Основные направления развития сверхширокополосных радиолокационных средств в вооруженных силах ведущих зарубежных стран (2021)
Майор И. Веселов
В настоящее время ведение вооруженной борьбы характеризуется, с одной стороны, наращиванием информационных возможностей систем разведки, связи и управления войсками, а также систем управления высокоточным оружием для эффективного поражения противника, с другой - применением качественно новых мер противодействия разведывательно-ударным системам в интересах недопущения ущерба своим войскам и объектам. К числу таких мер следует отнести маскировку образцов вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) за счет снижения их радиолокационной заметности с использованием радиопоглощающих материалов и покрытий с адаптивно изменяющимися отражательными свойствами.
 |
|
Уровни мощности сигналов РЛС |
Ввиду того что достигнутые в настоящее время минимальные уровни фоновой контрастности малозаметных объектов ВВСТ близки к предельным значениям, традиционные способы наращивания объема и повышения качества радиолокационной информации, как правило, не приводят к существенному приросту эффективности радиолокационной разведки. Так, для увеличения дальности обнаружения РЛС в два раза требуется увеличить энергию излучения или чувствительность приемного устройства в 16 раз, а линейные размеры антенны - в 4 раза. При этом радиолокаторы с большой мощностью сигналов легче обнаруживаются и пеленгуются средствами радиотехнической разведки противника, что позволяет осуществлять их радиоподавление помехами с рационально выбранными энергетическими и пространственно-временными характеристиками. В то же время повышение чувствительности сопровождается ухудшением помехозащищенности, а увеличение размеров антенны способствует возрастанию радиолокационной заметности РЛС.
В связи с этим в США управлением перспективных исследований министерства обороны ДАРПА (DARPA - Defense Advanced Research Project Agency) активно инициируются разработки РЛС со сверхширокополосными (СШП) сигналами.
Под СШП-сигналами понимаются сверхкороткие наносекундные импульсы, которые излучают РЛС с шириной спектра намного большей, чем у традиционных РЛС (не менее 500 МГц). Мощность излучаемого сигнала распределяется по всей ширине спектра, что приводит к уменьшению мощности излучения в целом. Поэтому работу СШП РЛС очень сложно обнаружить.
В основу обработки СШП-сигналов, в отличие от обработки узкополосных, положены принципы бездетекторного приема и измерения параметров на выходах антенных систем без преобразования частоты. Такой подход позволяет устранить ограничения на ширину полосы частот сигнала.
В настоящее время основными направлениями развития СШП радиолокационных средств (радиолокаторов) являются:
- улучшение возможностей обнаружения, распознавания, определения координат и траектории движения объектов, оснащенных средствами противорадиолокационной маскировки и снижения радиолокационной заметности;
- улучшение идентификации как групповых, так и одиночных целей;
- точное определение линейных размеров целей в интересах вскрытия наиболее уязвимых областей для наведения оружия;
- обнаружение и сопровождение малоразмерных низколетящих целей;
- повышение точности идентификации движущихся целей;
- повышение помехозащищенности РЛС;
- улучшение распознавания ложных целей.
Принципиально более высокие показатели эффективности СШП РЛС по обнаружению, распознаванию, определению координат и параметров движения объектов достигаются за счет комплексной обработки сигналов на множестве частот рабочего диапазона. Широкий диапазон рабочих частот позволяет осуществлять перестройку частот радиолокационных сигналов, выбирая те поддиапазоны частот, где отражающие свойства целей проявляются наиболее интенсивно, а средства противорадиолокационной маскировки и снижения радиолокационной заметности не могут применяться (в частности, ввиду ограничений на массо-габаритные характеристики) или имеют недостаточную эффективность.
Анализ отражающих свойств объектов на множестве частот расширяет перечень демаскирующих признаков. Это создает предпосылки для более детального сопоставления их с эталонными описаниями, тем самым повышает надежность распознавания, а также уменьшает вероятность срыва радиолокационного наблюдения и погрешности определения параметров движения объектов.
Улучшение идентификации как групповых целей так и одиночных достигается за счет стабилизации положений энергетических центров отраженных сигналов и выявлении отдельных элементов с различными отражательными свойствами.
Это способствует также более точному определению линейных размеров целей в интересах вскрытия наиболее уязвимых областей для наведения оружия.
Повышение помехоустойчивости РЛС при этом достигается за счет выявления и селекции источников мешающих излучений, а применение современной электронной компонентной базы на основе нитрида галлия позволит существенно снизить массо-габаритные характеристики, а также стоимость опытных образцов СШП РЛС.
Успехи в области СШП-радиолокации по каждому из вышеуказанных направлений в значительной степени определяются достижением высокого уровня развития технологии генерации мощных сверхкоротких импульсов с высокой стабильностью и большой частотой повторения (лавино-пролетные транзисторы, диоды с накоплением заряда) и технологии скоростной цифровой обработки больших массивов информации.
РЛС, использующие в качестве зондирующих импульсов сверхкороткие наносекундные импульсы, будут обладать следующими преимуществами:
- возможность проникать сквозь преграды и отражаться от целей, расположенных за пределами прямой видимости, что позволяет использовать РЛС для обнаружения людей и техники за преградой или в грунте;
- высокая скрытность ввиду малой спектральной плотности СШП-сигнала;
- точность определения расстояния до нескольких сантиметров из-за малой пространственной протяженности сигнала;
- возможность мгновенного распознавания и классификации цели по отраженному сигналу и высокой детализации цели;
- определения скорости перемещения объекта без "слепых скоростей", свойственных доплеровским измерителям;
- повышение эффективности и упрощение конструкции аппаратуры защиты от всех видов пассивных помех, вызванных влиянием метеоосадков (тумана, дождя, снега);
- устранение интерференционных провалов в диаграмме направленности антенны при наблюдении за целью, которая находится под низким углом места, поскольку сигнал, отраженный от цели, и сигнал, переотраженный от земли, разделяются по времени, что позволяет произвести их селекцию.
Указанные свойства делают СШП-радиолокацию перспективной, однако есть ряд проблем, для устранения которых ведутся научно-исследовательские работы.
В частности, дальность действия СШП РЛС уступает узкополосной.
В таблице представлены теоретические возможности узкополосной и СШП РЛС по дальности обнаружения объектов.
| Таблица. Максимальная дальность обнаружения цели РЛС при различных мощностях зондирующих импульсов | ||
| Тип РЛС | Максимальная дальность обнаружения цели, км | |
| Мощность импульса 0,5 ГВт | Мощность импульса 1 ГВт | |
| Узкополосная | 550 | 655 |
| Сверхширокополосная | 260 | 310 |
Другой проблемой является непредсказуемость формы отраженного сигнала.
В узкополосной РЛС излучается синусоидальный сигнал, который не претерпевает нелинейных изменений, проходя через пространство, - изменяется только его амплитуда и фаза, СШП-сигнал претерпевает изменения как спектрального состава в частотной области, так и формы во временной.
В настоящее время наибольшие успехи в области разработки СШП РЛС достигнуты в США, ФРГ и Израиле.
 |
| Портативный миноискатель AN/PSS-14 |
 |
| Сверхширокополосные РЛС (стеновизоры) "Хавер-400" (вверху) и "Хавер-800" (внизу) |
 |
| РЛС Ка-диапазона "Памир" |
Вооруженные силы США и объединенные ВС НАТО снабжаются комплектами современных портативных миноискателей AN/PSS-14 для обнаружения различного рода мин и других металлических предметов в почвенном грунте. В данном приборе используется СШП-радиолокация, позволяющая просматривать различные предметы сквозь препятствия.
В ФРГ реализуется проект СШП-радиолокатора Ка-диапазона "Памир", разработанного институтом высокочастотной физики и радиолокационных технологий имени Фраунгофера, в котором реализован режим обзора земной поверхности с использованием сигналов, ширина полосы которой составляет 8 ГГц.
В Израиле примером СШП РЛC является компактный прибор (стеновизор) "Хавер-400", предназначенный для обнаружения различных объектов через структурные препятствия в виде стен, почвенного покрова и т. д. Данный прибор широко используется специальными подразделениями в контртеррористических операциях во всем мире. Он представляет собой особую разновидность радиолокатора. РЛС обладает многоканальным микромощностным ультраширокополосным сенсором и сопутствующими приборами, размещенными в компактном корпусе, пригодном для переноски и быстрого развертывания. Такие изделия предназначаются для использования в различной застройке с целью изучения обстановки за преградами.
Стеновизор "Хавер-800" отличается крупным антенным устройством характерной формы и устанавливается на штативе. Наличие нескольких отдельных локаторов с антеннами позволяет не только изучать пространство за преградой, но и формировать трехмерную картину. По остальным функциям "Хавер-800" идентичен "Хавер-400".
Использование в РЛС СШП-сигналов позволит ВС ведущих зарубежных стран (ВЗC) увеличить количество правильно распознанных и своевременно захваченных на сопровождение целей, а по результатам радиолокационной разведки с использованием данных сигналов снизить риски наведения оружия на ложные цели и радиолокационные ловушки, тем самым повысить эффективность применения средств поражения.
Таким образом, использование СШП-сигналов позволит в ВС ВЗС существенно повысить эффективность обнаружения и сопровождения аэродинамических и баллистических объектов при контроле воздушного пространства, обзора и картографирования земной поверхности, обеспечения полета и посадки летательных аппаратов. Наращивание информационных возможностей СШП РЛС по сравнению с узкополосными радиолокаторами обусловлено улучшением характеристик обнаружения, распознавания и сопровождения целей в сложной фоноцелевой и сигнально-помеховой обстановке при реализации действенных мер защиты от помех.