3.4. Оценка среднего значения эффективной поверхности радиолокационных целей

3.4.1. Точечные (сосредоточенные) цели

К точечным относятся цели, размеры которых значительно меньше соответствующих размеров импульсного объема РЛС. Среднее значение эффективной поверхности точечных целей опре­деляется экспериментально. В табл. 3.1 приведены средние зна­чения эффективной поверхности некоторых радиолокационных це­лей.

Таблица 3.1

Радиолокационная цель	Средняя эффективная поверхность цели, м2
Стратегический бомбардировщик Истребитель-бомбардировщик Истребитель Крылатая ракета	10—20 5—15 1—5 До 0,8

Первая цифра в таблице соответствует сантиметровому диапа­зону волн, вторая — метровому. Увеличение среднего значения эффективной поверхности цели с увеличением длины волны объяс­няется возникновением резонансного отражения от элементов це­ли, размеры которых оказываются соизмеримыми с длиной волны.

Кроме перечисленных в таблице, существует большое число объектов, создающих пассивные помехи РЛС и относящихся к то­чечным целям, например, здания, водонапорные башни, телеви­зионные вышки и т. д. Типичные значения ЭПЦ таких целей со­ставляют от 10³ до 10⁴ м².

3.4.2. Распределенные цели

Краткая характеристика распределенных целей. К распреде­ленным относятся цели, размеры которых соизмеримы или пре­вышают соответствующие размеры импульсного объема РЛС.

Для наземных РЛС распределенными целями являются облака дипольных отражателей, метеообразования и поверхность земли, т. е. источники пассивных помех. Поэтому знание их эффективной поверхности весьма важно для определения возможностей РЛС по обнаружению целей в условиях ПП. Облака ДО и метеообра­зования относятся к объемно-распределенным целям, а поверх­ность земли — к поверхностно-распределенным.

Рассмотрим методику оценки среднего значения эффективной поверхности таких целей.

Облако дипольных отражателей. Одним из способов постанов­ки пассивных помех РЛС является периодическое сбрасывание пачек ДО с самолета или другого летательного аппарата. Если пачки сбрасываются достаточно часто, формируемые ими облака сливаются друг с другом, в результате чего образуются довольно широкие и протяженные области пространства, внутри которых хаотически разбросаны дипольные отражатели. Такие области пространства часто называют полосами пассивных помех или ди­польных отражателей. Применительно к полосам ДО, поставлен­ным для наземных РЛС обнаружения, наиболее важной является характеристика разлета диполей в направлении, перпендикуляр­ном оси полосы, поскольку при таком разлете изменяется ширина полосы и уменьшается средняя концентрация диполей в импульсном объеме, а следовательно, и среднее значение суммар­ной эффективной поверхности ДО, попадающих в импульсный объем . Разлет диполей в направлении оси полосы и в верти­кальной плоскости практически не приводит к изменению . При разлете диполей в направлении оси полосы не изменяется средняя концентрация диполей вследствие того, что поток ДО из одного облака в другое компенсируется встречным потоком диполей из второго облака в первое. При разлете в вертикальной плос­кости диполи обычно не выходят из импульсного объема РЛС, так как диаграммы направленности РЛС обнаружения в угломестной плоскости, как правило, широкие.

Рис. 3.4 дает качественную картину изменения концентрации ДО во времени в точке раскрыва пачки от координаты , перпен­дикулярной оси [19].

Рис. 3.4. Процесс развития облака дипольных отража­телей в пространстве

Ширина полосы ДО вначале увеличивается, а затем уменьша­ется по мере падения части ДО на землю.

Можно показать, что при движении постановщика ПП в ради­альном и тангенциальном направлениях среднее значение эффек­тивной поверхности ДО в импульсном объеме РЛС определяется соответственно выражениями:

(3.8)

(3.9)

где - длительность импульса на выходе приемника РЛС (после детектора);

— ширина диаграммы направленности РЛС в азиму­тальной плоскости в градусах;

— линейная плотность ДО (количество пачек на 100м пути);

— среднее значение эффективной поверхности одной

пачки ДО;

— дальность до выделенного импульсного объема в облаке ДО;

—интеграл вероятности;

— коэффициент, учитывающий разрешаю­щую способность РЛС по углу места; этот коэффициент равен единице, если ;

— угловой размер облака ПП в вертикальной плоскости.

Метеообразования. Для оценки эффективной поверхности ме­теообразований вводится понятие удельной отражающей поверх­ности единичного объема метеообразований. Под этим понятием подразумевается среднее значение эффективной поверхности ме­теообразований единичного объема.

Значение удельной эффективной поверхности рассчитывается по формуле

(3.10)

где — длина рабочей волны РЛС;

— коэффициент, числовое значение которого зависит от природы метеообразований и длины волны (в сантиметровом диапазоне для дождевых капель = 0,93, для кристаллов льда, снега = 0,2);,

— коэффициент отражения. Установлено [8], что при

обычной плотности распре­деления диаметров капель в дождевых и снежных обла­ках имеют место следую­щие соотношения:

мм ⁶/м³ (3.11)

— для дождя;

мм/м³ (3.12)

— для снега.

Рис. 3.5. Зависимость удельной эффектив­ной отражающей поверхности от интенсив­ности выпадения осадков

В этих формулах обо­значает интенсивность вы-падения осадков (воды) в

миллиметрах в час. С уче­том (3.11) и (3.12) соотношения для оценки значений удельной эффективной по­верхности метеообразований в виде дождевых и снежных облаков соответственно имеют вид

На рис. 3.5 приведен график, построенный в соответствии с этими выражениями. При известном значении удельной отражающей по­верхности среднее значение эффективной поверхности метеообра­зований в импульсном объеме РЛС может быть определено сле­дующим образом:

где — объем метеообразований, освещенный РЛС.

Если объем метеообразований превышает или равен импульс­ному объему РЛС, то

где —дальность до выделенного объема метеообразова-

ний;

— телесный угол диаграммы направленности прием­ной антенны.

Рис. 3.6. К определению площади освещенного участка по­верхности

В случае достаточно узкого антенного луча (в азимутальном и угломестной плоскостях) соотношение (3.13) принимает вид

(3.14)

_{Земная (водная) поверхность.} Для оценки эффективной отра­жающей поверхности участков земной (водной) поверхности, по­падающих в импульсный объем РЛС, вводится понятие удельной отражающей поверхности единичной площади земной поверхности. Численное значение удельной отражающей поверхности зависит от характера земной поверхности; длины волны; угла, под которым облучается участок поверхности; поляризации [9, 10]. С приемлемой для практики точностью усредненное значение можно определить по формулам [12]:

—для земной поверхности;

— для морской поверхности (здесь — волнение моря в баллах; — угол облучения морской по­верхности; — в метрах).

Среднее значение эффективной поверхности участка земли (мо­ря), попадающего в импульсный объем РЛС, при известном зна­чении σ⁰ определяется выражением

где — площадь участка земли, освещаемого РЛС.

Освещенную площадь можно определить, используя рис. 3.6. При малых значениях угла облучения

где — высота подъема антенны РЛС.