Жартылай активті радиолокациялық басқару жүйесі – зымырандарда қолданылатын, кең таралған технология. Сыртқы радардан сигналды пайдаланып нысананы анықтайды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ракеталық бағыттау жүйесінің түрі
Type of missile guidance system
Жартылай белсенді радарлық бағыттау (SARH) – ракеталық бағыттау жүйесінің жиі қолданылатын түрі, әсіресе ұзын қашықтықты әуеден-әуеге және жерден-әуеге ракеталық жүйелер үшін ең көп таралған түрі. Атауы ракетаның өзі тек сыртқы ("жүйеден тыс") көзден берілетін радиолокациялық сигналды пассивті түрде анықтайтынын көрсетеді, бұл сигнал нысанадан шағылысқаннан кейін алынады (активті радарлық бағыттаудан өзгеше, ол белсенді радиолокациялық қабылдағыш-передаткішті пайдаланады). Жартылай белсенді ракеталық жүйелер бистатикалық үздіксіз толқынды радарды қолданады. НАТО стандарты бойынша жартылай белсенді радарлық бағыттаумен ракета ұшырудың қысқаша коды – Fox One.
Semi active radar homing (SARH) is a common type of missile guidance system, perhaps the most common type for longer range air to air and surface to air missile systems. The name refers to the fact that the missile itself is only a passive detector of a radar signal—provided by an external ("offboard") source—as it reflects off the target (in contrast to active radar homing, which uses an active radar transceiver). Semi active missile systems use bistatic continuous wave radar. The NATO brevity code for a semi active radar homing missile launch is Fox One.
Тұжырымдама
SARH-ның негізгі қағидасы – барлық дерлік анықтау және іздеу жүйелері радардан тұратындықтан, осы аппаратты зымыранның өзінде дубликаттаудың қажеті жоқ. Жеткізушінің салмағы кез келген ұшатын нысанның ұшу қашықтығын қысқартады, сондықтан пассивті жүйелердің қашықтығы артық. Сонымен қатар, радардың ажыратымдылығы антеннаның физикалық мөлшерімен тікелей байланысты, ал зымыранның кішкентай мұрын бөлігінде бағыттау үшін қажетті дәлдікті қамтамасыз ететін орын жеткіліксіз. Оның орнына, жердегі немесе ұшақтағы үлкен радар қажетті сигналды және басқару логикасын қамтамасыз етеді, ал зымыран нысанадан шағылысқан сигналды ғана қабылдап, дұрыс бағытқа бұрылуы керек. Бұдан өзге, зымыран ұшыру платформасынан берілетін сигналды артқа қарай тыңдап, нысананың радарлық қарсы әрекеттерінен сақтануға мүмкіндік алады. SARH жүйесі 1-суретте көрсетілген ұшу траекториясының геометриясын пайдаланып, жақындау жылдамдығын анықтайды. Жақындау жылдамдығы диаграмманың төменгі бөлігінде (спектрде) көрсетілген үздіксіз толқынды (CW) қабылдау сигналының жиілік орнын анықтау үшін қолданылады. Зымыранның антеннасының бұрылу бұрышы нысананы іздеуші анықтағаннан кейін, жақындау жылдамдығын пайдаланып анықталған спектрлік орналасу бойынша орнатылады. Зымыранның іздеу антеннасы – бұл моноимпульстік радар қабылдағышы, ол берілген позицияны пайдаланып бұрыштық қате өлшемдерін шығарады. Ұшу траекториясы антеннаның бұрыштық қателерін пайдаланып, басқару жүйесіне (құйрық қанаттары немесе икемді ракета) навигациялық сигналдар жіберіп басқарылады. Бұл зымыран корпусын антеннаның орта сызығына жақын нысананы ұстап тұруға бағыттайды, ал антенна тұрақты күйде сақталады. Бұрылу бұрышының геометриясы зымыранның жылдамдығы, нысананың жылдамдығы және арақашықтық ескере отырып, ұшу динамикасымен анықталады. Бұл техникалар қарсы сигналдарды, оптикалық басқару бейнелерін және инфрақызыл сәулеленуді пайдалануда да қолданылады. SARH жүйелерінде максималды қашықтық терминалдық басқару үшін антеннаны іздеудің қажеттілігі тумайынша, саяхат қашықтығын арттыру үшін навигациялық деректерді пайдалану арқылы ұлғайтылады. Навигация үдеу деректеріне, гироскопиялық деректерге және жаһандық позициялау деректеріне сүйенеді. Бұл ұшу энергиясын ысыраптайтын түзету маневрлерін азайту арқылы қашықтықты арттырады. Бұл RIM 8 Talos сияқты сәулемен жүретін жүйелермен салыстырылады, онда радар нысанаға бағытталған және зымыранның арт жағындағы сигналды қабылдап, сәуле ортасында қалады. SARH жүйесінде зымыран мұрыннан шағылысқан сигналды қабылдайды және "жетекшілік" бағыттауды қамтамасыз етуге жауапты. Сәулемен жүрудің екі кемшілігі бар: біріншіден, радар сигналы "желпақ тәрізді" болып, қашықтықпен кеңейеді, демек, дәлдігі төмендейді. Бұл сәулемен жүретін жүйенің ұзақ қашықтықта дәл болмайтынын білдіреді, ал SARH қашықтыққа тәуелді емес және нысанаға немесе ол тыңдайтын шағылысқан сигналдың көзіне жақындаған сайын дәлдігі артады. Аз дәлдік зымыранның тиімді болуы үшін үлкен жарылғыш заттарды қажет етеді (яғни, ядролық). Тағы бір талап – сәулемен жүретін жүйе нысананы жоғары жылдамдықпен дәл іздеуі керек, әдетте іздеу үшін бір радар және басқа "тар" сәуле қажет. SARH жүйесіне кеңірек үлгіде орнатылған бір ғана радар жеткілікті.
The basic concept of SARH is that since almost all detection and tracking systems consist of a radar system, duplicating this hardware on the missile itself is redundant. The weight of a transmitter reduces the range of any flying object, so passive systems have greater reach. In addition, the resolution of a radar is strongly related to the physical size of the antenna, and in the small nose cone of a missile there isn't enough room to provide the sort of accuracy needed for guidance. Instead the larger radar dish on the ground or launch aircraft will provide the needed signal and tracking logic, and the missile simply has to listen to the signal reflected from the target and point itself in the right direction. Additionally, the missile will listen rearward to the launch platform's transmitted signal as a reference, enabling it to avoid some kinds of radar jamming distractions offered by the target. The SARH system determines the closing velocity using the flight path geometry shown in Figure 1. The closing velocity is used to set the frequency location for the CW receive signal shown at the bottom of the diagram (spectrum). Antenna offset angle of the missile antenna is set after the target is acquired by the missile seeker using the spectrum location set using closing speed. The missile seeker antenna is a monopulse radar receiver that produces angle error measurements using that fixed position. Flight path is controlled by producing navigation input to the steering system (tail fins or gimbaled rocket) using angle errors produced by the antenna. This steers the body of the missile to hold the target near the centerline of the antenna while the antenna is held in a fixed position. The offset angle geometry is determined by flight dynamics using missile speed, target speed, and separation distance. Techniques are nearly identical using jamming signals, optical guidance video, and infra red radiation for homing. Maximum range is increased in SARH systems using navigation data in the homing vehicle to increase the travel distance before antenna tracking is needed for terminal guidance. Navigation relies on acceleration data, gyroscopic data, and global positioning data. This maximizes distance by minimizing corrective maneuvers that waste flight energy. Contrast this with beam riding systems, like the RIM 8 Talos, in which the radar is pointed at the target and the missile keeps itself centered in the beam by listening to the signal at the rear of the missile body. In the SARH system the missile listens for the reflected signal at the nose, and is still responsible for providing some sort of "lead" guidance. The disadvantages of beam riding are twofold: One is that a radar signal is "fan shaped", growing larger, and therefore less accurate, with distance. This means that the beam riding system is not accurate at long ranges, while SARH is largely independent of range and grows more accurate as it approaches the target, or the source of the reflected signal it listens for. Reduced accuracy means the missile must use a very large warhead to be effective (i. e.: nuclear). Another requirement is that a beam riding system must accurately track the target at high speeds, typically requiring one radar for tracking and another "tighter" beam for guidance. The SARH system needs only one radar set to a wider pattern.
Тұрақты толқындық радар
Қазіргі заманғы SARH жүйелері бағыттау үшін үздіксіз толқындық радарды (CW радар) пайдаланады. Көптеген қазіргі заманғы истребитель радарлары импульстік доплерлік болғанымен, олардың көпшілігінде радарлық зымырандарды бағыттау үшін CW функциясы бар. МиГ-23 және МиГ-27 ұшақтарының кейбір түрлері сияқты, бірнеше советтік ұшақтар CW сигналын беру үшін қосымша бағыттау модулін немесе антеннаны қолданды. МиГ-31 перехватчиктері үшін Vympel R-33 AA зымыраны SARH-ты негізгі бағыттау түрі ретінде қолданады (бастапқы кезеңде инерциялық бағыттаумен толықтырылады). SARH зымырандары нысананы табу үшін іздеу радарына және зымыран нысанадан кері шағылысқан радар сигналына тұйықталуы үшін нысананы "жарықтандыру" үшін тар бағытталған жарықтандыру радарына мұқтаж. Зымыранның ұшу барысында нысана үздіксіз жарықтандырылуы керек. Бұл ұшырушы ұшақты қарсы шабуылға осал қалдыруы мүмкін, сонымен қатар нысананың электрондық ескерту жүйелеріне шабуылды анықтап, қарсы шаралар қолдануға уақыт береді. Көптеген SARH зымырандары ұшу бойында басқаруды қажет ететіндіктен, ескі радарлар бір уақытта бір радар эмиттерімен бір нысананы ғана анықтай алады. SARH жүйесінің максималды қашықтығы трансляциялағыштың энергия тығыздығымен анықталады. Трансляциялық қуатты арттыру энергия тығыздығын арттырады. Трансляциялағыштың шуылдық енін азайту да энергия тығыздығын арттыра алады. Максималды қашықтықты шектейтін фактор – қабылдаушы радардың анықтау еніне сәйкес келетін спектрлік тығыздық.
Modern SARH systems use continuous wave radar (CW radar) for guidance. Even though most modern fighter radars are pulse Doppler sets, most have a CW function to guide radar missiles. A few Soviet aircraft, such as some versions of the MiG 23 and MiG 27, used an auxiliary guidance pod or aerial to provide a CW signal. The Vympel R 33 AA missile for MiG 31 interceptor uses SARH as the main type of guidance (with supplement of inertial guidance on initial stage). SARH missiles require tracking radar to acquire the target, and a more narrowly focused illuminator radar to "light up" the target in order for the missile to lock on to the radar return reflected off target. The target must remain illuminated for the entire duration of the missile's flight. This could leave the launch aircraft vulnerable to counterattack, as well as giving the target's electronic warning systems time to detect the attack and engage countermeasures. Because most SARH missiles require guidance during their entire flight, older radars are limited to one target per radar emitter at a time. The maximum range of a SARH system is determined by energy density of the transmitter. Increasing transmit power can increase energy density. Reducing the noise bandwidth of the transmitter can also increase energy density. Spectral density matched to the receive radar detection bandwidth is the limiting factor for maximum range.
Жауынгерлік іс-әрекет
АҚШ-тың САРХ зымырандарының жауынгерлік тарихы Вьетнам соғысы кезінде көңіл көншітпейтін болды. AIM 7 Sparrow зымырандарымен қаруланған АҚШ Әуе күштері мен Әскери-теңіз күштерінің истребительдерінің сәттілік деңгейі шамалы 10% құрады, бұл 4 Sparrow зымыранын тасымалдайтын көптеген F-4 Phantom истребительдерінен қаруды алып тастау салдарына әкелді. Кейбір сәтсіздіктер 1960-шы жылдарғы электрониканың техникалық кемшіліктеріне байланысты болды, олар тегіс емес жерде арбаны сүйреп өткізу немесе ұшқыштың қателігінен бұзылуы мүмкін еді; аталған зымырандардың өзіндік дәлдігі Sidewinder зымырандарымен және пулеметтермен салыстырғанда төмен болды. Desert Storm операциясынан бері F-15 Eagle истребительдерінің көптеген жеңістері Sparrow зымыранымен көзге көрінбейтін қашықтықта тіркелді. Ұқсас нәтижелер RIM-7 Sea Sparrow теңізден ұшырылғанда да алынды. САРХ жүйелерін қолданған кеңестік құралдары да бірқатар маңызды жетістіктерге қол жеткізді, әсіресе Йом-Киппур соғысында, 2К12 Куб (НАТО коды SA-6) тактикалық зениттік-ракеталық кешендері Израиль әуе күштеріне әуе кеңістігін тиімді түрде жабуға мүмкіндік берді. 2К12 кешені Босния соғысында АҚШ-тың F-16 истребитерін де құлатты.
The combat record of U. S. SARH missiles was unimpressive during the Vietnam War. USAF and US Navy fighters armed with AIM 7 Sparrow attained a success rate of barely 10%, which tended to amplify the effect of removing the gun on most F 4 Phantoms, which carried 4 Sparrows. While some of the failures were attributable to mechanical failure of 1960s era electronics, which could be disturbed by pulling a cart over uneven pavement, or pilot error; the intrinsic accuracy of these weapons was low relative to Sidewinder and guns. Since Desert Storm, most F 15 Eagle combat victories have been scored with the Sparrow at beyond visual range. Similar performance has been achieved with the sea launched RIM 7 Sea Sparrow. Soviet systems using SARH have achieved a number of notable successes, notably in the Yom Kippur War, where 2K12 Kub (NATO name SA 6) tactical SAM systems were able to effectively deny airspace to the Israeli Air Force. A 2K12 also shot down a U. S. F 16 in the Bosnian War.