Zimny po radiolokacji a do operatów się nie garnie
Przepraszam za niedoskonałości tłumaczenia.Radiotiechnika Nr 2/2005
A.I. Fiedotczenko
System sterowania uzbrojeniem „ZASŁON”
W artykule przedstawiono niektóre rezultaty badań w locie systemu sterowania uzbrojeniem „Zasłon” samolotu przechwytującego MiG-31 i jego modyfikacji.
System sterownia uzbrojeniem (SSU) „ZASŁON” samolotu przechwytującego MiG-31 został opracowany w okresie 1968 – 1981. W następnych latach, aż do czasów obecnych przeprowadzono szereg modernizacji i unowocześnień zarówno bazy elementowej jak i oprogramowania. Dla potwierdzenia oczekiwanych charakterystyk taktyczno – technicznych na każdym etapie prac przeprowadzano szeroko zakrojone badania w locie.
Przedstawimy rezultaty trzech najbardziej trudnych i ważnych eksperymentów: wykrycie i jednoczesne śledzenie dziesięciu celów w jednym ataku; przechwycenie celów i ich ostrzał na maksymalnym zasięgu rakiet; przechwycenie i ostrzał czterech celów w jednym ataku. Rezultaty eksperymentów zostały potwierdzone i udokumentowane przez aparaturę rejestrującą. Chronologicznie pierwszym eksperymentem było wykrycie i jednoczesne przechwycenie dziesięciu celów.

Na rysunku 1 przedstawiono rezultaty eksperymentu wykonanego 15 lutego 1978 roku. Celami były samoloty Tu-16. MiG-31 wykonywał lot na pułapie 5000 m. Cele były rozdzielone na dwie grupy: pierwsza leciała na wysokościach od 8400 m do 9600 m, druga na wysokościach od 1400 do 2600 m. W ten sposób w jednym eksperymencie oceniano pracę SSU „ZASŁON” zarówno przeciwko celom lecącym na tle nieba jak i powierzchni ziemi. Trajektorię lotu pierwszej grupy celów pokazano na rysunku liniami pojedynczymi, drugiej liniami podwójnymi. Symbole „+” oraz „0” oznaczają odległość wykrycia celów odpowiednio pierwszej i drugiej grupy. Linią przerywaną pokazano wykrycie celów, linią ciągłą – automatyczne śledzenie. Numery celów odpowiednie do kolejności przechwycenia. Maksymalna odległość wykrycia 210 km.
Nr celu Przechwycenie [km] Pułap [m]
1 141,3 1400
2 162,2 9000
3 136,2 2000
4 124,8 1700
5 131,5 2600
6 137,8 9300
7 144,3 8700
8 121,5 9600
9 112,2 2300
10 115,4 8400
Sumaryczny czas wykrycia i przechwycenia wynosił 153,5 s. Przy czym pierwsze siedem celów było wykrytych i przechwyconych w czasie 69,5 s. Czas zużyty bezpośrednio na procedurę przechwycenia siedmiu celów wynosił 24,3 s., a dziesięciu – 49,05 s. W czasie przechwycenia uruchomiono pięć niekompletnych prób w sumarycznym czasie 15 s.
Dla wykluczenia wielokrotnego przechwycenia tego samego celu w skutek „zacyklowania” pracy systemu wprowadzono porównanie koordynat ponownie przechwyconych celów z koordynatami już śledzonych dla przeciwdziałania ich ponownemu przechwyceniu. Należy zaznaczyć, że możliwość wielokrotnego przechwycenia i śledzenia jednego i tego samego celu do 10 razów w jednym eksperymencie pozwoliła ocenić obciążenie procesorów wyliczających i zebrać statystykę śledzenia sygnałów celów (zakres dla prac eksperymentalnych) bez organizacji drogich lotów dziesięciu celów.

Na rysunku 2 przedstawiono cele na wskaźniku szturmana – operatora w końcowym etapie eksperymentu.

Śledzone cele są przedstawione w postaci powyższego znaku. Znacznik z numerem 0 oznacza cel z numerem 10. Długość wektora celu jest proporcjonalna do jego prędkości, a szerokość poprzecznej kreski odpowiada wysokości lotu celu (---- duża, -- mała).
Powyższym znakiem jest oznaczony samolot MiG-31 nr 1 lecący na pułapie 05 (pięciu kilometrów). W ten sposób operator w każdym momencie eksperymentu (pracy bojowej) widzi sytuację taktyczną i może wskazać cel do ostrzelania lub wskazać go innemu myśliwcowi. Na ekran wskaźnika może być również wprowadzona informacja dla szturmana – operatora o możliwości jednoczesnego ostrzelania wielu celów. Szturman – operator może zatwierdzić rekomendowany wariant ostrzeliwania lub wskazać numery innych celów.
Stworzenie anteny z szykiem fazowym (FAR) dla SSU „ZASŁON” samolotu MiG-31 pozwoliło nie tylko na realizację pracy radaru z wieloma celami, ale również na zastosowanie detektora sekwencyjnego zwiększającego zasięg stacji. Analiza przeprowadzona w okresie dwóch – czterech taktów jednostek czasowych (położenie promienia FAR jest niezmienne). Dolny i górny próg w każdym cyklu jest inny. Przy przekroczeniu górnego progu w każdym z 180 działek częstotliwości sygnału dopplerowskiego generowany jest sygnał „cel”. Detektor sekwencyjny przyniósł zysk w odległości wykrywania o około 20 - 25%. Cała procedura detekcji sekwencyjnej jest realizowana przez specjalizowany analogowo cyfrowy procesor. Realizacja detekcji sekwencyjnej w nowoczesnych procesorach sygnałowych jest problematyczna z powodu ich niewystarczającej prędkości oraz potrzeby zorganizowania specjalnego procesu obliczeń. Złożonym i kosztownym badaniom w locie powinno towarzyszyć rejestrowanie wszystkich etapów pracy systemu w czasie rzeczywistym. Współcześnie podobne systemy nazwano „systemami obiektywnej kontroli” (SOK) z zapisem danych na trwałych nośnikach z możliwością podglądu obrazu na monitorach oraz wydrukach. Opis badań wykonano na podstawie zapisów SOK z interwałem czasowym wynoszącym 0,02 s. Pełny zakres zapisanej informacji zawiera ponad 350 parametrów, zgrupowanych w 22 zestawach. Przy czym rejestrowano zarówno parametry wyjściowe (koordynaty celów, myśliwców itp.) jak i informacje o pracy analogowych (przekaźniki, nadajniki) i cyfrowych (procesor sygnałowy, sterująca CWM itp.), aż do wielkości informacji w komórkach pamięci operacyjnej pokładowej CWM w konkretnych momentach czasu.

Na przedstawionym na rysunku 3 eksperymencie przechwycenia celu na maksymalną odległość, przeprowadzonemu 18.08.1993 r. przytoczymy wykaz i znaczenie niektórych części informacji, zarejestrowanej w chwili przechwycenia celu (przechwycenie celu 319,4 km, wystrzelenie rakiety 228 km, wysokość lotu celu 10300 m, pułap MiG-31 – 8480 m, prędkość lotu celu – 189 m/s, MiG-31 – 669 m/s).
Zestaw 2Parametry lotu MiG-31: kurs +100,45º; przechylenie -0,27º; pochylenie +5,12º; prędkość rzeczywista 686,2 m/s; maksymalna – 2,371 m/s; pułap 8,47 km; koordynaty geograficzne: X=+50,95 km, Z=-36,94 km (względem umownego punktu odniesienia).
Zestaw 10Parametry lotu celu: koordynaty geograficzne: X=+23 km; Z=+280,63 km; prędkość pozioma – 300,2 m/s, pułap 8,88 km, prędkość zbliżania – 873 m/s, kątowe położenie celu względem myśliwca w płaszczyźnie pionowej – 2,74º, wielkość sygnał + szum na stroboskopach na odległość 30,40,22,44,18,16,22 umownych jednostek (15…20 jednostek – szum odbiornika).
Zestaw 7 Odległość do celu 319,4 km. Przytoczymy także analogiczną informację z czasu umownego rażenia celu rakietą (wariant telemetryczny bez części bojowej)
Zestaw 2Myśliwiec MiG-31: kurs +95,33º; przechylenie 1,27°; pochylenie +4,38°; prędkość rzeczywista – 594,2 m/s, maksymalna – 2,051 m/s, pułap 8,48 km; koordynaty geograficzne: X=+29,09 km; Z=+30,55 km (względem umownego punktu odniesienia).
Zestaw 10Cel latający – koordynaty geograficzne X=+24,0 km; Z=+231,25 km, prędkość pozioma 191,1 m/s, pułap 10,63 km, prędkość zbliżania 783,7 m/s; kątowe położenie celu względem samolotu przechwytującego w płaszczyźnie pionowej - +1,4°, wielkość sygnał + szum w stroboskopach w odległości 46-140-146-64-170-44, 42-40 jednostek.
Zestaw 7Odległość do celu 92,1 km
Ilość zarejestrowanych informacji w czasie całego eksperymentu pozwala przeprowadzić demonstrację w warunkach naziemnych na specjalnym stanowisku. W stanowisku użyto systemu indykacji w postaci analogicznej do samolotu. W czasie rzeczywistym informacja jest demonstrowana tak jak ją śledzi szturman – operator . To pozwala ocenić prawidłowość jego czynności i przeanalizować pomyłki, jeżeli takie miały miejsce. W wypadku powtórzenia eksperymentu można uprzednio przygotować szturmana – operatora. Posiadając zestaw zarejestrowanych danych z różnych eksperymentów można podwyższyć poziom przygotowania szturmanów – operatorów i pilotów.
Trzecim ostatnim eksperymentem przeprowadzonym 21.04.1994 r.było wykrycie, przechwycenie, śledzenie i ostrzał czterech celów.

Użyto latających celów na bazie MiG-21 sterowanych odległościowo z punktów naziemnych. Cele były naprowadzane w obszar przestrzeni, która była kontrolowana przez naziemne systemy sterowania celami oraz punkty pomiarowe lotu rakiet. Cele leciały na pułapach: 1 – 7100 m; 2 – 1720 m, 3 – 2470 m, 4 – 6230 m. Kolejność ostrzeliwania celów określano programem systemu wyliczającego MiG-31: 4 – 2 – 3 – 1.
Rezultaty funkcjonowania systemu wyliczającego SSU „ZASŁON” do celu nr 1 przedstawiono na rysunku 5, na którym pokazano funkcjonowanie podstawowych kanałów radiolokacyjnych gdzie:
D – odległość do celu w km;
dD – błąd śledzenia w odległości;
EГ i
EB – kąty obserwacji celu: pionowy i poziomy;
dГи,
dB – błąd śledzenia kątowego;
Fº - dopplerowska częstotliwość sygnału;
dUʄc – błąd śledzenia
Fº;
dl – sygnał w pierwszym oscyloskopie zdalnego pomiaru;
dmax – sygnał w oscyloskopie śledzenia D.