Головки самонаведения ракет класса «воздух—воздух» устанавливаются в головной части ракеты и используются для автоматического наведения ракеты на цель. По принципу ра боты эти головки подразделяются на активные, полуактивные и пассивные. По типу используемой в них аппаратуры они мо гут быть радиолокационными или инфракрасными (тепло выми). Классификация и принцип их работы и устройство под робно рассматривается в разделе, посвященном радиолока ционной аппаратуре зенитных управляемых средств. Здесь мы остановимся только на описании инфракрасной головки само наведения [12].
Рис. 162. Устройство инфракрасной головки самонаведения ракеты
Принцип действия инфракрасных головок самонаведения заключается в следующем. Как известно, современные реактив ные самолеты выбрасывают из сопел двигателей большое ко личество нагретого до высокой температуры газа. Сильно на греваются и стенки выходных элементов реактивных двигате лей. Это тепло и принимают чувствительные приемные эле менты головки самонаведения и выводят ракету на самолет. Устройство такой головки изображено на рис. 162. Инфракрас ные лучи, излучаемые самолетом, достигают ракеты, проходят через прозрачный для тепловых лучей обтекаемый кожух го ловки, попадают на отражатель и фокусируются на приемном элементе, чувствительном к инфракрасным лучам. Создавае мые при этом электрические сигналы, амплитуда которых про порциональна интенсивности принимаемых тепловых сигналов, попадают в усилитель и, пройдя через него, подводятся к си стеме управления и двигателям поворота рулей ракеты. Когда ракета летит на цель, рули неподвижны. Как только ракета от клоняется от направления на цель (вследствие маневра цели или случайно), принимаемый головкой самонаведения инфра красный сигнал меняется по величине. Это изменение преобра зуется схемой управления в соответствующие управляющие сигналы, которые, действуя на двигатели, поворачивают рули
так, чтобы ракета вновь получила направление на цель. Упра вление полетом ракеты происходит непрерывно и автоматиче ски до тех пор, пока она не сблизится с целью на расстояние эффективного поражения, после чего боевая часть ракеты взрывается.
То, что инфракрасные головки наведения сами не излучают энергию, а используют энергию работающего двигателя само лета (почему они и отнесены к «пассивным», т. е. работающим по излучению объекта, на который осуществляется наведение), составляет определенное их преимущество: отсутствие на них
передатчика |
существенно упрощает аппаратуру, снижает вес |
|
и габариты |
и исключает возможность обнаружения |
разведы |
вательными приемниками. |
|
|
Большое достоинство головок самонаведения состоит также |
||
и в том, что |
истребитель, выпустив такую ракету |
и убедив |
шись в правильности ее полета, может уходить от цели, а сле довательно, и из зоны действия оборонительного оружия бомбардировщика. При наведении же снарядов «воздух—воз дух» методом передачи команд или методом равносигнальной зоны истребитель должен управлять их полетом практически до момента поражения цели.
Радиолокационные приемники «защиты хвоста». Кроме радиолокационных средств «нападения», истребитель может
иметь еще и радиолокационные |
средства «обороны». К ним |
в первую очередь относятся |
радиолокационные приемники |
«защиты хвоста», предназначенные для предупреждения лет чика о приближении со стороны хвоста истребителя самолета противника с работающей радиолокационной станцией. Уста новка такого приемника обусловлена тем, что летчику трудно наблюдать за боевой обстановкой в задней полусфере воз душного пространства. Работа приемника основана на приеме сигналов радиолокационной станции, установленной на при ближающемся вражеском самолете. Наиболее простые прием ники такого типа указывают только на приближение враже ского самолета. Более сложные приборы «защиты хвоста», рассчитанные на установку на тяжелых самолетах, могут позволить определять не только угловые координаты, но и дальность до приближающегося самолета.
Более подробно с устройством этих приборов читатель по знакомится в разделе, посвященном описанию радиолокацион ного вооружения бомбардировщиков, на которых такая аппа ратура также может устанавливаться.
Радиолокационные высотомеры малых высот. В дополнение к радиолокационным дальномерам, станциям перехвата и прицеливания и приемникам защиты хвоста самолеты-истреби тели могут оборудоваться радиолокационными высотомерами малых высот. Как известно, барометрические высотомеры по казывают абсолютную или относительную высоту полета са
2 9 4
молета, т. е. высоту относительно уровня моря или аэродрома, с которого вылетел самолет, а не относительно того участка суши, над которым летит самолет в данный момент (рис. 163). Поэтому летчик, взлетев с одного аэродрома, для посадки на другой аэродром должен знать относительную разность вы сот их расположения, иначе высота полета при заходе на по садку может быть определена с ошибкой. Кроме того, точ ность работы барометрического высотомера зависит от погоды, а поэтому в его показания при изменении метеороло гических условий должны, вноситься поправки, что создает трудности при эксплуатации.
Рис. 163. Абсолютная, относительная и истинная высоты полета
Радиолокационные высотомеры, принцип действия которых основан на измерении времени, в течение которого радиосигнал проводит расстояние от самолета до земли и обратно, свободны от указанных недостатков. По этим приборам летчик может в любой момент узнать высоту полета, что особенно важно при снижении и заходе на посадку.
Радиолокационный высотомер малых высот — это станция с непрерывным излучением энергии. В нем для измерения вре мени распространения радиоволн в прямом и обратном направ лениях, а следовательно, для измерения высоты полета исполь зован метод изменения частоты излучаемого сигнала. Он за ключается в следующем. Если частоту передатчика периоди чески изменять с определенной скоростью, то в приемник будут поступать два сигнала различной частоты: приходящий непо средственно от передатчика и отраженный от преграды, на ходящейся на пути распространения радиоволн. Частоты этих сигналов будут различными, потому что за время распро странения радиоволн до отражающей преграды (в нашем случае поверхности земли или моря) и обратно частота пере датчика изменится и к моменту прихода к приемнику отра женного сигнала передатчик будет работать на другой частоте. Различие в частотах будет тем значительнее, чем
295
больше времени |
затрачивается на распространение сигнала |
до преграды и |
обратно к самолету, т. е. тем больше, чем |
выше летит самолет. Поэтому, измеряя разность частот, можно определить расстояние до отражающего объекта, т. е. высоту полета.
В радиолокационных высотомерах разность двух частот измеряется автоматически и высота полета истребителя отсчи тывается летчиком непосредственно по прибору, шкала кото рого проградуирована в метрах.
Простота этого метода позволяет создать относительно несложные приборы, но область их применения довольно огра ничена, так как при приеме станцией группы сигналов, от раженных от нескольких объектов, находящихся в зоне облу чения, определение разностных частот и расстояний до отра жающих объектов усложняется. Однако использование этого метода в радиолокационных высотомерах, когда отражающим объектом служит только поверхность суши или моря, вполне оправдано.
Для высотомеров малых высот метод измерения расстояния при непрерывном излучении энергии имеет ряд преимуществ перед импульсным методом. Он позволяет сократить мини мальную дальность действия станции и добиться высоких точ ностей измерения высоты полета при сравнительно несложной схеме прибора.
Кроме вышеперечисленных радиолокационных станций, на истребителях, как и на самолетах других типов, устанавлива ются радиолокационные ответчики системы опознавания госу дарственной принадлежности самолетов.
С принципом действия системы опознавания и методами ее тактического использования мы познакомимся несколько ниже.
РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА СТВОЛЬНОЙ ЗЕНИТНОЙ АРТИЛЛЕРИИ
В соответствии с назначением радиолокационные средства зенитной артиллерии можно подразделить на три группы: стан ции целеуказания (называемые иногда станциями тактиче ского звена), станции орудийной наводки и радиолокацион ные взрыватели зенитных снарядов.
Станции целеуказания используются в зенитной артил лерии для информации о воздушной обстановке в обороняе мом районе и наведения станций орудийной наводки зенит ной артиллерии на цели, приближающиеся к огневым пози циям зенитных батарей. Круглосуточного дежурства эти станции, как правило, не несут; они включаются в боевую'-ра боту только после того, как станции дальнего обнаружения обнаружили цели, летящие к охраняемым объектам.
296
Конструктивно станции целеуказания во многом анало гичны станциям обнаружения и наведения. Они снабжены индикатором кругового обзора, на экране которого воспроиз водится картина общей воздушной обстановки в районе рас положения станции. Это позволяет распределить огонь зенит ных батарей так, чтобы нарушить замысел воздушного про тивника. Дальность действия станций целеуказания выби рается, исходя из дальности действия станций орудийной на водки и их размещения на местности, так, чтобы создавался запас времени, необходимый для принятия решения и «пере дачи» цели станциям орудийной наводки на их предельной дальности действия. Практически дальность действия этих станций по целям, обладающим эффективной отражающей площадью средних размеров и летящим на средних и больших высотах, может составлять 100 км и более.
Точность работы станций целеуказания по всем трем коор динатам должна быть такой, чтобы станции орудийной на водки могли надежно «поймать» цель.
Один из основных параметров, определяющих качество работы станций целеуказания,— разрешающая способность: чем она выше, тем точнее и увереннее станция указывает цель, по которой следует вести огонь, и тем лучше можно распре делить цели между зенитными батареями.
Для удобства работы в станциях целеуказания могут при меняться несколько индикаторов кругового обзора ц опреде ления высоты, причем часть из них может устанавливаться непосредственно на командном пункте зенитно-артиллерийской части. Сигналы целей и импульсы синхронизации линии раз вертки по времени запуска и положению подводятся к таким индикаторам из радиолокационной станции целеуказания по специальному кабелю.
Индикаторы, устанавливаемые вне радиолокационной стан ции, часто называют «вынесенными». Наличие на командном пункте вынесенного индикатора кругового обзора сокращает время между обнаружением целей станцией целеуказания и принятием решения об их распределении между станциями орудийной наводки, так как командир, управляющий боем, может наблюдать за воздушной обстановкой непосредственно по экрану индикатора.
Станции орудийной наводки. Для точного определения ко ординат воздушной цели и непосредственного управления огнем зенитных орудий используются радиолокационные стан ции орудийной наводки. Такая станция представляет собой сложное радиотехническое устройство, определяющее коорди наты самолетов с точностью, превышающей точность оптиче ских приборов.
Станции орудийной наводки имеют два режима работы: поиска и сопровождения цели. Первый режим применяется
297
при поиске целей, примерные координаты которых, как пра вило, указываются станцией целеуказания. Для облегчения поиска цели антенна станции в большинстве случаев переме щается в горизонтальной и вертикальной плоскостях, последо вательно просматривая всю зону, в которой может находиться цель (рис. 164). В ряде станций для поиска целей приме няется отдельный радиоканал, обладающий более широкой диаграммой излучения. Так, например, ширина диаграммы направленности канала поиска у американской станции ору дийной наводки SCR-545 составляет 25°, а канала сопрово ждения — 5°.
Рис. 164. Один из применяемых в станциях ору дийной наводки методов обзора пространства при поиске целей
После того как цель обнаружена, станция орудийной на водки переводится в режим сопровождения цели. При этом текущие координаты цели определяются ручным, полуавтома тическим или автоматическим способом. Срединная ошибка определения дальности при сопровождении цели составляет около 20 м, угловых координат — 1—2 тысячных дистанции. Максимальная дальность сопровождения цели — несколько десятков километров. Выбирается она в зависимости от даль ности стрельбы зенитных орудий с таким расчетом, чтобы цель была встречена огнем батарей на предельной дальности эффективной стрельбы. Поэтому дальность обнаружения и сопровождения целей бывает различной для станций орудий ной наводки батарей малого, среднего и крупного калибров.
Чтобы получить необходимую точность работы и высокую разрешающую способность, станции орудийной наводки рабо тают обычно в сантиметровом диапазоне волн.
В большинстве из них для достижения требуемой точности определения угловых координат целей применяется метод со здания так называемой «равносигнальной зоны». Заключается
298
он в следующем. Излучатель радиоволн антенны станции устанавливается не на геометрической оси параболического отражателя антенной системы (рис. 165), а несколь-ко сбоку от нее. Поэтому максимум диаграммы -направленности антенны оказывается несколько смещенным относительно геометриче ской оси и составляет с ней угол в несколько градусов. При вращении излучателя вокруг геометрической оси отражателя
Отражатель Изличотель В нижнем положении;
Максимум- ■ излучения
от ражат еля антенны
При поВороте излучателя В Верхнее положение луч отклонится Вниз
Рис. 165. Принцип создания равносигнальной зоны
антенны вокруг этой оси вращается и диаграмма излучения, последовательно занимая верхнее, правое, нижнее и левое по ложения. Верхнее и нижнее положения диаграммы направ ленности антенны исцользуются для определения положения цели в вертикальной плоскости (по углу места), а правое и левое — для определения положения цели в горизонтальной плоскости (по азимуту).
Рассмотрим вначале, как определяется угол места цели. Для простоты примем, что направление на цель не совпадает с геометрической осью отражателя антенны (рис. 166) и ан тенна направлена ниже цели. Тогда при вращении диаграммы
Цель
Разностный сигнал
Рис. 166. Принцип сопровождения цели по углу места
299
направленности в приемник будут поступать различные по интенсивности отраженные сигналы — большие при верхнем положении диаграммы направленности и небольшие при ниж нем положении '(ампли'гУДа сигналов пропорциональна ве личине отрезков ОА и ОВ). Это явление и используется для перемещения антенны в направлении на цель. Приходящие сигналы усиливаются, вычитаются один из другого, и разност ный сигнал используется для управления работой двигателя вращения антенны по углу места. Антенна начинает подни маться вверх, в результате чего сигнал, соответствующий верхнему положению диаграммы направленности, начинает уменьшаться, а сигнал, соответствующий нижнему положению диаграммы,-— увеличиваться; разностный сигнал при этом уменьшается, и скорость вращения антенны постепенно па дает. Как видно из рис. 166, при совпадении геометрической оси с направлением на цель сигналы, принимаемые при двух крайних положениях излучателя, окажутся равными. Отсюда и происходит название — «метод равносигнальной зоны». При совпадении направления на цель с равносигнальной зоной ве личина разностного сигнала будет равна нулю и вращение ан тенны в вертикальной плоскости прекратится.
При перемещении цели и ее отклонении от геометрической оси вновь возникает рассогласование и антенна снова переме стится в направлении на цель, причем направление вращения антенны будет зависеть от того, какой из сигналов больше — принимаемый при нижнем или верхнем крайнем положении диаграммы направленности.
Аналогично, используя левое и правое положения диа граммы направленности, схема автоматического сопровожде ния выделяет сигнал рассогласования (разностный сигнал) направления на цель и геометрической оси антенны в гори зонтальной плоскости. Использование этих сигналов для управления работой второго двигателя, поворачивающего ан тенну в горизонтальной плоскости, обеспечивает слежение за целью по азимуту.
Таким образом, подачей преобразованных принимаемых радиолокационной станцией отраженных сигналов на электро двигатели горизонтального и вертикального вращения антенны достигается автоматическое сопровождение цели по угловым координатам и определение ее текущих координат. При этом оператор только выбирает цель и включает автомат сопрово ждения — дальнейшее определение угловых координат проис ходит без участия расчета станции. Попутно укажем, что мно гие типы современных радиолокационных станций орудийной наводки имеют также схемы автоматического сопровождения и по дальности, благодаря чему полностью автоматизируется определение всех трех координат целей.
Определяемые станцией орудийной наводки текущие коор
300