ЗАРУБЕЖНОЕ ВОЕННОЕ ОБОЗРЕНИЕ № 4/2009, стр. 64-68

Полковник Р. ЩЕРБИНИН

В настоящее время в ведущих странах мира ведутся НИОКР, направленные на совершенствование координаторов оптических, оптоэлектронных и радиолокационных головок самонаведения (ГСН) и устройств коррекции систем управления авиационных ракет, бомб и кассет, а также автономных боеприпасов различных классов и назначения.

Координатор - устройство для измерения положения ракеты относительно цели. Следящие координаторы с гироскопической или электронной стабилизацией (головками самонаведения) используются в общем случае для определения угловой скорости линии визирования системы «ракета - подвижная цель», а также угла между продольной осью ракеты и линией визирования и ряда других необходимых параметров. Фиксированные координаторы (без подвижных частей), как правило, входят в состав корреляционно-экстремальных систем наведения на неподвижные наземные цели или используются в качестве вспомогательных каналов комбинированных ГСН.

В ходе проводимых исследований осуществляется поиск прорывных технических и конструктивных решений, разработка новой элементной и технологической базы, совершенствование программного обеспечения, оптимизация массогабаритных характеристик и стоимостных показателей бортовой аппаратуры систем наведения.

При этом основными направлениями совершенствования следящих координаторов определены: создание тепловизионных ГСН, работающих в нескольких участках ИК-диапазона длин волн, в том числе с не требующими глубокого охлаждения оптическими приемниками; практическое применение активных лазерных локационных устройств; внедрение активно-пассивных радиолокационных ГСН с плоской или конформной антенной; создание многоканальных комбинированных ГСН.

В США и ряде других ведущих стран на протяжении последних 10 лет впервые в мировой практике широко внедряются тепловизионные координаторы систем наведения ВТО.

Подготовка к боевому вылету штурмовика А-10 (на переднем плане УРAGM-6SD «Мейверик»)

Американская УР класса «воздух - земля» AGM-158A (программа JASSM)

Перспективная УР класса «воздух - земля» AGM-169

В инфракрасных ГСН оптический приемник состоял из одного или нескольких чувствительных элементов, что не позволяло получать полноценную сигнатуру цели. Тепловизионные ГСН работают на качественно более высоком уровне. В них используются многоэлементные ОП, представляющие собой матрицу из чувствительных элементов, размещаемых в фокальной плоскости оптической системы. Для считывания информации с таких приемников применяется специальное оптико-электронное устройство, определяющее координаты соответствующей части проецируемого на ОП отображения цели по номеру подвергшегося экспозиции чувствительного элемента с последующими усилением, модуляцией получаемых входных сигналов и передачей их в вычислительный блок. Наибольшее распространение получили считывающие устройства с цифровой обработкой изображения и применением волоконной оптики.

Основными преимуществами тепловизионных ГСН являются значительное поле обзора в режиме сканирования, составляющее ± 90° (у инфракрасных ГСН с четырех - восьмиэлементными ОП не более + 75°) и увеличенная максимальная дальность захвата цели (5-7 и 10-15 км соответственно). Кроме того, возможна работа в нескольких участках ИК-диапазона, а также реализация режимов автоматических распознавания цели и выбора точки прицеливания, в том числе в сложных метеоусловиях и ночью. Использование матричного ОП снижает вероятность одновременного поражения всех чувствительных элементов активными системами противодействия.

Тепловизионный координатор цели «Дамаск»

Тепловизионные устройства с неохлаждаемыми приемниками:

А - фиксированный координатор для применения в корреляционных системах

коррекции; Б - следящий координатор; В - камера системы воздушной разведки

Радиолокационная ГСН с плоской фазированной антенной решеткой

Впервые полностью автоматической (не требующей корректирующих команд оператора) тепловизионной ГСН оснащены американские УР класса «воздух - земля» AGM-65D «Мейверик» средней и AGM-158A JASSM большой дальности. Тепловизионные координаторы цели применяются также в составе УАБ. Например, в УАБ GBU-15 используется полуавтоматическая тепловизионная система наведения.

В целях существенного снижения стоимости таких устройств в интересах их массового применения в составе серийно выпускаемых УАБ типа JDAM американскими специалистами был разработан тепловизионный координатор цели «Дамаск». Он предназначен для обнаружения, распознавания цели и коррекции конечного участка траектории УАБ. Данное устройство, выполненное без следящего привода, жестко фиксируется в носовой части бомб и использует штатный источник питания авиабомбы. Основными элементами ТКЦ являются оптическая система, неохлаждаемая матрица чувствительных элементов и электронно-вычислительный блок, обеспечивающие формирование и преобразование изображения.

Активизация координатора производится после сброса УАБ на дальности до цели около 2 км. Автоматический анализ поступающей информации осуществляется в течение 1-2 с со скоростью смены изображения района цели 30 кадр/с. Для распознавания цели применяются корреляционно-экстремальные алгоритмы сравнения получаемого в инфракрасном диапазоне изображения с переведенными в цифровой формат снимками заданных объектов. Они могут быть получены в ходе предварительной подготовки полетного задания с разведывательных спутников или летательных аппаратов, а также непосредственно с использованием бортовых устройств.

В первом случае данные целеуказания вводятся в УАБ во время предполетной подготовки, во втором - от самолетных РЛС или ИК-станции, информация от которых поступает на индикатор тактической обстановки в кабине экипажа. После обнаружения и идентификации цели производится коррекция данных ИСУ. Далее управление осуществляется в обычном режиме без использования координатора. При этом точность бомбометания (КВО) не хуже 3 м.

Аналогичные исследования с целью разработки относительно дешевых тепловизионных координаторов с неохлаждаемыми ОП проводятся рядом других ведущих фирм.

Такие ОП намечено использовать в ГСН, корреляционных системах коррекции и воздушной разведки. Чувствительные элементы матрицы ОП выполнены на основе интерметаллических (кадмия, ртути и теллура) и полупроводниковых (антимонид индия) соединений.

К перспективным оптоэлектронным системам самонаведения относится также активная лазерная ГСН, разрабатываемая фирмой «Локхид-Мартин» для оснащения перспективных УР и автономных боеприпасов.

Например, в составе ГСН экспериментального автономного авиационного боеприпаса LOCAAS применялась лазерная локационная станция, обеспечивающая обнаружение и распознавание целей путем трехмерной высокоточной съемки участков местности и находящихся на них объектов. Для получения трехмерного образа цели без ее сканирования применяется принцип интерферометрии отраженного сигнала. В конструкции ЛЛС используется генератор импульсов лазерного излучения (длина волны 1,54 мкм, частота повторения импульсов 10 Гц-2 кГц, длительность 10-20 не), а в качестве приемника - матрица чувствительных элементов с зарядовой связью. В отличие от прототипов ЛЛС, имевших растровую развертку сканирующего луча, у этой станции больший (до ± 20°) угол обзора, меньшая дисторсия изображения и значительная пиковая мощность излучения. Она сопрягается с аппаратурой автоматического распознавания целей по заложенным в намять бортовой ЭВМ сигнатурам до 50 тыс. типовых объектов.

Во время полета боеприпаса ЛЛС может осуществлять поиск цели в полосе земной поверхности шириной 750 м по курсу полета, а в режиме распознавания эта зона уменьшится до 100 м. При одновременном обнаружении нескольких целей алгоритм обработки изображений обеспечит возможность атаки наиболее приоритетной из них.

По мнению американских специалистов, оснащение ВВС США авиационными боеприпасами с активными лазерными системами, обеспечивающими автоматические обнаружение и распознавание целей с последующим их высокоточным поражением, станет качественно новым шагом в области автоматизации и будет способствовать повышению эффективности нанесения воздушных ударов в ходе ведения боевых действий на ТВД.

Радиолокационные ГСН современных УР применяются, как правило, в системах наведения авиационного оружия средней и большой дальности. Активные и полуактивные ГСН используются в УР класса «воздух - воздух» и противокорабельных ракетах, пассивные ГСН - в ПРР.

Перспективные УР, в том числе комбинированные (универсальные), предназначенные для поражения наземных и воздушных целей (класса «воздух - воздух - земля»), планируется оснащать радиолокационными ГСН с плоскими или конформными фазированными антенными решетками, выполненными с применением технологий визуализизации и цифровой обработки инверсной сигнатуры цели.

Считается, что основными преимуществами ГСН с плоскими и конформными антенными решетками по сравнению с современными координаторами являются: более эффективная адаптивная отстройка от естественных и организованных помех; электронное управление лучом диаграммы направленности с полным отказом от применения подвижных частей со значительным снижением массогабаритных характеристик и потребляемой мощности; более эффективное использование поляриметрического режима и доплеровского обужения луча; увеличение несущих частот (до 35 ГГц) и разрешающей способности, апертуры и поля обзора; снижение влияния свойств радиолокационной проводимости и теплопроводности обтекателя, вызывающих аберрацию и дисторсию сигнала. В таких ГСН возможно также применение режимов адаптивной настройки равносигнальной зоны с автоматической стабилизацией характеристик диаграммы направленности.

Кроме того, одним из направлений совершенствования следящих координаторов является создание многоканальных активно-пассивных ГСН, например тепло-визионно-радиолокационных или тепло-визионно-лазерно-радиолокационных. В их конструкции для уменьшения массогабаритных показателей и стоимости систему сопровождения цели (с гироскопической или электронной стабилизацией координатора) планируется использовать только в одном канале. В остальных ГСН будут применяться фиксированные излучатель и приемник энергии, а для изменения угла визирования намечено задействовать альтернативные технические решения, например, в тепловизионном канале - микромеханическое устройство точной юстировки линз, а в радиолокационном - электронное сканирование луча диаграммы направленности.

Опытные образцы комбинированных активно-пассивных ГСН:

слева - радиолокационно-тепловизионная гиростабилизированная ГСН для

перспективных ракет классов «воздух - земля» и «воздух - воздух»; справа -

активная радиолокационная ГСН с фазированной антенной решеткой и

пассивным тепловизионным каналом

Испытания в аэродинамической трубе разрабатываемой УР SMACM, (на рисунке справа ГСН ракеты)

Комбинированной ГСН с полуактивным лазерным, тепловизионным и активным радиолокационным каналами намечено оснастить перспективную УР JCM. Конструктивно оптоэлектронный блок приемников ГСН и радиолокационная антенна выполнены в единой следящей системе, что обеспечивает их раздельную или совместную работу в процессе наведения. В данной ГСН реализован принцип комбинированного самонаведении в зависимости от типа цели (тепло- или радиоконтрастная) и условий обстановки, в соответствии с которыми автоматически выбирается оптимальный метод наведения в одном из режимов работы ГСН, а остальные задействуются параллельно для формирования контрастного отображения цели при расчете точки прицеливания.

При создании аппаратуры наведения перспективных УР фирмы «Локхид-Мартин» и «Боинг» предполагают использовать имеющиеся технологические и технические решения, полученные в ходе работ по программам LOCAAS и JCM. В частности, в составе разрабатываемых УР SMACM и LCMCM предложено применять различные варианты модернизированной ГСН, установленной на УР AGM-169 класса «возух - земля». Поступление данных ракет на вооружение ожидается не ранее 2012 года.

Бортовая аппаратура системы наведения, комплектуемая этими ГСН, должна обеспечивать выполнение таких задач, как: патрулирование в назначенном районе в течение часа; разведка, обнаружение и поражение установленных целей. По мнению разработчиков, основными достоинствами подобных ГСН являются: повышенная помехозащищенность, обеспечение высокой вероятности попадания УР в цель, возможность применения в сложных помеховых и метеоусловиях, оптимизированные массогабаритные характеристики аппаратуры наведения, сравнительно невысокая стоимость.

Таким образом, осуществляемые в зарубежных странах НИОКР с целью создания высокоэффективных и одновременно недорогих авиационных средств поражения при существенном наращивании разведывательно-информационных возможностей бортовых комплексов как боевой, так и обеспечивающей авиации. позволят значительно повысить показатели боевого применения.

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

Создание систем высокоточного наведения на цель дальнобойных ракет класса «земля–земля» – одна из важнейших и сложных проблем при разработке высокоточного оружия (ВТО). Это обусловлено прежде всего тем, что при прочих равных условиях сухопутные цели имеют значительно меньшее соотношение «полезный сигнал/помеха» по сравнению с морскими и воздушными, а пуск и наведение ракеты осуществляются без непосредственного контакта оператора с целью.

В высокоточных ракетных комплексах дальнего огневого поражения класса «земля–земля», реализующих концепцию эффективного поражения наземных целей боевыми частями обычного снаряжения независимо от дальности стрельбы, для управления на конечном участке траектории системы инерциальной навигации комплексируются с системами самонаведения ракет, в которых используется принцип навигации по геофизическим полям Земли. Инерциальная навигационная система как базовая обеспечивает высокую помехозащищенность и автономность комплексированных систем. Это дает ряд неоспоримых преимуществ, в том числе в условиях непрерывного совершенствования систем противоракетной обороны.

Для комплексирования инерциальных систем управления с системами самонаведения по геофизическим полям Земли в первую очередь необходима специальная система информационного обеспечения.

Идеология и принципы системы информационного обеспечения определяются основными характеристиками объектов поражения и собственно комплексов вооружения. Функционально информационное обеспечение высокоточных ракетных комплексов включает в себя такие основные составляющие, как получение и дешифрование разведывательной информации, выработка целеуказания, доведение информации целеуказания до комплексов ракетного оружия.

Важнейшим элементом систем высокоточного наведения ракет являются головки самонаведения (ГСН). Одной из отечественных организаций, занимающейся разработками в данной области, является Центральный НИИ автоматики и гидравлики (ЦНИИАГ), расположенный в Москве. Там был накоплен большой опыт по разработке систем наведения ракет класса «земля–земля» с головками самонаведения оптического и радиолокационного типов с корреляционно-экстремальной обработкой сигналов.

Применение корреляционно-экстремальных систем самонаведения по картам геофизических полей путем сравнения значений геофизического поля, измеренного в полете, с заложенной в память бортовой ЭВМ его эталонной картой позволяет исключить ряд накопленных ошибок управления. Для систем самонаведения по оптическому изображению местности эталонной картой может служить оптический разведывательный снимок, на котором цель определяется практически без ошибок относительно элементов окружающего ландшафта. В силу этого ГСН, ориентирующаяся по элементам ландшафта, наводится именно в указанную точку независимо от того, с какой точностью известны ее географические координаты.

Появлению опытных образцов оптических и радиолокационных корреляционно-экстремальных систем и их ГСН предшествовал огромный объем теоретических и экспериментальных исследований в области информатики, теорий распознавания образов и обработки изображений, основ разработки аппаратного и программного обеспечения для текущих и эталонных изображений, организации банков фоно-целевой обстановки различных участков земной поверхности в различных диапазонах электромагнитного спектра, математического моделирования ГСН, вертолетных, самолетных и ракетных испытаний.

Конструкция одного из вариантов оптической ГСН приведена на рис. 1 .

Оптическая ГСН обеспечивает в полете распознавание участка ландшафта в районе цели по его оптическому изображению, сформированному объективом координатора на поверхности матричного многоэлементного фотоприемника. Каждый элемент приемника преобразует яркость соответствующего ему участка местности в электрический сигнал, который поступает на вход кодирующего устройства. Сформированный этим устройством бинарный код записывается в память ЭВМ. Здесь же хранится эталонное изображение искомого участка местности, полученное по фотоснимку и закодированное по тому же алгоритму. При сближении с целью ведется ступенчатое масштабирование путем вызова из памяти ЭВМ эталонных изображений соответствующего масштаба.

Распознавание участка местности производится в режимах захвата и сопровождения цели. В режиме сопровождения цели используется беспоисковый метод, основанный на алгоритмах теории распознавания образов.

Алгоритм работы оптической ГСН предоставляет возможность формировать сигналы управления как в режиме непосредственного наведения, так и в режиме экстраполяции углов наведения. Это позволяет не только повысить точность наведения ракеты на цель, но и обеспечить экстраполяцию сигналов управления в случае срыва сопровождения цели. Достоинство оптических ГСН – пассивный режим работы, высокая разрешающая способность, малые масса и габариты.

Радиолокационные ГСН обеспечивают высокую погодную, сезонную и ландшафтную надежность при существенном уменьшении инструментальных ошибок системы управления и целеуказания. Общий вид одного из вариантов радиолокационной ГСН приведен на рис. 2 .

Принцип действия радиолокационной ГСН основан на корреляционном сравнении текущего радиолокационного яркостного изображения местности в районе цели, получаемого на борту ракеты с помощью радиолокатора, с эталонными изображениями, синтезированными предварительно по первичным информационным материалам. В качестве первичных информационных материалов используются топографические карты, цифровые карты местности, аэрофотоснимки, космические снимки и каталог удельных эффективных поверхностей рассеяния, характеризующих отражательные радиолокационные свойства различных поверхностей и обеспечивающих перевод оптических снимков в радиолокационные изображения местности, адекватные текущим изображениям. Текущие и эталонные изображения представляются в виде цифровых матриц, и их корреляционная обработка проводится в бортовой ЭВМ в соответствии с разработанным алгоритмом сравнения. Главной целью работы радиолокационной ГСН является определение координат проекции центра масс ракеты относительно точки цели в условиях работы по местности различной информативности, заданных метеорологических условиях с учетом сезонных изменений, наличия радиотехнического противодействия и влияния динамики полета ракеты на точность съема текущего изображения.

Разработка и дальнейшее совершенствование оптических и радиолокационных ГСН базируются на научных и технических достижениях в области информатики, вычислительной техники, систем обработки изображений, на новых технологиях создания ГСН и их элементов. Разрабатываемые в настоящее время высокоточные системы самонаведения вобрали в себя накопленный опыт и современные принципы создания таких систем. Они используют высокопроизводительные бортовые процессоры, позволяющие реализовать сложные алгоритмы функционирования систем в масштабе реального времени.

Следующим шагом в создании точных и надежных систем самонаведения высокоточных ракет класса «земля–земля» стала разработка многоспектральных систем коррекции видимого, радио-, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, комплексированных с каналами прямого наведения ракет на цель. Разработка каналов прямого наведения на цель сопряжена со значительными трудностями, связанными с особенностями целей, траекторий ракет, условиями их применения, а также типом головных частей и их боевыми характеристиками.

Сложность распознавания целей в режиме прямого наведения, определяющая сложность программно-алгоритмического обеспечения высокоточного наведения, привела к необходимости интеллектуализации систем наведения. Одним из ее направлений следует считать реализацию в системах принципов искусственного интеллекта на базе нейроподобных сетей.

Серьезные успехи фундаментальных и прикладных наук в нашей стране, в том числе в области теории информации и теории систем с искусственным интеллектом, позволяют реализовать концепцию создания суперточных, прецизионных ракетных систем поражения наземных целей, обеспечивающих эффективность работы в широком спектре условий боевого применения. Одной из последних реализованных разработок в данной области является оперативно-тактический ракетный комплекс «Искандер».

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________

Кафедра радиоэлектронных устройств

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ

Санкт-Петербург

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЛГС.

2.1 Назначение

Радиолокационная головка самонаведения устанавливается на ракете класса "земля-воздух" для обеспечения на конечном этапе полета ракеты автоматического захвата цели, ее автосопровождения и выдачи сигналов управления на автопилот (АП) и радиовзрыватель (РБ).

2.2 Технические характеристики

РЛГС характеризуется следующими основными тактико-техническими данными:

1. зона поиска по направлению:

По углу места ± 9°

2. время обзора зоны поиска 1,8 - 2,0 сек.

3. время захвата цели по углу 1,5 сек (не более)

4. маμмальные углы отклонения зоны поиска:

По азимуту ± 50° (не менее)

По углу места ± 25° (не менее)

5. маμмальные углы отклонения равносигнальной зоны:

По азимуту ± 60° (не менее)

По углу места ± 35° (не менее)

6. дальность захвата цели типа самолета ИЛ-28 с выдачей сигналов управления на (АП) при вероятности не ниже 0,5 -19 км, а при вероятности не ниже 0,95 -16 км.

7 зона поиска по дальности 10 - 25 км

8. рабочий диапазон частот f ± 2,5%

9. средняя мощность передатчика 68 Вт

10. длительность ВЧ-импульса 0,9 ± 0,1 мксек

11. период следования ВЧ-импульсов Т ± 5%

12. чувствительность приемных каналов - 98дб (не менее)

13.потребдяема мощность от источников питания:

От сети 115 в 400 Гц 3200 Вт

От сети 36 в 400 Гц 500 Вт

От сети 27 600 Вт

14.вес станции – 245 кг.

3. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ И ПОСТРОЕНИЯ РЛГС

3.1 Принцип действия РЛГС

РЛГС представляет собой радиолокационную станцию 3-х сантиметрового диапазона, работающую в режиме импульсного излучения. При самом общем рассмотрении РЛГС может быть разбита на две части: - собственно радиолокационную часть и автоматическую часть, обеспечивающую захват цели, ее автоматическое сопровождение по углу и дальности и выдачу сигналов управления на автопилот и радиовзрыватель.

Радиолокационная часть станции работает обычным образом. Высокочастотные электромагнитные колебания, генерируемые магнетроном в виде очень коротких импульсов, излучаются с помощью остронаправленной антенны, принимаются той же антенной, преобразуются и усиливаются в приемном устройстве, проходят далее в автоматическую часть станции - систему углового сопровождения цели и дальномерное устройство.

Автоматическая часть станции состоит из трех следующих функциональных систем:

1. системы управления антенной, обеспечивающей управление антенной во всех режимах работы РЛГС (в режиме "наведение", в режиме "поиск" и в режиме "самонаведение", который в свою очередь, подразделяется на режимы "захват" и "автосопровождение")

2. дальномерного устройства

3. вычислителя сигналов управления, подаваемых на автопилот и радиовзрыватель ракеты.

Система управления антенной в режиме "автосопровождение" работает по так называемому дифференциальному методу, в связи с чем в станции применена специальная антенна, состоящая из сфероидального зеркала и 4-х излучателей, вынесенных на некоторое расстояние перед зеркалом.

При работе РЛГС на излучение формируется одно-лепестковая диаграмма направленности с маμмумом совпадающим с осью антенной системы. Это достигается за счет разной длины волноводов излучателей - имеется жесткий сдвиг по фазе между колебаниями разных излучателей.

При работе на прием диаграммы направленности излучателей сдвинуты относительно оптической оси зеркала и пересекаются на уровне 0,4.

Связь излучателей с приемопередающим устройством осуществляется через волноводный тракт, в котором имеются два последовательно включенных ферритовых коммутатора:

· коммутатор осей (ФКО), работающий с частотой 125 Гц.

· коммутатор приемников (ФКП), работающий с частотой 62,5 Гц.

Ферритовые коммутаторы осей переключают волноводный тракт таким образом, что сначала подключают к передатчику все 4 излучателя, формируя одно-лепестковую диаграмму направленности, а затем к двухканальному приемнику, то излучатели, создающие две диаграммы направленности, расположенные в вертикальной плоскости, то излучатели, создающие две диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. С выходов приемников сигналы попадают на схему вычитания, где в зависимости от положения цели относительно равносигнального направления, образованного пересечением диаграмм направленности данной пары излучателей, вырабатывается разностный сигнал, амплитуда и полярность которого определяется положением цели в пространстве (рис. 1.3).

Синхронно с ферритовым коммутатором осей в РЛГС работает схема выделения сигналов управления антенной, с помощью которой вырабатывается сигнал управления антенной по азимуту и по углу места.

Коммутатор приемников переключает входы приемных каналов с частотой 62,5Гц. Коммутация приемных каналов связана с необходимостью усреднения их характеристик, так как дифференциальный метод пеленгации цели требует полной идентичности параметров обоих приемных каналов. Дальномерное устройство РЛГС представляет собой систему с двумя электронными интеграторами. С выхода первого интегратора снимается напряжение, пропорциональное скорости сближения с целью, с выхода второго интегратора - напряжение, пропорциональное дальности до цели. Дальномер осуществляет захват ближайшей цели в диапазоне 10-25км с последующим ее автосопровождением до дальности 300 метров. На дальности 500 метров с дальномера выдается сигнал, служащий для взвода радио-взрывателя (РВ).

Вычислитель РЛГС является счетно-решающим устройством и служит для Формирования сигналов управления, выдаваемых РЛГС на автопилот (АП) и РВ. На АП подаётся сигнал, представляющий проекции вектора абсолютной угловой скорости луча визирования цели на поперечные оси ракеты. Эти сигналы используются для управления ракетой по курсу и тангажу. На РВ с вычислителя поступает сигнал, представляющий проекцию вектора скорости сближения цели с ракетой на полярное направление луча визирования цели.

Отличительными особенностями РЛГС по сравнению с другими аналогичными ей по своим тактико-техническим данным станциями являются:

1. применение в РЛГС длиннофокусной антенны, характеризующейся тем, что Формирование и отклонение луча осуществляется в ней с помощью отклонения одного довольно легкого зеркала, угол отклонения которого вдвое меньше угла отклонения луча. Кроме того, в такой антенне отсутствуют вращающиеся высокочастотные переходы, что упрощает ее конструкцию.

2. использование приемника с линейно-логарифмической амплитудной характеристикой, что обеспечивает расширение динамического диапазона канала до 80 дб и, тем самым, делает возможным пеленгацию источника активной помехи.

3. построение системы углового сопровождения по дифференциальному методу, обеспечивающему высокую помехозащищенность.

4. применение в станции оригинальной двухконтурной замкнутой схемы компенсации рыскания, обеспечивающей высокую степень компенсации колебаний ракеты относительно луча антенны.

5. конструктивное выполнение станции по так называемому контейнерному принципу, характеризующемуся целым рядом преимуществ в отношении снижения общего веса, использовании отведенного объема, уменьшении межблочных связей, возможности применения централизованной системы охлаждения и т. п.

3.2 Отдельные функциональные системы РЛГС

РЛГС может быть разбита на ряд отдельных функциональных систем, каждая из которых решает вполне определенную частную задачу (или несколько более или менее близких между собой частных задач) и каждая из которых в той или иной мере оформлена в виде отдельной технологической и конструктивной единицы. Таких Функциональных систем в РЛГС четыре:

3.2.1 Радиолокационная часть РЛГС

Радиолокационная часть РЛГС состоит из:

· передатчика.

· приемника.

· высоковольтного выпрямителя.

· высокочастотной части антенны.

Радиолокационная часть РЛГС предназначена:

· для генерирования высокочастотной электромагнитной энергии заданной частоты (f±2,5%) и мощности 60 Вт, которая в виде коротких импульсов (0,9 ± 0,1 мксек) излучается в пространство.

· для последующего приема отраженных от цели сигналов, их преобразования в сигналы промежуточной частоты (Fпч=30 МГц), усиления (по 2-м идентичным каналам), детектирования и выдачи на другие системы РЛГС.

3.2.2. Синхронизатор

Синхронизатор состоит из:

· узла манипуляции приема и синхронизации (МПС-2).

· узла коммутации приемников (КП-2).

· узла управления ферритовыми коммутаторами (УФ-2).

· узла селекции и интегрирования (СИ).

· узла выделения сигнала ошибки (СО)

· ультразвуковой линии задержки (УЛЗ).

· формирование импульсов синхронизации для запуска отдельных схем в РЛГС и импульсов управления приемником, узлом СИ и дальномером (узел МПС-2)

· формирование импульсов управления ферритовым коммутатором осей, ферритовым коммутатором приемных каналов и опорного напряжения (узел УФ-2)

· интегрирование и суммирование принятых сигналов, нормирование напряжения для управления АРУ, преобразование видеоимпульсов цели и АРУ в радиочастотные сигналы (10 МГц) для осуществления задержки их в УЛЗ (узел СИ)

· выделение сигнала ошибки, необходимого для работы системы углового сопровождения (узел СО).

3.2.3. Дальномер

Дальномер состоит из:

· узла временного модулятора (ЕМ).

· узла временного дискриминатора (ВД)

· двух интеграторов.

Назначением этой части РЛГС является:

· поиск, захват и сопровождение цели по дальности с выдачей сигналов дальности до цели и скорости сближения с целью

· выдача сигнала Д-500 м

Государственный комитет РФ по высшему образованию

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________

Кафедра радиоэлектронных устройств

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ

Санкт-Петербург

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЛГС.

2.1 Назначение

Радиолокационная головка самонаведения устанавливается на ракете класса "земля-воздух" для обеспечения на конечном этапе полета ракеты автоматического захвата цели, ее автосопровождения и выдачи сигналов управления на автопилот (АП) и радиовзрыватель (РБ).

2.2 Технические характеристики

РЛГС характеризуется следующими основными тактико-техническими данными:

1. зона поиска по направлению:

По азимуту ± 10°

По углу места ± 9°

2. время обзора зоны поиска 1,8 - 2,0 сек.

3. время захвата цели по углу 1,5 сек (не более)

4. маμмальные углы отклонения зоны поиска:

По азимуту ± 50° (не менее)

По углу места ± 25° (не менее)

5. маμмальные углы отклонения равносигнальной зоны:

По азимуту ± 60° (не менее)

По углу места ± 35° (не менее)

6. дальность захвата цели типа самолета ИЛ-28 с выдачей сигналов управления на (АП) при вероятности не ниже 0,5 -19 км, а при вероятности не ниже 0,95 -16 км.

7 зона поиска по дальности 10 - 25 км

8. рабочий диапазон частот f ± 2,5%

9. средняя мощность передатчика 68 Вт

10. длительность ВЧ-импульса 0,9 ± 0,1 мксек

11. период следования ВЧ-импульсов Т ± 5%

12. чувствительность приемных каналов - 98дб (не менее)

13.потребдяема мощность от источников питания:

От сети 115 в 400 Гц 3200 Вт

От сети 36 в 400 Гц 500 Вт

От сети 27 600 Вт

14.вес станции – 245 кг.

3. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ И ПОСТРОЕНИЯ РЛГС

3.1 Принцип действия РЛГС

РЛГС представляет собой радиолокационную станцию 3-х сантиметрового диапазона, работающую в режиме импульсного излучения. При самом общем рассмотрении РЛГС может быть разбита на две части: - собственно радиолокационную часть и автоматическую часть, обеспечивающую захват цели, ее автоматическое сопровождение по углу и дальности и выдачу сигналов управления на автопилот и радиовзрыватель.

Радиолокационная часть станции работает обычным образом. Высокочастотные электромагнитные колебания, генерируемые магнетроном в виде очень коротких импульсов, излучаются с помощью остронаправленной антенны, принимаются той же антенной, преобразуются и усиливаются в приемном устройстве, проходят далее в автоматическую часть станции - систему углового сопровождения цели и дальномерное устройство.

Автоматическая часть станции состоит из трех следующих функциональных систем:

1. системы управления антенной, обеспечивающей управление антенной во всех режимах работы РЛГС (в режиме "наведение", в режиме "поиск" и в режиме "самонаведение", который в свою очередь, подразделяется на режимы "захват" и "автосопровождение")

2. дальномерного устройства

3. вычислителя сигналов управления, подаваемых на автопилот и радиовзрыватель ракеты.

Система управления антенной в режиме "автосопровождение" работает по так называемому дифференциальному методу, в связи с чем в станции применена специальная антенна, состоящая из сфероидального зеркала и 4-х излучателей, вынесенных на некоторое расстояние перед зеркалом.

При работе РЛГС на излучение формируется одно-лепестковая диаграмма направленности с маμмумом совпадающим с осью антенной системы. Это достигается за счет разной длины волноводов излучателей - имеется жесткий сдвиг по фазе между колебаниями разных излучателей.

При работе на прием диаграммы направленности излучателей сдвинуты относительно оптической оси зеркала и пересекаются на уровне 0,4.

Связь излучателей с приемопередающим устройством осуществляется через волноводный тракт, в котором имеются два последовательно включенных ферритовых коммутатора:

· коммутатор осей (ФКО), работающий с частотой 125 Гц.

· коммутатор приемников (ФКП), работающий с частотой 62,5 Гц.

Ферритовые коммутаторы осей переключают волноводный тракт таким образом, что сначала подключают к передатчику все 4 излучателя, формируя одно-лепестковую диаграмму направленности, а затем к двухканальному приемнику, то излучатели, создающие две диаграммы направленности, расположенные в вертикальной плоскости, то излучатели, создающие две диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. С выходов приемников сигналы попадают на схему вычитания, где в зависимости от положения цели относительно равносигнального направления, образованного пересечением диаграмм направленности данной пары излучателей, вырабатывается разностный сигнал, амплитуда и полярность которого определяется положением цели в пространстве (рис. 1.3).

Синхронно с ферритовым коммутатором осей в РЛГС работает схема выделения сигналов управления антенной, с помощью которой вырабатывается сигнал управления антенной по азимуту и по углу места.

Коммутатор приемников переключает входы приемных каналов с частотой 62,5Гц. Коммутация приемных каналов связана с необходимостью усреднения их характеристик, так как дифференциальный метод пеленгации цели требует полной идентичности параметров обоих приемных каналов. Дальномерное устройство РЛГС представляет собой систему с двумя электронными интеграторами. С выхода первого интегратора снимается напряжение, пропорциональное скорости сближения с целью, с выхода второго интегратора - напряжение, пропорциональное дальности до цели. Дальномер осуществляет захват ближайшей цели в диапазоне 10-25км с последующим ее автосопровождением до дальности 300 метров. На дальности 500 метров с дальномера выдается сигнал, служащий для взвода радио-взрывателя (РВ).

Вычислитель РЛГС является счетно-решающим устройством и служит для Формирования сигналов управления, выдаваемых РЛГС на автопилот (АП) и РВ. На АП подаётся сигнал, представляющий проекции вектора абсолютной угловой скорости луча визирования цели на поперечные оси ракеты. Эти сигналы используются для управления ракетой по курсу и тангажу. На РВ с вычислителя поступает сигнал, представляющий проекцию вектора скорости сближения цели с ракетой на полярное направление луча визирования цели.

Отличительными особенностями РЛГС по сравнению с другими аналогичными ей по своим тактико-техническим данным станциями являются:

1. применение в РЛГС длиннофокусной антенны, характеризующейся тем, что Формирование и отклонение луча осуществляется в ней с помощью отклонения одного довольно легкого зеркала, угол отклонения которого вдвое меньше угла отклонения луча. Кроме того, в такой антенне отсутствуют вращающиеся высокочастотные переходы, что упрощает ее конструкцию.

2. использование приемника с линейно-логарифмической амплитудной характеристикой, что обеспечивает расширение динамического диапазона канала до 80 дб и, тем самым, делает возможным пеленгацию источника активной помехи.

3. построение системы углового сопровождения по дифференциальному методу, обеспечивающему высокую помехозащищенность.

4. применение в станции оригинальной двухконтурной замкнутой схемы компенсации рыскания, обеспечивающей высокую степень компенсации колебаний ракеты относительно луча антенны.

5. конструктивное выполнение станции по так называемому контейнерному принципу, характеризующемуся целым рядом преимуществ в отношении снижения общего веса, использовании отведенного объема, уменьшении межблочных связей, возможности применения централизованной системы охлаждения и т.п.

3.2 Отдельные функциональные системы РЛГС

РЛГС может быть разбита на ряд отдельных функциональных систем, каждая из которых решает вполне определенную частную задачу (или несколько более или менее близких между собой частных задач) и каждая из которых в той или иной мере оформлена в виде отдельной технологической и конструктивной единицы. Таких Функциональных систем в РЛГС четыре:

3.2.1 Радиолокационная часть РЛГС

Радиолокационная часть РЛГС состоит из:

· передатчика.

· приемника.

· высоковольтного выпрямителя.

· высокочастотной части антенны.

Радиолокационная часть РЛГС предназначена:

· для генерирования высокочастотной электромагнитной энергии заданной частоты (f±2,5%) и мощности 60 Вт, которая в виде коротких импульсов (0,9 ± 0,1 мксек) излучается в пространство.

· для последующего приема отраженных от цели сигналов, их преобразования в сигналы промежуточной частоты (Fпч=30 МГц), усиления (по 2-м идентичным каналам), детектирования и выдачи на другие системы РЛГС.

3.2.2. Синхронизатор

Синхронизатор состоит из:

· узла манипуляции приема и синхронизации (МПС-2).

· узла коммутации приемников (КП-2).

· узла управления ферритовыми коммутаторами (УФ-2).

· узла селекции и интегрирования (СИ).

· узла выделения сигнала ошибки (СО)

· ультразвуковой линии задержки (УЛЗ).

· формирование импульсов синхронизации для запуска отдельных схем в РЛГС и импульсов управления приемником, узлом СИ и дальномером (узел МПС-2)

· формирование импульсов управления ферритовым коммутатором осей, ферритовым коммутатором приемных каналов и опорного напряжения (узел УФ-2)

· интегрирование и суммирование принятых сигналов, нормирование напряжения для управления АРУ, преобразование видеоимпульсов цели и АРУ в радиочастотные сигналы (10 МГц) для осуществления задержки их в УЛЗ (узел СИ)

· выделение сигнала ошибки, необходимого для работы системы углового сопровождения (узел СО).

3.2.3. Дальномер

Дальномер состоит из:

· узла временного модулятора (ЕМ).

· узла временного дискриминатора (ВД)

· двух интеграторов.

Назначением этой части РЛГС является:

· поиск, захват и сопровождение цели по дальности с выдачей сигналов дальности до цели и скорости сближения с целью

· выдача сигнала Д-500 м

· выдача импульсов селекции для стробирования приемника

· выдача импульсов ограничения времени приема.

3.2.4. Система управления антенной (СУА)

Система управления антенной состоит из:

· узла поиска и гиростабилизации (ПГС).

· узла управления головкой антенны (УГА).

· узла автомата захвата (A3).

· узла запоминания (ЗП).

· выходных узлов системы управления антенной (УС) (по каналу φ и каналу ξ).

· узла электрической пружины (ЗП).

Назначением этой части РЛГС является:

· управление антенной при взлете ракеты в режимах наведение, поиск и подготовка к захвату (узлы ПГС, УГА, УС и ЗП)

· захват цели по углу и ее последующее автосопровождение (узлы A3, ЗП, УС, и ЗП)

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ УГЛОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ЦЕЛИ

В функциональной схеме системы углового сопровож­дения цели отраженные импульсные сигналы высокой час­тоты, принятые двумя вертикальными или горизонталь­ными излучателями антенны, через ферритовый коммутатор (ФКО) и ферритовый коммутатор приемных каналов - (ФКП) поступают на входные фланцы радиочастотного приемного блока. Для уменьшения отражений от детекторный секций смесителей (СМ1 и СМ2) и от разрядников защиты прием­ника (РЗП-1 и РЗП-2) в течение времени восстановления РЗП, ухудшающих развязку между приемными каналами, перед разрядниками (РЭП) поставлены резонансные ферритовые вентили (ФВ-1 и ФВ-2). Отраженные импульсы, поступившие на входы радиочастотного приемного блока, через резо­нансные вентили (Ф A-1 и Ф В-2) подаются на смесители (CM-1 и СМ-2) соответствующих каналов, где смешиваясь с колебаниями клистронного генератора, преобразуются в импульсы промежуточной частоты. С выходов смесителей 1-го и 2-го каналов импульсы промежуточной частоты поступают на предварительные усилители промежуточной частоты соответствующих каналов - (узел ПУПЧ). С выхода ПУПЧ усиленные сигналы промежуточной частоты поступают на вход линейно-логарифмического усилителя промежуточ­ной частоты (узлы УПЧЛ). Линейно-логарифмические усилители промежуточной частоты производят усиление, детек­тирование и последующее усиление по видеочастоте пос­тупивших с ПУПЧ импульсов промежуточной частоты.

Каждый линейно-логарифмический усилитель состоит из следующих функциональных элементов:

· Логарифмического усилителя, в состав которого входит УПЧ (6 каскадов)

· Транзисторов (ТР) для развязки усилителя от линии сложения

· Линии сложения сигналов (ЛС)

· Линейного детектора (ЛД), который в диапазоне входных сигналов порядка 2-15дб дает линейную зависимость входных сигналов от выходных

· Суммирующего каскада (Σ), в котором происходит сложение линейной и логарифмической составляющей характеристики

· Видеоусилителя (ВУ)

Линейно-логарифмическая характеристика приемника необходима для расширения динамического диапазона приемного тракта до 30 дб и устранения перегрузок, обусловленных действием помех. Если рассматривать амплитудную характеристику, то на начальном участке она линейна и сигнал пропорционален входному, при возрастании входного сигнала приращение выходного сигнала уменьшается.

Для получения логарифмической зависимости в УПЧЛ применен метод последовательного детектирования. Первые шесть каскадов усилителя работают как линейные усилители при малых уровнях входных сигналов и как детекторы - при больших уровнях сигналов. Видеоимпульсы, образующиеся при детектировании, с эмиттеров транзисторов УПЧ поступают на базы транзисторов развязки, на общей коллекторной нагрузке которых происходит их сложение.

Для получения начального линейного участка характеристики, сигнал с выхода УПЧ подается на линейный детектор (ЛД). Общая линейно-логарифмическая зависимость получается в результате сложения логарифмической и линейной амплитудной характеристики в каскаде сложения.

В связи с необходимостью иметь достаточно стабильный уровень шумов приемных каналов. В каждом приемном канале применена система инерционной автоматической регулировки усиления по шумам (АРУ). Для этой цели выходное напряжение с узла УПЧЛ каждого канала поступает на узел ПРУ. Через предварительный усилитель (ПРУ), ключ (КЛ) это напряжение поступает на схему выработки ошибки (СВО), в которую вводится также опорное напряжение "уровень шумов" с резисторов R4, R5, величина которых определяет, уровень шумов на выходе приемника. Разница между напряжением шумов и напряжением опоры является выходным сигналом видеоусилителя узла АРУ. После соответствующего усиления и детектирования сигнал ошибки в виде постоянного напряжения подается на последний каскад ПУПЧ. Для исключения работы узла АРУ от различного рода сигналов, которые могут иметь место на входе приемного тракта (АРУ должно работать только по шумам), введена коммутация как системы АРУ, так и клистрона блока. Система АРУ нормально заперта и открывается лишь на время строб-импульса АРУ, который расположен вне зоны приема отраженных сигналов (через 250 мксек после импульса запуска ПРД). Для того, чтобы исключить влияние различного рода внешних помех на уровень шумов, генерация клистрона срывается на время работы АРУ, для чего строб-импульс поступает также и на отражатель клистрона (через выходной каскад системы АПЧ). (рис 2.4)

Необходимо отметить, что срыв генерации клистрона во время работы АРУ приводит к тому, что составляющая шумов, которая создается смесителем, не учитывается системой АРУ, что приводит к некоторой нестабильности общего уровня шумов приемных каналов.

На узлы ПУПЧ обоих каналов, которые являются единственными линейными элементами приемного тракта (по промежуточной частоте) заводятся почти все управляющие и коммутирующие напряжения:

· Регулирующие напряжения АРУ;

В радиочастотном приемном блоке РЛГС находится также схема автоматической подстройки частоты клистро­на (АПЧ), в связи с тем, что в системе подстройки при­менен клистрон с двойным управлением по частоте - эле­ктронным (в небольшом диапазоне частот) и механическим (в большом диапазоне частот) система АПЧ также подраз­деляется на электронную и электромеханическую систему подстройки частоты. Напряжение с выхода электронной АПЧ подается на отражатель клистрона и осуществляет электронную подстройку частоты. Это же напряжение поступает на вход схемы электромеханической подстройки частоты, где преобразуется в переменное напряжение, и далее подается на обмотку управления двигателя, который осуществляет механическую подстройку частоты клистрона. Для нахождения правильной настройки гетеродина (клис­трона), соответствующей разностной частоте порядка 30 МГЦ, в АПЧ предусмотрена схема электромеханического поиска и захвата. Поиск происходит во всем диапазоне перестройки частоты клистрона при отсутствии сигнала на входе АПЧ. Система АПЧ работает лишь во время излучения зондирующего импульса. Для этого питание 1-гo каскада узла АПЧ осуществляется продифференцированным старт-импульсом.

С выходов УПЧЛ видеоимпульсы цели поступают в синхронизатор на схему суммирования (СХ "+") в узле СИ и на схему вычитания (СХ "-") в узле СО. Импульсы цели с выходов УПЧЛ 1-го и 2-го каналов, промодулированные частотой 123 Гц (с этой частотой осуществляется коммутация осей), через эмиттерные повторители ЗП1 и ЗП2 попадают на схему вычитания (СХ "-"). С выхода схемы вычитания разностный сигнал, полученный в результате вычитания сигналов 1-го канала из сигналов 2-го канала приемника, попадает на ключевые детекторы (КД-1, КД-2), где осуществляется его селективное детектирование и разделение сигнала ошибки по осям "ξ" и "φ". Разрешающие импульсы, необходимые для работы ключевых детекторов, формируются в специальных схемах в этом же узле. На одну из схем формирования разрешающих импульсов (СФРИ) поступают импульсы интегрированной цели из узла "СИ" синхронизатора и опорное напряжение 125– (I) Гц, на другую - импульсы интегрированной цели и опорное напряжения 125 Гц – (II) в противофазе. Разрешающие импульсы формируются из импульсов интегрированной цели в момент положительного полупериода опорного напряжения.

Опорные напряжения 125 Гц –(I), 125 Гц – (II), сдвинутые относительно друг друга на 180, необходимые для работы схем формирования разрешающих импульсов (СФРИ) в узле СО синхронизатора, а также опорное напряжение по каналу "φ" вырабатывается путем последовательного деления на 2 частоты повторения станции в узле КП-2 (коммутация приемников) синхронизатора. Деление частоты производится с помощью делителей частоты, представляющих собой RS-триггеры. Схема формирования импульса запуска делителей частоты (ОΦЗ) запускается задним фронтом продифференцированного отрицательного импульса ограничения времени приема (Т= 250 мксек), который поступает с дальномера. Со схемы выдачи напряжения 125 Гц - (I), и 125 Гц – (II) (СВ) снимается импульс синхронизации с частотой 125 Гц, поступающий на делитель частоты в узле УФ-2 (ДЧ).Кроме этого напряжение 125 Гц поступает на схему формирования сдвига на 90 относительно опорного напряжения. Схема формирования опорного напряжения по каналу (TOH φ) собрана на триггере. Импульс синхронизации 125 Гц подается на схему делителя в узле УФ-2, с выхода этого делителя (ДЧ) снимается опорное напряжение "ξ" с частотой 62,5 Гц, подаваемое в узел УС и также в узел КП-2 для Формирования сдвинутого на 90 градусов опорного напряжения.

В узле УФ-2 также формируются импульсы тока коммутации осей с частотой 125 Гц и импульсы тока коммутации приемников с частотой 62,5 Гц, (рис. 4.4).

Разрешающий импульс открывает транзисторы ключевого детектора и конденсатор, являющийся нагрузкой ключевого детектора, заряжается до напряжения, равного амплитуде результирующего импульса, приходящего со схемы вычитания. В зависимости от полярности приходящего импульса заряд будет носить положительный или отрицательный знак. Амплитуда результирующих импульсов пропорциональна углу рассогласования между направлением на цель и направлением равносигнальной зоны, поэтому напряжение до которого заряжен конденсатор ключевого детектора, является напряжением сигнала ошибки.

С ключевых детекторов сигнал ошибки с частотой 62,5 Гц и амплитудой, пропорциональной углу рассогласования между направлением на цель и направлением равносигнальной зоны, поступают через ЗП (ЗПЗ и ЗПЧ) и видеоусилители (ВУ-3 и ВУ-4) на узлы УС-φ и УС-ξ системы управления антенной (рис. 6.4).

Импульсы цели и шумы УПЧЛ 1-го и 2-го каналов подаются также на схему сложения СХ+ в узла (СИ) синхронизатора, в котором осуществляется временная селекция и интегрирование. Временная селекция импульсов по частоте повторения используется для борьбы с несинхронными импульсными помехами. Защита РЛС от несинхронных импульсных помех может быть осуществлена путем подачи на схему совпадения не задержанных отраженных сигналов и тех же сигналов, но задержанных на время, точно равное периоду повторения излучаемых импульсов. При этом через схему совпадения пройдут лишь те сигналы период следования которых точно равен периоду следования излучаемых импульсов.

С выхода схемы сложения импульс цели и шумы через фазоинвертор (Φ1) и эмиттерный повторитель (ЗП1) поступают на каскад совпадения. Схема суммирования и каскад совпадения являются элементами замкнутой системы интегрирования с положительной обратной связью. Схема интегрирования и селектор работают следующим образом. На вход схемы (Σ) поступают импульсы суммированной цели с шумами и импульсы интегрированной цели. Их сумма поступает на модулятор и генератор (МиГ) и на УЛЗ. В данном селекторе используется ультразвуковая линия задержки. Она состоит из звукопровода с электромеханическими преобразователями энергии (пластины кварца). УЛЗ могут использоваться для задержки как ВЧ импульсов (до 15 МГц), так и видеоимпульсов. Но при задержке видеоимпульсов происходит значительное искажение формы сигнала. Поэтому в схеме селектора сигналы, подлежащие задержке, вначале преобразуются с помощью специального генератора и модулятора в ВЧ импульсы с частотой заполнения 10 МГц. С выхода УЛЗ задержанный на период повторения РЛС импульс цели поступает на УПЧ-10, с вывода УПЧ-10 задержанный и продетектированный на детекторе(Д) сигнал через ключ (КЛ) (УПЧ-10) подается на каскад совпадения (КС), на этот же каскад подается суммированный импульс цели.

На выходе каскада совпадения получается сигнал, пропорциональный произведению выгодных напряжений, поэтому импульсы цели, синхронно поступающие на оба входа КС, легко проходят каскад совпадения, а шумы и несинхронные помехи сильно подавляются. С выхода (КС) импульсы цели через фазоинвертор (Φ-2) и (ЗП-2) снова поступают на схему (Σ), замыкая тем самым кольцо обратной связи, кроме тoгo, интегрированные импульсы цели поступают в узел СО, на схемы формирования разрешающих импульсов ключевых, детекторов (ОФРИ 1) и (ОФРИ 2).

Интегрированные импульсы с выхода ключа (КЛ) помимо каскада совпадения поступают на схему защиты от несинхронной импульсной помехи (СЗ), на второе плечо которой поступают импульсы суммированной цели и шумы с (3П 1). Схема защиты от несинхронной помехи представляет собой схему совпадения на диодах, которая пропускает наименьшее из двух синхронно действующих на ее входах напряжении. Так как интегрированные импульсы цели всегда значительно больше суммированных, а напряжение шумов и помех сильно подавляется в схеме интегрирования, то в схеме совпадения (СЗ), по существу, происходит селекция суммированных импульсов цели импульсами интегрированной цели. Получаемый в результате импульс "прямой цели" обладает той же амплитудой и формой, что и суммированный импульс цели, в то время как шумы и несинхронные помехи подавляются. Импульс прямой цели поступает на временной дискриминатор схемы дальномера и узел автомата захвата, системы управления антенной. Очевидно, что при использовании данной схемы селекции необходимо обеспечить весьма точное равенство времени задержки в УЛЗ и периода следования излучаемых импульсов. Это требование можно выполнить путем использования специальных схем формирования импульсов синхронизации, в которых стабилизация периода повторения импульсов осуществляется УЛЗ схемы селекции. Генератор импульсов синхронизации расположен в узле МПС - 2 и является блокинг-генератором (ЗВГ) с собственным периодом автоколебаний, немного больше времени задержки в УЛЗ, т.е. больше 1000 мкс. При включении РЛС, первый импульс ЗВГ дифференцируется и запускает БГ-1, с выхода которого снимается несколько импульсов синхронизации:

· Отрицательный импульс синхронизации Т=11 мкс подается вместе с импульсом селекции дальномера на схему (СУ), которая формирует импульсы управления узла СИ на время действия которых открывается каскад манипуляции (КМ) в узле (СИ) и происходит работа каскада сложения (СХ +) и всех последующих. В результате импульс синхронизации БГ1 проходит через (СХ +), (Φ 1), (ЭП-1), (Σ), (МиГ), (УЛЗ), (УПЧ-10), (Д) и задержанный на период повторения РЛС (Тп=1000мкс), запускает ЗБГ передним фронтом.

· Отрицательный импульс запирания УПЧ-10 Т = 12 мкс запирает ключ (КЛ) в узле СИ и тем самым препятствует попаданию импульса синхронизации БГ-1 в схему (КС) и (СЗ).

· Отрицательный дифференцированный импульс синхронизации запускает схему формирования импульса запуска дальномера (СΦЗД) импульс запуска дальномера синхронизирует временной модулятор (ВМ), а также через линию задержки (ЛЗ) поступают на схему формирования импульса запуска передатчика СΦЗП. В схеме (ВМ) дальномера по фронту импульса запуска дальномера формируются отрицательные импульсы ограничения времени приема f = 1 кГц и Т =250 мкс. Они подаются назад в узел МПС-2 на ЗБГ для исключения возможности срабатывания ЗБГ от импульса цели, кроме того задним фронтом импульса ограничения времени приема запускается схема формирования строб-импульса АРУ (СФСИ), а строб-импульсом АРУ - схема формирования импульсов манипуляции (СΦМ). Эти импульсы подаются в радиочастотный блок.

Сигналы ошибки с выхода узла (СО) синхронизатора поступают в узлы углового сопровождения (УС φ, УС ξ) системы управления антенной на усилители сигнала ошибки (УСО и УСО). С выхода усилителей сигнала ошибки сигналы ошибки поступают на парафазные усилители (ПФУ), с выходов которых сигналы ошибки в противоположных фазах подаются на входы фазового детектора - (ФД 1). На фазовые детекторы подаются также опорные напряжения с выходов ФД 2 мультивибраторов опорных напряжений (МВОН), на входы которых подаются опорные напряжения с узла УФ-2 (канал φ) или узла КП-2 (каналу ξ) синхронизатора. С выходов фазовых детекторов напряжения сигналов, ошибки подаются на контакты реле подготовки захвата (РПЗ). Дальнейшая работа узла зависит от режима работы системы управления антенной.

5. ДАЛЬНОМЕР

В дальномере РЛГС 5Г11 применена электрическая схема измерения дальности с двумя интеграторами. Данная схема позволяет получить большую скорость захвата и сопровождения цели, а также выдавать дальность до цели и скорость сближения в виде постоянного напряжения. Система с двумя интеграторами осуществляет запоминание последней скорости сближения при кратковременном пропадании цели.

Работа дальномера может быть описана следующим образом. Во временном дискриминаторе (ВД) временная задержка импульса, отраженного от цели, сравнивается с временной задержкой импульсов сопровождения ("Ворот"), создаваемой электрическим временным модулятором (ВM),в который входит схема линейной задержки. Схема автоматически обеспечивает равенство между задержкой ворот и задержкой импульса цели. Так как задержка импульса цели пропорциональна расстоянию до цели, а задержка ворот пропорциональна напряжению на выводе второго интегратора, то в случае линейной зависимости между задержкой ворот и этим напряжением, последнее будет пропорционально расстоянию до цели.

Временной модулятор (ВМ), кроме импульсов "ворот", Формирует импульс ограничения времени приема и импульс селекции дальности, причем, в зависимости от того находится ли РЛГС в режиме поиска или захвата цели меняется его длительность. В режиме "поиск" Т = 100мкс, а в режиме "захват" Т = 1,5мкс.

6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АНТЕННОЙ

В соответствии с задачами, выполняемыми СУА, последняя может быть условно разбита на три отдельные системы, каждая из которых выполняет вполне определенную функциональную задачу.

1. Система управления головкой антенны. В нее входит:

· узел УГА

· схема запоминания по каналу "ξ" в узле ЗП

· привод - электродвигатель типа СД-10а, управляемый посредством электромашинного усилителя типа УДМ-3А.

2. Система поиска и гиростабилизации. В нее входят:

· узел ПГС

· выходные каскады узлов УС

· схема запоминания по каналу "φ" в узле ЗП

· привод на электромагнитных поршневых муфтах с датчиком угловых скоростей (ДУСос) в цепи обратной связи и узла ЗП.

3. Система углового сопровождения цели. В нее входят:

· узлы: УС φ, УС ξ, A3

· схема выделения сигнала ошибки в узле СО синхронизатора

· привод на электромагнитных порошковых муфтах с ДУСом в обратной связи и узла ЗП.

Рассмотрение работы СУА целесообразно провести последовательно, в порядке выполнения ракетой следующих эволюций:

1. "взлет",

2. "наведение" по командам с земли

3. "поиск цели"

4. "предварительный захват"

5. "окончательный захват"

6. "автоматическое сопровождение захваченной цели"

С помощью специальной кинематической схемы блока обеспечивается необходимый закон движения зеркала антенны, а следовательно и перемещение характеристик направленности по азимуту (ось φ) и наклону (ocь ξ) (puc.8.4).

Траектория движения зеркала антенны зависит от режима работы системы. В режиме "сопровождение" зеркало может совершать только простые движения по оси φ - на угол 30°, и по оси ξ - на угол 20°. При работе в режиме "поиск", зеркало совершает синусоидальное колебание относительно оси φ н (от привода оси φ) с частотой 0.5 Гц и амплитудой ± 4°, и синусоидальное колебание относительно оси ξ (от профиля кулачка) с частотой f = 3 Гц и амплитудой ± 4°.

Таким образом обеспечивается просмотр зоны 16"х16" т.к. угол отклонения характеристики направленности в 2 раза больше угла поворота зеркала антенны.

Кроме того, просматриваемая зона перемещается по осям (приводами соответствующих осей) командами с земли.

7. РЕЖИМ "ВЗЛЕТ"

При взлете ракеты зеркало антенны РЛГС должно находиться в нулевом положении "слева-вверху", что обеспечивается системой ПГС (по оси φ и по оси ξ).

8. РЕЖИМ "НАВЕДЕНИЕ"

В режиме наведения положение луча антенны (ξ =0 и φ =0) в пространстве задается с помощью управляющих напряжений, которые снимаются с потенциометров и узла гиростабилизации зоны поиска (ГС) и заводится соответственно в каналы узла ПГС.

После вывода ракеты в горизонтальный полет, в РЛГС через бортовую станцию подачи команд (СПК) подается разовая команда "наведение". По этой команде узел ПГС удерживает луч антенны в горизонтальном положении, разворачивая его по азимуту в направлении, задаваемом командами с земли "доворот зоны по "φ".

Система УГА в этом режиме удерживает голову антенны в нулевом положении относительно оси "ξ".

9. РЕЖИМ "ПОИСК".

При сближении ракеты с целью до расстояния примерно равного 20-40 км, через СПК на станцию подается разовая команда "поиск". Эта команда поступает в узел (УГА), при этом происходит переключение узла в режим скоростной следящей системы. В этом режиме на вход усилителя переменного тока (УС) узла (УГА) поступает сумма фиксированного сигнала частоты 400 Гц (36В) и напряжение скоростной обратной связи с токогенератора ТГ-5А. При этом вал исполнительного двигателя СД-10А начинает вращаться с фиксированными оборотами, и через кулачковый механизм заставляет качаться зеркало антенны относительно штока (т.е. относительно оси "ξ") с частотой 3 Гц и амплитудой ± 4°. Одновременно двигатель вращает синусный потенциометр - датчик (СПД), выдающий напряжение "заводка" с частотой 0,5 Гц на азимутальный канал системы ПГС. Это напряжение подается на суммирующий усилитель (УС) узла (КС φ) и далее на привод антенны по оси. В результате этого зеркало антенны начинает совершать колебания по азимуту с частотой 0,5 Гц и амплитудой ± 4°.

Синхронное качание зеркала антенны системами УГА и ПГС, соответственно по углу места и азимуту, создает поисковое движение луча, показанное на рис. 3.4.

В режиме "поиск" выходы фазовых детекторов узлов (УС - φ и УС - ξ) контактами обесточенного реле (РПЗ) отключены от входа суммирующих усилителей (СУ).

В режиме "поиск" на вход узла (ЗП) по каналу "φ" поступает напряжение отработки "φ н " и напряжение с гироазимута "φ г ", по каналу "ξ" - напряжение обработки "ξ п ".

10. РЕЖИМ "ПОДГОТОВКА ЗАХВАТА".

Для уменьшения времени обзора поиск цели в РЛГС осуществляется с большой скоростью. В связи с этим в станции применяется двухступенчатая система захвата цели, с запоминанием положения цели при первом обнаружении, с последующим возвратом антенны в запомненное положение и вторичным окончательным захватом цели, после которого уже следует ее автосопровождение. Как предварительный, так и окончательный захват цели осуществляете схемой узла A3.

При появлении цели в зоне поиска станции видеоимпульсы "прямой цели" со схемы защиты от несинхронных помех узла (СИ) синхронизатора начинают поступать через усилитель сигнала ошибки (УСО) узла (АЗ) на детекторы (Д-1 и Д-2) узла (A3). При достижении ракетой дальности, на которой отношение сигнал/шум оказывается достаточным для срабатывания каскада реле подготовки захвата (КРПЗ), последний вызывает срабатывание реле подготовки захвата (РПЗ) в узлах (УС φ и УС ξ). Автомат захвата (A3) при этом сработать не может, т.к. он отпирается напряжением со схемы (АПЗ), которое подается только через 0,3 сек после срабатывания (АПЗ) (0,3 сек - время, необходимое для возврата антенны в точку, где была первоначально обнаружена цель).

Одновременно со срабатывании реле (РПЗ):

· от узла запоминания(ЗП) отключаются входные сигналы "ξ п " и "φ н "

· со входов узлов (ПГС) и (УГА) снимаются напряжения, управляющие поиском

· узел запоминания (ЗП) начинает выдавать запомненные сигналы на входы узлов (ПГС) и (УГА).

Для компенсации ошибки схем запоминания и гиростабилизации на входы узлов (ПГС) и (УГА) одновременно с запомненными напряжениями с узла (ЗП) подается напряжение качания (f = 1,5 Гц), вследствие чего, при возвращении антенны в запомненную точку происходит качание луча с частотой 1,5 Гц и амплитудой ± 3° .

В результате срабатывания реле (РПЗ) в каналах узлов (УС) и (УС) на вход приводов антенны по каналам "φ" и "ξ" одновременно с сигналами с ПГС подключаются выходы узлов (УС), в результате чего приводы начинают управляться также и сигналом ошибки системы углового сопровождения. Благодаря этому при повторном попадании цели в диаграмму направленности антенны система сопровождения втягивает антенну в равносигнальную зону, облегчая возврат в запомненной точку, повышая, таким образом, надежность захвата.

11. РЕЖИМ "ЗАХВАТА"

По истечении 0,4 сек после срабатывания реле подготовки захвата, снимается блокировка. В результате этого, при повторном попадании цели в диаграмму направленности антенны происходит срабатывание каскада реле захвата (КРЗ), который вызывает:

· срабатывание реле захвата (РЗ) в узлах (УС "φ" и УС "ξ") отключающих сигналы, поступающие с узла (ПГС). Система управления антенной переходит в режим автоматического сопровождения цели

· срабатывание реле (РЗ) в узле УГА. В последнем происходит отключение сигнала, поступающего с узла (ЗП) и подключение потенциала "земли". Под воздействием появившегося сигнала система УГА возвращает зеркало антенны в нулевое положение по оси "ξ п ". Возникающий при этом, вследствие увода равносигнальной зоны антенны с цели, сигнал ошибки отрабатывается системой СУД, по основным приводам "φ" и "ξ". Во избежание срыва сопровождения, возврат антенны к нулю по оси "ξ п " производится с пониженной скоростью. При достижении зеркалом антенны нулевого положения по оси "ξ п ". срабатывает система фиксации зеркала.

12. РЕЖИМ "АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ЦЕЛИ"

С выхода узла СО со схем видеоусилителей (ВУЗ и ВУ4) разделенный по осям "φ" и "ξ" сигнал ошибки частотой 62,5 Гц поступает через узлы УС "φ" и УС "ξ" на фазовые детекторы. На фазовые детекторы также заводится опорное напряжение "φ" и "ξ" , поступающее со схемы триггера опорных напряжений (ТОН "φ") узла КП-2 и схемы формирования импульсов коммутации (СΦИКМ "П") узла УФ-2. С фазовых детекторов сигналы ошибки поступают на усилители (СУ "φ" и СУ "ξ") и далее на приводы антенны. Под воздействием поступившего сигнала привод поворачивает зеркало антенны в сторону уменьшения сигнала ошибки, осуществляя тем самым слежение за целью.

Рисунок расположен в конце всего текста. Схема разбита на три части. Переходы выводов из одной части в другую, обозначены цифрами.