способ активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, заключающийся в постановке ракете пассивной помехи после облучения ее совмещенной с самолетом радиолокационной станцией (РЛС) непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону и определении момента выдачи команды на постановку пассивной помехи, отличающийся тем, что команду на постановку ракете пассивной помехи формируют только при равенстве по длительности, по крайней мере, двух интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой

(N+2)Fдо и (N-2)Fдо,

где N - число, большее Б+4, а Fдо=2Vofo/C,

а второй - между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой (Б+2)Fдо и (Б-2)Fдо,

где Б - число, большее или равное 3;

С - скорость света;

fo - средняя частота непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

и когда между антенной РЛС и ракетой будут расстояния, соизмеримые с:

(N+2)Do+(Vi/Vo)Do, (N-2)Do+(Vi/Vo)Do, (Б+2)Do+(Vi/Vo)Do, (Б-2)Do+(Vi/Vo)Do,

где Vi - радиальная скорость ракеты, a Do и Vo - известные расстояние и скорость, выбираемые из условия Do/Vo=fo/Fmdfm,

где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала, причем расстояние (Б-2)Do+(Vi/Vo)Do выбирают значительно большим, чем предполагаемое расстояние между самолетом и местом подрыва ракеты.

2. Устройство активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, содержащее радиолокационную станцию (РЛС) и исполнительное устройство, совмещенные с самолетом, при этом РЛС содержит приемопередающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, а также генератор непрерывной частоты и последовательно соединенные второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, отличающееся тем, что в него введены второй генератор непрерывной частоты и аналоговый сумматор, при этом выходы первого и второго генераторов непрерывной частоты подключены к входам аналогового сумматора, выход которого подключен к первому входу второго смесителя, а также введены регистр сдвига, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, цифровой компаратор, ждущий мультивибратор, элементы И и ИЛИ, коммутатор, при этом четвертый выход регистра сдвига подключен к входу ждущего мультивибратора и через элемент ИЛИ к входам сброса регистра сдвига и реверсивного счетчика, а второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу коммутатора, первый и третий выходы регистра сдвига подключены соответственно к входам разрешения суммирования и вычитания реверсивного счетчика, выход генератора счетных импульсов подключен к входу счета реверсивного счетчика, выходы которого подключены к первым входам цифрового компаратора, вторые входы которого подключены к шинам установки цифрового кода, а выход - к второму входу элемента И, первый вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, а выход - к исполнительному устройству, выход формирователя импульсов подключен к входу регистра сдвига.

3. Устройство активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, по п.2, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные блок памяти и преобразователь кода, выходы которого подключены к шинам установки цифрового кода, а выходы реверсивного счетчика подключены к входам блока памяти, вход установки которого подключен к второму выходу регистра сдвига, а вход сброса подключен к выходу элемента ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к радиолокационной технике и может быть использована для активной защиты самолета от ракет с радиовзрывателями.

Известен способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации по патенту RU, 2374597, МПК F41H 11/02.

Известный способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса, изначально совмещенного с РЛС и защищаемым объектом и выстреливаемого в необходимый момент времени в предполагаемую точку пространства для встречи через известное время после выстрела с целью, приближающейся к РЛС, заключается в том, что импульс-команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команд на его пуск, определяемых на разнесенных в пространстве РЛС, по началу возникновения и обнаружения на них сигнала частотой Fдо=2Vofo/С,

когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi/Vo)Do,

где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону,

Vo, Vi, С - соответственно радиальные скорости боеприпаса и цели и скорость света. Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи объектов.

Известный способ реализован в виде устройства формирования команды на пуск защитного боеприпаса, выполненного в виде двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), выходы которых подключены к входам блока совпадения, при этом каждая из РЛС содержит приемопередающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот, и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а второй вход второго смесителя к входной шине.

Целью изобретений является уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик устройства активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон.

Поставленная цель достигается за счет формирования команды на постановку пассивной помехи ракете устройством, реализованным на базе всего одной, а не двух РЛС определения момента выдачи команды на пуск ОФС.

На фиг.1 и 2 приведены соответственно блок схема устройства активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, и рисунок, поясняющий его работу при подлете ракеты к самолету с промахом.

Устройство активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, содержит приемопередающую антенну 1, вход которой работает на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика 2 непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя 3, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика 2, а выход - к входу фильтра разностных частот 4, выход которого подключен к второму входу второго смесителя 18, а также последовательно соединенные генератор 16 непрерывной частоты, аналоговый сумматор 17, второй смеситель 18, широкополосный фильтр 19, усилитель-ограничитель 20, узкополосный полосовой фильтр 21, амплитудный детектор 22, компаратор 23 и формирователь импульса 24, а также второй генератор 15 непрерывной частоты, при этом второй вход компаратора подключен к шине 25 опорного напряжения, а выход второго генератора 15 непрерывной частоты подключен к второму входу аналогового сумматора 17, а также регистр 7 сдвига, генератор 8 счетных импульсов, реверсивный счетчик 9, цифровой компаратор 10, ждущий мультивибратор 12, элемента И 13, элемент ИЛИ 5, коммутатор 6, при этом четвертый выход регистра 7 сдвига подключен к входу ждущего мультивибратора 12 и через элемент ИЛИ 5 к входам сброса: регистра 7 сдвига и реверсивного счетчика 9, а второй вход элемента ИЛИ 5 подключен к выходу коммутатора 6, первый и третий выходы регистра 7 сдвига подключены соответственно к входам разрешения суммирования и вычитания реверсивного счетчика 9, выход генератора 8 счетных импульсов подключен к входу счета счетчика 9, выходы которого подключены к первым входам цифрового компаратора 10, вторые входы которого подключены к шинам 11 установки цифрового кода, а выход - к второму входу первого элемента И 13, первый вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора 12, а выход - к исполнительному устройству 14, выход формирователя импульсов 24 подключен к входу регистра 7 сдвига.

Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройств активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон (фиг.1).

Пусть РЛС излучает через приемопередающую антенну 1 формируемый передатчиком 2 непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно-возрастающему закону, с параметрами сигнала, например, Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГГц, выбранными при Do=6 м и Vo=150, а также при скорости ее сближения с ракетой V₉₀=90 м/с и опорными сигналами, например, 15Fдо=1500 кГц и 23Fдо=2300 кГц, поступающими на второй смеситель 18, с генераторов 15 и 16 непрерывной частоты, через аналоговый сумматор 17.

Тогда, если ракета точно приближается к антенне РЛС, то в результате смешивания в смесителе 3 отраженного и излученного сигналов, на его выходе будут формироваться последовательно во времени сигналы частотой, в частности:

Fp₄=[(2D_153,6)Fmdfm/C]-(2V ₉₀fo/C)=2500 кГц, при удалении ракеты от РЛС в 153,6 м,

Fp₃=[(2D_105,6)Fmdfm/C]-(2V ₉₀fo/C)=2100 кГц, при удалении ракета от РЛС в 105,6 м,

Fp₂=[(2D_129,6)Fmdfm/C]-(2V ₉₀fo/C)=1700 кГц, при удалении ракеты от РЛС в 129,6 м,

Fp₁=[(2D_81,6)Fmdfm/C]-(V ₉₀fo/C)=1300 кГц, при удалении ракеты от РЛС в 81,6 м,

а если ракета летит мимо РЛС (фиг.2), то сигналы частотой:

Fp_4-1=[(2D_153,572 )Fmdfm/С]-(2V₉₀fo Cos7,483/C)=2500 кГц, при удалении ракеты от РЛС в D_153,572=(А=20 м)/Sin7,483=153,572 м,

Fp_3-1=[(2D_129,563)Fmdfm/С]-(2V ₉₀fo Cos8,88/С)=2100 кГц, при удалении ракеты от РЛС в D_129.563=20/Sin8,88=129,563 м,

Fp _2-1=[(2D_105,542)Fmdfm/С]-(2V₉₀fo Cos10,9235/С)=1700 кГц, при удалении ракеты от РЛС в D_105,542 =20/Sin10,9235=105,542 м,

Fp_1-1=[(2D _81,502)Fmdfm/С]-(2V₉₀fo Cos14,205/С)=1300 кГц, при удалении ракеты от РЛС в D_81.502=20/Sin14,205=81,502 м, при удалении, когда необходимо выдавать команду на постановку ракете пассивной помехи.

При перемещении ракеты мимо РЛС она преодолевает расстояния C_1-1 и С _2-1 за разные интервалы времени

t_1-1 =(105,542 м Cos10,9235-81,502 м Cos14,205)/90 м/с=0,27355 с

t_2-1=(153,572 м Cos7,483-129,563 м Cos8,88)/90 м/с=0,26949 с,

а при подлете ракеты точно к РЛС она преодолеет расстояния C₁ и C₂ за равные интервалы времени

t₁=t₂=((105,6 м - 81,6 м)/90 м/с = (153,6 м - 129,6 м)/90 м/с = 0,2666 с, т.е. t₁-t₂=0.

Появление разности в интервалах времени t_1-1-t_2-1=0,00406 с можно использовать для выдачи заключения о том, что ракета летит мимо самолета с РЛС, и запретить выдачу команды на постановку пассивной помехи. Очевидно, что при меньших разностях в интервалах времени t_1-1-t_2-1 можно утверждать, что ракета летит точно в самолет, и разрешить выдать команду на постановку пассивной помехи.

Фильтр 4 разностных частот выполняет в основном роль подавления суммарных частот преобразования, входных сигналов и сигнала гетеродина.

В результате смешивания сигналов в смесителе 18, на его выходе будут сформированы сигналы, например, частотой в 200 кГц (+/-)0,5 кГц (см. ниже), попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосного фильтра 19 и которые далее преобразуются усилителем - ограничителем 20 в меандр, содержащий, как известно, только нечетные гармоники. Узкополосный полосовой фильтр 21, имеющий полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц, выделяет только пусть 21^ую гармонику сигнала частотой

[200 кГц(+/-)0,5 кГц]21=[4200 кГц(+/-) 10,5 кГц]

и значительно подавляют все другие разностные сигналы и их гармоники.

Сигнал, снимаемый с выхода узкополосного полосового фильтра 21, преобразуется амплитудным детектором 22 в постоянное напряжение и на компараторе 23 сравнивается с опорным напряжением (шина 25). При превышении амплитуды входного сигнала над опорным, на выходе формирователя 24 формируется импульс, переключающий регистр 7 сдвига в очередное состояние.

Перед началом работы РЛС с коммутатора 6, через элемент ИЛИ 5, на регистр 7 сдвига и реверсивный счетчик 9 подают короткий импульс, устанавливающий данные устройства в исходное состояние.

При приходе на РЛС отраженного от ракеты сигнала с расстояния 153,6 м (ракета летит точно в РЛС) или 153,572 м (ракета летит мимо РЛС), на выходе смесителя 18 будет сформирован сигнал частотой 25F_ДО(+/-)0,5 кГц - 23F_ДО=200 кГц(+/-) 0,5 кГц, так как в качестве опорного сигнала на смеситель18 с генератора 16 непрерывного сигнала, через аналоговый сумматор 17 поступает опорный сигнал частотой 2300 кГц. При этом на выходе формирователя 24 будет сформирован короткий импульс, которым регистр сдвига 7 переведется в состояние с иным потенциалом на первом его выходе и которым будет дано разрешение начать реверсивному счетчику 9 суммирование счетных импульсов формируемых генератором 8.

Теперь, при приходе на РЛС сигнала от ракеты с расстояния 129,6 м (ракета летит точно в РЛС) или 129,563 м (ракета летит мимо РЛС), на выходе смесителя 18 будет сформирован сигнал частотой 23F _ДО-21F_ДО (+/-) 0,5 кГц. При этом на выходе формирователя 24 будет сформирован вновь короткий импульс, которым регистр 7 сдвига переведется в состояние с иным потенциалом на первом его выходе и которым будет дан запрет на подсчет импульсов.

Далее, при приходе на РЛС сигнала от ракеты с расстояния 105,6 м (ракета летит точно в РЛС) или 105,542 м (ракета летит мимо РЛС), на выходе смесителя 18 будет сформирован сигнал частотой 17F_ДО (+/-) 0,5 кГц-15F_ДО (при опорном сигнале частотой 1500 кГц). При этом на выходе формирователя 24 будет сформирован вновь короткий импульс, которым регистр 7 сдвига переведется в состояние с иным потенциалом на третьем его выходе и которым будет дано разрешение начать реверсивному счетчику 9 вычитание счетных импульсов.

И наконец, при приходе на РЛС сигнала от ракеты с расстояния 81,6 м (ракета летит точно в РЛС) или 81,502 м (ракета летит мимо РЛС), на выходе смесителя 18 будет сформирован сигнал частотой 15F_ДО -13F_ДО (+/-) 0,5 кГц. При этом на выходе формирователя 24 будет сформирован вновь короткий импульс, которым регистр 7 сдвига переведется в состояние с иным потенциалом на четвертом его выходе. При этом на выходе ждущего мультивибратора 12 установится высокий потенциал, а реверсивный счетчик 9 и регистр 7 сдвига установятся в исходное состояние.

Если в реверсивный счетчик 9 будет записано столько (почти столько) же счетных импульсов, сколько и списано, что будет соответствовать случаю прямого попадания ракеты в РЛС, то на выходе цифрового компаратора 10 будет сформирован высокий потенциал, который через элемент И 13 поступит на исполнительное устройство 14 в качестве команды на постановку помехи ракете.

Если же в реверсивный счетчик 9 будет записано меньше (гораздо) счетных импульсов, чем списано, что будет соответствовать случаю непопадания ракеты в РЛС, то на выходе цифрового компаратора 10 будет сформирован низкий потенциал, так как цифровые коды на его входах будут гораздо сильнее различаться, чем в предыдущем случае, и на вход исполнительного устройства 14 команда о необходимости постановки помехи не поступит.

Очевидно, что радиовзрыватель, установленный на ракете, например, типа (см. патент 2352955, RU, G01S 7/38), приближаясь к выброшенной ему навстречу в нужный момент времени металлической фольге, являющейся для него отражателем электромагнитных волн (пассивной помехой), среагирует на фольгу как на самолет и подорвет ракету в ненужном месте, вдали от самолета, а устройство активной защиты самолета от ракеты с радиовзрывателем, пущенной ему вдогон, выполненное с использованием только одной известной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, является более простой системой.

Очевидно также, что интервал времени t_1-1-t_2-1=0,00406 при иной скорости сближения самолета и ракеты будет иным. Для того чтобы исключить зависимость работы устройства (фиг.1) от скорости сближения объектов, можно измерять интервал времени между сменами потенциалов на первом и втором выходах регистра 7 сдвига, пропорциональный скорости сближения, запоминать измеренную величину, соответствующую цифровому коду на выходах реверсивного счетчика 9, после проведения им суммирования импульсов и устанавливать на выходах преобразователя кода, выполненного, например, на базе ППЗУ, заранее известное цифровое число для цифрового компаратора 10.