11 августа, 2015

Опередившая время

24 марта 1955 г. вышло Постановление Совета министров Союза ССР и Центрального Комитета КПСС № 602-369сс о разработке системы «Даль», предназначенной для перехвата и поражения высотных сверхзвуковых бомбардировщиков противника на дальних подступах к крупным оборонным объектам и городам.

Радиолокационная станция системы «Даль-1» 5H21 создавалась на основе РЛСП-90 «Памир» и по внешнему виду весьма схожа с последней. Отличия – на антенно-поворотном устройстве дополнительно размещены антенные устройства САЗО и СПК. Фотоархив НПО им. С. А. Лавочкина

Система «Даль» должна была обеспечивать:

• обнаружение бомбардировщиков типа Ту-16, летящих на высотах от 5 до 20 км на дальностях 160–300 км соответственно;
• перехват самолетов – бомбардировщиков противника, летящих на высотах от 5 до 20 км со скоростями от 1000 до 2000 км/час;
• автоматический вывод зенитных управляемых ракет на расстояние 12–15 км до самолета – цели (на встречных курсах), с которого ракета переходила на режим самонаведения;
• одновременное наведение 10 ракет на 10 отдельных бомбардировщиков противника в пределах действия наземной радиолокационной станции наведения.

Иными словами, система «Даль» предназначалась для обнаружения и поражения высотных сверхзвуковых бомбардировщиков противника на дальних подступах к объектам, летящих с любого направления и под любым ракурсом. ЗРС должна была обеспечивать эффективное поражение бомбардировщиков противника при действии их как одиночно, так и в составе групп, в любых метеоусловиях, круглые сутки на всех высотах боевого применения при скорости ветра у земли до 25 м/сек и температуре воздуха от –40°С до +50°С.

Пульт ввода целей	Пульт коммутации и старта

Специалисты сходятся во мнении, что на момент разработки система «Даль» превосходила все отечественные и зарубежные образцы зенитного ракетного вооружения. В предлагаемом вниманию читателей «ВКО» материале речь пойдет только о комплексе средств управления ЗРС «Даль».

Комплекс средств управления системы «Даль» включал:

• две РЛС, предназначенные для обнаружения, опознавания целей противника, начального ввода их координат в управляющую машину наведения (УМН) и выдачи информации о целях в УМН при автоматическом сопровождении;
• две станции САЗО, предназначенные для автоматической выдачи информации о ракетах в УМН при автозахвате и автосопровождении;
• УМН, предназначенную для автоматического сопровождения целей и ракет, определения их координат и решения задачи наведения с выдачей команд управления на станцию передачи команд (СПК);
• станцию передачи команд управления на борт ракеты;
• бортовую аппаратуру приема команд управления и активного ответа «Феникс»;
• радиолокационную головку самонаведения «Зенит» (РЛ ГСН).

Радиолокационная станция, САЗО и СПК работали в режиме кругового обзора.

Разработка наземной радиолокационной станции обнаружения самолетов и наведения на них ракет для системы «Даль» постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от 17 марта 1956 года № 361-232 была передана из ОКБ-37 МРТП в Государственный Союзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт № 244 (ныне Всероссийский НИИ радиотехники).

Рабочее место командира и начальника штаба комплекса	Пульт начальника огневых площадок

В то время в НИИ-244 успешно велась разработка РЛС «Памир» (см. «ВКО», № 4 за 2007 г.), основные ТТХ которой были весьма близки к параметрам проектируемой станции системы «Даль».

Тактико-технические требования на наземную радиолокационную станцию для системы «Даль» были разработаны ОКБ-301 МАП совместно с НИИ-244, согласованы с главными конструкторами разработок управляющей машины наведения и системы активного запроса и ответа и утверждены Главным конструктором системы «Даль» С. А. Лавочкиным в августе 1956 г.

В октябре 1956 г. ТТТ на РЛС и протокол изменений, и дополнения к ним были согласованы 4-м Главным управлением Минобороны и утверждены заместителем министра обороны Маршалом Советского Союза С. С. Бирюзовым.

Пульт ручного управления	Рабочее место главного инженера

В соответствии с постановлением Совета министров Союза ССР от 17 августа 1956 г. № 1148-591 НИИ-244 МРТП разработал эскизный проект наземной РЛС для системы «Даль». Разработка радиолокационной станции проводилась под руководством главного конструктора Бориса Петровича Лебедева. Эскизный проект был утвержден директором НИИ-244 А. П. Земнорей 30 ноября 1956 г.

В связи с чрезвычайно большим объемом работы и сжатыми сроками разработки РЛС Министерство радиотехнической промышленности привлекло к участию в разработке станции ряд организаций МРТП и других министерств.

Работа в смежных организациях выполнялась по заданиям НИИ-244.

Принципы построения станции

В системах дальнего обнаружения самолетов и наведения на них ракет в 1950–1960 гг. обычно использовался комплекс из нескольких наземных радиолокационных станций. Одни из них выполняли функции обнаружения целей и грубого определения их координат, другие – функции наведения.

Общий вид индикаторной аппаратуры	Приемная и потенциалоскопическая аппаратура

Как правило, данные, полученные от станции обнаружения, не могли быть использованы непосредственно для наведения. В силу конструктивных особенностей и принятых принципов обзора пространства эти РЛС не обладали достаточной точностью определения координат. Помимо этого, темп поступления информации был крайне низок для осуществления наведения средств поражения. Поэтому данные, поступающие от РЛС обнаружения, использовались для предварительной ориентации станций наведения с целью повышения их поисковых возможностей. В свою очередь станции наведения обеспечивали высокую точность определения координат и высокий темп выдачи данных. Однако их поисковые возможности были весьма низки. По этим причинам они не могли работать автономно.

Перед НИИ-244 была поставлена задача – разработать наземную станцию, объединяющую функции дальнего обнаружения целей при работе в круговом режиме обзора с функциями наведения ракет. Темпы выдачи данных и точности определения координат в этой станции должны быть достаточными для решения задачи наведения ЗУР.

Для дальнего обнаружения и измерения трех координат цели (азимута, дальности и высоты) в те времена обычно применялся либо комплекс из дальномеров и высотомеров, либо станции кругового обзора с дополнительными антеннами и приемо-передающими устройствами, позволяющими определять высоту на проходе. Во всех случаях для получения информации о высоте затрачивался дополнительный потенциал (расходовалась дополнительно мощность и площади антенн).

Сканирующие высотомеры позволяли определять все три координаты на проходе. Однако при сканировании терялся темп выдачи информации и ухудшалась точность определения угловых координат.

Пульт ручного сопровождения	Пульт командира комплекса

Радиолокационная станция системы «Даль» была построена на принципе, позволяющем без потери темпа использовать одну и ту же излучаемую энергию одновременно для определения всех трех координат цели.

Определение высоты при этом становилось возможным в том случае, если суммарная диаграмма направленности в вертикальной плоскости образовывалась рядом частных диаграмм, работающих на отдельные приемники. При достаточно большом числе парциальных приемных диаграмм было можно измерить углы места цели по наличию сигнала от цели в одной какой-либо частной диаграмме или же по наличию сигнала в двух соседних диаграммах. Появление сигнала от цели одновременно в двух соседних каналах свидетельствовало о том, что угол места цели близок к углу места, где происходило пересечение этих двух диаграмм.

При использовании дополнительных признаков (сравнение амплитуд сигналов, числа импульсов, сравнение фаз в соседних каналах) точность измерения высоты могла быть существенно повышена.

В радиолокационной станции «Даль-1» (индекс 5Н21) для увеличения точности определения высоты (при работе на индикаторы) вводилось сравнение амплитуд сигналов в соседних каналах путем установки одного дополнительного уровня, разделяющего все сигналы на две группы. При работе на УМН точность повышалась еще в большей мере за счет сравнения чисел импульсов в соседних каналах.

Требования по точности измерения высоты и разрешающей способности по азимуту обуславливали ширину парциальных диаграмм. При заданном диапазоне рабочих частот ширина диаграмм, в свою очередь обусловливала размеры антенных устройств.

Индикаторная аппаратура КП

Ширина парциальных диаграмм в нижних каналах (как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости) была принята (по половине мощности) равной одному градусу. Для формирования диаграмм с такой шириной с учетом снижения уровня боковых лепестков в горизонтальной плоскости (в диапазоне волн РЛС «Даль-1» 19,3–27,3 см) необходимо было иметь антенны с размерами 18,0х15,0 м.

Для обеспечения темпа выдачи данных в станции «Даль-1» применялись две одинаковые антенны, развернутые в горизонтальной плоскости друг относительно друга на 180°. Обе антенны устанавливались на одном общем для них поворотном устройстве. Такое построение позволяло получать данные по дальности, азимуту и высоте два раза за один оборот поворотного устройства. Если требовалась выдача данных по высоте в два раза реже, чем по другим координатам, как это можно допустить при работе на индикаторах на дальних дистанциях, то можно было повысить точность измерения высоты за счет усреднения данных в двух соседних отсчетах.

С целью обеспечения одной и той же линейной точности измерений высоты по всей границе обзора ширина парциальных диаграмм в вертикальной плоскости была выбрана переменной. По мере возрастания углов места в изовысотной части диаграммы обзора допускалось увеличение угловой ошибки в связи с уменьшением расстояния. Ширина диаграмм в вертикальной плоскости первых семи нижних каналов каждой антенны была практически одинакова и равна одному градусу. Остальные диаграммы каждой антенны постепенно расширялись. Самые верхние каналы, ориентированные под максимальными углами места (29–30°), имели ширину порядка 3°.

Период выдачи данных одной радиолокационной станцией с двумя антеннами составлял 3,6–4 сек и мог регулироваться изменением скорости вращения. Однако увеличение скорости вращения вело к понижению точности определения азимута. Происходило это из-за снижения числа импульсов в пакете.

Вместе с этим при работе системы «Даль» по высотным скоростным целям возникла необходимость уменьшения периода обзора до 2,7 сек. Для обеспечения этого режима было принято решение об использовании двух одинаковых станций, работающих на общую управляющую машину наведения. В этом случае период выдачи данных каждой станцией понижался до 5,4 сек. и за счет этого несколько повышалась точность измерения азимута.

Для определения координат ракеты использовалась система активного запроса и ответа (САЗО). Из нескольких возможных вариантов построения САЗО был принят вариант, в котором наземные устройства запроса разделены с устройствами приема активного ответа.

Запрос производился отдельными передатчиками, работающими в сантиметровом диапазоне волн на отдельные антенны, вращающиеся синхронно и синфазно с основными антеннами РЛС.

Прием ответа осуществлялся основными антеннами РЛС на волне, лежащей в середине диапазона РЛС. Измерение высоты ракеты производилось тем же методом, что и цели, т. е. методом парциальных диаграмм, но по сигналам активного ответа. Число приемных устройств для приема сигналов активного ответа было больше на 2 приемника в каждой антенне из-за расширения зоны обзора по углу места до 60°.

Всем результирующим диаграммам обзора, формируемым из частных диаграмм, были свойственны общие недостатки, а именно: либо изрезанность контура обзора в местах пересечения диаграмм, либо нерациональный расход энергии в общих зонах двух смежных диаграмм. В первом случае дальность действия станции сильно менялась при изменении угла места, что вело к провалам видимости под определенными углами места. Во втором случае глубина провалов уменьшалась. Но это покупалось ценой двойного расхода энергии в тех зонах, где и без того уже видимость удовлетворительна.

В радиолокационной станции «Даль-1» этот недостаток устранялся введением двух мероприятий.

Во-первых, диаграмма при передаче формировалась тем же зеркалом, но отдельным облучателем и по своей конфигурации близка к закону «косеканс-квадрат» и, во-вторых, применение в станции двух антенн позволяло ориентировать места пересечений парциальных диаграмм одной антенны так, чтобы они совпадали с максимумами парциальных диаграмм второй антенны. Контуры результирующих диаграмм обзора при работе двумя антеннами в этом случае получались более плавными.

Примененный в станции метод измерения высоты хорошо сочетался с необходимостью защиты станции от пассивных помех.

Слоистость ветра по высоте приводила к образованию очень широкого спектра пассивной помехи. В результате все известные способы когерентно-импульсной работы становились неэффективными. Введение парциальных диаграмм, сжатых в вертикальной плоскости, сужало спектр пассивных помех и позволяло вновь реализовать когерентно-импульсные методы для защиты от пассивных помех.

В станциях кругового обзора требовалось обеспечить одновременное определение координат многих целей, расположенных по отношению к ней под различными углами места, на различных расстояниях и под различными азимутальными углами.

Так как радиальные составляющие скорости ветра в различных участках пространства различны, то обеспечить компенсацию сигналов помехи обычными когерентно-импульсными методами можно было только в том случае, если была бы введена в действие система программирования изменений фазы когерентного гетеродина.

Столь довольно-таки сложную задачу не требовалось решать, если использовать метод работы на разностной частоте. Данный метод был реализован в РЛС «Даль-1». В этом случае все возможные скорости ветра попадали в нечувствительный участок характеристики передачи. В связи с этим не возникало необходимости ввода какой-либо программы.

Вторым преимуществом этого метода являлось автоматическое устранение влияния зон слепых скоростей.

Метод работы на разностной частоте требовал применения вместо одного передатчика в каждой антенне двух передатчиков, работающих на разных частотах, отличающихся друг от друга примерно на 70 МГц, и применения двухканального приема.

Экспериментальные работы, проведенные в ходе разработки РЛС «Даль-1», показали, что при работе двумя передатчиками половинной мощности вместо одного передатчика единичной мощности происходит некоторое недоиспользование мощности передатчиков, оцениваемое потерей в 13%, если дальность действия станции определяется границами 50% видимости. Вместе с тем для дальностей, характеризуемых более высокими вероятностями обнаружения, что характерно для режима автосопровождения, двухчастотная работа более выгодна.

Одновременная работа на двух частотах вместо одной более выгодна и с точки зрения защиты от активных помех.

Если активной помехой противника «забивался» по одной волне в каждой антенне, т. е. две волны из четырех, дальность действия станции снижалась, но при этом темп выдачи координат уменьшался вдвое.

Для уменьшения действия активной помехи были приняты меры по снижению уровня боковых лепестков диаграмм направленности антенн в горизонтальной плоскости. В области нижних углов эти уровни доведены до 25 дБ.

Устройства индикации и сопряжения станции с УМН

Для воспроизведения радиолокационной информации, поступающей с приемных трактов РЛС, в системе «Даль» использовался комплекс первичных индикаторов. Для воспроизведения информации о целях и ракетах, которые сопровождались УМН, был применен комплекс вторичных индикаторов.

Комплекс первичных индикаторов состоял из индикаторов кругового обзора (ИКО), индикаторов секторного обзора (В-индикаторы), индикаторов высоты (Н-индикаторы) и индикаторов угла места (Е-индикаторы).

На ИКО и В-индикаторы информация поступала со смешанных выходов первой и второй антенн в виде отраженных радиолокационных пакетов. На Е-индикаторы и Н-индикаторы поступала информация в виде двоичного кода, соответствующая углу места и высоте цели. Коды вырабатывались в комплексе высоты счетно-решающей схемой. Аппаратура комплексов первичных индикаторов располагалась в контрольных индикаторных шкафах на техническом посту (ИКО, В-индикатор и Н-индикатор) и в пультах командного пункта (КП) комплекса «Даль».

На экране ИКО воспроизводилась общая воздушная обстановка в зоне действия РЛС в полярных координатах «азимут-дальность». Предусматривалась возможность коммутации масштабов ИКО (0–300 км, 50–350 км, 50–500 км).

Для возможности просмотра информации, поступающей от обеих антенн РЛС, в ИКО предусматривалась череспериодная коммутация разверток. В-индикатор служил для просмотра участка пространства в координатах «азимут-дальность» в укрупненном масштабе с целью уточнения координат и состава воздушных объектов. Центр строба В-индикатора определялся положением электронной отметки-маркера на экране ИКО.

Н-индикаторы служили для определения высоты воздушных объектов в азимутально-дистанционном секторе, соответствующем сектору на В-индикаторе.

В-индикаторы служили для просмотра сектора в «большом» стробе, заданном от УМН. С экранов В-индикаторов, стоящих в пульте ручного сопровождения (ПРС), осуществлялся полуавтоматический съем координат воздушных объектов и выдача их в УМП в режиме ручного сопровождения.

Е-индикатор, работающий в паре с В-индикатором, служил для просмотра заданного сектора по углу места в пределах «большого» строба УМН. С экранов Е-индикаторов, стоящих в ПРС, осуществлялся полуавтоматический съем и выдача угла места воздушного объекта в режиме ручного сопровождения.

Начальный ввод координат цели в УМН осуществлялся оператором пульта ввода целей (ПВЦ) с экрана ИКО при совмещении отметки маркера с отметкой от цели нажатием педали выдачи новых данных.

Информация о воздушных объектах, воспроизведенная на индикаторах ПВЦ и ПРС, вводилась в виде двоичных кодов в управляющую машину наведения через коммутатор координат. В коммутаторе осуществлялась поочередная выдача в УМН информации с пультов ПВЦ и ПРС, и преобразование этой информации согласно требованиям УМН.

Вторичный комплекс состоял из индикаторов общей обстановки и индикаторов трех параметров – высоты, скорости и времени. На индикаторе общей обстановки отображались отметки целей (ракет) и прямоугольных координат. Рядом с каждой отметкой изображался номер цели (ракеты), соответствующий номеру объекта в УМН, и метка принадлежности объекта «ракета» или «цель».

На индикаторе трех параметров, в зависимости от установленного режима, индицировалась высота, скорость либо время, оставшееся до входа цели в зону пуска и до выхода из нее.

На основании эскизного проекта и протоколов сопряжений аппаратуры радиолокационной станции с аппаратурой УМН, САЗО, СПК и КП в НИИ-244 было выполнено рабочее проектирование радиолокационной станции комплекса «Даль».

Опытный образец РЛС комплекса «Даль» изготовлен в НИИ-244, на заводах ГКРЭ и Совнархозов в 1957–1959 гг. и установлен на объекте 35 (или площадка № 35) полигона ГНИИП-10 (Сарышаган) МО СССР в марте 1959 г.

Автономные испытания РЛС комплекса «Даль» проводились на полигоне ГНИИП-10 МО силами НИИ-244 при участии представителей Минобороны. Отчет по автономным испытаниям опытного образца РЛС системы «Даль» утвержден 27 февраля 1961 г. со следующим заключением: «Результаты проведенных испытаний показывают, что аппаратура РЛС соответствует основным пунктам ТТЗ и может быть допущена к первому этапу контурных испытаний».

Авторы выражают благодарность ветерану института Нине Ивановне Томилиной за помощь в подборе архивных материалов. Фото из архива ВНИИРТ, публикуются впервые.