Анализ тактико-технических характеристик РЛС

Состав выдаваемой информации определяется, главным образом, требованиями потребителей информации и решаемыми ими задачами.

Под составом информации понимается перечень сведений (данных) о воздушных объектах, которые могут быть получены с помощью РЛС (РЛК).

Основной задачей любой РЛС является получение данных о пространственных координатах целей. Это - первая и важнейшая компонента радиолокационной информации (РЛИ).

Для оценки воздушной обстановки и решения задач боевого управления средствами ПВО помимо пространственных координат целей необходима информация о принадлежности обнаруженных объектов (государственной, ведомственной и индивидуальной), применении и характере создаваемых противником помех, курсе и скорости полета целей.

Используемые в настоящее время зондирующие сигналы и методы обработки отраженных сигналов не позволяют по виду последних опознавать обнаруженные объекты. Эта задача возлагается на специальную систему радиолокационного опознавания (СРЛО), представляющую собой комплекс наземной и бортовой аппаратуры, обеспечивающей опознавание государственной принадлежности.

Сведения о курсе и скорости полета цели могут быть получены после вторичной (траекторной) обработки РЛИ.

При определении наряда сил и средств ПВО, необходимых для успешного решения боевой задачи, нужно иметь данные и о количественном составе целей, участвующих в ударе. Для получения такой информации РЛС должны обладать высокой разрешающей способностью по координатам. Кроме того, при этом желательно иметь информацию о типе и классе воздушных объектов. Такая информация может быть получена в результате решения задачи радиолокационного распознавания.

Таким образом, в общем случае, информация, выдаваемая РЛС, должна включать:

пространственные координаты целей, параметры их движения;

государственную и индивидуальную принадлежность;

количественный состав и класс (тип) целей;

виды создаваемых помех, их интенсивность, направления на помехопостановщики.

Информационная способность РЛС (производительность) - это максимальное число обнаруженных воздушных объектов, по которым РЛС выдает радиолокационную информацию заданного состава и качества с установленной дискретностью (периодом обновления).

Информационная способность РЛС зависит от размеров зоны ответственности РЛС, эффективности помехозащитной аппаратуры, производительности вычислительных средств РЛС, принятой организации процесса обработки информации, количества рабочих мест операторов, эргономических свойств рабочих мест и квалификации операторов.

При работе РЛС с КСА информационная способность всей системы, кроме того, зависит от пропускной способности каналов передачи информации и производительности КСА.

Потенциальные возможности РЛС по информационной способности определяются количеством раздельно наблюдаемых целей. Однако возможности реализации потенциальной информационной способности ограничиваются возможностями устройств съема информации.

Реальная информационная способность рассчитывается по формуле

N_i = m_i t_Di/t_Si, (1.1)

где i - индекс параметра (r, b, e, H); t_Di - дискретность поступления информации с системы обработки по i-му параметру; m_i - количество оконечных устройств РЛС, с которых считывается информация об i-м параметре; t_Si - суммарное время, затрачиваемое на измерение и ввод в канал связи информации об i-м параметре.

Из выражения (1.1) следует, что повышение информационной способности может быть обеспечено увеличением числа оконечных устройств и сокращением времени (автоматизацией) процесса съема РЛИ.

Таким образом, информационная способность характеризуется количеством целей, координаты и характеристики которых могут быть получены на выходе устройства съема и обработки РЛС в единицу времени.

Зона обнаружения (зона видимости) - это область пространства, в пределах которой РЛС обеспечивает обнаружение цели (с определенной эффективной отражающей поверхностью) при заданных вероятности правильного обнаружения и вероятности ложной тревоги.

Зона обнаружения (ЗО) определяется формой диаграммы направленности антенны (ДНА), дальностью обнаружения РЛС и способом обзора пространства.

В РЛС РТВ обычно задаются вероятности правильного обнаружения P_об = 0, 5 и вероятности ложной тревоги Р_лт = 10^-4...10^-6.

Зоны обнаружения РЛС являются исходной информацией для определения радиолокационного поля подразделений и частей РТВ. Форма представления зоны обнаружения (ЗО) может быть: табличная; графическая; аналитическая. Наиболее удобной является графическая форма представления ЗО, при которой используют полусечение вертикальной и сечение горизонтальной плоскостями зоны обнаружения.

Телесный угол зоны обнаружения РЛС (без учета рельефа местности) соответствует телесному углу тела вращения, образованному поворотом полусечения ЗО вертикальной плоскостью вокруг оси ординат.

Параметрами ЗО являются: минимальный и максимальный угол места зоны; размеры зоны в азимутальной плоскости; максимальная наклонная дальность; максимальная высота; максимальная высота беспровальной проводки; радиус " мертвой воронки" на заданной высоте.

Параметры ЗО выбираются с учетом тактических требований и технических возможностей их реализации.

Наряду с понятием зона обнаружения используется понятие " зона обзора" РЛС. Зона обзора - область пространства, в пределах которой РЛС может осуществлять обнаружение целей. Зона обзора определяется конструктивным исполнением РЛС: размерами секторов обзора в горизонтальной и вертикальной плоскостях; инструментальными возможностями измерения пространственных координат (установленный масштаб отображения информации на ИКО, режимы запуска и др.).

Часто в РЛС РТВ дальность обнаружения воздушных объектов с большой ЭОП превышает индикаторную дальность РЛС. В этом случае зона обнаружения превышает зону обзора.

Помехозащищенность - это количественная характеристика способности РЛС выполнять боевую задачу в условиях радиопомех. Различия характера помех и специфика их влияния на РЛС затрудняют введение единых показателей помехозащищенности. По этой причине показатели помехозащищенности введены раздельно для конкретных видов радиопомех. Такими показателями, например, являются следующие: коэффициент подавления помех, коэффициент подпомеховой видимости, коэффициент сжатия зоны обнаружения, дальность обнаружения и качество проводки целей с заданной ЭОП на фоне пассивных помех с заданной линейной плотностью (количеством стандартных пачек дипольных отражателей, сбрасываемых постановщиком помех на каждые 100 метров маршрута). Вопросы обеспечения помехозащищенности РЛС являются одними из важнейших и будут в дальнейшем рассмотрены отдельно.

Точность измерения координат является важнейшим показателем РЛС. Она характеризуется ошибкой измерения, представляющей собой разность между истинным и измеренным значениями координат. Поскольку эта разность - случайная величина, для количественной оценки точности используют чаще всего среднеквадратическую ошибку измерения, а иногда максимальную ошибку и ошибку в 80% измерений.

Точность измерения координат существенно влияет на решение многих задач ПВО. Чем выше точность измерения, чем лучше качество целераспределения, выше вероятность перехвата истребителем обнаруженной цели, меньше времени затрачивается станцией наведения ракет на поиск и захват целей, т.е. выше вероятность поражения цели ракетой. При предъявлении требований к точности должно быть проанализировано ее влияние на эффективность выполнения каждой задачи, но можно ограничиться анализом той из них, решение которой требует заведомо лучших точностных характеристик РЛС. Например, решение задачи наведения истребителей на цель или целеуказания ЗРК требует больших точностей измерения, чем решение задачи получения и выдачи разведывательной информации.

Таким образом, точность измерения координат является важной тактико-технической характеристикой, определяющей качество радиолокационной информации.

Разрешающая способность по координатам. Разрешающая способность по какой-либо координате определяется минимальным расстоянием по этой координате между двумя точечными целями, имеющими одинаковые значения других координат, при котором наличие одной цели не мешает обнаруживать вторую цель и измерять ее координаты.

Разрешение осуществляется по выходному сигналу системы обработки принимаемых сигналов РЛС, несущему информацию о координатах и скорости цели. Разрешение целей может быть основано на разделении сигналов по любому из параметров (дальности, угловым координатам, радиальной скорости цели). Различия целей по дальности, угловым координатам и радиальным скоростям проявляются соответственно в разном времени запаздывания отраженных от них сигналов, различном направлении прихода этих сигналов и в различных доплеровских смещениях несущей частоты.

Тактические требования к разрешающей способности определяются плотностью боевых порядков СВН противника, которая зависит от летно-технических данных самолетов, их навигационного оборудования, а также от боевых возможностей огневых средств ПВО. При выборе боевых порядков противник стремится: избежать поражения одной ракетой двух соседних самолетов; обеспечить навигационную безопасность полетов; обеспечить выгодные условия защиты от истребителей ПВО.

Для раздельного наблюдения целей необходимо, чтобы разрешающая способность по плоскостным координатам d_xy была не хуже значений безопасных интервалов и дистанций. Связь между разрешающей способностью по плоскостным координатам d_xy и требуемыми разрешающими способностями по дальностиd_D и азимуту d_b определяется выражением:

___________

d_xy = Ö d_D² + D² d_b²,

где D - дальность до цели.

Разрешение по дальности технически обеспечить легче, чем по угловым координатам, т.к. желаемые значения разрешающей способности по азимуту и углу места даже при сравнительно больших расстояниях между целями (1...2 км) составляют доли градуса (на дальностях 300...500 км).

Влияние разрешающей способности на помехозащищенность РЛС от пассивных помех объясняется тем, что она определяет импульсный объем РЛС (рис.1.3). Чем хуже разрешающая способность, тем больше импульсный объем и тем большее количество мешающих отражателей попадает в него, создавая более мощный отраженный помеховый сигнал, что требует большего значения коэффициента подавления пассивных помех.

На практике пользуются понятиями реальной и потенциальной разрешающей способности. Реальная разрешающая способность всегда хуже потенциальной. Ухудшение обусловлено, в частности, неоптимальной обработкой сигнала, наличием нелинейности в трактах обработки. В РЛС старого парка, где осуществляется визуальный съем информации с индикаторов, разрешающая способность зависит также от диаметра сфокусированного луча на экране ЭЛТ d_п, размеров ЭЛТ L, масштаба отображения обстановки (масштаб отображения по дальности М_D » D_max/L, масштаб отображения по азимуту для ИКО M_b = 1/L_ц, где L_ц - расстояние от центра экрана индикатора до отметки цели), вида развертки (круговая, секторная и т.д.).

Реальная разрешающая способность РЛС по координате a может быть представлена в виде:

d(a) = d_п(a) + å d_i(a), (1.2)

ⁱ⁼¹

где d_п(a) - потенциальная разрешающая способность, определяемая формой сигнала и отношением энергии сигнала и шума; d_i(a) - ухудшение разрешающей способности в i - м узле устройства обработки сигнала; n - количество узлов.

Как правило, наибольшее ухудшение разрешающей способности вносит выходное устройство. При использовании в качестве выходного устройства индикаторов на ЭЛТ наибольшее влияние на разрешающую способность оказывают конечные размеры пятна d_п (проекции луча) на экране. Оценка потенциальной разрешающей способности проводится по ширине сигнальной функции на уровне 0.5 от максимума.

Для сигнала в виде прямоугольного импульса потенциальная разрешающая способность по дальности равна d_Dп= 0, 5 c t_и. Разрешающая способность индикатора по дальности равна d_Dи = d_пM_D.

Реальная разрешающая способность по дальности определяется выражением

d_D= d_Dп + d_Dи = 0, 5 c t_и + d_пM_D.

Разрешающая способность по азумуту может быть записана выражением

d_b = d_bп + d_bи ,

где d_bп» b_0.5P - потенциальная разрешающая способность по азимуту; b_0.5P - ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности; d_bи = d_пM_b- разрешающая способность индикатора по азимуту.

Таким образом, потенциальная разрешающая способность по азимуту определяется шириной ДНА в горизонтальной плоскости по уровню половинной мощности. Аналогичным образом определяется разрешающая способность по углу места.

В качестве меры разрешающей способности РЛС по всем координатам используют импульсный объем РЛС (рис.1.3), обладающей разрешающими способностями по дальности d_D, азимуту d_b и углу места d_e. Величина этого объема при малых значениях d_b и d_e. определяется соотношением:

V = D² d_D d_b d_e.,

в котором величины d_b и d_e. выражены в радианах.

Разрешающая способность по высоте d_H численно равна линейному размеру импульсного объема по углу места, пересчитанного в заданную точку по формуле:

d_H = e_0.5P D cos e_ц /57, 3, (1.3)

где: e_0.5P - ширина диаграммы направленности антенны по углу места по уровню половинной мощности; e_ц - угол места цели; D - дальность до цели.

Таким образом, разрешающая способность также является важной тактико-технической характеристикой. Она позволяет оценивать возможности РЛС по определению количественного состава групповой цели и во многом определяет помехозащищенность РЛС от маскирующих пассивных помех.

Рис.1.3. Импульсный объем РЛС

Временные и маневренные характеристики. К этим характеристикам относятся время развертывания, время свертывания, время включения и выключения, время проведения контроля функционирования, количество, габариты и масса транспортных единиц, вид транспорта, возможности, способы и скорости транспортировки.

Эти характеристики важны при решении задачи создания мобильных подразделений и частей, отработки вопросов совершения марша подразделениями и приведения их в боевую готовность на новых позициях.

Надежность и живучесть. Под надежностью понимается свойство РЛС сохранять свою работоспособность и обеспечивать решение возложенных задач при установленной системе технического обслуживания и ремонта в заданных режимах и условиях применения.

Показатели надежности: безотказность - характеризуется средним временем наработки на отказ T_о; ремонтопригодность - характеризуется средним временем восстановления T_в; долговечность - характеризуется средним ресурсом до капитального ремонта T_кр и средним сроком службы до капитального ремонта T_ск; сохраняемость характеризуется средним сроком сохраняемости T_сохр.

Живучесть - это свойство РЛС сохранять свои тактико-технические характеристики в условиях огневого воздействия со стороны противника и обеспечивать заданные условия обитаемости боевого расчета в условиях применения оружия массового поражения.

Живучесть РЛС характеризует прежде всего устойчивость функционирования ее систем при воздействии поражающих факторов ядерного и осколочно-фугасного оружия. Наиболее уязвимой является антенная система РЛС, так как вся остальная аппаратура может располагаться в укрытиях. Это предъявляет повышенные требования к механической прочности конструкции антенной системы, а также к возможности ее быстрой замены.

Показатели живучести: максимально возможное давление во фронте ударной волны P_ф (кг/см²), возможности по дегазации, дезактивации и дезинфекции, фильтрации воздуха и вентиляции и т.п..

Электромагнитная совместимость. Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) понимается способность РЛС функционировать с требуемым качеством при воздействии на нее непреднамеренных взаимных помех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам.

Показатели ЭМС: допустимый уровень внеполосных и побочных излучений; допустимый уровень излучения на гармониках и субгармониках; чувствительность побочных каналов приема; ограничительные уровни основного излучения. Характеристики ЭМС важно знать при выборе позиции для развертывания РЛС.

В условиях большой насыщенности войск радиоэлектронными средствами, требования ЭМС для РЛС являются весьма важными.

Характеристики системы контроля, системы технического обслуживания и ремонта. Системы контроля предназначены для обеспечения контроля технического состояния РЛС, диагностирования аппаратуры, своевременного отыскания и устранения неисправностей. Показатели эффективности систем контроля: время контроля; объем охваченной контролем аппаратуры; вероятность правильного определения технического состояния аппаратуры; глубина локализации места неисправности.

Система технического обслуживания и ремонта обеспечивает поддержание РЛС в работоспособном состоянии. Используемые при этом показатели: принцип проведения технического обслуживания (календарно-временной, по состоянию, по надежности); суммарная продолжительность технического обслуживания за год; суммарная трудоемкость технического обслуживания за год; время перевода РЛС из состояния технического обслуживания в работоспособное и др.

Состав и квалификацию боевого расчета важно учитывать при укомплектовании подразделений и частей РТВ. Основные показатели: численность боевого расчета при посменной организации боевой работы и общая его численность; должностной состав расчета; квалификация номеров расчета; требования к ним по группе электробезопасности и др.

Эргономические характеристики - это характеристики, реализация которых позволяет согласовать свойства и возможности человека-оператора с техническими средствами РЛС (обычно это рабочее место оператора, оснащенное средствами отображения информации, органами управления и вспомогательным оборудованием). Эргономические показатели сведены в ряд ГОСТов. Вот некоторые из них: размеры и пространственная ориентация пультов управления; размещение индикаторов и органов управления, их количество; прикладываемые усилия к органам управления; размеры отдельных индикаторов и их светочувствительные параметры и т.д.

Эргономические требования важно учитывать при разработке РЛС, так как их невыполнение может существенно ухудшить такой показатель, как информационная способность (производительность) РЛС.

Технические характеристики. К основным техническим характеристикам относятся: импульсная мощность P_и; средняя мощность P_ср; длительность зондирующего сигнала и его вид; частотный диапазон РЛС; частота следования зондирующих импульсов; ширина диаграммы направленности антенны РТС и уровни ее боковых лепестков; коэффициент шума приемника; потребляемая мощность и др. Знание этих характеристик позволяет правильно оценивать боевые возможности РЛС.

Таким образом, боевые возможности РЛС определяет целый набор показателей, которые в свою очередь являются количественным отражением ее тактико-технических характеристик. Обеспечение этих характеристик на уровне ТТТ является одной из основных задач инженерного состава РТВ.

Выводы

В ходе проведенного занятия были рассмотрены учебные вопросы занятия (еще раз их озвучить), учебные цели занятия достигнуты.

Задание на самостоятельную подготовку:

1. Изучить и углубить знания материала, рассмотренного на занятии.

2. Отработать в конспекте дополнительный материал по учебным вопросам сегодняшнего занятия, изложенный в основной и дополнительной литературе.

Профессор отдела РЛВ РТВ ВВС

подполковник И. Лютиков