Беседы об авиационных комплексах вооружения .

[Reflected sound]

 Поговорим немного о вооружении самолётов , в первую очередь хочу остановиться на вооружении класса Воздух-Воздух .

 Итак , вооружение современного самолёта представляет собой тесно связаный комплекс различных систем , которые можно условно разделить на Систему Управления Вооружением ( СУВ ) , и непосредственно подвесное и встроенное вооружение .
Основой СУВ в первую очередь является Бортовая Радиолокационная Станция ( БРЛС ) . Я уже немного останавливался на истории БРЛС :

Обзор РЛС воздушного базирования .

1. Первое поколение БРЛС , появившееся во время Второй Мировой позволяло только приблизительно оценить дальность до цели и направление правее/левее и выше/ниже и только на малой дальности . Антенна были выполнены в виде массивов штыревых неподвижных антенн , отдельно приёмников и излучателей . РЛС позволяла только вывести перехватчик в район цели , далее обнаружение и сама атака выполнялись визуально .
 В конце войны появились параболические антены , что дало возможность точнее оценивать расстояние и направление до цели .

 Первая отечественная БРЛС "Изумруд" устанавливалась на истребители МиГ-15 и МиГ-17 . РЛС работала в импульсном режиме , и могла обнаруживать и сопровождать цели , летящие выше истребителя . Обнаружение и сопровождение осуществлялось двумя переключаемыми антеннами .
Её дальнейшее развитие - "Изумруд-2" имела уже одну антенну , вдвое большего диаметра , за счёт чего возросла дальность обнаружения целей ( цель типа В-29 "Изумруд" обнаруживала на дистанции до 15км , "Изумруд-2" до 25-30км ) .
Для перехватчиков Як-25 была создана БРЛС "Сокол" , и её модификация "Орёл" для Су-11 , Як-28 и Су-15 . За счёт большего диаметра зеркала и большей мощности передатчика дальность обнаружения цели типа В-29 возросла до 40 км .

2. Второе поколение БРЛС использовало уже полупроводники и микроминиатюрные лампы , но принципиально от первого поколения не отличались .  К ним относятся БРЛС "Алмаз" самолётов Су-9 , "Сапфир-21" истребителей МиГ-21 , "Смерч" перехватчиков Ту-128 и "Смерч-А" для МиГ-25 . Основное отличие - снижение массо-габаритных характеристики и улучшение сопряжения с комплексами бортового вооружения , в первую очередь - с ракетами В-В с полуактивными ГСН .

3. Третье поколение преследовало цель обнаружения самолётов на фоне земли , т.е. летящих ниже носителя .
 Для выделения сигнала цели на фоне отраженных от земли применён метод селекции движущихся целей с внешней когерентностью . Опорный сигнал создавался за счёт отражения зондирующих импульсов от протяженных объектов на земле . После захвата цели БРЛС переходит в режим непрерывного излучения для подсветки цели при атаке ракетами с доплеровкими полуактивными ГСН .
Перой БРЛС стала "Сапфир-23" для истребителей-перехватчиков МиГ-23 и её модификация "Сапфир-25" соответственно для МиГ-25 .

4. К четвёртому поколению относят импульсно-доплеровские БРЛС с режимом квазинепрерывного излучения ( КНИ ) . Данный режим , используя высокую частоту повторения зондирующих импульсов ( причём каждая пачка импульсов состоит из пактов разных частот ) детектирует дижущиеся цели на фоне земли гораздо лучше . Но при этом значительно возрастает нагрузка на вычислительную подсистему БРЛС , первой БРЛС с полностью цифровой архитектурой стала APG-63 истребителя F-15 . У нас работы по созданию БРЛС начались с создания РЛС для истребителей МиГ-31 и Су-27 . При создании БРЛС "Заслон" впервые применена ФАР ( комплекс принят на вооружение в 1981 году ) . При создании БРЛС для Су-27 ставилась задача превзойти APG-63 , и для этого применили оригинальную антенну с электронным сканирование луча по углу места и механическим сканированием по азимуту со стабилизацией по крену . Идея была в том , что плоскость электронного сканирования антенны можно было совместить с двумя целями и добиться одновременного обстреля обеих ракетами Р-27 с полуактивной ГСН . К сожалению , созданный комплекс оказался неработоспособен в воздухе . Наряду с необходимостью коренной переработки и самого Су-27 , начались работы по созданию БРЛС одноканального наведения на базе создаваемой в то же время БРЛС Н-019 , истребителя МиГ-29 . Главным отличием стала увеличенная антенна и соответственно увеличенный её силовой привод . При этом возник неприятный момент - РЛС невидит цели расположенные ниже 3 градусов от плоскости горизонта , в момент смены полусферы наблюдения ( т.е. расположенные перпендикулярно вектору наблюдения ) . Для этого было введено инерциальное сопровождение таких целей . В 1985 году комплекс был принят на вооружение .
В 1983 году также завершились испытания истребителя МиГ-29 БРЛС которого отличалась большой степенью унификации с БРЛС Су-27 .

 На данный момент созданы БРЛС "Оса" для оснащения лёгких самолётов ( МиГ-2УБТ , в переспективе модернизация МиГ-21 ) и "Сокол" для оснащения тяжелых истребителей Су-37 , Су-30МК и Су-35 . Обе они оснащены ФАР и способны атаковать от 4 до 6 целей .

[Reflected sound]

 Как нетрудно догадаться , первые БРЛС небыли в полном смысле этого слова частью СУВ - они обеспечивали только обнаружение факта присутствия цели и приблизительный вывод истребителя к ней . Ситуация изменилась , с принятием на вооружение первых ракет Воздух-Воздух .
Первые принятые на вооружение в СССР ракеты наводились по радиолучу , методом "трёх точек" : после перевода РЛС в режим стрельбы , её луч жестко фиксировался по оси самолёта , и выпущенная ракета старалась держаться в этом луче . Пилот всё время должен был держать визир прицела на цели , что сковывало истребитель и позволяло атаковать только строго с хвоста и только большие маломаневренные цели . Не смотря на все недостатки , ракетное вооружение позволяло истребителю держаться вне зоны эффективного огня бортстрелков .
Первой ракеой этого типа стала К-5 ( Р-2-УС ) , поступившая на вооружение первых реактивных перехватчиков МиГ-17 . Интересной особенностью ракеты было применение свободного гироскопа для стабилизации ракеты по крену - это было необходимо для привязки команд управления в зависимости от принятой информации .
Начиная с 1954 года в СССР шли работы по созданию ракет с полуактивной РЛГСН , что освобождало носитель от сопровождения цели всем корпусом и расширяло возможные ракурсы обстрела .
 Из серии ракет успехом увенчалась программа создания К-8 ( Р-8 ) , принятая на вооружение в 1961 году . Наведение ракеты осуществлялось БРЛС "Орёл" или "Тайфун" истребителей Су-11 , Су-15 или Як-28П . Переходя в режим сопровождения , БРЛС подсвечивала выделенную цель серией импульсов , при этом захват цели осуществлялся при нахождении ракеты на подвеске . Для этого ось ракеты ( маневром истребителя ) совмещалась с направлением на цель , после получения подтверждения захвата цели ГСН ракеты , и при нахождении цели в зоне разрешенного пуска по дальности , производится пуск , после чего носитель свободен в маневрировании ( в пределах угла прокачки антенны , что составляет - 60° ) . Ракета могла поражать относительно маломаневренные цели ( маневрирующие с перегрузкой до 2G ) только в заднюю полусферу на дальностях от 2 до 12 км .
 При создании данной ракеты впервые столкнулись с трудностями создания гиростабилизированной антенны ГСН , которая должна была отслеживать цель вне зависимости от колебаний и маневров ракеты . Проблема состояла в том , что великолепно отрабатывая колебания по тангажу и рысканию , антенна "уходила" при колебаниях по крену . Математическое исследование законов движения оси антенны позволило прийти к новой схеме гиростабилизатора ( с шарнирным соединением корпусов гироскопов ) .
 Второй проблемой было появление так называемой "синхронной" ошибки . Основная причина её появления - разность преломления луча в зависимости от угла отклонения оси антенны от оси ракеты . Небольшой градиент возрастал по мере отклонения оси антенны , и вызывает ложный сигнал угловой скорости линии визирования . Возникшая положительная обратная связь приводила к раскачке ракеты и либо заканчивалась срывом наведения , либо недопустимым промахом .
На том техническом уровне с этим типом ошибки справились тщательным подбором материалов и индивидуальным тестированием каждого комплекта ГСН-обтекатель .
 Развитием ракет Р-8 стала модификация Р-98 ( 1965 год ) .
За счёт введения постоянно обращённой к земле компенсационной антенны , удалось повисить соотношение "сигнал/шум" и увеличить дальность захвата , теперь ракета могла атаковать цели в переднюю полусферу с дистанции до 18 км .
Для этого в ГСН ПАРГ-15 была введена дополнительная стабилизация ракеты относительно горизонта , вне зависимости от крена самолёта-носителя в момент пуска .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

Теперь рассмотрим подробнее - каким именно образом ракета попадает в цель ?

Задачу можно разложить на два этапа :
1) определение координат цели , отноительно ракеты
2) формирование сигналов управления

I
Итак , наш бортовой радар захватил цель и постоянно подсвечивает её серией зондирующих импульсов ( измеряя при этом дальность ) , ракета находится на пилоне подвески , ось самолёта-носителя ( и следовательно - ось ракеты и её ГСН ) совмещены с направлением на цель .
ГСН ракеты "увидела" цель , и подан соответствующий сигнал пилоту .
Исходя из скорости сближения ( при знании собственной путевой скорости , скорости ракеты и максимального времени её полёта ) СУВ рассчитывает зону возможного пуска ракеты , и при вхождении цели внутрь этой зоны формируется команда "пуск разрешен" . ПУСК ! Ракета уходит к цель .
Но цель маневрирует , на ракету действуют возмущающие силы и направление на цель неизбежно уходит от оси ракеты . Как-же ракета узнает , куда именно смещается вектор дальности ?
Для этого был применён метод конического сканирования . Ось главного лепестка диаграммы направленности антенны описывала конус , вокруг вектора дальности , и при смещении сигнала от цели из равносигнальной зоны , появлялась разница амплитуды принимаемого сигнала в зависимости от положения антенны ( мощность сигнала будет увеличиваться при приближении вектора дальности к оси диаграммы направленности ) . ГСН опираясь на эту разность поворачивала ось таким образом , чтобы сигнал от цели вновь вернулся к равносигнальной зоне . Угол отклонения координатора цели относительно корпуса ракеты фиксировался при помощи пары гироскопов .
Задача первой фазы достигнута - ГСН может следить за маневрирующей целью и знает угловые координаты цели , относительно корпуса ракеты .

II
В общем случае , задачей наведения является достижение совпадения координат цели и координат ракеты .
Основными исходными данными для решения являются угловые координаты цели в "ракетной" системе координат , но вариантов выполнения может быть несколько , все они называются методами наведения .
Простейший из них - "метод погони" , или прямое наведение . Суть его состоит в том , чтобы по возможности добиться нулевой разности углов координатора и оси ракеты . Метод максимально прост и потому нашел применение на ракетах первых поколений . Недостатками его является сложность атаки маневренных целей и неоптимальный путь ракеты , что приводит к уменьшению фактической дальности стрельбы . Поэтому ему на смену быстро пришел "метод параллельного сближения" , суть которого состоит в сохранении параллельности вектора дальности самому себе . В чистом виде способ неприменим , ввиду инерционности исполнительных махенизмов и реакции ракеты . И фактически реализуется "метод пропорциональной навигации" , когда величина управляющего сигнала выбирается таким образом , чтобы угловая скорость цели была пропорциональна ускорению ракеты ( в плоскостях наведения ) , т.е. ускорение ракеты тем меньше , чем меньше угловая скорость вектора дальности .
Метод пропорциональной навигации оказался настолько удачен , что применяется во всех ракетах до сих пор .
На этом завершается решение задачи второй фазы – выработка оптимальных команд исполнительным устройствам ракеты для обеспечения попадания в цель .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 В это-же время на вооружение перехватчиков Ту-128 посупает ракета Р-4 , со сходными ( но немного лучшими ) характеристиками .
Обладая значительной энерговооруженностью , Р-4 могла атаковать цели , находящиеся выше носителя на 3-5 км . В сочетании с мощной БРЛС "Смерч" , обеспечивающей обнаружение бомбардировщика на дальности до 50км , это позволило самолёты летать на средних высотах без выхода на высоту перехватываемой цели .
Основной задачей комплекса был перехват целей на большом удалении от охраняемого объекта ( рубеж перехвата по топливу составлял от 1100км при полёте на высоте 10 км до 850км при полёте на высоте 18км ) и действия группы перехватчиков автономно в районах , слабо охваченных радиолокационным полем наземных средств ПВО . Для этого группа могла сохранять строй или по данным своих БРЛС , или при полёте по навигационной аппаратуре с коррекцией от радионавигационной системы РСБН-2СА .

 Недостатком метода конического сканирования является уязвимость к амплитудным помехам , совмещённым с целью . При знании противником частоты сканирования , мощная помеха "ослепляет" ГСН или создаёт ложный сигнал , ведущий к срыву захвата . Уязвимость связана с АРУ - автоматический регулятор усиления , цель которого компенсировать усиление отраженного сигнала по мере сближения с целью .
С недостатком пытались бороться , вводя случайную частоту сканирования ( от экземпляра к экземпляру , на заводе задавалась одна из возможных частот ) , что вынуждало противника ставить помеху в более широком диапазоне , снижая спектральную мощность . Или путём сканирования по случайному закону .
Но оба метода оказались малоэффективными , и более не применялись .

 На смену методу с коническим сканированием пришли ГСН с моноимпульсным измерением углового рассогласования . Задача была в обнаружении смещения вектора дальности относительно оси координатора по одному сканирующему импульсу ( в предыдущем случае разность определялась по многим импульсам за один полный оборот тарелки антенны ) .
Для решения задачи в ГСН ПАРГ-12В ракеты Р-40 была применена антенна с четырёхлепестковой диаграммой направленности ( применена бизеркальная система Кассегрена ) - по паре лепестков на каждую плоскость . Оси лепестков слегка наклонены от оси координатора и образуют в центре равносигнальную зону , при смещении вектора дальности в паре лепестков возникала разница амплитуды сигналов , и в дальнейшем ГСН действовала аналогично предыдущей .
Для упрощения формирования команд наведения методом пропорционального наведения , все расчёты велись уже в антенной системе координат . Благодаря применению антенны Кассегрена удалось получить рекордные значения углов целеуказания : -70° , что вместе с пропорциональным наведением в антенных системах координат позволило атаковать скоростные цели под б’ольшими ракурсами . Но это породило и проблему - автопилот мог выдать такую команду , которая выведет ракету за предел допустимой перегрузки . Во избежание этого был введён контур , сравнивающий текущую перегрузку и её производную с пороговым значением , и при превышении его обнуляющий команду .

 Конструктивно , Р-40 интересна малой удельной нагрузкой на крыло , что позволяет атаковать цели на больших высотах . Для преодоления термических перегрузок во время длительного сверхзвукового полёта , корпус ракеты выполнен из титанового сплава и имеет теплоизоляцию . Боевая часть находится в хвостовой части , а сопловой блок состоит из пары сопел направленных в стороны ( располагается как раз перед БЧ ) . Благодаря расположению двигателя вблизи центра масс , упрощается стабилизация ракеты по мере выгорания топлива .

 Помимо полуактивной импульсной РЛ ГСН , ракеты могли оснащаться и ИК ГСН с охлаждением азотом , от находящегося на борту резервуара .

 Ракета Р-40 поступила на вооружение истребителей-перехватчиков МиГ-25 в 1969 году . Сам истребитель входил в состав автоматического комплекса перехвата МиГ-25П-40 , принятого на вооружение в 1972 году . Помимо собственного радиолокатора , истребитель мог принимать по командной радиолинии управления ( КРУ ) "Бирюса" сигналы наведения на ненаблюдаемую им цель .

 Комплексы перехвата Ту-128-С4 и МиГ-25П-40 были способны перехватывать сверхзвуковые цели на больших высотах , в том числе и на большом удалении . Для МиГ-25 была реализована схема полностью автоматического выполнения перехвата , за исключеием только взлёта/посадки .
Развёртывание подобных АКП привели к поиску новых схем преодоления ПВО , и взгляд специалистов в первую очередь упал на прорыв на малых и предельно малых высотах , так как БРСЛ того поколения были неспособны выделять цели на фоне подстилающей местности . И одновременно с этим , встал вопрос о поражении таких целей .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 Для выделения целей на фоне подстилающей поверхности в нашей стране были начаты работы по созданию импульсно-допплеровской БРЛС "Сапфир-23" , которой предполагалось оснастить истребитель МиГ-23 . Как уже отмечалось , для поиска целей был применён принцип селекции движущихся целей с внешней когерентностью .
Суть метода состоит в измерении времени запаздывания сигналов в двух и более зондирующих импульсах . При отражении от условно неподвижной земли ( при неизменном положении оси антенны можно принять подобное допущение ) запаздывание отраженных сигналов одинаково , но в случае с движущимся объектом запаздывание будет либо увеличиваться , либо уменьшаться . Для надёжного детектирования столь малых величин времени может быть применён фазовый детектор , состоящий из сумматора , амплитудного детектора и разделительного конденсатора . Для обеспечения возможности сравнения фаз необходимо иметь стабильный опорный генератор ( гетеродин ) . Чуствительность детектора такова , что при задержке всего на половину периода колебания , видеосигнал на выходе конденсатора меняет полярность на противоположную . Таким образом , принимая одновременно два сигнала – от земли и от движущегося объекта и пропуская их через детектор , на выходе получим два пика с неизвестной заранее амплитудой и фазой . При обработке второго импульса , получим одинаковый по фазе и амплитуде пик от земли , и изменившийся пик от сдвинувшегося объекта . Если вычесть из первого импульса второй , то одинаковые пики земли компенсируют друг друга , полностью самоуничтожившись , а пик от цели останется . При сравнении последующих зондирующих импульсов будет получен пульсирующий сигнал от цели , а все пики земли будут компенсироваться . Цель достигнута – выделен полезный сигнал на фоне земли . Метод СДЦ столь же изящен и прост в описании , сколь оказался сложен в реализации . В первую очередь потребовалось добиться высокой степени стабильности частоты излучателя при низком уровне собственного шума , и обеспечить большой динамический диапазон приёмника ( иначе появлялось большое число ложных целей ) . Так как земля будет не идеальной плоскостью , пришлось ввести пороговый фильтр который отсеивает незначительные флуктуации пика земли , но это загрубляло БРЛС . Большим недостатком было наличие так называемых «слепых скоростей» - такие значения радиальной скорости цели , при которой задержка сигнала равна одному периоду . В результате чего сигнал перестаёт пульсировать и компенсируется , в купе с пороговым фильтром это давало кумулятивный эффект и «слепая скорость» превращалась в некий диапазон скорострей , недоступных для детектирования . Но не смотря на все недостатки , данный тип радара давал огромное преимущество .
 Разработка «Сапфир-23» потребовала концентрации усилий большого числа НИИ , и увенчалась успехом - в 1976 году самолёт МиГ-23 и СУВ «Сапфир-23» был принят на вооружение .
 Но для нового самолёта нужны и новые ракеты . Для сопровождения цели на фоне земли было решено использовать метод постоянной подсветки цели и доплеровскую ГСН ( аналогичный путь выбрали и наши потенциальные противники , в своём комплексе F-4 с ракетами AIM-7E /E-2 чуть ранее ) . Во время начала работ , был получен «подарок» в виде нескольких ракет AIM-7E Sparrow со сбитого F-4 Phantom , и в 1967 году были начаты работы по копированию данной ракеты , так как чем закончится разработка отечественной К-23 ( такой индекс получила новая ракета в КБ )неизвестно , а у американцев уже была готовая ракета работающая по целям на фоне земли . Копия получила индекс К-25 . Однако помимо сходств , ракеты имели и существенное различие – в то время как К-23 имела моноимпульсную ГСН , AIM-7E до сих пор работала по принципу конического сканирования . В итоге обе работы были доведени до опытного производства и лётных испытаний , после чего К-23 в 1973 году принята на вооружение , а тема К-25 закрыта .
 Помимо прогрессивного моноимпульсного метода сопровождения , Р-23 ( такой индекс получила ракета после принятия на вооружение ) имела и другие особенности , в первую очередь – фазовый метод детекции отклонения вектора дальности от оси координатора . Суть его состоит в том , что оси всех 4-х лепестков направленности антенны теперь не сходятся в одной точке , а параллельны друг другу . Принимаемый сигнал от цели на паре лепестков имеет одинаковую амплитуду , но из-за разности пути ( приёмник , в сторону которого смещается цель ближе , и путь радиосигнала до него короче ) будет наблюдаться разность фаз принимаемых сигналов , по которой и определяется направление смещения метки цели . Сам сигнал цели выделяется по доплеровскому смещению на фоне условно неподвижной земли , при этом ГСН следит за монотонно меняющимся сигналом , не реагируя на все остальные . Применение ГСН данного типа сделало практически невозможным срыв наведения в результате воздействия амплитудных помех цели .

[Reflected sound]

 Важной особенностью всех ракет с доплеровской ГСН работающей на непрерывном подсвете цели была невозможность захвата с подвески , так как близость собственной БРЛС вносила чрезмерные помехи . Недостаток обходился захватом после пуска , когда в течении первых 2-3 секунд ракета управляется автопилотом , выходя в заранее исчисленную точку пространства при ГСН ориентированой в сторону цели .
 В 1981 году принята на вооружение глубоко модернизированная версия ракеты – Р-24 . Главным отличием было введение инерциального участка полёта , на котором ракета продолжает следить за мнимой целью ( параметры дальности , курса , угловых координат и скорости которой вводятся до пуска ) до её захвата ГСН , с учётом реального перемещения самой ракеты . Участок инерциального наведения позволил увеличить дальность пуска с 25 до 32 километров в ППС ( и с 15 до 20 в ЗПС ) . По традиции , выпускалась и версия ракеты со всеракурской ИК ГСН , фотоприёмник которой охлаждался азотом , основные ТТХ обоих вариантов идентичны , разница в аэродинамических характеристиках носовых обтекателей ГСН компенсировалась соответственно подобраных небольших дестабилизаторов , что позволило не менять ни конструкции ракеты , ни систем управления и стабилизации .
 После угона МиГ-25 в Японию , страны НАТО получили детальные сведения о его БРЛС , и хотя ракет на борту небыло , по режимам работы радара специалисты легко извлекали требуемую информацию о них . Это потребовало срочной модернизации самолёта ( помимо смены всей системы опознавания «свой-чужой» вообще ) , и в результате была разработана модификация «Сапфир-25» . ГСН ракет Р-40 была несовместима с ней , и на вооружение принята модель Р-40Д , с ГСН на базе ракеты Р-24 . И хотя диаметр корпуса Р-40 был больше , поставить антенну большего диаметра не удалось , так как это повышало остроту диаграммы направленности и соответственно – жесткость уловий по точности наведения координатора на цель для её захвата . Уменьшились при этом и углы прокачки линии визирования ( с 70° до 50° ) и угловая скорость сопровождения , но благодаря возможности атаки целей на фоне подстилающей поверхности и увеличении дальности пуска с 30км до 40км ( в ППС ) эффективность ракеты возросла .
Но время уже ставило новые задачи ...

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 На смену концепции высотного прорыва сверхзвуковых бомбардировщиков или маловысотного «просачивания» пришла новая угроза – залповое применение крылатых ракет идущих на малой высоте . Помимо этого значительно усложнился наряд сил , выделяемых для преодоления ПВО и количество целей резко возросло . Всё это , в купе с малым покрытием территории страны сетью радиолокационного наблюдения и целеуказания побудило начать работы над новым комплексом перехвата .
 Первоначально работы шли над улучшением удачного перехватчика МиГ-25 , но вскоре объём изменений стал настолько велик , что всякая преемственность была потеряна , и машина получила собственный индекс МиГ-31 .
В основу концепции нового перехватчика легли требования :
а) возможность перехвата целей как в свободном пространстве , так и на фоне подстилающей поверхности
б) обеспечение дальнего рубежа перехвата , упреждающего пуск тактических ракет по охраняемому объекту
в) ведение автономного патрулирования в составе группы над месностью , не покрытой радарным полем
г) координация действий других истребителей ПВО .
 Центральной частью СУВ «Заслон» стала новая БРЛС , антенна которой была выполнена в виде пассивной фазированой антенной решетки ( ФАР ) с электронным сканирование луча по азимуту и углу места . Помимо нового типа антенны , применялись и новые методы выделения целей – теперь БРЛС работала в режиме квазинепрерывного излучения с частотой повторения импульсов до 200 кГц , и доплеровский принцип селекции целей . В режиме КНИ каждый последующий пакет когерентен предыдущему , в результате чего повышаются энергетические параметры принятого сигнала , за счёт накопления электромагнитной энергии от нескольких пакетов зондирующих сигналов – это позволило повысить дальность обнаружения . Выделение цели за счёт доплеровского смещения частоты отраженного сигнала потребовало существенно повысить быстродействие БЦВМ , так как решение о наличии сигнала цели производилось на основе дискретного преобразования Фурье по выборке порядка N=1000-4000 чисел ( зависит от частоты повторения и спектра принимаемый сигналов ) . Фактически , можно говорить о разбиении принятого сигнала на N узкополосных фильтров , в каждом из которы происходит накопление энергии когерентных импульсов , и при превышении порогового значение фиксируется факт обнаружение цели .
 Процедура дискретного преобразования Фурье считается оптимальным алгоритмом выделения полезного сигнала с неизвестной заранее доплеровской частотой и начальной фазой , но требует огромной вычислительной мощности , в связи с чем оптимальный алгоритм несколько упрощался с целью снизить нагрузку на БЦВМ .

[Reflected sound]

 Новизна работ и большой объём инноваций делали доводку системы непростой задачей , для ускорения внедрения был создан комплекс полунатурного моделирования – в радиобезэховой камере перед антенной БРЛС на расстоянии 20-25 метров ставился имитатор цели , и в этой камере отрабатывались все составляющие части БРЛС в режиме имитации всех типов задач . На конечном этапе работ , БРЛС ( получившая индекс 8Б ) поднялась в воздух в 1975 году на борту летающей лаборатории ( пероборудованый Ту-104 ) . Первый полёт на борту МиГ-31 – годом позже , и по завершению всех опытных работ и гос.испытаний в 1981 году СУВ «Заслон» в составе истребителя МиГ-31 принята на вооружение .
 Возможность безинерциального переброса луча позволила реализовать обстрел сразу четырёх целей ракетами с полуактивной РЛ ГСН – мгновенное перемещение луча от цели к цели давало достаточный энергетический уровень отраженного сигнала для надёжного захвата .
 Основным вооружением МиГ-31 является ракета Р-33 , с полуактивной РЛ ГСН с захватом на траектории ( ИК ГСН на ракетах данного типа не применялась ) и инерциальным участком полёта . ГСН ракеты схожа с ГСН ракеты Р-24 , но имеет и отличия – примена не силовая ( гироскопическая ) , а индикаторная система стабилизации директора цели и оценки угловых координат цели основаная на датчиках угловых ускорений . Так как подсветка целей идёт прерывисто , то ГСН ракт работает в строгой согласованности с тактами подсвета «своей» цели , всё остальное время не ведя приём а выработка команд наведения идёт по прогнозируемому расположению цели . В задачу СУВ теперь входит не только выработка данных стартовой поправки ракеты , но и прогнозирование точки захвата цели на траектории ( и соответственно – положения коррдинатора цели ) , причём дистанция инерциального участка может достигать 30км . Помимо четырёх ракет , находящихся на подфюзеляжных подвесках ( в полуутопленом положении ) самолёт может нести ПТБ и до четырёх ракет среднего радиуса класса Р-40Д ( с тепловой или ИК ГСН ) .
 Помимо БРЛС 8Б в состав СУВ вошел и выдвигаемый теплопеленгатор 8ТК , его наличие позволяло скрытно сопровождать цели в ЗПС на дистанции до 40 километров . Большой объём информации , поступающий с БРЛС , теплопеленгатора и по внешним каналам связи вынудил ввести в состав экипажа штурмана-оператора , но он получил индикатор тактической обстановки большого формата что несомненно повысило эффективность его рабочего места . Основным методом ведения боевых действий нового перехватчика есть дежурство в составе звена из четырёх машин , объединённых общим информационным полем , для чего установлена аппаратура закрытой двусторонней связи АПД-518 , обеспечивающая автоматический обмен тактической информацией . Причём был реализован интересный режим обстрела целей двумя самолётами – первый , достигнув рубежа пуска и запустив ракеты сразу отворачивает в сторону , для выхода из под возможной встречной атаки , а наведение осуществляет идущий сзади . На СУВ при этом возлагается дополнительная нагрузка – отождествление целей , т.е. сравнение координат реально наблюдаемых БРЛС целей с данными принятыми с других бортов . Всё это стало возможно благодаря переходу на чисто цифровые методы обработки сигналов на БЦВМ «Аргон-15» , принявшей на себя все функции по компексированию систем .
 Важной особенностью комплекса является возможность координации действий других истребителей ПВО , в таком случае звено МиГ-31 работает как единый самолёт ДРЛО , ведя обнаружение целей , и выдачу целеуказания на перехватчики других моделей и в первую очередь – Су-27 .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 Рассмотрим принципы работы БРЛС с режимом КНИ чуть более подробно . Первое , что бросается в глаза – кажущаяся невозможность определения дальности до цели . На БРЛС импульсного типа дальность определялась по времени запаздывания зондирующего импульса , и излучение следующего происходило только спустя время , неободимое сигналу на возвращение с максимальной дистанции работы радара . В новой БРЛС излучение сигналов происходит практически постоянно , и однозначно определить время запаздывания конкретного импульса невозможно . Для определения дальности в режиме КНИ было разработано несколько методов :
а) Режим линейно-частотной модуляции . Излучение зондирующих импульсов по обнаруженной цели происходит не на одной частоте , а на плавно меняющейся во времени ( даже в одном зондирующем импульсе ) – это даёт дополнительное доплеровское смещение сигнала от цели , по которому и вычисляется дальность . Метод хорош практически мгновенным определением дальности , но точность его невелика , погрешность достигает километров . Вдобавок падает спектральная мощность сигнала , снижающая дальность измерения координат , относительно дальности обнаружения .
б) второй метод требует излучения пакетов зондирующих сигналов на двух ( или трёх ) различных частотах и с разной ( но близкой ) периодичностью . При этом существует некий интервал времени ( значительно больший , чем период повторения для каждой из частот ) , когда излучение всех заондирующих импульсов происходит одновременно . Соответственно , для определения дальности считают запаздывание только тех импульсов , которые были приняты одновременно на всех частотах . Точность этого метода равна точности обычного импульсного детектора дальности , но требует значительной мощности излучателя , так как спектральная мощность падает , а с ней и дистанция обнаружения .
в) И третий способ – метод вобуляции частоты повторения зондирующих импульсов . В режиме определения дальности БРЛС излучает импульсы через различные интервалы . Принимаемые последовательности импульсов сравниваются с посылаемых на основе метода распознавания образов . Точность определения дальности не отличается от предыдущего случая , и отсутствует падение спектральной мощности , за счёт облучения на одной частоте . Но метод требует значительной вычислительной мощности БЦВМ .

 Теперь коснёмся теплопеленгаторов . Первый теплопеленгатор был введён уже на перехватчике МиГ-23 , и после этого стал неотъемлемой частью как специализированных перехватчиков , так и фронтовых истребителей . Рассмотрим теплопеленгатор 8ТК истребителя МиГ-31 . Для детекции теплового излучения двигателя цели был применён фотоприёмник в виде линейки чуствительных элементов и системой зеркал , обеспечивающих сканирование заданного сектора пространства ( при этом пилот может выбирать между узким и широким полем обзора ) .
 Очевидным недостатком данного решения является низкая чиствительность , связанная с небольшим временем экспозиции фотоприёмника при сканировании текущей строки – так как для более точного определения координат движущейся цели необходимо сканировать сектор обзора как можно чаще . Второй недостаток кроется в наличии системы развертки изображения , что увеличивает массу теплопеленгатора и инерционность .
 Математически , выделение сигнала цели и её сопровождение повторяет модель зрения самого человека . После завершения сканирования сектора обзора и перевода полученных данных в цифровой вид ( амплитуда силы тока на каждом элементе в каждой из «строк» ) , на выходе получается двумерная матрица . Различными преобразованиями ( Фурье или иными ) происходит отсеивание несущественной информации ( цифровое сжатие ) и выделение сигнала цели в группе элементов матрицы . Неизвестная заранее мощность фонового сигнала делает невозможным применение простых пороговых фильтров и требует такого сложного математического подхода . Как мы видим , методы распознавания цели и для БРЛС с режимом КНИ , и для теплопеленгаторов дают существенную нагрузку на вычислительную систему , и эффективность средств обнаружения ставится в прямую зависимость от быстродействия БЦВМ и совершенства математического аппарата .

[Reflected sound]

Итак , каковы задачи СУВ современного истребителя ?
В первую очередь , это обнаружение целей с помощью БРЛС , теплопеленгатора или получение данных о цели от внешнего источника . После перехода в режим сопровождения и назначения очерёдности обстрела целей , СУВ в зависимости от выбранных ракет начинает рассчёт зоны разрешенного пуска по целям и при вхождении в зону , выдачу пилоту сигнала о разрешении на пуск . При этом непрерывно формируется полётное задание для ракеты – модель движения цели , стартовая поправка , время включения ГСН и её начальная ориентация ( в случае если ГСН не следит за мнимой целью с момента пуска ) . Если применяются ракеты с каналом радиокоррекции ( о них ниже ) , то в задачу СУВ входит и выдача корректирующих команд ракетам , в соответствии с маневрами целей . И конечно же необходимо выводить на индикаторы пилота и/или оператора тактической инфрмации , данных о параметра движения целей , остатке вооружения и действиях других перехватчиков .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 До сих пор рассматривались только СУВ специализированных перехватчиков , ниже будет рассмотрена история развития СУВ фронтовых истребителей .
 Начальной точкой отсчёта можно будет принять истребитель МиГ-21 , серийное производство которого началось в самом конце 50-х годов прошлого века . Основным его вооружением стали ракеты семейства К-13 . В 1957 году в СССР были доставлены обломки и неразорвавшиеся ракеты AIM-9B Sidewinder с тепловой ГСН , производства США , и начались работы по её воспроизводству . Надо заметить , ракеты семейства Sidewinder оказались чрезвычайно удачными по заложенным техническим решениям , и стали прототипами для управляемых ракет не только СССР , но и многих других стран , и до сих пор являются основными ракетами ближнего боя стран НАТО ( и не только ) . Перое , что обращает на себя внимание – большое относительно удлинение ракеты при малом калибре – до 20 ( и более , на ряде моделей ) при диаметре корпуса 127мм ( 5 дюймов ) . Это позволило снизить лобовое сопротивление . Наличие предельно смещенных назад крыльев создаёт значительный стабилизирующий момент , и упрощает систему стабилизации ракеты , в это же время рули вынесены максимально вперёд , и весьма эффективны во всём диапазоне скоростей . Вторая особенность рулевого привода – отсутствие обратной связи , при этом конфигурация рулей и расположение оси подобраны так , что отклонение плоскостей обратно пропорционально скоростному напору , а перегрузка соответствует коменде вне зависимости от скорости и других условий полёта . Рассуждения приблизительны , но такая схема управления доказала свою эффективность в очень большом диапазоне условий применения . Но самой интересно особенностью оказалась система стабилизации ракеты выполненная на роллеронах . На концах крыльев сделаны небольшие свободно отклоняемые поверхности со встроенными гироскопами , раскрутка которых производится набегающим потоком ( гироскоп выполнен в форме зубчатого колеса , зубья котоорого подобны пиле а не шестерне – с пологим задним скатом и плоским передним , практически параллельным радиусу ) . За счёт малого веса роллерона и значительного стабилизирующего момента относительно массивного гироскопа даже при небольших углах отклонения ракеты свободно поворачивающийся на шарнире роллерон отклоняется , создавая эародинамический момент , направленый на парирование колебаний . Наличие роллеронов на всех 4-х крыльях обеспечивает демпфирование ракеты по всем осям ( углу рыскания , тангажа и крена ) . Всё это позволило создать предельно простую и лёгкую систему управления и стабилизации ракеты . При воспроизведении ракеты были оставлены без изменений основные размерности и сохранены все особенности ракеты-прототипа ( за исключением демпфирования – в Р-3 , такой индекс получила ракета при принятии на вооружение , оно осуществлялось только по осям тангажа и рыскания ) , таким образом преемственность хорошо заметна даже на внешнем виде . В состав вооружения МиГ-21 входили две ракеты и радиодальномер СРД-5 . Захват цели осуществлялся ракетой при точном совмещении оси ГСН ( маневром истребителя ) с целью . Применение неохлаждаемого ИК приёмника ГСН вводило ограничение на пуск только в заднюю полусферу цели . Функции СУВ сводились только к измерению дальности до цели и при наличии сигнала о захвате цели ГСН , формирование сигнала «пуск разрешен» если дистанция находится в интервале от 1 до 7 километров .

[Reflected sound]

 Ограниченность полусферы атаки и необходимость «ловить» цель осью ГСН существенно снижали эффекивность ракет в ближнем бою . Для разерешния этих трудностей была создана ракета Р-3Р с радиолокационной полуактивной ГСН работающей в импульсном режиме и с коническим сканированием диаграммы направленности . Наличие РЛ ГСН позволило несколько расширить ракурс цели при атаке и сделало возможным захват цели в конусе 10° . Для применения ракет Р-3Р истребители МиГ-21С , СМ и СМТ устанавливалась усовершенствованная БРЛС РП-22 . Серийное производство ракет Р-3Р началось в 1967 году . Но развитие семейства на этом не остановилось – благодаря применению охлаждаемого фотоприёмника и миниатюризации его оптической систему удалось увеличить дельность захвата цели и одновременно снизить лобовое сопротивление ( теперь обтекатель имел не полусферическую форму , а оживальную с небольшим полусферическим носком ) , что повысило дальность пуска до 15 км в ЗПС . Одновременно были введены росслероны , обеспечивающие трёхосевую стабилизацию , как и на оригинале . Получившая индекс К-13М ракета поступила на вооружение истребителей МиГ-21 и МиГ-23 в 1973 году . Повышенная скорость слежения за целью и высокая маневренность ракеты позволяла атаковать цели , маневрирующие с вдвое большей перегрузкой ( до 6G , против 2-3Gу ракет Р-3 ) . Следующим шагом было введение возможности захвата цели в конусе +/1 12° , благодаря сопряжению ГСН с осью БРЛС , следящей за целью на ракете Р-13М1 ( 1977 год ) .
 Финальной версией линии развития ракеты К-13 стала разработка ракеты ближнего боя Р-60 , принятой на вооружение в 1974 году . Требования к ней были сформулированы после ряда конфликтов 60-х годов . Основными направлениями стали :
Миниатюризация ракеты , для увеличения боекомплекта
Обеспечение захвата цели не только маневром носителя
Снижение минимальной дистанции пуска
Поражение высокоманевренных целей
 Масса ракеты была сокращена до 43,5кг , при БЧ в 3кг ( что считалось достаточным для поражения цели прямым попаданием в двигатель ) , ГСН могла захватывать цели в конусе - 12° от своей оси и благодаря высокой маневренности поражать цели на дистанциях от 300 метров до 8 км . Модернизированная ракета поступила на вооружение в 1979 году под индексом Р-60М , основными отличиями стала охлаждаемая ГСН , что повысило помехоустойчивость , несколько расширилась зона захвата цели – до - 20° и выозросла допустимая перегрузка маневрирования цели – до 8G . Удачной ракетой оснащались почти все типы истребителей и некоторые вертолёты . В США проводились работы по созданию аналогичной ракеты LCLM , но на вооружение она принята не была . На нашло продолжения развитие малогабаритных ракет и в СССР . Причиной этих двух фактов стало исследование динамики маневренного боя , в результате которого обе стороны пришли к выводу о необходимости всеракурсности захвата цели ракетами ближнего боя .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 С середины 70-х годов начинаются работы по созданию следующего поколения ракет ближнего боя , одновременно разрабатывались ракеты К-14 ( глубокая модернизация Р-13М1 ) и новая малогабаритная ракета К-73 . Поначалу , К-73 должна была иметь бескрылую компоновку с газодинамическим управлением и ГСН с захватом только в ЗПС , тогда как К-14 предполагалось оснастить всеракурсной ГСН . Однако нецелесообразность создания переспективных ракет с ГСН ограниченной ракурсностью захвата цели была очевидна , и первоначальный вариант был отвергнут заказчиком . При содействии ГосНИИАС и завода «Арсенал» для ракеты была создана принципиально новая ИГ ГСН «Маяк» с фотоприёмником глубокого охлаждения , обеспечивающая захват цели с любого ракурса . Существенное различие в массе и габаритах привело к увеличению веса ракеты и выходе её из класса «малогабаритных» , ввиду явного преимущества К-73 по возможности поражеия маневрирующих целей и углам целеуказания , работы над К-14 прекратили . Р-73 поступила на вооружение в 1983 году . Главными её отличительными особенностями стали возможность захвата целей в переднюю полусферу с дистанции 8-10км ( в ЗПС – 10-15км ) и газодинамическое управление на активном участке , что позволило запускать ракеты при большой угловой ошибке . Возможность прокачки координатора цели в диапазоне - 60° ( целеуказание перед стартом - -45° ) с большой скоростью ( до 30°/сек. ) и отличная реакция на управление достигнутая отклонением вектора тяги на активном участке , позволяют перехватывать цели маневрирующие с перегрузкой до 12G , т.е. практически ни одна пилотируемая цель не в состоянии маневром выйти из зоны слежения ГСН и предотвратить попадание . Подобные характеристики особенно важны в ближнем бою на минимальной дальности , но после ихрасходования топлива ракета управляется только аэродинамическими рулями и её маневренные характеристики значительно падают .

[Reflected sound]

 При создании новых истребителей МиГ-29 и Су-27 было принято решение оснастить их одним типом ракет , но различающихся по ТТХ . Новая разработка К-27 была выполнена по модульному принципу – имель по два варианта ГСН и двигателя . Более тяжелая и «дальнобойная» версия «Э» ( энергетическая , а не экспортная ) для истребителя Су-27 и более лёгкая для МиГ-29 . Обе они могли быть оснащены либо полуактивной радиолокационной ГСН , либо всеракурсной ИК ГСН . При формировании требований к новой ракете основной задачей видилось достижение превосходства над принятым на вооружение в 1975 году комплекса в составе истребитея F-15A с БРЛС APG-63 и ракетой AIM-7F Sparrow . Но обеспечить превосходство в дальности пуска никак не удавалось , так как чуствительность ГСН и энергетика БРЛС не позволяли осуществить захват цели на дальности , больше чем у указанного комплекса . Решением стала разработка режима инерциального наведения с коррекцией от БРЛС носителя . Кажущаяся простота на деле обернулась сложнейшей проблемой сопряжения систем координат носителя и ракеты после её старта . Положение усугублялось невозможностью установки на борту ракеты БЦВМ – все рассчёты требовалось произвести на БЦВМ носителя и «сбросить» на ракету уже готовое полётное задание и ограничиться простейшами коррекциями на этапе инерциального полёта . В результате оформилось решение , когда гироскоп стабилизации антенны несёт на себе и датчики ускорений и перед стартом ему задаётся такое положение , при котором его ось будет направлена на цель в момент её захвата по истечению инерциального участка . Положение ентенны запоминается и БЦВМ носителя , после чего происходит непрерывное вычисление координат цели в «ракетной» системе координат . На ракету передаются поправки угла установки ГСН , учитывающие маневрирование цели . Ракета управляется таким образом , чтобы при неподвижной ГСН ( отклонённой на некоторый угол от оси ракеты ) обнулять проекции вектора дальности на плоскость , перпендикулярную оси антенны . Т.е. фактически реализуется метод параллельного сближения на участке инерциально-корректируемого наведения . После захвата цели , наведение происходит уже в подвижной системе координат отслеживающей цель ГСН методом пропорционального наведения . Режим коррекции на инерциальном участке позволил увеличить дальность пуска до 2-2,5 дальностей захвата цели ГСН , и в случае применения Р-27Э с истребителя Су-27 перехватывать цели в ППС удалённые на 70км .
 Конструктивно , ракета интересна плоскостями управления большого размаха и сложной формы . Такая их конфигурация обеспечивает сохранение эффективности на больших углах атаки и повышает маневренность ракеты . Небольшие дестабилизаторы различны на ГСН разных типов и компенсируют их аэродинамическое несоответствие , что позволяет обходиться одинаковыми системами стабилизации и управления вне зависимости от комплектации ракеты . Таким образом , с принятием на вооружение в 1984-85 годах серии ракет Р-27 завершилось формирование вооружения Воздух-Воздух советских истребителей 4-го поколения МиГ-29 и Су-27 .

 Интересно проследить влияние новых разработок на старые модели . Первый прецендент случился после принятия на вооружение серии К-13 – тогда ракету Р-2-УС оснастили ИК ГСН , освободив носитель от жесткого сопровождения цели после пска . Ракета получила индекс Р-55 . Затем , в процессе работ по теме К-27 , ряд новых разработок был применён при глубокой модернизации ракеты Р-23 , так родилась Р-24 . И в завершении – уже упомянутый случай замены ГСН ракеты Р-40 .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 При анализе факторов снижающих эффективность вооружения Воздух-Воздух средней дальности , внимание в первую очередь сосредотачивается на полуактивной РЛ ГСН – необходимость подсвета цели до момента попадания сковывает маневры уклонения от встречной атаки и непозволяет атаковать несколько целей одновременно ( кроме самолётов , оснащённых БРЛС с ФАР ) . Для преодоления данного недостатка был выдан заказ на проектирование ракеты с активной РЛ ГСН . ГосНИИАС требовалось оценить представленные концепции двух КБ – «Вымпел» и «Молния» . КБ «Вымпел» предложило по сути глубокую модернизацию ракеты Р-24 , а КБ «Молния» - уменьшенную версию Р-40 с новой ГСН . И хотя оба проекта были неудовлетворительны , насущная потребность в новой ракете вынудила принять проект «Вымпела» . В ходе разработки переспективных истребителей , было выдвинуто требование по внутреннему размещению боекомплекта , что жестко ограничивало массо-габаритные параметры новой ракеты , а проектируемая в них не вписывалась . Возникший конфликт между разработчиком и заказчиком был решен силовым методом – был выработан эскиз ракеты с указанием весов и предельных габаритов , в которые требовалось уложиться , эскиз был утверждён министром авиационной промышленности Силаевым . Подход оправдался – переработанный проект достаточно точно соответствовал предъявленным требованиям и незначительно превышал стартовую массу эскиза . Р-77 успешно прошла гос.испытания в 1994 году и была прнята на вооружение .
 Основой ГСН являлась активная РЛ ГСН с щелевой антенной работаящая в импульсном режиме , при этом во избежание наведения ложных сигналов приёмник «запирается» на время излучения зондирующего импульса . Автопилот выполнен на бесплатформенной инерциальной системе навигации , с применением высокоточных датчиков угловых и линейных ускорений . В отличии от Р-27 , на ракете применена БЦВМ с полностью цифровой обработкой сигналов и предпусковой калибровкой всех систем . Наличие мощного вычислителя на борту , позволило принимать команды коррекции независимо для самой ракеты и координатора цели , что оптимизирует траекторию . Всё это позволило повысить дальность пуска до 4-5 дальностей захвата .
 Конструктивно , ракета интересна применением крыла сверхмалого удлиннения и решетчатыми рулями . Такое крыло увеличивает жесткость корпуса ракеты и значительно снижает габариты . Особенностью решетчатых рулевых поверхностей ( к тому моменту давно уже применяемых в космонавтике ) является малый шарнирный момент практически во всём диапазоне скоростей , что позволило оснастить их миниатюрными приводами малой мощности и соответственно – с небольшой массой . Для внутреннего и конформного размещения ракет на будущих истребителях предусмотрена возможность оснащения рулей механизмом складывания вперёд .
 Применение ракеты возможно практически с любого носителя , оборудованного какими угодно средствоми измерения угловых координат цели – как БРЛС , так и оптическими . При пуске с небольшой дальности ( до 1,5 дальностей захвата ) ракета полностью автономна и не требует внимания носителя . При стрельбе на большую дистанцию ракета принимает команды коррекции с борта носителя . Благодаря активной РЛ ГСН возможно обеспечить пуск нескольких ракет по разным целям без перехода на их непрерывное сопровождение .
 В данный момент идут работы по совершенствованию ракеты , основными направлениями являются :
Увеличение дальности пуска
Повышение точности
Возможности поражать малозаметные цели на предельно малых высотах , в том числе и такие , как вертолёты в режиме висения

 Модернизированные перехватчики МиГ-31М ( БМ ) получили новую БРЛС со значительно увеличенной дистанцией обнаружения ( до 300км по цели типа бомбардировщика ) и новые ракеты Р-37 . Благодаря более мощному двигателю с увеличенным временем работы и повышению точности автопилота дальность пуска составила до 280км .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 Основными разработчиками как самих истребителей , так и их вооружения среди западных стран можно считать США , Великобританию и Францию . Именно их модели самолётов и ракет часто становятся основой для копирования или глубокой модернизации другими  странами .
 Первой ракетой Воздух-Воздух , принятой на вооружение в США была AAM-N-2 Sparrow-I , разработка которой шла с 1946 года ( приятие на вооружение 1955г. ) . Наведение осуществлялось в луче радиолокатора носителя , сопровождающего цель , при этом отклонение ракеты от линии визирования детектировалось благодаря коническому сканированию – при выходе из равносигнальной зоны стабилизированная по крену ракета принимала более мощный сигнал и принимала меры к возвращению . Недостаток метода наведения по трём точкам был очевиден , и производство ракет прекратили в 1957 году . Носителями были палубные истребители F3D-2M , F7Y-3M и F3H-2M .
 Разработанную в 1955 году полуактивную РЛ ГСН установили на ракету AAM-N-3 Sparrow-II ( в целом , аналогичной предыдущей ) , но выпуск был быстро прекращён , ввиду появления более совершенной модели AAM-N-6 Sparrow-III , которая позже получила индекс AIM-7C Sparrow . ГСН работала в импульсном режиме с коническим сканированием .
 Основными носителями ракет AIM-7C были истребители семейства F-4 Phantom . СУВ AMCS "Aero-1A" ( fire control system - FCS ) строилась вокруг БРЛС фирмы Westinghouse "AN/APQ-50" , выполненной на вакуумных лампах , с диаметром антенны 24 дюйма ( 61 сантиметр ) . Импульсная БРЛС работала в Х диапазоне и позволяла выделять цели на фоне подстилающей поверхности . Однако уже начиная с 19-ой построенной машины БРЛС заменили на AN/APQ-72 c антенной диаметром 30 дюймов ( 76 сантиметров ) . Носовая часть была изменена , для размещения антенны , и в результате F-4 обрёл свой легко узнаваемый силуэт носовой части . В дополнение к БРЛС F-4B оснащался теплопеленгатором AN/AAA-4 IRST (infrared search and track ) под носовой часть .
 После производства 2000 ракет AIM-7C в 1959 году ей на смену пришла модель AIM-7D с новым двигателем и несколько улучшенной ГСН ( произведено 7500 ракет ) . И в 1963 году принимается на вооружение следующая версия – AIM-7E . Основными изменениями стал новый двигатель , повысивший дальность стрельбы до 35км в ППС и новая ГСН непрерывного излучения с доплеровским фильтром цели , способная отслеживать цель на фоне подстилающей местности . Применение ракет AIM-7 во Вьетнаме выявило ряд серьёзных недостатков , в первую очередь очень большую «мёртвую зону» - минимальная дистанция пуска составляла 1500 метров . В результате работ по устранению отмеченных недостатков с 1969 года выпускалась модель AIM-7E-2 со значительно уменьшеной минимальной дистанцией пуска и повышенной маневренностью .
 После выпуска сейри F-4C и F-4D , незначительно отличавшихся друг от друга в 1967 году совершил первый полёт истребитель F-4E . В удлинённой носовой части помещался радар AN/APQ-120 в конструкции которого более не применялись вакуумные лампы , а вместо теплопеленгатора установлена пушка . Но в целом , СУВ принципиальных изменений не претерпела . Позже была добавлена видеокамера с высокой разрешающей способностью – TISEO (Target Identification System Electro-Optical ) , для визуального распознавания целей на большой дистанции . По заявлению производителя тип самолёта определялся ( при благоприятном ракурсе , разумеется ) с 25 километров , а с дистанции в 10-15 км можно было определить тпи подвешенного вооружения . Изображение выводилось в кабину оператора вооружения , а для удобства наведения СУВ выполняла наведение камеры автоматически , по данным БРЛС .
 В 1972 году начались работы по глубокой модернизации ракеты AIM-7 – благодаря применению двухрежимного РДТТ дальность полёта была удвоена , но главным отличием являлась новая ГСН , выполненная полностью на твердотельных элементах , что значительно облегчило ГСН и повысило надёжность . Помимо элементной базы ГСН была оптимизирована для применения с новыми импульсно-доплеровскими радарами . Снижение веса позволило оснастить ракету более мощной БЧ MK 71 , массой 39 килограмм . В 1975 году ракету под обозначением AIM-7F Sparrow приняли на вооружение , производство продолжалось до 1981 года .

[Reflected sound]

 В 1969 году был объявлен победитель инициированного ВМФ США конкурса VFX , им стала фирма Grumman . Начав лётные испытания в декабре 1970 года , в 1974 году фирма начала строительство серийных истребителей-перехватчиков палубного базирования F-14A Tomcat . Сердцем СУВ AN/AWG-15F была импульсно-доплеровская БРЛС AN/AWG-9 , с щелевой антенной решеткой механического скнирования . Основной целью комплекса было достижение обстрела как можно большего числа целей одновременно , но при механическом сканировании реализовать многоканальность наведения не представлялось возможным для ракет с полуактивной РЛ ГСН . Поэтому разработанная специально для F-14 ракета AIM-54 Phoenix оснащалась активной РЛ ГСН . Максимальное число ракет на истребителе 6 , и соответственно СУВ может выдавать целеуказание для максимум шести ракет одновременно . Навдение ракеты на среднем участке полёта осуществляется в полуактивном режиме , по отраженному сигналу от цели облучаемой БРЛС носителя в режиме «сопровождение на проходе» ( в отличии от СУВ «Заслон» , режим полуактивного наведения при отсутствии постоянного подсвета цели реализовывался за счёт высоких энергетических параметров БРЛС AWG-9 ) . По достижению заданной дальности включается излучатель антенны и ГСН переходит в автономный режим . Благодаря двухрежимному двигателю на смесевом топливе , дальность стрельбы достигает 120-130км в ППС , ракета обладает так же и хорошими высотными характеристиками . В 1978 году начаты работы по модернизации ракеты , и через три года новая версия поступила на вооружение под обозначением AIM-54C . Ракета получила полностью цифровой автопилот , инерциальную систему наведения на среднем участке с индикаторной стабилизацией и приёмом корректирующих команд . Значительное повышение точности вывода ракеты в точку включения ГСН позволило поднять дальность стрельбы в ППС до 150-200км и повысить вероятность поражения энергично маневрирующих целей . Помимо AIM-54 Phoenix вооружение может включать до 6-ти ракет AIM-7F Sparrow и 4 ракеты AIM-9 Sidewinder . Четыре ракеты AIM-54 или AIM-7 располагаются на подфюзеляжных конформных пилонах ( попарно Феникс-ы и «ромбом» Спэрроу ) , пара ракет расположены на двух многозамковых пилонах у корневой ( неподвижной ) части крыла , на них же устанавливаются и все 4 ракеты Сайдвиндер ( справа и слева на каждом пилоне ) . Типовая загрузка в режиме «Воздух-Воздух» составляет 4 ракеты AIM-54 , пару AIM-7 и четыре AIM-9 .
 Особенностью БРЛС на момент появления являлась работа в режиме квазинепрерывного излучения , с быстрым поиском целей по скорости , но без определения дальности . Дальность определялась в режиме «сопровождения на проходе» методом линейно-частотной модуляции . Как уже отмечалось , при этом падала дальность – по цели с ЭПР в 3 км.м. в ППС на фоне моря БРЛС вела обнаружение с дистанции до 185км , но измерение дальности и сопровождение происходили только со 150км . Сопровождение осуществлялось при обзоре сектора в -10° , 20° , 30° , 40° или 65° , СУВ выделяла в этом секторе 24 наиболее угрожающие цели и вела их сопровождение , при возможности выдавать целеуказание на 6 выбранных оператором . Глубина обзора сектора при этом падала как 0,25 степень от N , где N отношение угла обзора к минимальному значению ( т.е. при максимально широком секторе дальность падает приблизительно в 1,6 раза ) .
 В дополнение к БРЛС самолёт оснащён теплопеленгатором AN/ALR-23 IRST ( Infrared Search and Track ) , выполненном на мозаичном приёмнике ИК излучения . Преимущество мозаичных фотоприёмников заключается в непрерывной экспозиции чуствительных элементов , чем достигается мгновенность обзора и повышение чуствительности . Помимо режима сопровождения целей по указаниям БРЛС , пеплопеленгатор может осуществлять самостоятельный поиск и автоматически определять количество целей во всём секторе обзора . Обработка принимаемых БРЛС и IRST сигналов происходит в специализированных аналоговых процессорах сигнаов , после чего анализируются БЦВМ 5400В .
 В процессе производства самолёт модернизировался , в первую очередь ИК система обзора была заменена на видеокамеру дневного освещения с высокой разрешающей способностью AN/AXX-1 TCS ( Television Camera Set ) . Наибольшее число изменений было введено на модели F-14D , совершившем первый полёт в ноябре 1987 года . Полностью цифровая БРЛС AN/APG-71 , была создана на базе AN/APG-70 ( созданной ранее для истребителя F-15E ) и позволяла вести обнаружение дальше , нежели AWG-9 , при этом были введены новые режимы обзора «воздух-земля» . Под носовым обтекателем установлена турель с теплопеленгатором и ТВ станцией обзора , которые могут работать независимо . После постройки 37 самолётов , и доработки части сарийных F-14A до стандарта D производство было остановлено – программа полного апгрэйда всего парка была сочтена слишком дорогой , на фоне снижения снижения финансирования ( ввиду распада СССР и окончания Холодной Войны ) .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 Продолжая программу развития истребительной авиации , на смену F-4 был создан истребитель F-15 Eagle . Установленная на новом самолёте БРЛС APG-63 характерна тем , что впервые применены только цифровые методы обработки сигналов . Исследования математического аппарата позволили заменить громоздкое дискретное преобразование Фурье на ускоренные алгоритмы именуемые быстрым преобразованием Фурье . При разработке APG-63 был избран путь с большим числом параллельных идентичных жестко запрограммированных ( аппаратно ) сигнальных процессоров . Резкое повышение быстродействия позволило улучшить разрешающую способность и дальность БРЛС без наращивания мощности излучателя . Например , цель с ЭПР = 3 кв.м. обнаруживается с дистанции до 100км на фоне земли ( в ППС ) при работе БРЛС в режиме КНИ с высокой частотой повторения . Измерение дальности до обнаруженной цели происходит методом вобуляции при средней частоте повторения зондирующих импульсов . Режим «сопровождения на проходе» позволяет выделить до 10 наиболее угрожающих целей и назначить одну из них на атаку , после чего канал непрерывной подсветки будет осуществлять целеуказание ракетам с полуактивной РЛ ГСН . Вооружение Воздух-Воздух размещается на восьми пилонах – четыре конформных подфюзеляжных пилона для ракет AIM-7 Sparrow ( по две ракеты друг за другом ) и по две ракеты AIM-9 Sidewinder ( о ней ниже ) на каждом из двух подкрыльевых пилонах . Высокие маневренные качества F-15 и опыт ближних ракетных боёв во Вьетнаме побудил разработать особый режим работы БРЛС – вертикального сканирования с автоматическим захватом . В этом режиме APG-63 с высокой скоростью сканирует пространство перед собой в секторе -10° по азимуту и -5° +45° по углу места на дистанции до 10 миль . Границы сформированной узкой полосы обзора отображается на ИЛС в виде двух тонких вертикальных линий – обнаружив визуально цель , пилот маневрированием самолёта вводит её в зону поиска , после чего БРЛС автоматически переходит на её сопровождение с выдачей целеуказания всем типам имеющихся на борту ракет . Данный принцип значительно уменьшает время реакции от обнаружения до выстрела , что критически важно в ближнем бою .
 Принятие на вооружение нового поколения истребителей подтолкнуло и к улучшению их вооружения . И в первую очередь взгляд упал на AIM-7 . В её ГСН до сих пор применялся метод конического сканирования с относительно низкой помехозащищенностью . Новая версию ракеты , AIM-7M , получила ГСН с моноимпульсним координатором цели , что значительно улучшало способности ракеты по перехвату целей на малой высоте и при электронном противодействии противника . Помимо новой ГСН , ракета получила полностью цифровой компьютер и более точный автопилот , что позволило с одной стороны , повысить дальность и с другой стороны , подсвечивать цель нолько на заключительной стадии атаки ( либо при маневрировании цели ) . Вариант AIM-7M Sparrow принят на вооружение в 1981 году . Последняя модернизация ракеты заключалась ( помимо мелких изменений ) в установке модуля приёма корректирующих команд с борта носителя . Модель , получившая обозначение AIM-7P принята на вооружение в 1987 году , причём помимо выпуска новых ракет , происходила доработка существующих AIM-7M до стандарта AIM-7P .

[Reflected sound]

 Но не смотря на все все улучшения , конструкция уже не удовлетворяла требованиям к вооружению только проектировавшихся истребителей 5-го поколения . Требовалось выработать новую концепцию применения ракет Воздух-Воздух и в соответствии с ней определить характеристики переспективной ракеты . Программа получила название AMRAAM ( Advanced Medium-Range Air-to-Air Missile ) завершилась успехом , и первые серийные ракеты AIM-120A AMRAAM покинули сборочные цеха в 1988 году . На смотря на внешнее сходство с AIM-7 , ракета имеет иную аэродинамическую схему – классическое расположение крыльев и управляющих поверхностей ( у AIM-7 управление осуществлялось поворотом консолей крыла , а не хвостового оперения ) , вес был значительно снижен при сохранении дальности стрельбы на уровне лучшей модели Sparrow , но главное отличие – новая система наведения . Ракета получила активную радиолокационную ГСН с импульсно-доплеровской БРЛС ( работающей в режимах с высокой и средней частотой повторения импульсов ) и автопилот на основе бескарданной инерциальной платформы с индикаторной стабилизацией . Наличие на борту производительногй БЦВМ с большим объёмом памяти позволило предусмотреть несколько вариантов применения ракеты , адаптированых для различных типовых боевых ситуаций . Основной режим при стрельбе на большую дистанцию – инерциальное наведение на мнимую цель с получением коррекции положения цели с борта носителя . В этом случае СУВ производит вычисления в единой для самолёта и ракеты системе координат , и поле пуска следит за положением цели относительно упреждённой точки ( в которой она должна находиться в момент активации ГСН ракеты ) . При маневре цели , высчитываются новые координаты упреждённой точки , и на ракету передаются команды коррекции , через боковые лепестки диаграммы направленности БРЛС . В случае прекращения маневрирования останавливается и передача команд коррекции на ракету , и та продолжает инерционное наведение в последнюю полученную точку упреждения . Применение ракеты с небольшой дальности ( менее 1,5 дальностей действия ГСН ) происходит без трансляции корректирующих сигналов с немедленной активацией ГСН и действием по принципу «выстрелил и забыл» . Уже в 1994 году принимается на вооружение улучшенная версия AIM-120B , с изменённым программным обеспечением и улучшенным центральным процессором , в целом ракета мало отличалась от базовой версии . Но затем была принята программа поэтапного усовершенствования , приведшая к выпуску в 1996 году варианта AIM-120C . Новая ракета получила крылья и управляющие поверхности меньшего размаха и иной конфигурации , для увеличения боекомплекта истребителя F-22 при размещении ракет во внутреннем отсеке , помимо этого AIM-120C оснащалась усовершенствованной ГСН . Вторая фаза программ заключалась в улучшении боевой части , ракеты получили обозначение AIM-120C-4 и выпускались с 1999 года . Серия C-5 отличалась более компактным отсеком приводов рулей и соответственно увеличенным двигательным отсеком . В серии С-6 усовершенствован радиовзрыватель . Третья фаза программы предусматривала новый режим наведения : для поражения целей прикрытых активными помехами применён метод наведения на источник излучения , прекращение излучения целью не ведёт к срыву атаки – ракета может неоднократно переключаться из режима активного самонаведения в наведение на помеху . Помимо изменения в ГСН значительно увеличили дальность полёта , за счёт более компактного размещения электронной аппаратуры и небольшого снижения веса боевой части . Ракета третьей фазы , с индексом AIM-120C-7 успешно прошла испытания в 2003 году . В данный момент идут испытания ракеты четвёртой фазы программы , которая получит индекс AIM-120D ( по некоторым публикациям может быть сохранён индекс С-8 ) . Новая ракета получила двусторонюю линию обмена данными ( теперь и носитель может получать информацию с борта ракеты , для более точной оценки ситуации ) , систему коррекции от приёмника GPS и значительно увеличенную дальность , так как предполагается заменить или ракеты AIM-54C Phoenix , носитель которых вскоре будет снят с вооружения . Вероятно , увеличение дальности полёта на более чем 50% связано с применением нового , прямоточного ВРД о котором упоминают некоторые из западных источников .
 Важным качеством AIM-120 помимо высоких характеристик системы наведения , является малый вес и небольшие габариты . Это позволило оснастить или самолёты , не способные нести AIM-7 или имеющих ограничения по числу ракет ( например – F-16C Falcon , вместо двух ракет AIM-7 может нести до 8-ми новых ракет ) .

Продолжение следует .

[Reflected sound]

 Разработка ракеты впоследствии получившей индекс AIM-9 началась в 1946 году , как праграмма авиации Военно Морского Флота США по оснащению 5” ракет Воздух-Воздух простейшей инфракрасной системой наведения . Основным приоритетом было достижение максимальной простоты при приемлемых характеристиках по точности наведения . Именно на начальной стадии программы и были заложены основные технические решения выделявшие конструкцию относительной простотой и эффективность . После завершения программы испытаний ракета AAM-N-7 Sidewinder I ( принятая на данный момент система обозначений сложилась в 1963 году , далее все модификации будут иметь текущее обозначение ) поступила на вооружение и в 1955 году началось её серийное производство . ГСН ракеты представляла собой неохлаждаемый чуствительный элемен на основе сернистого свинца , помещённый в центре оптической системы развёртки , которая состояла из вращающегося барабана с закреплённым на нём протяженным зеркалом . Идея заключалась в том , что сигнал мог отразиться от зеркала точно в приёмник только при совпадении длинной оси зеркала с направлением на цель . Угловое расстояние вектора дальности от оси координатора цели вычислялось по тому , насколько близко к середине зеркала отражается сигнал . Т.е. ракета не «видит» цель всё время , а только детектирует те моменты , когда ось обзора совпадает с вектором дальности или угол между ними незначителен ( мгновенное поле обзора составляло 4° ) . Зеркало вращялось с постоянной и точно поддерживаемой скоростью , и благодаря этому автопилот по единичному факту детектирования сигнала от цели вычислял угловые координаты , угловая скорость определялась по нескольким фактам засветки , исходя из скорости смещения «зоны отражения» на зеркале ( т.е. можно говорить об аналоге конического сканирования ракет с радиолокационной ГСН ) . Но для точного определения угловых координат имея для вычисления только известную угловую скорость вращения зеркала , требовалось с высокой точностью стабилизировать ракету по крему , дабы её вращение вдоль продольной оси не вносило ошибок . Вот тут и было применено роллеронное демпфирование крена и рыскания – простая и чрезвычайно эффективная система , ставшая «визитной карточкой» всего семейства и многочисленных копий или аналогов . 24 сентября 1958 года попадание в китайский МиГ-15 ознаменовало приход новой эры – эры управляемого оружия Воздух-Воздух . Однако первые боевые успехи быстро закончились , выявив низкую эффективность при стрельбе по маневрирующему противнику - из за низкой чуствительности ГСН и малой скорости прокачки координатора , ракета могла применяться только при стрельбе с задней полусферы и по ограниченно маневрирующей цели , так как сама ракета могла выполнять маневры с перегрузкой не более 12G . Выпущенные в 1965 году немногочисленные AIM-9C и AIM-9D отличались наличием нового двигателя и новой ГСН – на модели С применялась полуактивная РЛ ГСН ( применялась только на палубных истребителях F-8 Crusader , и позже переделанные в противорадиолокационную ракету AGM-122 ) , а на D ИК ГСН с охлаждением фотоприёмника . Для нужд USAF примерно в это же время создаётся версия AIM-9E , отличительной особенностью которой стала ГСН с термоэлектрическим охлаждением фотоприёмника ( основанная на элементе Пельтье ) и высокой скоростью слежения координатора – до 16,5°/сек. ( Модель AIM-9E-2 оснащалсь малодымным двигателем ) . В 1970 году , при модернизации AIM-9D была добавлена возможность ГСН вести самостоятельный поиск цели находясь в подвеске , либо получать целеуказание об угловых координатах цели от БРЛС – этим устранялась необходимость наведения всего истребителя на цель , для захвата её ГСН , ориентированой по оси ракеты . Эта версия получила обозначение AIM-9G . Дальнейшее совершенствование линии развития AIM-9D – G привело к разработке в 1972 году версии AIM-9H с полупроводниковой элементной базой , что позволило установить более мощные бортовой источник питания , приводы рулей и приводы координатора цели , повысив скорость слежения за целью до 20°/сек. и маневренность ракеты . Ракета AIM-9E подверглась схожей модернизации , но наряду с переходом на твердотельную базу и повышение маневренности она бала оснащена газогенератором с более продолжительным временем горения , что повысило дальность , эта версия обозначалась AIM-9J , и помимо производства новых ракет до принятого стандарта доводились ранее выпущенные серии AIM-9E .