Особенности построения системы
Обеспечивая противовоздушную оборону больших территорий, система также должна была обладать возможностью поражения авиационных ракет. Впервые предстояло включить в состав комплекса ракету, оснащённую системой самонаведения.
Было получено задание на разработку технических предложений по созданию перевозимой многоканальной системы С-200 с максимальной дальностью действия 150 километров.
В 1959 году был разработан аванпроект, на его титульном листе стояли три подписи: генерального конструктора системы А. А. Расплетина, заместителя главного конструктора Б. В. Бункина и главного конструктора головки самонаведения Б. Ф. Высоцкого.
Основные принципы построения новой системы сводились к следующему. При стрельбе ракетой В-860П с обычным осколочно-фугасным боевым зарядом для обеспечения высокой точности использовался метод самонаведения. После старта ракеты все задачи управления и подрыва решались бортовой аппаратурой ракеты.
Для ракеты В-870, оснащённой специальным боевым зарядом и не требующей высокой точности наведения, было предложено применять командный метод управления.
Наличие двух методов наведения в предлагаемой системе вызвало сомнение у Главнокомандующего Войсками ПВО страны С. С. Бирюзова в части надёжности ГСН.
Чтобы исключить дискредитацию ГСН, Александр Андреевич принял решение применить самонаведение и в ракетах со спецзарядом.
В связи с этим в КБ-1 был разработан дополнительный аванпроект, состоящий из двух частей. В первой части рассматривалась система, заданная постановлением правительства, во второй излагались предложения о разработке новой системы С-200А. Предлагалось создание пятиканальной системы с использованием полуактивного самонаведения ракеты на цель. При этом захват цели на автосопровождение ГСН должен был осуществляться на пусковой установке до старта ракеты, а подсвет цели – непрерывным излучением специального радиолокатора.
Вопрос о системе С-200А был вынесен на заседание Совета обороны СССР, и в 1959 году вышло новое постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР, частично изменившее постановление 1958 года в пользу системы С-200А. С этого момента С-200А потеряла в индексе букву «А» и получила присвоенный предыдущей системе индекс С-200.
Во время согласования тактико-технических требований на С-200 произошёл неприятный инцидент: в согласованный, уже утверждённый Калмыковым, Дементьевым и Рудневым текст ретивые исполнители от заказчика внесли ряд изменений, не согласованных с промышленностью. Когда это стало известно Расплетину, он зачеркнул свою подпись, сделал приписку: «Подпись снята в виду несогласованных изменений текста аппаратом МО. 26.ХII.59 г.» – и отправил ТТТ заместителю министра обороны и Главнокомандующему Войсками ПВО страны Маршалу Советского Союза С. С. Бирюзову, утвердившему их 19 декабря 1959 года. Каково! Как дальше развивались события в МО, неизвестно, но очень быстро всё вернули на прежнее место, принеся извинения А. А. Расплетину, который перечеркнул своё возражение и ещё раз расписался.
В январе 1960 года вышел эскизный проект, который был рассмотрен в 4-м ГУМО. Положительное заключение Министерства обороны подписал Главнокомандующий войсками ПВО страны С. С. Бирюзов. В заключении было, в частности, отмечено, что эскизный проект выполнен на высоком научно-техническом уровне, почти все найденные решения – на уровне изобретений.
Принципиальным в новой системе было использование режима самонаведения ракет на цели по данным пеленгации цели бортовой ГСН ракеты, что обеспечивало высокую точность наведения ракет на цели зенитных ракетных комплексов, объединённых общим командным пунктом. КП системы с вышестоящим КП связывала цифровая линия обмена информацией, по которой на КП системы поступали данные целеуказания, а обратно – информация о состоянии и боевых действиях ЗРК. Объединение до пяти ЗРК общим КП существенно облегчало управление системой вышестоящего КП.
В состав каждого ЗРК входили радиолокатор подсвета цели – РПЦ (антенный пост с высокочастотной аппаратурой и аппаратный полуприцеп с рабочими местами операторов, аппаратурой обработки сигналов и т. д.) и стартовая позиция (шесть пусковых установок (ПУ), каждая на одну ракету, и аппаратура подготовки и пуска ракет в автомобильном полуприцепе). Шесть ПУ позволяли без перезарядки произвести обстрел трёх целей с самонаведением на каждую из двух ракет.
Комплекс радиотехнического оборудования ракеты включал в себя три устройства: головку самонаведения, контрольный ответчик и сопряжённый с головкой полуактивный радиовзрыватель, работающий по тому же эхо-сигналу цели, что и ГСН.
ЗРК с самонаведением ракет на цели работал следующим образом: цель зондировалась непрерывным монохроматическим сигналом, создаваемым в РПЦ мощным передающим устройством и узким лучом, непрерывно сопровождающим цель, а обработка эхо-сигнала от цели в приёмных устройствах РПЦ и ГСН осуществлялась посредством узкополосной доплеровской фильтрации. Такое построение системы обеспечивало получение максимально возможной энергии эхо-сигнала при наиболее простом оборудовании ракеты.
ЗРК работал в 4,5-сантиметровом диапазоне длин волн. Диапазон был достаточно коротковолновым, чтобы при ограниченной площади поперечного сечения ракеты обеспечить формирование необходимой ширины диаграммы антенны ГСН. В то же время в этом диапазоне было возможно создать необходимый для радиолокации дальних целей зондирующий сигнал большой мощности. Чтобы сконцентрировать энергию зондирующего сигнала в максимально узком луче РПЦ, требовалась возможно большая площадь раскрыва передающей антенны.
С учётом требований перевозимости РПЦ, его сборки (разборки) в полевых условиях была принята трёхсекционная конструкция антенны площадью около 25 квадратных метров. Площадь раскрыва приёмной антенны РПЦ была существенно меньшей: даже вчетверо меньшая, чем передающая, она значительно превышала площадь антенны ГСН, что создавало необходимый запас по дальности действия РПЦ перед дальностью действия ГСН. Отсутствие загрубления приёмника РПЦ мощным непрерывно излучаемым зондирующим сигналом обеспечивалось разделением передающей и приёмной антенн специальным экраном, малыми боковыми лепестками диаграмм направленности и низким уровнем шумов сигнала передатчика в доплеровском диапазоне частот эхо-сигналов целей.
В дальнейшем в процессе изготовления первого опытного образца антенного поста с целью исключения проникновения в приёмную антенну отражённых от аппаратного контейнера сигналов передатчика снизу антенн был дополнительно установлен аналогичный горизонтальный экран.
При зондировании цели монохроматическим (непрерывным) сигналом при соответствующей доплеровской обработке цели в приёмниках РПЦ и ГСН обеспечивалась селекция целей только по скорости. При этом цели, летящие в группе с одинаковой скоростью, не разрешаются по скорости и невозможно выделить отдельные цели из состава группы и избирательно производить их обстрел. Для селекции целей также и по дальности в сигнал передатчика была введена фазокодовая манипуляция (ФК-манипуляция), частота повторения которой была выбрана достаточно высокой, несколько превышающей доплеровский диапазон, соответствующий максимальной скорости полёта заданных типов целей.
Выбор оптимального метода модуляции зондирующего сигнала, определение величин разрешающей способности по скорости и дальности осуществил ученик А. А. Расплетина А. Г. Басистов – ответственный руководитель испытаний системы С-200 и будущий генеральный конструктор системы ПРО А-35.
Им были предложены фазовые методы модуляции радиолокационных систем и способы формирования кодов, проведены эксперименты и расчёты спектра непрерывного модулированного по фазе сигнала, его влияние на чувствительность приёмного устройства ГСН.
Однако при ФК-манипуляции невозможно непосредственно однозначно определить дальность по цели (однозначно она определяется только в пределах периода ФК-манипуляции, который незначителен). Для определения истинной дальности до цели (устранения неоднозначности по дальности) был применён так называемый «нониусный метод», основанный на попеременном зондировании цели сигналами с частотами ФК-манипуляции, мало отличающимися друг от друга. Истинное значение дальности до цели было необходимо и для решения задачи пуска ракеты (определения дальности до точки встречи ракеты с целью и границ гарантированной зоны поражения).
Вид зондирующего сигнала, требовавшаяся большая дальность действия ГСН, взаимодействие РПЦ и ракеты (в том числе стартовой позиции) определили основные характеристики и построение аппаратуры РПЦ.
При получении целеуказания от КП системы и выставки антенного поста в направлении на цель по азимуту РПЦ осуществлял обнаружение цели в секторе допоиска с помощью механического перемещения антенной системы. После обнаружения цели на экранах индикаторов производился её перевод на автоматическое сопровождение по угловым координатам, скорости и дальности после предварительного определения истинной дальности до цели. Системы обработки сигнала в приёмнике и следящие системы сопровождения имели аналоговое исполнение.
Так, разрешение (селекция) целей по дальности и скорости осуществлялось путём переработки эхо-сигналов соответствующим образом ФК-манипулированным гетеродином с последующей фильтрацией результатов этой обработки при помощи узкополосных кварцевых фильтров. В системе впервые в практике создания систем ПВО в РПЦ и КП системы было решено применить ЦВМ, выполненной на полупроводниковых элементах.
Для ускорения разработки КБ-1 решило исключить из состава системы единую цифровую машину, создаваемую собственными силами. Вместо неё было предложено в состав каждого РПЦ включить уже разработанную для авиации БЦВМ «Пламя». Конструкторы КБ-1 доработали БЦВМ, и впоследствии все три её модернизации – «Пламя-К», «Пламя-КМ» и «Пламя-КВ» в системе С-200В – хорошо показали себя в эксплуатации.
С применением ЦВМ А. А. Расплетиным впервые заложен основополагающий принцип использования цифровой вычислительной машины в качестве важнейшего структурного элемента современной системы ПВО.
На ЦВМ возлагались задачи обмена с КП координатной информацией по целям, пуска ракет и т. д.
С декабря 1961 года начался основной этап работ, связанных с вводом и отработкой боевых программ, в основном в полигонных условиях. Здесь главным действующим лицом стала группа математиков-программистов, которой руководил К. П. Князятов. Программное обеспечение при ничтожно малой оперативной памяти ЦВМ «Пламя-К» позволяло решать задачи наведения и управления стрельбовым каналом системы С-200.
Передача ГСН информации от РПЦ для поражения целей обеспечивалась соответствующей процедурой и включала в себя:
- передачу на стартовую позицию всей координатной информации по цели;
- подстройку СВЧ-гетеродина ГСН под несущую частоту РПЦ;
- установку антенн ГСН в направлении на цель, а систем автоматического сопровождения по дальности и скорости – на дальность и скорость цели;
- перевод ГСН на автоматическое сопровождение цели по угловым координатам и дальности, и скорости при достижении эхо-сигналов цели в приёмнике ГСН достаточного уровня.
Старт ракеты осуществлялся по команде от РПЦ уже при автоматическом сопровождении цели ГСН.
Для системы большой дальности важно иметь информацию о полёте ракеты к цели, который может длиться несколько минут. По результатам контроля можно сделать вывод о нормальном функционировании ракеты или её отказе. В последнем случае необходим пуск дополнительной ракеты.
В новой системе с самонаводящимися на цель ракетами, не требующей для выполнения боевой задачи сопровождения ракет, для контроля их полёта была введена дополнительная радиолиния связи «ракета-РПЦ» с передатчиком малой мощности на ракете и простейшим приёмником с широкоугольной антенной в РПЦ. В случае отказа или неправильного функционирования ракеты эта радиолиния прекращала работу.
Проверка основных принципов построения системы и её характеристик была проведена на макетных средствах системы (РПЦ, пусковая установка, стартовая аппаратура), созданных в конце 1960 года.
В ходе испытаний системы С-200 были разработаны методики и проведены уникальные эксперименты по оценке развязок между РПЦ и ГСН в рабочем диапазоне частот на боевой позиции системы, были предложены оптимальные способы выбора цели для автоматического сопровождения, проведены первые удачные эксперименты по высотной крылатой мишени «КРМ» и в условиях шумовых помех.
В процессе облётов РПЦ по КРМ было установлено, что после набора высоты 22-25 тысяч метров при отсеке маршевого двигателя ракеты происходил срыв автосопровождения РПЦ и ГСН по скорости. Как оказалось, причиной этого было отсутствие запасов устойчивости системы сопровождения по скорости на изменение ускорения цели (до 20 g/сек). Проведённые доработки исключили срывы автосопровождения цели РПЦ и ГСН по скорости.
Успешное завершение испытаний наземных средств дало зелёный свет их серийному изготовлению. Средства первого серийного образца ЗРК были поставлены с заводов непосредственно на полигон. Вместе с опытным образцом и КП системы они составили двухканальную систему С-200.
Ещё в главе «Система С-200»:
Особенности построения системы