Сергей Макаренко - Противодействие беспилотным летательным аппаратам

Контроль и ведение РЛР воздушного пространства с помощью РЛС является достаточно широко распространённым и традиционным способом обнаружения воздушных целей комплексами ПВО. Обнаружение средствами РЛР является эффективным в том случае, когда радиолокационная заметность цели соответствует разрешающей способности РЛС. Показателем радиолокационной заметности цели является ее эффективная площадь рассеяния (ЭПР) [70]

σ = (ξ P отр) / E 1= (ξ D 0 P рас) / E 1= ξ S D 0,

где: ξ — коэффициент деполяризации вторичного поля (0≤ξ≤1); P отр— мощность отражённого от цели сигнала; E 1— плотность потока энергии радиолокационного сигнала на сфере радиусом равным дальности до цели; D 0— значение диаграммы обратного рассеяния в направлении на РЛС; S — полная площадь рассеяния цели.

Несмотря на то, что показатель ЭПР имеет размерность м² он не является геометрической площадью, а является энергетической характеристикой, то есть представляет собой коэффициент, который учитывает отражающие свойства цели и зависит от пространственной конфигурации цели, электрических свойств её материала и отношения линейных размеров цели к длине волны. В радиолокационных задачах распознавания и классификации целей обычно пользуются радиолокационным портретом воздушной цели (так называемой сигнатурой), который связан с геометрическими, физическими и кинематическими свойствами цели.

Как объекты РЛР малые БПЛА характеризуются значением ЭПР порядка 0,05-0,5 м². При этом, в большинстве работ для таких БПЛА принимается значение ЭПР равное 0,1 м², которое, как показано в работе [71], является вполне достаточным значением, характеризующим сигнатуры БПЛА, на которых не используются специальные средства снижения заметности, в том числе — коммерческих БПЛА типа «квадрокоптер».

В работе [72]указывается, что расчетные дальности для обнаружения малоразмерных БПЛА со стороны РЛС, находящимися на вооружении формирований ПВО, при различных значениях ЭПР БПЛА составляют:

— для РЛС МВ диапазона:

• 8-14 км для БПЛА с ЭПР около 0,1 м²;

• 0,1–1,5 км для БПЛА с ЭПР около 0,01 м²;

— для РЛС ДЦМВ диапазона:

• 9-16 км для БПЛА с ЭПР около 0,1 м²;

• 0,8–2 км для БПЛА с ЭПР около 0,01 м²;

— для РЛС СМВ диапазона:

• 12–25 км для БПЛА с ЭПР около 0,1 м²;

• 1,4–2,8 км для БПЛА с ЭПР около 0,01 м².

При этом в войсках помимо РЛС комплексов ПВО имеются другие РЛС, предназначенные для ведения разведки местности, наблюдения за передвижением солдат и техники, наведения автоматического оружия на цель в условиях ограниченной видимости, разведки артиллерийских позиций противника, корректировки огня собственной артиллерии (в том числе по координатам разрывов артиллерийских снарядов). Предполагаемые возможности таких РЛС по обнаружению малоразмерных БПЛА с ЭПР 0,01 м² могут составить от 3,5 до 12 км [73].

Однако, как отмечается в работе [74], если для БПЛА с ЭПР 0,1 м² расчетные данные и фактические результаты полигонных испытаний по дальности обнаружения практически совпадают, то для БПЛА с ЭПР 0,01 м² фактические дальности обнаружения приближаются к нулевым значениям.

К дополнительным факторам, снижающим уровень ЭПР БПЛА, нужно отнести возможности быстрого изменения скоростного режима, вплоть до «зависания», что приводит с срыву сопровождения БПЛА в связи с выходом значения скорости за границы стробирования по Доплеровскому сдвигу в алгоритмах селекции движущихся целей (СДЦ) РЛС, а также использование в конструкции большого количества радиопрозрачных пластиковых и композитных материалов [75].

На рис. 2.1 показаны типовые рубежи обнаружения гипотетического БПЛА (массогабаритные характеристики БПЛА построены на основе результатов обработки статистических данных о них) для РЛС с длиной волны λ=3 см, представленные в работе [76]. При этом расчётные сигнатуры БПЛА под различными относительными углами пересчитаны на ЭПР плоской фигуры близкой к прямоугольной с учётом рекомендаций [77]. Диапазон ЭПР для используемых БПЛА составил 0,05-0,5 м².

Рис. 2.1. Рубежи обнаружения БПЛА с различными массогабаритными параметрами для РЛС с λ=3 см [78]

Как показано на рис. 2.1, уменьшение массогабаритных параметров БПЛА до значений менее 5 кг приводит к существенному уменьшению рубежа их обнаружения, а при использовании высокой доли радиопрозрачных (пластиковых и композиционных) материалов в конструкции БПЛА делает их обнаружение с помощью РЛС фактически невозможным. Таким образом, несмотря на то, что РЛС является достаточно надёжным средством контроля воздушного пространства, задача обнаружения и идентификации малоразмерных малоскоростных БПЛА с малыми ЭПР остаётся для них до сих пор нерешённой [79].

Обобщая вышеуказанное, можно сделать следующий вывод. Имеющиеся сегодня на вооружении традиционные РЛС разведки воздушного пространства практически неспособны проводить эффективное обнаружение малоразмерных малоскоростных воздушных целей типа БПЛА даже в беспомеховой обстановке. В подавляющем большинстве РЛС ЗРК не будут обнаруживать БПЛА с ЭПР порядка 0,01 м² и меньше. Более того, в условиях применения противником различных помех средствам РЛР, окажется, что даже имеющиеся возможности РЛС значительно уменьшатся. Фактические дальности обнаружения не позволяют обеспечить участие ПУ в управлении огнем группировок ПВО при организации и ведении обстрела малоразмерных БПЛА. Разрабатываемые перспективные РЛС, предназначенные для решения задачи обнаружения малоразмерных БПЛА, предположительно будут способны обнаруживать их на дальностях, не превышающих 3–8 км на высотах полета 100–300 м, и на дальностях 10–20 км на высотах до 1000 м. Эти дальности обнаружения перспективных РЛС могут быть удовлетворительными для обеспечения своевременного открытия огня и ведения эффективной стрельбы по БПЛА только в случае если время реакции ЗРК, не превышает нескольких секунд [80].

БПЛА могут быть обнаруженными средствами РРТР путем приема и анализа как радиосигналов КРУ, так и бортового РЭО — радиолокационных высотомеров, РЛС, излучателей помех и т. д. Применительно к БПЛА, основным объектом радиоразведки (РР) является КРУ БПЛА, а также параметры и предаваемые по ней данные, а объектом радиотехнической разведки (РТР) — излучение бортовых РЛС, бортового РЭО, РЭС полезной нагрузки [81].

Преимуществом средств РРТР является то, что они позволяют однозначно идентифицировать БПЛА среди естественных объектов, со схожими характеристиками, прежде всего, птиц. Недостатком — то, что средства РРТР могут с достаточной точностью установить лишь общее направление (пеленг) на БПЛА, причем точность его определения повышается при увеличении времени наблюдения, а вот дальность и высоту до цели средства РРТР определяют со существенными погрешностями [82].