РАДИОУПРАВЛЕНИЕ

Она зависает в воздухе, резко рыскает по сторонам, садится на поверхности, расположенные в любых плоскостях, оснащена гироскопами, оптической системой кругового обзора, регулируемыми закрылками. И самое удивительное – блоком навигации и управления размером с маковое зернышко.

В.Леговский. Муха умнее человека?

Комсомольская правда, 2008, №109

Под радиоуправлением в широком смысле понимается область радиотехники, обеспечивающая управление на расстоянии различными техническими системами, процессами и действиями обслуживающего персонала. Однако мы сузим эту область, приведя ее в соответствие с содержанием дисциплины “Радиоуправление”, изучаемой студентами направления “Радиотехника” Под радиоуправлением будем понимать автоматическое управление летательным аппаратом с помощью радиосредств с целью выведения его в заданную точку пространства.

Предшественником радиоуправления можно считать ручное управление движением или состоянием объекта с помощью электричества. Первое использование электрического тока для передачи разовых команд относится к 1812 г., когда П.Л.Шиллинг (уже известный нам как первый изобретатель электромагнитного телеграфа) сделал свое первое изобретение в области электротехники – дистанционный электрический минный взрыватель. В том же году он продемонстрировал царю Александру I подрыв подводных мин на Неве с помощью электрического тока. Электрический способ подрыва пороховых мин впервые был применен в боевой обстановке при осаде турецкой крепости Силистрия в 1828 – 1829 годах.

Первое в мире радиоуправляемое устройство разработал Н.Тесла. Весной 1893 г. он сконструировал и успешно опробовал модель радиоуправляемого судна, заложив тем самым начала телемеханики.

В 1898 году русский ученый Николай Дмитриевич Пильчиков продемонстрировал свои опыты по использованию радио для передачи команд: зажег огни на модели маяка, привел в движение модель семафора и произвел выстрел небольшой пушки. Пильчиков глубоко интересовался передачей команд по радио. В 1899 г. он писал: “В то время как Маркони и Попов старались достичь возможно большей дистанции, до которой могли бы передавать сигналы, я разрабатывал вопрос о том, каким образом беспроводную передачу электрической энергии… уединить от пертурбаций, причиняемых действиями электрических волн, постоянно происходящих…”. Чтобы понять, что означает “уединить от пертурбаций”, обратимся опять к словам Пильчикова: “…прибор, воспринимающий действие электрических волн, должен быть непременно снабжен особым охранным снарядом – протектором, который, профильтровывая доходящие до него электрические волны, давал бы доступ к действующему механизму лишь тем волнам, которые посланы нами…”. Итак, “уединить от пертурбаций” означает на современном языке “выделить нужный сигнал на фоне других сигналов и помех”. По-видимому, Н. Д. Пильчиков был первым, четко сформулировавшим проблему различения сигналов

В 1901 г. Н. Д. Пильчиков разработал для ВМФ проект минной лодки, управляемой по радио. Безвременная кончина (1909 г.) помешала ему продолжить работы в этом направлении.

Уже в 1900 г. А. С. Попов в курс лекций по беспроволочной телеграфии в Минном офицерском классе ввел тему “Мины и суда, вооруженные минами (брандеры), управляемые с помощью электромагнитных волн”.

В 1908 г. в Австрии был выдан патент на “Управление торпедой при помощи электрических волн”. В 1916 г. Н. Д. Папалекси провел на Гатчинском аэродроме опыт управления тележкой по радио.

Переход от управления моделями к управлению реальными объектами начался перед первой мировой войной. Первый управляемый по радио самолет поднялся в воздух в 1913 г. В 1914 г. немцы выдвинули идею посылки в расположение противника автоматически управляемого беспилотного самолета, начиненного взрывчаткой, но осуществить ее не удалось. В США первый удачный полет управляемого по радио самолета был осуществлен в 1924 г. в Далгрене (штат Вирджиния), когда беспилотный управляемый гидроплан взлетел с воды, летал и совершил посадку.

Во время первой мировой войны были предприняты попытки использования управления по радио при проведении боевых операций. В марте 1917 г. немецкий катер, управляемый по радио с самолета, взорвал участок набережной в английской гавани Ньюпорт. В том же году английская миноноска была направлена с самолета по радио на немецкий корабль и нанесла ему серьезные повреждения.

В эти же годы были начаты исследования в области управления по радио. Комиссия по испытанию технических средств связи (США) в Иене уже обстоятельно занималась такими вопросами, как дальность действия, возможность создания помех, надежность работы и т. д.

В Советской России в 1920-е годы была образована лаборатория, занимавшаяся разработкой радиоуправляемого оружия. Ее создание связано с запросом В. И. Ленина в Комитет по делам изобретений, в котором он просил представить перечень работ, имеющих “военно-секретный” характер. В представленном списке несколько раз встречалась фамилия Бекаури. Ленин встретился с Владимиром Ивановичем Бекаури и назначил его руководителем экспериментальной мастерской отдела военных изобретений.

О важности, которую придавал Ленин этому делу, говорит скорость образования лаборатории. Запрос в Комитет по делам изобретений Ленин сделал 13 ноября 1920 г., а меньше чем через месяц, 7 декабря, Бекаури назначен руководителем мастерской. Совет труда и обороны, рассмотрев характер предложенных Бекаури изобретений, выделил 13 июня 1921 г. для его работ 150 тыс. швейцарских франков и создал под его руководством специальную группу из 27 инженеров и 50 рабочих. В тяжелых условиях разрухи и голода мастерскую оснастили современной техникой и выделили для персонала 27 продовольственных пайков с усиленными нормами снабжения. Так было положено начало Особому техническому бюро (Остехбюро), которое затем переросло в НИИ-20, НИИ-244, МНИРТИ.

Среди разработанных Остехбюро образцов нового вооружения были: устройство для движения торпед по заданной траектории и для их подрыва, самодвижущаяся автоматическая мина заграждения (1924), способ секретной радиосигнализации и способ управления на расстоянии плавающими снарядами (1926). Остановимся на одном из них – приборе для управления взрывом по сигналу радиовещательной станции, называвшемся “Беми”. (Название составлено из начальных букв фамилий его создателей: Бекаури и Миткевича – профессора Ленинградского политехнического института).

Первое испытание прибора состоялось в 1925 г. в присутствии председателя реввоенсовета СССР и наркома по военным и морским делам М.Фрунзе. Было заложено 5 фугасов. Фрунзе сам определил время и последовательность их взрыва. Взрывы последовали, как было задано. В 1927 г. действие приборов “Беми” было продемонстрировано руководителям партии и правительства на одном из подмосковных полигонов. Команда на подрыв мин была дана с радиовещательной станции, расположенной в Ленинграде за 600 км от места взрыва. Эффект был потрясающим. Для доведения этого прибора до требуемого уровня потребовалось разработать надежные кодирующие и декодирующие устройства, построить высокочувствительные батарейные приемники, малогабаритные источники питания, взрыватели. В 1929 г. “Беми” принят на вооружение, а весной 1930 г. началось серийное производство приборов.

Переход от телемеханики, от управления объектами по радио к радиоуправлению в узком смысле, то есть автоматическому управлению летательным аппаратом, произошел в годы второй мировой войны. Управляемым летательным аппаратом являлся снаряд, а система радиоуправления должна была обеспечить вывод снаряда на цель. Радиоуправление родилось вслед за радиолокацией как еще одно военное применение радиотехники.

Система радиоуправления состоит из трех основных частей (рис. 40): радиотехнического измерителя координат цели и управляемого снаряда (или координат цели относительно управляемого снаряда), называемого координатором, системы выработки и передачи команд управления снарядом и самого управляемого снаряда.

Рис. 40

К началу второй мировой войны не существовало ни управляемых снарядов, ни радиотехнических измерителей координат (по сути дела, радиолокаторов) и только кое-какая информация имелась о системах выработки и передачи команд, использовавшихся в телемеханике.

Работа по созданию управляемых снарядов раньше всех началась в Германии и не прекращалась в течение всей второй мировой войны. Поэтому Германия намного опередила все другие страны по разработке как управляемых снарядов, так и систем управления ими.

В зависимости от того, откуда производится пуск снаряда и где расположена цель, управляемые снаряды делятся на четыре типа: 1) “поверхность – поверхность”, когда и пусковая установка и цель находятся на поверхности земли (моря); 2) “воздух – поверхность”, когда запуск управляемого снаряда производится с летательного аппарата (самолета), а цель находится на земле; 3) “поверхность – воздух”, когда снаряд запускается с земли, а целью является летательный аппарат, и 4) “воздух – воздух”, когда пуск снаряда производится с летательного аппарата и целью является летательный аппарат.

Управляемые снаряды “поверхность - поверхность” К таким снарядам относятся, например, баллистические ракеты. В Германии работа над ракетами дальнего действия началась в 30-е годы под руководством Вернера фон Брауна. Первый реактивный снаряд этой серии А-1 был построен еще в 1933 г. А в 1938 г. в Пенемюнде был организован научно-исследовательский институт, где велись работы над ракетами серии А. Наиболее удачной оказалась ракета А-4. Общая длина снаряда А-4 составляла 14,3 м, а максимальный диаметр корпуса равнялся 1,66 м. Максимальная скорость полета около 5600 км/ч. В конце 1942 г. ракета А-4 была принята на вооружение (под названием “Фау-2”), и к 1944 г. было организовано ее массовое производство на подземном заводе в Нордхаузене. Впервые “Фау-2” была применена при обстреле Лондона 8 сентября 1944 г. Всего за время войны было выпущено 4320 снарядов.

Одновременно с ракетой “Фау-2” отрабатывался управляемый самолет-снаряд FZG-76, широко известный под названием “Фау-1”. Этот снаряд был впервые применен в июле 1944 г. также для обстрела Лондона. Всего по Лондону было выпущено около 8000 снарядов “Фау-1”.Он представлял собой небольшой самолет, запускавшийся с помощью катапульты со специального стартового устройства и затем выводившийся на заданную траекторию полета. Катапульта имела длину 47,8 м. Она выбрасывала “Фау-1” со скоростью порядка 400 км/ч. Затем включался пульсирующий воздушно-реактивный двигатель.

Управляемые снаряды “воздух –-поверхность”. В Германии были разработаны управляемые авиационные бомбы: планирующая “Хеншель-293” (Hs-293) и пикирующая (падающая) РС-1400 (“Фриц-Х”).

Планирующая бомба Hs-293 была первым немецким управляемым снарядом, который использовался в боевых действиях. Она представляла собой самолет-снаряд с размахом крыла 2,9 м. Дальность полета 15 – 17 км при сбрасывании с высоты 4 км обеспечивалась с помощью жидкостного реактивного двигателя, разгонявшего снаряд на начальном участке траектории. Вследствие небольших размеров и высокой скорости полета снаряд почти не поддавался перехвату. Впервые он был применен в 1943 г. в Бискайском заливе и в Средиземном море против десантных судов, обеспечивавших высадку войск союзников. Поскольку пилот самолета-носителя мог осуществлять управление снарядом на всем протяжении его полета, эффективность действия снаряда была очень высокой.

Телеуправляемая бомба “Фриц-Х”управлялась прерывателями потока, размещенными в Х-образном крыле. Она имела бронебойную боевую часть и предназначалась для поражения кораблей с высот 4 – 6 км. Применялась в незначительных масштабах. Осенью 1944 г. в проливе Бонифаччо бомбами “Фриц-Х” был потоплен итальянский линкор “Рома”.

Управляемые снаряды “поверхность – воздух”. Из снарядов этого класса разрабатывался только зенитный управляемый снаряд “Вассерфаль” с крестообразным крылом и телеуправлением по радио. Он был доведен до летных испытаний. Были также предложения использовать в качестве зенитных снарядов снаряды “Шметтерлинг” и “Фойерлилие”.

Управляемые снаряды “ воздух – воздух”. Первые реактивные снаряды класса “воздух – воздух” представляли собой неуправляемые пороховые ракеты, запускавшиеся с подкрыльных установок самолета. К концу войны стали разрабатываться авиационные управляемые снаряды воздушного боя: Х-4, “Хеншель-298” (Hs-298), “Шметтерлинг” (Hs-117) и “Фойерлилие”.

Одним из первых управляемых снарядов этого класса был снаряд Hs-298, спроектированный еще в начале 1944 г. Он имел самолетную схему. Массовое производство должно было начаться в 1945 г., однако конец войны помешал закончить его разработку и испытания. Управление происходило с помощью радиосигналов с самолета-носителя. Предусматривалось использование радиовзрывателя, который вместе с боевым зарядом размещался в носовой части.

Снаряд Х-4 имел крестообразное крыло и управлялся по проводной линии длиной до 5,5 км. Катушки с проводами устанавливались на снаряде. Снаряд снабжался радиовзрывателем или акустическим взрывателем. Первая модель снаряда Х-4 была построена в апреле 1944 г., но в боевых действиях это оружие использовано не было.

Снаряд “Шметтерлинг” имел жидкостный реактивный двигатель в виде отдельного блока, размещавшегося под корпусом снаряда. Управление осуществлялось по радиолинии. Была попытка установки на этот снаряд системы самонаведения.

Параллельно с разработкой управляемых снарядов немцы разрабатывали и системы управления этими снарядами. И хотя до практического использования были доведены системы управления только для снарядов классов “поверхность – поверхность” и “воздух – поверхность”, исследовались все возможные типы систем. Тип системы управления определяется связями между основными элементами системы: командным пунктом (КП), снарядом и целью во время полета снаряда. На рис. 41 приведены эти связи.

Если во время полета снаряда не поступает никакой информации о координатах цели и нет связи с командным пунктом, то система управления называется автономной. В автономной системе команда управления снарядом вырабатывается на снаряде на основе информации о движении снаряда, полученной от автономных измерителей. В системах командного управления команда вырабатывается на командном пункте на основе измеренных координат цели и снаряда и передается на снаряд. В системах самонаведения команда вырабатывается на снаряде на основе измеренных координат цели относительно снаряда.

Рис. 41

Автономное управление использовалось в самолете-снаряде “Фау-1” (V-1). Во время полета управление по курсу осуществлялось от магнитного компаса, а по высоте – от барометрического высотомера. Компас устанавливался на старте вручную на желаемый курс и удерживал ось курсового гироскопа вдоль заданного курса. Для измерения пройденного снарядом расстояния использовался воздушный лаг, который состоял из простой вертушки (пропеллера) с червячной передачей на счетчик. При достижении показаний счетчика установленного значения замыкались контакты команды на подрыв боевого заряда. Система управления была грубой, но зато несложной в производстве.

Автономное управление использовалось и в большинстве снарядов “Фау-2” (V-2).Снаряд V-2 после стадии разгона двигался по баллистической траектории. Координаты точки встречи его с землей определялись скоростью снаряда и углом наклона траектории в момент выключения двигателя. Снаряд V-2 на старте наводился по азимуту, и как только достигалась правильная комбинация скорости и угла наклона траектории к горизонту, выключался двигатель. В первых экземплярах скорость измерялась по частоте Доплера. Позднее скорость стали измерять гироскопическим интегрирующим акселерометром, который и выключал двигатель. После этого траектория снаряда становилась неуправляемой и зависела только от силы тяжести и от аэродинамических сил. Коррекция снаряда по азимуту и крену осуществлялась по данным гироскопа, предварительно установленного вручную. В некоторых экземплярах ручная установка гироскопа дополнялась радиосигналами, передаваемыми от станции сопровождения ракеты и предназначенными для введения поправок по азимуту.

В последующем для автономного наведения снарядов средней и большой дальности при стрельбе по площадным целям использовались радионавигационные системы.

Место старта 8 кГц 5 кГц А2 А1

Рис. 42

Впервые управление по радиолучу использовалось при наведении некоторых вариантов ракет “Фау-2”. Для управления формировалась направляющая плоскость с помощью двух антенн А₁ и А₂ (рис. 42), которые располагались на удалении 200 м друг от друга на расстоянии 12 км позади места старта ракеты. Антенны поочередно подключались к передатчику с частотой 50 Гц. Сигналы, излучаемые каждой из антенн, отличались по частоте модуляции: для одной она была равна 5 кГц, а для другой – 8 кГц. Снаряд должен был двигаться по равносигнальному направлению, для которого амплитуды сигналов с частотами 5 кГц и 8 кГц были одинаковыми. Правда, этот метод не обеспечил ожидаемой точности, так как диаграммы направленности антенн отличались от расчетных из-за влияния неровностей местности. Разброс попаданий снаряда доходил до 5 км. Систему управления по радиолучу можно отнести к системам командного управления, только команда передается не по линии связи, а заданием направления радиолуча с помощью антенн. Исторически за такими системами закрепилось название систем радиотеленаведения.

В послевоенное время наведение по радиолучу использовалось для зенитного снаряда фирмы “Эрликон” (Швейцария). Радиолокатор наведения содержал два независимых передатчика и две антенны с широкой и узкой диаграммами направленности. Для захвата снаряда после запуска служил широкий луч (до 20^о), для наведения снаряда на цель использовался узкий луч (до 3^о).

Чаще всего для управления снарядами немцы использовали системы командного управления, в которых команда передавалась на снаряд по специально организованной командной радиолинии. Этот вид управления требует минимального оборудования на снаряде – только приемник и аппаратуру исполнения команд.

Для управления падающей бомбой “Фриц Х” и планирующей бомбой Hs-293 использовалась командная радиолиния “Кель – Страсбург”. “Кель” было названием передатчика, а “Страсбург” – приемника радиолинии. Радиолиния была разработана в 1939 – 1942 годах и выпускалась серийно. Она обеспечивала передачу двух независимых команд для управления по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Рис. 43

Поскольку это была одна из первых командных радиолиний, рассмотрим подробней принцип формирования передаваемого сигнала (рис. 43). Изменение направления полета снаряда осуществлялось подачей постоянного напряжения на рулевые машинки. Таким образом, команда представляла собой постоянное напряжение. Знак напряжения определял направление поворота руля, а абсолютная величина – величину угла поворота.

Для передачи команды с командного пункта на снаряд использовалась комбинированная модуляция. Сначала производилась широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Информация о знаке и величине напряжения заключалась в соотношении длительностей импульса и паузы в течение фиксированного интервала времени – периода Т. Если длительности импульса и паузы одинаковы, то передаваемое напряжение равно нулю. Если длительность импульса больше длительности паузы – передаваемое напряжение положительно, и наоборот. Затем широтно-модулированный сигнал преобразовывался в частотно-модулированный (ЧМ): импульсу соответствовало колебание одной частоты, а паузе – другой. Частоты составляли 1 и 1,5 кГц для управления по одному направлению и 8 и 12 кГц – по другому. И, наконец, ЧМ колебание модулировало по амплитуде высокочастотное колебание (около 50 МГц). Такой вид комбинированной модуляции называется ШИМ-ЧМ-АМ.

То ли разработчики стремились сделать линию радиосвязи как можно проще, то ли не задумывались над проблемой “уединения от пертурбаций”, но радиолиния “Кель – Страсбург” обладала очень низкой помехозащищенностью. Поэтому в последующем для этих же самых снарядов стали использовать системы передачи команд по проводам, которые не подвержены внешним помехам. Недостаток последних – ограничение дальности действия длиной проводной линии. Провод должен обладать достаточной прочностью и электропроводностью. Применялся покрытый изоляционным лаком стальной провод (рояльная проволока) диаметром около 0,3 мм.

Управление по проводам впервые предназначалось для снаряда Х-4 класса “воздух – воздух”, а затем и для планирующей бомбы. Дальность полета планирующей бомбы была намного больше, чем Х-4, поэтому катушки располагались и на снаряде (18 км) и на самолете (12 км).

Системы управления с телевизионными датчиками относятся к системам командного управления второго типа. Они предназначались в первую очередь для планирующих бомб Hs-293 и Hs-294. На снаряде устанавливался телевизионный передатчик, а на самолете в кабине пилота – телевизионный приемник. Пользуясь телевизионным изображением местности, пилот мог точно навести снаряд на выбранную цель. Фирма “Фернзэе” (Берлин) разработала в 1940 – 1944 гг. телевизионную систему “Тоннэ – Зеедорф”. Телевизионная камера “Тоннэ” была для того времени очень компактной (17´17´40 см). Она была собрана на основе передающей телевизионной трубки с накоплением зарядов – супериконоскопе. Телевизионный приемник “Зеедорф” имел габаритные размеры 16´16´40 см при диаметре экрана 13 см. Число строк 441 при 25 кадрах в секунду обеспечивало высокое качество изображения. Передача телевизионных сигналов велась как в диапазоне УКВ (80 МГц), так и в дециметровом диапазоне (400 МГц).Дальность действия между летящими на большой высоте объектами составляла 150 км. За время войны было изготовлено несколько сотен установок “Тоннэ – Зеедорф”.

Телевизионным управлением была снабжена и американская бомба GB-4, которая впервые использовалась в августе 1944 г. для удара по базе подводных лодок в Гавре, а позднее – по отдельным индустриальным целям в Германии.

Во время второй мировой войны в Германии было разработано или находилось в стадии разработки значительное количество приборов самонаведения. Но эти проекты до готовых образцов доведены не были (за исключением акустической головки самонаведения для торпед “Цаункениг”). Первыми самонаведение осуществили американцы. Их планирующая бомба “Bat” с радиолокационной головкой самонаведения была использована против японских кораблей в Тихом океане.

Для определения направления на цель использовалось излучение различной физической природы. Если источником излучения являлась сама цель, то на снаряде устанавливалась только приемная аппаратура, а самонаведение называлось пассивным; если же на снаряде осуществлялись и излучение, и прием сигнала, то – активным; если же передатчик, облучающий цель, находился вне снаряда, то – полуактивным.

В немецком устройстве самонаведения “Макс” использовались радиоволны. Оно было разработано в двух вариантах: активном – “Макс А” и пассивном – “Макс Р”. Пассивный должен был обеспечивать автоматическое наведение снаряда на самолеты, снабженные бортовыми РЛС. Активное устройство самонаведения “Макс А” предназначалось для установки на реактивных снарядах класса “воздух – воздух” и на зенитных ракетах “Шметтерлинг” и “Вассерфаль”. В обоих вариантах наведение осуществлялось по равносигнальной зоне в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. После проведенных экспериментальных исследований различных типов антенн был выбран вариант, состоящий из четырех попарно переключающихся диэлектрических стержней.

В активных головках самонаведения в основном использовались радиоволны, построение пассивных головок было более разнообразным. Для малых расстояний (несколько км) разрабатывались оптические и инфракрасные устройства, а также акустические, особенно для подводных аппаратов.

Любая система радиоуправления выводила снаряд в заданную точку пространства с некоторой ошибкой. Поэтому для повышения вероятности поражения цели стали использоваться радиовзрыватели, которые обеспечивали подрыв заряда на расстоянии, достаточном для поражения цели.

Первыми стали разрабатывать неконтактные радиовзрыватели американцы задолго до второй мировой войны.

Управлением вооружения ВМС США в начале 30-х годов была поставлена задача обеспечить подрыв артиллерийского снаряда в непосредственной близости от цели, чтобы нанести ей максимальный ущерб шрапнелью. К тому времени уже существовали дистанционные взрыватели, однако их нужно было устанавливать вручную перед выстрелом и они не могли, например, обеспечить компенсацию маневра самолета противника.

Главная проблема заключалась в создании миниатюрного приемопередатчика, способного выдерживать ударные нагрузки при выстреле из орудия. Американским инженерам удалось разработать субминиатюрную электронную лампу, выдерживающую ускорение до 20000g, что и позволило им решить поставленную задачу. Радиовзрыватель содержал миниатюрный передатчик, который излучал хорошо направленный пучок ВЧ энергии на цель, и срабатывал при получении сильного отражения от цели. Такие взрыватели использовались в артиллерийских снарядах, минах, ракетах и бомбах.

В 1940 г. к разработке радиовзрывателей подсоединилась Англия, и обе страны объединили усилия в этом направлении. О целесообразности использования радиовзрывателей союзниками говорит тот факт, что за годы второй мировой войны в США было произведено свыше 20 млн радиовзрывателей.

К счастью для союзников, немцы, хотя и проводили исследования по созданию радиовзрывателей еще до войны, не смогли создать достаточно прочных субминиатюрных ламп. К концу войны в Германии в серийном производстве находился единственный радиовзрыватель “Какаду”, предназначенный для установки на зенитных и истребительных ракетах. На нем был установлен доплеровский измеритель скорости сближения цели и снаряда, и команда на подрыв боевого заряда формировалась, когда частота Доплера становилась равной нулю, то есть при максимальном сближении снаряда и цели.

Интересно, что немцы при разработке радиовзрывателей использовали разнообразные принципы измерения промаха. В радиовзрывателе “Марабу” использовался ЧМ-радиодальномер. Во взрывателе FuG-380 использовался эффект обратной связи: автоколебания в системе срывались при приближении к антенне взрывателя электрически проводящей цели – самолета. Предлагались также оптические и акустические взрыватели. Они были пассивными и срабатывали по уровню принятого сигнала. Разрабатывались взрыватели, основанные на изменении статических полей: электрического или магнитного при приближении к цели. Но ни одна из этих разработок не была доведена до стадии применения.

После второй мировой войны основное внимание разработчиков было сосредоточено на системах противовоздушной обороны (ПВО). Пионером в этой области была американская система “Найк-Аякс”. В ней использовались два радиолокатора сопровождения. Один радиолокатор сопровождал снаряд: зенитную ракету, а другой – цель: самолет. Данные от радиолокаторов поступали в счетно-решающее устройство, которое вырабатывало команды, передаваемые на снаряд по командной радиолинии. Система “Найк-Аякс” была далека от совершенства. Она позволяла поражать лишь одиночные цели. Вероятность поражения самолета старого типа (скорость меньше 1000 км/ч) составляла 65 %, а скоростной маневрирующей цели – значительно ниже. При стрельбе по самолетам, летящим в строю, наведение снаряда нарушалось. Во многом эти недостатки были связаны с используемыми РЛС сопровождения одиночной цели.

В СССР работы по созданию системы ПВО были инициированы И. В. Сталиным, который в 1948 году поставил задачу организации непроницаемой для авиации противника защиты неба столицы от возможных ядерных ударов, которые в то время могли быть нанесены только бомбардировщиками США. С этой целью в 1950 году было организовано конструкторское бюро КБ-1 для проведения работ под шифром “Беркут”. Организация работ и достигнутые результаты достойны того, чтобы на них остановиться подробней.

Особым решением ЦК ВКП(б) в КБ-1 направляется “тридцатка” – тридцать лучших специалистов из научно-исследовательских и конструкторских организаций Москвы и Ленинграда. Основную массу сотрудников КБ-1 составила молодежь – целые выпуски гражданских и военных учебных заведений, а также инженеры и техники, прибывавшие по разнарядкам с предприятий разных городов страны. Направление всех специалистов в КБ-1 не согласовывалось ни с самими переводимыми, ни с их начальниками. Не сообщалось им также, на какую работу, для решения каких задач они переводятся. Министр вооружения Дмитрий Устинов для руководства разработкой "Беркута" назначил двух главных конструкторов: Серго Берия, за 3 года до этого окончившего Военную академию связи, и Павла Куксенко, работавшего в радиотехнической лаборатории МВД, и единственного их заместителя. Заместителем главных конструкторов, который, по мысли Устинова, должен был взять на себя и на самом деле взял фактическое руководство разработками, был назначен А. А. Расплетин.

Александр Андреевич Расплетин (25. 08. 1908 – 8. 03. 1967)

Расплетин А. А. родился в городе Рыбинске Ярославской области в купеческой семье. В возрасте 10 лет остался без отца. В школе увлёкся радиолюбительством и входил в бюро организации радиолюбителей г. Рыбинска. После окончания школы в 1926 г. Расплетин стал работать на складе рабочим и электромонтёром. В это же время (с 1926 по 1929 гг.) он был председателем Рыбинской секции коротких волн ОДР (Общество друзей радио). В 1930 году Александр Андреевич переехал в Ленинград. Сначала работал радиотехником на заводе имени Коминтерна, потом перешел в Центральную радиолабораторию. В 1933 г. его назначили на должность старшего инженера - руководителя группы телевидения, и он фактически начал самостоятельную научную деятельность.

Параллельно с работой Расплетин учился в Ленинградском электрослаботочном техникуме (1930 – 1932 гг.). В 1932 г. поступил в Ленинградский электротехнический институт по специальности "радиотехника" и в феврале 1936 г. защитил дипломный проект "Электрические схемы развёртки и синхронизации в аппарате высококачественного телевидения" с оценкой “отлично”.

После окончания института Расплетин стал работать в НИИ-9 по телевизионной тематике, в том числе и для воздушной разведки. В 1942 г. перешел в ЦНИИ-108 и с 1943 г. стал заниматься вопросами радиолокации. За работу по созданию радиолокационной станции СНАР-1 был удостоен Сталинской премии в 1951 г.

В августе 1950 г. Расплетина перевели в КБ-1 для работы над созданием системы "Беркут" (С-25) начальником радиолокационного отдела, но уже скоро он стал сначала фактическим, а с августа 1953 г. официальным Главным конструктором системы. В 1956 г. за работу по созданию системы ПВО С-25 Расплетину было присвоено звание Героя Социалистического труда, в этом же году он был утверждён в учёной степени доктора технических наук без защиты диссертации по совокупности выполненных работ (кандидат наук с 1947 г.).

Весь последующий период работы Александра Андреевича связан с КБ-1 (сейчас это - НПО "Алмаз" имени А.А.Расплетина). Здесь под его руководством было создано целое семейство систем ПВО: С-25, С-75, С-125, С-200. В 1961 году А.А.Расплетин вместе с академиком В.Н.Челомеем начали работу по созданию космических систем разведки и борьбы со спутниками.

В 1958 г. А.А.Расплетин избран членом-корреспондентом, а в 1964 г. – действительным членом Академии наук СССР. Большая научная эрудиция, творческая смелость при решении сложных технических проблем и блестящие организаторские способности поставили его в ряд крупнейших специалистов в области радиотехники. В январе 1961 г. он был назначен генеральным конструктором КБ-1, которым и оставался до конца своей жизни.

Александр Андреевич скоропостижно скончался 8 марта 1967 г., не прожив и 59 лет. В память о нём утверждена Золотая медаль Академии наук СССР имени академика Расплетина, которая присуждалась один раз в три года президиумом АН СССР советским учёным за выдающиеся работы в области радиотехнических систем управления. С 1994 года Российской академией наук один раз в три года присуждается Премия имени академика А.А.Расплетина за лучшие достижения в области создания радиотехнических систем автоматизированного управления.

Проектирование системы обороны Москвы шло столь высокими темпами, что уже через два года после начала работ были проведены первые пуски ракет, которые создал для системы известный авиаконструктор С. А. Лавочкин. На стрельбовых испытаниях 26 апреля 1953 года впервые в мире зенитным ракетным комплексом (ЗРК) был сбит стратегический бомбардировщик Ту-4. Эта дата стала датой рождения нового вида оружия. В этом же году система получила название С-25, а А.А.Расплетин был назначен Главным конструктором системы.

В мае 1955 года система С-25 была принята на вооружение и поставлена на боевое дежурство. Это было грандиозное сооружение. Москву окружили две бетонные кольцевые дороги – одна в 50 километрах, другая в 90 километрах от Москвы. По внутренней дороге расположились 22 ЗРК, по внешнему кольцу – 34. Каждый ЗРК включал в себя полузаглубленное бетонированное помещение для размещения секторного радиолокатора и перед ним (на удалении в нескольких километрах) – 60 стартовых столов для 3-х ракет на каждый стрельбовый канал секторного радиолокатора. Система могла отразить массовый (до 1000 самолетов) налет противника.

Разработанный комплекс не имел себе равных в мире. США, например, тогда и не помышляли о создании ракетного оружия ПВО. Как и во всем мире, там продолжали работать над усовершенствованием зенитной артиллерии и использованием одноцелевых РЛС сопровождения. И только А.А. Расплетину удалось совершить революционный скачок не только в построении системы ПВО, но и в радиолокации. Радиолокатор системы впервые в мировой практике был многоцелевым. Он обеспечивал обнаружение и автоматическое сопровождение до 20 самолетов и осуществлял одновременное наведение на самолеты до 20 ракет в секторе 60°. Для наведения ракеты использовалось командное управление по всей траектории полета, а подрыв боевого заряда осуществлялся радиовзрывателем. Для передачи на ракеты команд управления использовались 20 отдельных радиопередатчиков, работающих в режиме непрерывного излучения.

Рис. 44

К счастью, система С-25 так и не использовалась в режиме боевого применения, но ее наличие оказало отрезвляющее действие на горячие головы во время “холодной войны”. Более 30 лет она находилась на боевом дежурстве, неоднократно модернизируясь.

Еще в самом разгаре шла работа над системой С-25, а перед КБ-1 уже была поставлена задача разработки перевозимого ЗРК. Совет Министров СССР 20 ноября 1953 года принял постановление о создании подвижного зенитно-ракетного комплекса С-75, предназначенного для поражения целей, летящих со скоростью до 1500 км/ч на высотах от 3 до 20 км.

Поскольку предполагалось наличие одиночной, а не групповой цели, то можно было значительно упростить РЛС (рис. 44). Разработчики так и поступили, однако сохранили принцип линейного сканирования пространства, уменьшив при этом сектор сканирования до 10 градусов. Этим была сохранена возможность разрешения и обстрела плотных групп целей, а также обеспечивалось одновременное наведение на одну цель трех ракет (как и в комплексе С-25). Сохранилось командное управление зенитной ракетой с использованием радиовзрывателя при подходе к цели.

Одной из главных проблем было создание управляемой ракеты с наклонным взлетом (в С-25 ракеты взлетали вертикально). С этой целью было создано Особое конструкторское бюро № 2 (ОКБ-2, ныне – Машиностроительное конструкторское бюро "Факел") под руководством П. Д. Грушина.

Генеральным конструктором системы С-75 Расплетин назначил Б. В. Бункина. Разработка новой подвижной системы шла так же быстро, как и системы С-25. В 1958 году система С-75 была принята на вооружение. Боевое крещение комплекса С-75 состоялось 1 мая 1960 года. Недалеко от Свердловска (ныне Екатеринбург) был сбит американский самолет-разведчик У-2. Военное руководство США было в шоке. До этого полеты над территорией СССР на высотах больше 17 км были совершенно безопасны, и США пользовались этим, время от времени посылая высотные самолеты-разведчики. Теперь небо над СССР было закрыто.

Комплекс С-75 "Двина" и его модификации "Десна" и "Волхов", способные поражать цели на высотах до 25 километров, оказались самыми востребованными на земном шаре. Они экспортировались в десятки государств, а кое-где и сегодня находятся на вооружении.

С-75 сыграл решающую роль в прекращении войны во Вьетнаме. За годы войны во Вьетнаме системами С-75 было уничтожено около четырех тысяч американских самолетов (включая беспилотники). Только за 1972 г. – последний год войны – С-75 уничтожили 421 американский самолет, в том числе десятки бомбардировщиков Б-52. Американцам продолжать войну с такими потерями было бессмысленно.

Вьетнамская война сделала такую рекламу нашим зенитно-ракетным системам, что трудно найти страну, которая не захотела бы купить их. Да и сам комплекс С-75 значительно усовершенствовался в ответ на меры защиты от него, предпринятые со стороны США. Так, в последней модификации “Волхов” минимальная высота поражения цели была уже 100 м, а не 3000 м, как в “Двине”, была значительно улучшена помехозащищенность. Кроме того, на базе С-75 была разработана и принята на вооружение в 1961 г. система С-125, предназначенная для борьбы с низколетящими самолетами. Новое качество было достигнуто за счет максимально возможного подъема антенны над земной поверхностью и улучшения аппаратуры селекции сигнала, отраженного от низколетящего самолета, на фоне мешающих сигналов, отраженных от земли.

В конце 50-х – начале 60-х гг. XX века в составе средств воздушного нападения появились авиационные комплексы большой дальности действия – стратегические и тактические бомбардировщики, самолеты радиолокационного дозора и наведения, постановщики активных помех и т.д. Это требовало создания системы зенитного управляемого ракетного оружия, способного поражать крупноразмерные цели на больших дальностях.

В июле 1958 года Совет Министров СССР принимает постановление о создании зенитно-ракетной системы, способной поражать на больших дальностях самолеты-носители, а в ближней зоне – уничтожать и беспилотные средства нападения. Создание такой системы, названной С-200, было поручено КБ-1.

Для новой системы нельзя было использовать принцип командного управления, так как при командном управлении увеличиваются ошибки наведения с увеличением расстояния от пункта управления до цели и до ракеты из-за увеличения ошибок измерения координат. Поэтому требовался другой метод управления. А.А.Расплетин принимает решение: перейти от командного управления к самонаведению с использованием полуактивной радиолокационной системы. Наземный радиолокатор непрерывного излучения узким (карандашным) лучом подсвечивает (облучает) цель. Устройство, расположенное на ракете, принимает сигнал, отраженный от цели, измеряет координаты цели относительно ракеты и формирует команды управления. Захват цели бортовым устройством производится до пуска ракеты.

Для разработки головки самонаведения в КБ-1 из ЦНИИ-108 были переведены специалисты по бортовым радиолокационным системам во главе с Б. Ф. Высоцким.

В 1966 г. завершились государственные испытания системы С-200, и в 1967 г. она принята на вооружение. Дальность действия системы – 160 км и высота поражения цели – 35 км. Система С-200 использовалась в боевых действиях зимой 1982-1983 гг. в Сирии против израильской и американской авиации. Был сбит самолет ДРЛО (дальнего радиолокационного обнаружения) Е-26 "Хокай". В 1986 г. в Ливии при отражении налета американской авиации на г. Триполи сбит F-111, а также несколько самолетов палубной авиации.

В конце 60-х годов начались серьезные изменения в развитии наступательного оружия. В США началась разработка стратегических крылатых ракет, запускаемых с самолетов и кораблей, способных лететь на очень малых высотах с огибанием рельефа местности. Причем возможно массированное применение таких ракет в ходе одной боевой операции.

Ответом на появление нового оружия явилась разработка нового комплекса С-300. Он должен был обеспечивать уничтожение всех видов современных и перспективных аэродинамических целей, в том числе крылатых ракет всех типов, массированно применяемых как на больших, так и на малых и предельно малых высотах. Первый вариант системы С-300П в перевозимом контейнером исполнении был принят на вооружение войск ПВО в 1979 году, а в самоходном варианте (рис. 45) – в 1982 году. Система претерпела коренную модернизацию в 1989 году и в настоящее время выпускается в различных модификациях как для ПВО страны, так и для продажи за рубеж.

Рис. 45

Использование когерентных РЛС с фазированной антенной решеткой и цифровой обработки сигналов обеспечили уникальные возможности этого комплекса. Он позволяет обстреливать одновременно шесть целей с наведением на каждую до двух ракет, причем на всех высотах полета цели начиная с 25 метров. Важно и то, что благодаря вертикальному старту ракет "трехсотка" может обстреливать цели, летящие с любого направления, без разворота пусковых установок. В С-300 использовался комбинированный метод наведения ракеты на цель: на начальном этапе полета ракеты – командное управление по данным наземного радиолокатора, а при подлете ракеты к цели – по данным радиолокационной головки ракеты, так называемое “наведение через ракету”.

Но, может, самое грандиозное достижение "Алмаза" последних лет – это создание суперсовременной перспективной ЗРС С-400 (“Триумф”), разработка которой велась с начала 90-х годов. 28 апреля 2007 г. постановлением Правительства РФ она была принята на вооружение, 6 августа ЗРС заступила на боевое дежурство, а 21-26 августа впервые продемонстрирована на Международном авиакосмическом салоне МАКС-2007 в г. Жуковском в присутствии первых государственных лиц России и иностранных делегаций десятков стран мира.