[go: up one dir, main page]

RU1841366C - Method for anti-radar camouflage of a hypersonic body entering the atmosphere - Google Patents

Method for anti-radar camouflage of a hypersonic body entering the atmosphere Download PDF

Info

Publication number
RU1841366C
RU1841366C SU0001593331A SU1593331A RU1841366C RU 1841366 C RU1841366 C RU 1841366C SU 0001593331 A SU0001593331 A SU 0001593331A SU 1593331 A SU1593331 A SU 1593331A RU 1841366 C RU1841366 C RU 1841366C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wake
radar
value
atmosphere
trace
Prior art date
Application number
SU0001593331A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Алексеевич Легкий
Михаил Георгиевич Пухов
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
Application granted granted Critical
Publication of RU1841366C publication Critical patent/RU1841366C/en

Links

Images

Abstract

FIELD: means of protecting ballistic missile.
SUBSTANCE: invention relates to the field of creating means of protecting ballistic missile warheads and can be used in complexes of means of overcoming missile defense in the atmospheric section of the trajectory to conceal the true value of the aerodynamic drag area of the body, determined by radar methods by the velocity of gas in the wake. The claimed method of anti-radar masking of a hypersonic body entering the atmosphere is based on distortion of measurements of the velocity characteristics of the satellite wake. In the method, the trace regions are shielded from the passage of radio waves by artificially increasing the electron concentration in the trace region to a value exceeding the critical value for the wavelength of the radar observing the body.
EFFECT: technical result is a decrease in the measured value of the aerodynamic drag area of the body.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области создания средств защиты головных частей баллистических ракет и может использоваться в комплексах средств преодоления (КСП) противоракетной обороны на атмосферном участке траектории для сокрытия истинной величины площади аэродинамического сопротивления тела, определяемой радиолокационными методами по скорости газа в следе.The proposed invention relates to the field of creating means of protecting the warheads of ballistic missiles and can be used in complexes of means of overcoming missile defense (CSP) in the atmospheric part of the trajectory to hide the true value of the aerodynamic drag area of the body, determined by radar methods from the gas velocity in the wake.

Площадь аэродинамического сопротивления характеризует размеры и форму тела, и является одним из основных параметров, использующихся для селекции целей на атмосферном участке траектории. Определив по величине торможения баллистический коэффициент тела и зная величину , можно оценить массу летящего тела и произвести классификацию наблюдаемого объекта.Aerodynamic drag area characterizes the size and shape of the body, and is one of the main parameters used for selecting targets in the atmospheric part of the trajectory. Having determined the ballistic coefficient of the body from the amount of braking and knowing the value , you can estimate the mass of the flying body and classify the observed object.

Определение параметра производят рядом способов, используя обычно связь величины этого параметра с величиной ЭПР тела или распределением ЭПР во времени или по частоте. В связи с этим в разработке средств КСП известны и широко применяются устройства искажения амплитудных характеристик головных частей ракет (ГЧ). Все эти устройства обычно создают ЭПР, большую, чем ЭПР головной части, и обеспечивают маскировку амплитудных характеристик ГЧ.Parameter Definition produced in a number of ways, usually using the relationship between the value of this parameter and the EPR value of the body or the EPR distribution in time or frequency. In this regard, in the development of CSP devices, devices for distorting the amplitude characteristics of missile warheads (MC) are known and widely used. All these devices usually create an EPR that is larger than the EPR of the head part and provide masking of the amplitude characteristics of the MS.

Развитие техники радиолокации привело к созданию радиолокационных станций (РЛС) с одновременным разрешением целей по дальности и по скорости, которые имеют большие возможности по селекции целей. В частности, эти станции позволяют в принципе определять величину тела без использования амплитудных характеристик рассеянного целью радиосигнала.The development of radar technology has led to the creation of radar stations (radars) with simultaneous resolution of targets in range and speed, which have great capabilities for target selection. In particular, these stations make it possible, in principle, to determine the value body without using the amplitude characteristics of the radio signal scattered by the target.

Этот способ основан на связи величины с величиной скорости газа на оси турбулентного следа и в сечении, отстоящем на расстояние от тела:This method is based on the relationship between the quantity with the gas velocity on the axis of the turbulent wake and in a section separated by a distance from body:

где k - коэффициент.where k is the coefficient.

Для определения по этому способу достаточно, чтобы отражения от участка следа, находящегося на выбранном расстоянии от ГЧ, превышали уровень шумов. Величина отраженного сигнала не имеет значения. В связи с этим маскировка истиной величины для этого типа РЛС требует применения новых способов.For determining According to this method, it is sufficient that the reflection from a section of the trace located at a selected distance from the warhead exceeds the noise level. The magnitude of the reflected signal does not matter. In this regard, masking the true value for this type of radar requires the use of new methods.

Известен способ увеличения при вдуве в след вещества [I]. Однако его применение для головных частей оказывается невыгодным (особенно на низких высотах - <40-60 км), поскольку требует затраты большого веса. Известен более эффективный способ искажения измерений скорости характеристик следа за телом [2], который можно рассматривать в качестве прототипа предлагаемого способа.There is a known method for increasing when blowing substance [I] into the trace. However, its use for warheads turns out to be unprofitable (especially at low altitudes - <40-60 km), since it requires a lot of weight. A more effective method of distorting measurements of the speed characteristics of a body wake is known [2], which can be considered as a prototype of the proposed method.

Согласно способу [2], маскировка истинного значения величины тела осуществляется путем создания рядом с естественным следом за ГЧ искусственных плазменных следов, имеющих повышенные радиоотражающие свойства, чем след за ГЧ. При этом отражающие свойства естественного следа за ГЧ максимально возможно сокращают за счет ввода в этот след плазмогасящих веществ.According to method [2], masking the true value of a quantity body is carried out by creating, next to the natural wake of the warhead, artificial plasma trails that have increased radio-reflective properties than the wake of the warhead. At the same time, the reflective properties of the natural trail behind the warhead are reduced as much as possible by introducing plasma-quenching substances into this trail.

Радиолокационная станция, наблюдая одновременно естественный и искусственные следы, измеряет скорость искусственного следа, для которого величина эквивалентного выбирается значительно меньше, чем для ГЧ.The radar station, observing both natural and artificial wakes at the same time, measures the speed of the artificial wake, for which the value of the equivalent is chosen significantly less than for MS.

В предлагаемом способе так же, как и у прототипа, возможно применение источника искусственной плазмы. Однако его назначение и использование отличаются существенным образом.In the proposed method, just like the prototype, it is possible to use a source of artificial plasma. However, its purpose and use differ in significant ways.

Основной недостаток известных способов защиты состоит в том, что они хотя и затрудняют определение размеров и формы тела, но при наличии априорных данных или усовершенствовании радиолокаторов не исключают возможности такого определения.The main disadvantage of the known methods of protection is that although they make it difficult to determine the size and shape of the body, if there is a priori data or improvements in radars, they do not exclude the possibility of such a determination.

К недостаткам способа [2] можно отнести необходимость вынесения источника плазмы в сторону от продольной оси ГЧ. Это требует применения каких-либо кронштейнов (пилонов) иди других устройств, отводящих источник плазмы на нужное расстояние от ГЧ. Для сохранения центровки головной части таких источников должно быть несколько (два иди более) с осесимметричным расположением. Кроме того, для гашения плазмы в собственном следе ГЧ необходимо применение устройства для ввода в след плазмогасящих веществ. Все это утяжеляет устройство маскировки.The disadvantages of the method [2] include the need to move the plasma source away from the longitudinal axis of the MS. This requires the use of some kind of brackets (pylons) or other devices that divert the plasma source to the required distance from the MS. To maintain the centering of the head part of such sources there must be several (two or more) with an axisymmetric arrangement. In addition, to extinguish the plasma in the MS’s own trail, it is necessary to use a device for introducing plasma-quenching substances into the trail. All this makes the camouflage device heavier.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков прототипа и снижение весовых затрат.The purpose of the present invention is to eliminate these disadvantages of the prototype and reduce weight costs.

Сущность изобретения состоит в увеличении концентрации электронов в следе ГЧ до сверхкритического значения на достаточно протяженном участке. Величина критической концентрации электронов вычисляется по формулеThe essence of the invention is to increase the electron concentration in the MS trace to a supercritical value over a sufficiently extended area. The value of the critical electron concentration is calculated using the formula

где - длина волны РЛС, измеряемая в см.Where - radar wavelength, measured in cm.

Этим достигается экранировка внутренних областей следа от проникновения в них радиоволн. Приведенная выше формула (I) для определения величины справедлива только для оси турбулентного следа. На границе следа скорость течения газа оказывается существенно меньшей. При экранировке внутренней части следа РЛС будет измерять меньшие скорости, чем на оси, что приведет к уменьшению определяемой величины тела.This achieves shielding of the internal areas of the trace from the penetration of radio waves into them. The above formula (I) to determine the value valid only for the axis of the turbulent wake. At the boundary of the wake, the gas flow velocity turns out to be significantly lower. When shielding the inside of the track, the radar will measure lower velocities than on the axis, which will lead to a decrease in the detected value bodies.

Протяженность участка создаваемого сверхкритического следа (следа, заполненного плазмой с концентрацией электронов выше критической) определяется разрешающей способностью РЛС по скорости. Целесообразно длину сверхкритического участка следа выбирать равной расстоянию, на котором скорость газа на оси следа падает до величины одного - двух разрешающих элементов по скорости. Регулирование длины достигается изменением количества вводимых в след электронов, то есть производительностью источника.The length of the section of the created supercritical wake (a wake filled with plasma with an electron concentration above the critical one) is determined by the speed resolution of the radar. It is advisable to choose the length of the supercritical section of the wake equal to the distance at which the gas velocity on the wake axis drops to the value of one or two velocity resolving elements. Length regulation is achieved by changing the number of electrons introduced into the trace, that is, the productivity of the source.

Для иллюстрации количественной стороны предлагаемого изобретения приводится рисунок, взятый из работы [3].To illustrate the quantitative side of the proposed invention, a figure taken from [3] is provided.

На рисунке показана зависимость уменьшения измеряемой относительной величины от степени заполнения сечения следа сверхкритической плазмой.The figure shows the dependence of the decrease in the measured relative value on the degree of filling of the wake cross section with supercritical plasma.

, ,

гдеWhere

) )

- измеряемая РЛС величина; - measured value by radar ;

- действительное значение тела; - actual value bodies;

- концентрация электронов на оси следа; - electron concentration on the trace axis;

- величина критической концентрации электронов. - the value of the critical electron concentration.

При ≤0 след полностью подкритический, при =I - полностью сверхкритический. Как видно из рисунка, заполнение сечения следа сверхкритической плазмой уменьшает на порядок и более измеряемую величину тела.At ≤0 the trace is completely subcritical, with =I - completely supercritical. As can be seen from the figure, filling the cross section of the trace with supercritical plasma reduces the measurable value by an order of magnitude or more bodies.

Реализация предлагаемого способа зависит от условий применения баллистического тела и параметров РЛС. Как известно, в системе ПРО используются РЛС сантиметрового диапазона, для которых величина критической концентрации электронов составляет 1011 - 1012 I/см3. Создание протяженных следов с концентрацией электронов, превышающих эту величину, возможно при использовании источников искусственной плазмы, образующейся при горении твердотопливных составов, содержащих щелочные металлы (например, цезий). Такие источники применяются в плазменных ложных целях на атмосферном участке траектории и, как показали летные испытания, создают следы протяженностью до нескольких километров.The implementation of the proposed method depends on the conditions of use of the ballistic body and the radar parameters. As is known, the missile defense system uses centimeter range radars, for which the critical electron concentration is 10 11 - 10 12 I/cm 3 . The creation of extended traces with an electron concentration exceeding this value is possible by using sources of artificial plasma formed during the combustion of solid fuel compositions containing alkali metals (for example, cesium). Such sources are used for plasma decoys in the atmospheric part of the trajectory and, as flight tests have shown, create trails up to several kilometers long.

Согласно предлагаемому способу, источник плазмы размещается в отличие от прототипа, в центральной части днища ГЧ и включатся на высоте порядка 70 км, где возможно образование турбулентного следа.According to the proposed method, the plasma source, unlike the prototype, is located in the central part of the bottom of the MS and is turned on at an altitude of about 70 km, where the formation of a turbulent wake is possible.

Использование предлагаемого способа маскировки величины тела по сравнению с известными имеет следующие преимущества:Using the proposed method for masking the value body compared to the known ones has the following advantages:

Основное преимущество предлагаемого способа заключается в том, что при его применении область следа, скорость газа в которой характеризует размеры и форму тела, экранируется от прохождения радиоволн, и это полностью исключает возможность измерения скорости газа в следе (и площади сопротивления тела) радиолокационными методами.The main advantage of the proposed method is that when it is used, the area of the wake, the gas velocity in which characterizes the size and shape of the body, is shielded from the passage of radio waves, and this completely eliminates the possibility of measuring the gas velocity in the wake (and the resistance area of the body) by radar methods.

Кроме того, упрощается устройство, реализующее данный способ, так как вместо нескольких источников для инжекции плазмы и аппаратуры инжекции плазмогасящей жидкости применяется только один источник плазмы, а также упрощается размещение устройства на ГЧ.In addition, the device that implements this method is simplified, since instead of several sources for plasma injection and plasma-quenching liquid injection equipment, only one plasma source is used, and the placement of the device on the MS is simplified.

Claims (1)

Способ противорадиолокационной маскировки входящего в атмосферу гиперзвукового тела, основанный на искажении измерений скоростных характеристик спутного следа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения измеряемой величины площади аэродинамического сопротивления тела, экранируют области следа от прохождения радиоволн путем искусственного повышения электронной концентрации в области следа до значения, превышающего критическое для длины волны наблюдающего за телом радиолокатора.A method of anti-radar camouflage of a hypersonic body entering the atmosphere, based on distortion of measurements of the speed characteristics of the wake, characterized in that, in order to reduce the measured value of the body's aerodynamic drag area, the wake areas are screened from the passage of radio waves by artificially increasing the electron concentration in the wake area to a value exceeding the critical wavelength of the radar observing the body.
SU0001593331A 1975-08-19 Method for anti-radar camouflage of a hypersonic body entering the atmosphere RU1841366C (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1841366C true RU1841366C (en) 2024-03-06

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339007A1 (en) * Б. М. Чернобыльский, В. Н. Туманович , Э. С. УшаК IMITATOR INTERFERENCE
GB1278771A (en) * 1962-07-31 1972-06-21 Siemens Ag Improvements in or relating to radio interference apparatus
US3891989A (en) * 1959-01-27 1975-06-24 Sperry Rand Corp Radar confusion countermeasure system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339007A1 (en) * Б. М. Чернобыльский, В. Н. Туманович , Э. С. УшаК IMITATOR INTERFERENCE
US3891989A (en) * 1959-01-27 1975-06-24 Sperry Rand Corp Radar confusion countermeasure system
GB1278771A (en) * 1962-07-31 1972-06-21 Siemens Ag Improvements in or relating to radio interference apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Charters et al. The aerodynamic performance of small spheres from subsonic to high supersonic velocities
CN104919335B (en) For recalling the method and system of the track of aerial target
CN110045341A (en) Radar altimeter low interception performance test method
CN106405513A (en) Ground clutter suppression method based on multi-layer scanning contrast
Kim et al. Chaff cloud modeling and electromagnetic scattering properties estimation
CN111880172A (en) Method for measuring descending section trajectory by staring radar
Konrad et al. Radar Characteristics of Birds in Flight: Radar tracking of known single birds indicates a characteristic radar" signature."
Kramer et al. US hypersonic weapons and alternatives
RU1841366C (en) Method for anti-radar camouflage of a hypersonic body entering the atmosphere
Michel et al. Investigation of airframe and jet noise in high-speed flight with a microphone array
Walsh Analysis of experimental NRL radar altimeter data
RU2626474C1 (en) Method for determining depth of penetration of armour-piercing all-body caliber and sub-caliber projectiles into thick-walled obstacle
US5191346A (en) Device for measuring the distance to a runway for an aerial vehicle
Chen et al. Analysis of echo signal modulation characteristic parameters on aerial and space targets
Torvik et al. K-band radar signature analysis of a flying mallard duck
May Supersonic drag of spheres at low Reynolds numbers in free flight
US3501641A (en) Passive optical wind and turbulence detection system
US4763128A (en) Electronic countermeasure technique
RU2823628C1 (en) Method of active effects on hail clouds
Mandal et al. Simulation based study of aircraft detection in chaff environment using radar techniques
Haoyu et al. Simulation and effectiveness analysis on one versus one beyond visual range air combat
Liu et al. Simulation study on dynamics and PolSAR imaging of chaff clouds
Pinto et al. Representation of hypersonic glide vehicles as fluctuating radar targets
Moore Theory of radio scattering from the aurora
Kulemin et al. Radar reflections from explosion and gas wake of operating engines