Зона обнаружения целей снк

Радиолокационное поле активной радиолокации, формируемое CHK радиотехнических подразделений, является материальной основой, которая обеспечивает решение РТВ задач радиолокационной разведки, выдачи разведывательной и боевой информации. Сплошное радиолокационное поле создается с помощью зон обнаружения РЛС (трехкоординатных РЛС или дальномеров и радиолокационных высотомеров) и оценивается внешней границей (максимальной дальностью обнаружения ). На заданной высоте, высотой нижней границы и верхней границей . Зоны обнаружения РЛС, в свою очередь, должны быть такими, чтобы обеспечивать надежное обнаружение и проводку современных и перспективных СВН противника во всем диапазоне высот их полета на максимально возможной дальности. Выполнение требований к зоне обнаружения обеспечивается применением различных способов обзора пространства.

Зоной обнаружения РЛС называется область пространства, в пределах которой РЛС обеспечивает обнаружение целей, обладающих заданной ЭПР, с вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги не хуже требуемых.

Для оценки параметров зоны обнаружения пользуются не пространственной зоной, а её полусечением вертикальной плоскостью (рис. 2.1)

Форма зоны обнаружения характеризуется зависимостью дальности обнаружения от высоты . Параметрами зоны обнаружения РЛС являются минимальный () и максимальный () углы места, максимальные высота () и дальность () обнаружения цели. Угол места (см. рис. 2.1) делит полусечение зоны обнаружения на два участка: изодальностный и изовысотный.

Рис. 2.1. Вид полусечения зоны обнаружения РЛС вертикальной плоскостью

Для изодальностного участка зоны обнаружения дальность обнаружения цели с заданной ЭПР при . Из треугольника ОАВ найдем дальность обнаружения цени в пределах изовысотного участка

Из треугольника ОВС находим . Отсюда для некоторого фиксированного угла в пределах изовысотного участка зоны обнаружения .

Таким образом, аналитическое выражение для зоны обнаружения РЛС как зависимость дальности обнаружения цели от угла места можно представить в виде

, при

= , при

0, при и

Такую форму зоны обнаружения называют комплексной.

Радиус мертвой воронки характеризует область зоны обнаружения, где цели под углами места не обнаруживается РЛС.

Параметры зоны обнаружения выбираются с учетом тактических требований и технических возможностей их реализации. Значение в РЛС сантиметрового диапазона ограничивается условиями распространения сантиметровых волн в приземном слое атмосферы. С одной стороны необходимо выбрать как можно более близким к нулю, с другой – необходимо оторвать ДНА от Земли, так как облучение земной поверхности в сантиметровом диапазоне волн приводит к сильной изрезанности зоны обнаружения на малых углах места вследствие интерференции прямого и отраженного от неровной поверхности лучей. Из-за движения под действием ветра, покрывающих земную поверхность кустов, травы и др. непрерывно изменяется амплитуда и фаза отраженного луча и, следовательно, непрерывно изменяется форма зоны. Поэтому практически в сантиметровом диапазоне выбирают . Для снижении я до нуля и даже до отрицательных значений, где это позволяет позиция и высота подъема антенны, предусматривают изменение наклона антенны в вертикальной плоскости.

В метровом и нижней части дециметрового диапазона волн зона обнаружения формируется с учетом влияния Земли и значение для ровного участка поверхности практически однозначно определяется отношением длины к высоте подъема фазового центра антенны .

Максимальный угол места зоны обнаружения для исключения мертвой воронки желательно было бы выбирать равным 90° или близким к нему. Однако это привело бы к значительному усложнению конструкции антенной системы. В настоящее время считается целесообразным выбор значений порядка 35…45° в сантиметровом диапазоне и 20…30° – в метровом. При этом радиус мертвой воронки равный составляет (1…1,5) и (2…4,5) соответственно.

Верхняя граница зоны обнаружения должна быть не меньше потолка полёта состоящих на вооружении и перспективных СВН противника. Для современным РЛС .

СТР 3

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Максимальную дальность обнаружения целей, летящих на максимальной высоте , желательно получить равной дальности прямой видимости

где в километрах, и - в метрах.

Однако обеспечение таких дальностей обнаружения связано со значительным увеличением мощности передающего устройства и, как следствие, с увеличением стоимости и объема аппаратуры РЛС. Поэтому в настоящее время обеспечивают дальность обнаружения, близкую к дальности прямой видимости, только лишь для маловысотных целей, и целей с большими средними значениями ЭПР * (например, стратегических бомбардировщиков). По цели с (истребитель) в РЛС обнаружения и наведения считается применимым получение дальности .

Дальность обнаружения целей РЛС определяется уравнением радиолокации, которое устанавливает связь тактических характеристик РЛС с техническими параметрами её системы, характеристиками цели и внешними условиями. Уравнение радиолокации является основой при проектировании РЛС любого назначения, предъявлении требований к основным трактам и системам, выборе оптимального режима работы в конкретной воздушной и поверхностной обстановке, оценке степени влияния качества эксплуатации на боевые возможности РЛС и т.д.

Представим уравнение радиолокации с учетом обзора РЛС зоны обнаружения произвольным способом:

, (2.1)

где - дальность обнаружения цели РЛС в направлении с условными координатами и ;

СТР 4

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- максимальная дальность обнаружения цели в зоне;

- нормированная дальность действия РЛС;

- коэффициент усиления излучающей (передающей) антенны РЛС.

- энергия, излучаемая передающей антенной РЛС;

- эффективная площадь приемной антенны в направлении с координатами и ;

- максимальное значение эффективной площади приемной антенны;

- нормированная эффективная площадь приемной антенны;

- средне значение ЭПР цели;

- коэффициент различаемости (отношение сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается заданное качество обнаружения);

- отношение сигнал/шум на входе устройства сравнения с порогом, при котором обеспечивается заданное качество обнаружения;

- коэффициент потерь, учитывающий, во-первых, отличие параметров реальной пачки с прямоугольной огибающей; во-вторых, отличие реальной обработки отраженных сигналов от оптимальной;

- спектральная плотность собственных шумов приемника, пересчитанная на его вход.

Преобразуем уравнение (2.1). Из теории антенны известно, что коэффициент усиления антенны в соответствии с его определением может быть представлен в виде

, (2.2)

где - эквивалентный телесный угол диаграммы направленности излучающей антенны в направлении с угловыми координатами и .

СТР 5

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Подставив соотношения (2.2) в уравнение (2.1), получим

(2.3)

В уравнении (2.3) отношение

(2.4)

представляет собой энергию, излучаемую радиолокатором в единицу телесного угла зоны обнаружения. Интегрируя отношение (2.4) в пределах телесного угла зоны обнаружения , получаем суммарную энергию, излучаемую РЛС в зону обнаружения за время однократного ее обзора:

(2.5)

где - элементарный телесный угол.

Понятие телесный угол вводится по аналогии с понятием угол на плоскости. Из курса геометрии известно, что угол на плоскости определяется соотношением

(2.6)

где - длина дуги, вырезаемая углом на окружности с радиусом .

По аналогии с выражением (2.6)

(2.7) где - площадь участка поверхности сферы с радиусом , вырезаемого телесным углом (рис. 2.2)

Рис. 2.2 К определению понятия телесного (пространственного) угла.

СТР 6

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В соответствии с определением телесного угла элементарный телесный угол, входящий в (2.5):

(2.8)

где - площадь элементарного участка на поверхности сферы с радиусом, равным .

Значение находят, используя рис. 2.2:

(2.9)

С учетом (2.8) и (2.9)

(2.10)

После подстановки в соотношение (2.5) значения подынтегральной функции, найденного из (2.3), получаем

(2.11)

Из последнего выражения находим

(2.12)

Уравнение (2.12) определяет максимальную дальность обнаружения РЛС цели с ЭПР в режиме обзора при произвольных способе обзора и форме зоны обнаружения. Из него следует, что максимальная дальность действия РЛС при заданных значениях энергии, излучаемой в зону за время однократного обзора, и эффективной площади приемной антенны зависит от формы зоны обнаружения (функция в сферической системе координат с точностью до постоянного коэффициента определяет граничную поверхность зоны обнаружения) и способа просмотра зоны обнаружения приемной антенной РЛС (вид функциональной зависимости определяется способом обзора зона обнаружения).