АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПРОТИВОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ РАКЕТ

*Работа выполнена при поддержке гранта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и Министерства инновационного развития Республики Узбекистан  (проект №Т22УЗБ-009).

*The work was supported by a grant from the Belarusian Republican Foundation for Basic Research and the Ministry of Innovative Development of the Republic of Uzbekistan (project no. T22UZB-009).

АННОТАЦИЯ

Проведен анализ способов построения и применения современных противорадиолокационных ракет (ПРР). Проведенный анализ позволил выявить наиболее отличительные особенности ПРР таких как: большая скорость полёта (600-1200 м/с), ограниченная дальность пуска, разные траектории полёта и она ориентирована в сторону атакуемой РЛС, малая эффективная поверхность распределения (ЭПР), которые являются физическими предпосылками для их эффективной селекции.

ABSTRACT

An analysis of the methods of construction and use of modern anti-radar missiles (ARM) has been carried out. The analysis allowed us to identify the most distinctive features (ARM) such as: high flight speed (600-1200 m/s), limited launch range, different flight trajectories and it is oriented towards the attacked radar, small effective distribution surface (EDS), which are physical prerequisites for their efficient selection.

Ключевые слова: РЛС, ПРР, ЭПР, HARM, Tacit Rainbow, Martel (AS-37), ARMAT, ALARM.

Keywords: Radar, ARM, EDS, HARM, Tacit Rainbow, Martel (AS-37), ARMAT, ALARM.

Введение

Анализ вооруженных конфликтов во Вьетнаме (1965-1973 г.г), Ливии (1982 г.), Ираке (1991, 1998, 2003 гг.), Югославии (1999 г.), Нагорном Карабахе (2020 г), и других, более мелких конфликтах [9-5] показывают, что без применения технических средств и организационных мер защиты от высокоточного оружия (ВТО) потери вооружения ВВС и войск ПВО уже в первом массированном ракетно-авиационном ударе могут составить до 25…30%, а в первые двое-трое суток наступательных операций- до 90…95% [1,10]. Так, к примеру, в Ираке (1991, 1998, 2003 гг.), Югославии (1999 г.) для огневого поражения вооружении противовоздушной обороны (ПВО) широко использовались противорадиолокационные ракеты в сочетании с радиоэлектронным подавлением (РЭП). В связи с чем, актуальным является вопрос защиты различных радиолокаторов военного назначения от ПРР. Учитывая, что один из основных методов защиты РЛС от ПРР подразумевает ее временное отключения, что не всегда возможно в ходе отражения воздушного удара противника. Данный способ защиты от ПРР может быть эффективным только в случае своевременного обнаружения пущенной по РЛС ракеты, а для ее реализации в первую очередь возникает закономерная необходимость подробного изучения боевых возможностей и способов применения ПРР. Поэтому первоочередной задачей является анализ способа построения и применения современных противорадиолокационных ракет зарубежных государств, чему и посвящена данная статья.

Основная часть

В настоящее время существуют противорадиолокационные ракеты с инерциальной навигационной системой (ИНС), корректируемой от глобальной спутниковой радионавигационной системы (СРНС) NAVSTAR через приемник GPS, что обеспечивает высокую точность наведения ПРР на цель, даже при её длительном (30…100 с) выключении.

В США на базе авиационной управляемой ракеты (АУР) AIM-9C Sidewinder разработана дешевой ПРР малой дальности (до 10 км) SideARM (AGM-122), предназначенной для вооружения вертолетов армейской авиации и ударных беспилотных летательных аппаратов (БЛА) [4].

Основными ПРР зарубежных государств являются: HARM (AMG-88A, B, C), Tacit Rainbow (AGM-136A) (США), Martel (AS-37) (Франция), ARMAT (Франция, Великобритания), ALARM (Великобритания), Delilah (Star-1) (Израиль), BARB (ЮАР) [11].

Отличительными особенностями современных ПРР являются:

• в дополнение к пассивной радиолокационной головке самонаведения (ГСН) введена активная радиолокационная ГСН миллиметрового диапазона длин волн и телевизионная ГСН диапазонов 8…14 мкм;
• компоновка ПРР по бескрылой аэродинамической схеме, со складывающимися рулями в хвостовой части ракеты;
• оснащение ракеты прямоточным воздушно-реактивным двигателем, обеспечивающим скорость ее полёта до 1300 м/с;
• возможность перенацеливания ПРР в полёте на другую РЭС-цель;
• наличие широкополосный ГСН;
• комбинированная система наведения (радиолокационная, тепловизионная, телевизионная, инерциальная).

Основные тактико-технические характеристики указанных выше ПРР приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные тактико-технические характеристики ПРР

ПРР не имеет принципиальных отличий от других типов самонаводящихся ракет и состоит из планера, объединяющего в себе три основных отсека: аппаратурного, двигательного и боевой части.

В аппаратурном отсеке размещены головка самонаведения (ГСН), цифровой процессор и другие электронные блоки систем наведения и управления ракетой, осуществляющие вывод ПРР на излучающее РЭС-цель.

Аппаратный отсек ПРР спереди закрывается радиопрозрачным обтекателем, представляющим собой, как правило, параболоид вращения с притупленной носовой частью.

Такая форма обтекателя позволяет получить приемлемые характеристики радиолокационных ГСН при наименьшем аэродинамическом сопротивлении головной части ракеты. Большинства ПРР оснащаются пассивной радиолокационной головкой самонаведения (ПРГСН).

Пассивная радиолокационная головка самонаведения является наиболее важным элементом ПРР. Она состоит из антенной системы, приемника, пеленгатора, гиростабилизированной платформы и селекторов.

ГСН предназначена для решения следующих задач [4]:

• пеленгования РЭС-цели независимо от направления её основного излучения относительно самолёта-носителя ПРР;
• автономного поиска РЭС-цели по направлению, несущей частоте, периоду следования и длительности импульсов;
• селекция сигналов выбранной для поражения РЭС-цели по несущей частоте, а также по периоду следования, длительности и амплитуде импульсов;
• повторного поиска и захвата сигналов РЭС- цели при их пропадании;
• выдачи в систему управления ПРР экстраполированных угловых координат (и их производных) положения РЭС-цели при кратковременном пропадании сигналов от РЛС (пролонгация).

В ГСН ПРР применяются пассивные радиолокационные пеленгаторы моноимпульсного типа, которые обеспечивают:

• пеленгование сигналов РЛС и выдачу сигналов её углового положения относительно продольной оси ракеты в систему управления ракетой;
• выдачу угловой скорости вращения линии визирования РЛС в систему управления ракетой;
• выдачу сигналов об автозахвате и угловых координат РЛС в аппаратуру самолёта-носителя ПРР.

Принцип действия моноимпульсного пеленгатора заключается в том, что информация о направлении на цель получается при сравнении амплитуд или фаз сигналов РЛС, одновременно присутствующих в нескольких каналах пеленгатора. В зависимости от схемной реализации моноимпульсные пеленгаторы делятся на пеленгаторы амплитудного, фазового и амплитудно-фазового типов.

Пеленгаторы амплитудного типа применялись в ПРР типа Shrike (AMG-45) (Рисунок 1.), Standart ARM (AGM-78) (Рисунок 1). В современных ПРР амплитудные пеленгаторы в чистом виде не применяются.

В современных ПРР наибольшее применение находят пеленгаторы двух типов [3]:

• моноимпульсный пеленгатор фазо-фазового типа со сравнением фаз на промежуточной частоте;
• моноимпульсный пеленгатор амплитудно- фазового типа с суммарно-разностной обработкой на высокой частоте.

Рисунок 1. ПРР Shrike (AMG-45)

Рисунок 2. ПРР Standart ARM (AGM-78)

Пеленгаторы данного типа используются в ПРР типа HARM (AGM-88B, C), ALARM и Martel (AS-37).

Достоинствами пеленгаторов данного типа являются:

• возможность получения независимой информации о РЛС- цели одновременно по амплитудным и фазовым соотношениям принимаемых сигналов, что увеличивает разрешающую способность по угловым координатам;
• для пеленгования цели в двух плоскостях необходимо наличие только двух угловых каналов и общего суммарного канала;
• ошибки, связанные с дисбалансом характеристик каналов, носят случайный характер, что позволяет их определять по результатам математического моделирования;
• возможность определения дальности до РЛС-цели, что повышает возможности по селекции и точность наведения.

Недостатками таких пеленгаторов являются:

• случайная ошибка, вызванная внутренними шумами приемника ГСН, в два раза выше, чем в пеленгаторах фазового типа с суммарно-разностной обработкой;
• для компенсации внутренних ошибок в каналах пеленгатора требуется применение сложных схемно-конструктивных решений;
• резко снижается точность пеленгации РЛС-цели в фазовом канале при использовании частотно-модулированного сигнала с высокий девиацией частоты;
• снижается точность пеленгования в амплитудном канале при обработке частотно-модулированного сигнала в связи с появлением паразитной амплитудной модуляции сигнала ошибки.

Однако, для обеспечения работы пеленгаторов РГСН в условиях интенсивного радиолокационного поля ПВО при отсутствии на самолетах носителях ПРР систем радиотехнической разведки в схемы и конструкцию радиолокационных ГСН должны быть заложены принципы функционирования, обеспечивающие:

• пеленгования РЛС –цели независимо от направления её основного излучения;
• автономный поиск РЛС-цели по направлению и несущей частоте, а также по периоду следования импульсов;
• селекцию сигналов выбранной РЛС-цели;
• повторный поиск и захват сигналов РЛС-цели при их пропадании;
• выдачу сигналов углового положения РЛС-цели и угловой скорости вращения линии визирования цели «по памяти» при кратковременном пропадании сигналов (пролонгация).

Для повышения помехозащиты, а также селекции сигналов от выбранной РЛС-цели в РГСН ПРР используется следующие селекторы:

• по несущей частоте;
• по периоду следования импульсов;
• по длительности импульсов;
• по моменту поступления импульсов;
• по амплитуде импульсов;
• по угловым координатам.

Селектор по несущей частоте обычно может иметь разрешающую способность (2...4) МГц- для импульсных РЛС или (0,2….0,5) МГц- для непрерывных квазинепрерывных РЛС. В настоящее время массогабаритные ограничения не позволяют реализовать в ГСН параллельный многочастотный прием и анализ сигналов. Компромиссное решение, позволяющие удовлетворить требованиям по частотный избирательности и поисковым возможностям, в ПРР достигается тем, что в приемнике ГСН реализуется несколько режимов поиска по несущей частоте:

• режим широкополосного поиска в диапазоне 200…300 МГц без остановки (при этом чувствительность приемного устройства ГСН уменьшается на 2…4 порядка);
• свипирование, т.е сканирование узкой полосой со скоростью 500 МГц в пределах некоторого частотного диапазона (до 1000 МГц);
• поиск с остановкой после обнаружения сигнала РЛС-цели. Дальнейшее сопровождение цели по частоте должно быть обеспечено из любого режима поиска.

Селектор по периоду следования импульсов имеет разрешающую способность 20….50 мкс. Селектор устанавливает стробирующие импульсы, в течение которых приемник ГСН ПРР открыты. Период повторения и длительность селектирующих строб- импульсов устанавливается так, чтобы обеспечить выделение импульсов цели с учетом возможности вобуляции их по периоду следования.

Селектор по длительности импульсов может иметь разрешающую способность около 0,1 мкс. Он обеспечивает прием сигналов от РЛС-цели только в пределах открытого временного строба заданной длительности. Длительность временного строба устанавливается заранее, исходя из разведанной длительности импульсов поражаемой цели.

Селектор по моменту поступления импульсов используется для выделения сигнала от цели в условиях наличия «мешающих» импульсов от отвлекающих передатчиков или переотраженных импульсов от земной (водной поверхности). Данный селектор обеспечивает анализ количества неперекрывающихся импульсов, прошедших селекцию по периоду повторения и длительности импульсов, а выбор на сопровождение головкой самонаведения первого, второго или третьего импульса. При этом для подавления мешающего отражения от подстилающей поверхности дальнейшее угловое сопровождение отселектированного импульсного сигнала РЛС может осуществляться по его переднему фронту ( так называемый режим отсечки переднего фронта импульса).

Селектор по амплитуде импульсных сигналов позволяет выбирать для дальнейшей обработки один из неперекрывающихся по времени импульсных сигналов. Разрешающая способность амплитудного селектора обычно составляет 1…2 дБ.

Селектор по угловым координатам. Селекция целей по угловым координатам осуществляется схемными методами (угловым селектором). Так, например, на рис. 6 показана дискриминационная характеристика углового пеленгатора ГСН ПРР без использования и при использовании углового селектора.

В перспективных ПРР (например, типа HARM (AMG-88D, E)) при пропадании сигнала в ГСН наведении ракеты на цель осуществляется с использованием инерсиальной системы наведения, корректируемой от СРНС NAVSTAR на начальном и среднем участках траектории полета, с переходом на самонаведение от активной радиолокационной ГСН миллиметрового диапазона или инфракрасной ГСН на конечном участке.

Перечисленные принципы обеспечивают помехозащищенность и автономность работы головки самонаведения ПРР.

Обобщенные характеристики ГСН ПРР приведены в Таблица 2.

Таблица 2.

Обобщенная характеристика ГСН ПРР

Анализ характеристик ГСН ПРР показывает:

• рабочий диапазон длин волн РГСН ПРР лежит в пределах от 0,5 до 40 ГГц, (длина волны см). Вне этого диапазон частот РЭС ПРР не создаются, т.к., на частотах менее 0,5 ГГц резко возрастают массогабаритные характеристики ГСН ПРР в целом. При этом снижается точность пеленгации с 0,08 до 1,5ᵒ, а на частотах более 40 ГГц резко уменьшается дальность действия ПРР в связи с большим затуханием миллиметровых радиоволн в атмосфере, особенно при плохих метеоусловиях;
• большой диапазон и большая скорость перестройки рабочей частоты приемника ГСН делают неэффективным использование в РЭС скачков частоты, так как это не приводит к существенному увеличению ошибок наведение ПРР на РЭС-цель благодаря наличию в ПРР либо автономной инерциальной системы наведения, корректируемой от СРНС NAVSTAR через приемник GPS, либо пролонгатора траектории полета ПРР;
• малая (0,2…4 МГц) ширина полосы пропускания приемника ГСН обеспечивает её высокую разрешающую способность по частоте, что позволяет селектировать нужную РЛС в сложной радиоэлектронной обстановке;
• высокая чувствительность приемного устройства ГСН ПРР обеспечивает возможность захвата сигналов цели даже по фону ДНА на дальностях более 100 км, а при работе РЛС на эквивалент антенны- с дальностей до 15…30 км;
• широкий динамический диапазон приемника ГСН не приводит к его перегрузке в сложной радиоэлектронной обстановке и на всех дальностях до цели;
• невзирая на относительно большую ширину диаграммы направленности антенны ГСН (25…30ᵒ), облегчающей поиск цели, за счет применения угловых селекторов обеспечивается высокая разрешающая способность (3…6ᵒ) с больших дальностей и высокая точность углового сопровождения цели;
• время реакции авиационного пускового комплекса по заранее разведанной цели составляет от 10 до 30с, что меньше времени реакции большинства ЗРК, поэтому даже в дуэльной ситуации пуск ПРР обеспечивается, как правило, раньше пуска ЗУР, что обеспечивает высокую вероятность поражения ЗРК.

ПРР как объект наблюдения

Противорадиолокационные ракеты (ПРР) как объекты наблюдения существенно отличаются от самолётов. Их поперечные и продольные размеры в 3…5 раз меньше размеров истребителя, геометрические формы более просты, размеры основных локальных отражателей соизмеримы с длиной вольны РЛС дециметрового и ближнего метрового диапазонов. В этом диапазоне характерно резонансное рассеивание электромагнитных волн.

В Таблице 3. показаны эффективных поверхностей рассеивания (ЭПР) для различных длин волн РЛС и ракурсов их локации относительно продольной оси ПРР.

Таблица 3.

Эффективная поверхность рассеивания различных длин волн РЛС и ракурсов их локации относительно продольной оси ПРР

При атаке наземной (надводной) РЭС-цели ПРР могут иметь следующие типовые траектории полёта (Рисунок 3). [010]:

1)полёт по баллистической (кривая 1) или полубаллистической (кривая 2) траектории с заданной высотой заброса (до 40 км) и углом пикирования на цель в прелелах от 10 до 80ᵒ;

2)пологое пикирование на всем участке полёта ПРР под углами 10…20ᵒ (кривая 3);

3)горизонтальный полёт на малых высотах 100…500 м с маневром типа «горка» на дальности 10…15 км от РЭС-цели и переходом на пикирование под углами 20…60ᵒ (кривая 4);

4)горизонтальный полёт на средних и больших высотах с переходом на конечном участке траектории в пикирование под углами 10…60ᵒ (кривая 5);

5)горизонтальный полёт на малых и средних высотах, с резким набором высоты (при выключении РЭС) с медленным спуском на парашюте с последующим пикированием под углами до 90ᵒ после включения РЭС (ПРР ALARM, кривая 6).

Рисунок 3. Типовые траектории полёта ПРР

Способы применения ПРР

Способы боевого применения различают:

• по методу наведения (Рисунок 4).

а)

б)

Рисунок 4. Способы боевого применения высокоточного оружия: а – полуактивное самонаведение (с «подсветкой» объекта удара»; б – пассивное самонаведение (по излучению объекта удара)

• по режиму полета (Рисунок 5).

а)                                                                        б)

в)

Рисунок 5. Режимы полета высокоточного оружия: а- непосредственно по заданной (обнаруженной) цели; б- по заданной цели по маршруту (cruis); в-по заданному маршруту с поиском цели

Заключение

Проведенный анализ характеристик известных современных ПРР на основе открытых источников позволил выявить их наиболее отличительные особенности, которые являются физическими предпосылками для эффективной селекции (выделения на фоне других объектов):

1. Противорадиолокационные ракеты – это малоразмерные цели с малой эффективной площадью рассеивания σ_ПРР (для сантиметрового и дециметрового диапазона σ_ПРР составляет от 0,06 до 0,2 м²).

2. В момент разделения ПРР и носителя радиальное ускорение ПРР много больше радиального ускорения носителя. Радиальная скорость ПРР также как правило больше радиальной скорости носителя. Траектория ПРР чаще всего ориентирована в сторону атакуемой РЛС (курсовой угол ракеты относительно радиолокатора примерно равен 0^o).

3. Скорость полета ПРР V_ПРР находится в пределах от 600 до 1200 м/c, что значительно больше большинства современных аэродинамических летательных аппаратов.

4. Для ПРР характерна ограниченная дальность пуска D_пуск. – не более 200 км, что связано с ограниченным запасом ракетного топлива на борту.

5. На конечном участке траектории ПРР характерны большие углы пикирования – от 10 до 60^o.

6. Траектория полета ПРР производится тремя возможными способами (непосредственно на РЛС, по маршруту на РЛС и по маршруту с поиском РЛС).

Список литературы:

1. Барвиненко В.В. Причины безуспешных действий ВВС и ПВО Ирака по срыву действий средств воздушного нападения США и Великобритании // Вестник академии военных наук.-2003.-№3(4).-с. 31-36.
2. Дрожжин А.И., Алтухов В.Е. Воздушные войны в Ираке и Югославии.- М.: «Воздушный горизонт», 2002.
3. Косачёв И.М. Тактико-технические характеристики, основы боевого применения и математические модели противорадиолокационных ракет: Монография/Косачёв И.М., Быков И.М., Степанов А.А., Чёрный Ю.Н.; Под ред. Косачёва И.М. Минск: ВА РБ, 2006.-122 с.
4. Косачёв И.М., Степанов А.А., Чёрный Ю.Н. Противорадиолокационные ракеты зарубежных государств //Армия.-2003. -№4.- с. 56-60.
5. Логунков И. Ирак: Хроника воздушной компании // Авиасалоны мира.- 2003. -№2.-с. 10-12.
6. Новиков Н., Галин Л. Подавление системы ПВО Ирака в операции «Буря в пустыне» // Зарубежное военное обозрение.-1991.-№59. – с.29.
7. Операция «Свобода Ираку» (20 марта-14 апреля 2003 года): Информационный обзор/ Под ред. И.А.Мисурагина.-Минск: ВА РБ, 2003.-96 с.
8. Опыт и выводы из боевых действий ПВО Ирака в ходе войны в зоне Персидского залива: Информационный сборник войск ПВО. М.: МО СССР.-1991.- №4 (204).
9. Пучков А. Воздушная наступательная операция в ходе войны в Персидском заливе// Зарубежное военное обозрение.- 1991. -№5. – с.36.
10. Слипченко В.И. Войны шестого поколения. Оружие и военного искусства будущего.-М.: Вече, 2002.-384 с.
11. Тактика ЗРВ ВВС и войск ПВО. Часть 1. (силы и средства воздушного нападения иностранных государств и основы их боевого применения): Учебное пособие / Резник И.И., Нечипорович О.С., Кулешов Ю.Е., Степанов А.А. и др.-Минск: МО РБ, УО «ВАРБ», 2005.-170 с.