ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТАНКОВ

Р. Г. Ваксман, канд. техн, наук В. С. Идлис

Вестник бронетанковой техники. 1977. № 6.

Изучение радиолокационных характеристик за­рубежных танков представляет определенный инте­рес как с точки зрения определения величины ра­диолокационного отражения и их анализа в сопо­ставлении с архитектурой * исследуемых объектов, так и возможности последующей оценки уровня ра­диолокационного отражения в сравнении с отече­ственными танками.

Исследование радиолокационных характеристик зарубежных танков проводилось косвенным пу­тем – методом масштабного моделирования.

Для этой цели по фотографиям, габаритным раз­мерам и некоторым чертежам общих видов, приве­денным в различных литературных источниках, бы­ли воссозданы конструктивно-компоновочные схемы танков «Леопард-1», М-60А1 и «Чифтен», а затем изготовлены деревянные модели этих танков в масштабе 1:10. Для имитации электрических и маг­нитных характеристик металлической поверхности танков поверхность моделей покрывалась спе­циальной радиоотражающей краской черного цве­та марки 20-2—67. Траки гусениц, подкрылки и другие мелкие детали были изготовлены из метал­ла. На рис. 1 приведены модели танков «Лео­пард-1», М-60А1 и «Чифтен».

Экспериментальные исследования проводились на стенде электромагнитного моделирования. Стенд представлял собой специальную камеру, сте­ны и потолок которой покрыты радиопоглощаю­щим материалом, а пол выложен рутилом, имити­рующим в исследуемом диапазоне длины волн от­ражение от мокрого луга или болота. На расстоя­нии 18 м от измерительного комплекса находился поворотный круг, в центре которого закреплялась модель. Вращение круга осуществлялось с равно­мерной частотой 0,1 об/мин.

* Здесь и далее под архитектурой объекта понимается совокупность форм и размеров отдельных элементов, состав­ляющих наружную поверхность объекта, а также взаимное расположение этих элементов.

Измерительный комплекс состоял из приемо­передающей аппаратуры 4-миллиметрового диапа­зона, работающей в квазинепрерывном режиме. Специальные рупорные передающая и приемная антенны были идентичны и обеспечивали на рас­стоянии 18 м фазовые искажения фронта волны порядка π/4, а величину облучаемой площадки — около 1 м в поперечнике. Развязка между прием­ным и передающим каналами осуществлялась про­странственным разнесением антенн.

Отраженные от модели сигналы принимались антенной приемного устройства, детектировались, усиливались в линейном виде усилителем с динами­ческим диапазоном порядка 65дБ и регистрирова­лись электромеханическим самописцем. Самописец позволял производить запись измеряемого сигнала одновременно в декартовой и полярной системах координат. Кроме того, на табло счетчиков статистического анализатора фиксировалось 20 уровней сигнала для вычисления гистограммы процесса. Синхронизация записи сигнала и угла поворота модели обеспечивалась датчиками, закрепленными на поворотном круге.

Градуировка измерительного тракта осущест­влялась при помощи эталонного шара и калибро­ванного аттенюатора. Это давало возможность при обработке результатов измерений переходить от амплитуды записываемого сигнала к соответствую­щей величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) модели танка в аболютных единицах.

Расчет величины ЭПР для реальных танков (эталонов) производился по формуле

где Р_м – сигнал от модели, мм;

Р_э – сигнал от эталона, мм;

S₂ – расстояние от антенны до модели, м;

S₁ – расстояние от антенны до эталона, м;

т – масштаб моделирования;

σ_э – ЭПР эталона, м².

Рис. 1. Модели танков:

а – «Леопард-1» б – М-60А1, в – «Чифтен»

ЭПР любой цели, в том числе и танка, опреде­ляется ее размерами, формой и взаимным располо­жением отдельных элементов наружной поверх­ности. При этом, главным фактором, влияющим на величину ЭПР, является архитектура, а зависи­мость ЭПР от габаритных размеров цели выраже­на значительно слабее.

Прежде чем перейти к анализу результатов экспериментального определения величины ЭПР, рассмотрим архитектуру исследуемых танков с точ­ки зрения радиолокационного отражения. В табл. 1 приведены габаритные размеры танков. Как видно из таблицы, соответствующие линейные размеры танков отличаются в среднем на 10%, что не ока­зывает существенного влияния на величину ЭПР.

В табл. 2 рассмотрены достоинства и недостат­ки архитектуры (по радиолокационному отраже­нию) танков при различных курсовых углах наблю­дения. Из таблицы видно, что указанные танки проектировались, по всей видимости, без учета тре­бований радиолокационной маскировки. Хотя архи­тектура каждой машины обладает своими осо­бенностями, всем им присущи общие недостатки, основными из которых являются следующие:

• наличие элементов, создающих двух- и трех­гранные образования с углом при вершине 90°;
• избыточная многоэлементность сложной фор­мы в архитектуре;
• наличие протяженных плоских элементов, расположенных вертикально;
• полностью или частично открытые элементы ходовой части.

Таблица 1

Габаритные размеры танков, мм

На рис. 2 приведены полярные диаграммы от­раженного сигнала моделей танков «Леопард-1», М-60А1 и «Чифтен» соответственно.

Анализ полярных диаграмм и конструктивных особенностей внешних поверхностей танков, при­веденных в табл. 2, показывает, что:

— качественно диаграммы отражения танков «Леопард-1» и М-60А1 примерно одинаковые, а диаграмма «Чифтен» по своему характеру резко отлична, что является следствием наличия на баш­не и корпусе последнего большого количества раз­личных элементов сложной конфигурации (ящики для прожектора, ЗИП, бачки и др.);

Таблица 2

Показатели архитектуры танков

— диаграммы отражения всех исследуемых ма­шин носят узколепестковый характер, что объяс­няется многоэлементностью архитектуры и как, следствие этого, интерференцией отраженных сиг­налов;

— расширение лепестков диаграммы происхо­дит в тех ракурсах, где наблюдаются уголковые образования;

Рис. 2. Диаграммы обратного рассеяния танков: а – «Леопард-1», б – М-60А1, в – «Чифтен»

— количество лепестков на диаграммах отра­жения составляет величину порядка от 1000 до 1200 для фиксированной длины волны облучения и наименьшее — у танка «Леопард-1» за счет более обтекаемой формы наружной поверхности;

— у всех машин имеется четыре ярко выражен­ных максимума отражения в ракурсах 0, 90, 180 и 270°, при этом наибольшее отражение происходит в ракурсах 90 и 270°, т. е. когда облучение проис­ходит по нормали к бортовым проекциям;

— при облучении с лобовых направлений уро­вень отражения «Чифтена» значительно превосхо­дит отражение «Леопарда-1» и М-60А1 в более широком секторе углов. Это явление можно объяс­нить наличием многоэлементной структуры и угол­ковых образований на наружной поверхности «Чифтена», которые создают широкую диаграмму переизлучения электромагнитных волн;

— характер изменения отражения в промежут­ках между ортогональными лепестками зависит от особенностей архитектуры наружных поверхностей каждой машины. Это наглядно иллюстрируется диаграммами отражения «Леопард-1» и «Чифтена». Диаграмма «Леопарда-1», имеющего более обте­каемую форму наружной поверхности, носит сим­метричный характер, а многоэлементность «Чифте­на» приводит к значительно более сложной диа­грамме отражения.

По результатам экспериментальных измерений были рассчитаны частости и вычислены средние значения ЭПР в углах усреднения 0±7,5°; 15+7,5°; 30+7,5°; ... 3454-7,5°. На рис. 3 приведены средние значения ЭПР.

Рис. 3. Средние значения ЭПР: — – «Леопард-1»; — — – М-60А1; — • — – «Чифтен»

Результаты экспериментальных измерений под­твердили проведенный анализ архитектурных осо­бенностей исследуемых танков. Так, средние значетельные стабильные отражатели с широкой диа­граммой направленности.

Выводы

1. Все исследуемые танки обладают достаточ­но большими средними значениями эффективной поверхности рассеивания (ЭПР), в связи с чем они могут обнаруживаться современными радиолока­ционными станциями в зоне прямой видимости на предельных дальностях их действия.

2. Наибольшими средними и максимальными значениями эффективной поверхности рассеивания обладает английский танк «Чифтен» (за счет многочисленных уголковых образований и избыточной многоэлементности сложной формы в его архи­тектуре), а наименьшими – М-60А1 (за счет более сглаженных форм).