенной популярностью также пользуются специальные радиопоглощающие покрытия, однако в большинстве случаев они помогают только от радиолокационных станций, работающих в некотором диапазоне частот. Поскольку эффективность поглощения излучения, в первую очередь, зависит от соотношения толщины покрытия и длины волны, большинство таких красок защищают летательный аппарат только от миллиметровых волн. Более толстый слой краски, будучи эффективным против волн с большей длиной, попросту не позволит самолету или вертолету взлететь.
Развитие технологий снижения радиозаметности привело к появлению средств противодействия им. К примеру, сперва теория, а затем и практика показала, что обнаружение стелс-самолетов можно осуществлять, в том числе, и при помощи достаточно старых радиолокационных станций. Так, сбитый в 1999 году над Югославией самолет Lockheed Martin F-117A был обнаружен при помощи стандартной РЛС зенитного ракетного комплекса С-125. Таким образом, даже для дециметровых волн специальное покрытие не становится сложной преградой. Конечно, увеличение длины волны сказывается на точности определения координат цели, однако в ряде случаев такая цена за обнаружение малозаметного самолета может быть признана приемлемой. Тем не менее, радиоволны, вне зависимости от их длины, подвержены отражению и рассеянию, что оставляет актуальным вопрос специфических форм стелс-самолетов. Однако и эта проблема может быть решена. В сентябре этого года было представлено новое средство, авторы которого пообещали решить вопрос рассеяния радиоволн РЛС.
На прошедшей в первой половине сентября берлинской выставке ILA-2012 европейский аэрокосмический концерн EADS представил свою новую разработку, которая, по уверению авторов, может перевернуть все представления о малозаметности самолетов и средствах борьбы с ними. Компания Cassidian, входящая в состав концерна, предложила свой вариант радиолокационной станции варианта «пассивный радар». Суть такой радиолокационной станции кроется в отсутствии какого-либо излучения. Фактически пассивный радар представляет собой приемную антенну с соответствующей аппаратурой и алгоритмами вычисления. Весь комплекс может быть установлен на любое подходящее шасси. К примеру, в рекламных материалах концерна EADS фигурирует двухосный микроавтобус, в салоне которого смонтирована вся необходимая электроника, а на крыше имеется телескопическая штанга с блоком приемных антенн.
Принцип действия пассивного радара, на первый взгляд, очень прост. В отличие от обычных РЛС, он не излучает никаких сигналов, а только принимает радиоволны от других источников. Аппаратура комплекса предназначена для приема и обработки радиосигналов, излучаемых другими источниками, такими как традиционные РЛС, теле- и радиостанции, а также средства связи, использующие радиоканал. Подразумевается, что сторонний источник радиоволн находится на некотором расстоянии от приемника пассивной РЛС, из-за чего его сигнал, попав на стелс-самолет, может быть отражен в сторону последней. Таким образом, главной задачей пассивного радара является сбор всех радиосигналов и правильная их обработка с целью выделения той их части, что отразилась от искомого летательного аппарата.
Собственно говоря, такая идея не нова. Первые предложения использовать пассивную радиолокацию появились достаточно давно. Однако до недавнего времени такой способ обнаружения целей был попросту невозможен: отсутствовала аппаратура, позволяющая выделять из всех принимаемых сигналов именно тот, что был отражен искомым объектом. Только в конце девяностых начали появляться первые полноценные разработки, способные обеспечить выделение и обработку необходимого сигнала, например, американский проект Silent Sentry компании Lockheed Martin. Сотрудникам концерна EADS, тоже как они утверждают, удалось создать необходимый комплекс электронного оборудования и соответствующее программное обеспечение, которые могут по некоторым признакам «опознать» отраженный сигнал и вычислить такие параметры, как угол места и дальность до цели. Более точная и подробная информация, само собой, не сообщалась. Зато представители EADS рассказали о возможности пассивной РЛС следить за всем пространством вокруг антенны. При этом обновление информации на дисплее оператора производится раз в полсекунды. Также было сообщено, что пассивный радар пока работает только в трех радиодиапазонах: УКВ, DAB (цифровое радио) и DVB-T (цифровое телевидение). Ошибка при обнаружении цели, по официальным данным, не превышает десяти метров.
Из конструкции антенного блока пассивной РЛС видно, что комплекс может определять направление на цель и угол места. Однако остается открытым вопрос определения расстояния до обнаруженного объекта. Поскольку официальных данных на этот счет нет, придется обойтись имеющимися сведениями о пассивных радарах. Представители EADS утверждают, их РЛС работает с сигналами, используемыми и радио- и телевещании. Вполне очевидно, что их источники имеют фиксированное расположение, которое к тому же известно заранее. Пассивная РЛС может одновременно принимать прямой сигнал телевизионной или радиостанции, а также искать его в отраженном и ослабленном виде. Зная собственные координаты и координаты передатчика, электроника пассивного радара путем сравнения прямого и отраженного сигналов, их мощности, азимутов и углов места может вычислить примерную дальность до цели. Судя по заявленной точности, европейским инженерам удалось создать не только жизнеспособную, но и перспективную технику.
Также стоит отметить, что новый пассивный радар наглядно подтверждает принципиальную возможность практического использования РЛС такого класса. Возможно, новой европейской разработкой заинтересуются другие страны и тоже начнут свои работы в этом направлении или ускорят уже имеющиеся. Так, США могут возобновить серьезные работы по проекту Silent Sentry. Кроме того, определенные наработки по этой тематике были у французской фирмы Thale и английской Roke Manor Research. Большое внимание к тематике пассивных радаров в итоге может привести к широкому их распространению. В таком случае уже сейчас нужно примерно представлять, какие последствия для облика современной войны будет иметь такая техника. Самым очевидным последствием является минимизация преимуществ малозаметных самолетов. Пассивные РЛС смогут определять их местоположение, игнорируя обе технологии снижения заметности. Также пассивный радар может сделать бесполезными противорадиолокационные ракеты. Новые РЛС способны пользоваться сигналом любого радиопередатчика соответствующего диапазона и мощности. Соответственно, самолет противника не сможет обнаружить радар по его излучению и атаковать противорадиолокационным боеприпасом. Уничтожение всех крупных излучателей радиоволн, в свою очередь, получается слишком сложным и дорогим. В конце концов, пассивный радар теоретически может работать и с передатчиками самой простейшей конструкции, которые по своей стоимости обойдутся гораздо дешевле средств противодействия. Вторая проблема для противодействия пассивным РЛС касается радиоэлектронной борьбы. Для эффективного подавления такого радара требуется «глушить» достаточно большой диапазон частот. При этом не обеспечивается должная эффективность средств РЭБ: при наличии сигнала, не попавшего в подавляемый диапазон, пассивная радиолокационная станция может перейти к его использованию.
Несомненно, широкое распространение пассивных радиолокационных станций приведет к появлению методик и средств противодействия им. Однако в настоящее время разработка Cassidian и EADS почти не имеет конкурентов и аналогов, что пока позволяет ей оставаться в достаточной мере перспективной. Представители концерна-разработчика утверждают, что к 2015 году экспериментальный комплекс станет полноценным средством обнаружения и сопровождения целей. За оставшееся до этого события время конструкторы и военные других стран должны, если не разработать свои аналоги, то, как минимум, составить свое мнение по теме и придумать хотя бы общие методики противодействия. В первую очередь, новая пассивная РЛС может ударить по боевому потенциалу ВВС США. Именно Соединенные Штаты уделяют наибольшее внимание малозаметности самолетов и создают новые конструкции с максимально возможным использованием стелс-технологий. Если пассивные радары подтвердят свои возможности по обнаружению малозаметных для традиционных РЛС летательных аппаратов, то облик перспективных американских самолетов может претерпеть серьезные изменения. Что касается других стран, то они пока не ставят малозаметность во главу угла и это в определенной мере позволит снизить возможные неприятные последствия.
По материалам сайтов:
http://spiegel.de/
http://eads.com/
http://cassidian.com/
http://defencetalk.com/
http://wired.co.uk/
Современная война стремительна и быстротечна. Зачастую победителем в боевом столкновении выходит тот, кто первым сумеет обнаружить потенциальную угрозу и адекватно на нее среагировать. Уже более семидесяти лет для поиска противника на суше, море и в воздухе используется метод радиолокации, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от различных объектов. Устройства, посылающие и принимающие подобные сигналы, называются радиолокационными станциями (РЛС) или радарами.
Термин «радар» - это английская аббревиатура (radio detection and ranging), которая была запущена в оборот в 1941 году, но давно уже стала самостоятельным словом и вошла в большинство языков мира.
Изобретение радара – это, безусловно, знаковое событие. Современный мир трудно представить без радиолокационных станций. Их используют в авиации, в морских перевозках, с помощью РЛС предсказывается погода, выявляются нарушители правил дорожного движения, производится сканирование земной поверхности. Радиолокационные комплексы (РЛК) нашли свое применение в космической промышленности и в системах навигации.
Однако наиболее широкое применение радары нашли в военном деле. Следует сказать, что эта технология изначально создавалась для военных нужд и дошла до стадии практической реализации перед самым началом Второй мировой войны . Все крупнейшие страны-участницы этого конфликта активно (и не без результата) использовали радиолокационные станции для разведки и обнаружения судов и самолетов противника. Можно уверенно утверждать, что применение радаров решило исход нескольких знаковых сражений как в Европе, так и на Тихоокеанском театре боевых действий.
Сегодня РЛС используются для решения чрезвычайно широкого спектра военных задач, от отслеживания запуска межконтинентальных баллистических ракет до артиллерийской разведки. Каждый самолет, вертолет, военный корабль имеет собственный радиолокационный комплекс. Радары являются основой системы противовоздушной обороны. Новейший радиолокационный комплекс с фазированной антенной решеткой будет установлен на перспективный российский танк «Армата». Вообще же, многообразие современных радаров поражает. Это абсолютно разные устройства, которые отличаются размерами, характеристиками и назначением.
С уверенностью можно заявить, что сегодня Россия является одним из признанных мировых лидеров в области разработки и производства РЛС. Однако прежде чем говорить о тенденциях развития радиолокационных комплексов, следует сказать несколько слов о принципах работы радаров, а также об истории радиолокационных систем.
Как работает радиолокатор
Локацией называют способ (или процесс) определения месторасположения чего-либо. Соответственно, радиолокация – это метод обнаружения предмета или объекта в пространстве при помощи радиоволн, которые излучает и принимает устройство под название радиолокатор или РЛС.
Физический принцип работы первичного или пассивного радара довольно прост: он передает в пространство радиоволны, которые отражаются от окружающих предметов и возвращаются к нему в виде отраженных сигналов. Анализируя их, радар способен обнаружить объект в определенной точке пространства, а также показать его основные характеристики: скорость, высоту, размер. Любая РЛС – это сложное радиотехническое устройство, состоящее из многих компонентов.
В состав любого радара входит три основных элемента: передатчик сигнала, антенна и приёмник. Все радиолокационные станции можно разделить на две большие группы:
- импульсные;
- непрерывного действия.
Передатчик импульсной РЛС испускает электромагнитные волны в течение краткого промежутка времени (доли секунды), следующий сигнал посылается только после того, как первый импульс вернется обратно и попадет в приемник. Частота повторения импульса – одна из важнейших характеристик РЛС. Радиолокаторы низкой частоты посылают несколько сотен импульсов в минуту.
Антенна импульсного радара работает и на прием, и на передачу. После испускания сигнала передатчик отключается на время и включается приёмник. После его приема происходит обратный процесс.
Импульсные РЛС имеют как недостатки, так и преимущества. Они могут определять дальность сразу нескольких целей, подобный радар вполне может обходиться одной антенной, индикаторы подобных устройств отличаются простотой. Однако при этом сигнал, испускаемый подобным РЛС должен иметь довольно большую мощность. Также можно добавить, что все современные радары сопровождения выполнены по импульсной схеме.
В импульсных радиолокационных станциях в качестве источника сигнала обычно используют магнетроны, или лампы бегущей волны.
Антенна РЛС фокусирует электромагнитный сигнал и направляет его, улавливает отраженный импульс и передает его в приемник. Существуют радиолокаторы, в которых прием и передача сигнала производятся разными антеннами, причем они могут находиться друг от друга на значительном расстоянии. Антенна РЛС способна испускать электромагнитные волны по кругу или работать в определенном секторе. Луч радара может быть направлен по спирали или иметь форму конуса. Если нужно, РЛС может следить за движущейся целью, постоянно направляя на нее антенну с помощью специальных систем.
В функции приемника входит обработка полученной информации и передача ее на экран, с которого она считывается оператором.
Кроме импульсных РЛС, существуют и радары непрерывного действия, которые постоянно испускают электромагнитные волны. Такие радиолокационные станции в своей работе используют эффект Доплера. Он заключается в том, что частота электромагнитной волны, отраженной от объекта, который приближается к источнику сигнала, будет выше, чем от удаляющегося объекта. При этом частота испускаемого импульса остается неизменной. Радиолокаторы подобного типа не фиксируют неподвижные объекты, их приемник улавливает лишь волны с частотой выше или ниже испускаемой.
Типичным доплеровским радиолокатором является радар, который используют сотрудники дорожной полиции для определения скорости автомобилей.
Основной проблемой радаров непрерывного действия является невозможность с их помощью определять расстояние до объекта, зато при их работе не возникает помех от неподвижных предметов между РЛС и целью или за ней. Кроме того, доплеровские радары – это довольно простые устройства, которым для работы достаточно сигналов малой мощности. Также нужно отметить, что современные радиолокационные станции с непрерывным излучением имеют возможность определять расстояние до объекта. Для этого используется изменение частоты РЛС во время работы.
Одной из главных проблем в работе импульсных РЛС являются помехи, которые идут от неподвижных объектов — как правило, это земная поверхность, горы, холмы. При работе бортовых импульсных радаров самолетов все объекты, находящиеся ниже, «затеняются» сигналом, отраженным от земной поверхности. Если говорить о наземных или судовых радиолокационных комплексах, то для них эта проблема проявляется в обнаружении целей, летящих на малых высотах. Чтобы устранить подобные помехи используется все тот же эффект Доплера.
Кроме первичных РЛС, существуют и так называемые вторичные радиолокаторы, которые используются в авиации для опознания воздушных судов. В состав таких радиолокационных комплексов, кроме передатчика, антенны и приемного устройства, входит еще и самолетный ответчик. При облучении его электромагнитным сигналом ответчик выдает дополнительную информацию о высоте, маршруте, номере борта, его государственной принадлежности.
Также радиолокационные станции можно разделить по длине и частоте волны, на которой они работают. Например, для исследования поверхности Земли, а также для работы на значительных дистанциях используются волны 0,9-6 м (частота 50-330 МГц) и 0,3-1 м (частота 300-1000 МГц). Для управления воздушным движением применяется РЛС с длиной волны 7,5-15 см, а загоризонтные радары станций обнаружения ракетных пусков работают на волнах с длиной от 10 до 100 метров.
История радиолокации
Идея радиолокации возникла практически сразу после открытия радиоволн. В 1905 году сотрудник немецкой компании Siemens Кристиан Хюльсмейер создал устройство, которое с помощью радиоволн могло обнаружить крупные металлические объекты. Изобретатель предлагал устанавливать его на кораблях, чтобы они могли избегать столкновений в условиях плохой видимости. Однако судовые компании не заинтересовались новым прибором.
Проводились эксперименты с радиолокацией и в России. Еще в конце XIX века русский ученый Попов обнаружил, что металлические объекты препятствуют распространению радиоволн.
В начале 20-х годов американские инженеры Альберт Тейлор и Лeo Янг сумели с помощью радиоволн засечь проплывающее судно. Однако состояние радиотехнической промышленности того времени было таково, что создать промышленные образцы радиолокационных станций было затруднительно.
Первые радиолокационные станции, которые можно было использовать для решения практических задач, появились в Англии примерно в середине 30-х годов. Эти устройства были очень большими, устанавливать их можно было только на суше или на палубе больших кораблей. Только в 1937 году был создан прототип миниатюрной РЛС, которую можно было установить на самолет. К началу Второй мировой войны англичане имели развернутую цепь радиолокационных станций под названием Chain Home.
Занимались новым перспективным направлением и в Германии. Причем, нужно сказать, небезуспешно. Уже в 1935 году главнокомандующему германского флота Редеру был продемонстрирован действующий радиолокатор с электронно-лучевым дисплеем. Позже на его основе были созданы серийные образцы РЛС: Seetakt для военно-морских сил и Freya для ПВО. В 1940 году в немецкую армию стала поступать система радиолокационная управления огнем Würzburg.
Однако несмотря на очевидные достижения германских ученых и инженеров в области радиолокации, немецкая армия начала использовать радиолокаторы позже англичан. Гитлер и верхушка Рейха считали радары исключительно оборонительным оружием, которое не слишком нужно победоносной немецкой армии. Именно по этой причине к началу битвы за Британию у немцев было развернуто только восемь радиолокационных станции Freya, хотя по своим характеристикам они как минимум не уступали английским аналогам. В целом же можно сказать, что именно успешное использование радаров во многом определило исход битвы за Британию и последующее противостояние между Люфтваффе и ВВС союзников в небе Европы.
Позже немцы на основе системы Würzburg создали рубеж ПВО, который получил название «линии Каммхубера». Используя подразделения специального назначения, союзники сумели разгадать секреты работы немецких радаров, что позволило эффективно глушить их.
Несмотря на то, что англичане вступили в «радарную» гонку позже американцев и немцев, на финише они сумели обогнать их и подойти к началу Второй мировой войны с самой продвинутой системой радиолокационного обнаружения самолетов.
Уже в сентябре 1935 года англичане приступили к постройке сети радиолокационных станций, в состав которой перед войной уже входили двадцать РЛС. Она полностью перекрывала подлет к Британским островам со стороны европейского побережья. Летом 1940 года британскими инженерами был создан резонансный магнетрон, позже ставший основой бортовых радиолокационных станций, устанавливаемых на американских и британских самолетах.
Работы в области военной радиолокации велись и в Советском Союзе. Первые успешные эксперименты по обнаружению самолетов с помощью радиолокационных станций в СССР были проведены еще в середине 30-х годов. В 1939 году на вооружение РККА была принята первая РЛС РУС-1, а в 1940 году – РУС-2. Обе эти станции были запущены в серийное производство.
Вторая мировая война наглядно показала высокую эффективность использования радиолокационных станций. Поэтому после ее окончания разработка новых РЛС стала одним из приоритетных направлений развития военной техники. Бортовые радиолокаторы со временем получили все без исключения военные самолеты и корабли, РЛС стали основой для систем противовоздушной обороны.
В период Холодной войны у США и СССР появилось новое разрушительное оружие – межконтинентальные баллистические ракеты. Обнаружение запуска этих ракет стало вопросом жизни и смерти. Советский ученый Николай Кабанов предложил идею использования коротких радиоволн для обнаружения самолетов противника на больших расстояниях (до 3 тыс. км). Она была довольно проста: Кабанов выяснил, что радиоволны длиной 10-100 метров способны отражаться от ионосферы, и облучая цели на поверхности земли, возвращаться тем же путем к РЛС.
Позже на основе этой идеи были разработаны радиолокаторы загоризонтного обнаружения запуска баллистических ракет. Примером таких РЛС может служить «Дарьял» - радиолокационная станция, которая несколько десятилетий была основой советской системы предупреждения о ракетных пусках.
В настоящее время одним из самых перспективных направлений развития радиолокационной техники считается создание РЛС с фазированной антенной решеткой (ФАР). Подобные радары имеют не один, а сотни излучателей радиоволн, работой которых руководит мощный компьютер. Радиоволны, испускаемые разными источниками в ФАР, могут усиливать друг друга, если они совпадают по фазе, или же, наоборот, ослаблять.
Сигналу РЛС с фазированной решеткой можно придавать любую необходимую форму, его можно перемещать в пространстве без изменения положения самой антенны, работать с разными частотами излучения. РЛС с фазированной решеткой гораздо надежней и чувствительней, чем радиолокатор с обычной антенной. Однако у подобных радаров есть и недостатки: большой проблемой является охлаждение РЛС с ФАР, кроме того, они сложны в производстве и дорого стоят.
Новые радиолокационные станции с фазированной решеткой устанавливаются на истребители пятого поколения. Эта технология используется в американской системе раннего предупреждения о ракетном нападении. Радиолокационный комплекс с ФАР будет установлен на новейший российский танк «Армата». Следует отметить, что Россия является одним из мировых лидеров в разработке радиолокаторов с ФАР.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Всем добрый вечер:) Шарил по просторам интернета после посещения войсковой части с немалым количеством РЛС.
Очень заинтересовали сами РЛС.Думаю что не только меня,поэтому решил выложить данную статью:)
Радиолокационные станции П-15 и П-19
Радиолокационная станция П-15 дециметрового диапазона предназначена для обнаружения низколетящих целей. Принята на вооружение в 1955 году. Используется в составе радиолокационных постов радиотехнических формирований, батареях управления зенитных артиллерийских и ракетных формирований оперативного звена ПВО и на пунктах управления ПВО тактического звена.
Станция П-15 смонтирована на одном автомобиле вместе с антенной системой и развертывается в боевое положение за 10 мин. Агрегат питания транспортируется в прицепе.
В станции имеются три режима работы:
- амплитудный;
- амплитудный с накоплением;
- когерентно-импульсный.
РЛС П-19 предназначена для ведения разведки воздушных целей на малых и средних высотах, обнаружения целей, определения их текущих координат по азимуту и дальности опознавания, а также для передачи Радиолокационной информации на командные пункты и на сопрягаемые системы. Она представляет собой подвижную двухкоординатную радиолокационную станцию, размещенную на двух автомобилях.
На первом автомобиле размещается приемо-передающая аппаратура, аппаратура защиты от помех, индикаторная аппаратура, аппаратура передачи радиолокационной информации, имитации, связи и сопряжения с потребителями радиолокационной информации, функционального контроля и аппаратура наземного радиолокационного запросчика.
На втором автомобиле размещается антенно-поворотное устройство РЛС и агрегаты электропитания.
Сложные климатические условия и длительность эксплуатации радиолокационных станций П-15 и П-19 привели к тому, что к настоящему времени большая часть РЛС требует восстановления ресурса.
Единственным выходом из сложившейся ситуации считается модернизация старого парка РЛС на базе РЛС «Kacтa-2E1».
В предложениях по модернизации учитывалось следующее:
Сохранение в неприкосновенности основных систем РЛС (антенной системы, привода вращения антенны, СВЧ-тракта, системы электропитания, транспортных средств);
Возможность проведения модернизации в условиях эксплуатации с минимальными финансовыми затратами;
Возможность использования высвобождаемой аппаратуры РЛС П-19 для восстановления изделий, не подвергнутых модернизации.
В результате модернизации мобильная твердотельная маловысотная РЛС П-19 будет способна выполнять задачи контроля воздушного пространства, определения дальности и азимута воздушных объектов - самолетов, вертолетов, дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов и крылатых ракет, в том числе действующих на малых и предельно малых высотах, на фоне интенсивных отражений от подстилающей поверхности, местных предметов и гидрометеообразований.
РЛС легко адаптируется к использованию в различных системах военного и гражданского назначения. Может применяться для информационного обеспечения систем ПВО, ВВС, систем береговой обороны, сил быстрого реагирования, систем управления движением самолетов гражданской авиации. Кроме традиционного применения в качестве средств обнаружения низколетящих целей в интересах вооруженных сил модернизированная РЛС может использоваться для контроля воздушного пространства с целью пресечения транспортировки оружия и наркотиков маловысотными, малоскоростными и малоразмерными летательными аппаратами в интересах специальных служб и подразделений полиции, занимающихся борьбой с наркобизнесом и контрабандой оружия.
Модернизированная радиолокационная станция П-18
Предназначена для обнаружения самолетов, определения их текущих координат и выдачи целеуказания. Является одной из самых массовых и дешевых станций метрового диапазона. Ресурс этих станций в значительной мере исчерпан, а их замена и ремонт затруднены в связи с отсутствием устаревшей к настоящему времени элементной базы.
Для продления срока службы РЛС П-18 и улучшения ряда тактико-технических характеристик осуществлена модернизация станции на основе монтажного комплекта, имеющего ресурс не менее 20-25 тыс. часов и срок службы 12 лет.
В антенную систему введены четыре дополнительных антенны для адаптивного подавления активных помех, устанавливаемые на двух отдельных мачтах, Цель модернизации - создание РЛС с ТТХ, удовлетворяющими современным требованиям, при сохранении облика базового изделия за счет:
- замены устаревшей элементной базы аппаратуры РЛС П-18 на современную;
- замены лампового передающего устройства твердотельным;
- введения системы обработки сигнала на цифровых процессорах;
- введения системы адаптивного подавления активных шумовых помех;
- введения систем вторичной обработки, контроля и диагностики аппаратуры, отображения информации и управления на базе универсальной ЭВМ;
- обеспечения сопряжения с современными АСУ.
В результате модернизации:
- уменьшен объем аппаратуры;
- увеличена надежность изделия;
- повышена помехозащищенность;
- улучшены точностные характеристики;
- улучшены эксплуатационные характеристики.
Монтажный комплект встраивается в аппаратную кабину РЛС вместо старой аппаратуры. Небольшие габариты монтажного комплекта позволяют проводить модернизацию изделий на позиции.
Радиолокационный комплекс П-40А
Дальномер 1РЛ128 «Броня»
Радиолокационный дальномер 1РЛ128 "Броня" является РЛС кругового обзора и совместно с радиолокационным высотомером 1РЛ132 образует трехкоординатный радиолокационный комплекс П-40А.
Дальномер 1РЛ128 предназначен для:
- обнаружения воздушных целей;
- определения наклонной дальности и азимута воздушных целей;
- автоматического вывода антенны высотомера на цель и отображения значения высоты цели по данным высотомера;
- определения госпринадлежности целей («свой - чужой»);
- управления своими самолетами с использованием индикатора кругового обзора и самолетной радиостанции Р-862;
- пеленгации постановщиков активных помех.
Радиолокационный комплекс входит в состав радиотехнических формировании и соединений ПВО, а также зенитных ракетных (артиллерийских) частей и соединений войсковой ПВО.
Конструктивно антенно-фидерная система, вся аппаратура и наземный радиолокационный запросчик размещены на самоходном гусеничном шасси 426У со своими комплектующими. Кроме того, на нем располагаются два газотурбинных агрегата питания.
Двухкоординатная РЛС дежурного режима "Небо-СВ"
Предназначена для обнаружения и опознавания воздушных целей в дежурном режиме при работе в составе радиолокационных подразделений войсковой ПВО, оснащенных и не оснащенных средствами автоматизации.
РЛС представляет собой подвижную когерентно-импульсную радиолокационную станцию, размещенную на четырех транспортных единицах (три автомобиля и прицеп).
На первом автомобиле размещается приемо-передающая аппаратура, аппаратура защиты от помех, индикаторная аппаратура, аппаратура автосъема и передачи радиолокационной информации, имитации, связи и документирования, сопряжения с потребителями радиолокационной информации, функционального контроля и непрерывной диагностики, аппаратура наземного радиолокационного запросчика (НРЗ).
На втором автомобиле размещается антенно-поворотное устройство РЛС.
На третьем автомобиле - дизельная электростанция.
На прицепе размещается антенно-поворотное устройство НРЗ.
РЛС может доукомплектовываться двумя выносными индикаторами кругового обзора и кабелями сопряжения.
Мобильная трехкоординатная радиолокационная станция 9С18М1 «Купол»
Предназначена для обеспечения радиолокационной информацией командных пунктов зенитных ракетных соединений и частей войсковой ПВО и пунктов управления объектов системы ПВО мотострелковых и танковых дивизий, оснащенных ЗРК "Бук-М1-2" и "Тор-М1".
РЛС 9С18М1 представляет собой трехкоординатную когерентно-импульсную станцию обнаружения и целеуказания, использующую зондирующие импульсы большой длительности, что обеспечивает большую энергию излучаемых сигналов.
РЛС оснащена цифровой аппаратурой автоматического и полуавтоматического съема координат и аппаратурой опознавания обнаруженных целей. Весь процесс функционирования РЛС максимально автоматизирован благодаря применению быстродействующих вычислительных электронных средств. Для повышения эффективности работы в условиях активных и пассивных помех в РЛС используются современные методы и средства помехозащиты.
РЛС 9С18М1 размещается на гусеничном шасси высокой проходимости и оснащена системой автономного электроснабжения, аппаратурой навигации, ориентирования и топопривязки, средствами телекодовой и речевой радиосвязи. Кроме того, РЛС имеет встроенную систему автоматизированного функционального контроля, обеспечивающую быстрое отыскивание неисправного сменного элемента и тренажера для обработки навыков работы операторов. Для перевода их из походного положения в боевое и обратно используются устройства автоматического развертывания и свертывания станции.
РЛС может работать в жестких климатических условиях, перемещаться своим ходом по дорогам и бездорожью, а также перевозиться любым видом транспорта, включая воздушный.
ПВО ВВС
Радиолокационная станция "Оборона-14"
Предназначена для дальнего обнаружения и измерения дальности и азимута воздушных целей при работе в составе АСУ или автономно.
РЛС размещается на шести транспортных единицах (два полуприцепа с аппаратурой, два – с антенно-мачтовым устройством и два прицепа с системой энергоснабжения). На отдельном полуприцепе имеется выносной пост с двумя индикаторами. Он может быть удален от станции на расстояние до 1 км. Для опознавания воздушных целей РЛС комплектуется наземным радиозапросчиком.
В станции применена складывающаяся конструкция антенной системы, позволившая существенно сократить время ее развертывания. Защита от активных шумовых помех обеспечивается перестройкой рабочей частоты и трехканальной системой автокомпенсации, позволяющей автоматически формировать "нули" в диаграмме направленности антенны в направлении на постановщиков помех. Для защиты от пассивных помех применена когерентно-компенсационная аппаратура на потенциалоскопических трубках.
В станции предусмотрены три режима обзора пространства:
- "нижний луч" - с увеличенной дальностью обнаружения целей на малых и средних высотах;
- "верхний луч" - с увеличенной верхней границей зоны обнаружения по углу места;
Сканирования - с поочередным (через обзор) включением верхнего и нижнего лучей.
Станция может эксплуатироваться при температуре окружающей среды ± 50 °С, скорости ветра до 30 м/с. Многие из этих станций поставлены на экспорт и до сих пор эксплуатируются в войсках.
РЛС "Оборона-14" может быть модернизирована на современной элементной базе с использованием твердотельных передатчиков и цифровой системы обработки информации. Разработанный монтажный комплект аппаратуры позволяет прямо на позиции у потребителя выполнить в короткий срок работы по модернизации РЛС, приблизить ее характеристики к характеристикам современных РЛС, и продлить срок эксплуатации на 12 - 15 лет при затратах в несколько раз меньших, чем при закупке новой станции.
Радиолокационная станция "Небо"
Предназначена для обнаружения, опознавания, измерения трех координат и сопровождения воздушных целей, включая самолеты, изготовленные по технологии "стелс". Применяется в войсках ПВО в составе АСУ или автономно.
РЛС кругового обзора "Небо" располагается на восьми транспортных единицах (на трех полуприцепах - антенно-мачтовое устройство, на двух - аппаратура, на трех прицепах - система автономного энергоснабжения). Имеется выносное устройство, транспортируемое в тарных ящиках.
РЛС работает в метровом диапазоне волн и совмещает функции дальномера и высотомера. В этом диапазоне радиоволн РЛС малоуязвима от снарядов самонаведения и противолокационных ракет, действующих в других диапазонах, а в рабочем диапазоне эти средства поражения в настоящее время отсутствуют. В вертикальной плоскости реализовано (без использования фазовращателей) электронное сканирование высотомерным лучом в каждом элементе разрешения по дальности.
Помехозащищенность в условиях воздействия активных помех обеспечивается адаптивной перестройкой рабочей частоты и многоканальной системой автокомпенсации. Система защиты от пассивных помех также построена на базе корреляционных автокомпенсаторов.
Впервые для обеспечения помехозащищенности в условиях воздействия комбинированных помех реализована пространственно-временная развязка систем защиты от активных и пассивных помех.
Измерение и выдача координат осуществляются с помощью аппаратуры автосъема на базе встроенного спецвычислителя. Имеется автоматизированная система контроля и диагностирования.
Передающее устройство отличается высокой надежностью, которая достигается за счет стопроцентного резервирования мощного усилителя и использования группового твердотельного модулятора.
РЛС "Небо" может эксплуатироваться при температуре окружающей среды ± 50 °С, скорости ветра до 35 м/с.
Трехкоординатная подвижная обзорная РЛС 1Л117М
Предназначена для наблюдения за воздушным пространством и определения трех координат (азимут, наклонная дальность, высота) воздушных целей. РЛС построена на современных компонентах, обладает высоким потенциалом и низким потреблением энергии. Кроме того, РЛС имеет встроенный запросчик госопознавания и аппаратуру для первичной и вторичной обработки данных, комплект выносного индикаторного оборудования, благодаря чему может быть использована в автоматизированных и неавтоматизированных системах ПВО и Военно-воздушных силах для управления полетами и наведения перехвата, а также для управления воздушным движением (УВД).
РЛС 1Л117М является усовершенствованной модификацией предыдущей модели 1Л117.
Основным отличием усовершенствованной РЛС является использование клистронного выходного усилителя мощности передатчика, что позволило повысить стабильность излучаемых сигналов и, соответственно, коэффициент подавления пассивных помех и улучшить характеристики по низколетящим целям.
Кроме того, благодаря наличию перестройки частоты улучшены характеристики при работе радара в условиях помех. В устройстве обработки радиолокационных данных применены новые типы сигнальных процессоров, усовершенствована система дистанционного управления, контроля и диагностики.
В основной комплект РЛС 1Л117М входят:
Машина № 1 (приемопередающая) состоит из: нижней и верхней антенных систем, четырехканального волноводного тракта с приемо-передающим оборудованием ПРЛ и аппаратурой госопознавания;
Машина № 2 имеет шкаф (пункт) съема и шкаф обработки информации, радиолокационный индикатор с дистанционным управлением;
Машина № 3 перевозит две дизельные электростанции (главную и резервную) и комплект кабелей РЛС;
Машины № 4 и № 5 содержат вспомогательное оборудование (запчасти, кабели, коннекторы, монтажный комплект и т.д.). Они используются также для транспортировки разобранной антенной системы.
Обзор пространства обеспечивается механическим вращением антенной системы, которая образует V-образную диаграмму на-правленности, состоящую из двух лучей, один из которых расположен в вертикальной плоскости, а другой - в плоскости, расположенной под углом 45 к вертикальной. Каждая диаграмма направленности в свою очередь формируется двумя лучами, образованными на разных несущих частотах и имеющими ортогональную поляризацию. Передатчик РЛС формирует два последовательных фазокодоманипулированных импульса на разных частотах, которые посылаются на облучатели вертикальной и наклонной антенн через волноводный тракт.
РЛС может работать в режиме редкой частоты повторения импульсов, обеспечивающей дальность 350 км, и в режиме частых посылок с максимальной Дальностью 150 км. При повышенной частоте вращения (12 оборотов в минуту) используется только частый режим.
Приемная система и цифровая аппаратура СДЦ обеспечивают прием и обработку эхосигналов цели на фоне естественных помех и метеообразований. РЛС обрабатывает эхо-сигналы в "движущемся окне" с фиксированным уровнем ложных тревог и имеет межобзорную обработку для улучшения обнаружения целей на фоне помех.
Аппаратура СДЦ имеет четыре независимых канала (по одному на каждый приемный канал), каждый из которых состоит из когерентной и амплитудной частей.
Выходные сигналы четырех каналов объединяются попарно, в результате чего на экстрактор РЛС подаются нормированные амплитудные и когерентные сигналы вертикального и наклонного лучей.
Шкаф съема и обработки информации получает данные от ПЛР и аппаратуры госопознавания, а также сигналы вращения и синхронизации, и обеспечивает: выбор амплитудного или когерентного канала в соответствии с информацией карты помех; вторичную обработку РЛИ с построением траекторий по данным РЛС, объединение отметок ПРЛ и аппаратуры госопознавания, отображение на экране воздушной обстановки с "привязанными" к целям формулярами; экстраполяцию местоположения цели и прогнозирование столкновений; введение и отображение графической информации; управление режимом опознавания; решение за-дач наведения (перехвата); анализ и отображение метеорологических данных; статистическую оценку работы РЛС; выработку и передачу обменных сообщений на пункты управления.
Система дистанционного контроля и управления обеспечивает автоматическое функционирование радара, управление режимами работы, выполняет автоматический функциональный и диагностический контроль технического состояния оборудования, определение и поиск неисправностей с отображением методики проведения ремонтных и эксплуатационных работ.
Система дистанционного контроля обеспечивает локализацию до 80 % неисправностей с точностью до типового элемента замены (ТЭЗ), в других случаях - до группы ТЭЗов. На экране дисплея рабочего места дается полное отображение характерных показателей технического состояния радиолокационного оборудования в форме графиков, диаграмм, функциональных схем и пояснительных надписей.
Существует возможность передачи данных РЛС по кабельным линиям связи на выносное индикаторное оборудование для управления воздушным движением и обеспечения систем наведения и управления перехватом. РЛС обеспечивается электроэнергией от входящего в комплект поставки автономного источника питания; может также подключаться к промышленной сети 220/380 В, 50 Гц.
Радиолокационная станция "Каста-2Е1"
Предназначена для контроля воздушного пространства, определения дальности и азимута воздушных объектов - самолетов, вертолетов, дистанционно пилотируемых летательных аппаратов и крылатых ракет, летящих на малых и предельно малых высотах, на фоне интенсивных отражений от подстилающей поверхности, местных предметов и гидрометеообразований.
Мобильная твердотельная РЛС "Каста-2Е1" может быть использована в различных системах военного и гражданского назначения - противовоздушной обороны, береговой обороны и пограничного контроля, управления воздушным движением и контроля воздушного пространства в аэродромных зонах.
Отличительные особенности станции:
- блочно-модульное построение;
- сопряжение с различными потребителями информации и выдача данных в аналоговом режиме;
- автоматическая система контроля и диагностики;
- дополнительный антенно-мачтовый комплект для установки антенны на мачте с высотой подъема до 50 м
- твердотельное построение РЛС
- высокое качество выходной информации при воздействии импульсных и шумовых активных помех;
- возможность защиты и сопряжения со средствами защиты от противорадио-локационных ракет;
- возможность определения государственной принадлежности обнаруженных целей.
РЛС включает аппаратную машину, антенную машину, электроагрегат на прицепе и выносное рабочее место оператора, позволяющее управлять РЛС с защищенной позиции на удалении 300 м.
Антенна РЛС представляет собой систему, состоящую из расположенных в два этажа двух зеркальных антенн с облучателями и компенсационных антенн. Каждое зеркало антенны выполнено из металлической сетки, имеет овальный контур (5,5 м х 2,0 м) и состоит из пяти секций. Это дает возможность укладывать зеркала при транспортировке. При использовании штатной опоры обеспечивается положение фазового центра антенной системы на высоте 7,0 м. Обзор в угломестной плоскости осуществляется формированием одного луча специальной формы, по азимуту - за счет равномерного кругового враще-ния со скоростью 6 или 12 об./мин.
Для генерации зондирующих сигналов в РЛС применяется твердотельный передатчик, выполненный на СВЧ транзисторах, позволяющий получить на его выходе сигнал мощностью около 1 кВт.
Приемные устройства осуществляют аналоговую обработку сигналов от трех основных и вспомогательных приемных каналов. Для усиления принятых сигналов используется твердотельный малошумящий СВЧ усилитель с коэффициентом передачи не менее 25 дБ при собственном уровне шума не более 2 дБ.
Управление режимами РЛС осуществляется с рабочего места оператора (РМО). Радиолокационная информация отображается на координатно-знаковом индикаторе с диаметром экрана 35 см, а результаты контроля параметров РЛС - на таблично-знаковом индикаторе.
РЛС "Каста-2Е1" сохраняет работоспособность в интервале температур от -50 °С до +50 °С в условиях атмосферных осадков (иней, роса, туман, дождь, снег, гололед), ветровых нагрузок до 25 м/с и расположения РЛС на высоте до 2000 м над уровнем моря. РЛС может работать непрерывно в течение 20 суток.
Для обеспечения высокой готовности РЛС имеется резервируемая аппаратура. Кроме того, в комплект РЛС включены запасное имущество и принадлежности (ЗИП), рассчитанные на год эксплуатации РЛС.
Для обеспечения готовности РЛС в пределах всего срока службы отдельно поставляется групповой ЗИП (1 комплект на 3 РЛС).
Средний ресурс РЛС до капитального ремонта 1 15 тыс. часов; средний срок службы до капитального ремонта - 25 лет.
РЛС "Каста-2Е1" обладает высокой модернизационной способностью в части улучшения отдельных тактико-технических характеристик (увеличение потенциала, уменьшение объема аппаратуры обработки, средств отображения, увеличение производительности, сокращение времени развертывания и свертывания, повышение надежности и др.). Возможна поставка РЛС в контейнерном варианте с использованием цветного дисплея.
Радиолокационная станция "Каста-2Е2"
Предназначена для контроля воздушного пространства, определения дальности, азимута, эшелона высоты полета и трассовых характеристик воздушных объектов - самолетов, вертолетов, дистанционно пилотируемых летательных аппаратов и крылатых ракет, в том числе летящих на малых и предельно малых высотах, на фоне интенсивных отражений от подстилающей поверхности, местных предметов и гидро-метеообразований. Маловысотная трехкоординатная РЛС кругового обзора дежурного режима "Каста-2Е2" применяется в системах противовоздушной обороны, береговой обороны и пограничного контроля, управления воздушным движением и контроля воздушного пространства в аэродромных зонах. Легко адаптируется к использованию в различных системах гражданского назначения.
Отличительные особенности станции:
- блочно-модульное построение большинства систем;
- развертывание и свертывание штатной антенной системы с помощью автоматизированных электромеханических устройств;
- полностью цифровая обработка информации и возможность передачи ее по телефонным каналам и радиоканалу;
- полностью твердотельное построение передающей системы;
- возможность установки антенны на легкой высотной опоре типа "Унжа", обеспечивающей подъем фазового центра на высоту до 50 м;
- возможность обнаружения малоразмерных объектов на фоне интенсивных мешающих отражений, а также зависших вертолетов при одновременном обнаружении движущихся объектов;
- высокая защищенность от несинхронных импульсных помех при работе в плотных группировках радиоэлектронных средств;
- распределенный комплекс вычислительных средств, обеспечивающий автоматизацию процессов обнаружения, сопровождения, измерения координат и опознавания государственной принадлежности воздушных объектов;
- возможность выдачи радиолокационной информации потребителю в любой удобной для него форме - аналоговой, цифро-аналоговой, цифровой координатной или цифровой трассовой;
- наличие встроенной системы функционально-диагностического контроля, охватывающего до 96 % аппаратуры.
РЛС включает в себя аппаратную и антенную машины, основную и резервную электростанции, смонтированные на трех автомобилях повышенной проходимости КамАЗ-4310. Имеет выносное рабочее место оператора, обеспечивающее управление РЛС, удаленное от нее на расстояние 300 м.
Конструкция станции устойчива к воздействию избыточного давления во фронте ударной волны, оснащена устройствами санитарной и индивидуальной вентиляции. Предусмотрена работа системы вентиляции в режиме рециркуляции без использования заборного воздуха.
Антенна РЛС представляет собой систему, состоящую из зеркала двойной кривизны, узла рупорных облучателей и антенн подавления приема по боковым лепесткам. Антенная система формирует по основному радиолокационному каналу два луча с горизонтальной поляризацией: острый и косекансный, перекрывающие заданный сектор обзора.
В РЛС используется твердотельный передатчик, выполненный на СВЧ транзисторах, позволяющий получить на его выходе сигнал мощностью около 1 кВт.
Управление режимами РЛС может производиться как по командам оператора, так и использованием возможностей комплекса вычислительных средств.
РЛС обеспечивает устойчивую работу при температуре окружающего воздуха ±50 °С, относительной влажности воздуха до 98 %, скорости ветра до 25 м/с. Высота размещения над уровнем моря - до 3000 м. Современные технические решения и элементная база, примененные при создании РЛС "Каста-2Е2", позволили получить тактико-технические характеристики на уровне лучших зарубежных и отечественных образцов.
Всем спасибо за внимание:)
Как сообщили «РИА» Новости со ссылкой на пресс-службу концерна «РТИ», радиолокационная станция дальнего обнаружения нового поколения «Воронеж-ДМ», размещенная в Красноярском крае, впервые обнаружила баллистическую цель со стороны Северной Америки. Данная РЛС, ставшая плодом работы двух институтов дальней радиолокации, является станцией высокой заводской готовности. Ее разворачивание занимает от года до полутора лет, в то время как на возведение станций предыдущих поколений уходило 5−10 лет.
Благодаря высокой технологичности разворачивания «Воронежей», до 2018 года в России будет создана сеть станций дальнего обнаружения, которая не только позволит полностью контролировать все ракетоопасные направления, но и наводить на цели противоракеты системы ПРО.
Однако и в настоящее время зона компетенции этих станций обширна. На боевом дежурстве находятся 4 станции, еще три работают в режиме опытной эксплуатации. Они контролируют воздушное пространство от побережья Марокко до Шпицбергена, от Южной Европы до северного побережья Африки, от западного побережья США до Индии и пространство над всей Европой, включая Великобританию.
Таким образом, подавляющее большинство «египетских пирамид», каковыми по размерам и затраченному на их возведение труду являются РЛС дальнего обнаружения предыдущего поколения, будет отправлено на покой. Система предупреждения о ракетном нападении (СПНР) будет базироваться на РЛС «Воронеж». Также в СПНР входит космический сегмент - спутниковая сеть. Она начала разворачиваться в прошлом году запуском спутника 14Ф142 «Тундра». Спутники отслеживают старты МБР по факелу работающих ракетных двигателей.
Сеть РЛС «Воронеж» начала разворачиваться в 2011 году с ввода в строй станции в Пионерском Калининградской области. К настоящему моменту 4 станции проделали впечатляющую работу. Ежегодно они обнаруживают и сопровождают до 40 запущенных космических и баллистических ракет. Предупредили о 30 опасных сближениях космических объектов с космическими аппаратами российской орбитальной группировки. 8 раз спасали МКС от космического мусора.
А в 2013 году «Воронеж» разоблачил американцев, которые решили провести тайную разведывательную операцию в отношении сирийской армии. Новая РЛС самым наглядным образом показала Пентагону, что отныне даже самые замаскированные их действия в контролируемой российскими радарами пространстве видны, как на ладони.
2 сентября 2013 года радар, расположенный в Армавире Краснодарского края зафиксировал пуск двух новейших американских сверхзвуковых ракет в акватории Средиземного моря. Причем он только один из всех существующих в мире РЛС такого типа смог обнаружить эти ракеты. Задача этих запусков заключалась в том, чтобы проверить время реакции и места дислокации систем ПВО Сирии, способных сбивать баллистические цели. Пентагон заявил, что данное мероприятие было направлено исключительно на проверку боеспособности систем ПВО Израиля с целью тренировки обслуживающих их военнослужащих.
Однако заместитель Министра обороны Российской Федерации Анатолий Антонов, встретившись 4 сентября с военными атташе США и Израиля, продемонстрировал им зафиксированные «Воронежем» параметры этих пусков. Предъявленные баллистические траектории точно указывали на цели и задачи этих запусков. При этом при определенных условиях, если бы ракеты, согласно сценарию, не самоликвидировались, они могли достичь границ России.
Этот прецедент показал американским стратегам, что новое, четвертое, поколение российских РЛС СПНР по целому ряду характеристик, причем главных, превосходит американские аналоги, большинство которых существует со времен холодной войны.
Время отклика фазированной антенной решетки «Воронежа» - 40 миллисекунд. У лучших американских антенн - 60 млсек. Ну, а самые древние американские радары СПНР и вовсе оборудованы гигантскими вращающимися параболическими антеннами. Время обработки сигнала и передачи в центр управления всех данных о скорости и траектории цели у «Воронежа» не превышает 6 секунд. У американцев на эту процедуру тратится 10 секунд. Ну, а разрешающие способности двух радаров отличаются уже в разы. «Воронеж» определяет координаты перемещающейся на расстоянии в несколько сотен километров с гиперзвуковой скоростью цели с ошибкой не более 11 метров.
Американские станции способны определять координаты цели с точностью в 120 метров по горизонтали и 90 метров по вертикали.
Причем дальность обнаружения целей сопоставима с дальностью «Воронежа» лишь у единственного, новейшего, радара AN/FPS-132. Она равна 5000 километров, против 6000 километров у российской РЛС. Предыдущие разработки американцев, продолжающие эксплуатироваться, дотягивают лишь до 4500 километров.
Строго говоря, «Воронеж» - это не одна тиражируемая станция, а семейство станций. Вот какие радары в него входят:
- «Воронеж-М» метрового диапазона. Разработка РТИ им. А.Л.Минца;
- «Воронеж-ДМ» дециметрового диапазона. Разработка НИИДАР;
- «Воронеж-ВП» - высокопотенциальная РЛС. Разработка РТИ им. А.Л.Минца. Работает в метровом диапазоне;
- «Воронеж-СМ» сантиметрового диапазона. В настоящий момент находится на стадии проектирования.
Станции обладают различными радиотехническими характеристиками, предопределенными используемыми схемами, принципами управления излучаемыми сигналами и способами обработки получаемых откликов. При этом за счет имеющейся возможности изменять характер сигнала станции способны «подстраиваться» к целям для лучшей их идентификации и сопровождения. Одновременно сопровождаются до 500 целей.
РЛС семейства «Воронеж» за счет высокой степени унификации узлов могут модернизироваться с целью повышения их возможностей по дальности и точности определения целей.
Появление РЛС «Воронеж-СМ» позволит использовать сеть СПНР не только для обнаружения и сопровождения, но и для наведения на цели ракетного оружия. Поскольку РЛС сантиметрового диапазона обладают разрешающей способностью, позволяющей решать такую задачу.
Дальность действия станций семейства находится в диапазоне от 4500 км до 6000 км. Высота обнаруживаемых объектов - до 4000 км. То есть «Воронеж» работает как с баллистическими и аэродинамическими летательными аппаратами, так и со спутниками.
В настоящий момент на боевом дежурстве находятся 4 станции:
- «Воронеж-М» (Лехтуси, Ленинградская область) контролирует воздушное пространство от побережья Марокко до Шпицбергена. Планируется модернизация, благодаря чему можно будет контролировать восточное побережье США;
- «Воронеж-ДМ» (Армавир, Краснодарский край) контролирует воздушное пространство от Южной Европы до северного побережья Африки;
- «Воронеж-ДМ» (Пионерский, Калининградская область) контролирует воздушное пространство над всей Европой, включая Великобританию;
- «Воронеж-ВП» (Мишлёвка, Иркутская область) контролирует воздушное пространство от западного побережья США до Индии.
3 станции, находящиеся на опытной эксплуатации, в этом году будут поставлены на боевое дежурство:
- «Воронеж-ДМ» (Енисейск, Красноярский край);
- «Воронеж-ДМ» (Барнаул, Алтайский край);
- «Воронеж-М» (Орск, Оренбургская область).
В настоящий момент строятся две РЛС - в Республике Коми и в Амурской области. Строительство еще одной - в Мурманской - запланировано на следующий год.
Помимо неоспоримых тактико-технических достоинств РЛС «Воронеж» обладают и экономическими преимуществами в сравнении с «египетскими пирамидами» предыдущего поколения.
У них значительно ниже энергопотребление. Если РЛС «Дарьял», введенная в строй в 1984 году, потребляет мощность, равную 50 МВт, то метровый и дециметровый «Воронеж» - по 0,7 МВт каждая, а новая высокопотенциальная РЛС - 10 МВт. Это благотворно сказывается не только на стоимости эксплуатации, но и на менее громоздкой системе охлаждения. Если «Дарьялу» требуется для этой цели 150 кубометров воды в час, то «Воронежу» вода для охлаждения не требуется.
Соответственно, новые станции значительно дешевле - 1,5 млрд. рублей против 10−20 млрд.
Снижение габаритов и энергопотребления при выдерживании высоких технических и эксплуатационных характеристик достигнуто за счет миниатюризации оборудования, а также благодаря использованию мощной вычислительной техники, оптимизирующей работу станций и позволяющей добиться более высокой разрешающей способности при снижении энергозатрат.