Содержание:
Неоднократно поднимая в своих статьях вопросы радиолокации, я решил, что настало время поговорить о радиопомехах. Этот вопрос весьма важен для осознания истории и возможностей управляемого оружия — при этом понимание его обычно… фрагментарно. В массовом представлении, радиоэлектронная борьба обычно сводится к «забиванию эфира шумом». И не более.
В этом материале я попытался изложить в популярной форме некоторые базовые приемы радиоэлектронной борьбы, распространенные в период 1950-1960-ых. То есть в тот период Холодной Войны, который интересует меня больше всего) Безусловно, что в настоящее время многие из этих методов уже устарели или применяются в существенно модифицированной форме. Тем не менее, полагаю, что такой «исторический» материал все равно будет интересен)
В тексте я буду использовать термин «глушилка» (англ. jammer) для обозначения станции постановки помех. Я согласен, что этот термин не вполне корректен — в русской терминологии, «глушение» применяется в основном к шумовым помехам — но он проще в употреблении, чем неуклюжие словесные конструкции вроде «станция постановки радиоэлектронных помех» или «станция активной радиоэлектронной борьбы». Поэтому я считаю, что следование англоязычной терминологии в данном случае оправдано.
МАСКИРУЮЩИЕ ПОМЕХИ
Самый базовый тип помех — это маскирующие помехи. Их сущность следует из названия: они маскируют отраженное от цели «эхо» радарного импульса, так, что оператор неприятельского радара не может выделить его на экране.
Маскирующие помехи делятся на заградительные и прицельные. Заградительная помеха — это в основном и есть пресловутое «глушение». Если точные параметры работы неприятельского радара неизвестны, то глушилка пытается забить широкий диапазон частот собственным сигналом, модулированным как непрерывный шум. В надежде, что тем самым перекроет и рабочую частоту неприятельского радара.
Недостатки этого метода очевидны: пытаясь перекрыть широкий диапазон частот, глушилка вынуждена рассеивать по нему свою мощность. То есть на каждой конкретной частоте помеха получается довольно слабой. Мощный радарный импульс может просто «прожечь» помеху, получив достаточно различимый ответ. Достоинства — от широкодиапазонной помехи нельзя просто «отстроится», сменив рабочую частоту радара.
Шумовая помеха на экране локатора
Прицельные маскирующие помехи ставятся, если рабочий диапазон неприятельского радара известен точно. Они перекрывают только те частоты, которые принимаются радаром. Таким образом мощность глушилки сосредоточена на узком диапазоне — в идеале, вообще на одной частоте, непрерывно подстраиваясь под нее. Перекрытие получается намного более эффективным. Чем точнее глушилка настроена на рабочий режим радара, тем более эффективно глушение.
Простой пример прицельной маскирующей помехи — это непрерывное повторение глушилкой принятого сигнала неприятельского радара с минимальными интервалами. То есть вместо единичного «эха» от цели, в антенну радара прилетает сразу множество. На экране радара самолет, вместо короткой черточки, предстанет вытянутой полосой. Неприятель знает, что самолет где-то в пределах этой полосы, но где именно — понять не может.
Главная проблема маскирующих помех — они сами по себе являются мощным источником сигнала. Противник может его запеленговать, и с нескольких позиций триангулировать положение глушилки. Управляемые же ракеты часто имеют специальный режим «наведения на помеху»: если рабочий диапазон РЛС наведения забит помехами, то РЛС просто отключается, и ракета начинает отслеживать источник помехи. И, поскольку сигнал глушилки гораздо сильнее отраженного «эха» радарного импульса, то такое наведение очень эффективно…
ИМИТАЦИОННЫЕ ПОМЕХИ
Цель этих помех — создать у противника впечатление, что он видит наши силы не там, где они на самом деле. Достигается это посредством тщательного анализа рабочего режима неприятельского радара (диапазона частот, частоты повторения импульсов и частоты сканирования) и трансляции имитационного сигнала с такими параметрами, чтобы радар принял его за настоящее «эхо» от цели.
Простейшая форма имитационных помех — это помеха по дальности. Глушилка посылает имитационные сигналы так, чтобы они приходили на антенну неприятельского радара чуть раньше или чуть позже настоящего «эха» от цели. Сигналы, пришедшие раньше, воспринимаются радаром как самолеты, находящиеся ближе к нему, чем настоящая цель, а сигналы, пришедшие позже — как находящиеся дальше. Мощность ложных сигналов подбирается таким образом, чтобы соответствовать «эху» от настоящих самолетов на имитируемой дистанции.
Таким образом на экране оператора РЛС создаются ложные отметки ближе или дальше по азимуту, чем настоящая цель. Может показаться примитивным, но такой метод вполне себе действенен: в ситуации воздушной атаки, когда решения нужно принимать мгновенно, любое промедление и любая неуверенность играют на руку атакующему.
Более сложной формой имитационных помех является угловая помеха (помеха по боковым лепесткам). Для того, чтобы понять принцип ее действия, необходимо в общих чертах разобраться в диаграмме направленности антенны:
Вкратце — направленные антенны проектируют так, чтобы они очень хорошо принимали сигналы оттуда, куда направлены (это «основной лепесток диаграммы направленности»), и очень плохо со всех остальных направлений (боковых и задних лепестков). По основному лепестку антенна может принимать даже очень слабые сигналы, а по боковым всячески старается принимать как можно меньше в принципе. Но идеальных антенн не бывает, и достаточно мощный сигнал может-таки «пробить» по боковому лепестку.
Идея угловой помехи в том, чтобы послать мощный имитационный сигнал в тот момент, когда антенна радара смотрит в другом направлении от самолета. Для этого глушилка тщательно синхронизирует трансляцию ложных сигналов с вращением антенны. Мощность имитационного сигнала такова, что он «пробивает» боковой лепесток и проходит на антенну. А отличить прием сигнала по боковому лепестку от приема сигнала по основному, большинство радаров Холодной Войны не в состоянии.
Это значит, что приняв ложный сигнал по боковому лепестку, радар воспримет его как сигнал по основному — и выведет на экране отметку в том направлении, куда сейчас смотрит антенна. То есть в стороне от настоящего самолета. Отвлекая тем самым внимание оператора в направлении, где на самом деле ничего нет.
Комбинируя помехи по дальности и боковым лепесткам, глушилка может создать вполне правдоподобные ложные цели, причем еще и обладающие собственным «движением», а не просто смещающиеся вместе с настоящим самолетом. Для этого работа глушилки тщательно синхронизируется с работой неприятельского радара: ложные импульсы передаются так, чтобы их отметки на экране правдоподобно смещались между циклами сканирования Оператор радара воспринимает такие помехи как несколько движущихся независимо самолетов с разных направлений и на разной дистанции.
УВОДЯЩИЕ ПОМЕХИ
Уводящие помехи используются для того, чтобы «сбить» сопровождение самолета лучом прицельного радара. Идея уводящей помехи в том, чтобы «подменить» настоящий сигнал — ложным, и сместить его относительно настоящего, тем самым заставив луч радара следовать за ложным сигналом.
Разберем как простейший случай уводящую помеху по дальности. Для взятия на сопровождение конкретной цели, прицельные радары времен Холодной Войны обычно использовали метод стробирования: то есть выделяли небольшой интервал по дальности и азимуту (строб, или «ворота» в англоязычной литературе) в пределах которого и находилась эта конкретная цель. Все сигналы за пределами этого интервала системой игнорируются. Строб постоянно подстраивается так, чтобы цель находилась точно посередине выделенного интервала — когда цель смещалась, строб подстраивается следом за ней.
Установив строб, радар может сопровождать конкретную цель с высокой точностью. Достаточной, например, для наведения орудий или зенитных ракет. Это и есть пресловутый «захват цели» («lock on target») часто упоминаемый в фильмах и видеоиграх). Как от него избавлялись?
Чтобы сорвать сопровождение, глушилка самолета, для начала, начинает усиливать радарное «эхо» самолета. На первый взгляд, это кажется контрпродуктивным — делать ответный сигнал более сильным и отчетливым — но дело в том, что радар, во избежание перегрузки приемника, понижает свою чувствительность. В какой-то момент радар перестает видеть слабый настоящий сигнал от цели (который теперь ниже порога чувствительности) и принимает только мощный маскирующий сигнал глушилки.
Если глушилка в этот момент отключится, радар потеряет цель. Однако он быстро повысит чувствительность, и, так как цель все еще в пределах строба (время реакции РЛС значительно быстрее смещения цели), то радар сразу же «захватит» ее заново.
Поэтому сначала глушилка начинает передавать свой сигнал с постепенно увеличивающейся задержкой. Тем самым имитируя постепенное смещение цели по азимуту. Радар, не подозревая подвоха, автоматически центрирует строб на мощном ложном сигнале — и смещает его со слабого настоящего «эха» самолета.
Когда строб «уведен» достаточно, глушилка отключается. Ложный сигнал пропадает — и, так как строб сместился от самолета, то в его пределах только пустой воздух. Если, например, радар наводил неприятельские зенитные ракеты, то теперь они летят в никуда. Радару приходится заново переходить в режим поиска цели, снова пытаться взять ее на сопровождение. И, разумеется, терять при этом время.
Сходные принципы используются и для срыва сопровождения по азимуту. В принимаемый антенной радара сигнал встраивается ложный сигнал глушилки, который затем «смещается» относительно цели. Например, глушилка может посылать посылать маскирующий сигнал, сдвинутый по фазе относительно настоящего «эха» — тем самым вынуждая радар иметь дело с двумя практически неразличимыми сигналами на разных углах наблюдения.
ПОМЕХИ ПО СКОРОСТИ
Приведенные выше методы относятся в основном к импульсным радарам, посылающим короткие серии импульсов и измеряющим дистанцию до цели по задержке «эха» сигнала. Против радаров, использующих эффект Допплера для определения скорости цели по смещению частоты «эха», эти методы неэффективны.
Основная идея при постановке помех допплеровскому радару, это подмена настоящего сигнала ложным с «модифицированной» частотой. Для этого необходимо, чтобы глушилка сначала приняла сигнал неприятельского радара (то есть глушение допплеровских радаров всегда строится на «ответе»).
При постановке маскирующей помехи, глушилка отвечает на каждый импульс радара собственным, со случайным образом смещенной частотой. Таким образом неприятельский радар принимает хаотические сигналы с самым разным допплеровским сдвигом, и не может понять, какой из них соответствует настоящему самолету. В идеале, строб радара полностью заполняется ложными сигналами, не давая как-либо выделить настоящее «эхо» от цели.
Однако если допплеровский радар может получать точную дистанцию до цели от импульсного радара, то он в состоянии отфильтровать и выделить настоящее «эхо». Чтобы справиться с этой уловкой, применяется узкополосная помеха. Глушилка определяет смещение частоты «эха» от цели, и подстраивает ложные сигналы таким образом, чтобы их частота лишь незначительно отличалась от частоты «эха», постепенно наращивая мощность. Обнаружив несколько очень сходных сигналов (равных по дальности), автоматика радара пытается выделить наиболее сильные — исходя из той логики, что сигнал с наибольшей амплитудой, скорее всего, будет настоящим.
Постепенное повышение мощности ложных сигналов приводит к тому, что радары вообще перестают видеть настоящее «эхо», целиком сосредотачиваясь на отслеживании ложных. Далее, глушилка плавно меняет частоту ложных сигналов и время их отправления, уводя допплеровский радар — от настоящей скорости, а импульсный радар — от настоящей дистанции до цели.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данный материал, безусловно, далеко не полон и описывает лишь самые-самые базовые основы нескольких наиболее распространенных методов постановки помех времен Холодной Войны. Тем не менее, я надеюсь, что он будет достаточно интересен. И познавателен)
