CC BY
36УДК 623.46; 629.78 ГРНТИ 89.25.21
ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К МИШЕННОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
С.Г. СПИРИДОНОВ, кандидат военных наук, доцент
ВКА имени А. Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург) О.В. КАРПЕКО, кандидат военных наук ВКА имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург)
Б.Б. ПАНКОВ
ВКА имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург)
В статье предложен методический подход к обоснованию требований к мишенному обеспечению испытаний перспективных радиолокационных и оптико-электронных средств наблюдения из состава космических войск, сущность которого заключается в: проведении анализа космических объектов; формировании метрики воздушно-космического пространства для функций, описывающих характеристики космических объектов; определении требований к воздушно-космическим мишеням (мишенному обеспечению); обосновании основных направлений развития средств мишенного обеспечения испытаний радиолокационных и оптико-электронных средств.
Ключевые слова: система вооружения, образец вооружения, мишенный комплекс, летные испытания, натурный эксперимент.
Введение. Всесторонняя оценка качества тактико-технических характеристик создаваемых образцов ВВТ производится по результатам полигонных испытаний, в ходе которых подвергается всесторонней проверке работоспособность систем и агрегатов ВВТ в условиях, близких к условиям боевого применения, оценивается соответствие проверяемых показателей заданным, вырабатывается решение о возможности принятия комплекса на вооружение.
Под средствами мишенного обеспечения (мишенного комплекса) для отработки и испытаний перспективных радиолокационных и оптико-электронных средств (РЛС, ОЭС) наблюдения из состава космических войск следует понимать совокупность технических средств, принятых на вооружение и находящихся в процессе разработки, предназначенных для использования в процессе измерений технических характеристик образцов вооружения и формирования мишенной (фоно-целевой (ФЦО)) обстановки с целью создания условий близких к реальным [1].
В качестве вооружения, характеристики которого необходимо оценивать и для которых необходимо создавать мишенную обстановку, рассматриваются радиолокационные и оптико-электронные средства наблюдения существующей системы вооружения космических войск, с учетом перспектив их развития.
Актуальность. На современном этапе развития мишенного комплекса для отработки и испытаний перспективных образцов ВВТ актуальность данной тематики обусловлена [1, 2]:
ограниченностью номенклатуры средств мишенного комплекса, что не позволяет имитировать в полном объеме необходимый диапазон тактико-технических характеристик космических объектов и способы их функционирования;
необходимостью разработки нового специального программного обеспечения обработки измерительной информации и управления полигонными испытаниями;
отсутствием современных средств информационного взаимодействия между полигонами и органами военного управления при проведении испытаний.
Требования к характеристикам воздушно-космических мишеней (ВКМ), как правило, задаются в упрощенной форме, что не позволяет обеспечивать достоверного сходства ВКМ и космических объектов (КО). При этом необходимо подчеркнуть, что характеристики мишеней в части отражательных, излучательных и лазерно-локационных характеристик, характеристик уязвимости к поражающему действию различных факторов, стойкости к поражающему воздействию ионизирующих излучений должны соответствовать актуальной версии системы исходных данных.
Цель работы заключается в разработке методического подхода к обоснованию требований к мишенному обеспечению испытаний радиолокационных и оптико-электронных средств из состава КВ.
Под воздушно-космическими мишенями понимаются объекты (средства), создающие мишенную обстановку в воздушно-космическом пространстве на высотах до 40000 км. Средства мишенного комплекса в общем случае должны обеспечить решение следующих задач [2, 3]:
имитацию основных тактико-технических характеристик (ТТХ) КО всех классов с учетом перспектив их развития и способов функционирования;
создание мишенной обстановки, максимально приближенной к реальной, отражающей прогнозируемые способы и методы применения КО;
имитацию комплексного применения КО, а также имитацию функционирования как одиночных, так и групп КО.
Структурная схема проведения исследований по обоснованию требований к мишенному обеспечению испытаний перспективных радиолокационных и оптико-электронных средств наблюдения из состава космических войск показана на рисунке 1.
Постановка задачи исследования
Анализ вооружения, принятого к исследованию
Уточнение особенностей формирования фоново-целевой обстановки
Определение набора функций, описывающих ТТХ КО
Определение показателей качества воздушно-космических мишеней
Уточнение основных КО, выбранных в качестве прототипа воздушно-космических мишеней
Уточнение основны характе х тактико-технических ристик КО
Формирование метрики воздушного пространства для функций, описывающих ТТХ КО
Оценка адекватности показателей качества ВКМ выбранным прототипам КО
Формирование требований к воздушно-космическим мишеням (определение типажа) для образцов вооружения
Обоснование основных направлений развития средств мишенного обеспечения испытаний радиолокационных и оптико-электронных средств
Рисунок 1 - Схема методического подхода обоснования требований к мишенному обеспечению испытаний радиолокационных и оптико-электронных средств наблюдения
На этапе уточнения перечня основных КО в качестве прототипов воздушно-космических мишеней производится оценка заданных для обнаружения КО как отечественных средств, так и средств иностранных государств с целью уточнения их основных ТТХ, возможностей и способов функционирования, на основании чего происходит формирование метрики воздушно-космического пространства для функций, описывающих тактико-технические характеристики КО.
Анализ вооружения, принятого к исследованию, позволяет провести уточнение особенностей формирования фоно-целевой обстановки и определить набор функций, описывающих тактико-технические характеристики заданных КО.
Фоно-целевая обстановка, формируемая при испытаниях образцов ВВТ КВ, должна обеспечивать имитацию противодействия со стороны заданных КО, которое направлено на снижение эффективности применения комплексов вооружения [2-4].
Для формирования фоно-целевой обстановки, адекватной условиям применения радиолокационных и оптико-электронных средств, необходимо решить ряд системно согласованных прикладных задач анализа и синтеза, которые в обобщенном виде могут быть сведены к следующим [2-4]:
анализ вариантов применения средств искажения ФЦО (средств защиты и защитных мероприятий) в превентивном и оперативном режимах с учетом ограниченности ресурса, выделяемого на защиту КО;
определение влияния характеристик искаженной ФЦО на качество фоно-целевой информации, получаемой внешними и собственными информационными средствами комплексов на различных этапах его применения;
определение требований к собственным информационным средствам комплексов по точности получения координатной и некоординатной фоно-целевой информации в ходе его применения, обеспечивающих заданную вероятность обнаружения КО;
определение множества условий применения и требований к внешним информационным средствам по оперативности и точности представления координатных и некоординатных фоно-целевых данных на применение комплексов, исходя из требований по вероятности обнаружения КО;
определение облика и требуемых тактико-технических характеристик внешних и собственных информационных средств комплексов.
Требования к ВКМ целесообразно описывать в виде набора непрерывных функций, используя при этом соответствующий математический аппарат [1-3], определяющихся параметрами имитируемых КО.
Аналогичный набор функций в выбранном пространстве и временном интервале должен характеризовать качества мишеней, имитирующих соответствующие КО.
Область требований к ВКМ формируется в виде множества точек, полученных с использованием системы независимых ортогональных базисных функций (1), описывающих параметры КО
Tiki . Tiki [
1,cos-,sin-У, где k = 1,2,3...,n.
T
T
(1)
Такое разложение представляет собой не что иное, как разложение в бесконечный ряд Фурье, который для некоторой функции (p(t) в пределах временного интервала [0, T] будет иметь следующий вид
/ Ч ап l Tiki 1 .
НО = -гakcos—+Кsin
k=1
T
Tiki
У
(2)
а0 =
1 г-
-Г2- ( )Л,
- о
(3)
ак =
— Г({-)соя^-Л, к = 1,2,3,...и,
-
(4)
ък =-Г ({-) яп , к=1,2,3 .-м
(5)
Функцию ((-) можно рассматривать как точку в функциональном пространстве в приведенной системе базисных функций. Подобным образом могут быть определены множества точек, определяющих требования к показателям качества применяемых мишеней.
Оценку адекватности имитации ВКМ конкретного КО можно решить разложением непрерывных функций, описывающих показатели качества мишеней и параметров КО с использованием метрики, в линейно независимой ортогональной системе базисных функций и рассчитать ее значения [2, 3].
Формализация задач мишенного обеспечения испытаний перспективных РЛС и ОЭС позволяет сформировать требования к ВКМ, а также основные направления их развития. Проведенные исследования [2-4] показывают, что основными требованиями к ВКМ для обеспечения испытаний радиолокационных станций космических войск являются:
обеспечение калибровки каналов приемной и передающей фазированной антенной решетки (ФАР);
обеспечение юстировки РЛС в секторе сканирования; оценивание точностных характеристик РЛС в секторе сканирования; оценивание характеристик разрешения сложных радиолокационных сигналов; отработка технологии оценивания потенциала РЛС во всем секторе обзора по контрольным сигналам;
оценивание тактических характеристик РЛС в различных режимах функционирования; контроль функционирования канала противоракеты; оценивание помехозащищенности РЛС.
К основным требованиям орбитального мишенного комплекса (ОМК) для проведения испытаний оптико-электронных средств наблюдения можно отнести [2-4]:
обеспечение компактности схемы расположения оптических элементов и матричных фотоприемных устройств на борту ОМК;
возможности работы одновременно в нескольких спектральных диапазонах; выполнение зеркал объектива из специального материала, а элементов корпуса объектива из композитных материалов;
использование в оптической схеме зеркальных элементов асферической формы, изготовленных с требуемой точностью, что позволит существенно повысить качество изображения по всему полю зрения;
дифракционное качество поля зрения не менее 3°;
повышенную чувствительность и снижение «оптических» шумов зеркальных элементов; минимальные массогабаритные характеристики и термостабильность оптических элементов и матричных фотоприемных устройств, расположенных на борту ОМК, в условиях работы в околоземном космическом пространстве.
2
-
2
Юстировочное обеспечение ОЭС реализуется за счет размещения на корпусе ВКМ уголкового отражателя оптического диапазона, направленного в сторону земли, при этом целесообразно использовать данные работы международной лазерной сети (ILRS) по ВКМ, точность измерения которой составляет 2 мм.
Оценивание точностных характеристик измерения дальности целевым каналом проводится по результатам сопровождения ВКМ целевым каналом ОЭС на основании сравнения эталонных координатных данных о положении ВКМ в исследуемый момент времени.
Обоснованные требования к мишенному обеспечению испытаний перспективных РЛС и ОЭС наблюдения определяют основные направления развития мишенного комплекса космических войск.
Основными направлениями развития мишенного комплекса обеспечения испытаний РЛС и ОЭС космических войск, как показывают исследования [2-4], следует считать совершенствование и развитие орбитальных средств юстировки и калибровки. Перспективное калибровочно-юстировочное оборудование целесообразно разрабатывать на базе малых космических аппаратов (МКА), функционирующих на низкой круговой (околокруговой) орбите, с использованием для запуска и управления МКА существующих и перспективных средств выведения и космических платформ отечественной разработки.
Наиболее перспективным направлением в этой области является создание и развитие специализированных МКА типа «калибровочная сфера», которые должны удовлетворять требованиям по размеру, допустимой несферичности и чистоте обработки поверхности.
Для конкретного типа РЛС (ОЭС) целесообразно выбирать радиус калибровочной сферы в одном из максимумов резонансной кривой. При этом при перестройке частоты излучения РЛС в пределах 2-5 % такой выбор приводит к незначительному уменьшению эффективной площади рассеивания (ЭПР), что позволяет использовать при калибровке РЛС постоянное значение калибровочного уровня ЭПР.
В качестве перспективного варианта для создания и развертывания КА типа «калибровочная сфера» могут рассматриваться два варианта:
комплекс на базе универсальной малогабаритной космической платформы отечественного производства;
комплекс на базе пассивных спутников с лазерными рефлекторами.
Прообразом КА типа «калибровочная сфера» на базе универсальной малогабаритной космической платформы могут являться два сферических калибровочных пассивных КА СКРЛ-756, выведенных на орбиту в 2013 году в рамках летных испытаний ракетоносителя «Союз-2.1в» с блоком выведения «Волга» совместно с космической платформой МКА «Аист» [5].
Основными направлениями развития мишенного комплекса обеспечения испытаний ОЭС наблюдения можно считать использование многоспектральных оптико-электронных средств КА, работа которых обеспечивается использованием объектива типа «УФТ-350», с помощью которого получается изображение высокого качества в поле зрения 3° [6].
Выводы. Методический подход, который предполагает проведение анализа космических объектов, как прототипов воздушно-космических мишеней, формирование метрики воздушно-космического пространства для функций, описывающих характеристики космических объектов, позволяет определить требования к мишенному обеспечению (мишенному комплексу) для отработки и проведения испытаний перспективных РЛС и ОЭС КВ, а также основные направления дальнейшего развития.
Основными направлениями развития мишенного комплекса обеспечения испытаний РЛС и ОЭС космических войск следует считать совершенствование и развитие орбитальных средств юстировки и калибровки. Перспективное калибровочно-юстировочное оборудование целесообразно разрабатывать на базе МКА, функционирующих на низкой круговой
(околокруговой) орбите, с использованием для запуска и управления МКА существующих и перспективных средств выведения и космических платформ отечественной разработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методология обоснования задач испытаний и перспектив развития полигонного испытательного комплекса Министерства обороны Российской Федерации / Е.М. Гальцов. М.: ФГУП «ВИМИ», 2007. 258 с.
2. Основы теории испытаний. Экспериментальная отработка ракетно-космической техники / В.А. Лисейкин и др.: под ред. д-ра техн. наук В.К. Чванова. М.: Машиностроение-Полет; Виарт Плюс, 2015. 260 с.
3. Методы, организация и проведения испытаний стратегических оборонительных систем // Система и средства ракетно-космической обороны: Монография / Гринько В.Ф., Люхин А.В., Суханов С.А.; под редакцией Суханова С.А. М.: АНО «ЦОПИ», 2012. С. 163-197.
4. Система ракетно-космической обороны: Монография // Основы испытаний сложных технических систем и объектов / О.Ю. Аксенов, С.С. Вениаминов, Н.Н. Кузьмин; под ред. О.Ю. Аксенова. М.: АО «Издательский дом «Аргументы недели»», 2020. 480 с.
5. Космическая платформа «Аист». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https//www.samspace.ru/products/satellites_of_scientific/mka_aist (дата обращения 11.05.2021).
6. Савицкий А.М., Сокольский М.Н. Оптические системы объективов для малых космических аппаратов. СПб.: АО «ГОИ им. С.И. Вавилова» НИУ ИТМО. Оптический журнал. 2009. № 1G. С. 83-88.
REFERENCES
1. Metodologiya obosnovaniya zadach ispytanij i perspektiv razvitiya poligonnogo ispytatel'nogo kompleksa Ministerstva oborony Rossijskoj Federacii / E.M. Gal'cov. M.: FGUP «VIMI», 2GG7. 25S p.
2. Osnovy teorii ispytanij. 'Eksperimental'naya otrabotka raketno-kosmicheskoj tehniki / V.A. Lisejkin i dr.: pod red. d-ra tehn. nauk V.K. Chvanova. M.: Mashinostroenie-Polet; Viart Plyus, 2G15. 260 p.
3. Metody, organizaciya i provedeniya ispytanij strategicheskih oboronitel'nyh sistem // Sistema i sredstva raketno-kosmicheskoj oborony: Monografiya / Grin'ko V.F., Lyuhin A.V., Suhanov S.A.; pod redakciej Suhanova S.A. M.: ANO «COPI», 2G12. pp. 163-197.
4. Sistema raketno-kosmicheskoj oborony: Monografiya // Osnovy ispytanij slozhnyh tehnicheskih sistem i ob'ektov / O.Yu. Aksenov, S.S. Veniaminov, N.N. Kuz'min; pod red. O.Yu. Aksenova. M.: AO «Izdatel'skij dom «Argumenty nedeli»», 2G2G. 4SG p.
5. Kosmicheskaya platforma «Aist». fElektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https//www.samspace.ru/products/satellites_of_scientific/mka_aist (data obrascheniya 11.G5.2G21).
6. Savickij A.M., Sokol'skij M.N. Opticheskie sistemy ob'ektivov dlya malyh kosmicheskih apparatov. SPb.: AO «GOI im. S.I. Vavilova» NIU ITMO. Opticheskij zhurnal. 2009. № 10. pp. 83-88.
© Спиридонов С.Г., Карпеко О.В., Панков Б.Б., 2G21
Спиридонов Сергей Геннадьевич, кандидат военных наук, доцент, старший научный сотрудник военного института (научно-исследовательского), Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург), Россия, 197198, г. Санкт-Петербург, ул. Ждановская, 13.
Карпеко Олег Валерьевич, кандидат военных наук, начальник отдела военного института (научно-исследовательского), Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург), Россия, 197198, г. Санкт-Петербург, ул. Ждановская, 13.
Панков Борис Борисович, адъюнкт, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург), Россия, 197198, г. Санкт-Петербург, ул. Ждановская, 13.
g' и
UDK 623.46; 629.78
GRNTI 89.25.21
JUSTIFICATION OF REQUIREMENTS FOR RADAR AND OPTRONIC DEVICES
TARGET SUPPORT TESTING
S.G. SPIRIDONOV, Candidate of Military sciences, Associate Professor
Mozhaisky Military Space Academy (St. Petersburg)
O.V. KARPEKO, Candidate of Military sciences
Mozhaisky Military Space Academy (St. Petersburg)
B.B. PANKOV
Mozhaisky Military Space Academy (St. Petersburg)
The article proposes a methodological approach to the requirements justification for the space forces advanced radar and optronic surveillance equipment testing. The essence of the approach consists in: conducting an analysis of space objects; forming an aerospace metric for functions describing the characteristics of space objects; determining requirements for aerospace targets (target support); substantiating the main directions for the development of target support for testing radar and optoelectronic means.
Keywords: weapons system, weapons sample, target complex, flight tests, field experiment.
DOI: 10.24412/2500-4352-2021-20-160-166
