Министерство образования и науки российской федерации сибирский федеральный университет
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА УСТРОЙСТВО РЛС РТВ ВВС РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ ПР Допущено Министерством обороны Российской Федерации в качестве учебника для студентов, обучающихся по программам подготовки офицеров запаса на военных кафедрах по военно-учетной специальности Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной обороны Военно-воздушных сила также курсантов учебных военных центров Под общей редакцией доктора технических наук полковника Е.Н. Гарина В двух частях Часть 1 Красноярск СФУ 2012 УДК 621.396.96(07) ББК я В Авторы Е.Н. Гарин, Д.Д. Дмитриев, В.Н. Тяпкин, ЮЛ. Фатеев, В.М. Владимиров, В.Ю. Градусов, АН. Фомин, Б.К. Саргин, НЕ. Анпилогов, АД. Сосновский, В.А. Абалмасов, В.А. Леусенко В Военно-техническая подготовка. Устройство РЛС РТВ ВВС. Радиолокационная станция ПР : учеб. : в 2 ч. Ч. 1 / Е.Н. Га- рин, Д.Д. Дмитриев, В.Н. Тяпкин и др ; ред. Е.Н. Гарин. – Красноярск : Сиб. федер. унт, 2012. – 268 с. ISBN 978-5-7638-2719-4 (Ч. 1) ISBN 978-5-7638-2721-7 В учебнике изложены общие сведения о РЛС ПР, ее устройстве, принципах работы отдельных систем и блоков. Особое внимание уделено описанию физического смысла процессов, происходящих при работе систем РЛС. Работа отдельных систем и устройств рассмотрена в объеме структурных и функциональных схема в необходимых случаях дополнена и элементами принципиальных схем. Учебник предназначен для студентов, обучающихся по программам подготовки офицеров запаса на военных кафедрах по военно-учетной специальности Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной обороны Военно-воздушных сила также курсантов учебных военных центров. Может быть использован инженерно-техническим составом, обслуживающим РЛС ПР. УДК 621.396.96(07) ББК я ISBN 978-5-7638-2719-4 (Ч. 1) ISBN 978-5-7638-2721-7 © Сибирский федеральный университет, 2012 ПРЕДИСЛОВИЕ Воздушно-космическое пространство в современных условиях превратилось в сферу вооруженного противоборства. С этой целью ведущие государства непрерывно совершенствуют средства воздушно-космического нападения. Успешное решение задач обороны от воздушно-космического нападения, защиты объектов страны, населения, войск и сил флота от ударов с воздуха невозможно без постоянно действующей эффективной разведки воздушного противника. Выполнение задач разведки возложено в основном на радиотехнические войска (РТВ) Военно-воздушных сил (ВВС. Радиотехнические войска выполняют ответственные задачи поведению радиолокационной разведки средств воздушного нападения противника и выдачи радиолокационной информации, необходимой для решения задач управления войсками и радиолокационного обеспечения боевых действий зенитных ракетных войск (ЗРВ) и авиации. Для выполнения этих задач РТВ оснащаются средствами радиолокации, позволяющими в любое время года и суток, независимо от метеорологических условий и помех, решать задачи радиолокационного наблюдения средств воздушного нападения (СВН) противника. Для эффективного использования радиолокационных станций (РЛС) необходимо, чтобы инженерный состав РТВ имел высокий уровень как оперативно-тактической, таки специальной технической подготовки. Поэтому инженерному составу РТВ требуются глубокие технические знания конкретного образца РЛС, соответствующие умения и навыки с целью его эффективного боевого применения, грамотной технической эксплуатации и ремонта. Раздел Устройство РЛС РТВ ВВС дисциплины «Военно-техни- ческая подготовка в системе подготовки офицеров запаса по военно- учетной специальности Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов ПВО ВВС занимает одно из ведущих мест в учебной программе. Данная дисциплина является профилирующей и обеспечивает формирование у выпускника необходимого объема знаний и умений выполнять функциональные обязанности по должности предназначения. Настоящий учебник разработан на основе учебной программы подготовки офицеров запаса на военной кафедре Института военного обучения по военно-учетной специальности Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов ПВО ВВС, вошедшей в сборник учебных Предисловие 4 программ военно-профессиональных учебных дисциплин ФГАОУ ВПО Сибирский федеральный университет, утвержденный Главнокомандующим ВВС 22.01.2009 г. В результате изучения дисциплины обучающиеся должны Иметь представление о принципах и методах радиолокации • о структуре и организации функционирования автоматизированных систем управления группировки ВВС, перспективах их развития • об основных типах и направлениях совершенствования радиотехнических систем • о тенденциях развития теории и техники радиотехнических систем РТВ, расширения их функциональных возможностей и повышения эффективности применения • об основных положениях теории надёжности. Знать методы обзора пространства и измерения координат воздушных объектов • назначение РЛС, технические характеристики и их влияние на тактические параметры • основы теории построения и техническую реализацию антенно- фидерных систем • основы теории построения и техническую реализацию передающих устройств • основы теории построения и техническую реализацию приёмных устройств, алгоритмы обработки радиолокационной информации, реализованные в существующих и перспективных радиотехнических средствах • принципы, методы и устройства селекции радиолокационных сигналов на фоне внешних помех • методику организации технического обслуживания и ремонта • физический смысл регулировок и проверок функционирования трактов и систем изучаемых образцов РЛС • требования руководящих документов, регламентирующих организацию эксплуатации и боевого применения РЛС • размещение и конструктивное исполнение элементов РЛС • принципы построения и работу наземного радиолокационного запросчика (НРЗ) РЛС • алгоритм инженерной методики поиска неисправностей в аппаратуре РЛС • порядок оценки готовности РЛС к боевому применению • требования безопасности при работе на РЛС • возможности по сопряжению РЛС с комплексами средств автоматизации (КСА). Предисловие Уметь включать РЛС и готовить аппаратуру к боевому применению • выявлять типовые неисправности, возникающие в процессе эксплуатации РЛС, устранять их с использованием имеющихся запасных частей, инструментов, принадлежностей (ЗИП) и штатной контрольно- измерительной аппаратуры • проводить ежедневное техническое обслуживание и оценивать готовность РЛС к боевому применению • эксплуатировать системы энергоснабжения РЛС • обеспечивать выполнение требований безопасности в процессе эксплуатации РЛС • проводить занятия с личным составом по технической подготовке • вести эксплуатационную документацию. Впервой главе учебника приведена сравнительная характеристика метрового и дециметрового диапазона волн, рассмотрены назначение, состав РЛС и боевые возможности форма и размеры зоны обнаружения (ЗО); информационная способность и качество радиолокационной информации (РЛИ); помехозащищенность, мобильность, живучесть и эксплуатационная надежность. Даны технические характеристики РЛС ПР, перечислены системы и устройства РЛС по структурной схеме, последовательно, кратко изложена их работа, начиная с антенно-фидерной системы и далее по основным трактам РЛС. Обращено особое внимание на принцип формирования диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС в метровом диапазоне волн. Объяснена физическая сторона лепесткового характера результирующей диаграммы направленности, сформированной при участии подстилающей поверхности. Во второй главе подробно изложена работа в целом тракта генерирования и излучения зондирующего сигнала РЛС, при этом обращено внимание на вопрос стабилизации частоты генерируемых колебаний. Приведены основные характеристики антенно-фидерной системы (АФС), так как её параметры оказывают существенное влияние на тактико-технические характеристики (ТТХ) РЛС. Для получения требуемой ширины ДНА в горизонтальной плоскости с минимально возможным уровнем боковых лепестков подробно описано распределение мощности между волновыми каналами и их синфазное питание. В третьей главе исследованы вопросы работы тракта приема и выделения сигналов на фоне помех. Даны технические параметры приемного устройства и показано их влияние на боевые возможности РЛС. Основное внимание при изложении вопросов системы защиты от пассивных и несинхронных импульсных помех обращено на объяснение физической стороны процесса обработки сигналов на фоне помех. Предисловие 6 В четвертой главе рассмотрены принципы работы системы отображения информации. Вначале главы даны общие сведения об индикаторных устройствах РЛС, классификация индикаторных устройств по разным основаниям деления, затем изложены назначение, состав и особенности работы индикатора кругового обзора (ИКО) по функциональной схеме. В пятой главе представлена работа структурной схемы системы вращения, качания антенны и синхронно-следящего привода (ССП) в различных режимах. Шестая глава посвящена описанию работы системы управления, защиты и контроля, хронизирующего устройства и аппаратуры специальных режимов работы. В седьмой главе изложены общие сведения о работе системы сопряжения РЛС ПР при сопряжении с КСА, РЛС, НРЗ и подвижными радиовысотомерами (ПРВ). В восьмой главе содержатся общие сведения о системе энергоснабжения, вторичных и первичных источников электропитания РЛС. Каждая глава снабжена вопросами для самоконтроля с целью повторения и закрепления учебного материала обучающимися. В конце учебника приведены перечень сокращений, библиографический список и два приложения. В первом приложении дан поблочно состав аппаратуры РЛС. Во втором приложении кратко рассмотрены варианты и направления модернизации РЛС ПР. Изложение учебного материала соответствует учебной программе дисциплины «Военно-техническая подготовка, при этом предполагается, что обучаемые имеют необходимый объем знаний по основным разделам математики, физики, теории электрорадиоцепей, электронных приборов и прослушали курс раздела Основы построения РЛС. В основу учебника положен учебный материал, апробированный на протяжении ряда лет авторами при проведении занятий по дисциплине «Военно-техническая подготовка студентам, обучающимся на военной кафедре Института военного обучения СФУ. Актуальность данного учебника обусловлена требованиями к высокому качеству подготовки офицеров запаса, необходимостью проводить обучение на высоком теоретическом и методологическом уровне, а также отсутствием учебной литературы поданной теме. Настоящий учебник является первым изданием после практически тридцатилетнего перерыва. Учебник предназначен для студентов военной кафедры, обучающихся по военно-учетной специальности Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов ПВО ВВС. 1.1. Сравнительная характеристика РЛС метрового и сантиметрового диапазона волн Глава ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ПР РЛС ПР (изделие 1РЛ131Р) является следующим логическим этапом в развитии целой серии РЛС метрового диапазона. В 1946 г. по заданию Правительства Нижегородский радиозавод имени В.И. Ленина приступил к разработке подвижной РЛС метрового диапазона. Эта РЛС размещалась в двух фургонах на автомобильном шасси и обозначалась ПА. Серийный выпуск РЛС ПА был начат в 1948 г. Следующей разработкой в 1950 г. стала РЛС П Волга, у которой были значительно улучшены многие технические параметры и впервые применен круговой обзор воздушного пространства. В 1953 г. появилась РЛС П «Волга-А», в которой была реализована система перестройки частоты. В 1957 г. был начат выпуск РЛС серии П Енисей с когерентно-импульсной аппаратурой (КИА) селекции движущихся целей (СДЦ). Всего было произведено множество модификаций РЛС П, основными из которых были П-12НА с аппаратурой, размещенной на двух автомобилях, и П-12НП с размещением аппаратуры в прицепах. На базе РЛС П-12НА, как наиболее совершенной из серии РЛС метрового диапазона волн, в 1967 г. началась разработка РЛС П Терек. В РЛС П, в отличие от П-12НА, в 1,5 раза увеличены дальность и высота обнаружения воздушных объектов (ВО, повышена точность определения их координат. Также в РЛС реализовано полуавтоматическое целеуказание, использована новая элементная база, значительно увеличена надежность. РЛС ПР – это мобильная РЛС обнаружения, целеуказания и опознавания. Может работать автономно или в сопряжении с другими РЛС, ПРВ, КСА. 1.1. Сравнительная характеристика РЛС метрового и сантиметрового диапазона волн Радиолокационные средства метрового диапазона волн в РТВ ВВС используются главным образом для ведения радиолокационной разведки воздушных объектов в мирное время. Кроме того, они могут применяться Глава 1. Общие сведения о радиолокационной станции ПР 8 для обнаружения и сопровождения низкоорбитальных искусственных спутников Земли, определения координат ядерных взрывов, а также решения задач наведения истребителей на цели противника и целеуказания зенитным ракетным комплексам (ЗРК). РЛС дальнего обнаружения и предупреждения предназначены для своевременного обнаружения полета воздушного противника с целью приведения войск в повышенные степени боевой готовности, раскрытия замысла налета и определения направления главного удара. Эти РЛС строятся в метровом диапазоне волн, по принципам построения и составу аппаратуры более просты, более дешевы и надежны, чем РЛС и радиолокационные комплексы (РЛК) обнаружения, наведения и целеуказания. На них могут возлагаться задачи целеуказания ЗРК; истребительной авиации (ИА) дальнего действия с высокими поисковыми возможностями и наведения, бортовые радиолокационные прицелы которых имеют большую дальность обнаружения и захвата цели, что позволяет снизить требования к точности РЛИ, используемой для наведения. Поскольку РЛС дальнего обнаружения и предупреждения измеряют только плоскостные координаты, для решения задач целеуказания и наведения им придаются 1–2 ПРВ с большой дальностью обнаружения. Метровый диапазон волн, используемый в РЛС дальнего обнаружения и предупреждения, обладает рядом достоинств, способствующих успешному решению задач РЛС данного класса 1. В РЛС метрового диапазона волн, при прочих равных условиях, могут быть обеспечены повышенные дальность и потолок обнаружения ВО (особенно малоразмерных) последующим причинам а) в метровом диапазоне волн больше, чем в сантиметровом и дециметровом, эффективные площади рассеивания (ЭПР) аэродинамических целей. В табл. 1.1 представлены средние значения ЭПР различных типов воздушных целей и диапазонов волн (с передней полусферы – нос +45°). Как видно из табл. 1.1, ЭПР малоразмерных целей в метровом диапазоне волн на 1–2 порядка больше, чем в сантиметровом. Причиной этого является наличие у воздушных целей элементов конструкций, соизмеримых с длиной волны РЛС метрового диапазона, в результате чего при облучении имеют место резонансные явления, увеличивающие интенсивность отраженной волны [1, рис. 1.1] * ; б) формирование ДНА происходит с участием земной поверхности. Явления интерференции электромагнитного поля в отдельных угломест- ных направлениях приводят к возрастанию мощности сигнала и соответственно увеличению дальности обнаружения ВО. При этом на других на- *Все рисунки приведены в отдельном альбоме схем, являющимся составной частью данного учебника 1.1. Сравнительная характеристика РЛС метрового и сантиметрового диапазона волн правлениях дальность обнаружения будет снижена за счет формирования провалов ДНА в) меньше потери на поглощение и рассеяние электромагнитной энергии в атмосфере при её распространении г) коэффициент шума приемников обычно несколько меньше, чем в сантиметровом и дециметровом диапазонах. Таблица 1.1 Зависимость значений ЭПР различных типов ВО от диапазона волн Тип воздушной цели Значение ЭПР, м 2 Сантиметровый диапазон Дециметровый диапазон Метровый диапазон СРЭМ 0,01 0,02 0,02 0,7 0,7 2,5 АЛКМ 0,1 0,4 0,1 1,8 1,0 4,8 А 10 12 15 20 20 25 B-111 8 11 7 11 8,5 15 B-52 10 12 15 20 20 25 Хаунд Дог 1 1,3 1 1,3 1 2,5 F-15 1 2 2 2,5 3 6 2. В метровом диапазоне более устойчива проводка обнаруженных ВО вероятность обнаружения ВО в границах зоны видимости менее зависит от дальности, чем в сантиметровом диапазоне [1, рис. 1.1]. Это объясняется меньшей изрезанностью диаграммы вторичного излучения ВО сложной геометрической формы. 3. В этом диапазоне волн практически не наблюдаются отражения от гидрометеообразований, так как они представляют собой тела шарообразной формы. ЭПР таких тел, имеющих диаметр d, прямо пропорциональна отношению d 6 / λ 4 , где λ – длина волны облучающих колебаний. Поэтому ЭПР капель и их совокупности в метровом диапазоне ничтожно мала. 4. РЛС метрового диапазона более помехоустойчивы к воздействию пассивных помех, чем РЛС сантиметрового диапазона. Это объясняется тем, что в метровом диапазоне а) меньше ширина спектра флуктуаций помех Р, где Р – разброс радиальных скоростей отражателей в импульсном объеме РЛС б) больше интервал между соседними значениями слепых скоростей в диапазоне возможных скоростей целей макс, определяемый как Р сл = П, где Т П – период повторения РЛС. Количество слепых скоростей макс макс П сл Р сл 2 ; λ V V в) выше абсолютная стабильность частоты передающего устройства. Глава 1. Общие сведения о радиолокационной станции ПР 10 Таким образом, из-за указанных преимуществ метровый диапазон волн широко используется в РЛС дежурного режима, для которых наиболее существенный недостаток метрового диапазона волн, связанный с практической невозможностью получения высоких точностей и разрешающих способностей по угловым координатам, имеет меньшее значение вследствие пониженных требований к этим характеристикам. Требования к точностным характеристиками разрешающим способностям РЛС дежурного режима определяются тем, что информация, выдаваемая ими, используется, как правило, для решения задач управления на этапе приведения войск в повышенные степени боевой готовности. 1.2. Назначение, состав и размещение на позиции радиолокационной станции ПР 1.2.1. Назначение радиолокационной станции ПР РЛС ПР предназначена для обнаружения ВО, определения их координат (азимута и дальности, государственной принадлежности ивы- дачи РЛИ на автоматизированные и неавтоматизированные командные пункты (КП) или пункты управления (ПУ) радиотехнических подразделений, обеспечения РЛИ систем управления авиации, ЗРВ и войск радиоэлектронной борьбы (РЭБ). РЛС обеспечивает • обнаружение ВО • измерение двух координат ВО (азимута и дальности • определение государственной принадлежности ВО • выдачу РЛИ на автоматизированные и неавтоматизированные КП (ПУ) РТВ. РЛС является подвижным радиотехническим средством дежурного режима средних и больших высот, метрового диапазона волн. РЛС состоит на вооружении радиолокационных рот и радиотехнических батальонов. Съем РЛИ осуществляется глазомерным способом или, при сопряжении с КСА, – полуавтоматическим. Информация о целях передается на КП РТВ и обеспечиваемых подразделений, частей ЗРВ по проводным радиоканалам связи. Вид ИКО при отсутствии активных шумовых помех (АШП) показан в [1, рис. 1.2]. 1.2. Назначение, состав и размещение на позиции радиолокационной станции П-18Р 11 РЛС сопрягается • с РЛС ПР (1РЛ139Р), П (1РЛ134), 5Н84А(П), НМ, Ж и другими. При этом по вращению антенны она может быть как ведомой, таки ведущей. Расстояние между сопрягаемыми РЛС ограничивается длиной кабелей и составляет 300 м. Отображение информации от одной из сопрягаемых станций на экранах ИКО и выносного индикатора кругового обзора (ВИКО) РЛС ПР может осуществляться как совместно с этой станцией (режим В + Л – внешняя + личная, таки только от сопряженной РЛС (режим В. • ПРВ: ПРВ-11 (1РЛ119), ПРВ-13 (1РЛ130), ПРВ-9 (1РЛ19), ПРВ-16 (1РЛ132); • КСА: Ж, «Поле-ДД», Фундамент. При сопряжении РЛС с КСА выдача РЛИ осуществляется в аналоговой форме на расстояние дом. При сопряжении с ПРВ-13 РЛС ПР образует комплекс целеуказания, обеспечивающий определение трех координат ВО с высокой точностью. Состав радиолокационной станции ПР В состав РЛС входят пять транспортных единиц машина антенно- мачтового устройства (АМУ); аппаратная машина силовые прицепы Пи ПС изделие Л (НРЗ-П) [1, рис. 1.3]. Машина АМУ – автомобиль Урал («Урал-375А») с АМУ, лебедками для монтирования АМУ. Масса автомобиля 12 936 кг. Аппаратная машина – автомобиль Урал («Урал-375А») с кузовом Кв котором размещена передающая, приемная, контроль- но-измерительная аппаратура, аппаратура защиты от помех, аппаратура сопряжения и телефонной связи, ИКО и ВИКО, аппаратура дистанционного управления (ДУ) изделием Л. Масса автомобиля 12 430 кг. Два силовых прицепа (ПС, ПС) типа Г, в каждом из которых установлено по одному агрегату питания АД-10-Т/230-М, комплекты силового и сигнального кабеля. Масса прицепов 6 545 и 6 631 кг соответственно. Машина изделия Л – автомобиль «Урал-4320З» («Урал-375А») со специальным кузовом-фургоном КЦ-375 (КЦ-4320), в котором размещен НРЗ: антенно-фидерное устройство, приёмно-передающая аппаратура, шифрующе-дешифрирующее устройство, контрольно-измерительная аппаратура, аппаратура сопряжения с РЛС. Масса автомобиля 12 850 кг. Состав РЛС поблочно приведен в прил. 1. Глава 1. Общие сведения о радиолокационной станции ПР 12 |