РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

В этом случае требуемое затухание обеспечивается концентрацией электронов:

Например, для получения затухания β=10 дБ/км на высоте 72 км для излучения с длиной волны λ =3см требуется создание области с концентрацией электронов N_e= 0,37*10¹⁸ э/м³.На больших протяженностях такая концентрация может быть создана лишь с помощью ядерного взрыва.

В метровом диапазоне необходимая концентрация существенно ниже: N= 10¹³ ... 10¹⁴ э/м³.

Взрывы на высотах ниже 16 км не вызывают продолжительной ионизации и не могут оказать существенного влияния на работу РЭС. На высотах 40...50 км и более образуются достаточно устойчивые области с относительно высокой концентрацией электронов. Ядерные взрывы на высотах 400...500 км образуют слой с повышенной ионизацией толщиной около 10 км. Нормальная плотность ионизации восстанавливается по истечении нескольких часов или даже суток.

Образовавшиеся "медленные" электроны при ионизации среды рентгеновскими лучами образуют области, концентрация электронов в которых изменяется по законам диффузии. Быстрые (релятивистские) электроны захватываются магнитным полем Земли и ионизация пространства принимает глобальный характер. В однородном поле такие электроны движутся по цилиндрической спирали с постоянным шагом. Радиус цилиндра (ларморовский радиус) определяется формулой:

где m , e , υ - масса, заряд и скорость электрона; Н - напряженность магнитного поля. В неоднородном магнитном поле на электроны действует выталкивающая сила и их движение усложняется.

Альфа- и бета-частицы (быстрые электроны), образовавшиеся при ядерном взрыве, попадают в магнитное поле Земли, как в магнитную ловушку, и совершают движение по спирали вдоль силовых магнитных линий в северном и южном направлениях. Во время движения по спирали под действием возрастающего магнитного доля радиус и шаг постепенно уменьшаются. При вхождении в атмосферу в результате соударений бета-частиц с атомами газов верхних слоев атмосферы образуются ионизированные области в так называемых магнитно-сопряженных точках северного и южного полушарий. Вследствие увеличения концентрации магнитных силовых линий в этих точках с уменьшением высоты над поверхностью Земли происходит отражение электронов, после чего они совершают движение в обратном направлении к сопряженной точке в другом полушарии. Одно колебание вдоль силовой линии из одного полушария в другое частица, обладающая высокой энергией, совершает за 0,3 с. Захваченные частицы могут совершить несколько сот миллионов колебаний из одного полушария в другое, одновременно совершая полный оборот вокруг Земли (долготный дрейф) за время от нескольких минут до суток. Электроны дрейфуют в восточном, а положительные ионы в западном нап­равлениях. Причиной этого является убывающее по радиусу магнитное поле Земли. Излучения высотных ядерных взрывов создают в районах магнитно-сопряженных точек сияния, аналогичные северному.

На ионизацию газов воздуха может затрачиваться от 10 до 80% энергии ядерного взрыва. Ядерная бомба с тротиловым эквивалентом в 1 Мт образует такое количество свободных электронов, которое существует во всей нормальной ионосфере Земли.

Расчеты показали, что если перед пуском баллистических ракет дальнего действия (БРДД) произвести ядерный взрыв, то созданных потоков заряженных частиц достаточно для того, чтобы помешать РЛС противоракетной обороны (ПРО) обнаружить ракеты в полете. Наиболее интенсивные помехи РЛС создаются при направлении их сигналов перпендикулярно силовым линиям магнитного поля Земли.

Под действием радиоактивного излучения ядерных взрывов изменяются емкости конденсаторов, значения сопротивлений, параметры полупроводниковых приборов и газонаполненных электронных ламп. Одновременно с ионизирующим излучением образуются кратковременные электромагнитные импульсы из-за взаимодействия с молекулами воздуха атмосферы гамма-лучей. В течение нескольких микросекунд создаются потоки мощностью до 10⁶ Вт/м². Наводятся большие токи, способные плавить провода, пробивать изоляцию, повреждать детали и поражать обслуживающий персонал.

16. ПРОТИВО-РАДИО-ЛОКАЦИОННАЯ МАСКИРОВКА И МЕТОДЫ ИЗМЕНЕНИЯ ДИАГРАММЫ РАССЕЯНИЯ ЦЕЛИ

Дальность D_ц обнаружения цели радиолокационной станцией (РЛС) зависит от ее эффективной площади рассеяния (ЭПР):

, (16.1)

следовательно, уменьшение ЭПР цели приводит к сокращению D_ц и к уменьшению вероятности ее обнаружения. При этом увеличивается вероятность срыва сопровождения цели, ухудшается ее распознавание и повышается эффективность средств прорыва систем ПРО и ПВО.

16.1. Уменьшение ЭПР путем придания объекту

"радиообтекаемой" формы

Различные части сложных радиолокационных объектов можно при расчетах и оценках заменять на тела простой формы - сферы, эллипсоиды, конусы, цилиндры и др. Круглый конечный конус широко используется для моделирования головных частей ракет, а усеченный эллиптический конус - для моделирования поверхности крыльев и частей фюзеляжа самолетов. Иногда приходится пользоваться моделью из конуса, плавно переходящего в сферический сегмент (конус-сфера). При падении на конус-сферу волны со стороны вершины конуса перпендикулярно его оси наибольший уровень обратного рассеяния дают три источника вторичного излучения: вершина конуса, зона стыковки конуса со сферой и дифракционные волны, огибающие сферу и, в определенных направлениях складывающиеся в фазе.

Соотношения для ЭПР этих областей имеют вид:

ЭПР вершины объекта, имеющего форму конус - сферы:

(16.2)

ЭПР переходной области:

(16.3)

ЭПР, создаваемая огибающими волнами:

, (16.4)

где α –угол при вершине конуса.

Обозначения приведены на рис. 16.1. На этом же рисунке приведена зависимость ЭПР объекта типа конус-сфера от отношения r/λ рассчитанная с учетом отражения от всех трех областей при облучении вдоль оси тела. Расчеты проведены для конуса с углом при вершине α= 35°.

Для моделирования корпусов ракет, подвесных баков и ракет для самолетов, а также частей фюзеляжа летательных аппаратов применяется эллиптический цилиндр длиной L, ЭПР которого при перпендикулярном оси цилиндра облучении (θ = 90°) описывается формулой

(16.5)

где а,в–полуоси эллиптического цилиндра; θ, φ – углы облучения цилиндра в системе координат, связанной с источником электромагнитных волн. Для круглого цилиндра имеем:

. (16.6)

На рис16.2 показана зависимость ЭПР конечного цилиндра длиной L от r / λ при различных взаимных положениях вектора напряженности электрического поля Е и оси цилиндра. Кривая 1 - вектор Е параллелен оси, кривая 2 - вектор Е перпендикулярен оси.

Рис.16.1. Рис.16.2.

Таким образом, из приведенных результатов видно, что, выбирая различные значения геометрических параметров объектов, можно значительно уменьшить ЭПР радиолокационных объектов. Так, ЭПР головной части межконтинентальной баллистической ракеты, имевшую ЭПР 0,2 м² оказалось возможным уменьшить на 2-3 порядка только за счет выбора оптимальной формы. На рис.4.3 схематично представлены значения ЭПР головной части ракеты при различных углах наблюдения на среднем участке траектории.

Рис.16.3.

Чем меньше угол при вершине конуса, тем больше зона углов вдоль оси движения боеголовки с минимальным значением ЭПР. Заострение конуса не только уменьшает ЭПР головной части, но и ослабляет ударную волну при входе в плотные слои атмосферы, что снижает степень ионизации воздуха, т.е. способствует уменьшению ЭПР, которое могло бы увеличиться за счет плотного плазменного образования вокруг объекта. Существенное влияние на обратное рассеяние оказывает основание головной части: если оно имеет плоскую форму и острые кромки, то ЭПР обратного рассеяния велико. ЭПР боеголовки зависит от соотношения длины волны и ее размеров. Она максимальна, когда длина волны соизмерима с размерами головной части. Реальные цели, такие, как самолеты, танки, корабли и другие, имеют еще более сложную форму. Отраженный от таких объектов сигнал представляет собой векторную сумму элементарных полей E_i(t), создаваемых отдельными характерными частями цели:

где r_n - расстояние от N-ro отраженного элемента, создающего в раскрыве приемной антенны поле E_n(t).

Основной вклад в суммарное поле Е вносят сигналы от "блестящих точек" объекта. На практике число блестящих точек обычно не более N = 10. Наибольшую ЭПР для крупных объектов имеют плоские участки, нормальные направлению падения волн, и различные резкие переходы, подобные уголковым отражателям.

Поэтому для снижения суммарной ЭПР необходимо заменять хорошо переотражающие элементы на поверхности с двойной кривизной и малыми радиусами кривизны (шар, конус и т.д.). При этом возможно уменьшение ЭПР на несколько порядков. Например, замена уголкового перехода на эллиптический снижает ЭПР в 1000 раз. Иногда с этой целью плоские поверхности заменяют на гофрированные. Крупные объекты - танки, самолеты на земле, автомобили, передвижные ракетные установки - иногда маскируются с помощью специальных фигурных противорадиолокационных экранов, которые трансформируют зеркальное отражение в диффузное. ЭПР самолетов можно уменьшить также правильным выбором формы носовой части фюзеляжа, плоскостей, оптимальным выбором Меcта размещения антенн. Обычно самолеты, имеющие наиболее совершенные аэродинамические формы, имеет и относительно малую ЭПР при облучении из передней полусферы.

16.2. Противорадиолокационные покрытия

Противорадиолокационными покрытиями (ПРЛП) называются наносимые на маскируемые объекты покрытия из материалов, обеспечивающих существенное снижение ЭПР или искажающих характеристики отраженного поля. Принцип действия ПРЛП основан на явлениях интерференции, дифракции и поглощения волн в материалах со специальными химическими и физическими свойствами. Несколько условно ПРЛП классифицируются по типам: поглощающие, интерференционные, комбинированные, неотражающие.

16.2.1. Радиопоглощающие материалы (РПМ)

Радиопоглощающие материалы представляют класс материалов, применяемых в технологии снижения заметности для военной техники от обнаружения радиолокационными средствами противника. При взаимодействии электро-магнитного излучения с РПМ происходят одновременные процессы поглощения, рассеяния (вследствие структурной и геометрической неоднородности материала) и интерференции радиоволн.

Характеристики

Список файлов книги