Метод технико-экономического анализа вариантов построения наземных радиолокационных станций Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.396.96

МЕТОД ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ НАЗЕМНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Допира Роман Викторович

заведующий отделением ЗАО "НИИ"Центрпрограммсистем" доктор технических наук, профессор

Кордюков Роман Юрьевич

начальник отделаДепартамента Министерства обороны по обеспечению госзаказа, кандидат технических наук

Беглецов Александр Александрович

старший инженер военного представительства Министерства обороны Российской Федерации

Попов Павел Георгиевич

профессор кафедры математики и вычислительной техники Тверской государственной сельскохозяйственной академии, доктор технических наук, профессор

Рюмшин Андрей Русланович

старший научный сотрудник НИИ «Центрпрограммсиситем», кандидат технических наук

Представлен метод технико- онных станций на основе свертки пока-экономического анализа вариантов зателей тактико-технических и эксплуа-построения наземных радиолокаци- тационно-технических характеристик.

Ключевые слова:

• радиолокационная станция,

• воздушный объект,

• зона обнаружения,

• радиолокационное поле,

• диаграмма направленности.

Dopira Roman Viktorovich, head of the branch of JSC "Research Institute" Centerprogrammsystem", doctor of technical sciences, professor

Kordyukov Roman Yur'evich, head of Department The Ministry of defence to ensure public procurement,candidate of technical Sciences

Begletcov Alexander Alexandrovish, senior engineer of the military mission the Ministry of defence of Russia

Popov Pavel Georgievich, professor Department of mathematics and computer engineering Tver state agricultural Academy, doctor of technical sciences, professor

Rumshin Andrey Ruslanovich, senior researcher of scientific research of JSC "Research Institute" Centerprogrammsystem", candidate of technical sciences

Method feasibility analysis of options for building ground radar stations

The method of techno-economic analysis of options for building ground radar stations based on the convolution of indicators of the performance characteristics and operational performance.

Keywords:

• radar,

• aerial object,

• detection zone,

• radar field,

• directivity pattern.

Сложность проведения технико-экономического анализа вариантов построения перспективных наземных радиолокационных станций (РЛС) обнаружения воздушных объектов (ВО) и модернизации

существующего парка РЛС состоит в необходимости учета большого количества разнородных показателей, по которым производится оценка различных классов и типов РЛС. Известные подходы к решению задачи сравнительной оценки базируются на основе анализа соответствия показателей качества РЛС требованиям к качеству радиолокационной информации и использования экспертных оценок для определения весовых коэффициентов для каждого показателя качества РЛС. При свертке частных показателей в обобщенный показатель присутствует значительная доля субъективизма, привносимая группой экспертов. Ориентация оценок на качество решения задач в соединениях (частях) видов ВС РФ с использованием наземных РЛС (несение боевого дежурства, непрерывное ведение разведки воздушного противника, радиолокационное обеспечение боевых действий зенитных ракетных войск и истребительной авиации и др.) приводит к многокритериальным задачам, методы решения которых разработаны недостаточно.

Модели оценки качества радиолокационной информации и вклада радиотехнических средств в эффективность боевых действий являются хорошим инструментом для оценки вариантов построения группировок радиотехнических войск (РТВ). Однако результаты оценки эффективности конкретной РЛС могут значительно различаться в зависимости от конкретных условий применения (состав группировки, характеристики налета противника и др.). Поэтому представляется целесообразным сравнивать потенциальные эффективностные возможности, которые в основном реализованы в зоне обнаружения РЛС, формируемую с учетом энергетических характеристик РЛС. Зона обнаружения V, представляет собой область пространства, в пределах которой радиолокационные цели с заданной эффективностной отражающей поверх-

ФГУП «ЦНИИ «ЦЕНТР» 45

ностью (ЭОП) обнаруживаются РЛС в каждом обзоре с вероятностью не менее заданной. Для оперативно-тактических расчетов характеристики зоны обнаружения принимают ЭОП равной 1 м2, вероятность обнаружения - 0,51. Для РЛС боевого режима определение зоны обнаружения недостаточно, так как оно не учитывает точность определения координат при решении задач целеуказания. Точность выдаваемой информации определяет вероятность радиолокационного обеспечения наведения в пределах зоны наведения.

Зона наведения Ун - это область пространства, в которой обеспечивается непрерывное сопровождение целей и истребителя, измерения их текущих координат с требуемой точностью и уверенное радиолокационное опознавание. В этом случае зону обнаружения и определения координат ВО можно представить в виде пересечения зоны обнаружения и области пространства, в которой координаты ВО определяются с заданной (требуемой) точностью. Оценить зону обнаружения можно площадью ее горизонтального сечения Sн на заданной высоте Н.

Исходя из физической сущности, обобщенный критерий оценки качества пропорционален показателю площади горизонтального сечения зоны обнаружения РЛС.

Наряду с энергетическими характеристиками, на основании которых рассчитывается зона обнаружения РЛС, необходимо учитывать эксплуатационно-технические характеристики (ЭТХ), определяющие возможности по реализации боевых возможностей РЛС. К основным ЭТХ относятся характеристики надежности (безотказность, ремонтопригодность, долговечность), а так же среднегодовая стоимость эксплуатации РЛС, которая зависит от используемой элементной базы, конструктивных особенностей РЛС, приспособленности к проведению ремонтов и др. Радиолокационное поле существует

в пространстве и во времени, а его пространственные характеристики в конкретный момент времени носят случайный характер. Пространственные характеристики определяются энергетическими возможностями, а процесс их реализации во времени - показателями надежности.

Время существования радиолокационного поля пропорционально ресурсу до списания R (с учетом ресурсовосста-навливающих ремонтов и срока морального старения). Вероятность наличия радиолокационного поля в конкретный момент времени можно оценить коэффициентом готовности РЛС2:

Т° (1)

Кг = ■

То + Тв

где То - средняя наработка РЛС на отказ;

Тв - среднее время восстановления.

Обобщенный критерий пропорциональный количеству поставляемых в войска РЛС - М, который определяется выделяемыми суммарными ассигнованиями Се на разработку, закупку серийных образцов и эксплуатацию РЛС: сЕ" ср

М =

(2)

(1 + а)Ссп + Сэ где Ср - стоимость разработки образца РЭТ; а - коэффициент учитывающий прибыль производства образца на предприятии - изготовителе;

Ссп - стоимость серийного образца РЭТ; Сэ - стоимость эксплуатации образца РЭТ до списания.

С учетом вышеизложенного можно обобщенный показатель качества РЛС представить в виде:

Т

W = Бн R 1 0 М (3) н То + Тв

Представленный показатель W связывает энергетические характеристики (дальность обнаружения, точность определения координат, помехозащищенность), надёжностные свойства (без-

отказность, ремонтопригодность, долговечность), стоимостные характеристики РЛС (стоимость разработки, производства и эксплуатации) и ресурсные возможности по финансированию Се.

Зона обнаружения представляет собой функцию (Бн) дальности обнаружения ВО с данной ЭОП от высоты полета Н над поверхностью земли (Рисунок 1). Зона обнаружения в горизонтальной плоскости образуется сечением зоны обнаружения параллельной земли сферической поверхностью.

Рис. 1- Зона обнаружения РЛС Зона обнаружения РЛС в сантиметровом диапазоне волн определяется по формуле /1-3/:

D(e) = DmaxF(s), (4)

где Бтах - максимальная дальность обнаружения цели с данной ЭОП Оц;

F(в) - нормированная диаграмма направленности антенны РЛС в вертикальной плоскости; в - угол места цели. В дециметровом и метровом диапазонах волн диаграмма

направленности РЛС формируется путем сложения энергии прямого луча и энергии, падающей под различными

углами на подстилающую поверхность и отраженной в направлении прямого луча. Рельеф и минеральный состав подстилающей поверхности существенно влияют на отражение электромагнитной энергии. Диаграмма направленности РЛС метрового и дециметрового диапазонов

D(e) = DсFc(e)Ф(e), (5)

где Бс - максимальная дальность обнаружения ВО с данной ЭОП оц в свободном пространстве;

Ес(в) - нормированная диаграмма направленности антенны РЛС в свободном пространстве;

Ф(в) - интерференционный множитель (множитель Земли).

Реальные зоны обнаружения РЛС, развернутых на боевых позициях, рассчитываются с учетом влияния рельефа местности и проверяются облетом. В процессе эксплуатации РЛС накапливается статистика обнаружения целей на данной позиции на различных высотах и с различными ЭОП, на основании которой зона обнаружения уточняется. Площадь горизонтального сечения зоны обнаружения определяется по формуле:

Sн (Уо) = п D2 (е) - Змв (6)

где 8мв - площадь горизонтального сечения мертвой воронки зоны обнаружения РЛС.

Площадь горизонтального сечения мёртвой воронки определяется формулой:

. Н ]2; (7)

зт8шах )

где Н - высота полёта воздушного объекта;

втах - максимальный угол места диаграммы направленности РЛС.

Максимальная дальность обнаружения РЛС в свободном пространстве определяется выражением, где Ри -импульсная мощность;

О» - коэффициент усиления антенны;

ФГУП «ЦНИИ «ЦЕНТР» 47

De = 4

2 2

РихGoхк

(8)

Ц(4П) х Рпр. min х q х Кп

Go - коэффициент усиления антенны;

X - длина волны;

Оц - эффективная отражающая поверхность цели;

Pnp.min - чувствительность приёмника;

q - параметр обнаружения;

Кп - результирующий коэффициент потерь.

Коэффициент усиления антенны Go вычисляется:

Go = 4п x Бэф / X2;

(9)

где 8эф = Ки х Sгеом - эффективная площадь антенны;

8геом - геометрическая площадь антенны;

Ки - коэффициент использования площади антенны (для различных типов антенн Ки = 0,5 ^ 0,7).

Коэффициент потерь Кп учитывает различного рода потери в передающем и приёмном трактах РЛС. В общем виде результирующий коэффициент потерь можно представить как произведение /1/:

Кп = ПК1 ;

1 = 1

где К - частичные коэффициенты, характеризующие потери в различных элементах РТС. Расчёт коэффициентов потерь К1 является специфической задачей, учитывающей особенности каждого конкретного радиотехнического средства.

Возможности РЛС по ведению разведки в пассивных помехах оцениваются величиной коэффициента подпомеховой видимости Кп.в аппаратуры защиты. Сопоставляя его величину с реальным отношением мощности сигналов пассивных помех к мощности эхо-сигналов, которое характерно для района дислокации, делают вывод о способности РЛС вести разведку в пассивных помехах в данной помеховой

обстановке. Возможности по защите от активных шумовых помех характеризуются величиной коэффициента сжатия зоны обнаружения по нешумящим целям вне сектора эффективного подавления и размерамисектораэффективногоподавления по шумящим целям (постановщикам активных шумовых помех).

Коэффициент сжатия зоны обнаружения РЛС по нешумящим целям определяется по формуле /1/:

_ Бп __1_

Ксж _ _ I-

Бо 41 + 77 р ° пР f д (11)

V Мш R Пп

где р - спектральная плотность мощности помехи, Вт/МГц;

Спр - коэффициент усиления приемной антенны;

^ - уровень боковых и задних лепестков ДН антенны РЛС;

к - длина волны, см;

Мш - коэффициент шума приемного устройства;

Rпп - расстояние от РЛС до рубежа постановки помех, км.

Оценка стоимости эксплуатации РЛС может проводиться по методике, учитывающей затраты на услуги промышленности, стоимости

израсходованного в течение года эксплуатацииЗИП, капитального, среднего (фирменного) ремонтов из расчета затрат на один год, текущего ремонта, израсходованной электроэнергии,

содержания обслуживающего персонала, расходных материалов при проведении ТО и ремонта и транспортные расходы.

Литература

1. Справочник офицера противовоздушной обороны / Г.В. Зимина. - М.: Воениздат, 1981.

2. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. - М.: Высшая школа, 1982.

3. Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринова, - М.: Высшая школа, 1990.

х

О

ц