БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ (БЛА), СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЕ КОМАНДЫ НА РАСКРЫТИЕ ИМИТАТОРА БЛА (ВАРИАНТЫ), РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНДЫ НА РАСКРЫТИЕ ИМИТАТОРА БЛА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B64C39/00 G01S13/58 

Беспилотный летательный аппарат «Утка». Имитаторы БЛА. Способы и РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА.

Изобретение относится к средствам вооружения и может быть использовано в качестве малоуязвимого имитатора средства нападения, отвлекающего на себя средства нападения и защиты противника.

Известен, например, беспилотный летательный аппарат (далее БЛА) [патент РФ № 2380286, B64C 39/04], способный решать задачи по сбору и обработке информации об объектах в целях обеспечения потребителей данными, необходимыми для решения ими различного рода задач, в том числе военно-разведывательного характера.

Недостатком подобных БЛА является их незащищенность от средств нападения с неконтактными радиовзрывателями.

Известны: способ и РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, радиовзрыватель, РЛС измерения начальной скорости снаряда [патенты РФ: №2374597, F41H 11/02; №2352955, G01S 7/38; №2367975, G01S 13/58], используя и устанавливая которые на БЛА можно осуществить ему защиту от нападения противника.

Известные РЛС по патентам №№ 2374597, 2352955, 2367975 содержат приемно-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот, и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а второй вход второго смесителя - к входной шине.

Однако используя известные РЛС, не представляется возможным определять возможные промахи ракет в БЛА, что понижает эффективность такой защиты из-за бесцельного использования защитных средств при промахе.

Целью изобретения является повышение выживаемости БЛА в условиях нанесения по нему удара управляемыми средствами нападения с неконтактными взрывателями, а также повышение эффективности его зашиты.

Поставленная цель достигается за счет установки на БЛА ( РЛС) формирования команд на организацию имитаторов БЛА, позволяющих без применения процедур, связанных с процессом измерения координат средств нападения, определять, помимо прочего, возможный промах последнего в БЛА.

На фиг.1, 2, 3 и 4 приведены блок-схемы РЛС формирования команд на организацию имитаторов БЛА и рисунки, поясняющие их работу.

Название «Утка» предлагаемого БЛА подчеркивает основную его функцию, заключающуюся в дезинформации противника, принимающего данный аппарат за боевое средство нападения.

Беспилотный летательный аппарат «Утка» содержит, по крайней мере, в задней части БЛА первую радиолокационную станцию формирования команды на организацию имитатора БЛА (РЛС) и миниатюрный парашют с пускателем, а в передней части БЛА - вторую РЛС и телескопическую антенну с взрывателем заряда, при этом выход первой РЛС подключен к пускателю парашюта, а выход второй РЛС подключен к взрывателю заряда.

Имитатор беспилотного летательного аппарата (БЛА) выполнен в виде телескопической антенны, прикрепленной к корпусу БЛА, внутри которой находится заряд, который подрывают по команде с БЛА для того, чтобы телескопическая антенна раскрылась параллельно продольной оси БЛА и превратилась вместе с БЛА в эффективно отражающий электромагнитные волны протяженный объект.

Второй имитатор БЛА выполнен на базе БЛА, на котором используют миниатюрный парашют, купол и стропы которого изготавливают из материала, эффективно отражающего электромагнитные волны, и который по команде с БЛА выбрасывается из его хвостовой части, раскрывается и, продолжая быть прикрепленным к корпусу БЛА, совместно с ним перемещается, создавая через время полного раскрытия парашюта совместно с БЛА более протяженный, чем сам БЛА объект-имитатор БЛА, отражающий электромагнитные волны в течение короткого интервала времени, после чего парашют отделяется от БЛА.

Команду на организацию имитатора БЛА формируют или только при равенстве по длительности второго и половины первого интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N-4)Fдо и NFдо, где N число большее 3, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигнал в частотой 3Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с (N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do, где Fдо=2Vo fo/С, С - скорость света,

где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

Vo - скорость БЛА, выбираемая из условия Do/Vo=fo/Fm dfm, где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

Do - известное расстояние от антенны РЛС до предполагаемой точки встречи БЛА с ракетой,

или формируют только при равенстве по длительности двух интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой 5Fдо и 3Fдо, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с:

5Do+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do,

или формируют только при равенстве по длительности двух интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, где N число большее 5, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 5Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с

(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 5Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do.

РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА (фиг.3) содержит РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, регистр 2 сдвига, генератор 3 счетных импульсов, реверсивный счетчик 4, блок 5 памяти, постоянное запоминающее устройство 6 (ПЗУ 6), цифровой компаратор 7 и элемент И8, при этом выход РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса подключен к входу регистра 2 сдвига, первый и третий выходы которого подключены соответственно к входу разрешения суммирования и входу разрешения вычитания реверсивного счетчика 4, выход генератора 3 счетных импульсов подключен к входу счета реверсивного счетчика 4, выходы которого подключены непосредственно к первым входам цифрового компаратора 7 и через последовательно соединенные блок 5 памяти и ПЗУ 6 к вторым входам цифрового компаратора 7, выход которого через элемент И8 подключен к выходной шине 9, а второй и четвертый выходы регистра 2 сдвига подключены соответственно к входу разрешения записи блока 5 памяти и второму входу элемента И8, а также в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса параллельно генератору сигнала непрерывной частоты подключен второй, более высокочастотный, генератор сигнала непрерывной частоты.

РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА (фиг.4) содержит РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, регистр 2 сдвига, генератор 3 счетных импульсов, реверсивный счетчик 4 и элементы ИЛИ-НЕ 5 и И 6, при этом выход РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса подключен к входу регистра 2 сдвига, первый и третий выходы которого подключены соответственно к входу разрешения суммирования и входу разрешения вычитания реверсивного счетчика 4, выход генератора 3 счетных импульсов подключен к входу счета реверсивного счетчика 4, выходы старших разрядов которого через элемент ИЛИ-НЕ 5 подключены к входу элемента И 6, второй вход которого подключен к четвертому выходу регистра 2 сдвига, а выход к выходной шине 7, а также второй выходы регистра 2 сдвига подключен к входу управления аналогового ключа в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, выход которого подключен к входу второго смесителя, а первый и второй входы аналогового ключа подключены к выходам первого и второго генераторов сигнала непрерывной частоты.

При стрельбе на большие расстояния ракетой по цели (БЛА) вдогон или навстречу, ракета обычно на конечном этапе при подлете к цели приближается к ней параллельным, либо почти параллельным курсом. Причем, если ракета поразит БЛА с установленной на нем в хвостовой или головной части РЛС облучающей ракету, то ракета на конечном этапе будет приближаться к БЛА с радиальной скоростью, близкой к линейной, примерно, как показано на фиг.1 и 2. Используя рисунки, приведенные на фиг.1 и 2, поясним работу РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА (фиг.3).

Известно [патент РФ, 2374597, МПК F41H 11/02), что если ракету облучать непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, например, с РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, установленной на БЛА и представляющей собой аналог рассматриваемой РЛС, то можно получить при параметрах излучаемого сигнала: Fm=50КГц - частота модуляции; dfm=50 мГц -девиация частоты; fo=100 ГГц - средняя частота излучаемого сигнала, выбранных при fo/Fm×fm=0,04 c и частоте опорного сигнала Fоп₁=100 КГц подаваемого на смеситель в обнаружителе сигналов узкополосного спектра частот, следующее.

Пусть БЛА и ракета (далее объекты) сближаются (фиг.1) с относительной скоростью Vi=1000 M/c (V_БЛА=150 м/c, Vp=850 м/с), тогда,

когда между точно сближающимися объектами останется расстояние АС₈=58 м по курсу (B₈C₈=OM, Cos0=1), а затем АС₄=46 м (B₇C₄=0 м, Cos0=1), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×AC₈×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos0×fo/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×AC₄×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos0×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их реального места встречи пролетят соответственно расстояния 8,7 м и 49,3 м, а расстояние в AC₈ - AC₄=12 м объектами будет преодолено за время t₁=0,012 c, т.е, за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя сигналов узкополосного спектра частот РЛС (далее обнаружителя) коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будут расстояния АС₈=58 м и АС₄=46 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние АС₇=57,5 м по курсу (В₆С₇=6 м, $$A{B}_6=\sqrt{A{C}_7^2+B_6{C}_7^2=\mathrm{57,81}}$$ м, Sinα=B₆C₇/AB₆=0,10379, α=5,94°, Cos5,94°=0,9946), а затем АС₃=45,3 м (В₅С₃=6 м, $$A{B}_5=\sqrt{A{C}_3^2+B_5{C}_3^2=\mathrm{45,7}}$$ м, Sinα=В₅С₃/АВ₅=0,1313, α=7,55°, Cos7,55°=0,9913, на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы:

сначала Fp₃₀₀=(2×АВ₆×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos5,94°×f0/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×AB₅×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos7,55°×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их места встречи по курсу пролетят соответственно расстояния 8,625 м и 48,875 м, а расстояние в АС₇ - АС₃=12,2 м объектами будет преодолено за время t₂=0,0122c, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F_100, в моменты, когда между объектами будет АВ₆=57,81 м и АВ₅=45,7 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние АС₆=56,55 м (В₄С₆=10 м, АВ₄=57,43 м, Sin10,05°=В₄С₆/АВ₄), а затем АС₂=43,9 м (В₃С₂=10 м, АВ₃=45 м, Sin12,84°=В₃С₂/АВ₃), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×AB₄×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos10,05°×fo/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×АВ₃×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos12,84°×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их места встречи по курсу пролетят соответственно расстояния 8,4825 м и 48,0675 м, а расстояние в AC₆-AC₂=12,65 м объектами будет преодолено за время t₃=0,01265 с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будут расстояния АВ₄=57,43 м и АВ₃=45 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние AC₅=54,52 м (В₂С₅=15 м, АВ₂=56,546 м, Sin15,4°=B₂C₅/AB₂), а затем AC₁=41 M (B₁C₁=15 м, AB₁=43,66 м, Sin20,1°=B₁C₁/AB₁), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×AB₂×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cosl5,4°×fo/C)-300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×AB₁×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos20,l°×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их места встречи по курсу пролетят соответственно расстояния 8,178 м и 46,342 м, а расстояние в AC₅-AC₁=13,52 м объектами будет преодолено за время t₃=0,01352 с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будет АВ₂=56,546 м и AB₁=43,66 м.

Следует отметить, что при расстояниях между курсовыми направлениями объектов порядка BiCi=25M сигналов разностных частот 100 КГц и 300 КГц на входам второго смесителя РЛС сформировано не будет, также как и конечной величины интервалов времени ti.

Пусть БЛА и ракета сближаются (фиг.2) с относительной скоростью Vi=300 м/с (V_БЛА=150 м/с, Vp=150 м/с), тогда,

когда между точно сближающимися объектами останется расстояние АС₈=30 м по курсу (B₈C₈=0 м, Cos0=1), а затем АС₄=18 м (В₇С₄=0 м, Cos0=1), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×АС₈×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos0×fo/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×АС₄×Fm×dfm/С)-(2×Vi×CosSin0×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их реального места встречи пролетят расстояния по 15 м, а расстояние в АС₈ - АС₄=12 м объектами будет преодолено за время $$t_1^1=\mathrm{0,04}$$ с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будет АС₈=30 м и AC₄=18 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние АС₇=29,12 м (В₆С₇=6 м, АВ₆=29,73 м, Sin11,65°=В₆С₇/АВ₆), а затем АС₃=16,2 м (В₅С₃=6 м, AB₅=17,28 м, Sin20,35°=В₅С₃/АВ₅), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×AB₆×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos11,65°×fo/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×AB₅×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos Cos20,35°×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их места встречи по курсу пролетят расстояния по 1 4,56 м, а расстояние в АС₇-АС₃=12,92 м объектами будет преодолено за время $$t_2^1=\mathrm{0,043067}$$ с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будут расстояния АВ₆=29,73 м и АВ₅=17,28 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние АС₆=27,55 м (В₄С₆=10 м, АВ₄=29,31 м, Sin19,9°=В₄С₆/АВ₄), а затем АС₂=11,1 м (В₃С₂=10 м, АВ₃=14,94 м, Sin42°=В₃С₂/АВ₃), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₀₀=(2×AB₄×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos19,9°×fo/C)=300 КГц,

а затем Fp₁₀₀=(2×АВ₃×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos42°×fo/C)=100 КГц.

При этом БЛА и ракета до их места встречи по курсу пролетят расстояния по 27,55/2=13,775 м, а расстояние в АС₆-АС₂=16,45 м объектами будет преодолено за время $$t_3^1=\mathrm{0,0548333}$$ с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀ и F₁₀₀ в моменты, когда между объектами будет АВ₄=29,31 м и АВ₃=14,94 м.

Когда между сближающимися параллельными курсами объектами останется расстояние АС₅=23,8 м (В₂С₅=15 м, АВ₂=28,13 м, Sin32°=B₂C₅/AB₂), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой

Fp₃₀₀=(2×AB₂×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos32°×fo/C)=300 КГц.

Сигнала же частотой 100 КГц на входе второго смесителя РЛС при расстоянии в B₁C₁=15 м, и более между курсовыми направлениями объектов сформировано не будет, также как и конечной величины интервала времени t₄.

Здесь следует отметить, что при всех случаях рассмотренных выше, кроме последнего, на выходе второго смесителя всегда будет формироваться разностный сигнал частотой 200КГц (Fp₃₀₀-100 КГц или Fp₁₀₀+100 КГц), продукт преобразования разностного сигнала, сформированного на сигнальном входе второго смесителя с опорным сигналом, формируемым в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса известным генератором сигнала непрерывной частоты.

Из сказанного можно заключить, что по мере увеличения величины BiCi (0 м, 6 м, 10 м, 15 м, 25 м), т.е. увеличения вероятности точного попадания ракеты в БЛА, увеличивается (при скорости сближения БЛА и ракеты Vi=V_БЛА+Vp=150 м/c+850 м/c=1000 м/c) и интервал времени ti (t₁=0,012 c, t₂=0,0122 c, t₃=0,01265 c, t₄=0,01352 c, t₅=∞) между моментами формирования на выходе обнаружителя сигналов узкополосного спектра частот РЛС коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₀₀=300 КГц и F₁₀₀=100 КГц, в моменты, когда между объектами будут расстояния ABi (58 м и 46 м, 57,81 м и 45,7 м, 57,43 м и 45 м, 56,546 м и 43,66 м). Причем при скорости сближения БЛА и ракеты Vi=V_БЛА+Vp=150 м/с+150 м/с=300 м/с интервалы времени ti ( $$t_1^1=\mathrm{0,04}$$ c, $$t_2^1=\mathrm{0,043067}$$ c, $$t_3^1=\mathrm{0,0548333}$$ c, $$t_4^1=\infty$$ ) на РЛС будут формироваться, когда между объектами будут расстояния ABi (30 м и 18 м, 29,12 м и 16,2 м, 27,55 м и 11,1 м, 23,8 м и ∞).

В РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА на второй смеситель в обнаружителе сигналов узкополосного спектра частот одновременно подают два опорных сигнала с частотой Fоп₁=100 КГц и, например, Fоп₂=3100 КГц, формируемых двумя генераторами непрерывных частот и смешиваемых, например, в аналоговом сумматоре. При этом на выходе второго смесителя разностный сигнал частотой 200 КГц формируется не только при поступлении на его сигнальный вход сигналов с частотой 300 КГц и 100 КГц, но и сигналов частотой 3300 КГц и 2900 КГц, формируемые, например, при точном сближении со скоростью 1000 м/с БЛА и ракеты в моменты, когда между объектами расстояния будут 238 м и 214 м, а при скорости сближения в 300 м/с, расстояния будут 210 м и 186 м.

Определим, какими будут интервалы времени между моментами формирования на выходе обнаружителя сигналов узкополосного спектра частот РЛС коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₃₀₀=3300 КГц и F₂₉₀₀=2900 КГц, и сближения объектов параллельными курсами, отстоящими на удалении в 15 м друг от друга.

Когда между сближающимися параллельными курсами со скоростью Vi=1000 м/c (V_БЛА=150 м/с, Vp=850 м/с) БЛА и ракетой останется расстояние ACi=237,5 м по курсу (BiCi=15, $$ABi=\sqrt{AC{i}^2+BiC{i}^2}=\mathrm{237,97}$$ м, Sin3,615°=BiCi/ABi), a затем ACj=213,4 м (BjCj=15 м, $$ABj=\sqrt{AC{j}^2+BjC{j}^2}=\mathrm{213,93}$$ м, Sin4°=BjCj/ABj), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы частотой:

сначала Fp₃₃₀₀=(2×ABi×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos3,615°×fo/C)=3300 КГц,

а затем Fp=2900(2×ABj×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos4°×fo/C)=2900 КГц,

а на выходе второго смесителя разностный сигнал частотой F₂₀₀=200КГц.

Очевидно, расстояние (ACi=237,5 м)-(ACj=213,4 м)=24,1 м объекты преодолеют за время ti=24,1 м/(1000 м/с)=0,0241 с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов, соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₃₀₀ и F₂₉₀₀ в моменты, когда между объектами будет ABi=237,97 м и ABj=213,93 м, а половину интервала расстояния ACi-ACj за время tj₁=0,01205 c.

Когда между сближающимися параллельными курсами со скоростью Vi=300 м/c (V_БЛА=150 м/с, Vp=150 м/с) БЛА и ракетой останется расстояние ACi=209,5 м по курсу (BiCi=15, $$ABi=\sqrt{AC{i}^2+BiC{i}^2}=\mathrm{210,04}$$ м, Sin4,1°=BiCi/ABi), a затем ACj=185,4 м (BjCj=15 м, $$ABj=\sqrt{AC{j}^2+BjC{j}^2}=\mathrm{186,01}$$ м, Sin4,65°=BjCj/ABj), на входе второго смесителя РЛС будут сформированы разностные сигналы:

сначала Fp₃₃₀₀=(2×ABi×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos4,1°×fo/C)=3300 КГц,

а затем Fp₂₉₀₀=(2×ABj×Fm×dfm/С)-(2×Vi×Cos4,65°×fo/C)=2900 КГц,

а на выходе второго смесителя разностный сигнал частотой F₂₀₀=200 КГц

Очевидно, расстояние (ACi=209,5 м)-(ACj=185,4 м)=24,1 м объекты преодолеют за время ti=24,1 м/(300 м/с)=0,0803 с, т.е. за интервал времени между моментами формирования на выходе обнаружителя коротких импульсов соответствующих моментам обнаружения на РЛС сигналов частотой F₃₃₀₀ и F₂₉₀₀ в моменты, когда между объектами будет ABi=210,04 м и ABj=186,01 м, а половину интервала расстояния ACi-ACj за время tj₂=0,04015 с.

Анализируя информацию двух последних абзацев можно заключить, что интервалы времени tj₁=0,01205 с и tj₂=0,04015 с почти равны соответственно интервалам времени ti=0,012 с и $$t_1^1=\mathrm{0,04}$$ с. Причем, чем дальше от антенны РЛС выбирается интервал расстояния ACi-ACj, тем при больших промахах ракеты в БЛА это равенство осуществляется. Поэтому, очевидно, если сравнивать величины интервалов времени tj₁=0,01205 с или tj₂=0,04015 с определенные на дальних подступах ракеты к БЛА, с интервалами времени ti (0,0122 с, 0,01265 с, 0,01352 с или 0,043067 с, 0,0548333 с), определяемые вблизи ракеты от БЛА, то по их отличию можно судить о возможном непопадании (промахе) ракеты в БЛА. Рассмотрим, как это можно реализовать схемотехнически.

При появлении ракеты в точках пространства, отстоящих от антенны РЛС, например, сначала на ACi=237,5 м, а затем на ACj=213,4 м или сначала на ACi=209,5 м, а затем на ACj=185,4 м, на выходе РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса появятся, последовательно во времени, два коротких импульса, которыми регистр 2 сдвига установится сначала в состояние, например, с высоким потенциалом только на его первом выходе, а затем с высоким потенциалом только на его втором выходе. При этом за интервал времени между короткими импульсами в реверсивный счетчик 4 с генератора 3 счетных импульсов будет записано, в зависимости от скорости сближения объектов, определенное количество импульсов, а под воздействием потенциала со второго выхода регистра 2 сдвига в блок 5 памяти будет записан цифровой код, сформированный на выходах реверсивного счетчика 4, который в данный момент прекратит суммирование счетных импульсов. Цифровому коду, сохраняемому в блоке 5 памяти и пропорциональному скорости Vi сближения объектов, в ПЗУ 6, заранее, устанавливают определенное цифровое число, которое появляется на выходе ПЗУ6, для сравнения с цифровым числом, сформированным на выходах реверсивного счетчика 4, сразу же после появления цифрового числа на выходах блока 5 памяти.

При дальнейшем сближении объектов и появлении ракеты в точках пространства сначала B_8, или В_6, или В_4, или В₂ (фиг.1 и 2), а затем соответственно в точках пространства B_7, или В_5, или В_3, или B₁ (фиг.1 и 2), на выходе РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса снова появятся, последовательно во времени, два коротких импульса, которыми регистр 2 сдвига установится сначала в состояние с высоким потенциалом только на его третьем выходе, а затем с высоким потенциалом только на его четвертом выходе. При этом за интервал времени между короткими импульсами из реверсивного счетчика 4 будет списано (вычтено), в зависимости от скорости сближения объектов, определенное количество импульсов, а под воздействием потенциала с четвертого выхода регистра 2 сдвига на выходе элемента И8 появится потенциал, сформированный к данному моменту на его другом входе. Количество списанных из реверсивного счетчика 4 импульсов может быть либо равным половине записанных в него счетных импульсов, либо, в зависимости от величины промаха ракеты в БЛА, больше половины. Очевидно, что если цифровой код на выходах ПЗУ 6 будет точно или почти точно соответствовать цифровому коду, сформированному на выходах реверсивного счетчика 4, после окончания процесса вычитания (при точном сближении объектов или их сближении с недопустимым промахом), то на выходах цифрового компаратора 7 и элемента И8 будет сформирован высокий потенциал - импульс-команда на организацию имитатора БЛА, подаваемая на пускатель парашюта. Если же цифровой код на выходах ПЗУ 6 будет гораздо больше цифрового кода, сформированного на выходах реверсивного счетчика 4 (при сближении объектов с допустимым промахом), то на выходах цифрового компаратора 7 и элемента И8 будет сформирован низкий потенциал, запрещающий организацию имитатора БЛА.

Здесь следует отметить, что при использовании на ракетах неконтактных взрывателей, реагирующих на инфракрасное, тепловое или световое излучение, в качестве имитатора БЛА может быть использовано изделие, например, типа пули с мощным передатчиком необходимого типа излучения, выстреливаемой по команде с БЛА с большой скоростью в сторону ракеты. При использовании же на ракетах импульсных или, например, типа [патент РФ № 2352955, G01S 7/38] радиовзрывателей, в качестве имитатора БЛА должно быть использовано изделие, например, типа разрывной пули, которая в нужном месте и в нужное время должна не разрываться, а раздуваться за минимальное время до больших размеров. В нашем же случае, после формирования на выходах цифрового компаратора 7 и элемента И8 высокого потенциала - импульс-команды на организацию имитатора БЛА и ее подачи на пускатель парашюта, парашют будет выброшен за корпус БЛА, и под действием потока воздуха мгновенно раскроется и образует протяженный объект-отражатель электромагнитной энергии в сторону средства нападения (ракеты) с неконтактным радиовзрывателем. Аналогично, при подаче импульс-команды на взрыватель заряда в телескопической антенне она раскроется в сторону движения БЛА и также превратится совместно с БЛА в протяженный объект-отражатель электромагнитной энергии. Очевидно, если на ракете будет установлен, например, частотный (на основе эффекта Доплера) или импульсный радиовзрыватель, то из-за значительной протяженности имитаторов БЛА подрыв боевой части ракеты произойдет, очевидно, либо у купола парашюта, либо у конца телескопической антенны, то есть на значительном удалении от самого БЛА, который должен быть значительно меньше длины стропов парашюта и длины телескопической антенны.

Таким образом, для формирования команды на организацию имитатора БЛА с целью защиты БЛА от уничтожения, посредством инициации подрыва средства нападения вдали от БЛА, до недавнего времени необходимо было знать текущие скорость сближения БЛА с ракетой и расстояние между объектами, вычислить которые можно было только после измерения данных величин. Если же к тому же необходимо было учитывать и вероятность промаха ракеты в БЛА, то необходимо было измерять и вычислять и угловые координаты ракеты. Очевидно, что решение задачи по эффективной защите БЛА от нападения на него управляемых средств нападения с неконтактными радиовзрывателями без использования процесса измерения координат цели, а, только используя процесс ее обнаружения, выгодно отличает предлагаемое техническое решение от известных как с экономической точки зрения, так и при решении вопроса по уменьшению массогабаритных характеристик БЛА в целом.

Работа РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА, реализующая способ по п.4, аналогична работе вышеописанной РЛС. Данная схема позволяет применить более простые и соответственно более надежные цифровой компаратор 7 и ПЗУ 6 (микросхемы с меньшим количеством в них логических элементов), так как на выходах реверсивного счетчика 4 в конечном итоге оказывается сформированным цифровое число, близкое к нулю (в счетчик записывается и из него списывается почти одинаковое количество импульсов).

Пусть БЛА и ракета сближаются с относительной скоростью Vi=1000 м/с, тогда,

когда между точно сближающимися БЛА и ракетой останется расстояние АС₇₀=70 м, на входе второго смесителя РЛС будет сформирован сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AC₇₀×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos0×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние АС_69,6=69,6 м по курсу (ВС=6 м, АВ_69,86=69,86 м, α=4,925°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AB_69,86×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos4,925×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние АС_68,85=68,85 м по курсу (ВС=10 м, АВ_69,57=69,57 м, α=8,25°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AB_69,57×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos8,25°×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние АС_67,4=67,4 м по курсу (ВС=15 м, АВ_69,0=69,0 м, α=12,55°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×АВ_69,0×Fm×dfm/С-2×Vi×Cos12,55°×fo/C=500 КГц,

пусть БЛА и ракета сближаются с относительной скоростью Vi=300 м/c, тогда,

когда между точно сближающимися БЛА и ракетой останется расстояние AC₄₂=42 м, на входе второго смесителя РЛС будет сформирован сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AC₄₂×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos0×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние AC_41,42=41,42 м по курсу (ВС=6 м, AB_41,85=41,85 м, α=8,3°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AB_41,85×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos8,3°×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние АС_40,42=40,42 м по курсу (ВС=10 м, AB_41,64=41,64 м, α=13,9°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AB_41,64×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos13,9°×fo/C=500 КГц,

когда между сближающимися параллельными курсами БЛА и ракетой останется расстояние АС_38,41=38,41 м по курсу (ВС=15 м, АВ_41,24=41,24 м, α=13,9°), на входе второго смесителя РЛС будет сформирован разностный сигнал частотой:

Fp₅₀₀=2×AB_41,24×Fm×dfm/C-2×Vi×Cos21,3°×fo/C=500 КГц,

При этом на выходе второго смесителя всегда будет формироваться разностный сигнал частотой F₂₀₀=Fp₅₀₀-(Fоп=300 КГц)=200 КГц, продукт преобразования разностного сигнала, сформированного на сигнальном входе второго смесителя с опорным сигналом, формируемым вторым, вновь введенным в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, более высокочастотным генератором сигнала непрерывной частоты.

Из последнего можно заключить, что как и раньше, по мере увеличения величины BiCi (0 м, 6 м, 10 м, 15 м, 25 м) увеличивается (при скорости сближения БЛА и ракеты Vi=1000 м/с) и интервал времени ti (0,012 с, 0,0121 с, t₃=0,0123 с, t₄=0,01288 с) между моментами формирования на выходе обнаружителя сигналов узкополосного спектра частот РЛС коротких импульсов, соответствующих моменту обнаружения на РЛС сигналов частотой F₅₀₀=500 КГц в моменты, когда между объектами по курсу будут расстояния ACi (70 м и 58 м, 69,6 м и 57,5 м, 57,43 м и 68,85 м и 56,55, 67,4 м и 54,52 м). Причем при скорости сближения БЛА и ракеты Vi=300 м/с интервалы времени ti (0,04 с, 0,041 с, t₃=0,0429 с, 0,0487) на РЛС будут формироваться, когда между объектами по курсу будут расстояния ACi (42 м и 30 м, 41,42 м и 29,12 м, 40,42 м и 27,55 м, 38,41 м и 23,8 м). То есть разность в интервалах времени наблюдается и при их формировании на близких подступах ракеты к БЛА. При этом потребуется более простой реверсивный счетчик, так как при прочих равных условиях, в него будет записываться в два раза меньшее количество импульсов. Если к тому же использовать РЛС формирования команды на организацию имитатора БЛА при меньших разбросах скоростей сближения БЛА с ракетой, например, против ракет определенного класса, то реализовать РЛС по способу п.3 формулы изобретения можно по схеме фиг.4. Работа такой РЛС с аналоговым ключом и двумя генераторами сигналов непрерывной частоты в РЛС 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса также аналогична вышеописанной РЛС. Переключение аналогового ключа в РЛС и соответственно подключение к входу второго смесителя то одного, то другого генераторов сигналов непрерывной частоты производят сменяющимся потенциалом, снимаемым со второго выхода регистра 2 сдвига. Данная схема позволяет использовать менее разрядный реверсивный счетчик 4 и функционирует без блока памяти и ПЗУ. При этом, если в реверсивный счетчик 4 будет записано столько или почти столько же импульсов, сколько и списано, то на выходах его старших разрядов будут низкие потенциалы, а на выходе элементы ИЛИ-НЕ 5 и И 6 высокие, что будет соответствовать выдаче команды на организацию имитатора БЛА, так как ожидается попадание в него ракеты. Если же в реверсивный счетчик 4 будет записано меньше импульсов, чем списано, то на выходах его старших разрядов будут высокие потенциалы, а на выходе элементы ИЛИ-НЕ 5 и И 6 - низкие, что будет соответствовать запрету на выдачу команды на организацию имитатора БЛА, так как ожидается промах в него ракеты.

Группа изобретений относится к средствам защиты летательных аппаратов. Беспилотный летательный аппарат (БЛА) содержит две радиолокационные станции (РЛС), миниатюрный парашют с пускателем, телескопическую антенну с взрывателем заряда, соединенные определенным образом. При первом способе формирования команды на раскрытие имитатора БЛА команду на раскрытие формируют при равенстве по длительности второго и половины первого интервала времени между обнаружениями сигналов определенной частоты, когда между антенной БЛА и приближающейся ракетой будет определенное расстояние. При втором и третьем способах формируют команду на раскрытие при равенстве по длительности двух интервалов времени между моментами обнаружения сигналов с определенной частотой, когда между антенной и приближающейся ракетой будет определенное расстояние. Первая РЛС формирования команды на раскрытие имитатора БЛА содержит локатор определения момента выдачи команды, регистр сдвига, два генератора счетных импульсов, реверсивный счетчик, блок памяти, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифровой компаратор, элемент И, два генератора непрерывной частоты, соединенные определенным образом. Вторая РЛС формирования команды на раскрытие БЛА содержит локатор определения момента выдачи команды, регистр сдвига, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, аналоговый ключ, два генератора непрерывной частоты, соединенные определенным образом. 6 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Беспилотный летательный аппарат (БЛА), отличающийся тем, что на нем дополнительно установлены, по крайней мере, в задней части БЛА первая радиолокационная станция формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС) и миниатюрный парашют с пускателем, а в передней части БЛА вторая РЛС и телескопическая антенна с взрывателем заряда, при этом выход первой РЛС подключен к пускателю парашюта, а выход второй РЛС подключен к взрывателю заряда.

2. Способ формирования команды на раскрытие имитатора беспилотного летательного аппарата (БЛА) формируемой на радиолокационной станции формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС), установленной на БЛА, заключающийся в определении момента начала формирования команды на организацию имитатора БЛА, устанавливаемому по началу возникновения и обнаружения на РЛС сигнала с частотой Fдо=2Vo fo/С, где С - скорость света,
fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,
Vo - скорость БЛА, выбираемая из условия Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do - известное расстояние от антенны РЛС до предполагаемой точки встречи БЛА с пущенной в него ракетой,
отличающийся тем, что команду на раскрытие имитатора БЛА формируют только при равенстве по длительности второго и половины первого интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, где N число большее 3, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с:
(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do.

3. Способ формирования команды на раскрытие имитатора беспилотного летательного аппарата (БЛА) формируемой на радиолокационной станции формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС), установленной на БЛА, заключающийся в определении момента начала формирования команды на раскрытие имитатора БЛА, устанавливаемому по началу возникновения и обнаружения на РЛС сигнала с частотой Fдо=2Vo fo/С, где С - скорость света,
fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,
Vo - скорость БЛА, выбираемая из условия Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do - известное расстояние от антенны РЛС до предполагаемой точки встречи БЛА с пущенной в него ракетой,
отличающийся тем, что команду на раскрытие имитатора БЛА формируют только при равенстве по длительности двух интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой 5Fдо и 3Fдо, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с:
5Do+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do.

4. Способ формирования команды на раскрытие имитатора беспилотного летательного аппарата (БЛА) формируемой на радиолокационной станции формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС), установленной на БЛА, заключающийся в определении момента начала формирования команды на организацию имитатора БЛА, устанавливаемому по началу возникновения и обнаружения на РЛС сигнала с частотой Fдо=2Vo fo/С, где С - скорость света,
fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,
Vo - скорость БЛА, выбираемая из условия Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do - известное расстояние от антенны РЛС до предполагаемой точки встречи БЛА с пущенной в него ракетой, отличающийся тем, что команду на раскрытие имитатора БЛА формируют только при равенстве по длительности двух интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, где N число большее 5, а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 5Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и ракетой, приближающейся к БЛА с радиальной скоростью Vi, будут соответственно расстояния, соизмеримые с
(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 5Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do.

5. Радиолокационная станция формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС), содержащая локатор определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены регистр сдвига, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, блок памяти, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифровой компаратор и элемент И, при этом выход РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса подключен к входу регистра сдвига, первый и третий выходы которого подключены соответственно к входу разрешения суммирования и входу разрешения вычитания реверсивного счетчика, выход генератора счетных импульсов подключен к входу счета реверсивного счетчика, выходы которого подключены непосредственно к первым входам цифрового компаратора и через последовательно соединенные блок памяти и ПЗУ к вторым входам цифрового компаратора, выход которого через элемент И подключен к выходной шине, а второй и четвертый выходы регистра сдвига подключены соответственно к входу разрешения записи блока памяти и второму входу элемента И, а также тем, что в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса параллельно генератору сигнала непрерывной частоты подключен второй генератор сигнала непрерывной частоты.

6. Радиолокационная станция формирования команды на раскрытие имитатора БЛА (РЛС), содержащая локатор определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены регистр сдвига, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик и элементы ИЛИ-НЕ и И, при этом выход РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса подключен к входу регистра сдвига, первый и третий выходы которого подключены соответственно к входу разрешения суммирования и входу разрешения вычитания реверсивного счетчика, выход генератора счетных импульсов подключен к входу счета реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого через элемент ИЛИ-НЕ подключены к входу элемента И, второй вход которого подключен к четвертому выходу регистра сдвига, а выход - к выходной шине, а также второй выход регистра сдвига подключен к входу управления аналогового ключа в РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, выход которого подключен к входу второго смесителя, а первый и второй входы аналогового ключа подключены к выходам первого и второго генераторов сигнала непрерывной частоты.