Способ совместного функционирования бортовых радиолокационных станций и станций активных помех при распределении задач поражения и прикрытия между истребителями пары Российский патент 2023 года по МПК G01S7/38 G01S13/87 G05D1/10 

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для повышения эффективности постановки помех при групповых действиях истребителей.

Известен способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных систем (БРЛС) при групповых действиях истребителей, заключающийся в том, что все импульсно-доплеровские БРЛС группы из N истребителей объединены в единую радиолокационную систему с каналами взаимного обмена информацией, в каждой i-й (где ) импульсно-доплеровской БРЛС каждого i-го истребителя группы измеряются дальности межу i-м истребителем из состава группы и самолетом противника, которые по каналу обмена информации (КОИ) между всеми истребителями группы передаются на один истребитель-лидер [1].

Недостатком данного способа является невозможность постановки помех БРЛС самолетов противника, вследствие отсутствия на истребителях станций активных помех (САП).

Известен способ совместного функционирования БРЛС и САП при действиях пары истребителей, заключающийся в том, что импульсно-доплеровские БРЛС двух истребителей объединены в систему с КОИ, истребители пары оснащаются САП, в каждой БРЛС измеряются дальности до самолета противника, определяется истребитель-лидер, измеренная дальность в БРЛС другого истребителя по КОИ передается в бортовую вычислительную систему (БВС) истребителя-лидера, в БВС истребителя-лидера сравниваются измеренные значения дальностей R₁ и R₂ соответственно между первым истребителем и самолетом противника, и вторым истребителем и самолетом противника, в случае, если выполняется условие R₁<R₂, то атакующим истребителем назначается первый самолет, на котором работает БРЛС на излучение с выключенной САП, а истребителем прикрытия назначается второй самолет, на котором включена САП и выключена на излучение БРЛС, в противном случае, при выполнении условия R₁>R₂, второй истребитель назначается атакующим самолетом, с работающей на излучение БРЛС и выключенной САП, а первый истребитель назначается самолетом прикрытия с включенной САП и выключенной на излучение БРЛС. При этом истребитель прикрытия осуществляет выдерживание формы боевого порядка «фронт» с постоянным интервалом между истребителями пары.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности обеспечения требуемой эффективности постановки помех истребителем прикрытия при его действиях в составе пары с атакующим истребителем из-за не учета изменяющегося в процессе сближения расстояния между атакующим истребителем и самолетом противника.

Под требуемой эффективностью постановки помех понимается такая эффективность при которой обеспечивается максимальная эффективность прикрытия атакующего истребителя и одновременно обеспечивается на заданном уровне эффективность функционирования БРЛС атакующего истребителя, снижающаяся вследствие воздействия непреднамеренных помех.

Действительно, максимальная эффективность прикрытия атакующего истребителя с работающей БРЛС может быть обеспечена при постановке помех истребителем прикрытия с работающей САП по максимуму основного лепестка диаграммы направленности антенны БРЛС противника. Исходя из этого, чем ближе находится истребитель прикрытия к сопровождаемому самолетом противника атакующему истребителю (объекту прикрытия), тем выше эффективность прикрытия. Однако, в этом случае увеличивается мощность непреднамеренных помех, создаваемых на входе приемника БРЛС атакующего истребителя САП истребителя прикрытия, что приводит к снижению эффективности ее функционирования.

Эффективность функционирования БРЛС в условиях помех определяется коэффициентом подавления в виде требуемого (порогового) отношения мощности помехи к мощности сигнала, при котором БРЛС не подавлена, т.е., если обеспечить на входе приемника заданное, постоянное по величине значение текущего отношения мощности помехи к мощности сигнала (текущий коэффициент подавления), меньшее порогового ее значения (коэффициента подавления), то будет обеспечена требуемая эффективность функционирования БРЛС атакующего истребителя. Наряду с этим, в процессе сближения атакующего истребителя при работе его БРЛС на излучение с самолетом противника, происходит увеличение мощности принимаемого сигнала, отраженного от самолета противника, что обуславливает при постоянном уровне непреднамеренной помехи (вследствие поддержания истребителем прикрытия формы боевого порядка «фронт» с постоянным интервалом между истребителями пары) уменьшение текущего коэффициента подавления. Такое уменьшение текущего коэффициента подавления может быть использовано для повышения эффективности прикрытия атакующего истребителя посредством сближения истребителя прикрытия к атакующему истребителю в соответствии с законом увеличениям мощности принимаемого сигнала, отраженного от самолета противника. В результате такого сближения истребителя прикрытия с атакующими истребителем будет увеличиваться мощность непреднамеренной помехи на входе приемника БРЛС атакующего истребителя пропорционально мощности сигнала, отраженного от самолета противника, обеспечивая, наряду с высокой эффективностью прикрытия атакующего истребителя, заданную эффективность функционирования БРЛС атакующего истребителя. Таким образом, путем поддержания постоянства текущего коэффициента подавления будет обеспечена требуемая эффективность постановки помех.

Цель изобретения - обеспечить требуемую эффективность постановки помех при действиях пары истребителей.

Указанная цель достигается тем, что в способе совместного функционирования БРЛС и САП при распределении задач поражения и прикрытия между истребителями пары, заключающемся в том, что импульсно-доплеровские БРЛС двух истребителей объединены в систему с КОИ, оба истребителя оснащаются САП, в каждой БРЛС измеряются дальности до самолета противника, определяется истребитель-лидер, измеренная дальность в БРЛС другого истребителя по КОИ передается в БВС истребителя-лидера, в БВС истребителя-лидера сравниваются измеренные значения дальностей R₁ и R₂ соответственно между первым истребителем и самолетом противника, и вторым истребителем и самолетом противника, в случае, если выполняется условие R₁<R₂, то атакующим истребителем назначается первый самолет, на котором работает БРЛС на излучение с выключенной САП, а истребителем прикрытия назначается второй самолет, на котором включена САП и выключена на излучение БРЛС, в противном случае - при выполнении условия R₁>R₂, второй истребитель назначается атакующим самолетом с работающей на излучение БРЛС и выключенной САП, а первый истребитель назначается самолетом прикрытия с включенной САП и выключенной на излучение БРЛС, дополнительно в БВС атакующего истребителя, с работающей на излучение БРЛС, вычисляется требуемый курс ψ_ип.тр истребителя прикрытия, учитывающий пространственное положение атакующего истребителя, в соответствии с выражением

где

arccos - тригонометрическая функция арккосинус;

R_аи - расстояние от атакующего истребителя до воздушной цели;

- скорость изменения расстояния от атакующего истребителя до воздушной цели;

V_ип - скорость полета истребителя прикрытия;

R_п - расстояние от атакующего истребителя до истребителя прикрытия;

χ - весовой коэффициент обеспечивающий устойчивость наведения;

- требуемое значение коэффициента подавления приемника БРЛС атакующего истребителя;

- текущее значение коэффициента подавления приемника БРЛС атакующего истребителя;

w - константа, определяющая энергетические соотношения БРЛС и САП;

Р_сап - мощность помехи, излучаемая САП истребителя прикрытия;

G_бл.сап - коэффициент направленного действия боковых лепестков диаграммы направленности антенны САП;

Δƒ_прм - полоса пропускания приемника БРЛС атакующего истребителя;

- коэффициент направленного действия боковых лепестков диаграммы направленности антенны атакующего истребителя;

- средняя излучаемая мощность БРЛС атакующего истребителя;

- коэффициент направленного действия по основному лепестку диаграммы направленности антенны атакующего истребителя;

σ_ц - эффективная поверхность отражения воздушной цели;

Δƒ_п - ширина спектра помехи, излучаемой САП истребителя прикрытия,

вычисленное значение требуемого курса ψ_ип.тр истребителя прикрытия с атакующего истребителя по КОИ передается на истребитель прикрытия, истребитель прикрытия осуществляет командное наведение в соответствии с алгоритмом траекторного управления

где ψ_ип - текущий курс,

до тех пор, пока параметр Δ рассогласования между текущим ψ_ип и требуемым ψ_ип.тр курсами истребителя прикрытия не будет равен нулю.

Новыми признаками, обладающими существенным отличием, являются.

1. Вычисление в соответствии с выражением (1) в БВС атакующего истребителя с работающей на излучение БРЛС требуемого курса ψ_ип.тр истребителя прикрытия, учитывающего пространственное положение атакующего истребителя.

2. Передача с атакующего истребителя по КОИ на истребитель прикрытия информации о вычисленном в соответствии с выражением (1) значении требуемого курса ψ_ип.тр истребителя прикрытия.

3. Наведение истребителя прикрытия в соответствии с алгоритмом траекторного управления (2).

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.

Применение новых признаков, в совокупности с известными, позволит обеспечить требуемую эффективность постановки помех при действиях пары истребителей за счет целенаправленного уменьшения истребителем прикрытия интервала между ним и атакующим истребителем в интересах повышения эффективности прикрытия атакующего истребителя при сохранении заданной эффективности функционирования его БРЛС, определяемой уровнем текущего значения коэффициента подавления.

На фиг. 1 в декартовой системе координат XOZ приведена тактическая ситуация противодействия двух истребителей «А» и «В» с их БРЛС и САП самолету противника «С» для случая, когда расстояние между истребителем «А» и самолетом противника «С» превосходит расстояние между истребителем «В» и самолетом противника «С» (R₁>R₂) (при расстоянии R_п между истребителями «А» и «В»). На фиг. 2 приведена структурная схема совместного функционирования БРЛС и САП для тактической ситуации, приведенной на фиг. 1, соответствующая этапу распределения задач поражения и прикрытия, когда на обоих истребителях выключены САП1, САП2 и включены на излучение «И» БРЛС1, БРЛС2. На фиг. 3 приведена структурная схема совместного функционирования БРЛС и САП, соответствующая этапу постановки помех САП1 истребителя прикрытия, когда на истребителе «А» включена САП1 и выключена БРЛС1, а на истребителе «В» включена БРЛС2 и выключена САП2. На фиг. 4 в декартовой системе координат XOZ приведены траектории наведения атакующего «В» истребителя (кривая 1), истребителя прикрытия «А» (кривая 2), самолета противника «С» (кривая 3). На фиг. 5 представлен график изменения реализуемого коэффициента подавления на входе приемника БРЛС2 атакующего истребителя в процессе его наведения, определяющего эффективность ее функционирования.

Способ совместного функционирования БРЛС и САП при распределении задач поражения и прикрытия между истребителями пары реализуется следующим образом.

Пусть истребитель «А» является истребителем-лидером, а коэффициент подавления атакующего истребителя равен , то есть полагается, что если в процессе наведения текущее значение коэффициента подавления равно K^аи=5, то БРЛС работает с заданной эффективностью.

В каждой БРЛС измеряются дальности R₁ и R₂ до самолета противника «С». Измеренная дальность R₂ в БРЛС2 (фиг. 2) истребителя «В» по КОИ передается в БВС1 истребителя-лидера «А». В БВС1 истребителя-лидера на основе сравнения измеренных дальностей R₁ и R₂ (фиг. 1) соответственно между истребителем «А» и самолетом противника «С», и истребителем «В» и самолетом противника «С» определяются атакующий истребитель и истребитель прикрытия. Так, как R₁>R₂, то истребитель «В» назначается атакующим истребителем с работающей на излучение «И» БРЛС2 и выключенной САП2 (фиг. 3), а истребитель «А» - истребителем прикрытия, с работающей на излучение «И» САП1 и выключенной на излучение БРЛС1.

Информация о назначении второго истребителя из БВС1 истребителя-лидера «А» по КОИ (фиг. 2) передается в БВС2 истребителя «В».

В БВС2 атакующего истребителя в соответствии с выражением (1) вычисляется требуемый курс ψ_ип.тр истребителя прикрытия, учитывающий пространственное положение атакующего истребителя, полученный на основе концепции обратных задач динамики, учитывающий пространственное положение (дальность) R_аи атакующего истребителя (фиг. 4), изменяющееся в процессе его сближения с самолетом противника «С» (фиг. 1).

Вычисленное значение требуемого курса ψ_ип.тр истребителя прикрытия с атакующего истребителя по КОИ передается на истребитель прикрытия (фиг. 3), который осуществляет командное наведение в соответствии с алгоритмом траекторного управления (2) и, тем самым, осуществляя целенаправленное уменьшение расстояния R_п (фиг. 1) между ним и атакующим истребителем (R_п2<R_п1 (фиг. 4)). В результате обеспечивается максимальная эффективность прикрытия с сохранением заданной эффективности функционирования БРЛС2 атакующего истребителя, определяемой значением текущего коэффициента подавления, т.е. обеспечивается требуемая эффективность постановки помех при действиях пары истребителей.

Например, в результате моделирования установлено (фиг. 5) что, в процессе всего наведения обеспечивается постоянство реализуемого коэффициента подавления на входе приемника БРЛС2 атакующего истребителя, определяющего эффективность ее функционирования.

Таким образом, предлагаемый способ позволит обеспечить требуемую эффективность постановки помех при действиях пары истребителей за счет целенаправленного уменьшения истребителем прикрытия интервала между ним и атакующим истребителем с сохранением эффективности функционирования его БРЛС.

Источники информации

1. Пат. 2728280 Российская Федерация, МПК G01S 13/52 (2006.01). Способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций при групповых действиях истребителей / Богданов А.В., Закомолдин Д.В., Голубенко В.Л., Кочетов И.В., Акимов С.И.; заявитель и патентообладатель ВА ВКО им. Г.К. Жукова Тверь. - 2019142546, заявл. 16.12.19; опубл. 29.07.20, бюл. №22 (аналог).

2. Пат. 2760329 Российская Федерация, МПК G01S 7/38 (2006.01). Способ совместного функционирования бортовых РЛС и станций активных помех при групповых действиях истребителей / Закомолдин Д.В. Богданов А.В., Акимов С.И., Софийский В.Д.; заявитель и патентообладатель ВА ВКО им. Т.К. Жукова Тверь. - 2020141687, заявл. 16.12.20; опубл. 24.11.21, бюл. №33 (прототип).

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для постановки помех при групповых действиях истребителей. Технический результат – обеспечение эффективности постановки помех при действиях пары истребителей. В заявленном способе импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станции (БРЛС) группы из двух истребителей объединяются в систему с каналами обмена информацией, истребители пары оснащаются станциями активных помех. В каждой БРЛС измеряются дальности до самолета противника. Определяется истребитель-лидер на основе сравнения измеренных дальностей R₁ и R₂ соответственно между первым истребителем и самолетом противника и вторым истребителем и самолетом противника. При этом атакующим истребителем назначается самолет, находящийся ближе к самолету противника, а другой самолет - истребителем прикрытия. На атакующем истребителе работает бортовая радиолокационная станция на излучение с выключенной станцией активных помех, а на истребителе прикрытия включена станция активных помех и выключена на излучение БРЛС. На атакующем истребителе вычисляется требуемый курс истребителя прикрытия, учитывающий пространственное положение атакующего истребителя, который с атакующего истребителя по каналу обмена информацией передается на истребитель прикрытия, осуществляющий командное наведение в соответствии с алгоритмом траекторного управления до тех пор, пока параметр рассогласования между текущим и требуемым курсами истребителя прикрытия не будет равен нулю. 5 ил.

Способ совместного функционирования бортовых радиолокационных станций и станций активных помех при распределении задач поражения и прикрытия между истребителями пары, заключающийся в том, что импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станции двух истребителей объединены в систему с каналами обмена информацией, оба истребителя оснащаются станциями активных помех, в каждой бортовой радиолокационной станции измеряются дальности до самолета противника, определяется истребитель-лидер, измеренная дальность в бортовой радиолокационной станции другого истребителя по каналу обмена информацией передается в бортовую вычислительную систему истребителя-лидера, в бортовой вычислительной системе истребителя-лидера сравниваются измеренные значения дальностей R₁ и R₂ соответственно между первым истребителем и самолетом противника и вторым истребителем и самолетом противника, в случае, если выполняется условие R₁<R₂, то атакующим истребителем назначается первый самолет, на котором работает бортовая радиолокационная станция на излучение с выключенной станцией активных помех, а истребителем прикрытия назначается второй самолет, на котором включена станция активных помех и выключена на излучение бортовая радиолокационная станция, в противном случае - при выполнении условия R₁>R₂, второй истребитель назначается атакующим самолетом с работающей на излучение бортовой радиолокационной станцией и выключенной станцией активных помех, а первый истребитель назначается самолетом прикрытия с включенной станцией активных помех и выключенной на излучение бортовой радиолокационной станцией, отличающийся тем, что в бортовой вычислительной системе атакующего истребителя с работающей на излучение бортовой радиолокационной станцией вычисляется требуемый курс ψ_ип.тр истребителя прикрытия, учитывающий пространственное положение атакующего истребителя, в соответствии с выражением

где

arccos - тригонометрическая функция арккосинус;

R_аи - расстояние от атакующего истребителя до воздушной цели;

- скорость изменения расстояния от атакующего истребителя до воздушной цели;

V_ип - скорость полета истребителя прикрытия;

R_п - расстояние от атакующего истребителя до истребителя прикрытия;

χ - весовой коэффициент, обеспечивающий устойчивость наведения истребителя прикрытия;

- требуемое значение коэффициента подавления приемника бортовой радиолокационной станции атакующего истребителя;

- текущее значение коэффициента подавления приемника бортовой радиолокационной станции атакующего истребителя;

w - константа, определяющая энергетические соотношения бортовой радиолокационной станции и станции активных помех;

Р_сап - мощность помехи, излучаемая станцией активных помех истребителя прикрытия;

G_бл.сап - коэффициент направленного действия боковых лепестков диаграммы направленности антенны станции активных помех;

Δƒ_прм - полоса пропускания приемника бортовой радиолокационной станции атакующего истребителя;

- коэффициент направленного действия боковых лепестков диаграммы направленности антенны атакующего истребителя;

- средняя излучаемая мощность бортовой радиолокационной станции атакующего истребителя;

- коэффициент направленного действия по основному лепестку диаграммы направленности антенны атакующего истребителя;

σ_ц - эффективная поверхность отражения воздушной цели;

Δƒ_n - ширина спектра помехи, излучаемой станцией активных помех истребителя прикрытия,

вычисленное значение требуемого курса ψ_ип.тр истребителя прикрытия с атакующего истребителя по каналу обмена информацией передается на истребитель прикрытия, истребитель прикрытия осуществляет командное наведение в соответствии с алгоритмом траекторного управления

где ψ_ип - текущий курс,

до тех пор, пока параметр Δ рассогласования между текущим ψ_ип и требуемым ψ_ип.тр курсами истребителя прикрытия не будет равен нулю.