CC BY
577
Бростилов А.Н., Кваша М.М. , Якимов В.Н.
ИМИТАЦИЯ НАЗЕМНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ОБСТАНОВКИ В АВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРАХ
В состав фронтовой авиации (ФА) предназначенной для огневой поддержки сухопутных войск и ведения боевых действий в оперативной и оперативно-тактической глубине противника, входят части и подразделения фронтовой бомбардировочной, истребительно-бомбардировочной и штурмовой авиации.
Зона возможных боевых действий самолетов ФА насыщена большим количеством средств объектовозональной и войсковой ПВО противника, обеспечивающих при отсутствии контрмер высокую вероятность поражения воздушных целей по фронту и высотам на всю глубину размещения войск. По опыту учения войск НАТО на прифронтовую полосу обороны планируется до 80% всех уничтожаемых воздушных целей. В таких условиях нет ничего более опасного, чем недооценка возможностей ПВО противника и пренебрежение мерам заблаговременной разработки мероприятий направленных на привитие летному составу навыков ведения эффективных боевых действий в условиях противоборства с сильной ПВО противника.
На современном этапе главные силы и средства войсковой и объектно-зональной ПВО стран НАТО составляют смешанные дивизионы, имеющие на вооружении мобильные зенитно-ракетные комплексы (ЗРК) малой дальности и мобильные зенитно-ствольные комплексы (ЗСК). Кроме того, дополнительное прикрытие объектов и войск на больших, средних и малых высотах осуществляются ЗРК средней и большой дальности. Непосредственно в составе войск имеются расчеты переносимых ЗРК малой дальности.
В целом ПВО объектов и войск противника в зоне действий нашей ФА представляет собой мощную многослойную систему огневого воздействия, имеющую развитую автоматизированную структуру управления. Преодолеть такую ПВО и выполнить боевую задачу в состоянии только хорошо обученные и натренированные экипажи, знающие сильные и слабые стороны ПВО противника, умело использующие средства, технические возможности своих самолетов и в совершенстве владеющие техническими приемами преодоления ПВО.
Боевая деятельность сил и средств ПВО, начиная с принятия решения на введение ПВО в действие и кончая открытием огня ЗСК и наведением ракет ЗРК, основывается на радиолокационной информации о воздушной обстановке в прикрываемой зоне.
Соответственно, одной из важнейших задач атакующей стороны является нарушение нормального функционирования системы радиолокационного обнаружения воздушных целей путем постановки активных, пассивных или комбинированных помех специальными группами самолетов и вертолетов - постановщиков помех, включением соответствующих средств активных и пассивных помех на атакующих самолетах и уничтожением РЛС противника силами и средствами сухопутных войск или пусками ракет "воздух-РЛС".
Вывод из строя или нарушение нормального функционирования первичного звена обнаружения и целераспределения атакующих воздушных целей приводит к пропуску целей или более позднему их обнаружению, что резко сокращает время на подготовку ЗРК и ЗСК к ведению огня и, соответственно, приближает зону возможного обстрела воздушной цели к средству ПВО. Естественно, что при этом уменьшается и вероятность поражения цели средствами ПВО.
Возможности РЛС разведки (обнаружения) и целеуказания снижаются при маневрах цели независимо от типов используемых РЛС. Маневр цели приводит к ухудшению отношения сигнал/шум за счет возрастания флюктуаций отраженного сигнала, уменьшает дальность обнаружения и точность измерения координат цели. В допплеровских радиолокаторах возможны срывы автосопровождения целей при малых радиальных скоростях самолета относительно РЛС.
Маневр самолета в зоне обстрела ЗСК увеличивает ошибки целеуказания, что в совокупности резко снижает вероятность поражения цели.
Эффективным тактическим приемом преодоления ПВО противника является полет самолета на предельно малой высоте с «огибанием» рельефа местности. При этом сокращается дальность обнаружения целей, ухудшаются условия прицельного сопровождения цели за счет малого пребывания цели в зоне обстрела и больших угловых скоростей движения цели относительно позиций ЗСК и ЗРК, что также уменьшает вероятность поражения самолета.
Комплексное применение указанных приемов повышает вероятность преодоления ПВО даже одиночным самолетом и позволяет успешно решать боевые задачи в оперативной и оперативно-тактической глубине войск противника.
Важным фактором, снижающим вероятность поражения самолета, является своевременное обнаружение позиций средств ПВО по их характерным демаскирующим признакам (вспышки выстрелов ЗСК, пыледымовой след стартующей зенитной ракеты и т.п.), что позволяет экипажу принять соответствующие меры и выполнить противозенитный и противоракетный маневры (включить автоматы сброса дипольных отражателей и ИК-ловушек, осуществлять полет на ЗСК с быстрым изменением величины и знака крена самолета, уйти в сторону выпущенной зенитной ракеты с энергичным снижением и маневром по курсу и т.п.). Само по себе наличие указанных факторов еще не приводит к повышению эффективности преодоления ПВО и ведения боевых действий самолетами ФА. Для их умелого использования необходимо организовать обучение и тренаж летного состава в условиях, имитирующих реальные ситуации, которые могут сложиться при противоборстве авиации и ПВО.
Успешное противоборство самолетов ФА с ПВО противника обеспечивается своевременным проведением предварительных мероприятий, использованием имеющихся в распоряжении экипажей технических средств и систем вооружения, а также умелым применением тактических приемов.
К комплексу предварительных мероприятий относятся: тщательная разведка системы ПВО противника
в зоне планируемых операций ФА, т.е. своевременное определение состава, состояния, основных характеристик сил и средств ПВО и непрерывный контроль за их действиями; вывод из строя и уничтожение средств ПВО в зоне планируемых действий ФА силами и средствами сухопутных войск или специальными группами самолетов; радиоэлектронное подавление (РЭП) радиолокационных станций обнаружения, целеуказания, управления огнем ЗСК и наведения ракет ЗРК; прикрытие групп ФА истребителями от возможных атак авиации противника; организация демонстрационных полетов и отвлекающих действий силами специальных групп самолетов и дистанционно пилотируемых ЛА (ДПЛА).
В распоряжении экипажей ФА имеются средства огневого поражения ПВО, в том числе самонаводящиеся ракеты "воздух-РЛС", управляемые ракеты "воздух-поверхность" с лазерными и телевизионными системами наведения и управляемые ракеты с ручным командным наведением, неуправляемые ракеты и самолетное пушечное вооружение.
В ходе огневого подавления ПВО основными объектами ударов ФА являются: батареи ЗРК и ЗСК на
огневых позициях; самолеты ИА противника на аэродромах и в воздухе; радиолокационные станции и пункты управления ПВО, узлы связи, системы передачи данных и т.д.
К средствам радиоэлектронного подавления, которые могут устанавливаться на специально выделенных постановщиках помех, относятся: станции активных помех; автоматы сбрасывания пассивных помех, в виде металлизированных лент и стекловолокна.
Возможности специализированных постановщиков активных и пассивных помех по прикрытию групп
самолетов ФА показаны в пособиях [4,5,6].
Активные помехи групповыми средствами РЭП создаются из зон, расположение которых выбирается в зависимости от обстановки и боевой задачи группы самолетов ФА. Действия постановщиков пассивных помех и демонстрационных групп по времени и месту должны быть четко согласованы с планом и программой полета прикрываемой группы самолетов.
Под тактическими приемами преодоления ПВО подразумеваются действия авиационных экипажей, групп самолетов и частей, основанные на умелом использовании летно-технических характеристик и
возможностей своих самолетов, уязвимых сторон и ограничений средств ПВО противника, и направленные на исключение или значительное ослабление ее противодействия самолетам ФА,
выполняющим боевые задачи.
В основе любого тактического приема лежит глубокое знание и умелое использование боевых
возможностей своей авиационной техники, особенностей тактики применения и взаимодействия средств ПВО и связанное с этим своевременное и умелое выполнение противоракетного и противозенитного маневра, применение индивидуальных средств РЭП и огневого воздействия на выявленные средства ПВО.
К основным тактическим приемам, рекомендуемым к применению самолетами ФА с целью ослабления противодействия средств ПВО противника, относятся: выбор наивыгоднейших маршрутов и высот полета, позволяющих проводить обход и облет зон обстрела средств ПВО на основе предварительного анализа разведанных о системе ПВО; полет в наиболее оптимальных боевых порядках, затрудняющих обнаружение и целераспределение самолетов радиолокационными средствами ПВО; применение противозенитных, противоракетных и противоистребительных маневров с одновременным включением индивидуальных средств РЭП.
Выбор тех или иных тактических приемов или их совокупности обусловливается конкретной обстановкой и планируется заранее при подготовке решения на боевое действие.
Однако, хорошо подготовленные экипажи должны быть готовы к тому, что фактическая ситуация может существенно отличаться от заранее спланированной, и на основе анализа показаний бортовых систем облучения (бортового комплекса обороны, пассивного радиопеленгатора) и визуально наблюдаемой информации о наземной и воздушной обстановке принять грамотное решение на применение того или иного адекватного тактического приема или маневра.
В то же время, маневр самолета должен планироваться и выполняться при обязательном условии минимизации времени пребывания самолета в зоне обстрела средств ПВО, обеспечения своевременного выхода в район цели, выполнения боевой задачи и возвращения на аэродром базирования.
Как показывает опыт применения авиации к тактическим приемам, снижающим эффективность действия войсковых средств ПВО, навыки выполнения которых необходимо тщательно отрабатывать в процессе обучения, следует отнести: полет на предельно малых высотах и последующим набором высоты и атакой цели со стороны солнца или ярко освещенных облаков с одновременным включением индивидуальных средств РЭП и сбросом ИК-ловушек; полет в облаках с выполнением противозенитных и противоракетных маневров и включенными средствами РЭП по маршруту, обеспечивающему обход или пролет зон обстрела средств ПВО на максимально возможных курсовых параметрах, с последующей атакой цели с больших углов пикирования со стороны солнца или ярко освещенных облаков.
В процессе обучения экипажей необходимо отрабатывать навыки и умения экипажа тактически грамотно осуществлять выход из атаки и строить маршрут возвращения на аэродром посадки.
Известно, что при выходе из атаки с набором высоты за счет больших уровней ИК излучения
двигателей самолет становится хорошей мишенью для ЗРК с ИК головками самонаведения.
Основными тактическими приемами, повышающими вероятность успешного выхода самолета из зон обстрела ЗРК в этих ситуациях, являются: выход из атаки на малых и предельно малых высотах с
включенными средствами РЭП и отстрелом ИК ловушек; выход из атаки с набором высоты в сторону солнца или ярко освещенных облаков и сбросом ИК-ловушек.
Как видно, в распоряжении экипажей самолетов ФА третьего поколения имеется достаточно широкий выбор тактических приемов, уменьшающих вероятность поражения самолета средствами ПВО противника, эффективное применение которых позволит выполнять боевые задачи даже в условиях противодействия насыщенной огневыми средствами ПВО противника.
Наличие на самолетах четвертого поколения высокоавтоматизи-рованных бортовых комплексов обороны (БКО), способных решать задачи РЭП, с применением широкого арсенала активных и пассивных
помех, в сочетании с рассмотренными ранее тактическими приемами, позволяет экипажам с большей
вероятность преодолевать систему ПВО.
Однако эти потенциальные возможности самолетов четвертого поколения должны дополняться разработкой эффективных тренажных средств, в частности, тактических авиационных тренажеров.
Наземная радиоэлектронная обстановка, складывающаяся в зоне боевых действий, формируется за счет работы входящих в систему ПВО РЛС обнаружения, сопровождения (подсвета целей) и наведения ракет, целеуказания и управления огнем зенитно-ствольных комплексов (ЗСК), радиолиний связи и передачи информации и т.п.
Естественно, что в полной мере воспроизвести реальную радиоэлектронную обстановку в ее сложном
многообразии и динамике в авиационном тренажере не представляется возможным.
Основным критерием для обоснования и разработки модели радиоэлектронной обстановки, которую необходимо воспроизвести в имитаторе тактической обстановки, является адекватность или близость имитируемой и реальной информационных моделей обстановки и процессов, формируемых у летного состава при восприятии информации визуально, и с помощью бортовых устройств, и индикаторов станций предупреждения об облучении (СПО), бортовых комплексов обороны (БКО) и т.п. в условиях
реального противоборства с ПВО противника и на тренажере.
Разрабатываемая для тренажера имитационная модель радиоэлектронной обстановки в процессе обучения экипажей самолетов преодолению ПВО должна обеспечивать выдачу экипажу с помощью штатных устройств отображения и индикации информации о моментах входа самолета в зоны облучения, обнаружения и захвата (сопровождения) работающих РЛС ПВО, о направлении (пеленге) на них, о
динамике изменения относительного положения самолета и РЛС, о входе самолета в зоны пуска зенитных ракет и т.д.
В то же время разрабатываемая имитационная модель радиоэлектронной обстановки должна учитывать имитируемый тактический фон, отображать влияние на работу РЛС ПВО активных и пассивных помех, маневров самолета и действий экипажа по огневому подавлению средств ПВО, с тем чтобы в конечном итоге количественно оценить зависимость вероятности преодоления самолетом системы ПВО от умения экипажа своевременно и в полном объеме использовать для преодоления ПВО все имеющиеся в его распоряжении средства и возможности.
В современных РЛС ПВО для обнаружения воздушной цели необходимо выполнить условие превышения сигнала, отраженного от цели по сравнению с помеховыми сигналами на входе радиолокационного приемника:
РП РШ + РАП + РПП
где Рп, Рап, Рпп - соответственно, мощности сигнала отраженного от цели, сигнала активных помех и сигнала пассивных помех на входе приемника РЛС; Рпп- мощность внутренних шумов приемника РЛС; 9р -коэффициент, соответствующий заданным для данной РЛС показателю качества и принятому способу обработки и индикации сигнала.
Мощность сигнала, отраженного от самолета с эффективной средней площадью (поверхностью) рассеяния выражается уравнением радиолокации:
Р = °£°ршр 4 Г до ,As ^ F 4 Г r , о , s 1 K2 ,г,
C 4 AI 0 0) 3 Г 0^0 0) СДЦ
r
0
г РВfЧ) , др =Р ~Р ;Д£ =£ ~s
С =_в\—= const; н0 О HF 0 0 A
ОРЛС , . 4 3
(4^1 р
v ’ ПЕ
где Ри - мощность излучения передатчика РЛС; G - коэффициент усиления антенно-фидерного устройства
РЛС; F(Др Д£ - коэффициент направленного действия антенны РЛС; r r В £ - соответственно,
V 5 / 0* о?'0? 0
удаление, радиальная скорость и угловые координаты (азимут и угол места) самолета относительно РЛС ПВО; В £ - текущие угловые координаты оси главного лепестка диаграммы направленности РЛС ПВО;
A A
р - обобщенный коэффициент потерь, учитывающий поглощение и рассеивание энергии, потери в линии
ПЕ
передачи и т.п.; р(гр£- коэффициент, учитывающий влияние земной поверхности и атмосферы на
распространение радиоволн; к Г - коэффициент, учитывающий ослабление сигнала аппаратурой
СДЦ( )
селекции движущихся целей.
Мощность сигнала пассивных помех р (j) , которая наблюдается на входе приемника РЛС за счет
ПП( )
отражения зондирующего, сигнала от облака дипольных отражателей можно рассчитать по формуле:
а (Л)С
рш{])■ ПП^ ^ орле рр^,,ре JК1дуг У
до _ о _ о д^ , где ф (^ ') - средняя ЭПР облака дипольных отражателей в объеме разрешения
р 0 ] 5 у ] А ПП I. о)
РЛС на рабочей длине волны.
Мощности сигналов активных помех на входе приемника РЛС ПВО от передатчика помех, имеющего координаты г р у , определяются "уравнением противолокации":
, , C С (s) , , , , , ,,
р (s)= 1рЛС ^ >р2ГДР , Д£ 1F4fr , В , £ IF2 (s)'
САП\ ) 2 a I s’ S J 3 I s’^s’ sJ САП' )
r2
s
C = ОА?Д{=const'
1РЛС 0
с W = РСАП <S)Gc„ (SK <S^<S) -_conSl,
САП (4»ГР„.(ЭДЛ . (S)
ПЕ САП
где Д/ - полоса пропускания приемного тракта РЛС; д/ - полоса спектра передатчика помех; р (8)0 (8)
САП ^ 1 ~
- энергетический потенциал б- станции активных помех; р (£*)
САП САП САП
- коэффициент направленного действия антенны
САП " /
передатчика помех в направлении на РЛС ПВО; с /^) - коэффициент, учитывающий тип станции активных
сап\ /
помех и режим ее работы; у (^) - коэффициент, учитывающий отличие в поляризации сигналов РЛС и
станции помех; у (^) -коэффициент эффективности активных помех данного типа.
Э
Алгоритм моделирования процесса функционирования РЛС ПВО с импульсным излучением позволяет в ходе имитируемого полета на тренажере рассчитывать моменты входа самолета в зоны облучения РЛС ПВО и определить данные для модели БКО.
К априорным данным, используемым в алгоритме относятся:
1. Константы типа РЛС;
2. Коэффициенты направленного действия (КНД) в виде функции:
Fa^P, Дє) =
, ОДР-ДРа,^ * 0.5В
£А тесли -і
, 1|Дє-ДєА,ш| * 0.5&А,т
0, в остальных случаях
где ш=0,1...МА - порядковый номер и общее число учитываемых боковых лепестков диаграммы направленности антенны РЛС (значение т = 0 соответствует основному лепестку); £А - усредненный коэффициент
ослабления по боковому лепестку; ДР^т , АеАт - смещение оси т-го бокового лепестка по азимуту и углу места относительно направления основного лепестка антенны РЛС; &Рлт , &ЄАт - ширина т-го лепестка.
3. Период обзора РЛС То , параметры сектора обзора Ро& КпРобтк >%&пт >%зт£к и закон обзора, задаваемы
рекуррентной формулой:
Ра 'Ра
; Т0;Робз.\ єA I n-1
Уобз.\т _
где рА ,£а -текущие значения азимута и угла места антенны имитируемой РЛС (оси основного лепестка) в п-м цикле программы ЭВМ.
4. Верхняя граница зоны "слепых скоростей" Гсщтп и типовая зависимость коэффициента Ксдц от г, а также условия включения аппаратуры СДЦ:
Г° Рпп < ^ПП.доп
7£
^дц
1, РПГ7 > Рп
- ПП — г ПП.доп
где &сдц - признак включения СДЦ.
5. Базисные координаты фазового центра антенны РЛС ПВО Хрлс, Урлс, 2рлс.
6. Зависимость множителя Гз от положения цели (учет индивидуальных характеристик РЛС) .
Длительность цикла моделирования РЛС ПВО целесообразно выбирать равным расчетному времени
облучения разрешаемого объема РЛС, размером 8рА X 8єа.
Потенциальные дальности разведки работающей РЛС ПВО самолетной станцией СПО или БКО в алгоритме можно учитывать соотношениями:
„ _ ^ІРЛ^аПО „ _ 4^Л^П^О max
rrnn mw if р , Гобн. max 4
V PСПО min V
р<
a 0max= max а0 (Po. £<> A) =const
(ро,£о)
Тип имитируемой станции активных помех (САП) задается константой САП и зависимостью
РСАП = FCAn ^РсАП ,£САП )-
Влияние пассивных помех на работу РЛС ПВО рассчитывается при следующих допущениях:
1 . Облако дипольных отражателей в момент времени t имитируемого полета самолета в зоне ПВО
рассматривается как объединение элементарных облаков, возникающих при отстреле одной пачки
отражателей.
2. Средняя объемная концентрация n отражателей в элементарном облаке распределена по
нормальному сферическому закону с центром (X^-.Y^.Z0) и радиальным С. К. О. ап, которое является
функцией времени с момента отстрела т = t-tonn > 0:
П (X0,Y0,Z0) = 3 \ 05 exp--------p^>
П а3п(8ж3)03 2аП(г)
где p2 = (X0 - ХП) + (Г0 - Y0)2 + (Z - Znf.
3. Центр облака диполей перемещается в пространстве по заданному закону, определяемому имитатором пассивных помех.
Перед обращением к модели имитируемой РЛС в каждом цикле ЭВМ должны быть предварительно определены следующие переменные:
1. По самолету: координаты его центра масс; скорость самолета Vc и углы фс и 6С - ориентации
скорости в базисной (земной) системе координат; углы курса , тангажа Зс и крена ус .
2. По имитируемым помехам: общее число источников помех Nn = +Nm ; признаки вида помех
жпп(8),5 -1,Nп ; координаты облака пассивных помех и координаты постановщиков активных помех.
Модель РЛС включается при выполнении условия достижения самолетом рубежа (дальности) самолет РЛС, достаточной для появления сигнала на СПО или БКО:
А
го < геПО тах,
Робз ут < р0 < Робз тах Уобз ут < у0 < Уобз тах ГеДЦ Дп < го?если ^едц = 1
В модели рассчитываются угловые координаты РЛС (ХрЛС,УрЛС^рЛС) в связанной системе координат самолета, а также значение мощности зондирующего сигнала РЛС ПВО на входе приемника СПО (БКО):
РеПО - е2РЛеееПО (р102) ,
Р _ р3(д0,р0,у0)
До 62 - репо (ро, у0 ).
ц — Рп / рг
Рассчитываются текущие соотношения П е . Осуществляется предварительная обработка данных о
местоположении, движении и ориентации всех источников помех. По результатам расчета мощностей определяются признаки входа самолета в зону обнаружения и включения на РЛС аппаратуры СДЦ. Если выполняется условие автосопровождения самолета РЛС ПВО, то рассчитываются текущие значения данных целеуказания для подчиненных РЛС огневых каналов. Рассмотренный алгоритм реализован в имитаторе тактической обстановки комплексного тренажера самолета Су - 33 (КТС - 30).
Существуют и другие подходы к способам упрощения моделей функционирования РЛС ПВО. Один из предложенных
способов предполагает интегральное описание всего радиоэлектронного поля путем квантования имитируемого
пространства на отдельные элементарные объемы и табличное описание характеристик поля в памяти ЭВМ.
