Программные продукты и системы

Проблема военно-экономического анализа разработки перспективных наземных радиолокационных станций (РЛС) обнаружения воздушных объектов (ВО) и модернизации существующего парка РЛС – необходимость учета большого количества разнородных показателей, по которым оцениваются различные классы и типы РЛС. Известные подходы к решению задачи сравнительной оценки базируются на основе анализа соответствия показателей качества РЛС требованиям к качеству радиолокационной информации и использования экспертных оценок для определения весовых коэффициентов по каждому показателю качества РЛС. В свертке частных показателей в обобщенный показатель есть значительная доля субъективизма, привносимая группой экспертов. Ориентация оценок на качество решения задач с использованием наземных РЛС (несение боевого дежурства, непрерывное ведение разведки воздушного противника, радиолокационное обеспечение боевых действий зенитных ракетных войск и истребительной авиации и др.) приводит к многокритериальным задачам, методы решения которых разработаны недостаточно.

Модели оценки качества радиолокационной информации и вклада радиотехнических средств в эффективность боевых действий являются хорошим инструментом для оценки вариантов построения группировок радиотехнических войск (РТВ). Однако результаты оценки эффективности конкретной РЛС могут значительно различаться в зависимости от конкретных условий применения (состав группировки, характеристики налета противника и др.).

Поэтому целесообразно сравнивать потенциальные эффективностные возможности, которые в основном реализованы в зоне обнаружения РЛС, формируемой с учетом энергетических характеристик РЛС. Зона обнаружения Vo представляет собой область пространства, в пределах которой радиолокационные цели с заданной эффективностной отражающей поверхностью (ЭОП) обнаруживаются РЛС в каждом обзоре с вероятностью, не менее заданной. Для оперативно-тактических расчетов характеристики зоны обнаружения принимают ЭОП равной 1 м2, вероятность обнаружения – 0,5 [1]. Для РЛС боевого режима определения зоны обнаружения недостаточно, так как оно не учитывает точность определения координат при решении задач целеуказания. Точность выдаваемой информации определяет вероятность радиолокационного обеспечения наведения в пределах зоны наведения.

Зона наведения Vн – это область пространства, в которой обеспечиваются непрерывное сопровождение целей и истребителя, измерения их текущих координат с требуемой точностью и уверенное радиолокационное опознавание. В этом случае зону обнаружения и определения координат ВО можно представить в виде пересечения зоны обнаружения и области пространства, в которой координаты ВО определяются с заданной (требуемой) точностью. Оценить зону обнаружения можно площадью ее горизонтального сечения Sн на заданной высоте Н.

Исходя из физической сущности, обобщенный критерий оценки качества пропорционален показателю площади горизонтального сечения зоны обнаружения РЛС.

Наряду с энергетическими характеристиками, на основании которых рассчитывается зона обнаружения РЛС, необходимо учитывать эксплуатационно-технические характеристики (ЭТХ), определяющие возможности по реализации боевого потенциала РЛС. К основным ЭТХ относятся характеристики надежности (безотказность, ремонтопригодность, долговечность), а также среднегодовая стоимость эксплуатации РЛС, которая зависит от используемой элементной базы, конструктивных особенностей РЛС, приспособленности к проведению ремонтов и др. Радиолокационное поле существует в пространстве и во времени, а его пространственные характеристики в конкретный момент носят случайный характер. Пространственные характеристики определяются энергетическими возможностями, а процесс их реализации во времени – показателями надежности.

Время существования радиолокационного поля пропорционально ресурсу до списания R (с учетом ресурсовосстанавливающих ремонтов и срока морального старения). Вероятность наличия радиолокационного поля в конкретный момент можно оценить коэффициентом готовности РЛС: , где ТО – средняя наработка РЛС на отказ; ТВ – среднее время восстановления [2].

Обобщенный критерий пропорционален количеству поставляемых в войска РЛС – М, который определяется выделяемыми суммарными ассигнованиями Сå на разработку, закупку серийных образцов и эксплуатацию РЛС: , где Ср – стоимость разработки образца РЭТ; a – коэффициент, учитывающий прибыль производства образца на предприятии-изготовителе; Ссп – стоимость серийного образца РЛС; Сэ – стоимость эксплуатации образца РЛС до списания.

С учетом вышеизложенного обобщенный показатель качества РЛС можно представить в виде: .

Показатель W связывает энергетические характеристики (дальность обнаружения, точность определения координат, помехозащищенность), надежностные свойства (безотказность, ремонтопригодность, долговечность), стоимостные характеристики РЛС (стоимость производства и эксплуатации) и ресурсные возможности по финансированию Сå.

Зона обнаружения представляет собой функцию дальности обнаружения ВО (Dн) с данной ЭОП от высоты полета Н над поверхностью Земли. Зона обнаружения в горизонтальной плоскости образуется сечением зоны обнаружения параллельной Земле сферической поверхностью.

Зона обнаружения РЛС в сантиметровом диапазоне волн определяется по формуле D(e)=DmaxF(e), где Dmax – максимальная дальность обнаружения цели с данной ЭОП sц; F(e) – нормированная диаграмма направленности антенны РЛС в вертикальной плоскости; e – угол места цели [1].

В дециметровом и метровом диапазонах волн диаграмма направленности РЛС формируется сложением энергии прямого луча и энергии, падающей под различными углами на подстилающую поверхность и отраженной в направлении прямого луча. Рельеф и минеральный состав подстилающей поверхности существенно влияют на отражение электромагнитной энергии.

Диаграмма направленности РЛС метрового и дециметрового диапазонов: D(e)=DсFс(e)Ф(e), где Dс – максимальная дальность обнаружения ВО с данной ЭОП sц в свободном пространстве; Fс(e) – нормированная диаграмма направленности антенны РЛС в свободном пространстве; Ф(e) – интерференционный множитель (Земли).

Реальные зоны обнаружения РЛС, развернутых на боевых позициях, рассчитываются с учетом влияния рельефа местности и проверяются облетом. В процессе эксплуатации РЛС накапливается статистика обнаружения целей на данной позиции на разных высотах и с различными ЭОП, на основании которой зона обнаружения уточняется.

Площадь горизонтального сечения зоны обнаружения определяется по формуле Sн(Vo)= =pD2(e)–SМВ, где SМВ – площадь горизонтального сечения мертвой воронки зоны обнаружения РЛС.

Площадь горизонтального сечения мертвой воронки определяется формулой: SМВ=p´, где Н – высота полета ВО; emax – максимальный угол места диаграммы направленности РЛС.

Максимальная дальность обнаружения РЛС в свободном пространстве определяется выражением , где Pи – импульсная мощность; G0 – коэффициент усиления антенны; l – длина волны; sц – эффективная отражающая поверхность цели; Pпр.min – чувствительность приемника; q – параметр обнаружения; Кп – результирующий коэффициент потерь.

Коэффициент усиления антенны G0 вычисляется следующим образом: G0=4p´Sэф/l2, где Sэф=Ки´Sгеом – эффективная площадь антенны; Sгеом – геометрическая площадь антенны; Ки – коэффициент использования площади антенны (для различных типов антенн Ки=0,5–0,7).

Коэффициент Кп учитывает разные потери в передающем и приемном трактах РЛС. В общем виде результирующий коэффициент потерь можно представить как произведение: Кп=Õ Кi, i=1, где Кi – частичные коэффициенты, характеризующие потери в различных элементах РТС.

Расчет коэффициентов потерь Кi является специфической задачей, учитывающей особенности конкретного радиотехнического средства.

Возможности РЛС по ведению разведки в пассивных помехах оцениваются величиной коэффициента подпомеховой видимости Кп.в аппаратуры защиты. Сопоставляя его величину с реальным отношением мощности сигналов пассивных помех к мощности эхо-сигналов, которые характерны для района дислокации, делается вывод о способности РЛС вести разведку в пассивных помехах в данной помеховой обстановке.

Возможности по защите от активных шумовых помех характеризуются величиной коэффициента

сжатия зоны обнаружения по нешумящим целям вне сектора эффективного подавления и размерами сектора эффективного подавления по шумящим целям (постановщикам активных шумовых помех).

Коэффициент сжатия зоны обнаружения РЛС по нешумящим целям определяется по формуле , где r – спектральная плотность мощности помехи, Вт/МГц; Gпр – коэффициент усиления приемной антенны; fs – уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны РЛС; l – длина волны, см; Nш – коэффициент шума приемного устройства; Rпп – расстояние от РЛС до рубежа постановки помех, км.

Для конкретного типа РЛС последнее соотношение можно представить в виде: .

Для удобства расчета Ксж может быть построена графическая зависимость Ксж=f(Rпп) при фиксированных значениях r.

Оценка стоимости эксплуатации РЛС может проводиться по методике, учитывающей затраты на услуги промышленности, стоимость израсходованного в течение года эксплуатации ЗИП, капитального, среднего (фирменного) ремонтов из расчета затрат на один год, текущего ремонта, израсходованной электроэнергии, содержания обслуживающего персонала, расходных материалов при проведении технического обслуживания, ремонта, а также транспортные расходы.

Литература

1. Справочник офицера противовоздушной обороны. / Под ред. Г.В. Зимина. – М.: Воениздат, 1981.

2. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. – М.: Высш. шк., 1982.

3. Радиотехнические системы. / Под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1990.