От МРК к локальной ПВО

Просьба к любителям морской тематики соблюдать самообладание и спокойствие, под аббревиатурой МРК в настоящей статье речь пойдёт не о малом ракетном корабле, а о мобильном разведывательном комплексе, что в современных реалиях более актуально.

На снимке последняя модель «Панциря», в которой разработчики отказались от 30-мм орудий. Может быть такое, что малогабаритный радиоуправляемый «Гвоздь» с массой в контейнере 28,8 кг окажется дешевле, чем десяток 30-мм снарядов с программируемым подрывом по технологии AHEAD? Вот меркантильные немцы почему-то делают ставку на поставки ВСУ зенитных самоходных установок Skyranger 35 на шасси танков Leopard 1, причём эти установки одноствольные. Но это только затравка информации к размышлению, сегодня не об этом.
Второй образец вооружения в кадре, безусловно, претендует на роль разведчика, причём у него харизмы и брутальности явно с перебором, и рассчитано это на богатых представителей оборонного ведомства, заключающих контракты с оборонно-промышленным комплексом воюющей страны. И если «Панцирь» призван победить или умереть там, где стоит, а для этого у него всё есть: большой боекомплект, две надёжные специализированные РЛС, выносной пульт управления; то у «разведчика» из необходимых профессиональных качеств только повышенная проходимость и противопульное бронирование шасси.
Само по себе изделие, сочетающее в себе хороший автомобиль и продвинутую РЛС, но созданное по принципу украинских небратьев «дорого-богато», является узкоспециализированным, если не сказать специфическим. Если рассматривать его боевые возможности по критерию «стоимость/эффективность» в системе войсковой ПВО и экстраполировать эти возможности на проблемы локальной ПВО промышленных и военных объектов за прифронтовой полосой зоны СВО, то общая картина вырисовывается далеко не радужной.

Все давно уже привыкли к ежедневным сообщениям о появлении десятков вражеских беспилотников от Ленинградской области до Астраханской. Причём они пытаются атаковать базы стратегических бомбардировщиков, атомные электростанции, нефтеперерабатывающие заводы. И если в общем и целом ПВО (общевойсковая и в составе ВКС) справляется с эпизодическими случаями использования противником авиации, запускаемыми с самолётов дальнобойными ракетами западного производства и даже со сверхзвуковыми снарядами РСЗО «Хаймарс», то почему же зона проведения СВО на континенте и на побережье Крыма и Краснодарского края «полупрозрачна» для БПЛА различных типов?
Совокупность причин не нова и широко известна: малая эффективная отражающая поверхность (ЭОП); полёт на предельно малых высотах (до 200 метров); высокая граница сплошного радиолокационного поля дежурных средств радиолокационной разведки вдоль линии соприкосновения и в прифронтовых регионах; высокая эффективность западной разведки по поиску и использованию слабостей нашей ПВО. Реально повлиять и как-то изменить существующее положение мы можем по третьему фактору. И нельзя сказать, что ничего не делается для изменения в лучшую сторону.

Есть свидетельства, что для наращивания разведывательных возможностей радиолокационного поля привлекаются даже огневые комплексы «Панцирь» и «Тор», которые вынужденно тратят не бесконечный моторесурс дорогих и немногочисленных боевых машин. А ведь есть и боевые потери, и банальные технические неисправности изделий.

Простейший и эффективный метод опустить нижнюю границу радиолокационного поля был известен ещё на заре радиолокации, для этого нужно приподнять антенны РЛС над подстилающей поверхностью. В этом случае инструментальная дальность обнаружения локаторов остаётся неизменной, но возрастает дальность обнаружения маловысотных целей и в совокупности увеличивается коэффициент взаимного перекрытия соседних РЛС. В целом граница сплошного радиолокационного поля понижается, растёт коэффициент взаимного перекрытия соседних РЛС на малых высотах, а вероятность проникновения незамеченными летательных аппаратов снижается. Этим методом активно пользуются РТВ и ЗРВ ВКС России. На рисунке представлены далеко не все образцы локаторов ВКС, на которых за счёт использования подвижной вышки значительно улучшены характеристики по обнаружению МВЦ.


Высоту электрического центра антенны трёхкоординатной когерентно-импульсной малогабаритной радиолокационной станции (МРЛС) кругового обзора 1Л122-1Е «Гармо́нь» с твердотельным передатчиком и цифровой фазированной антенной решёткой (ФАР) можно оценить в четыре метра, из которых два метра приходится на высоту самого носителя бронеавтомобиля «Тигр». При размещении второго варианта МРЛС 1Л122-2Е с более габаритной ФАР на шасси МТ-ЛБу величина этого важнейшего параметра, наверное, достигает пяти метров. Качества и возможности «Гармо́ней» вполне удовлетворяют подразделение ПВО с ПЗРК и ЗПУ (ЗУ), которое прикрывает от воздушных атак опорный пункт или позицию артиллеристов, но вот оповестить заблаговременно о приближении противника на предельно малой высоте взаимодействующий комплекс «Панцирь» или «Тор» уже не получится, хотя, может, и повезёт при удачном взаимном расположении. Вот так и рождаются неосуществимые мечты о постоянном дежурстве в воздухе самолётов ДРЛОУ и аэростатах с локаторами на высоте четырёх километров.

Давайте разбираться без излишней эмоциональности, отложив в сторону корпоративные интересы и соображения престижности. Упомянутые выше варианты РЛС «Гармо́нь» сами по себе хороши и соответствуют предъявляемым к ним требованиям, по крайней мере в отечественном сегменте интернета критики этих изделий не наблюдается. Попробую озвучить и обосновать критические замечания и предложить пути совершенствования для общей пользы ПВО.

Прежде всего, для увеличения дальности обнаружения маловысотных целей откажемся от бронированного внедорожника в пользу серийного гражданского автомобиля повышенной проходимости с вышкой, которой доступна рабочая высота подъёма 22 метра.


При общем весе МРЛС 1Л122-1Е «Гармо́нь» в пределах 150 килограмм не предвидится проблем на новом шасси, рассчитанном на нагрузку 300 кг. Пятиместная двухрядная кабина позволяет разместить и расчёт, и пару стрелков-наблюдателей для охраны. Потому как на обоих автомобилях размер колёс практически одинаков, новый носитель мало в чём уступит по проходимости военному броневику.
Википедия озвучила цену броневика в зависимости от модели и комплектации в пределах $100–120 тысяч, коммерческая реклама предлагает автовышку от ₽12200 тысяч, таким образом, для военного бюджета замена носителя не станет неподъёмной нагрузкой, а по расходу топлива в процессе эксплуатации предполагается даже экономия.
Зато в тактическом плане МРК на новом шасси не придётся выставляться на открытой площадке или возвышенности, новый комплекс с рабочей высотой стрелы 22 метра способен работать из любой лесополосы, разместиться на опушке русского леса и даже затеряться в микрорайоне жилой пятиэтажной застройки. И главное, дальность радиолокационной разведки целей в диапазоне высот полёта от 9 до 30 метров увеличивается на 9–10 километров в отличие от существующего образца вооружения! Лишние две-три минуты при должной организации оповещения позволят технике и личному составу занять замаскированные укрытия, расчёты огневых средств поражения успеют занять рабочие места и подготовить комплексы к боевой работе, а сам МРК сможет с большей точностью и вероятностью определять места стартовых позиций вражеских БПЛА и РСЗО в прифронтовой полосе.


Увеличение действующей высоты антенной системы — очевидный и сильный ход в плане расширения зоны обнаружения как отдельной РЛС, так и совершенствования радиолокационного поля в прифронтовой полосе в целом. Но давайте зададимся вопросом: соответствует ли сама РЛС тем задачам, которые с её помощью пытаются решить?

Официальная формулировка точностных характеристик звучит так: «Среднеквадратическое отклонение измерения координат одиночной цели с эффективной площадью рассеяния 1 м2 в условиях отсутствия помех». Естественно предположить, что и остальные характеристики изделия будут соответствовать его применению по «одиночной цели с эффективной площадью рассеяния 1 м2 в условиях отсутствия помех».
Сравните значения ЭПР широко известных воздушных целей: истребитель МиГ-21 – 3-5 кв. метра; малозаметный истребитель пятого поколения – 0,3-0,4 кв. метра; КР ALCM – 0,1 кв. метра. Логично предположить, что измерять ЭПР БПЛА, проникающих через нашу ПВО и созданных из пластика и пенопласта, пора начинать в квадратных дециметрах.
Сформулируем неутешительный вывод. МРЛС «Гармонь» можно считать неэффективной для обнаружения ВЦ типа малоразмерных БПЛА. Модель 1Л122-1Е, работающая на длине волны, равной 22 сантиметрам (середина дециметрового L-диапазона), при площади антенны 0,96 кв. метра обладает коэффициентом усиления антенны всего около 250 единиц. Нет сомнений, что «Гармонь» обнаружит МиГ-21 и Ту-95, но для этого существуют гораздо более эффективные локаторы, которые также бесполезны в обнаружении малоразмерных БПЛА. Так, может быть, надо изменить что-то другое в консерватории? В который раз приведу скучную цитату из учебника по основам радиолокации.



Для того чтобы получить соразмерность цели с рабочей длиной волны РЛС, сопоставимой с отношением габаритов МиГ-21 к длине волны в 22 сантиметра МРЛС «Гармонь», предлагается построить локатор МРК, рассчитанный на длину волны 1,5 сантиметра, что будет соответствовать частоте излучения 20 ГГц. Всё познаётся в сравнении. Так, РЛС СКВПП-76 контроля взлётно-посадочной полосы аэропорта работает на частоте 76 ГГц (длина волны 3,9 мм) и способна обнаруживать мусор, который эквивалентен эталонному образцу FOD – металлическому цилиндру длиной 3,1 см и диаметром 3,8 см на расстоянии 1000 м.
Обращаю Ваше внимание на соотношение диаметра мусора к длине волны радара. Примерно такое же соотношение с предложенной длиной волны в 1,5 сантиметра будут иметь корпуса или противотанковой мины, или выстрела от РПГ-7, что можно условно принять за стандартную нагрузку БПЛА на поле боя. К тому же сами БПЛА пока ещё не выполняются по технологии «стелс».
Способностью к отражению зондирующего радиосигнала обладает и электролит хоть и в радиопрозрачном корпусе аккумулятора, и монтаж на печатной плате, где присутствует оловянный припой с посеребрёнными контактами радиодеталей, и медная обмотка электродвигателей с железными сердечниками, и куда без медной электропроводки, связывающей все эти приблуды в единый организм коптера.
БПЛА, проникающие глубоко за линию фронта, оснащены, как минимум, металлическими двигателями внутреннего сгорания и комплектом радиоэлектроники с не меньшими отражающими свойствами, чем дроны-камикадзе поля боя. Значит, надо пробовать.

Основными принципами построения новой РЛС становятся дешевизна, простота, надёжность. Этим критериям во многом соответствуют одноразовые радиолокационные головки самонаведения противокорабельных ракет и ракет класса «воздух-воздух».

У противника ПКР Harpoon RGM-84D2 имеет диаметр корпуса 343 мм, а АРГСН работает в диапазоне 15,3–17,2 ГГц (λ = 19,7–17,4 мм), что позволяет ей обнаруживать цели на дальности до 40 километров узким радиолокационным лучом, формируемым ФАР ГСН. Такая же дальность обнаружения и у АРГСН 9Б-1103М-350, но уже по самолёту с ЭПР 5 кв. метров. Если применить известные формулы, то можно с высокой долей вероятности оценить угловую ширину диаграммы направленности антенн ГСН упомянутых ракет в пределах плюс/минус трёх градусов и в угломестной, и в азимутальной плоскостях. Сравнительно небольшие коэффициенты усиления антенн (из-за малых геометрических размеров, ограниченных корпусами ракет) компенсируются приличной импульсной мощностью зондирующих сигналов, например, у ПКР Harpoon RGM-84D2 она заявлена на уровне 35 кВт.

Итак, новая РЛС будет работать на частоте 20 ГГц (λ = 15 мм), зондировать пространство фазокодомодулированными импульсами 13-разрядного кода Баркера на инструментальную дальность 40 километров. Антенная система нового МРК состоит из двух направленных в противоположные стороны зеркал, каждое из которых будет состоять из трёх сегментов щелевых излучателей с вертикальной и горизонтальной поляризацией.
Верхний сегмент, отвечающий за обзор воздушного пространства непосредственно у поверхности земли, состоит из 16 волноводов со щелевыми излучателями в количестве 50 и 51 единиц. Верхний сегмент, как целостная антенна, будет обладать габаритными размерами 783 на 317 миллиметров (при интервале между волноводами 3 мм), что при площади антенны 0,248 м2 обеспечит коэффициент усиления 13840 с шириной диаграммы направленности 1 градус по горизонтали и 2,39 градуса по вертикали. Превосходные показатели не только для разведывательной РЛС, но и для РЛС боевого режима!
Средний сегмент, ДН которого будет примыкать к ДН верхнего с некоторым перекрытием и выше неё, при геометрических размерах 783 на 226 миллиметров (при интервале между волноводами 2 мм) при площади антенны 0,177 м2 обеспечит коэффициент усиления 9880 с шириной диаграммы направленности 1 градус по горизонтали и 3,79 градуса по вертикали.
Ну и нижний сегмент, ДН которого будет расположена выше двух предыдущих, при размерах 783 на 179 миллиметров (при интервале между волноводами 1 мм) при площади антенны 0,14 м2 обеспечит коэффициент усиления 7,815 с шириной диаграммы направленности 1 градус по горизонтали и 4,55 градуса по вертикали. Таким образом, суммарная ширина диаграммы направленности обоих зеркал в горизонтальной плоскости останется равной 1 градусу, зато по вертикали мы получаем ширину ДН с учётом взаимного перекрытия около 10 градусов.
Столь подробно эти элементы построения антенной системы МРК рассматриваем для наглядности сравнения с антенной системой МРЛС «Гармонь», которая обладает просто недопустимыми характеристиками единственного луча, формируемого ФАР. Так, при известных габаритах ФАР (1200 на 800 мм) и даже при самой короткой рабочей волне диапазона, равной 15 сантиметрам, расчётная ширина ДН по горизонтали не может быть менее 6,37 градуса, а по вертикали превышает значение 10 градусов. И вот в этом пространственном сегменте на дальности в 40 км, площадь которого превышает 27 кв. км, мы будем пытаться обнаружить дрон с ЭПР в несколько квадратных дециметров?!...

Предвосхищая закономерную критику выбора столь короткой волны зондирующего сигнала для МРК из-за значительного затухания при распространении в атмосфере, должен озвучить следующие контраргументы. Столь широкой ДН МРЛС «Гармонь» противопоставляется гораздо более узкая вертикально интегрированная трёхлучевая ДН МРК, каждый луч в которой имеет на порядок и более высокий коэффициент усиления антенны как на передачу, так и на приём.


РЛС МРК с внутренней когерентностью будет иметь единственный передатчик с тремя каскадами формирования и усиления ФКМ зондирующего сигнала, импульсы которого последовательно подаются на каждый из шести сегментов антенной системы. Для работы РЛС МРК на дальность 40 км период излучения должен составлять 266,66 мкС (~ 270 мкС); с последовательным излучением на 6 решёток – 1620 мкС; частота излучения импульсов каждой решёткой составит 617 Гц. Чтобы увеличить частоту повторения, станем направлять импульсы излучения на противостоящие решётки с противоположной поляризацией при достижении предыдущего излучённого импульса максимальной дальности. Период между импульсами сокращается до 133,33 мкС (~ 135 мкС); с последовательным излучением на 6 решёток – 810 мкС; частота излучения импульсов каждой решёткой – 1234 Гц. При скорости вращения антенны 6 об/мин каждый сектор окружающего пространства размером в 1 градус (равен ширине ДН антенны в любом луче в горизонтальной плоскости) будет соответствовать протяжённости дуги на максимальной дальности 698 метра. Этот сектор за минуту будет облучаться 12 раз пачкой из 17 импульсов.

Применение цифровой обработки радиолокационной информации на не самом дорогом компьютере с процессором на тактовой частоте 3,2–3,6 ГГц в сочетании с длительностью 7,15 мкс ФКМ зондирующего сигнала по 13-разрядному коду Баркера позволит обеспечить высокую точность определения дальности до цели в пределах 100 метров и достаточную для разведывательной РЛС разрешающую способность по дальности в пределах 165 метров (при элементарном составляющем импульсе зондирующего сигнала длительностью 0,55 мкс).

Сделав выбор в пользу протяжённой составной щелевой антенной решётки, мы должны понимать, что она оптимизирована для работы только на одной жёстко фиксированной частоте, поэтому и выбор столь протяжённых для масштаба 40 км как составного, так и элементарных импульсов будет способствовать повышению помехозащищённости при обработке принимаемых сигналов в оптимальных фильтрах благодаря сравнительно более узкому спектру.
Применение единственного общего высокостабильного передатчика и наличие у каждого из шести сегментов антенной системы собственного приёмного устройства позволяет просуммировать отражённые сигналы от цели как приёмником сегмента, который её облучил, так и сигналы, принятые двумя другими сегментами общей антенны и обработанные в их приёмных устройствах. По факту это позволяет использовать на приём всю площадь антенного зеркала общим размером 783 на 732 миллиметра и площадью 0,573 квадратных метра с обобщённым коэффициентом усиления. Подчёркивая простоту конструкции, чтобы не обременять её дополнительными антеннами для борьбы с отражениями и сигналами, принимаемыми по боковым лепесткам, подключение приёмников других сегментов можно осуществлять с некоторой регулируемой временной задержкой, исходя из помеховой обстановки и состояния атмосферы, определяемого погодными условиями.

Предполагаю, что найдётся продвинутый читатель, который с ходу забракует предлагаемый концепт МРК, потому что РЛС двухкоординатная, это из той категории людей, которым важнее шашечки, а не ехать. Упомянутый несложный компьютер при необходимости может выдавать ориентировочную высоту обнаруженных ВЦ, исходя из достоверных данных, в каком сегменте была зафиксирована цель и на какой дальности. Исходя из того, что коптеры вертолётного типа обладают высокими маневренными характеристиками в плане изменения высоты полёта, а более стабильные по высоте полёта летательные аппараты самолётного типа не склонны к резким изменениям высоты, исходя из нарезанных задач, то для разведывательной РЛС дежурного режима ошибка определения высоты ВЦ в 2–3 гектометра не должна считаться критическим недостатком.


Чтобы полнее соответствовать названию мобильного разведывательного именно комплекса, необходимо дополнить возможности РЛС неоспоримыми преимуществами комплексной оптико-локационной системы. Давно никого не удивляет присутствие на истребителях 4-5 поколения оптико-локационных станций (ОЛС-35 на Су-35 и ОЛС-50М на Су-57); подобные специализированные системы присутствуют и на ударных вертолётах, и даже не обходятся без них основные боевые танки.
В составе подобной системы предполагается высокочувствительный телевизионный канал с оптикой высокого разрешения (оптический диапазон электромагнитного спектра), тепловизионная камера (ИК-диапазон) и лазерный дальномер-целеуказатель. Неблагоприятные условия одновременно для систем оптического и радиодиапазона, как правило, не возникают. Именно поэтому совместная, взаимодополняющая работа локационных систем обоих диапазонов признается оптимальным способом решения проблемы поиска и обнаружения воздушных объектов на современном этапе.
Наличие такого дополнительного комплекса приборов позволит классифицировать и даже идентифицировать не только воздушные, но и наземные цели, а также выдавать целеуказание (подсветку) артиллерийским снарядам типа «Краснополь» или ПТУРСам типа «Хризантема» с лазерными ГСН. Последняя функция может быть даже более эффективной в сравнении со штатными средствами, так как предполагает работу с высоты до 22 метров, а это, как ни крути, всё-таки седьмой этаж! Конечно же, в комплект автомобиля-носителя должен входить стандартный комплект приборов РЭБ для самообороны.

Составив общее представление о предлагаемом мобильном разведывательном комплексе, перейдём к задачам и проблемам локальной ПВО как на фронте, так и в глубине прифронтовых регионов. Вот откуда командиру отделения, танка или артиллерийского орудия получить информацию о текущей воздушной обстановке в округе на дальности хотя бы 3-5 километров? В лучшем случае он случайно визуально обнаружит уже атакующий дрон, в худшем — услышит нарастающий характерный звук… Тут был бы полезен тактический планшет из комплекта экипировки «Ратник» с опцией централизованного оповещения от действующей АСУ группировки ПВО. Для фронта, может быть, подходящим оказался бы «пассивный» смартфон со специализированным приложением.
МРК, в силу своей специфики и базовых принципов ведения РЛ-разведки, должен регулярно менять позицию, работать на излучение строго по утверждённому графику и выдавать радиолокационную информацию в форме донесений о воздушной обстановке в виде, доступном для своих сил и средств и недоступном для разведки противника. Подразделение, состоящее из отдельных МРК, должно замыкаться на свою автоматизированную систему управления – всё это прописные тактические истины построения ПВО.
С другой стороны, никто не отменял и преимущества децентрализованного оповещения. На рисунке поверх элементарной системы координат «азимут/дальность», рассчитанной на круговой обзор локатора с инструментальной дальностью 40 км, нанесена ещё и упрощённая «сетка ПВО». Она не подразумевает привязки к географическим параллелям и меридианам. Это большой квадрат с линейными размерами 30 на 30 километров, разделённый на сотню средних квадратов со сторонами по 3 км, которые в свою очередь делятся на девять малых квадратов с нумерацией по принципу «улитки».
Пересчитать координаты цели из системы «азимут/дальность» в систему координат для локальной ПВО в виде трёхзначного числа не составляет проблемы. На рисунке центр квадрата совмещён с началом координат азимутальной сетки, в реальности может быть выбрана любая другая точка на индикаторе, удобная для локальной системы ПВО. Выбор системы связи оставляем на откуп специалистам и потребителям или заказчикам системы. Это может быть как мобильная сотовая связь в черте города, которая обеспечивает нужное покрытие, так и работа локальной УКВ радиостанции, способной обеспечить необходимую пропускную способность канала связи у линии фронта.

Приведу некоторые аргументы в поддержку проекта. Площадь почти гарантированного с некоторой большой вероятностью обнаружения БПЛА с применением МРК в радиусе 40 км составляет внушительные 5000 квадратных километров. Площадь большого квадрата с координатами для локальной ПВО — 900 кв. километров. Чтобы сориентироваться по реальным объектам, доложу: площадь субъекта Российской Федерации города-героя Севастополь составляет 863,5 кв. км (без морской акватории); площадь республиканской столицы города Донецк со всеми его терриконами составляет 385 кв. км.
В Крыму зарегистрировано около 40 тысяч владельцев охотничьих билетов с соответствующим разрешением на хранение нарезного или гладкоствольного оружия. А, грубо говоря, или, мягко выражаясь, это три полнокровные стрелковые дивизии начала прошлого века, или по полтора «охотничка» на каждый квадратный километр Крыма. Учитывая, что все они так или иначе обитают в населённых пунктах, то концентрация резко возрастает. Если многие из них при объявлении воздушной тревоги с оружием выйдут на балкон или в огород, а не станут прятаться по подвалам и погребам, то вряд ли какой БПЛА сможет пробраться к намеченной цели без огневого воздействия. Для этого нужна прежде всего политическая воля и получение на приложение смартфона своевременного оповещения от предложенного МРК.
С другой стороны, стоит задаться вопросом: так ли важно и актуально оснащение Росгвардии тяжёлым вооружением или всё-таки пересмотреть вопрос в сторону её оснащения техникой и вооружением для локальной ПВО охраняемых объектов, потому как охрана и оборона объектов от диверсантов и террористов актуальна теперь и в воздухе.

• Андрей Кононов