Вклад этапов управления в эффективность перехвата

При атаке истребителем одиночной цели эта эффективность в значительной степени определяется возможностями системы его вооружения. Однако при атаке групповой цели группой АКП весьма большое значение приобретает степень автоматизации решения задачи целераспределения, т. е. процесса распределения истребителей и их ракет по целям, которая должна быть весьма высокой. В этих условиях весьма возрастает вклад в эффективность АСУ непосредственного планирования отражения налета. Как правило, оно может быть реализовано лишь на наземных КП или АК РЛДН, т. е. на тех командных пунктах, которые располагают информацией о воздушной обстановке. Однако в тех случаях, когда обороняющаяся сторона располагает лишь весьма редкой и неточной информацией о налете (например, от космических средств), а потребный рубеж перехвата целей лежит вне наземного радиолокационного поля, целесообразно по этой информации оповещения поднять поисково-ударные группы истребителей, управление действиями которых возложить на командира этих групп.

Методы определения возможности и параметров перехвата воздушных целей

В основе управления боевыми действиями истребителей-перехватчиков лежит так называемая штурманская задача, а именно задача определения возможности и параметров перехвата. При этом весьма желательно, чтобы эти параметры были близки к оптимальным значениям, обеспечивающим минимально возможное в данных условиях время перехвата, т. е. минимальную глубину проникновения цели на обороняемую территорию. Это позволит наиболее полно реализовать потенциальные возможности истребителя как летательного аппарата. Решение штурманской задачи лежит в основе как процесса наведения, по существу реализуемого решением таких задач, так и целераспределения, поскольку при выборе лучшего истребителя для назначения на данную цель необходимо знать значения времени и вероятности перехвата, обеспечиваемые разными воздействиями. В результате решения штурманской задачи должны быть определены возможность перехвата данным истребителем данной цели, рекомендованные полусфера атаки, метод и параметры наведения, а также рассчитаны значения времени наведения и координаты рубежа перехвата. Типовые режимы полета истребителей на перехват При заданных методе наведения и полусфере атаки положение рубежа перехвата цели определяется режимом полета истребителя в вертикальной плоскости (точнее, в вертикальной поверхности, проходящей через проекцию траектории перехвата на горизонтальную плоскость, - "плоскости развертки"). Режим полета истребителя зависит от программы его полета (в функции скорости и высоты) и режима работы двигателей. Режим полета определяет, с одной стороны, значение радиуса действия истребителя по запасу топлива, а с другой стороны, величину его средней скорости VCP. Чем больше VCP, тем при прочих равных условиях меньше время перехвата и глубина проникновения цели, но тем меньше и радиус действия истребителя. Следовательно, режим полета истребителя надо задавать таким, чтобы обеспечить максимум VCP при условии нахождения рубежа перехвата в области, достижимой по запасу топлива, т. е. в зоне возможного перехвата (ЗВП). Таким образом, применение метода "погоня" в процессе всего наведения явно нецелесообразно. Однако этот метод имеет то преимущество, что в отличие от любого упреждающего метода, на результаты применения которого оказывают влияние ошибки в определении вектора скорости цели, он практически не чувствителен к радиолокационным ошибкам и маневрам цели по курсу. Поэтому его применение может оказаться целесообразным в случаях, когда истребитель уже выведен в заднюю полусферу маневрирующей цели. Метод наведения "перехват". Рассмотренные выше методы наведения не учитывали того обстоятельства, что скорость истребителя, точнее, системы "истребитель-ракета" в процессе наведения не остается постоянной, а изменяется от нуля на пассивном этапе подготовки истребителя к взлету после получения команды на перехват до скорости полета ракеты в процессе атаки цели. Неучет этого при наведении методом "параллельное сближение" приведет к утрате "параллельности" сближения, т. е. к вращению линии визирования и, следовательно, к искривлению, а значит, удлинению траектории наведения и "уходу" рубежа перехвата в процессе наведения. Учесть переменность скорости системы "истребитель-ракета" можно следующим образом. Для современных истребителей, имеющих зоны возможных атак, близкие к круговым, наиболее часто применяется именно метод наведения "перехват", поскольку он обеспечивает минимум времени перехвата. Методы наведения типа "маневр". Для истребителей, не обладающих круговыми зонами возможных атак, а также при координированных действиях нескольких истребителей по групповой цели, необходимо обеспечить возможность выведения истребителя в атаку под углом к цели, близким к заданному значению. Для этого необходимо применение метода "маневр", траектория наведения которого с учетом необходимости выполнения разворота на курс наведения после взлета в общем случае состоит из двух окружностей радиусов, и , трех прямых длиной d, S, K, на последней из которых, направленной под заданным углом к курсу цели, осуществляется выполнение атаки. При неизмененных значениях параметров наведения координаты точки 1 могут быстро изменяться, так как они связаны с положением точки встречи, определяемым курсом цели, который рассчитывается с ошибками и может вообще существенно измениться из-за маневра цели. Поскольку в это время положение истребителя в пространстве существенно не меняется, направление касательной к окружности основного разворота при приближении истребителя к ней может резко изменяться от команды к команде, что весьма осложняет пилотирование. Кроме того, в процессе выполнения разворота истребитель может оказаться внутри окружности, что вообще приведет к срыву перехвата из-за невозможности построения касательной. Это заставляет осуществлять регулирование величины параметров наведения, что весьма осложняет решение задачи в процессе наведения и привело к разработке целого семейства методов наведения типа "маневр". Определение возможности и параметров перехвата При наведении истребителя (группы) целесообразно обеспечить минимум глубины проникновения цели на обороняемую территорию. При этом определению подлежат следующие параметры, обеспечивающие минимум времени перехвата:
• метод наведения;
• полусфера атаки (для метода наведения "маневр");
• номер N программной скорости VN;
• номер п вида программы полета на перехват или момент включения форсажа;
• время перехвата;
• положение рубежа перехвата.
Если наведение оказывается невозможным из-за нахождения цели вне зоны боевого применения истребителя по высоте или скорости ее полета, а также недостаточности запаса топлива или скорости полета истребителя, то причина невозможности должна быть установлена. Кроме того, может оказаться, что рубеж перехвата находится в области, ограниченной кривой п = 0. Назначение метода наведения и полусферы атаки. При некоордини-руемом наведении истребителей с зонами возможных атак, близкими к круговым, следует назначать метод "перехват", а для истребителей устаревших типов, способных, как правило, атаковать цели лишь из их задней полусферы, -метод "маневр". Назначение программной скорости. При наведении методом "маневр" назначается минимальное значение VN, обеспечивающее возможность перехвата цели по скорости (с некоторым запасом) и высоте ее полета. Назначение вида программ. Несмотря на выбор наиболее экономного по расходу топлива значения VN при чисто форсажном полете на перехват (п=1), топлива для его выполнения и привода на аэродром посадки может оказаться недостаточно. При этом для определения номера п вида программы можно вначале для каждого значения п, N и Н' рассчитать и затабулировать радиусы действия истребителя и соответствующие им времена полета, что позволяет определить для каждого п потребные дальности обнаружения цели, сравнение которых с фактическим положением цели позволит задать значение. Однако для современных возможностей компьютеров целесообразно воспользоваться методом, изложенным далее. Определение времени и рубежа перехвата. Невозможность перехвата по запасу топлива при п=1 сильно осложняет решение задачи, поскольку при (методы решения таких задач еще только разрабатываются), так и вследствие того, что достоверность определения входящих в него величин весьма низкая, в основном из-за неизвестности намерений противника. Поэтому в качестве критерия эффективности ЦР обычно используется математическое ожидание относительного числа пораженных целей. Однако для ИА применение этого критерия рационально лишь при обороне конкретного объекта (например, ордера кораблей), да и то если известна дальность действия оружия средств воздушного нападения (СВН). Действительно, основной задачей средств обороны является защита объектов обороны, а не уничтожение СВН. При обороне конкретного объекта и известной дальности D пуска ракет с СВН поражение целей на любых дальностях, превышающих D , обеспечивает выполнение основной задачи. Однако при обороне многих объектов и отсутствии информации, по каким из них будут действовать средства противника, важно не только поразить цель, но и сделать это до того, как она выполнит свою боевую задачу. Так как эта задача неизвестна, то сделать это желательно как можно раньше, т. е. при минимальном проникновении цели на обороняемую территорию. Однако применение этих методов нецелесообразно по следующим причинам (не говоря уже об их сложности). Во-первых, эффективность матричного целераспределения по сравнению с методом последовательного назначения воздействий (см. далее) тем выше, чем большее число объектов подлежит распределению. Однако цели в зону их обнаружения, как правило, поступают не одновременно, а последовательно. Поэтому задержка в решении задачи ЦР для накопления достаточного числа новых целей приведет к увеличению глубины их проникновения, т. е. к снижению Wgy . Во-вторых, в силу указанных причин, а также благодаря априорной неопределенности общего количества целей, которые будут участвовать в налете, уровень точности решения задачи ЦР не может быть высоким. Следовательно, согласно принципу "равнопрочности" применение точных методов решения задачи, сформулированной приближенно, не приведет к сколько-нибудь существенному увеличению точности ее решения. Поэтому при одиночном целераспределении целесообразно использование менее трудоемкого метода последовательного назначения воздействий, а при групповом целераспределении, когда на одну групповую цель одновременно назначается для действия на одном рубеже несколько истребителей (групп), - следует применять эвристический метод ЦР.

Методы решения задачи наведения истребителей на воздушные цели

Способы наведения истребителей
Как уже говорилось, команды наведения, определяющие траекторию и профиль полета истребителя (ведущего группы истребителей), могут формироваться либо на наземном или воздушном КП или ПН (способ командного наведения), либо на борту самого истребителя (способ бортового наведения) по координатам и параметрам движения цели, передаваемым с наземного (воздушного) КП. Следует подчеркнуть, что в настоящее время имеется техническая возможность реализации на борту истребителя наиболее совершенных алгоритмов наведения. На этапе выхода истребителя в атаку при командном наведении помимо команд управления на борт выдаются команда на включение БРЛС и команды целеуказания. При действии в одном канале наведения группы истребителей по групповой цели на борт командира группы еще до момента включения истребителями своих БРЛС целесообразно выдать информацию об относительных координатах (относительно головного самолета групповой цели) самолетов, образующих групповую цель, естественно, если такая информация имеется. Это поможет командиру группы определить рациональные моменты включения БРЛС истребителей и после получения от ведомых информации о самолетах противника отождествить, обобщить ее и определить конкретные цели для атаки каждым истребителем. При этом определение типа ракет и моментов их пуска остается за каждым истребителем. Поскольку эти сложные задачи должны быть решены в течение нескольких десятков секунд, ибо атаки, как правило, будут выполняться на встречно-пересекающихся курсах, степень автоматизации их решения должна быть весьма высокой. Если наземный КП располагает только информацией оповещения о налете, то она может быть передана командиру поисково-ударной группы истребителей для организации им полуавтономных действий. Как и при решении задачи целераспределения, в основе наведения лежит рассмотренная выше штурманская задача. Процесс наведения, по существу, представляет собой серию последовательных решений штурманской задачи в упрощенном варианте, при котором не требуется определять номер программной скорости N и момент включения форсажа, поскольку в случае отсутствия маневра цели значение N остается неизменным, а время, остающееся до момента включения форсажа, уменьшается с ростом астрономического времени. В настоящее время команды истребителю вырабатываются в результате решения задачи наведения с некоторым темпом (5...20 с). Однако, если истребитель достаточно точно выдерживает заданную этими командами траекторию полета и цель не маневрирует, их можно формировать и передавать на борт в соответствии с этой траекторией, не повторяя решение задачи наведения. Но для этого надо быть уверенным, что цель не сманеврировала, а истребитель Fie отклонился от расчетной траектории. Маневр цели выявляется на радиолокационном узле, сопровождающем цель, но может быть выявлен и на ПН или на борту истребителя, а для определения отклонения истребителя от расчетной траектории следует с темпом выдачи команд осуществлять сравнение текущих координат истребителя, получаемых от РЛ-узла или определяемых на борту, с расчетными их значениями, соответствующими строгому выдерживанию расчетной траектории наведения. Лишь в случае выявления маневра цели или отклонения истребителя от расчетной траектории задача наведения решается вновь и траектория наведения корректируется. Этот способ, называемый траекторным способом наведения, позволяет уменьшить машинное время, потребное на обеспечение наведения, а главное, упростить пилотирование истребителя, поскольку в большинстве команд на борт будет поступать одно и то же значение курса. При поиске новых целей может быть использован способ проводки истребителя по заданному маршруту, т. е. способ маршрутного управления. Если бортовое оборудование истребителя позволяет его осуществить автономно, то задачей наземного или воздушного КП является лишь выдача на борт координат характерных точек маршрута и дополнительной информации, связанной с этими точками (высота, скорость полета, признак включения БРЛС и т. п.). В обратном случае соответствующие курсовые команды и дополнительная информация выдаются на борт с наземного или воздушного КП. При этом курс на новую поворотную точку маршрута следует выдавать лишь после вхождения истребителя в малый строб предыдущей маршрутной точки, а для того чтобы истребитель попал в этот строб, необходимо при его вхождении в большой строб этой точки выдавать на борт корректирующую курсовую команду. Привод истребителя на заданный аэродром посадки осуществляется после завершения им выполнения поставленной задачи (при условии, что ему не ставится новая задача) либо при появлении срочной необходимости совершить посадку. Привод истребителя может осуществляться либо в зону действия радиотехнических средств аэродрома, либо путем выведения его на курс посадки и посадочную глиссаду.
Особенности решения задачи методом "маневр" на этапе ближнего наведения
При периодическом формировании команд в результате решения задачи на этапе ближнего наведения, т. е. при подходе к основному развороту и в процессе его выполнения, из-за наличия радиолокационных ошибок, не говоря уже о возможном маневре цели, формируемое значение курсовой команды от решения к решению сильно изменяется. Борьба с этим явлением обычно осуществляется реализацией того или иного способа регулирования значений параметров наведения. Использование траекторного способа наведения при отсутствии маневров цели позволяет отказаться от повторного решения задачи наведения (и, следовательно, от необходимости регулирования его параметров) и на этапе ближнего наведения, что кардинально упрощает решение и, главное, пилотирование истребителя, так как основной разворот при этом выполняется при постоянном значении R0, а следовательно, и крена. Однако выполнение целью, не обладающей информацией о воздушной обстановке, маневра на рассматриваемом этапе наведения хотя и мало вероятно, поскольку цель получает информацию об атаке ее истребителем лишь после включения им БРЛС, но возможно. Тем не менее и в этом случае можно отказаться от регулирования параметров наведения методом "маневр" даже в наиболее тяжелом случае маневра цели на истребитель. Для этого после обнаружения начала маневра следует однократно решить задачу наведения заново при минимальном значении R0 для некоторого ожидаемого нового конечного значения курса цели и повторно решить задачу после выявления окончания маневра цели по фактическому новому значению ее курса. Рациональность такого метода реакции на маневр цели "на истребитель" на этапе ближнего наведения обусловлена тем, что оптимальная траектория наведения на цель, выполняющую маневр, определяется не текущими значениями ее курса, по которым с темпом выдачи команд на борт решается задача наведения обычными методами, а неизвестным заранее конечным значением ее курса. Поэтому вместо отслеживания текущего значения ее курса, что несмотря на регулирование параметров наведения приводит к изменению значения крена вплоть до перемены его знака, лучше сформировать траекторию наведения, соответствующую некоторому наиболее вероятному для плановых (противосистемных) маневров конечному значению курса цели, а затем скорректировать траекторию наведения в соответствии с фактическим значением нового курса цели после завершения ее маневра. Для того чтобы цель не обнаружила атаку и не начала непрерывно маневрировать, важно не выдавать команду на включение БРЛС вплоть до выведения истребителя в зону возможных атак.
Команды наведения
Они делятся на непрерывные (обновляемые в каждом цикле передачи команд) и разовые, определяющие необходимость смены этапа наведения. К непрерывным командам относятся :
• курс истребителя тзад ,
• значение балансной скорости, до которой истребитель должен разгоняться или которую следует сохранять вплоть до получения нового значения этой скорости (до момента выдачи команды на включение форсажа передается крейсерская скорость, одновременно с выдачей команды "Форсаж" - программная скорость VN, по команде "Вертикаль" - скорость выполнения
атаки Vа, обычно равная VN , по команде "Привод" - крейсерская скорость
VKP, по команде "Снижение" - скорость захода на посадку Vnoc);
• команды с новыми радиоданными при необходимости передачи наведения на другой командный пункт (пункт наведения);
• высота полета цели, которая может быть либо постоянной, либо - при маневрировании цели по высоте — переменной (одновременно с выдачей команды на привод вместо Нц на борт начинает выдаваться значение
крейсерской высоты полета при возвращении Нкр, которое в расчетный момент начала выполнения истребителем снижения с Нкр на высоту захода на посадку заменяется на Нпос);
• команды целеуказания БРЛС (при атаке групповой цели помимо целеуказания по головной цели желательно выдавать координаты самолетов, входящих в группу, относительно головного самолета группы);
• координаты, курс и скорость цели в случае осуществления по ней бортового наведения или бортового поиска;
• команды тактической обстановки, т. е. координаты, курсы и скорости самолетов (групп самолетов) противника, которые могут обстрелять наводимый истребитель (наряд), и своих взаимодействующих истребителей.
Разовыми являются следующие команды:
• на включение форсажа - "Форсаж" (Ф);
• на выполнение маневра выхода на высоту атаки - "Вертикаль" (В);
• для информации летчика о перенацеливании истребителя - "Перенацеливание";
• для информации летчика о начале и направлении разворота - "Разворот";
• для информации летчика о начале привода на аэродром посадки - "Привод";
• при приводе с высоты Нкр на Нпос - "Снижение".
Особенно важно обеспечить правильное выполнение разовых команд, так как они определяют режим полета истребителя не только в данный момент, но и на всем данном этапе наведения. Поэтому такие команды выдаются непрерывно, т. е. в каждом цикле передачи выдается одно и то же значение в течение всего данного этапа.
С борта истребителя на пункт управления может передаваться информация о его государственной принадлежности или его индивидуальном номере, об остатке топлива и боекомплекта, о текущей высоте полета, а для некоторых типов истребителей - и о координатах и параметрах движения самолетов (с признаком "свой - чужой"), обнаруженных их БРЛС.