|
| |
|
Слаботочка Книги Глава 11. САМОЛЕТНЫЕ РЛС Всю самолетную радиолокационную аппаратуру можно разделить на две группы: РЛС обзора пространства и РЛС землеобзора. К первой группе относятся радиолокаторы, предназначенные для защиты своих самолетов и перехвата самолетов противника, обхода препятствий в воздухе и на местности. Вторую группу составляют РЛС кругового обзора, РЛС бокового обзора и, в частности, самолетные радиолокационные бомбоприцелы. § 79. Комбинированные РЛС, устанавливаемые на пассажирских и военно-транспортных самолетах [40, 54, 77] 79.1. Режимы работы. Комбинированные РЛС рассчитаны на следующие режимы работы; обнаружение центра грозовой деятельности; предотвращение столкновений с воздушными и наземными препятствиями и навигация по сигналам наземных радиолокационных маяков. Для РЛС такого назначения наиболее подходящие длины волн 3 и 5 см. При А, = 3 см можно осуществить меньшую по весу и габаритам PJ С н более точно выявить центры грозовой деятельности, но в случае интенсивного дождя и снега дальность действия 5-см станции будет больше. На тех и других волнах получается достаточно узкий иглообразный луч (единицы градусов) для предупреждения столкновений с метеорологическими, воздушными и наземными препятствиями; для сов-, местной работы с наземными маяками формируется веерный луч, расширенный в вертикальной плоскости по закону косеканс-квадрат. Антенна монтируется на площадке, которая стабилизируется в пространстве, чтобы поперечный и продольный крены самолета не изменяли оси вращения луча антенны и не нарушали этим наблюдения за встречными самолетами и препятствиями. Кроме того, для контроля метеорологического состояния атмосферы на разных высотах предусматривают изменение наклона антенны. Сектор обзора рассматриваемой РЛС ограничивают передней полусферой (до ± 120° по азимуту). Благодаря этому сокращается период обзора и, что еще важнее, упрощается размещение станций: антенна с обтекателем монтируется в носовой части самолета, а РЛС - под антенной. Дальность действия РЛС в режиме препятствия достигает нескольких десятков километров, а в режиме маяк - 300-350 км благодаря применению активного ответа. Однозначному измерению этих дальностей соответствуют частоты следования импульсов около 1,5 кГц и 400 Гц. При выбранной системе обзора пространства наиболее подходящий индикатор - секторный с вынесенным центром (рис. 11.1). Удаление центра развертки С от экрана определяется граничными значениями сектора обзора по азимуту (± 75° на рис. 11.1, а). Масштабные метки получаются электронным способом, причем метки дальности имеют форму дуг с центром в точке С, а метки азимута радиально расходятся из той же точки. 298 Первая масштабная метка дальности (нуль дальности) находится вне центра развертки, она имеет вид дуги 00 на экране. Полученное таким образом изображение с .открытьт центром- значительно улучшает различимость сигналов по азимуту в области малых дальностей. Для раскрытия центра зондирующий импульс передатчика задерживают относительно запуска развертки дальности на время движения электронного луча от С до О. 79.2. Схема изоэхо . Как известно, динамический диапазон изменения яркости отметок на экране ИКО небольшой. Поэтому, если не принять особых мер, то не удастся выявить центр грозовой деятельно-  Рис. 11.1. Экран индикатора РЛС метеорологического обеспечения полетов при облучении грозовых фронтов (а) и воздушного пространства (б). сти, представляющий из-за высокой турбулентности (завихрений) большую опасность для самолета. Турбулентност{з пропорциональна изменению (градиенту) интенсивности дождя. Это и позволяет с помощью так называемой схемы изоэхо получить четкие контуры зоны наибольшей грозовой активности. Схема изоэхо состоит из двух пороговых каскадов: один каскад подавляет очень слабые сигналы (шумы, отражения от неинтенсивных осадков), а второй пропускает только сильные сигналы, соответствующие наиболее интенсивным осадкам. Затем выходное напряжение второго каскада меняет свой знак и складывается с сигналами, пропущенными первым каскадом. В результате области наибольших осадков получаются на экране индикатора затемненными (Л и В на рис. 11.1, а), а за пределами этой области изображение осадков оказывается ярким, так как оно создается сигналами, пропущенными только первым пороговым каскадом. Чем меньше расстояние между внешним и внутренним контуром области грозовой деятельности, тем больше изменение (градиент) интенсивности осадков. С пульта пилота можно регулировать верхний порог, от которого зависит граница изображения центра грозовой деятельности. Схема изоэхо значительно облегчаег маневрирование и освобождает пилота от необходимости облетать всю штормовую зону, которая может быть очень большой по размерам. 79.3. Обход препятствий. Послесвечение экрана трубки должно быть достаточно большим для определения трассы встречного самолета (рис. ил, б). Если отметка самолета перемещается к центру раз-  Рис. 11.2. Влияние высоты полета самолета относительно наземного препятствия на положение отметки этого препятствия относительно кольца безопасности. вертки (цель А), то опасность столкновения с ним наибольшая и пилоту необходимо немедленно изменить курс. Если же отметки движутся Вдругих направлениях (цели £, В), то столкновения с соответствующими самолетами маловероятны или полностью исключены. К числу особых меток на экране индикатора относится так называемое кольцо безопасности, соответствующее наклонной дальности Д = Дго (рис. П.2). Центр этого кольца совпадаете началом смещенной развертки. Кольцо используется в режиме препятствия . Так как в этом режиме секторный (круговой) обзор производится иглообразным лучом, то антенна облучает только полосу земной поверхности, удаленную от самолета на расстояние Д = Ясо5есб, (П.1) где Н - высота полета относительно этой полосы; б - угол наклона луча антенны. Пусть самолет летит по линии 1, 2,3,4, ... на предельно допустимой высоте Ягп относительно вершины А возвышенности (рис. П.2, а), Так как. дальность -цели постепенно уменьшается (Д > Д > Д р), отметка возвышенности (рис. П.2, б) приближается к кольцу безопасности и в положении 3 сливается с ним. После этого {4) возвышенность не облучается антенной РЛС и новой отметки не появляется. В случае полета на меньшей высоте (/, 2, 3) отметка 4 оказывается внутри кольца безопасности (рис. П.2, а, в), и это требует от пилота подъема на большую высоту. - В режиме шаяк РЛС посылает запросные радиоимпульсы, на которые наземный радиомаяк отвечает со сдвигом по несущей частоте. Благодаря этому ответный сигнал, который принимается и дешифруется по второму приемному каналу самолетной РЛС, свободен от помех, вызываемых отражениями от местности. Обычно кодирование ответного сигнала производится в виде серии импульсов, равноотстоящих по дальности примерно на 1,6 км. Так как отметки этих импульсов располагаются радиально, то по первой отметке можно определить дальность, а по их совокупности - азимут маяка. § 80. РЛС перехвата и прицеливания [13, 22, 33, 78] 80.1. Назиачеиие. Основным радиолокационным прибором истребителя является радиодальномер или РЛС перехвата и прицеливания. Радиолокационный дальномер предназначен для автоматического определения дальности цели с вводом этой координаты в вычислитель оптического или инфракрасного прицела. Если такого прицела на истребителе нет, то используется импульсная РЛС перехвата и причаливания, функции которой шире, чем дальномера, а именно: обзрр пространства в одном или более секторах (в передней, задней Набоковых полусферах); обнаружение и опознавание целей;- переход в режим автосопровождения одной или нескольких целей с точным измерением их координат и скоростей с последующей выдачей этих данных в вычислитель огневых средств. 80.2. Тактические и технические показатели РЛС. По мере совершенствования истребителей меняются функции и технические показатели устанавливаемых на них РЛС, например РЛС перехвата и прицеливания РП-1, предназначенная для обзора только передней полусферы ( ± 60° по азимуту и от -f 26 до -14° по углу места), имеет такие данные: РЛС работает в импульсном режиме на сантиметровых волнах (заметим, что при волнах Я < 2 см сильно сказывались бы потери в атмосфере и при Я > 5 см потребовалось бы значительное увеличение размеров антенны); длительность радиоимпульсов = = 0,5 мкс (уменьшение т сопровождается уменьшением энергетического потенциала идальности действия РЛС, а увеличение т - ухудшением разрешающей способности по дальности); частота следования f с = 2 кГц (при малых сказывается уменьшение числа интегрируемых импульсов, а при больших F возможно неоднозначное определение дальности цели); мощность передатчика (импульсная Ри = 50 кВт) ограничена допустимыми для истребителя габаритами и весом РЛС. Многофункциональная РЛС такого современного истребителя, как F-H (США)*\ имеет такие данные: длина волны А, = 3,15 см с перестройкой ± 4,5% для борьбы с помехами; режимы - импульсно-допплеровский, непрерывный и импульсный, причем в первом случае средняя мощность передатчика Рдр = 4,5 кВт, в последнем мощность в импульсе Ри = 375 кВт. .Радиолокационная станция в импульсно-допплеровском режиме обнаруживает цели на расстоянии до 240 км и в процессе обзора автоматически сопровождает до шести обнаруживаемых целей, выбранных для поражения ракетами AIM-54A Феникс с расстояния 140 км, а также осуществляет полуактивное наведение ракеты Спарроу A1M-7F на одну цель. Для наведения ра1<еты Спарроу AIM-7E предусмотрено непрерывное облучение цели. Импульсный режим применяется при атаках на боковые цели, не дающие большого допплеровского сдвига частоты вследствие малых радиальных скоростей целей, расположенных под такими ракурсами. Выходные данные радиолокационной станции вводятся в быстродействующую электронно-вычислительную машину, которая вычисляет команды управления ракетами и пушкой, также имеющейся на самолете. Важнейшей частью да1шой радиолокационной станции, обеспечивающей ее многофункциональность, является фазированная антенная решетка диаметром 91 см, луч которой управляется электронным способом согласно вычислениям, производимым электронно-вычислительной машиной. Фазированная антенная решетка содержит 2400 волноводных элементов и соответствующее число фазовращателей. Ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны 2 фо,5 = 2,5° и сектор сканирования луча антенны ч= 65°. 8.3. Приемоиндикаторная часть радиолокационной станции. Выходное устройство РЛС содержит индикаторы и, поскольку ими пользуется пилот истребителя, число этих индикаторов должно быть сведено к минимуму. В РЛСРГ1-1 применяется индикатор типа В, дополненный метками верх-низ . На экран выносятся также вспомогательные метки авиагоризонта, предназначенные для индикации крена самолета (рис. 11.3). Ориентирами служат две яркие горизонтальные Линии 6, ограниченные углами азимута - (60-30°) и + (30-60°). Между этими углами (от --30 до +30°) расположена линия авиагоризонта 7. Если самолет идет на снижение без крена, она горизонтальна и находится под ориентирами (рис. 11.3, а). На рис. 11.3,6 линия авиагоризонта 7 указывает, что самолет снижается и имеет правый крен, а на рис. 11.3, б - что самолет набирает высоту с левым креном. Управляющие напряжения для схемы формирования меток авиагоризонта снимаются с потенциометров продольного и поперечного кренов; движки потенциометров связаны с гироскопом, который служит датчиком кренов. 80,4, Подавление сигналов, отраженных от земли. В процессе обзора возможно облучение земной поверхности и, поскольку протя- * По материалам зарубежной печати. женность земли очень велика, отметки, соответствующие изображению ее отражающей поверхности, могут засветить столь значительную часть развертки дальности, что наблюдение за некоторыми воздушными целями станет невозможным. Каскад подавления (рт. 11.4) выполнен на двойном триоде Л1А, Л1Б. С выхода приемника к коаксиальному разъему подводятся положительные видеоимпульсы длительностью 0,5 мкс. На сетку три-
  Рис. 11.3. Изображение иа экране индикатора самолетной РЛС перехвата. ода Л1А они поступают через интегрирующие цепи R1, С1, R2, С2, R3, СЗ, R4 и переходную цепь С4, R5, а на сетку Л1Б - через линию задержки на 1 мкс и переходную цепь С8, R13, R12. В исходном состоянии триоды заперты отрицательным напряжением смещения, которое снимается с делителя напряжения R8, R9. Поскольку длительность импульсов цели невелика (0,5 мкс), во время их приема выходное напряжение интегрирующих цепей недостаточно для отпирания триода Л1А. Наоборот, импульсы, отраженные от Земли, имеют настолько большую.длительность, что уже через 1 мкс интегрирования они отпирают этот триод и тогда с сопротивления анодной нагрузки R10 снимаются отрицательные импульсы. Последние через переходную цепь С7, R12 подводятся ксеткетриода Л1Б и полностью 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 |