УСТРОЙСТВО НАВЕДЕНИЯ СНАРЯДА Российский патент 1997 года по МПК F41G7/28 

Изобретение относится к радиолокационной технике, преимущественно к устройствам наведения зенитных ракет для поражения целей малозаметных в X-диапазоне частот и целей "трудной" конфигурации.

Известны радиолокационные устройства наведения снаряда, содержащие наземную радиолокационную станцию (РЛС), радиопрозрачный головной обтекатель, моноимпульсную антенну, работающую в режиме равносигнальной зоны, гидростабилизированную платформу, жестко связанную с моноимпульсной антенной, приемник и вычислительную машину. Такие устройства используются при полуактивном методе наведения снаряда, когда подсвет цели осуществляется наземной РЛС, в наведение снаряда осуществляется по эхо-сигналу отраженного от цели с помощью бортового радиопеленгатора [1]
Известны также радиолокационные устройства наведения снаряда командным методом, содержащие наземную РЛС, антенное устройство канала управления, приемоответчик и бортовую вычислительную машину [1 и 2]
Известны также радиолокационные устройства наведения снаряда, содержащие радиопрозрачный головной обтекатель, моноимпульсную антенну, работающую в режиме равносигнальной зоны, гиростабилизированную платформу, жестко связанную с моноимпульсной антенной, антенный переключатель "прием-передача", приемник, передатчик, бортовую вычислительную машину [3] Такие радиолокационные устройства используются при активном методе наведения снаряда, подсвет цели осуществляется моноимпульсной антенной бортового радиопеленгатора и наведение снаряда осуществляется по эхо-сигналу отраженного от цели с помощью бортового радиопеленгатора.

Известны также устройства наведения снаряда комбинированными методами, использующими как командное наведение, так и полуактивное и активное наведение.

Задача изобретения увеличение радиолокационной заметности целей, а также повышение помехозащищенности и точности наведения снаряда.

Для этого предлагается устройство наведения снаряда, содержащее многофункциональную РЛС, двухдиапазонный радиопрозрачный головной обтекатель, комплексированную двухдиапазонную моноимпульсную антенну, гидростабилизированную платформу, жестко связанную с моноимпульсной антенной, антенный переключатель "прием-передача", приемник, передатчик, синтезатор частот, приемоответчик канала управления, антенное устройство канала управления, бортовую ЦВМ, связанную с функциональными блоками устройства наведения снаряда магистралью "общая шина".

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства наведения снаряда, где 1 многофункциональная РЛС; 2 двухдиапазонный радиопрозрачный головной обтекатель снаряда; 12 снаряд; 13 цель; 14 радиолиния наземного сопровождения цели; 15 командная радиолиния; 16 радиолиния бортового сопровождения цели; на фиг. 2 функциональная схема бортовой части снаряда; на фиг. 3 измеренные интегральные законы распределения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) цели типа противокарабельная ракета "Гарпун".

Измерения проводились на модели ракеты, выполненной в масштабе 1:2 с помощью коллиматорной установки. Измерения проводились в передней полусфере, в диапазоне углов наблюдения ±30^oC относительно оси изделия. Измерения проводились на трех длинах волн

В литературе утверждается, что средняя величина ЭПР гладкого выпуклого тела двойной кривизны не зависит от длины волны, если длина волны много меньше геометрических размеров тела. Это характерно для любых тел двойной кривизны большого размера (в сравнении с длиной волны). При этом средняя величина ЭПР большого выпуклого тела равна 1/4 площади поверхности тела.

В то же время известно, что при использовании радиоволн с длиной волны, соизмеримой с характерными размерами тела, например при использовании метрового диапазона длин волн для обнаружения летательных аппаратов, среднее значение ЭПР увеличивается в 200 раз и более по сравнению со средними значениями ЭПР в S и X-диапазонах волн.

Авторами были проведены исследования ЭПР макета ракеты типа "Гарпун" в трех диапазонах длин волн. Измерения проводились в угловом секторе ±30^oC от оси изделия для более 100 ракурсов наблюдения. Для каждого из ракурсов измерялись значения ЭПР и по этим данным были построены интегральные законы распределения ЭПР (фиг. 3).

По данным авторов сравнительно отражающие свойства объекта измеренные на длине волны 3,2 мм и на длине волны 3,0 см публикуются впервые.

На фиг. 3 по оси абсцисс в логарифмическом масштабе отложено абсолютное значение ЭПР в квадратных метрах, а по оси ординат значение вероятности, с которой величина ЭПР не превышает данного значения в общем ансамбле измеренных значений ЭПР в заданном диапазоне углов наблюдения.

Как видно из эксперимента, интегральные законы распределения ЭПР модели ракеты "Гарпун" в диапазонах 3,0 см и 8,47 мм отличаются друг от друга незначительно. Для вероятности 0,5 изменение ЭПР составляет от 0,06 м² в диапазоне 3,0 см до 0,08 м² в диапазоне 8,47 мм. В то же время изменение ЭПР при вероятности 0,5 для диапазона 3,2 мм составляет 0,2 м², то есть наблюдается увеличение ЭПР при переходе с диапазона 3,0 см на диапазон 3,2 мм примерно в 3,3 раза. При этом следует заметить, что для приведенных кривых, в силу их симметрии, величина ЭПР при вероятности 0,5 примерно соответствует средней величине ЭПР для данного диапазона углов наблюдения.

Обнаруженный авторами эффект увеличения средней ЭПР при переходе в миллиметровый (3,2 мм) диапазон длин волн легко объяснить физически. В миллиметровом диапазоне волн появляется большее число "блестящих" точек (кромки, шероховатости), так как высвечиваются элементы конструкции цели, соизмеримые с длиной волны 3,2 мм, а для более длинных волн (8,47 мм и 3,0 см) увеличивается зеркальность поверхности и, как следствие этого, снижается радиолокационная заметность.

Диапазон волн 3,2 мм обладает также рядом дополнительных преимуществ [4]
возможностью создания узкой диаграммы направленности при относительно небольших размерах антенны, что обеспечивает высокую разрешающую способность по угловым координатам и позволяет получить большую точность и устойчивое сопровождение цели при малых углах места;
возможностью получения очень короткого зондирующего импульса, а следовательно и высокой разрешающей способности по дальности;
наличием высокой помехоустойчивости по отношению к своим средствам и средствам радиопротиводействия противника;
повышением скрытности работы РЛС от нежелательного обнаружения противником;
меньшим весом и габаритами узлов и блоков.

При этом следует отметить также, что один из недостатков использования миллиметрового (3,2 мм) диапазона длин волн в сравнении с X-диапазоном. В миллиметровом диапазоне волн наблюдается значительно большее затухание СВЧ сигнала при наличии метеоосадков (дождь, снег, туман и т.д.). Это ограничивает дальность действия радиолокационных устройств. В то же время для сравнительного небольших дальностей (≅10 км) миллиметровый диапазон обладает многими преимуществами: указанными выше.

Пример устройства наведения снаряда. Устройство наведения снаряда содержит наземную многофункциональную РЛС 1, двухдиапазонный радиопрозрачный головной обтекатель 2, комплексированную моноимпульсную антенну 3, гидростабилизированную платформу 4, жестко связанную с мноимпульсной антенной, антенный переключатель "прием-передача" 5, приемник 6, передатчик 7, синтезатор частот 8, приемоответчик канала управления 9, антенное устройство канала управления 10, бортовую ЦВМ 11 и магистраль "общая шина" 12.

Комплексированная моноимпульсная антенна одновременно может работать в двух диапазонах частот (например, λ_мм 3,2 мм и λ_x 3,2 см), причем равносигнальные направления в миллиметровом диапазоне частот и в X-диапазоне частот совпадают.

Такие конструкции антенн известны. Например, в обзоре [4] дается описание параболической антенны с комбинированным питанием (кассегреновское и фокальное) работающей в X-диапазоне частот и в K-диапазоне частот. В X-диапазоне частот используется основной параболоид, который запитывается из фокуса зеркала, в K-диапазоне частот используется основной параболоид и дополнительный дихроичный рефлектор (прозрачный для частот X-диапазона).

Устройство наведения снаряда работает следующим образом.

Многофункциональная РЛС-1 обнаруживает и сопровождает цель 13 по радиолинии 14, после пуска снаряда 12, многофункциональная РЛС по радиолинии 15 через антенное устройство 10 и приемоответчик канала управления 9 наводит снаряд в предполагаемый район захвата цели, по целеуказаниям многофункциональной РЛС комплексирования моноимпульсная антенна 3 с помощью гиростабилизированной платформы 4, жестко связанной с антенной, наводится на цель и переходит в полуактивный режим автосопровождения цели при работе в X-диапазоне частот, при этом многофункциональная РЛС обеспечивает подсвет цели. При подлете к цели или при возникновении помеховой ситуации в X-диапазоне частот (при наличии необходимого расстояния от цели до снаряда) по команде с бортовой ЦВМ, либо с многофункциональной РЛС, устройство наведения снаряда переходит на активный режим работы бортового радиопеленгатора в миллиметровом (3,2 мм) диапазоне частот, при этом работает радиолиния 16. Обмен информацией с бортовой аппаратурой снаряда и многофункциональной РЛС производится по командной радиолинии 15 через антенное устройство канала управления 10.

Такое устройство наведения снаряда позволяет увеличить радиолокационную заметность цели, повысить помехозащищенность и точность наведения снаряда.

Литература:
1. US, патент N 5149011, кл. F 41 G 7/28, 1993.

2. FR, заявка N 2639102, кл. F 41 G 7/30, 1986.

3. US, патент N 5232182, кл. F 41 G 7/28, 1993.

4. Использование миллиметрового диапазона волн в радиолокационных станциях капиталистических стран. Обзор зарубежной литературы за 1976 1980 гг. ГПНТБ, DS/74970, 1981, с. 11 12.

Использование: радиолокационная техника, в частности устройства наведения зенитных ракет для поражения целей малозаметных в X-диапазоне частот и целей "трудной" конфигурации. Сущность изобретения: устройство наведения снаряда содержит многофункциональную РЛС, двухдиапазонный радиопрозрачный головной обтекатель снаряда, двухдиапазонную моноимпульсную антенну, гиростабилизированную платформу, жестко связанную с моноимпульсной антенной, антенный переключатель "прием-передача", приемник, передатчик, синтезатор частот, приемеответчик канала управления с антенными устройствами, бортовую ЦВМ. Устройство объединяет три способа наведения: полуактивный, активный и командного наведения. Переход на конечном участке наведения на активный режим в диапазоне длин волн λ = 3,2 мм позволяет увеличить радиолокационную заметность цели, повысить помехозащищенность и точность наведения снаряда. 3 ил.

Устройство наведения снаряда, содержащее радиолокационную станцию и установленные на снаряде радиопрозрачный головной обтекатель, приемник, передатчик, антенну и бортовую вычислительную машину, отличающееся тем, что радиопрозрачный головной обтекатель и антенна выполнены с возможностью работы в двух сильно разнесенных диапазонах частот, например λ = 3,2 см и λ = 3,2 мм, а в устройство наведения снаряда дополнительно введены синтезатор частот, приемоответчик канала управления и антенное устройство канала управления, при этом все упомянутые функциональные блоки снаряда связаны с бортовой вычислительной машиной магистралью "общая шина".