11 августа, 2015

«Даль» начиналась с «Памира»

13 марта 1954 г. Телемеханический институт НИИ-20 переименовывается в Государственный Союзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт НИИ-244 (ныне Всероссийский НИИ радиотехники). Повышение статуса института предопределило и новые обязанности. В связи со значительным повышением требований со стороны руководства Войск ПВО страны к радиолокационным средствам обнаружения, наведения и целеуказания в части дальности, потолка, темпа выдачи данных, точности этих данных и особенно помехозащищенности перед институтом в этом же году была поставлена задача по созданию мощной помехозащищенной трехкоординатной РЛС П-90 «Памир».

Создание РЛС «Памир»

Антенная система и опорно-поворотное устройство РЛС П-90 «Памир» Архив ВНИИРТ

При создании радиолокационной станции «Памир» впервые в отечественной, а во многих случаях в мировой практике построения РЛС был решен ряд новых сложнейших технических задач: освоен дециметровый диапазон волн; применен двухчастотный метод защиты от пассивных помех; использованы средства защиты от активных помех противника и несинхронных помех от соседних РЛС; реализован парциальный метод кругового обзора пространства, обеспечивающий одновременное определение всех трех координат воздушных целей; удвоен темп выдачи координат целей за счет установки на опорно-поворотном устройстве двух антенно-фидерных систем; применены мощные импульсные клистроны в передающих устройствах и кварцевая стабилизация излучаемых частот.

Благодаря работе коллектива ВНИИРТ получили развитие не имеющие аналогов СВЧ-техника и технология, вычислительная и связная техника, были созданы новые конструкционные материалы.

Исключительная сложность разрабатываемых систем радиолокационной станции «Памир», повышенный научный и технический риск, необходимость проведения большого количества научных и экспериментальных работ потребовали от сотрудников НИИ-244 большого напряжения в работе и широкой внешней кооперации.

Опыта создания трехкоординатной станции с высокой производительностью и мощностью в то время не было ни у одного коллектива страны. Но благодаря большому заделу, имевшемуся в институте (темы «Тополь», «Кама», «Стекло», «Алтай»), поставленная задача была решена.

П-90 – краткая характеристика

Радиолокационная станция «Памир» предназначалась для обнаружения воздушных целей и наведения истребительной авиации. РЛС определяла три координаты воздушных целей (дальность, азимут и высоту) и функционировала в дециметровом диапазоне волн.

Общий вид РЛС П-90 «Памир», развернутой на позиции. Архив ВНИИРТ

Антенно-поворотное устройство (АПУ) П-90 устанавливалось на стационарном железобетонном основании в составе опорно-поворотного устройства (ОПУ), приемных и передающих контейнеров, антенно-фидерных устройств, силовой следящей системы вращения АПУ, датчиков синхронно-следящей передачи и азимутальных меток, кольцевого токосъемника.

Большой вес вращающейся части АПУ (130 т) и трудность разработки и изготовления опорного подшипника определили своеобразное решение опорно-поворотной части. К опорной раме вращающейся кабины АПУ снизу был прикреплен кольцевой рельс, опирающийся на 16 катков, установленных по кругу на неподвижном фундаменте. Четыре катка из шестнадцати – ведущие. Они прижимались к рельсу пружинами и вращались четырьмя электродвигателями постоянного тока. За счет сил сцепления, возникающих между катком и рельсом, поворотная часть приводилась во вращение. При этом скорость вращения АПУ могла быть установлена любой – в пределах от 2,5 об/мин до 5 об/мин.

Для предотвращения смещения АПУ в горизонтальной плоскости в центре АПУ монтировался самоустанавливающийся роликоподшипник. Установка катков могла регулироваться в вертикальной плоскости, что позволяло изменять положение оси вращения АПУ (при монтаже, осадке фундамента).

В серийных станциях П-90 вращение осуществлялось с помощью двух редукторов, выходные шестерни которых вращали зубчатый венец, закрепленный на вращающейся части. АПУ опиралось на 28 катков, закрепленных на фундаменте. В центральной части АПУ предусмотрен вход во время вращения, что создает необходимые удобства при эксплуатации станции.

Остальная аппаратура «Памира» располагалась в многочисленных прицепах и контейнерах. Необходимо отметить, что в состав П-90 входила и вспомогательная 110-метровая мачта. Она располагалась в 2 км от РЛС и предназначалась для юстировки антенных систем.

Антенные устройства П-90 состояли из двух одинаковых антенных систем, размещенных на общем опорно-поворотном устройстве, развернутых на 1800, и работавших в разных участках рабочего диапазона волн. Каждая антенная система состояла из передающей и приемной радиолокационных антенн, антенны системы опознавания, совмещенной с приемной антенной, и антенны системы подавления ответных помех.

Передающая антенна представляла собой рупорный облучатель и зеркало двойной кривизны размером 13,5х5 м. Она формировала в вертикальной плоскости диаграмму типа «косеканс-квадрат». В серийных РЛС П-90 зеркала передающих антенн имели размеры 13,5х7 м.

Прицепы с аппаратурой, расположенные в аппарели. Архив ВНИИРТ

Приемная антенна состояла из сферопараболического зеркала размером 18х15 м и многоканального облучателя. Антенна формировала в вертикальной плоскости 21 парциальную диаграмму. Ширина первых восьми диаграмм вертикальной плоскости порядка 10. С увеличением номера канала ширина диаграммы увеличивалась и достигала в 21 канале 3,50. Соседние диаграммы пересекались на уровне 0,5 по мощности. Общая суммарная ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости составляла 300. В горизонтальной плоскости ширина всех диаграмм практически одинакова – порядка 10. Коэффициент усиления фокальных каналов находился в пределах 18000–22000.

В серийных образцах количество парциальных диаграмм было увеличено до 24.

Антенна системы подавления ответных помех выполнялась в виде плоскопараллельного излучателя с несимметричной параболической стенкой. Вертикальный размер антенны (длина раскрыва облучателя) – 4 м. Горизонтальный размер (расстояние между пластинами излучателя) – 0,3 м. Антенна перекрывала в вертикальной плоскости углы места от 0,5 до 250. В горизонтальной плоскости диаграмма направленности антенны перекрывала максимальные уровни боковых лепестков диаграммы направленности. Для антенны системы опознавания использовался многощелевой облучатель, работающий на приемное зеркало.

Высокочастотные тракты станции «Памир» на прием и передачу выполнялись раздельными.

Внутренний вид контейнера с передающей аппаратурой. Архив ВНИИРТ

Передающее устройство станции состояло из задающего генератора, стабилизированного кварцем, многокаскадного умножителя частоты, работающего в импульсном режиме, модулятора и мощного клистронного усилителя. Выходная мощность передатчика – 2,7–3 Мвт. В состав РЛС входили 4 передающих устройства (по два на каждую антенную систему).

В передающем устройстве использовались электровакуумные приборы новейших разработок – мощный усилительный клистрон на 3 Мвт с жидкостным охлаждением, а в модуляторе – коммутирующий тиратрон.

В состав РЛС П-90 входили 42 приемных устройства (по числу парциальных диаграмм в обеих антенных системах). Приемное устройство – двухканальное и предназначалось для одновременного приема, усиления и обработки сигналов двух частот («А» и «Б» для первой антенны, «Г» и «Д» – для второй).

В П-90 имелось три типа индикаторных устройств: индикатор кругового обзора, индикатор «азимут-дальность» и индикатор высоты. Все три индикатора конструктивно и электрически объединялись в одном индикаторном шкафу. Выбор части пространства для наблюдения на индикаторах «азимут-дальность» и высоты производился электронным указателем (маркером), который с помощью кнюппеля мог быть совмещен с любой точкой индикатора кругового обзора. Всего в РЛС «Памир» входили 7 индикаторных шкафов.

Внутренний вид прицела ППУ. Архив ВНИИРТ

Для сопряжения РЛС «Памир» с радиорелейной линией «Левкой-2» и аппаратурой «Каскад» и «Паутина» системы «Воздух-П» была разработана аппаратура сопряжения с этими комплексами. Аппаратура сопряжения с РРЛ «Левкой-2» позволяла без искажения передавать на КП, удаленные от станции на расстояние 400 км, всю информацию, даваемую РЛС «Памир».

В целом аппаратура станции «Памир» состояла из 660 блоков 158 наименований. Основная часть блоков монтировалась на типовом шасси и размещалась в унифицированных стойках-шкафах. Применение неунифицированных шкафов было ограничено и вызвано использованием мощных клистронов, электроннолучевых трубок с большим экраном и крупногабаритных трансформаторов.

В большинстве блоков применялись субблоки, облегчающие ремонт аппаратуры. Аппаратура автоматики размещалась в 27 специальных стойках 18 наименований.

Боевое применение РЛС «Памир»

Опытный образец РЛС «Памир» прошел государственные испытания в испытательном центре № 9 ПВО в г. Курске и 1 августа 1961 г. был принят на вооружение под наименованием «Стационарная станция обнаружения воздушных целей и наведения активных средств Войск ПВО страны (П-90)».

Внутренний вид контейнера с приемной аппаратурой. Архив ВНИИРТ

Государственные испытания опытного образца РЛС «Памир» показали высочайшие результаты по дальности и верхней границе обнаружения целей, темпу выдачи координат и особенно помехозащищенности как от пассивных, так и активных помех. Использование новейших технологических решений выдвинуло эту радиолокационную станцию в разряд самых передовых РЛС того времени в мире.

Высокие энергетические возможности РЛС «Памир», обеспечение больших дальностей обнаружения воздушных целей в простых и сложных помехово-целевых ситуациях позволяли размещать эти станции на больших расстояниях друг от друга (до 350–400 км) с сохранением необходимых коэффициентов перекрытия зон обнаружения. Таким образом, не требовалось организации серийного производства этих станций в больших количествах (как это было с находившимися на вооружении РЛС). Но экономическая составляющая была дополняющей всех остальных показателей РЛС. Данная станция позволяла обнаруживать все типы целей того времени и наводить на них истребительную авиацию.

Опытный образец РЛС «Памир» после проведения государственных испытаний в 1961 г. был передан в РТВ Московского округа ПВО (г. Курск) для опытной эксплуатации, где при проведении тактических учений показал высокие тактико-технические данные (особенно по темпам выдачи координат и вероятности наведения своей авиации в сложных помехово-целевых ситуациях).

Председателем комиссии по приемке опытного образца в эксплуатацию был назначен полковник Береговой Михаил Тимофеевич, впоследствии генерал-лейтенант, начальник РТВ Войск ПВО страны. От НИИ-244 в комиссию были включены начальники лабораторий Румянцев Г. В. (заместитель главного инженера) и Задвин В. А., от 963 ВП МО инженер-полковник Торчинский Г. А. и инженер-майор Ольховский Н. М.

Согласно заключению комиссии опытный образец РЛС «Памир» был принят 43-м радиотехническим полком в эксплуатацию. С целью более эффективного использования радиолокационной информации, даваемой станцией «Памир», комиссия рекомендовала установить радиорелейную линию «Левкой-2» на трассах Курск – Брянск (КП корпуса ПВО) и Курск – Орел (КП радиотехнического полка ПВО).

Зоны обнаружения самолетов с эффективной отражающей поверхностью, эквивалентной истребителю Су-9 и бомбардировщику Ту-16, в номинальном режиме работы станции (для сравнения пунктиром приведена зона обнаружения истребителя МиГ-17). Графика Юлии Гореловой
Примечание:
1. В опытном образце станции

• потолок ограничивается масштабом индекатора высоты, равным 32 км;
• дальность обнаружения ограничивается масштабом ИKO, равным 300 км;
• зона когерентного двухчастотного режима ограничивается дальностью, равной 250 км;

2. Верхняя граница зоны определена расчетом для номинальной мощности каждого передатчика, равной 3 мгВт.

Надежность РЛС «Памир» в процессе эксплуатации оказалась столь высокой, что случаев невыполнения боевых задач из-за отказа ее аппаратуры практически не было. В соответствии с постановлением Совета министров СССР от 22 октября 1963 г. завод № 588 МРП (ныне Лианозовский электромеханический завод) в кооперации с другими заводами страны по документации НИИ-244 приступил к серийному производству 6 РЛС «Памир».

Многие технические решения, примененные в РЛС «Памир» были использованы в дальнейшем не только специалистами института, но и другими предприятиями и остаются оригинальными до наших дней. Так, например, параллельный метод обзора, примененный в РЛС «Памир», успешно используется в современной РЛС «Противник» (разработки Нижегородского НИИ радиотехники). На основе РЛС «Памир» была создана РЛС УВД «Утес», производимая на Лианозовском электромеханическом заводе.

Одновременно с разработкой РЛС «Памир» на базе этой станции была выполнена ОКР «Солнце» по созданию методики и аппаратуры для юстировки антенных систем РЛС кругового обзора по радиоизлучению солнца. В результате проведенной работы удалось отказаться от 100-метровой мачты и существенно повысить точность юстировки антенны. Разработанная методика и аппаратура использовались для юстировки антенн следующего поколения РЛС.

Начиная с 1960 г., институт принимает участие в разработках Московским НИИ приборной автоматики типовых радиолокационных узлов «Межа» средней производительности и «Холм» высокой производительности, предназначенных для построения единого радиолокационного поля Войск ПВО страны и для автономного использования. Разработки эти базировались на РЛК «Алтай» и РЛС «Памир». РЛК «Алтай», надо подчеркнуть, имел очень высокую степень унификации с РЛС «Памир».

Аппаратура «Каскад», сопряженная с РЛС «Памир». Архив ВНИИРТ

С целью использования РЛС «Памир» в радиолокационном узле высокой производительности в станции были введены аппаратура предварительной селекции и пеленгационные каналы. В таком исполнении станции был присвоен индекс 5Н91. От РЛС «Памир» данные о воздушных целях поступали в ЭВМ командного пункта радиолокационного узла «Холм».

Однако возможна была и еще одна сфера боевого применения РЛС «Памир». По заказу 4-го Главного управления Минобороны в 1960-х гг. разрабатывалась зенитная ракетная система с дальностью стрельбы свыше 200 километров. Разработка данной ЗРС велась двумя конкурирующими конструкторскими бюро.

Зенитная ракетная система «Даль», создаваемая под руководством генерального конструктора Семена Лавочкина, использовала в качестве стрельбового локатора РЛС «Памир». В этом случае П-90 решала задачу обнаружения и сопровождения воздушных целей и зенитных ракет в полете. Зенитная ракетная система должна была одновременно поражать 10 целей, наводя на каждую из них до 2 ракет. Цели для стрельбы система «Даль» должна была выбирать самостоятельно (без внешнего целеуказания).

Другая ЗРС, С-200, разрабатываемая в КБ-1 под руководством генерального конструктора Александра Расплетина, создавалась с ориентацией на применение специальных узколучевых стрельбовых радиолокаторов, каждый из которых, получив внешнее целеуказание, непрерывно сопровождает одну цель, на которую можно одновременно наводить до 5 ракет. Целеуказание должны были обеспечивать РЛС радиолокационного поля РТВ.

Ракеты в обеих ЗРС имели радиолокационные головки самонаведения на цель, что обеспечивало высокие точности стрельбы при больших дальностях целей.

Одним из главных требований, предъявляемых к РЛС «Памир», наряду с увеличенной зоной обнаружения и введением в них средств защиты от помех, было обеспечение высокой производительности. Это достигалось при измерении трех координат цели «на проходе» и введением вычислительного комплекса для обработки радиолокационной информации. По существу, это была первая в отечественной практике разработка, нацеленная на подобный прорыв в области радиолокации.

Комплект выносных индикаторов на командном пункте. Архив ВНИИРТ

В зенитной ракетной системе «Даль» использовались две РЛС «Памир» с антеннами, развернутыми по азимуту по отношению друг к другу на 900, что позволяло получить темп обзора пространства 2,5 сек и обеспечивало выполнение требований по времени обновления информации при обнаружении и сопровождении высокоскоростных целей.

Помимо двух РЛС, в состав стрельбового комплекса «Даль» входили системы активного запроса и ответа (САЗО), системы передачи команд (СПК), контур наведения с использованием ракеты «земля-воздух» (изделие-400) и бортовая РЛС наведения.

Впервые в отечественной и мировой практике в комплексе «Даль» использовался принцип совмещения РЛС обнаружения и наведения в одной станции. Подобное решение обеспечивало резкое уменьшение времени с момента обнаружения воздушной цели до момента целеуказания стрельбовому комплексу, что имело существенное значение при борьбе с большим количеством целей. Этим качеством, надо заметить, не обладал ЗРК С-200.

В РЛС с целью автоматизации процесса работы была также впервые в отечественной практике использована электронная управляющая машина наведения. Опытный образец системы «Даль» был изготовлен и смонтирован на полигоне войсковой части 03080. Было проведено большое количество наземных и летных испытаний. Особой проблемой было обеспечение устойчивой работы электронной управляющей машины. Причины этого понятны – такой автоматизации работы всей зенитной ракетной системы в отечественной практике ранее не существовало. Были и другие проблемы.

Несмотря на сложности инженерно-технического характера (и невероятных бытовых условий с точки зрения обеспечения элементарного комфорта), работа продвигалась к завершению. Однако сроки были сорваны. Семена Лавочкина вызвали для доклада на Президиум ЦК КПСС. Летом 1960 г. Семен Алексеевич после объяснений с руководством страны и Вооруженных Сил вылетел обратно на полигон.

После доклада о состоянии заводских испытаний системы была проведена серия пусков. С помощью системы передачи команд ракета-перехватчик была выведена в зону захвата цели головкой самонаведения. Цель была захвачена головкой самонаведения и поражена. После успешного пуска на полигоне состоялся праздничный ужин. Ночью Семен Алексеевич скоропостижно скончался от инфаркта.

Несмотря на успехи в испытаниях системы «Даль» и то, что система ПВО г. Ленинграда проектировалась на принципах стационарной (успешно к тому времени себя зарекомендовавшей многоканальной системы С-25) с включением трех огневых комплексов дальнего действия «Даль», в 1963 г. работы по системе «Даль» были прекращены. Под Ленинградом были развернуты одноканальные перевозимые ЗРК С-75, а вместо системы «Даль» – три ЗРК С-200.

По утверждению специалистов 4-го Главного управления МО СССР, главная причина прекращения работ по системе «Даль» заключалась не в технических трудностях создания столь сложной системы. К 1960 г. они в основном были преодолены. Скоропостижная смерть лидера – выдающегося ученого и талантливого конструктора Семена Алексеевича Лавочкина – в основном и повлекла за собой завершение работ по «Дали». Достаточно авторитетного преемника-продолжателя в то время в КБ Лавочкина не нашлось.

Принципы и инженерно-технические решения, заложенные в системе «Даль», до сих пор во многом не реализованы. Они во многом и по сей день остаются прогрессивными. Сердцем системы, надо отметить, была радиолокационная станция «Памир».

Разработка и испытания радиолокационной станции «Памир», дальнейшие работы по ее модернизации проводились квалифицированным коллективом ВНИИРТа под руководством главного конструктора Бориса Петровича Лебедева. Борис Петрович имел большой опыт разработки РЛС «Тропа». В 1956 г. он был назначен главным инженером института. Должностной статус позволил Борису Лебедеву создать нацеленную на конкретный результат команду разработчиков.

Высокий профессионализм и большой авторитет главного конструктора (как у сотрудников института, так и у заказчика) способствовали успешной разработке РЛС П-90. Борис Петрович великолепно чувствовал перспективу, обладал даром убеждения и ораторского искусства. В 1987 г. он перешел на ответственную работу в Минэлектронпром.

Завершал модернизацию РЛС «Памир» в качестве главного конструктора Гарнов Сергей Николаевич, проработавший в ВНИИРТ с 1933 по 1976 г. и имевший огромный опыт разработки приемной аппаратуры. В разработке РЛС «Памир» и системы «Даль» активное участие приняли и такие основоположники отечественной радиолокации, как Леонов Л. В., Вавулин А. Е., Вольперт А. Р., Гавряшин М. Н., Краус Л. А., Орехов Б. Л., Петров П. П., Перец Р. И., Путилов В. А., Румянцев Г. В., Собкин Л. И., Серебренников В. И., Шульгин Л. В., Петров В. П., Тихомиров Б. П.