Обратный моноимпульсный искатель

Инверсная моноимпульсная ГСН — это тип полуактивной радиолокационной системы самонаведения , которая предлагает значительные преимущества по сравнению с более ранними конструкциями. Для системы требуется электроника, которая может сравнивать три сигнала одновременно, поэтому такая конструкция стала практически невозможной до начала 1970-х годов. Одними из первых таких примеров были советские Р-40, ракеты «воздух-воздух» использовавшиеся в МиГ-25П , принятые на вооружение в 1970 году, и Великобритании, ВВС ракета Skyflash принятая на вооружение в 1978 году, представляющая собой адаптацию AIM-7 Sparrow, пришедшую на замену оригинальная ГСН Raytheon с моноимпульсной моделью от Marconi , за которой последовала очень похожая конверсия Selenia для итальянского Aspide . ВВС США применили аналогичную технологию в модели M AIM-7 Sparrow , и такие конструкции сегодня являются универсальными в полуактивных конструкциях.

Концепция

Коническое сканирование

Для наведения на цель полуактивная ГСН полагается на отражение радиолокационных сигналов, исходящих от запускающего самолета. Такой сигнал можно представить как конусовидное отражение от цели, и ракета увидит этот сигнал, если она окажется где-нибудь внутри этого конуса. Чтобы приблизиться к цели в пределах смертельной дальности ее боеголовки, ракете необходим какой-то способ определить, где находится цель в этой конусообразной области.

Традиционным решением этой проблемы является использование конического сканирования . В этой системе приемник подключен не к одной приемной антенне, а к двум, слегка направленным по обе стороны от центральной линии ракеты или линии визирования . Они устроены таким образом, что сигнал будет сильнее, если цель расположена прямо на одной из этих двух линий стрельбы . Если цель находится сбоку, скажем, справа, сигнал от правой антенны будет сильнее, чем от левой.

Ракета может наводиться, поворачиваясь к более сильному из двух сигналов, и когда она направлена прямо на цель, два сигнала станут равными. Для наведения в двух измерениях антенна вращается. В любой момент две антенны могут находиться в горизонтальном положении, и искатель подаст команду повернуть влево или вправо к цели; мгновение спустя они станут вертикальными и начнут корректировать полет вверх и вниз. Таким образом, ракета ищет цель быстрым круговым движением. Обычно это сглаживается в системе управления, чтобы обеспечить устойчивые управляющие входы.

Этот метод отслеживания имеет множество проблем. Во-первых, он основан на том, что разница в мощности сигнала между двумя антеннами обусловлена только положением цели внутри луча. Существует ряд причин, по которым это может быть не так, например, когда цель летит под дождем.

Эта проблема становится более острой по мере приближения ракеты к цели. На близком расстоянии антенна начинает видеть только части вращающегося самолета. Например, когда антенна находится в положении «12 часов», она может получать сильный отраженный сигнал от вертикального хвоста самолета, но к тому времени, когда она достигнет положения «3 часа», отражение от крыла может преобладать. За период одного полного оборота сигнал теперь сильно варьируется — эффект, известный как блеск . Этот эффект ограничивает точность этого метода в лучшем случае примерно до 10 метров (33 футов), что требует, чтобы ракеты с такой ГСН имели очень большие боеголовки.

Другая серьезная проблема заключается в том, что искатель не может отличить сигнал, отраженный от самолета, и сигнал, отраженный от других объектов. Это не является серьезной проблемой в бою один на один на больших высотах, но если ракета будет выпущена по цели ниже самолета-пускателя, она в конечном итоге приблизится к точке, в которой она больше не сможет различать отражения от самолета и землю вокруг него. Поскольку земля намного больше самолета, этот сигнал может сбить с толку ГСН, когда он используется на малых высотах. В некоторой степени эту проблему можно решить с помощью ворот дальности , который приглушает сигналы за пределами выбранного расстояния, но возникают проблемы, когда дальность до цели и земли одинакова.

Кроме того, самолет-мишень может испускать случайные импульсы сигнала, которые будут иметь тот же эффект, что и блики, сбивая с толку искателя, который видит как отраженный сигнал, так и сигналы от источника помех, не имея возможности их различить. Из-за этого таких искателей очень легко «заглушить». Вместо этого Чафф создает в поле зрения радара несколько сигналов, снова не давая искателю возможности их различить.

Техника обратного моноимпульса

Одним из способов избежать многих из этих проблем является использование метода моноимпульсного радара . В этих системах сигнал радара разделяется на две части перед отправкой на антенны. Эти два пути включают в себя некоторую форму кодирования, которая остается неизменной после отражения от цели. Поляризация является распространенным решением. Затем сигнал повторно микшируется и отправляется через антенну.

Две антенны принимают смешанный сигнал после отражения от цели. Затем фильтры разделяют полученный сигнал обратно на две составляющие, и можно провести сравнение относительных мощностей, как и раньше. Однако если сигналы направленные, как в случае поляризации, нет необходимости крутить антенну — по разнице между сигналами можно определить направленность. В реальных системах используются четыре антенны: две для сравнения левого-правого и две для сравнения вверх-вниз.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что отражение от земли рандомизирует поляризацию сигнала. Некоторые из них будут возвращены с «правильной» поляризацией, но подавляющее большинство в конечном итоге будет отфильтровано в приемниках. Несмотря на то, что сигнал, возвращаемый самолетом-мишенью, может быть крошечным по сравнению с общим отражением от земли, после фильтрации он снова становится видимым. Это позволяет таким радарам отслеживать цели под истребителем, давая ему возможность «смотреть вниз, сбивать».

Фильтрация также существенно затрудняет средств электронного противодействия эффективную работу . Поскольку через фильтры проходит только сигнал с совпадающей полярностью, типичные неполяризованные импульсы обычно отфильтровываются. Чтобы работать против такого радара, глушитель должен либо соответствовать поляризации сигнала, либо транслировать столько сигнала, чтобы у него случайным образом было достаточно энергии с правильной поляризацией, чтобы пройти через фильтры.

Наконец, блеск значительно уменьшается. Блеск возникает потому, что антенны одновременно чувствительны только в одном направлении и, вращаясь, они видят сигналы из разных частей самолета. Моноимпульсные приемники не вращаются и всегда видят всю отдачу. Хотя они по-прежнему видят разную мощность сигнала из разных мест, она не меняется по мере приближения ракеты к цели, поэтому ракете не подается постоянная команда изменить направление. В ходе испытаний большинство ракет Skyflash поражали самолет-мишень напрямую, по сравнению с оригинальным решением конического сканирования AIM-7, которое доводило ракету на расстояние от 20 до 30 метров (66–98 футов). Кроме того, он мог атаковать самолеты, летевшие на высоте 1000 футов (300 м) - предел, выбранный для того, чтобы камеры слежения могли видеть цель. Эти испытания показали, что для этой техники не существует практического нижнего предела высоты.

Недостаток обратного моноимпульсного искателя двоякий. Во-первых, для этого требуется, чтобы радар на стартовой платформе имел моноимпульсное кодирование, иначе ГСН не сможет обрабатывать сигнал направления. Это связывает такие ракеты с их самолетом более тесно, чем более универсальные системы конического сканирования, которые можно использовать с любым радаром, на который может настроиться ГСН. Что еще более важно, ГСН более сложна и требует большего количества электроники, что было невозможно в эпоху электроника на электронных лампах и стала практичной только в 1970-х годах. Например, приемник Skyflash имел одну фиксированную антенну, но требовал четырех приемников, по одному на каждый «канал», а также электроники-компаратора для генерации трех сигналов: одного с суммой всех сигналов и двух с разностями.

Ссылки

Ричардсон, Дуг (9 апреля 1977 г.). «Обратный отсчет небесной вспышки» . Рейс Интернешнл . стр. 894–896.