Российская радиолокация: начало пути и задел на будущее

Как советские инженеры совершенствовали авиационные радары 24 Июнь 2015, 16:20

От первых радаров до современных станций

Сегодня трудно представить авиалайнер или боевой самолет без бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Возможности существующих ныне станций кажутся фантастикой. А ведь история практической радиолокации сравнительно коротка – около 70 лет.

В годы войны

Во время Второй мировой войны радары появились на вооружении авиации и наших союзников, и наших противников. Перед самым началом Великой Отечественной войны появились они и у нас. В начале 1940-х годов в НИИ-20 Наркомата электропромышленности были созданы локаторы семейства «Гнейс».

Станция «Гнейс-2» имела массу 122,5 кг. Она могла обнаруживать цели на дальности 3,5–4,5 км, а максимальная высота ее боевого применения составляла от 3500 до 4500 м. Для работы с ней требовался оператор, так как летчик не мог одновременно управлять и самолетом, и локатором. Несмотря на недостатки, специалисты отметили, что создание такой аппаратуры является большим достижением советской радиотехники, дающим стране новое мощное оружие для системы ПВО.
Самолет Пе-2
Однако мало было разработать аппаратуру. Надо было еще отработать тактику ее боевого применения. Эту задачу пришлось решать в боевых условиях в 1942–1943 гг. в Московской зоне ПВО, под Сталинградом и Ленинградом на самолетах Пе-2 и Пе-3. Результаты оказались весьма обнадеживающими, и в июне 1943 г. «Гнейс-2» приняли на вооружение, а «виновника торжества» – НИИ-20 – обязали приступить к серийному выпуску этих станций.

Кроме «Гнейс-2» в годы войны была разработана станция ПНБ, что скромно расшифровывалось как «Прибор ночного боя». РЛС показала максимальную дальность обнаружения 3–5 км. В целом ее характеристики были аналогичны «Гнейсу-2», а по некоторым параметрам она его превосходила.

В конце Великой Отечественной войны появилась более совершенная станция «Гнейс-5». Она весила на 30 кг меньше и обнаруживала цели уже на расстоянии до 7 км на высоте 8000 м. Кроме того, начиная с дальности до цели 1,5 км летчик мог самостоятельно начинать атаку по установленному в его кабине дублирующему индикатору (основной был у оператора).

Эра реактивной авиации


После войны началось развитие реактивной авиации. Для скоростных истребителей нового поколения требовались принципиально другие радары, более надежные, с большей дальностью обнаружения цели. Эту задачу поручили НИИ-17. Здесь летом 1947 г. приступили к созданию РЛС «Торий», а в начале 1949 г. – еще более совершенной станции, получившей название «Коршун».

Увы, «Торий-А» возлагавшихся на него надежд не оправдал. Дальность обнаружения Ту-4 при углах визирования, отличных от 0°–10°, составила в среднем 5–6 км, а при выходе перехватчика строго в направлении на цель она увеличивалась до 9 км. Прицельная часть локатора не давала требуемой точности наводки и синхронизации, а также показала низкую точность решения задачи воздушной стрельбы.
РЛС Коршун на МиГ-17П (СП-2)
Госиспытания второй станции – «Коршун» – тоже не принесли желаемого результата. В отличие от «Торий-А», станция «Коршун» имела меньшую массу – 128 кг против 205,3 кг, но ее характеристики также были далеки от требуемых: дальность первичного обнаружения Ту-4 при углах визирования от 0° до 5° составляла порядка 8,5 км, а дальность устойчивого обнаружения – 6 км. Эффективность стрельбы со станцией «Коршун» в условиях отсутствия видимости и ночью была в 6–7 раз ниже стрельбы с оптическим прицелом АСП-ЗН днем по видимой цели.

В то же время на госиспытаниях РЛС «Коршун» показала лучшие прицельные данные, чем у станции «Торий-А». Поэтому госкомиссия, несмотря на ряд недостатков, сочла целесообразным заказать у промышленности опытную партию для проведения войсковых испытаний.

Станция «Изумруд», разработанная в НИИ-17, принципиально отличалась от «Торий-А» и «Коршуна». Она имела в своем составе не одну, а две антенны – обзорную и прицельную. Ее масса составила 121,2 кг. Дальность обнаружения бомбардировщика Ту-4 (в хвост) ночью – 11 км, днем – 7,7 км, а Ил-28 (в хвост) ночью – 8,4 км, днем – 5,6 км, при этом она в пределах зоны обзора практически не зависела от ракурса.

Государственные испытания «Изумруд» выдержал. Простота и наглядность индикации, наличие электронной линии авиагоризонта на обзорном индикаторе впервые дали возможность применить РЛС на одноместном реактивном истребителе при пилотировании самолета по приборам. Эффективность стрельбы с помощью «Изумруда» приближалась к эффективности стрельбы с прицелом АСП-ЗН днем по видимой цели. Несомненно, это было большое достижение отечественной промышленности.

Можно сказать, что «Изумруд» открыл путь для оснащения авиации ПВО качественно новым средством борьбы с воздушным противником – истребителями-перехватчиками, способными действовать независимо от условий видимости, как днем, так и ночью. В июне 1953 г. радиолокационная станция РП-1 «Изумруд» была принята на вооружение.

Для двухместных истребителей-перехватчиков в НИИ-17 с января 1951 г. разрабатывался более мощный локатор «Сокол». Он имел массу 512,4 кг и должен был обнаруживать бомбардировщики класса Ту-4 на дальности до 30 км. «Сокол» выгодно отличался от «Изумруда» возможностью перехвата воздушных целей на малых высотах и большей дальностью обнаружения. Более совершенной была и прицельная часть РЛС, позволявшая вести как сопроводительную, так и заградительную стрельбу под большими курсовыми углами. В 1955 г. РЛС «Сокол» была принята на вооружение.

Таким образом, во второй половине 1950-х годов удалось добиться надежной защиты воздушного пространства СССР пушечными истребителями-перехватчиками.
Истребитель-перехватчик  МИГ-23

Нарастить высоту применения


Но в это время на арену начали выходить новые системы вооружения – управляемые ракеты (УР), которые позволили существенно расширить возможности истребителей по перехвату воздушного противника в условиях роста скоростей и высот полета. Для работы с УР требовались новые радиолокационные станции.

Первой попыткой под рабочим шифром К-5 стала система, разработанная в КБ-1 Министерства вооружений. В ее состав входила радиолокационная станция «Изумруд-2», сопряженная с прицелом АСП-ЗН, и ракеты К-5. Наведение ракет на цель осуществлялось методом «трех точек» по равносигнальной линии, образованной лучом РЛС.

Испытания системы К-5 проходили в 1953–1956 годах. Они показали высокую эффективность стрельбы УР по одиночным бомбардировщикам на высотах от 5000 до 10000 м на дальностях 2–3 км в заднюю полусферу под ракурсом 0/4 при скорости носителя 850–1000 км/ч. Специалисты рекомендовали ее для принятия на вооружение ВВС и истребительной авиации ПВО как боевое оружие.

В те годы авиация прогрессировала очень быстро, и вскоре стало очевидно, что необходимо наращивать высоту боевого применения до 15000 м и дальность прицельной стрельбы до 2,5–3,5 км. В 1956 году на Горьковском авиазаводе для проведения испытаний модернизированной К-5М построили два истребителя-перехватчика МиГ-19ПМ. Самолеты оснастили РЛС «Изумруд-2», сопряженной с прицелом АСП-5Н, и четырьмя пусковыми устройствами для ракет К-5М.

В конце 1950-х годов в КБ-1 под руководством главного конструктора А.А. Колосова для перспективных истребителей-перехватчиков разработали РЛС ЦД-30. Станция была выполнена в виде компактного моноблока и предназначалась для размещения в центральном теле воздухозаборника. Антенна РЛС закрывалась радиопрозрачным конусом. Масса ЦД-30 составляла 163 кг. Новая станция предназначалась для работы с системой управляемого вооружения К-51, максимальная высота боевого применения которой составляла 18000–20000 м.
фронтовой истребитель - МиГ-15 
Локатор оказался настолько удачен, что его удалось «вписать» в новый самолет А.И. Микояна – Е-7, ставший впоследствии широко известным под названием МиГ-21ПФ. РЛС позволяла обнаруживать бомбардировщики типа Ту-16 на дальности 17–20 км, а Ил-28 – 14–17 км и обеспечивала полуавтоматический захват цели и автоматическое ее сопровождение. Высота боевого применения лежала в пределах 4000–20000 м.

Расширить боевые возможности истребителей-перехватчиков семейства МиГ-21 позволила более совершенная система вооружения С-21. Ее основой являлась БРЛС «Сапфир-21», созданная в НИИ-339 (ныне – Корпорация «Фазотрон-НИИР»). Станция имела большие, чем у РП-21, массу и габариты, но конструктивно выполнялась также в виде контейнера, благодаря чему аэродинамические качества самолета не нарушались.

Оснащенный РЛС «Сапфир-21» истребитель-перехватчик МиГ-21С успешно прошел испытания и в сентябре 1967 года был принят на вооружение. Новая станция получила название РП-22С. Она имела массу 220 кг, но показала значительно лучшие параметры по дальности обнаружения и захвата целей, лучшую помехозащищенность от активных и пассивных помех. Ее дальность обнаружения составляла 6–9 км, а захвата – 4–6 км. Высота боевого применения лежала в пределах 500–25000 м.

Дальнейшее развитие


Значительным шагом вперед стало создание системы управления вооружением С-23 для фронтового истребителя-перехватчика третьего поколения МиГ-23 с крылом изменяемой геометрии. «Сапфир-23» обеспечивал обнаружение и сопровождение воздушных целей не только на встречно-пересекающихся курсах и в задней полусфере, но и на фоне земли.

Следующим шагом стал «Сапфир-2ЗЛ». С него ввели литерность, метку луча на индикаторе и обеспечили стабильность работы в режиме СДЦ. Минимальная высота боевого применения составила 500 м.

В 1972 году появился «Сапфир-23Д», который был лучше предшественника еще по 11 параметрам. РЛС «Сапфир-23Д-Ш» имела массу 550 кг и обеспечивала обнаружение бомбардировщика Ту-16 на дальности 46 км, а его захват – на дальности 35 км. Диапазон высот боевого применения лежал в пределах от 50 м до 22000 м. По своим тактико-техническим параметрам РЛС вышла на уровень мировых систем аналогичного назначения, а по ряду параметров превзошла их.
Истребитель МиГ-29СМТ
С 1977 года выпускались фронтовые истребители-перехватчики МиГ-2ЗМ/1А с усовершенствованной станцией «Сапфир-2ЗМЛА» (Н003), сопряженной с прицелом АСП-17МЛ. Также на базе данной РЛС был разработан вариант для истребителя-перехватчика ПВО МиГ-23П (23-14), у которого станция (И006) сопрягалась с прицелом АСП-23ДЦМП и бортовой аппаратурой системы наведения «Радуга-Борт-МБ».

Последним вариантом станции стала РЛС «Сапфир-2ЗМЛА-2» (Н008), которая устанавливалась на доработанных МиГ-23МЛД.

В заключение стоит отметить, что радиолокационная станция «Сапфир-23МЛА» получилась столь удачной, что на ее базе в дальнейшем была разработана более совершенная РЛС «Сапфир-25» (Н005) для высотного истребителя-перехватчика МиГ-25ПД.

Кроме того, на первом этапе создания легкого фронтового истребителя МиГ-29 также планировалось использовать РЛС «Сапфир». Но для самолета все-таки сочли более целесоо­бразной разработку нового локатора.