Материалы Международной научно-технической конференции, 20 – 24 ноября 2017 г.

МОСКВА INTERMATIC – 2 0 1 7, часть 4 МИРЭА

АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ ПРИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЕ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА АКТИВНЫМИ ПОМЕХАМИ

© 2017 г. В.Е. КРАВЦОВ

АО «ЦНИРТИ им. академика А.И. Берга», г. Москва email: vekravtsov@gmail.com

Введение Современная станция активных помех (САП), для защиты летательного аппара-

та (ЛА), способна решать задачи по радиоэлектронной разведке, защите и противо-действию. Основной принцип работы заключается в обнаружении сигнала, его переиз-лучении или постановке собственного помехового сигнала. На вероятность обнаруже-ния сигнала влияют дистанция до источника излучения (ИИ), энергетические характе-ристики передатчика и приемника. В свою очередь на вероятность обнаружения ЛА, при активной радиолокации, влияют энергетические характеристики РЛС, дистанция до объекта и его отражающая способность – эффективная площадь рассеивания (ЭПР) ЛА. При пассивной радиолокации, параметры цели определяются по ее собст-венному излучению, и на вероятность обнаружения цели влияют расстояние до цели, и энергетические характеристики приемника и передатчика РЛС.

Исходные данные В качестве прототипа для модели, был использован истребитель ОКБ Сухого

СУ-27. Для оценки распределения ЭПР ЛА в азимутальной плоскости был использован программный пакет электромагнитных расчетов CST Microwave Studio. Моделирование проводилось на частоте 10 ГГц. Коэффициент усиления (КУ)приемопередающей ан-тенны САП представлен на рис. 1, а диаграмма ЭПР, выраженная в м2, представлена на рис. 2. Диаграмма направленности антенны (ДНА) САП и ее КУ были получены в ходе моделирования рупорной антенны в программном пакете CAD Feko.

Принимая в качестве исходных данных мощность САП САП = 100 Вт, мощность РЛС противника РЛС = 20 кВт, ширину ДНА РЛС в азимутальной плоскости , = 2°, и чувствительности приемников САП и РЛС соответственно САП = 10 Вт и РЛС = 10 Вт.

Энергетические расчеты Используя формулу основного уравнения радиолокации, были получены графики

максимальной дальности обнаружения ЛА при активном и пассивном режиме работы РЛС противника. Первый обусловлен характеристикой ЭПР самолета, второй – ДНА САП. Дальность обнаружения ЛА посредством активной РЛС, в зависимости от направ-ления облучения представлена на рис. 3 графиком 3. График 1 показывает дальность обнаружения ЛА по излучению его САП. В данных расчетах не учитывалась атмосфер-ное затухание радиоволн, а также влияние радиогоризонта на видимость между РЛС и САП.

Дальность разведки – это такое расстояние между САП и РЛС, при котором аппа-ратура САП способна обнаружить излучение РЛС противника на пределе чувствитель-ности. Дальность разведки, наложенная на графики обнаружения, приведена на рис. 3 и иллюстрируется графиком 2.

914

Рис. 1. КУ антенны САП.

Рис. 2. ЭПР защищаемого ЛА.

915

Рис. 3. Дальность обнаружения ЛА и разведки. (1 – дальность обнаружения ЛАпо собственному излучению САП, 2 – дальность разведки, 3 – дальность обнаружения ЛА методом активной локации).

При этом дальность разведки превышает дальность обнаружения – это значит,

что аппаратура САП обнаруживает РЛС противника до того, как будет обнаружена сама.

Минимальная дистанция подавления определяется таким расстоянием между САП, установленной на ЛА, и РЛС противника, при котором мощность помехи превосхо-дит мощность отраженного сигнала в 3,6 раза. Данный коэффициент подавления обу-словлен вероятностными характеристиками обнаружения сигнала со случайно фазой, при вероятностях РПО=0,8 и РЛТ=10-2. Совместный график минимальной дистанции по-давления и дальности разведки для РЛС представлен на рис. 4 и обозначен номером 4.

Как видно из диаграммы подавления, выгодным ракурсом для атаки является сектор от 60° до 300°. Данное преимущество обеспечивается малой заметностью ЛА в этом направление на частоте 10 ГГц. Аналогично, согласно диаграмме, наиболее выгод-ным направлением отхода является направление около 150° или 210°. Набоковых на-правлениях 90° и 270° дистанция подавления сравнима с дистанцией обнаружения. Это происходит из-за большой величины ЭПР в данных ракурсах и малого КУ антенны САП.

В ситуации, когда САП подавляет РЛС и излучает помеховый сигнал, возраста-ет вероятность обнаружения ЛА с иных направлений. В целях уменьшения мощности излучения в тех направлениях, где она избыточна, была выведена формула управле-ния мощностью в зависимости от пеленга на ИИ. В качестве опорной дистанции по-давления было принято расстояние в 12 км.

916

Рис. 4. Дальность подавления. (1 – дальность обнаружения ЛА по собствен-ному излучению САП, 2 – дальность разведки, 3 – дальность обнаружения ЛА методом активной локации, 4 – минимальная дистанция подавления).

Алгоритм управления мощностью, в зависимости от направления подавления

определяется из соотношений: Мощности помехового сигнала на входе РЛС:

пом = САП ∙ САП ∙ РЛС4 ∙ ∙ Мощности отражённого от ЛА сигнала на входе РЛС:

отр = РЛС ∙ РЛС ∙ РЛС ∙4 ∙ ∙

Приравняв первое ко второму, сократив необходимые величины и вынеся в ле-

вую часть мощность САП, получим зависимость мощности станции в зависимости от направления подавления, при фиксированной дальности подавления под.

упр = РЛС ∙ РЛС ∙САП ∙ 4 ∙ ∙ под

Данное выражение позволяет нам получать алгоритм управления мощностью

станции в зависимости от направления излучения, что снижает радиолокационную за-метность ЛА при работе вражеской РЛС в пассивном режиме.

917

Для сравнения, рассмотрим дальность обнаружение ЛА, при пассивном обна-ружении до и после применения алгоритма, изображенную на рис. 5 (черная сплошная до применения алгоритма, черная пунктирная – после).

Рис. 5. Изменение заметности ЛА в режиме пассивного обнаружения. (1 – дальность обнаружения ЛА до применения алгоритма, 2 – даль-ность обнаружения ЛА после применения алгоритма).

Режим активной локации не приведен на рис. 5, поскольку дальность обнаруже-

ния ЛА в нем не зависит от мощности САП. Пунктиром обозначены энергетические ха-рактеристики после применения алгоритма. Поскольку повлиять на заметность ЛА при активном сканировании мы не можем (требуется изменение геометрии ЛА, применение специальных покрытий), то данную величину можно считать минимальной дистанцией обнаружение ЛА в любом направлении. Из графика на рис. 6 видно, что дистанция об-наружения в пассивном режиме приблизилась к минимальному расстоянию обнаруже-ния. Дальнейшее уменьшение опорной дистанции подавления не приведет к значи-тельному преимуществу, но увеличит заметность ЛА.

Сближение минимальной зоны подавления (график 3) и максимальной дистан-ции обнаружения ЛА(графики 1 и 2), означает увеличение эффективной зоны работы РЛС, поскольку на ближних дистанциях энергетический потенциал РЛС превосходит энергетический потенциал САП. Тем самым достигается соотношение между незамет-ностью станции и эффективным подавлением РЛС противника.

918

Рис. 6. Дальность подавления и обнаружения ЛА после применения алгорит-ма управления мощностью. (1 – дальность обнаружения ЛА по излучению САП, после применения алгоритма, 2 – дальность обнаружения ЛА активным радаром, 3 – минимальная дистанция подавления после применения алго-ритма, 4 – минимальная дистанция подавления до применения алгоритма).

Заключение

Предложен алгоритм управления мощностью САП. Данный алгоритм позволяет использовать альтернативный режим работы САП, при котором некоторое увеличение рубежа демаскирования на ближней дистанции достигается получением преимущества на большем расстоянии. Минимальная дальность подавления после применения алго-ритма, возросшая по некоторым направлениям на величину до 20 км, позволяет выиг-рать на дальних рубежах до сотен километров. Так же, исходя из диаграммы ЭПР за-щищаемого ЛА, можно выбрать наиболее выгодные направления, по отношению к про-тивнику, для входа и выхода из боя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. // Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, 320 с., ил.

2. Куприянов А.И., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Основы теории. - М.: Ву-зовская книга, 2011, 800 с., ил.

3. Горбунов Ю.Н., Лобанов Б.С., Куликов Г.В. Введение в стохастическую радиолока-цию. //Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия–Телеком, 2015, 376 с., ил.

4. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. // Учебник для радиотехнич., специально-стей вузов. - М.: Высш. шк., 1988, 432 с., ил.

919