Программные продукты и системы

Проблема военно-экономического анализа разработки перспективных наземных радиолокационных станций (РЛС) обнаружения воздушных объектов (ВО) и модернизации существующего парка РЛС состоит в необходимости 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 с целью определения весовых коэффициентов для каждого показателя качества РЛС. При свертке частных показателей в обобщенный присутствует значительная доля субъективизма, привносимая группой экспертов. Ориентация оценок на качество решения задач в соединениях (частях) видов ВС РФ 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. Однако результаты оценки эффективности конкретной РЛС могут значительно различаться в зависимости от конкретных условий применения (состав группировки, характеристики налета противника и др.).

Поэтому целесообразно сравнение потенциальных эффективностных возможностей, которые в основном реализуются в зоне обнаружения РЛС, формируемых 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, измерение 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, определим, что 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 реализацию боевых возможностей РЛС. К основным ЭТХ относятся надежность, 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 готовнос- ти РЛС [2]:

,                                                     (1)

где То – средняя наработка РЛС на отказ; Тв – среднее время восстановления.

Обобщенный критерий М, пропорциональный количеству поставляемых в войска РЛС, определяется выделяемыми суммарными ассигнованиями Сå на разработку, закупку серийных образцов и эксплуатацию РЛС:

,                                        (2)

где Ср – стоимость разработки образца РЭТ; a – коэффициент, учитывающий прибыль производства образца на предприятии-изготовителе; Ссп – стоимость серийного образца РЭТ; Сэ – стоимость эксплуатации образца РЭТ до списания.

С учетом изложенного обобщенный показатель качества РЛС можно представить в виде

.                                        (3)

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

Зона обнаружения представляет собой функцию (Dн) дальности обнаружения ВО 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

,                                                  (4)

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, 2].

В дециметровом и метровом диапазонах волн диаграмма направленности РЛС формируется путем сложения 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. Определим диаграмму направленности РЛС метрового и дециметрового диапазонов:

,                                          (5)

где Dс – максимальная дальность обнаружения ВО с данной ЭОП sц в свободном пространстве; Fс(e) – нормированная диаграмма направленнос- ти антенны РЛС в свободном пространстве; Ф(e) – интерференционный множитель (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 различных высотах и с различными ЭОП, на основании которой зона обнаружения уточняется.

Площадь горизонтального сечения зоны обнаружения определяется по формуле

,                                        (6)

где Sмв – площадь горизонтального сечения мертвой воронки зоны обнаружения РЛС, которая вычисляется следующим образом:

Sмв=p ´ ,                                           (7)

где Н – высота полета воздушного объекта; emax – максимальный угол места диаграммы направленности РЛС.

Максимальная дальность обнаружения РЛС в свободном пространстве определяется выражением:

,                        (8)

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 как

G0=4 p´Sэф/l2,                                                     (9)

где Sэф=Ки´Sгеом – эффективная площадь антенны; Sгеом – геометрическая площадь антенны; Ки – ко-

эффициент использования площади антенны (для различных типов антенн Ки=0,5¸0,7).

Коэффициент потерь Кп учитывает различного рода потери в передающем и приемном трактах РЛС. В общем виде результирующий коэффициент потерь можно представить как произведение

Кп=,                                                             (10)

где Кi – частичные коэффициенты, характеризующие потери в различных элементах РТС.

Расчет коэффициентов потерь Кi является специфической задачей, учитывающей особенности каждого 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, которое характерно для района дислокации, делают 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

,                        (11)

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.

Оценка стоимости эксплуатации РЛС может проводиться по методике, учитывающей затраты на услуги промышленности, стоимости 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 и ремонта и транспортные расходы.

Литература

1. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высш. школа, 1982.

2. Радиотехнические системы [под ред. Ю.М. Казарино­ва]. М.: Высш. школа, 1990.