15 ноября, 2010

Первая в мире мобильная РЛС метрового диапазона

Радиолокационные средства являются основными источниками информации для систем контроля воздушного пространства, органов управления воздушно-космической обороны, других потребителей. Требования к информативности радиолокационных средств непрерывно повышаются и радиолокационный парк постоянно обновляется. Современные боевые конфликты выявляют недостаточную живучесть радиолокационной техники – наземные РЛС уничтожаются вскоре после начала развертывания на позиции. Поэтому одна из самых актуальных задач – повышение живучести, то есть способности РЛС выполнять свои функции в условиях реальных воздействий среды и факторов противодействия. В противном случае даже при самых высоких характеристиках использование РЛС теряет смысл.

РЛС 1Л119 может развертываться в боевых порядках за время, сравнимое с временем приведения в готовность к боевым действиям зенитных ракетных систем (комплексов) и командных пунктов (КП) в составе автоматизированных систем управления (АСУ)
Фото: ННИИРТ

Для эффективного контроля воздушного пространства современные РЛС наряду со значительными рубежами обнаружения различных типов целей должны обладать расширенной зоной обнаружения в угломестной плоскости, обеспечивать требуемые точности измерения координат и высокий темп выдачи информации. Кроме этого, для успешного функционирования в сложных условиях современного боя при высокой плотности целей и применении средств радиопротиводействия и огневого подавления РЛС должны обладать высокой помехозащищенностью от активных и пассивных помех и низкой уязвимостью при воздействии высокоточного оружия (ВТО).

Задача защищенности РЛС от ВТО – одна из самых важных в комплексе проблем повышения живучести, и ее решение для РЛС наземного базирования связано с повышением мобильности. Достигается она при минимизации числа транспортных единиц и сокращении времени развертывания и свертывания РЛС.

В метровом диапазоне длин волн по сравнению с более высокочастотными радарами требуемую мобильность реализовать, как правило, сложнее. Преимущества метрового диапазона:

– более высокие рубежи обнаружения и измерения координат современных и перспективных воздушных объектов (ВО) за счет большей эффективной отражающей поверхности целей, в особенности малоразмерных и малозаметных объектов;

– слабые флуктуации уровня отраженных от целей сигналов из-за малой изрезанности диаграммы направленности вторичного переизлучения (особенно на курсах, близких к радиальным), что обеспечивает устойчивое обнаружение и сопровождение ВО;

– малая интенсивность отражений от гидрометеообразований, что практически исключает зависимость характеристик РЛС от погодных условий;

– сниженные углы закрытия в условиях лесистой местности;

– трудности создания противолокационных снарядов, средств постановки помех и реализации стелс-технологий определяют широкое использование РЛС метрового диапазона волн в качестве средств информационного обеспечения ПВО и гражданской авиации. Главным качеством подобных РЛС является уверенное обнаружение на больших дальностях объектов различных классов, в том числе и малоразмерных, а также устойчивое сопровождение обнаруженных целей в сложной метеорологической обстановке.

В метровом диапазоне Нижегородским НИИ радиотехники разработан ряд уникальных РЛС, многие из которых являются мировыми рекордсменами. К их числу можно отнести наземную двухкоординатную РЛС дежурного режима 1Л119 (шифр «Небо-СВУ»).

Сейчас можно только удивляться смелости коллектива, который в невероятно сложных экономических условиях периода, когда отечественный ОПК стремительно деградировал, приступил к созданию столь наукоемкого изделия, как радиолокационная станция.

Главным конструктором опытного образца РЛС 1Л119 был И. Г. Крылов, удостоенный в свое время Государственной премии СССР за научный вклад в развитие отечественной радиолокации. Под его руководством ранее была создана мобильная РЛС 1Л13 (шифр «Небо-СВ») метрового диапазона волн, предназначенная для обеспечения радиолокационной информацией ПВО Сухопутных войск (ПВО СВ). Штатным расчетом она развертывалась и свертывалась не более чем за 50 минут, но даже такое по меркам радиотехнических войск малое время вскоре перестало удовлетворять войска ПВО СВ.

Требовался радар, который бы мог развертываться в боевых порядках за время, сравнимое со временем приведения в готовность к боевым действиям зенитных ракетных комплексов/систем (ЗРК/ЗРС) и командных пунктов (КП) в составе автоматизированных систем управления (АСУ).

При этом практически для круглосуточного обеспечения первичной радиолокационной информацией КП и средства АСУ его ресурс и надежность должны были быть высокими, а стоимость изготовления и эксплуатации – предельно низкой. В то же время технические характеристики РЛС нового поколения должны быть не ниже, а по ряду параметров и выше, чем у предшественников или аналогов. В РЛС 1Л119 удалось реализовать эти и другие противоречивые требования заказчика.

Первая в мире мобильная РЛС 1Л119 метрового диапазона волн с цифровой пространственно-временной обработкой радиолокационных сигналов обеспечивает автоматическое обнаружение, измерение трех координат и сопровождение широкого класса современных и перспективных воздушных объектов – самолетов стратегической и тактической авиации: авиационных ракет типа АСАЛМ, малоразмерных целей (боевых блоков ГЗКР), малозаметных целей, в том числе выполненных по технологии «Стелс», а также распознавание классов целей, определение госпринадлежности (ОГП), пеленгацию постановщиков активных помех.

Отличительными особенностями РЛС 1Л119 от аналогичных станций данного класса являются:

– наличие твердотельной активной фазированной активной антенной решетки (ФАР) с аналого-цифровым преобразованием принимаемых сигналов;

– полностью цифровая первичная пространственно-временная обработка сигналов;

– гибкая адаптация системы обработки сигналов к помеховой обстановке и техническому состоянию станции;

– высокоэффективная цифровая селекция движущихся целей (СДЦ), обеспечивающая устойчивую проводку ВО в интенсивных гидрометеообразованиях и преднамеренных пассивных помехах;

Контейнер ВИП оборудован местами отдыха (на снимке справа), что позволяет обеспечить постоянное чередование смен расчетов для непрерывной работы РЛС, особенно в полевых условиях
Фото: ННИИРТ

– адаптивное подавление боковых лепестков диаграммы направленности антенны.

В составе станции:

– антенно-аппаратный пост (ААП) на полуприцепе ЧМЗАП 9907.2;

– дизельная электростанция (ДЭС) ЭД 2х30-Т400-1РА1М4 (или ЭД 2х30-Т400-1РА1М6) на шасси автомобиля «Урал» или ЭД 2х30-Т400-1РА1М5 (или ЭД 2х30-Т400-1РА1М7) на шасси автомобиля КамАЗ;

– запасное имущество ЗИП-О.

Дополнительно станция комплектуется выносным индикаторным постом (ВИП) в контейнере КК6.2 на автомобиле «Урал-532361» повышенной проходимости либо в отдельной таре (ящиках), а также дополнительным имуществом для сопряжения РЛС со средствами ПВО заказчика и ЗИП-Г для проведения ремонта агрегатным методом.

Антенная система (АС) РЛС состоит из антенн каналов локации, компенсации и ОГП, объединенных единым пространственным каркасом, размещающимся на опорно-поворотном устройстве.

Передающее устройство РЛС выполнено на базе широкополосных (на весь диапазон РЛС) транзисторных усилителей мощности, расположенных на полотне антенной решетки около каждого излучающего элемента.

В приемных устройствах РЛС применены широкополосные усилители радиочастоты, выполненные по современной технологии и расположенные непосредственно на антенне в каждом приемном модуле, объединенном с передающим модулем в единый конструктив – приемо-передающий модуль (ППМ). Подключенные к ППМ фазовращатели автоматически изменяют в зависимости от задачи форму диаграммы направленности антенны на передачу и прием в угломестной плоскости от узкого барьерного луча с максимальной концентрацией энергии в области малых углов места до широкоугольной диаграммы.

На мониторах РЛС отражаются первичная информация, поступающая в реальном масштабе времени, КТА по обнаруженным целям, графическая информация (границы стробов, зон, сетка ПВО, государственная граница), текстовая информация (короткие, полные и сокращенные формуляры о характеристиках ВО, квитанции, подсказки оператору) и пр.
Фото: ННИИРТ

Цифровое управление пространственным положением диаграммы направленности антенны исключает необходимость изменения углового положения полотна АС в вертикальной плоскости. Такое техническое решение обеспечивает обнаружение не только аэродинамических ВО, летающих на высотах, не превышающих 30 000 м, но и баллистических, которые в полете могут достигать высот до 150 км.

Одно из преимуществ станций метрового диапазона волн – возможность обнаружения ВО, изготовленных по технологии «Стелс» либо имеющих малую эффективную поверхность рассеяния (ЭПР). Даже в режиме работы РЛС «Небо-СВУ» с 50-процентной мощностью излучения беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с ЭПР = 0,1 кв. м обнаруживается и сопровождается на дальностях более 100 км.

При этом можно отметить, что для ряда радаров такие дистанции являются практически предельными либо запредельными не только для сопровождения, но и обнаружения ВО с гораздо большими ЭПР.

Аппаратура первичной обработки информации на базе специализированной ЭВМ реального времени «Багет-25» с использованием сигнальных процессоров включает в себя аппаратуру автоподстройки ФАР, защиты от активных помех, СДЦ, пространственно-временной обработки сигналов, измерения трех координат целей и пеленгации постановщиков помех.

Аппаратура вторичной обработки информации на базе ЭВМ БСВ-3 обеспечивает с большой производительностью автоматическое трассовое сопровождение ВО, а также целей с баллистическими траекториями (БЦ).

Для отображения радиолокационной информации, управления режимами работы РЛС и выполнения штатной работы в состав станции входят два одинаковых по своим функциональным возможностям рабочих места оператора (РМО).

Аппаратура РМО реализована на базе ЭВМ БСВ-3, сопряженной с цветным 17-дюймовым видеомонитором высокого разрешения. На нем отображаются:

– первичная информация, поступающая в реальном масштабе времени (эхо-сигналы, сигналы ОГП, сигналы пеленга);

– КТА по обнаруженным целям (координата центра пакета эхо-сигналов);

– графическая информация (границы стробов, зон, сетка ПВО, государственная граница);

– текстовая информация (короткие, полные и сокращенные формуляры о характеристиках ВО, квитанции, подсказки оператору);

– таблично-знаковая информация;

– контрольная информация при сопряжении с АСУ.

Сокращенное число режимов работы и органов управления РЛС создает удобство работы и не требует высокой квалификации оператора.

Встроенная аппаратура ОГП обеспечивает получение координатной и полетной информации по каналу опознавания. Управление аппаратурой опознавания осуществляется в автоматическом и ручном режимах.

Аппаратура рабочих мест операторов реализована на базе ЭВМ БСВ-3, сопряженной с цветным 17-дюймовым видеомонитором высокого разрешения
Фото: ННИИРТ

Аппаратура сопряжения обеспечивает возможность совместной работы с большинством эксплуатируемых и перспективных КСА по трассовой, координатной и аналоговой информации. Передача цифровой информации производится как по проводной линии связи, так и по радиоканалу. Аналоговая информация передается по коаксиальным кабельным линиям.

Встроенный имитатор-тренажер формирует до 200 независимых имитационных трасс ВО и БЦ различных классов, включая групповые и маневрирующие. Возможен пуск как одной, так и групп трасс с установленными по умолчанию координатами начала трасс или заданными с пульта РМО. Возможен повторный запуск каждой трассы с сохранением движения цели по ранее данной траектории. При тренировке обеспечиваются автодокументирование действий расчета и их результатов и определение количества целей, сопровождаемых каждым оператором.

Встроенная автоматизированная система контроля и документирования обеспечивает контроль исправности аппаратуры, локализацию неисправностей с точностью до 1–3 ячеек и автоматическую регистрацию результатов контроля. Количество контрольных точек автоматизированного поиска неисправностей – 1200. Функциональный контроль проводится перед началом или в процессе боевой работы.

Для топографической привязки используется встроенный в РЛС навигационный комплекс МРК-11.

Антенно-аппаратный пост транспортируется седельным тягачом типа «Урал-44202» или аналогичными транспортными средствами.

Задача повышения мобильности решалась по нескольким направлениям уменьшения массогабаритных характеристик радара: за счет перехода на современную элементную базу, использования компьютерной обработки радиолокационной информации (РЛИ), применения мониторов компьютеров для отображения РЛИ и т. д.

В отличие от РЛС 1Л13 вся аппаратура, связанная с управлением высокочастотными сигналами и их обработкой, вынесена из кабины в вертикальный ствол, на котором расположена антенная решетка (АР). В итоге в аппаратную кабину (АК) РЛС 1Л119, где расположен центральный процессор – ЭВМ первичной обработки радиолокационной информации, сигналы поступают на промежуточной частоте, что упрощает процесс их передачи для обработки в ЭВМ.

Антенно-аппаратный пост транспортируется седельным тягачом типа «Урал-44202» или аналогичными транспортными средствами
Фото: ННИИРТ

Упростилась и конструкция вращающегося соединения (токосъемника), при этом отпала необходимость компенсации неизбежных потерь СВЧ-энергии. Такое построение позволило разгрузить АК, исключить влияние СВЧ-излучения на операторов расчета, находящихся в кабине, и оставить в ней только аппаратуру управления станцией, обработки и отображения РЛИ, автоматизированную систему контроля, связи, передачи данных, средства тренажа и аппаратуру тестирования неисправных ячеек, а также системы первичного и вторичного электропитания всей этой аппаратуры.

Но основным препятствием для успешного решения задачи повышения мобильности РЛС метрового диапазона волн являлись размеры антенн, которые фактически ограничивали время развертывания и свертывания станции. На неискушенный взгляд отличий между антеннами аналога (РЛС 1Л13) и РЛС 1Л119 немного – у первой излучатели расположены в 4 строках и 16 столбцах, а у второй – в 6 строках и 14 столбцах.

В антенной решетке РЛС 1Л119 количество излучателей увеличилось всего на 20 штук. Но переход с горизонтальной поляризации излучаемого сигнала на вертикальную позволил решить главную задачу – быстрое складывание столбцов АР в пакет, так как в отличие от РЛС 1Л13 уже не требовалось вручную разворачивать и фиксировать каждый излучатель вдоль столбца. Ведь в рабочем положении продольная ось каждого излучателя совпадает с продольной осью столбца, а не находится под углом в 90 градусов, как в РЛС 1Л13. Вертикальное расположение излучателей (вертикальная поляризация излучаемого сигнала) одновременно дало возможность «попутно» решить проблему электромагнитной совместимости с телевидением метровых каналов.

Немаловажно и то, что в такой достаточно компактной станции впервые был решен вопрос и с размещением аппаратуры госопознавания. Под решеткой основной антенны локатора расположена антенна ОГП в виде компактной складной конструкции, совершенно не требующей выполнения ручных операций как при развертывании станции, так и при свертывании.

Столь удачное размещение антенны ОГП позволило исключить транспортную единицу, на которой в РЛС 1Л13 размещалась система госопознавания со всеми сопутствующими системами: электропитания, синхронизации вращения антенн, кабелями и т. п. Одновременно это привело к сокращению аппаратуры и в самой РЛС 1Л119. Совокупность конструктивных решений складывания и взаимного расположения в транспортном положении основной АР и антенны ОГП позволила создать этакий «трансформер для взрослых», решающих серьезные задачи. А защитный кожух, которым пакет АР закрывается при транспортировании и хранении РЛС, при расположении станции на позиции выполняет иную, но тоже защитную функцию – он дополнительно экранирует АК и находящийся в ней персонал от ВЧ-излучения антенны.

Новое по сравнению с РЛС 1Л13 компоновочное решение взаимного размещения антенно-мачтового устройства и аппаратной кабины на одном полуприцепе вдвое сократило время приведения станции в готовность к работе. В 1,5 раза сокращен расчет – теперь достаточно четырех операторов.

Задача оператора в основном сводится к контролю работы аппаратуры в заданных режимах и их изменению при необходимости. Все остальное радар выполняет самостоятельно: обнаруживает ВО, находящиеся в зоне обнаружения, не более чем через три обзора «берет» каждый вновь обнаруженный ВО на сопровождение, то есть «завязывает» трассу, определяет государственную принадлежность ВО, присваивает номер вновь «завязанной» трассе и в виде кодограмм выдает эту информацию на КП (АСУ) по проводному каналу связи или радиоканалу. Обмен информацией с КП (АСУ) двусторонний.

Переход с горизонтальной поляризации излучаемого сигнала на вертикальную позволил решить главную задачу – быстрое складывание столбцов антенной решетки в пакет, так как в отличие от РЛС 1Л13 уже не требовалось вручную разворачивать и фиксировать каждый излучатель вдоль столбца. Ведь в рабочем положении продольная ось каждого излучателя совпадает с продольной осью столбца, а не находится под углом в 900, как в РЛС 1Л13
Фото: ННИИРТ

По результатам государственных испытаний (ГИ) опытный образец станции был доработан, что привело к сокращению ручных операций при ее развертывании, улучшило условия эксплуатации (обслуживания), уменьшило количество аппаратуры, повысило надежность аппаратуры в АР и АК, это в целом повысило мобильные качества РЛС. Кроме того, в ее состав был введен выносной индикаторный пост (ВИП), также доработанный по результатам ГИ.

ВИП размещается на расстоянии до 500 м от станции, при этом расчет, находящийся в ВИП, может управлять всеми режимами работы станции, то есть станция работает в автономном, «безлюдном» режиме. Это обеспечивает защиту расчета станции от ВТО. Контейнер ВИП оборудован местами отдыха, что позволяет обеспечить постоянное чередование смен расчетов для непрерывной работы РЛС, особенно в полевых условиях, наиболее характерных и актуальных для ПВО СВ. В отдельном отсеке контейнера размещаются основной состав ЗИП-О и комплект кабелей для сопряжения со всеми потребителями РЛИ.

Эффективная система жизнеобеспечения, встроенные системы имитации, тренажа и поддержки оператора в конфликтных ситуациях, сокращенное число режимов работы и органов управления, высокая степень автоматизации процессов съема координат, документирования, выдачи информации внешним потребителям и технического обслуживания создают комфортные условия работы эксплуатирующего персонала.

В таблице приведены сравнительные тактико-технические характеристики РЛС 1Л119 и 1Л13.

В создание РЛС 1Л119 каждый из специалистов ННИИРТ, занятых на разных этапах проектирования, испытаний, а в последующем – и в ходе серийного производства, вложил частичку своей души. Основные идеи, которые затем отразились в облике радара, рождались в «мозговом» центре – группе главного конструктора, на этапе разработки в нее входили незаурядные личности: лауреаты Государственной премии Каненгисер В. С.?и Масленников В. В., конструкторы и схемотехники: Гафанович Б. И., Ковровский В. Н., Ложкарев В. В., Полежаев В. Н., Прончатова Л. А., Рябов Е. А., Смирнов Е. А., Хахин Е. И.

Несмотря на то, что РЛС 1Л119 выпускается серийно около шести лет, мы продолжаем следить за тем, как используются по назначению все ранее выпущенные радары, и стараемся оперативно реагировать на информацию, получаемую от эксплуатирующих организаций.