Тема №1.ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАДИОЛОКАЦИИ. Занятие №1. Структура дисциплины. Место и роль дисциплины в системе подготовки военного инженера
Цель занятия: 1.Довести до студентов место и роль дисциплины « Основы теории радиолокации» в системе подготовки военного инженера и связь дисциплины «Основы построения РЛС РТВ.» с устройствами и работой конкретных образцов РЛС 2.Рассказать студентам про историю развития радиолокации.
1.Вопрос№1. Структура дисциплины. Место и роль дисциплины в системе подготовки военного инженера.. 2.Вопрос №2.История развития радиолокации. Учебные вопросы:
1). Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. – М.: Радио и связь, 1981 2). Фалькович С.Е., Хомяков Э.Н. Статистическая теория измерительных радиосистем. – М.: Радио и связь, 1981. 3).Радиотехнические устройства и элементы радиосистем: Учеб. пособие / В. А. Каплун и др. – 2-е изд. стер. – М.: Высшая школа, 2005. 3).Теоретические основы радиолокационных систем РТВ: Учебн. пособие / М.И. Ботов, В.А. Вяхирев. – Красноярск: Сибирский федеральный университет,2007. 4).Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск.Учебник.В.Н.Тяпкин и др.СФУ,2011г. Рекомендуемая литература:
6 ).Основы построения радиолокационных станций. Бердышев.В.П. Министерство обороны РФ.Военный университет ПВО. 7).Радиолокация без формул, но с картинками. Размахнин М.К. М.: Сов.радио. – 1971. С – 128. 8).Теоретические основы радиолокации. Ширман Я.Д. Издательство «Советское радио». Москва 1970 г. 9).Основы построения РЛС РТВ. Бондаренко Б.Ф. Киев ВИРТУ ПВО. 1988 г. 10).Основы построения радиолокационного вооружения радиотехнических войск. Литвинов В.В. Харьков ВИРТА ПВО, 1986 г. 11). Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учебное пособие для ВУЗов - М.: Радио и связь, 1992. 5).Радиолокационные системы.Учебник. В.П.Бердышев. Е.Н.Гарин. А.Н.Фомин…Красноярск СФУ,2011г.
Учебная дисциплина "Основы построения радиолокационных станций" относится к группе военно-специальных дисциплин, является профилирующей и закладывает основы инженерной подготовки студентов военной кафедры по специальности. Дисциплина обеспечивает формирование высококвалифицированного военного инженера, способного максимально использовать возможности современных систем вооружения и самостоятельно осваивать новые образцы вооружения и военной техники. Вопрос№1. Структура дисциплины. Место и роль дисциплины в системе подготовки военного инженера.
Предметом дисциплины являются принципы построения и функционирования устройств и отдельных элементов РЛС РТВ при наличии непреднамеренных и преднамеренных помех. Обучение по дисциплине базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин "Основы радиотехнических систем", "Теория управления и радиоавтоматика", "Электродинамика и распространение радиоволн", "Устройства СВЧ и антенны", "Устройства приема и обработки сигналов", "Устройства формирования сигналов". Учебная дисциплина подготавливает к изучению конкретных образцов вооружения РТВ.
В результате обучения дисциплины каждый должен ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: об основных направлениях научно-технического развития радиоэлектронной техники, о перспективах и тенденциях развития РЭТ РТВ. ЗНАТЬ: принципы построения устройств и отдельных элементов РЛС РТВ; пути и средства обеспечения основных тактико-технических характеристик РЛС. УМЕТЬ: рассчитывать и оценивать зону обнаружения РЛС при отсутствии и наличии помех.
Всего на раздел №1отводится-62учебных часа (лекций-32часа; групповые-16часов; семинары-8часов;зачёт-6часов;самостоятельная работа-29,45ч)
На раздел№2 отводится-102часа.
Вопрос №2.История развития радиолокации. 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 технические войска (РТВ) военно-воздушных сил (ВВС).
Идея радиолокационного обнаружения летательных аппаратов зародилась в начале 30-х годов прошлого века в связи с потребностями противосамолетной обороны, а история радиолокации начинается с гениально простого изложения идеи П.К. Ощепковым в 1934 году ( « Сборник ПВО », №2). В этом же 1934 году была заказана и испытана РЛС непрерывного излучения дециметрового диапазона « Буря » для управления стрельбой зенитной артиллерии и прожекторами.
В предвоенный период (до 1941 г.) происходило освоение основных технических решений для создания генераторов СВЧ, направленных антенн, приемных и индикаторных устройств, методов измерения дальности и угловых координат целей. Первые выпускаемые серийно РЛС метрового диапазона волн для обнаружения Самолетов РУС-1 ( « Ревень » ) были многопозиционными и лишь фиксировали пролет самолета через линию « передатчик-приемник ». Всего было выпущено 44 комплекта РЛС. В 1940 г. была принята на вооружение первая импульсная РЛС РУС-2, обладающая разрешением по дальности, а одноантенные варианты этой РЛС («Редут» на автомобилях и «Пегматит» - в прицепах) стали основными РЛС разведки воздушного противника в годы Великой Отечественной войны.
Но уже в 1944 г. на основе РУС-2 была создана РЛС П-3А, способная измерять третью координату – высоту цели с помощью двухярусной антенны и гониометра. Великая Отечественная война показала необходимость усиленного развития военной радиолокации, а начавшаяся «холодная война» сделала решение этой проблемы безотлагательным. Создание радиолокационной техники было поручено ряду специализированных НИИ с привлечением виднейших ученых
В 1946 г. закончился первый этап – этап первоначального развития радиолокационной техники. На первом этапе огромный вклад в развитие радиолокации внесли видные ученые и специалисты П.К. Ощепков, М.М. Лобанов, Ю.К. Коровин, А.А. Чернышов, Б.Н. Шембель, Д.С. Стогов, П.А. Рожанский, Ю.Б. Кобзарев, П.А. Погорадко, Н.Я. Чернецов и др.
Второй этап развития радиолокационной техники охватывает ориентировочно 1946 – 1962 г.г. Этот период характеризуется освоением сантиметрового диапазона волн (1949г. – РЛС « Обсерватория » П-50, 1951г. – « Перископ » П-20), индикаторов с яркостной отметкой – ИКО ; ростом дальности, высоты обнаружения целей и точности радиолокационных измерений координат, измерением высоты цели « На проходе » ( V - луч). Появляются системы защиты от пассивных помех, перестройка по частоте передатчиков РЛС.
В 1956 г. на смену РЛС П- 20 поступает полностью отечественный вариант – РЛС П-30 (в дальнейшем дальномеры П-35, П-37, 1Л – 118 « Лира » ), отличающиеся от зарубежных аналогов простотой, надежностью при высоких значениях ТТХ. Этими же качествами обладали и РЛС метрового диапазона: П-8 (1950 г.), П-10, П-12 (1956г.). На этом же этапе принимаются на вооружение оригинальные РЛС: П-15 дециметрового диапазона волн для маловысотного поля (1956г.), радиолокационные комплексы « дальномер-высотомер » (П-35 и ПРВ-10 - 1956г., П-80 « Алтай » с высотомером ПРВ-11 – в 1962г.), мощная РЛС метрового диапазона П-14 с зеркальной антенной большого размера, первая общегосударственная система радиолокационного опознавания « Кремний – 2М », которой оснащаются все РЛС.
Развитие радиолокационной техники, расширение пространственно-временных границ ее использования обусловили появление в 1952 году самостоятельного рода Войск ПВО – радиотехнических войск. Период с середины 60-х до середины 70-х г.г. прошлого века можно считать третьим этапом развития радиолокационной техники РТВ. Принцип комплексирования радиолокационных дальномеров ( РЛДр ) и радиовысотомеров на этом этапе был основным. РТВ оснащаются более совершенными радиовысотомерами: ПРВ-11 (1962 г.), ПРВ -13 (1969 г.), ПРВ-17 (1975 г.) и для маловысотных целей – ПРВ-9, ПРВ-16. Основным РЛК радиотехнических войск стал комплекс 5Н87 (1972 г.), обладающий высокой дальностью и высотой обнаружения целей, высокой помехозащищенностью. Его модернизации (РЛК 64Ж6) поступали в войска и в 80-х годах.
На основе РЛС П-14 в 1969 г. создана специальная РЛС большой дальности П-70 « Лена-М », обладающая высоким энергетическим потенциалом (впервые применен сложный ЛЧМ зондирующий сигнал). В этот же период создаются и РЛС специального назначения: «Лиана» на самолете ТУ-126 – бортовой радиолокационно-связной комплекс – для выноса рубежей радиолокационной разведки в океан на дальность до 2000 км от побережья, П-95 «Буг» и П-96 «Оскол» - повышенной надёжности с радиопрозрачными укрытиями для антенн – размещались в удаленных районах
Таким образом, для третьего этапа развития радиолокационной техники характерны: 1.Увеличение средней мощности, сложности модуляции и улучшение степени когерентности зондирующих сигналов; 2.Улучшение качества и рост размеров антенных систем РЛС; 3.Внедрение комплекса методов и технических средств помехозащиты, в том числе адаптивных; 4.Развитие системы пассивной локации постановщиков активных помех; 5.Автоматизация процессов извлечения, сбора, обработки и передачи радиолокационной информации (РЛИ): поступают в войска комплексы средств автоматизации (КСА) « Воздух » и « Луч ».
Развитие радиолокационной техники в 60-х – 70-х г.г. прошлого века происходило с опорой на развитую теорию радиолокации и помехозащиты. В создание этой теории и практическое совершенствование РЛС внесли большой вклад ученые ВИРТА ПВО. Пятеро из них: В.И. Гомозов, С.И. Красногоров, И.В. Перетягин, В.В. Фединин, Я.Д. Ширман были удостоены Государственной премии.
Четвертый этап развития радиолокационной техники (с середины 70-х годов) характерен новыми техническими возможностями и новыми требованиями к информативности, помехозащищенности, живучести РЛС РТВ. По этим причинам пришлось отказаться от комплексов РЛДр+ ПРВ и снова перейти к трехкоординатным РЛС кругового обзора, но на качественно, новом уровне, используя многоканальность в угломестной плоскости. Так в 1978г. Принимается на вооружение 3- координатная РЛС дальнего обнаружения дециметрового диапазона 5Н69 (СТ-67) с двухзеркальной антенной больших размеров. Трехкоординатные РЛС маловысотного поля 5Н59 (1979г.) и 19Ж6 (1981г.) выполнены с широким использованием цифровой техники обработки сигналов и радиолокационной информации
. В 1982г. Принята на вооружение трехкоординатная РЛС метрового диапазона волн 55Ж6 ( « Небо » ). В РЛС 5У75 « Перископ-В » (1978г.) и её модернизированном варианте 57У6 (1984г.) предназначенных для горных позиций, применены системы дистанционного управления и автоматического контроля технического состояния, цифровая фильтрация сигналов. Практически полностью « цифровой » становится аппаратура наземного радиолокационного запросчика (НРЗ) новой системы « Пароль » (1977г.).
Следует отметить, что на этом этапе активно совершенствуется и техника АСУ ротного, батальонного и более высоких уровней. На смену объектам АСУ системы « Луч- 2 » приходят объекты АСУ « Луч- 3 » и « Пирамида », построенные на новой элементарной базе и с улучшенными характеристиками. Кроме того, функции первичной обработки РЛИ перешли к РЛС нового поколения, обеспечивающих, как правило « автосъем » координат целей и выдачу их в цифровой форме на АСУ, в ряде образцов и автоматическую проводку трасс целей.
Таким образом, четвертый этап развития радиолокационной техники и РТВ отличается от предыдущих этапов по уровню технологии и обеспечиваемых ею принципиальных возможностей построения совершенных РЛС.
История развития средств радиолокации РТВ Вопрс№2.
Истоки радиолокации 1839г М. Фарадей. Теоретико-интуитивное предсказание существования радиоволн 1873г Д. Максвелл. Теоретически доказал существование радиоволн
Истоки радиолокации 1886 г. Г. Герц экспериментально подтверждает существование радиоволн А.С. Попов 7 мая 1895 г. На заседании Русского физико-географического общества демонстрирует первый радиоприемник.
Истоки радиолокации 1899 г П.Н. Лебедев Проводит эксперимент с радиоволнами, в котором присутствует передатчик излучающий радиоволны и приемник, принимающий их. 1901 г. А.С. Попов организует в интересах флота радиосвязь и обнаруживает факт влияния посторонних кораблей на качество радиоканала.
Истоки радиолокации 1918 г. В Советской России принимается «Декрет о централизации радиодела», в соответствии с которым создается Центральная радиолаборатория в Ленинграде, а также Нижегородская лаборатория.
Истоки радиолокации 30-е годы Советские ученые Ю.Б. Кобзарев, А.И. Берг, Н.Д. Девятков и др. развивают теоретические основы радиолокации. 1932-1933 г.г. П.К. Ощепков, М.М. Лобанов разработали основы построения РЛС
Истоки радиолокации Июнь 1932 года. На испытательном полигоне ГАУ РККА проводится показ новых образцов инженерной техники, средств связи и интендантского имущества, разработанного отечественной промышленностью. В числе демонстрировавшихся образцов первый документально зафиксированный образец вооружения будущих РТВ - з вукоулавливатель ЗТ-2
Истоки радиолокации 1932 г. Звукоулавливатель ЗТ-2 позволял обнаружить СВН в полете на дальности 3…12 км.
Истоки радиолокации
Истоки радиолокации 1932-1934 г.г. Создание первых образцов теплообнаружителей самолетов. Июнь 1934 г. Испытания показали на то время их низкую эффективность для обнаружения самолетов.
Истоки радиолокации Январь 1934 г. Ю.К. Коровин. Первые испытания приема сигнала отраженного самолетом. Дальность обнаружения факта отражения - 700 м.
Истоки радиолокации Июль 1934 г. Б.К. Шембель Испытание аппаратуры радиообнаружения «РАПИД». Обнаружен самолет на дальности 5…6 км от приемника.
Истоки радиолокации 9 августа 1934 г. Закончены испытания и принята на вооружение первая РЛС РУС-1 «Ревень»
Истоки радиолокации Октябрь 1934 г. Начато промышленное производство РЛС РУС-1. Подписан договор о создании пяти образцов РЛС.
Истоки радиолокации 1935 г. П.К.Ощепков. Первые (неудачные) испытания отечественного импульсного радиолокатора. Ощепков репрессирован как «враг народа» (первый раз ).
Истоки радиолокации 1937…1938 г.г. Кобзарев Ю.Б. Создает первый импульсный передатчик и приемник для приема импульсных колебаний.
Истоки радиолокации Девятков Н. Д.
Истоки радиолокации Иоффе А. Ф.
Истоки радиолокации Берг А. И.
Истоки радиолокации Бонч-Бруевич М. А.
Истоки радиолокации 1940 г. ВНИИ РТ ( Москва) Созданы два опытных образца РЛС «Редут». Р и = 50 кВт, = 4 м, Д обн = 100 км, линейная светящаяся развертка, вращающаяся антенна, фургон. Изготовлено 10 образцов.
Истоки радиолокации 1940 г. Закончены испытания и принята на вооружение РЛС РУС-2 автомобильный вариант. ТТХ по сравнению с РУС-1 улучшены на 30..40 %.
Развитие радиолокации Июнь 1941 г. Ленинградский ФТИ ввел в боевую эксплуатацию экспериментальную полигонную станцию дальнего обнаружения под Тосковом. Д обн = 225 км.
1941-1942 г.г. Ввод в строй стационарной РЛС РУС-2с «Пегматит». Выпускалась до 1945 года. Всего выпущено 294 экземпляра. Наиболее массовая РЛС Великой оттечественной войны. Добн = 160 км, Развитие радиолокации
Развитие радиолокации Май 1943 г. НИИ РТ завершил разработку РЛС П-3 способной измерять три координаты воздушных объектов. Принята на вооружение в 1944г.
Развитие радиолокации 1950 г. Под руководством Е.В. Бухвалова разработана РЛС РЛС дальнего обнаружения П-8. Обеспечивала обнаружение самолетов в режиме кругового обзора, имела СДЦ, НРЗ, и аппаратуру защиты от радиотехнических ( нешумовых ) помех. ЭЛТ имела светящийся экран с двумя слоями - голубого и янтарного цвета. Измерение высоты гониометром.
ТТХ РЛС П-8 Добн = 150 к м при высоте полета цели около 8000 м; разрешающая способность по дальности 2,5 км, по азимуту 24 ; мощность в импульсе 70…75 кВт; чувствительность приемника 7 мкВ; антенна «Волновой канал» 2 яруса, гониометр позволял измерять высоту с точностью 500…800 м; длина волны около 4 м. Коллектив авторов под руководством Г.Т. Отрыжко удостоен Государственной премии. В 1951 г. для этой РЛС разработана новая антенна «Унжа»
Развитие радиолокации 1949 г. принятие на вооружение трехкоординатной РЛС СМ- диапазона волн П-20. Измерение высоты методом V -луча, Д обн = 190 км, н =500м Оснащена аппаратурой опознавания «Кремний-1» Часть 2 П-20
Развитие радиолокации РЛС имела три транспортные единицы, обеспечивала подавление пассивных помех, активных помех от РЭС близкого диапазона, магнетронный генератор, ЭЛТ с длительным послесвечением и межобзорную обработку (первая неудачная попытка) П-20
Развитие радиолокации 1951…1953 г.г. Принятие на вооружение РЛС метрового диапазона П-10, являющуюся дальнейшим развитием РЛС П-8. П-10
ТТХ РЛС П-10 Добн=180…200 км; Потолок обнаружения 16000 м; Максимальная ошибка определения азимута 3 ; дальности 1000 м; высоты 2 % от дальности; Разрешающие способности по Д 2,5 км, по 2,5 ; Мощность излучения 55…75 кВт; Чувствительность приемника на основной частоте 3 мкВ; на крайних частотах 4 мкВ; Перестройка частоты, имеет НРЗ, АЗПП, аппаратуру защиты от импульсных помех, гониометр, ИКО.
Развитие радиолокации 1956 г Принятие на вооружение РЛС П-12. Стояла на вооружении ВПВО, ВВС, ВМФ. Имела 1ИКО в кабине и 3 ВИКО, Измерение высоты методом гониометрии. Аппаратура защиты от ПП, НИП, ОИП, перестройка по частоте
ТТХ РЛС П-12 Д обн = 200 км; Потолок до 18 км; Диапазон волн метровый; Р и = 180 кВт; Ширина ДНА в горизонтальной плоскости 7…9°. Всего выпущено 2254 комплекта.
Развитие радиолокации 1956 г. РЛС П-15 Маловысотная, мобильная, может работать на штатную антенну, либо на выносную типа «Унжа», АЗПП, АЗ НИП, перестройка на одну из трех частот трех программ, некогерентное накопление пачечного эхо-сигнала. П-15
Развитие радиолокации 1974 РЛС П-19. Дальнейшая модификация П-15. Оснащена аппаратурой АСПД для сопряжения с КСА ПВО СВ. Характеристики аналогичны П-15
Радиолокаторы стоящие на вооружении в некоторых государствах 1957 г. РЛС П-35. Является дальнейшей модификацией РЛС П20. Имеет 6 частотных каналов, АЗПП, АЗ от НИП, ОИП. Добн=250 км, точность высокая. П-35
Радиолокаторы стоящие на вооружении в некоторых государствах 1967 г. РЛС П-37. Развитие РЛС П-35. Дополнительно имеет поляризационную селекцию, более совершенную аппаратуру СДЦ и подавления НИП, ОИП. 5 частотных каналов П-37
Радиолокаторы стоящие на вооружении в некоторых государствах 199 г. РЛС П-37РМ (1Л-117). Цифровая обработка информации касающаяся автоматического обнаружения, захвата на сопровождения, подавления помех, повышенная надежность. П-37РМ (1Л-117)
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1961 г. РЛС «Силовой борьбы» П-90. Стационарная высокопотенциальная РЛС обнаружения СВН, выдачи РИ и БИ в условиях интенсивного радиопротиводействия
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы Специализированная РЛС - радиовысотомер ПРВ-11. Обеспечивал измерение высоты с высокой точностью, имел аппаратуру защиты от пассивных помех.
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1962 г. РЛС П-80 1974 г РЛК 5Н87, модификация 64Ж6. Высокопотенциальный РЛК боевого режима, комплектовался 2 дальномерами и 2 или 4 радиовысотомерами ПРВ-13, ПРВ-17.
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1978 г. РЛК 57У6. Специальный РЛК для горной местности. Обеспечивает ведение РЛР и выдачи РИ и БИ в сложной помеховой обстановке 57У6
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1974 г. 5Н84А «Оборона» 1968 г. П-14Ф «Фургон» 1957 г. П-14 «Лена»
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 5Н84А - имеет самые высокие показатели боевых возможностей для РЛС М-диапазона. Аналогов в мире не имеет. Высокая помехозащищенность от ПП, АШП, Имп.П.
СТ-67 (5Н69) "Салют" Радиолокационная станция трехкоординатная перевозимая. Разработка-1967 года. - индекс заказцика : 5Н69 - прозвища: "Ступа", В некоторых местах за шумную и огромную антенну РЛС имела прозвище"Стратегический вентилятор" - шифр разработчика: "Салют","Обь"
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1980 г. РЛС 19Ж6
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы 1982 г. РЛС с цифровой обработкой информации 55Ж6 «Небо». Является развитием одной из лучших РЛС 5Н84А 55Ж6 «Небо»
Развитие РЛС РТВ в 1961…1985 годы РЛС 55Ж6СВ «Небо-СВ»
РЛС РТВ на современном этапе 1986 г. Маловысотная РЛС 35Н6 «Каста-2»
РЛС РТВ на современном этапе 1987 г. РЛС боевого режима дециметрового диапазона волн 22Ж6М «Десна-М»
РЛС РТВ на современном этапе
РЛС РТВ на современном этапе РЛС «Барьер»
РЛС ВВС на современном этапе А-50 Самолет радиолокационного дозора и наведения
РЛС РТВ на современном этапе Ка-31 Вертолет дальнего радиолокационного обнаружения низколетящих целей и надводных кораблей
РЛС РТВ на современном этапе РЛС 64Л6-С1
РЛС РТВ на современном этапе РЛС 39Н6
РЛС РТВ на современном этапе Трассовый радиолокатор РТЛК-10 Предназначен для оснащения постов ЕС ОВД
РЛС РТВ на современном этапе Средство отвода ПРР 34Я6Е «Газетчик »
Задание на самостоятельную подготовку: Отработать материал лекции в соответствии с рекомендованной литературой.
