СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ НАЗЕМНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ РОССИИ – ЧАСТЬ 1

January 29, 2013 by admin Комментировать »

Нечаев Е. Е. Московский государственный технический университет гражданской авиации ГСП-3, г. Москва, 125993, Россия

Аннотация – Представлен аналитический обзор литературы, отражающий развитие радиолокационных средств целеуказания в гражданской авиации России.

I.                                       Введение

Рис. 1. Радиоискатель «Буря». Fig. 1. Radioresearcher «Вигуа»

Радиолокационные системы XXI века характеризуются: полной когерентностью одиночного радиолокатора и территориально распределенной радиолокационной сетью в целом; применением активных фазированных решёток (АФАР) и, как следствие, увеличением дальности действия и надёжности радиолокаторов; широкополосностью зондирующих сигналов (линейно-частотная, фазовая внутри импульсная модуляция); применением цифровой обработки сигналов основных информационных каналов; использованием твердотельной техники построения модулей радиолокаторов; наличием мощных вакуумных приборов с высоконадежными композиционными катодами для радиолокаторов метрового диапазона [1].

Рис. 2. Радиоулавливатель РУС-1 («Ревень»). Fig. 2. Radiocatcher RUS-1(«Reven»)

Обращает на себя внимание факт применения поляризационной селекции отраженных от целей сигналов. Если в диапазоне метровых волн в радиолокационных станциях (РЛС) применяется преимущественно линейная поляризация (чаще горизонтальная вследствие устойчивого коэффициента отражения от земной поверхности), то с укорочением рабочей длины волны (диапазоны дециметровых и сантиметровых волн) находит своё применение и круговая (эллиптическая) поляризация излученных антенной РЛС электромагнитных волн, использование которой обеспечивает подавление отражённого от дождя сигнала на 20…25 дБ, от снега на 8… 12 дБ, что улучшает наблюдаемость для дождя на

12..   . 19 дБ, а для снега на 0…6 дБ.

РЛС целеуказания гражданской авиации (ГА) можно отнести к модернизированным радиолокационным станциям второго поколения.

Рассмотрим основные этапы и направления развития техники РЛС.

II.         Первый этап создания РЛС [2, 3]

в 1936г. был изготовлен двухантенный радиоискатель «Буря», работающий на волнах 24…25 см с непрерывным излучением 6…7 Вт. Радиоискатель имел приёмник прямого усиления, передающую и приёмную параболические антенны диаметром 2 м и источник питания (аккумуляторные и сухие батареи) (рис. 1). Полигонные испытания по одиночному самолёту и звену самолётов показали, что максимальная дальность обнаружения составляет 10… 11 км, среднеквадратические ошибки по азимуту – 3°, по углу места -4,1°.

Задача создания средств дальнего обнаружения была решена в конце 1936г., когда появилась первая система «Ревень» (радиоулавливатель самолётов РУС-1) (рис. 2). В комплект РЛС входили передающая и две приёмные станции, смонтированные на автомашинах, которые располагались на местности так, что передающая станция находилась в центре линии между приёмными на расстоянии 30…40 м сзади каждой из них. Передающая станция создавала в направлении приёмных направленное излучение в виде занавесы («забора»), при пересечении которой самолёты обнаруживались приёмными станциями по биениям прямого и отраженного сигналов, регистрировавшимся на самописце. В сентябре 1939г. система «Ревень» была принята на вооружение под название РУС-1. До 1941г. было выпущено 45 комплектов этой станции, затем дальнейшее её производство было прекращено, так как была разработана РЛС дальнего обнаружения РУС-2, обладающая лучшими характеристиками.

Импульсная двухантенная станция дальнего обнаружения «Редут» (позднее названа РУС-2) (рис. 3) была создана в 1939г. В комплект станции РУСвходили: передатчик с импульсной мощностью 50 кВт, работающий на волне 4 м и смонтированный внутри фургона, вращающегося на шасси автомашины; приёмная аппаратура в таком же вращающемся фургоне на автомашине, имеющая в своём составе светящуюся развертку на экране электронно-лучевой трубки, рассчитанной на дальность обнаружения до 100 км; две антенны типа «волновой канал», жестко укреплённые на каждом фургоне, с синхронным вращением; агрегат питания мощностью 30…40 кВт, смонтированный в третьей машине. Станция имела следующие технические характеристики: дальность обнаружения самолёта на высоте 500 м – 30 км, на высоте 7500м – 95 км; точность определения дальности 2…3 км. РУС-2 осуществляла круговой обзор; определение азимута цели, направление её полёта и скорости; определение по виду отметок на индикаторе характера цели (одиночная или групповая). В июле 1940г. станция РУС-2 была принята на вооружение. С марта по июнь 1941г. была выпущена опытная партия станций РУС-2 в количестве 10 комплектов.

Рис. 3. Радиоулавливатель РУС-2 («Редут»),

гониометра, вкпюченного между этими антеннами, можно определить угол места самолёта. При этом по данным измерения наклонной дальности и угла места не представляет труда вычислить высоту цели.

Дальнейшая модернизация РУС-2 заключалась в создании одно-антенного варианта станции с вращающейся антенной. Было предложено техническое решение, основанное на использовании свойств четвертьволновой линии, подключении передатчика с помощью автотрансформаторной связи к фидеру, к которому на расстоянии примерно в четверть волны от анодного контура присоединялся фидер питания радиоприёмника. Перекпючение антенны с передачи на приём и, наоборот, должно было осуществляться с применением электрических разрядников, блокирующих при передаче входную часть приёмника от мощных импульсов передатчика. Можно отметить, что такая схема построения РЛС стала классической для импульсных радиолокаторов.

При разработке конструкции вращающейся антенны была решена не менее важная задача по созданию высокочастотного устройства, которое должно было обладать достаточной электрической прочностью в режиме передачи и сохранять постоянство входного сопротивления антенны при её вращении. В результате был создан бесконтактный токосъёмник из индуктивно связанных цепей с распределёнными параметрами.

Модернизированная РЛС «Редут-41» (РУС-2с), разработка опытного образца которой началась в сентябре 1940г., имела следующие технические характеристики: совмещение передающей и приёмной аппаратуры в одном автофургоне при работе на общую вращающуюся антенну; размещение во втором автофургоне двух агрегатов питания (рабочего и резервного); дальность обнаружения целей на высоте 500 м до 30 км и на высоте 8000 м до 110 км; точность определения дальности – 1,5 км; азимута – 7°; рабочая длина волны 4,0…4,3м при длительности импульса 10… 12 мкс.

Дальнейшей модернизацией станции РУС-2с явилась РЛС П-2М.

Созданием станций РУС-2 и РУС-2с закончился почти десятилетний довоенный период развития РЛС в России.

В годы войны продолжалось совершенствование двухкоординатных РЛС РУС-2 и РУС-2с, определяющих наклонную дальность и азимут самолёта, с целью создания для них аппаратуры, позволяющей определять третью координату – угол места или высоту полёта. В то время такая аппаратура называлась высотная приставка. В основу её действия был положен принцип определения угла места, базирующийся на том, что на каждую приёмную антенну станции метрового диапазона воздействуют отражённые от самолёта радиоволны по прямому лучу и по лучу, переотраженному от поверхности Земли. В результате этого между разновысотными антеннами одной и той же РЛС всегда существует напряжение, являющееся функцией угла скольжения волны, т. е. угла места цели. Вследствие этого с помощью

Fig. 3. Radiocatcher RUS-2(«Redut»)

В комплект высотной приставки входили: мачта высотой 16,5 м стремя антеннами, расположенными на высотах 4,12; 8,24 и 16,48 м; гониометр для измерения угла места; устройство для определения высоты; переключатель антенн и приёмника. Полигонные испытания высотной приставки в 1943г. показали, что для цели на высоте 400 м ошибки определения высоты не превышали 210…230 м. Для определения угла места цели требовалось не более 12 с.

РУС-2 и РУС-2с, являющиеся основными РЛС обнаружения самолётов в период Великой Отечественной волны, имели ограниченные возможности в плане точности определения координат целей и сложности эксплуатации. Общее количество РЛС, выпущенных к концу войны, составило: Рус-1 – 44; РУС-2 (двухантенный вариант) – 12; РУС-2 (мобильный одно-антенный вариант) – 132; РУС-2 (одноантенный стационарный вариант) – 463.

С учётом недостатков РУС-2 в годы войны были разработаны технические требования к новой РЛС, которые сводились к следующим: дальность обнаружения не менее 130 км; дальность пеленгования – 70 км; точность определения координат: азимута – 4° при обнаружении и 1,3° при пеленговании; дальности – 650 м; высоты – 300…700 м в пределах азимутальных углов от О до 360° и по углу места от 4 до 18°; время определения трёх координат не более 25 с. Для станции была выбрана рабочая длина волны 4,16 м; импульсная мощность 80…100 Вт, длительность импульса 10… 15 МКС. Станция, названная П-3, создавалась с двумя антеннами – вертикальной (угломестной) и горизонтальной (азимутальной). Вертикальная антенна работала на излучение и приём, горизонтальная -только на приём. Грубое определение азимута цели производилось обычным способом – по максимуму отражённого сигнала на индикаторе станции. В режиме точного определения азимута при помощи антенного перекпючателя левая и правая части горизонтальной антенны соединялись в противофазе, и на экране индикатора при ориентировании антенны на цель появлялись два раздвинутых импульса равной амплитуды. При уходе цели влево и вправо относительно оси антенны один им-

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты