Сотрудники ООО «АПКБ» во главе со своим научным консультантом и наставником разработали устройство для измерения бистатического коэффициента отражения поглощающих покрытий, рассеивающих композитов и малоразмерных объектов. Прибор предназначен для измерения бистатического коэффициента отражения поглощающих покрытий, рассеивающих композитов и малоразмерных объектов в диапазоне дециметровых и сантиметровых электромагнитных волн с малым углом между приемной и передающей антеннами.
Принцип работы данного устройства основан на дистанционном измерении бистатического коэффициента отражения от контролируемого объекта с подавлением взаимного влияния близкорасположенных антенн и фоновых отражений окружающего пространства. Измерения можно проводить в обычных помещениях, не используя специальных объемных поглотителей для подавления помех от непрямых трасс распространения электромагнитных волн.
На I всероссийской научно-практической конференции «Беспилотная авиация: состояние и перспективы развития» в Научно-исследовательском испытательном институте Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушной академии имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (НИИИ РЭБ ВУНЦ ВВС «ВВА»), расположенном в Воронеже, был поднят вопрос о дороговизне процедуры исследования ЭПР.
“ Для проектирования малоразмерных беспилотных летательных аппаратов с малой ЭПР целесообразно иметь одну компактную автоматизированную систему, выполняющую весь спектр измерительных задач ”
Напомним, что эффективная площадь рассеяния (ЭПР) беспилотного летательного аппарата определяется его формой, размерами и материалами, из которого он изготовлен, а также его ориентацией по отношению к передающей и приемной антеннам. Это одна из важнейших характеристик, определяющих заметность любого объекта на экранах локаторов. Существенное значение при измерении ЭПР имеют поляризация и частота зондирующей плоской электромагнитной волны. Электромагнитные характеристики материалов и поглощающих покрытий в СВЧ-диапазоне обычно измеряют волноводными методами и методами свободного пространства, а ЭПР летательных аппаратов – радиолокационными средствами. Для проектирования малоразмерных беспилотных летательных аппаратов с малой ЭПР целесообразно иметь одну компактную автоматизированную систему, выполняющую весь спектр измерительных задач.
Для решения данной задачи Сергей Михайлович Никулин, научный консультант ООО «АПКБ», и предложил использовать новый метод. Устройство разрабатывалось под имеющиеся мощности оборудования и измерительные устройства, поэтому немного ограничено в своих возможностях. В будущем планируется увеличить антенны, поставить более мощные излучатели и ФАР, что даст возможность измерять более крупные объекты и на других частотах, например привязываясь к реальным частотам тех или иных РЛС противника. Кстати, одним из инструментов новой разработки стал ранее запатентованный ООО «АПКБ» «Способ измерения S-параметров объектов в нестандартных направляющих системах».
В процессе работы был создан новый метод измерения электромагнитных характеристик объектов в свободном пространстве, основанных на достижениях в области разработки методов и средств контроля параметров материалов, устройств и электронных компонентов в нестандартных направляющих системах. Принципиальное отличие предлагаемых решений от известных состоит в том, что параметры контролируемых объектов определяются непосредственно относительно их физических границ, что приводит к исключению влияния на получаемые результаты непрямых трасс распространения электромагнитных волн.
 |
| Система с рупорно-зеркальными антеннами и стойка для установки и позиционирования антенн |
Электромагнитные характеристики объектов в открытом пространстве определяют методами дистанционного зондирования при измерении комплексных коэффициентов отражения и передачи с помощью анализаторов цепей. Обработку получаемой измерительной информации выполняют методами, основанными на преобразовании Фурье и оконной фильтрации. Такие измерения проводят в широкой полосе частот, что предполагает использование достаточно дорогого оборудования, в частности широкополосных антенн.
Новый способ контроля электромагнитных характеристик объектов в открытом пространстве позволяет исключить влияние окружающего пространства и направленных антенн на результаты измерений контролируемых объектов.
Результатом разработки стал компактный антенный полигон, который предназначен для измерения:
- эффективной площади рассеяния (ЭПР) малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (ЛА);
- отдельных частей пилотируемых ЛА (например, только фюзеляжа);
- электромагнитных параметров диэлектрических материалов;
- параметров поглощающих покрытий.
Применяемые алгоритмы обработки измерительной информации позволяют исключить влияние окружающей обстановки на получаемые результаты. Поэтому для организации полигона не требуется дорогостоящая безэховая камера. Все оборудование можно разместить в обычном помещении.
Компактный антенный полигон для определения электромагнитных параметров материалов, поглощающих покрытий и бистатической эффективной площади рассеяния малоразмерных объектов сформирован на основе способа измерения волновых параметров рассеяния (S-параметров) объектов в нестандартных направляющих системах и в свободном пространстве.
Для реализации измерений в свободном пространстве использовано следующее оборудование:
 |
| Антенная система на ФАР собственной разработки |
- векторный анализатор цепей;
- персональный компьютер;
- две рупорно-зеркальные антенны;
- конструкция для крепления и позиционирования антенн;
- устройство позиционирования объектов измерения;
- средства для настройки и калибровки системы и эквиваленты ЭПР.
Для экспериментальной отладки методик измерения были использованы сравнительно узкополосные антенны спутникового телевидения. Такая антенна представляет собой систему из параболического зеркала и рупорной антенны на основе круглого волновода со встроенным преобразователем частот. При доработке антенны преобразователь частот был удален с заменой на штыревой волноводно-коаксиальный переход. Кроме того, специалисты ООО «АПКБ» проводили эксперименты с многоэлементной фазированной антенной решеткой (ФАР) собственной разработки.
Для установки отражающей пластины было разработано специальное устройство позиционирования, которое позволяет перемещать тестовую пластину по горизонтали и вертикали, а также изменять угол ее поворота вокруг вертикальной оси.
Для установки объектов при измерении ЭПР было разработано поворотное устройство, которое состоит из основания, поворотного круга со шкалой углов и элементов для крепления объектов и отражателя, исключающего влияние от элементов конструкции поворотного устройства.
Для калибровки системы по величине ЭПР изготовлены эквиваленты. Они устанавливаются на поворотном устройстве на диэлектрической стойке.
 |
| Измерения поверхности БЛА |
Используя разработанный метод, были проведены измерения бистатического коэффициента отражения (БКО) от элементов конструкции беспилотного летательного аппарата вертолетного типа «Грач». Измерения выполнены LM-методом в достаточно просторном помещении в диапазоне частот от 8 до 9,6 ГГц. В качестве антенн были использованы фазированные антенные решетки с вертикальной поляризацией зондирующих электромагнитных волн, установленные на подвижной платформе с фиксированным бистатическим углом между приемной и передающей антенной, равным 150.
«В результате проводимых измерений мы выяснили, что основным определяющим фактором малозаметности данного летательного аппарата являются лопасти несущего винта, – говорит заместитель главного конструктора Владимир Пименов. – Они обладают максимальным бистатическим коэффициентом отражения при горизонтальной поляризации зондирующих электромагнитных сигналов. Помимо лопастей несущего винта, достаточно большие коэффициенты имеют и металлические элементы конструкции летательного аппарата – это прежде всего хвостовая балка, стойки, двигатель и другие элементы конструкции. Как показали выполненные исследования с боковыми и лобовыми стенками фюзеляжа, заметное снижение можно получить с использованием поглощающих покрытий металлических элементов изделия и пластмассовых обтекателей, в которых отсутствуют или сведены к минимуму плоские участки поверхностей».
Разработанный комплекс методов, программных средств, схемотехнических, конструкторских решений и оснастки обеспечивает измерение электромагнитных характеристик плоских образцов материалов, отражающей способности поглощающих покрытий и бистатической ЭПР малоразмерных объектов и позволяет в автоматизированном режиме получить достоверную информацию о параметрах контролируемых изделий.
Выполненные исследования показали перспективность предлагаемых методов и аппаратно-программных средств для решения актуальной практической задачи измерения электромагнитных характеристик малоразмерных объектов в целом и беспилотных летательных аппаратов в частности, а в последующем и крупных объектов.
- Вход
- Регистрация
- Забыли пароль
