ИМИТАТОР ВОЗДУШНОЙ ЦЕЛИ
AIR TARGET SIMULATOR

Изобретение относится к военной технике, а именно к артиллерийским учебно-тренировочным снарядам, и может быть использовано для имитации средств воздушного нападения при обучении расчетов зенитных ракетных комплексов (ЗРК) и для преодоления ПВО противника.
Известен "Артиллерийский снаряд с радиолокационным отражателем" (патент Швейцарии №636437 по классу F42B 13/36 от 13.12.78 г.), принятый авторами за аналог. Сущность этого изобретения состоит в том, что артиллерийский снаряд снабжен радиолокационным отражателем. Отражатель закреплен на днище снаряда и выполнен преимущественно из алюминиевого сплава. Причем снаряд выполнен с калибром, превышающим длину волны радара, радиолокационный отражатель является дополнительной частью дна, а его доставка к месту наблюдения осуществляется посредством выстрела. Основным недостатком данной конструкции является невозможность ее применения из-за слабой мощности отраженного сигнала, влияющего на обнаружение и сопровождение радиолокационными средствами.
Известен "Имитатор воздушных целей" (патент РФ №2123168 по классу МКП F41J 2/00, F42B 8/12 от 20.10.97 г.), принятый авторами также за аналог. Это снаряд, содержащий ракетный двигатель, стабилизирующее устройство и головную часть. Головная часть имеет трассеродержатель и радиолокационный отражатель, выполненный из металлического материала, закрытого слоем радиопрозрачного материала сферической формы. Причем длина блока уголковых отражателей составляет не менее чем 22 длин волны облучаемого локатора при количестве 3…4 секций в нем. Недостатком этого аналога имитатора воздушных целей является недостаточно высокий уровень мощности отраженного сигнала и изрезанность индикатрисы эффективной площади рассеяния.
Известен "Универсальный имитатор воздушных целей" (патент РФ №2147722 по классу МКП F41J 9/08, 2/00 от 15.06.98 г.), принятый авторами за прототип. Это снаряд, содержащий ракетный двигатель, стабилизирующее устройство и головную часть. Головная часть имеет корпус теплового излучателя с размещенным в нем тепловым излучателем, а также линзовый сферический отражатель с металлическим покрытием и блок уголковых отражателей, которые выполнены в виде крестообразных элементов с поперечными диафрагмами из диэлектрика и имеют электропроводное покрытие, а блок уголковых отражателей имеет по наружной поверхности радиопрозрачный обтекатель.
Принцип действия этого универсального имитатора воздушных целей следующий: после схода имитатора с направляющей пусковой установки происходит раскрытие стабилизирующего устройства и он продолжает полет по траектории. На траектории при облучении головной части радиолокационными средствами электромагнитная волна набегает на поверхность радиолокационного головного отражателя сферической формы и блока уголковых отражателей, проходит внутрь и накапливает энергию за счет внутреннего отражения электромагнитной волны на границе раздела диэлектрик-металл, при этом волна переотражается от поперечных перегородок и продольных пластин. Имитатор достигает скорости и высоты полета, соответствующих характеристикам реальных целей, и в сочетании с излучением блока уголковых отражателей создает имитацию движущейся реальной цели.
Недостатком прототипа имитатора воздушных целей являются низкие всеракурсность и устойчивость приема отраженного сигнала при боковом ракурсе обзора радаром.
Задачей заявляемого технического решения является увеличение устойчивости приема отраженного радиолокационного сигнала и достижение всеракурсности обзора движущегося реактивного снаряда - имитатора воздушной цели, в том числе и при боковом ракурсе обзора радаром.
Поставленная задача достигается тем, что в имитаторе воздушной цели, содержащем ракетный двигатель, стабилизирующее устройство, головную часть, включающую корпус с размещенным в нем тепловым излучателем, линзовым и уголковым отражателями, причем линзовый отражатель выполнен в форме шара диаметром более 0,8 калибра из материала с высокой диэлектрической проницаемостью 3-4, при этом не менее 90% площади задней поверхности линзового отражателя металлизировано, а уголковые отражатели снабжены радиопрозрачным обтекателем и выполнены по блоковой схеме в виде крестообразных элементов с поперечными диафрагмами с нанесенным на них электропроводным покрытием, не менее 70% площади задней поверхности линзового отражателя металлизировано с толщиной покрытия в пределах 12-15 мкм, а уголковые отражатели разделены на секции поперечными диафрагмами и на секторы в количестве не менее двух, при этом торцы уголкового отражателя расположены от крайних поперечных диафрагм на расстоянии не менее длины волны облучающего локатора, а остальные диафрагмы размещены с равномерным шагом не менее чем 7 его длин волны, при этом электропроводное покрытие выполнено высокоэлектропроводным, например, из меди толщиной не менее 25-30 мкм, а длина блоковой схемы уголковых отражателей составляет 23-30 длин волны облучаемого локатора при количестве 3-4 секций в нем.
Благодаря тому, что не менее 70% площади задней поверхности линзового отражателя металлизировано, обеспечивается устойчивое отражение радиолокационного сигнала при обзоре РЛС, в пределах от 0° до 80°, показано на фиг.1, 4.
Так как линзовый отражатель металлизирован с толщиной покрытия в пределах 12-15 мкм, увеличивается электропроводность покрытия, которое приводит к увеличению мощности отраженного сигнала, что видно на фиг.4, ЭПР при 0°.
Благодаря тому, что уголковые отражатели выполнены по блоковой схеме в виде крестообразных элементов и разделены на секции поперечными диафрагмами и секторы в количестве не менее двух, происходит переотражение радиолокационного сигнала, что приводит к увеличению ширины индикатрисы, что видно на фиг.3, таблица 2, фиг.4б.
Расположение торцев уголкового отражателя от крайних поперечных диафрагм на расстоянии не менее длин волны (3 см) облучающего локатора, позволяет увеличить дифференциальный поперечник уголкового блока для обеспечения всеракурсности обзора, что видно на фиг.2.
Для обеспечения всеракурсности обзора и взятия имитатора воздушной цели (ИВЦ) на автосопровождение РЛС, остальные диафрагмы размещены с равномерным шагом не менее чем 7 его длин волны, что видно на фиг.2.
Благодаря тому, что на поверхности крестообразных металлических элементов и поперечных диафрагм нанесено выскоэлектропроводно покрытие, например, из меди толщиной не менее 25-30 мкм, увеличивается электропроводность покрытия, которое приводит к увеличению мощности отраженного сигнала, что видно на фиг.4, ЭПР при 90° таблица 2.
Всеракурсность обзора от 0° до 360°, позволяющая автоматически сопровождать ИВЦ РЛС на всем участке траектории, обеспечивается тем, что длина уголкового радиолокационного отражателя составляет 23-30 длин волны облучаемого локатора при количестве 3-4 секций в нем, что видно на фиг.5.
Сопоставительный анализ индикатрис отраженного излучения показывает, что заявляемый имитатор воздушной цели с радиолокационными уголковыми отражателями позволяет повысить на 20-30% вероятность обнаружения имитатора по сравнению с прототипом.
Совокупность конструктивных элементов заявляемого технического решения, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет нанесения высокоэлектропроводного покрытия большей толщины обеспечить увеличение коэффициента отражения падающей электромагнитной волны и тем самым увеличить устойчивость приема отраженного радиолокационного сигнала и повысить всеракурсность обзора.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид предлагаемого реактивного снаряда для имитации воздушной цели, на фиг.2 - уголковые радиолокационные отражатели, на фиг.3 - сечение А-А фиг.2, на фиг.4 - сравнительные индикатрисы эффективной площади рассеяния прототипа и заявляемого реактивного снаряда для имитации воздушной цели, полученные в результате измерений в безэховых условиях, на фиг.5. - схема использования реактивного снаряда для имитации воздушных целей.
Имитатор воздушной цели (фиг.1) содержит ракетный двигатель 1 и стабилизирующее устройство 2, головную часть 3, включающую корпус 4, центрирующий груз 5, закрепленный в передней части линзовый отражатель 6, радиопрозрачный обтекатель 7, радиолокационные уголковые отражатели 8 в виде крестообразных элементов 9, жестко скрепленных с корпусом 4, разделенных на секции 10 (фиг.2) поперечными диафрагмами 11, 12, 13. При этом на поверхности крестообразных металлических элементов 15, 16, 17, 18 (фиг.3) и поперечных диафрагм 11, 12, 13 нанесено покрытие 14 с высоким значением проводимости, например медь. Поперечные диафрагмы 11, 12, 13 разделены на секторы 19, 20, 21, 22 (фиг.3) в количестве не менее двух, при этом торцы уголкового отражателя расположены от крайних поперечных диафрагм на расстоянии не менее длины волны РЛС, а остальные диафрагмы размещены с равномерным шагом не менее чем 7 длин волны РЛС. Расположение переднего и заднего торцев радиолокационных уголковых отражателей (фиг.2) в сборе определяется расстоянием S. Длина радиолокационных уголковых отражателей составляет 23…30 длин волны облучаемого локатора при количестве секций в нем n=3…4 и толщине проводящего покрытия 25<δ<30 мкм.
Предлагаемый имитатор воздушной цели функционирует следующим образом: после запуска ракетного двигателя 1 и схода имитатора воздушной цели с пусковой установки происходит раскрытие стабилизирующего устройства 2 и имитатор продолжает полет по траектории. Оператор ЗПРК с помощью РЛС обнаруживает цель, определяет направление, расстояние и скорость ее движения. Электромагнитная волна РЛС проходит через радиопрозрачный обтекатель 7, падает на уголковые радиолокационные отражатели 8, проникает на глубину покрытия 14 с высокой проводимостью и отражается от диафрагм 11, 12, 13. При этом изменяется угол поляризации. Отраженная волна приходит на приемную антенну РЛС ЗПРК и оператор включает режим автосопровождения цели и производит пуск зенитных ракет и обстрел пушечным вооружением.
2
Индикатрисы эффективной площади рассеяния в безэховых условиях при круговом вращении относительно радиолокационного излучателя, соответствующие прототипу (фиг.4а) и заявляемому имитатору воздушной цели с линзовым отражателем и уголковыми отражателями, выполненные по блоковой схеме (фиг.4б), показывают выгодное отличие предлагаемой конструкции в части увеличения всеракурсности обзора (угловая величина ширины индикатрис у заявляемого имитатора на уровне 0,5 м увеличивается от 0° до 45°, а у прототипа остается в пределах от 0° до 10°) и устойчивости приема (амплитудная величина ЭПР увеличилась в 2 раза) отраженного сигнала, что позволяет повысить вероятность обнаружения цели расчетам ЗПРК. Значения ЭПР прототипа и заявляемого имитатора в безэховых условиях представлены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Таблица 1
Угол, град.
10
20
50
80
90
100
110
120
140
150
ЭПР, м<sup>2</sup>
0.7
0.5
0.7
0.5
1.6
0.5
0.3
1.3
0.5
1.0
Таблица 2
Угол, град.
10
20
50
80
90
100
110
120
140
150
ЭПР, м<sup>2</sup>
2.0
1.5
3.0
3.1
3.8
3.1
3.0
2.3
2.5
2.1
Основной областью применения (фиг.5.) заявляемого имитатора воздушной цели является проведение учебных стрельб снарядами среднего калибра по настильной и баллистической траекториям для тренировки расчетов ЗПРК.
При этом увеличивается устойчивость отраженного сигнала при всех ракурсах обзора при сопровождении имитатора воздушной цели радиолокационной станцией, а также в 1,5…2 раза повышается эффективность подготовки операторов ЗПРК.