11 февраля, 2012

Полигонный вариант подмосковного «Дуная»

Приказом министра радиопромышленности В. Д. Калмыкова в конце 1965 года главным конструктором радиолокационной станции «Дунай-ЗУ» и главным конструктором экспериментального образца этой РЛС на 10-м ГНИИП ПВО (ст. Сары-Шаган) РЛС «Дунай-ЗУП» был назначен Александр Мусатов.

При разработке проекта возникли значительные трудности.

Например, в те времена в СССР не было мощных широкополосных, с большим коэффициентом усиления и большим сроком службы электровакуумных приборов. Имелись электровакуумные разборные откачные приборы мощностью не более 50 кВт с коэффициентом усиления порядка трех, сроком работы примерно 400 часов и временем восстановления около двух суток.

В этой связи было принято решение разработать отпаянные ЛБВ на мощность не менее 100 кВт, коэффициентом усиления не менее 1000, КПД не менее 30%, временем включения не более 10–15 минут и сроком службы несколько лет. И надо сказать, что эта проблема создателями РЛС «Дунай-3УП» совместно с НИИ «Титан» была успешно решена.

Создать электровакуумные приборы с требуемыми характеристиками можно было только на основе приборов, в которых происходит многократное взаимодействие электромагнитного поля с электронным потоком: ЛБВ, клистроны и т. п.

Исследование таких приборов показало, что уровень шумов в таких приборах на несколько порядков больше, чем в обычных усилительных приборах и составляет 10–10 –10–11 Вт/Гц. При этом в шумовом спектре ярко выражены электронные и ионные шумы. Допустимый уровень шумов для РЛС непрерывного излучения не должен превышать 10–18 Вт/Гц.

Для исследования шумового спектра усиливаемых колебаний была разработана специальная аппаратура, позволяющая раздельное измерение амплитудных и фазовых шумов с чувствительностью лучше, чем 10–18 Вт/Гц.

Разработки начались с ЛБВ «Веснянка» на мощность 10 кВт для РЛС «Дунай-ЗУ» (главный конструктор Г. А. Мочулко). Потом был разработан улучшенный вариант ЛБВ «Веста» на 10 кВт, которым комплектовали передающее устройство «Дунай-ЗУП».

Секторная РЛС «Дунай-ЗУП». Передающая позиция
Фотоархив «ВКО»

За «Вестой» последовала разработка мощной ЛБВ «Весна» (главный конструктор В. И. Юрьев), в которой был сформирован кольцевой электронный поток. Для этого катодная система была выполнена в виде блюдца с вырезанным центром. Параметры катодной системы были отработаны так, что удельная эмиссионная нагрузка на катод не превышала удельную эмиссионную нагрузку обычных приемоусилительных радиоламп.

Это обеспечило многолетний срок службы (до 10 лет) ЛБВ «Весна». Ионный поток проходил внутри кольцевого электронного потока и через отверстие в катоде падал на специальную охлаждаемую пластину. Исчезли электронные и ионные шумовые «бороды» и резко понизился уровень шумов. Мощный специальной формы охлаждаемый коллектор обеспечил нормальный тепловой режим. Автоматическая следящая система для выбранного уровня выходной мощности автоматически устанавливала необходимое магнитное поле.

Энергоснабжение ЛБВ обеспечивают мощные (500 кВт), высоковольтные (30 киловольт), надежные, регулируемые кремневые выпрямители наружного размещения.

В результате получился прибор со следующими характеристиками:

• выходная мощность – 100 кВт;
• коэффициент усиления – не менее 1000;
• КПД – 30%;
• мощность шумов – менее чем 10~18 Вт/Гц;
• срок службы – не менее пяти лет.

Передающее устройство, построенное на таких приборах, должно иметь мощность не менее 3000 кВт в непрерывном режиме и, находясь на расстоянии примерно трех км от приемного устройства, своими излучениями не должно ухудшать его чувствительность.

Однако трудности с электровакуумными приборами были неединственные. Не было в середине 1960-х годов и мощных вычислительных средств. В частности, имелась вычислительная машина БЭСМ-6 с производительностью примерно 180 тысяч алгоритмических операций в секунду, а требовалась производительность не менее 200 миллионов таких операций в секунду.

В связи с ограниченной производительностью вычислительных машин встал вопрос, как построить вычислитель для обработки информации, управления и функционального контроля, как распределять цели между отдельными машинами и как обеспечить сохранность информации о сопровождаемых целях в случае выхода из строя какого-либо вычислителя. И это были далеко не единственные проблемы.

Анализ возникших задач показал, что необходим совершенно новый подход к построению радиоинформационных средств национальной обороны. Чтобы решить эти проблемы, был утвержден принципиально новый подход к построению РЛС как единой специализированной информационной системы, в которой вычислительные средства являются функциональными узлами станции и разрабатываются одновременно и в непосредственной связи с разработкой радиотехнических устройств РЛС на единой конструкторско-технологической базе, на единых инженерных решениях под руководством главного конструктора РЛС.

Такой подход позволил наиболее рационально распределить функции обработки информации между различными функциональными узлами станции и обеспечить их взаимодействие, выбрать архитектуру вычислительной системы и ее составных частей, в наибольшей степени соответствующих задачам РЛС и условиям их реализации в реальном времени.

Это позволило обеспечить уникальные технические и технико-экономические характеристики РЛС, в том числе и непревзойденную до настоящего времени ее пропускную способность по количеству обслуживаемых космических объектов и сложных баллистических целей.

Разработчики пришли к выводу, что для одновременного обнаружения тысяч целей, вычисления координат и построения траекторий космических объектов необходима система массового обслуживания, имеющая в основе приемное измерительное устройство с высокой чувствительностью, с цифровым выходом, неограниченной пропускной способностью, высокой точностью измерения координат космических объектов и высокой надежностью.

По мнению конструкторов, алгоритмы и программы должны обеспечивать автоматическое выполнение всех процессов: обнаружение, построение траекторий, классификация космических объектов (МБР, БРСД, ИСЗ и др.), управление, функциональный контроль и резервирование.

Требовалось обеспечить высокую надежность РЛС – не менее 105 и вероятность ложных тревог – не больше 10~5.

Надо было разработать новые принципы юстировки РЛС.

Комплексная модель РЛС (КМС), по мнению главного конструктора, должна обеспечивать проверку РЛС при имитации налета 30 СБЦ с комплектацией по 32 элемента.

Полигон Сары-Шаган. Площадка №14/15. Начало сооружения СРЛС «Дунай-ЗУП»
Фотоархив «ВКО»

Помимо всего прочего, надо было дополнительно исследовать реальные характеристики СБЦ на различных участках траектории: активный участок, внеатмосферный полет, вход в плотные слои атмосферы; изучить возможность наведения противоракет в едином радиолокационном поле.

Наконец, требовалось минимизировать стоимость и сроки создания новой РЛС.

Анализируя проблемы, перечисленные выше, главный конструктор Александр Мусатов и коллектив разработчиков пришли к выводу, что для успешной реализации проекта подмосковной РЛС «Дунай-ЗУ» необходимо создание экспериментальной радиолокационной станции «Дунай-ЗУП».

Министерство обороны, Министерство радиопромышленности и Военно-промышленная комиссия поддержали эту точку зрения и на полигоне Сары-Шаган на Балхаше такую РЛС создали – сокращенный вариант РЛС «Дунай-ЗУ».

РЛС «Дунай-ЗУП» представляет собой РЛС дальнего обнаружения с высокой пропускной способностью, которая может работать по сложным баллистическим целям. Высокое качество разработки конструкторской документации позволило согласовать полный комплект технической документации с Министерством обороны и выпустить аппаратуру заводам кооперации с военной приемкой, успешно провести конструкторские (заводские) и государственные испытания. Это стало возможным благодаря очень сильному тематико-отраслевому коллективу единомышленников и энтузиастов и высокотехнологичным заводам-изготовителям кооперации.

В начале 1965 года РЛС «Дунай-2» системы ПРО «А» была демонтирована и на площадках №№ 14 и 15 10-го ГНИИП началась подготовка к строительству и монтажу РЛС «Дунай-ЗУП». С целью ускорения работ по вводу в строй РЛС «Дунай-ЗУП» в здании № 15 площадки № 14 в 1966 г. предприятием НИИДАР был создан стенд в составе двух ЭВМ А-340А, ЭВМ Т-340, работающей в системе остаточных классов, объемного измерителя координат, синхронизатора. Строительно-монтажные работы на объекте начались весной 1967 года.

Во время проведения строительно-монтажных работ на площадках №№ 14 и 15 на стенде активно велись работы по отладке программ и моделированию формирования и управления диаграммами направленности антенн. Отработкой программ активно занимались работники НИИДАРа – С. И. Осетров, А. Ф. Хмелев, В. Татаринов, А. Е. Туркенич, М. Н. Сосулина. Моделирование антенно-фидерного устройства (АФУ), разработка подпрограмм для ЭВМ А-340 были поручены Н. М. Назарову. Разработку алгоритмов для моделирования вели представители Института радиофизики – В. В. Петросов, А. И. Белов, В. М. Ворошилин. Работа по моделированию была исключительно сложной и трудоемкой, так как на ЭВМ А-340А было всего 20 числовых разрядов. Ко времени окончания строительно-монтажных работ на передающей и приемной позициях основные алгоритмы и программы на стенде были отработаны, что существенно сократило время создания боевых программ.

В марте 1970 года РЛС «Дунай-ЗУП» вышла в эфир и сразу же на экране появились отметки от ИСЗ. Это свидетельствовало о правильности принятых решений главным конструктором Александром Мусатовым по разработке АФУ и приемного устройства.

РЛС «Дунай-ЗУП» могла работать по сложным баллистическим целям
Фотоархив «ВКО»

Вычислительный комплекс в составе четырех ЭВМ К-340А, работающий в системе остаточных классов, аппаратура командного пункта, приемное устройство в полном составе, передающее устройство, опорный тракт и синхронизатор были сданы войсковой части на совместное техническое обслуживание в ноябре 1970 года.

Центральной фигурой при проведении работ на РЛС «Дунай-ЗУП» был главный конструктор Александр Мусатов, который буквально дни и ночи напролет не уходил со станции, лично выяснял причины неудачных экспериментов и принятых ранее решений. Коллективы разработчиков, которыми руководили Б. К. Дунаев, С. И. Миронов, В. К. Шур, В. Н. Козлов, А. М. Ложкин, его буквально боготворили и подчинялись ему беспрекословно. Отдел по испытаниям ЭВМ, алгоритмов, программ аппаратуры командного пункта, аппаратуры передачи данных, связи в то время возглавлял Н. М. Назаров.

Командиром части с 1966 по 1974 год был Н. П. Демидов. Это исключительно требовательный и справедливый командир, прошедший с первых дней всю Великую Отечественную войну. Им были налажены деловые отношения с Александром Мусатовым. Среди офицеров царил высокий моральный дух. Главным инженером части был А. И. Кутышенко.

Отделом передающей позиции успешно руководил В. И. Бициган, отделом приемного устройства – В. И. Губко, отделом спецтехнического оборудования – Р. Мухимханов и Н. И. Промзелев.

В 1971 году на РЛС «Дунай-ЗУП» были проведены заводские испытания.

В 1972 году под руководством Александра Мусатова в основном были завершены государственные испытания. По свидетельствам очевидцев, по складу характера Александр Мусатов, как и все главные конструкторы, довольно суров, обсуждал технические вопросы только с теми лицами, которым доверял и которые обладали соответствующим техническим потенциалом. Буквально каждый день шли горячие дискуссии по результатам испытаний. Александра Мусатова торопили с окончанием испытаний, военные же настаивали на получении результатов, соответствующих ТУ и программе испытаний. Хотя дискуссии были жаркими, они никогда не переходили во взаимные оскорбления. В этих спорах активно участвовал от генерального заказчика О. А. Гаврилов.

При проведении испытаний особенно активно работали специалисты войсковой части – В. И. Бициган, Г. П. Пальников, В. Ф. Рынсевич, П. А. Вожегов, П. А. Гудков, В. Ф. Макин, А. Р. Пицык, А. И. Федотов, В. Рябцев, Ю. Е. Манташян, Кириенко и многие другие. Представитель генерального заказчика на объекте О. А. Гаврилов играл одну из ключевых ролей при проведении заводских и государственных испытаний.

При строительстве и эксплуатации полигонного варианта РЛС «Дунай-3УП» коллектив разработчиков преследовал следующие цели:

• проверить принципы построения РЛС «Дунай-ЗУ»;
• разработать техническую документацию на РЛС «Дунай-ЗУ» на высоком уровне;
• предложить «Дунай-ЗУП» как недорогую РЛС дальнего обнаружения с характеристиками, превосходящими характеристики всех существующих РЛС, имеющую самостоятельное значение или вынесенную к границам СССР.

Последний пункт так и не был реализован. На заключительном этапе государственных испытаний, перед подписанием акта госкомиссией заказчик в лице четвертого ГУ МО (М. Г. Мымрин и М. И. Ненашев) зачеркнул на титульном листе технических условий «Технические условия на РЛС «Дунай-ЗУП» и записал против воли главного конструктора Александра Мусатова: «Установленные технические характеристики на РЛС «Дунай-ЗУП».

Так одним росчерком пера Министерство обороны закрыло дорогу самостоятельному использованию лучшей в то время в мире недорогой РЛС «Дунай-ЗУП». Нет «Технических условий», значит, по мнению Александра Мусатова, нет технической документации и нет РЛС.

Главный конструктор РЛС «Дунай-3УП» Александр Мусатов в подтверждение своих слов приводил такой пример. По условиям Договора ОСВ было нельзя ставить РЛС СПРН «Дарьял» разработки РТИ им. А. Л. Минца в районе г. Енисейск. Было проработано и предложено поставить в районе г. Норильска РЛС «Дунай-ЗУП» с более широкими возможностями. Реализация этой идеи обошлась бы в десять раз дешевле, чем сооружение РЛС класса «Дарьял».

Тем не менее к мнению разработчиков РЛС «Дунай-3УП» не прислушались. Под Енисейском было развернуто сооружение РЛС СПРН «Дарьял» (и городка для обслуживающего персонала). Впоследствии по требованию американцев оба объекта были снесены. Брешь в северо-восточном направлении национальной системы СПРН не прикрыта и по сей день.

• РЛС непрерывного излучения с линейно-частотной модуляцией;
• сектор обзора по азимуту и углу места – 48&ordmх48º
• минимальный угол места – 20;
• излучаемая мощность в непрерывном режиме – 300 КВт;
• чувствительность приемного устройства – 10–18 Вт;
• автоматическое обнаружение и построение траекторий космических объектов, а также их классификация (ИСЗ, МБР, БРСД);
• пропускная способность радиотехнического тракта не ограничена;
• пропускная способность вычислительного комплекса, построение не менее 300 траекторий космических объектов одновременно;
• максимальные ошибки измерения координат:
• по дальности – не более 500 м,
• по азимуту – не более 10 угловых минут,
• по углу места – не более 15 угловых минут;
• автоматическое управление, автоматический функциональный контроль всей аппаратуры и резервирование;
• восстановление аппаратуры. Доступ к аппаратуре специальной группы восстановления только после вызова и разрешения САУ. С автоматическим отпиранием замков шкафов. После восстановления проверка параметров аппаратуры САУ;
• состав вычислительного комплекса: система ассоциативного распределения информации, центральный вычислитель (ЦВС) на трех специальных вычислительных машинах К340 и система автоматического управления РЛС на двух машинах К340;
• система массового обслуживания обеспечивает автоматическое обнаружение всех космических объектов в секторе обзора, построение траекторий одиночных и сложных баллистических целей, распределение их по машинам ЦВС, классификацию (ИСЗ, МБР, БРСД) и хранение в САУ параметров сопровождаемых объектов. Определение состава нарядов на атакуемые объекты и координаты их стартов.