КОНЦЕПЦИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ РЛС С СИНТЕЗИРОВАНИЕМ АПЕРТУРЫ АНТЕННЫ НА ВОЗДУШНОМ НОСИТЕЛЕ
А. Э. Рассадин, НРО НТОРЭС им. А. С. Попова, Нижний Новгород

Характерной особенностью войн шестого поколения является смыка-ние боевых действий с бизнесом транснациональных корпораций [1]. Поэто-му современные отечественные системы вооружений должны представлять собой военно-гражданские проекты, которые не только защищают Российс-кую Федерацию от внешних военных угроз, но и являются коммерческими предприятиями по развитию нашей страны [2]. Примеры таких систем — ра-диолокационные станции с синтезированием апертуры антенны (РСА), кото-рые способны одновременно быть и инструментом разведки на театре воен-ных действий, и решать разнообразные задачи дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в интересах народного хозяйства.
Размещение РСА на воздушных носителях по сравнению с размещени-ем их на космических носителях даёт ряд преимуществ в силу значительно меньшей стоимости и более широкого спектра задач, решаемых с их помо-щью. Наличие Договора по открытому небу [3] также стимулирует совер-шенствование этого класса РСА. Для мониторинга земной поверхности в за-висимости от конкретной задачи ДЗЗ, например, картографирования мест-ности, определения ледовой обстановки, ведения геологических изысканий, контроля за состоянием растительных покровов, оценки загрязнения поверх-ности морей при разливе нефти, мониторинга состояния трубопроводов и. т. д., в качестве воздушных носителей РСА применяются различные типы лета-тельных аппаратов (ЛА): самолёты, вертолёты, беспилотные летательные ап-параты [4]. Перспективна установка РСА на трипланы, гидросамолёты и не-которые типы экранопланов.
В условиях значительных экономических ограничений, имеющих мес-то в России, необходимо сосредоточить усилия на создании унифицирован-ных РСА, которые могут использоваться в различных областях хозяйствен-ной деятельности. Большой выбор потенциальных воздушных носителей РСА заставляет поставить вопрос об анализе всего диапазона научно-техно-логических факторов, определяющих облик перспективной РСА. Ещё трид-цать лет назад считалось, что здесь достаточно общей объединяющей кон-цепцией является системный подход. Впервые системный анализ при проек-тировании РСА на воздушном носителе был применён в работе [5], где было указано на тесную связь между системами управления и навигации ЛА, обес-печивающими его полёт в турбулентной атмосфере, и параметрами системы обработки сигналов, при рассмотрении влияния траекторных нестабильнос-тей и упругих колебаний конструкции носителя РСА. Однако рассмотрение современного состояния дел в создании РСА приводит к выводу, что в нас-тоящее время приоритетную и определяющую роль приобретает экспертиза РСА. Концепция экспертизы завоёвывает всё более сильные позиции в раз-личных отраслях техники [6]. И именно экспертиза РСА обладает необходи-мой общностью и конструктивизмом для понимания, исследования и изложе-ния проблем проектирования РСА в целом.
Экспертиза РСА — это глубокий, общий и всесторонний анализ раз-личных стадий проектирования, а также конкретных образцов и моделей РСА, включая результаты испытаний и опыт эксплуатации. Целью эксперти-зы РСА является подготовка заключения об основных свойствах и качествах РСА, либо её проекта и их соответствия современному научно-техническому уровню. Можно выделить два вида экспертизы РСА: экономическую экспер-тизу и научно-техническую экспертизу (хотя границы между этими типами экспертизы порой весьма условны).
Экономическая экспертиза РСА включает в себя расчёт экономических показателей проектируемых РСА, выполненный применительно к конкрет-ным областям эксплуатации РСА потребителем. При выполнении экономи-ческой экспертизы необходимо обеспечивать комплексный подход при оцен-ке принятых показателей, характеризующих степень соответствия РСА инте-ресам хозяйствующего субъекта. Примеры такого комплексного подхода при проектировании РСА, предназначенных для мониторинга объектов нефтега-зовой отрасли, или для проводки судов в арктических льдах, приведены в [4]. Важным элементом экономической экспертизы РСА является эффективное использование парка их воздушных носителей. Также необходимо учитывать спрос на полученную с помощью РСА информацию, цену на эту информа-цию, наличие на рынке конкурирующих структур, предоставляющих анало-гичные услуги, и. т. д.
Остановимся теперь подробно на научно-технической экспертизе РСА. Рассмотрим сначала информационные технологии, позволяющие резко cок-ратить временные затраты на проведение испытаний РСА.
Для анализа и обеспечения стойкости радиоэлектронных средств РСА к комплексным тепловым и механическим воздействиям целесообразно приме-нять отечественный комплекс программ САПР АСОНИКА [7], обладающий рядом существенных преимуществ по сравнению с импортными пакетами [8] ANSIS и LS-DYNA. АСОНИКА используется в рамках Министерства оборо-ны РФ для проведения контроля за правильностью применения изделий элек-тронной техники в аппаратуре специального назначения. За счёт применения программы АСОНИКА достигается существенное сокращение сроков проек-тирования РCА и экономия средств.
Важным фактором в проектировании РСА, приводящим к сокращению числа полётов при испытаниях РСА, является применение отечественных су-перкомпьютеров [9]. Причём объектом исследования должна стать не только механическая подсистема РСА – корпус ЛА и её поведение с учётом моделей атмосферной турбулентности [5], но и электродинамическая подсистема РСА – корпус ЛА в части изучения электромагнитной совместимости приёмников и передатчиков ЛА с учётом возбуждения от них корпуса ЛА.
Эффективное применение РСА на борту воздушного носителя требует решения проблемы автоматического метрологического обслуживания РСА.
Автоматизация процессов контроля оборудования РСА позволяет:
– существенно сократить время на проверку оборудования РСА;
– снизить количество и квалификацию персонала, обслуживающего РСА;
– удешевить стоимость эксплуатации РСА;
– быстро находить места повреждений с указанием необходимых мероприя-тий по устранению неисправностей в РСА;
– прогнозировать надёжность подсистем, входящих в РСА.
Ускоренное метрологическое обслуживание РСА целесообразно проводить с помощью магистрально-модульных измерительных систем на базе VXI раз-работки ФГУП ННИПИ «Кварц» [10].
Возможность размещения унифицированной РСА как на широкофюзе-ляжных самолётах, так и на ЛА лёгкого класса, выдвигает требование малых массогабаритных характеристик аппаратуры, входящей в её состав. С другой стороны, для того, чтобы РСА была способна решать различные взаимодо-полняющие задачи, она должна иметь радиолокационные каналы сантимет-рового, дециметрового и метрового диапазонов длин волн, причём каждый из этих каналов обладает своей антенной системой. Найти компромисс между этими двумя антагонистическими качествами, и, тем самым, добиться умень-шения числа антенн, которые надо разместить на борту воздушного носителя РСА, можно, применив частотно-разделительные устройства [11]. А именно, работа РСА в X, L и P диапазонах на разные антенны может быть заменена работой на одну антенну передатчиков X и L (L и P) диапазонов — через диплексер, или работой на одну антенну передатчиков X, L и P диапазонов — через триплексер. Далее, антенная система РСА, как правило, реализуется в виде фазированной антенной решётки (ФАР). Тенденции уменьшения раз-меров ФАР рассмотрены в работе [12].
В нашей экспертизе РСА мы не затронули выбор элементной базы и параметров передатчика РСА, объём памяти и быстродейстие бортовых вы-числительных средств РСА для обработки на борту в реальном масштабе времени требуемых объёмов информации, выбор вида модуляции и парамет-ров зондирующего сигнала РСА, выбор алгоритмов обработки отражённого сигнала, а также ряд других существенных аспектов проектирования перс-пективной РСА. Проблема сравнения эффективности различных систем РСА может быть успешно разрешена с помощью морфологического метода синте-за [13], заключающегося в следующем: сначала по данным экспертизы РСА проводится структурно-функциональное описание модели РСА, затем фор-мируется морфологическая таблица синтеза оптимальной структуры РСА, и далее по морфологической таблице ищется такая структура РСА, которая обеспечивает максимальное совокупное качество РСА.
Для проведения качественной экспертизы РСА в рамках морфологи-ческого метода необходимы квалифицированные экспертные оценки отдель-ных элементов РСА, то есть сообщество экспертов по РСА. Необходимым условием существования такого сообщества является наличие индустрии знаний [6], поддерживающей экспертизу РСА. Элементами этой индустрии знаний являются монографии энциклопедического характера по тематике РСА [4, 14, 15], программные комплексы математического моделирования РСА [16, 17] и тематические научно-технические конференции по проблемам проектирования РСА.
Одной из первоочередных задач экспертизы РСА является задача опре-деления объема и эффективности участия в ней фундаментальной науки. Из приведённого в данной работе анализа очевидно также, что проблема созда-ния перспективной РСА на воздушном носителе является локомотивом раз-вития для целого ряда высокотехнологических отраслей отечественной про-мышленности.

Литература
1. Слипченко В. И. Войны шестого поколения. Оружие и военное искусство будущего. — М.: Вече, 2002. – 384 c.: ил.
2. Савин А. И. Системно-технический анализ возможностей сдерживания и ликвидации военных угроз.— М., 1999.
3. Договор по открытому небу. — Хельсинки, 1992.
4. Аэрокосмический радиолокационный мониторинг Земли / Под ред. А. И. Канащенкова. — М.: Радиотехника, 2006. – 240 с.: ил.
5. Белоцерковский С. М., Толстов Е. Ф. Системный подход к исследованиям РЛС с синтезированием апертуры антенны // Радиотехника, 1982, № 6. С. 49.
6. Панченков А. Н., Драчёв П. Т., Любимов В. И. Экспертиза экранопланов. — Н. Новгород: ООО «Типография «Поволжье», 2006. – 656 с.: ил.
7. Шалумов А. С. Автоматизированная система АСОНИКА для проектиро-вания высоконадежных радиоэлектронных средств на принципах CALS-тех-нологий: Том 1. / А. С. Шалумов, Ю. Н. Кофанов, В. В. Жаднов и др. // Под ред. Ю. Н. Кофанова, Н. В. Малютина, А. С. Шалумова. — М.: Энергоатом-издат, 2007. – 368 с.: ил.
8. Киселев Л. К., Рассадин А. Э. Об иерархии тестовых задач для пакета САПР LS-DYNA и проблемах надежности радиоэлектронной аппаратуры. // Тез. докл. XIV МНТК «Обработка сигналов в системах наземной радиосвязи и оповещения». — Москва-Н. Новгород, 2006. С. 267-270.
9. Киселев Л. К., Рассадин А. Э. Суперкомпьютерная программа «СКИФ» Союза Беларуси и России // Ученые записки ВВО МСА. Вып. 17. – Н. Новго-род, 2005.
10. Сайт ФГУП ННИПИ «Кварц»: www.kvarz.com .
11. Бугров В. Н., Загнитько Т. В., Рассадин А. Э. Проектирование МЧРУ в среде «ЛИПС 4.0» // Тез. докл. Всероссийской НТК «Информационные сис-темы и технологии-2005».— Н. Новгород, 2005. С. 9.
12. Орлов О. С., Бабунько С. А. Комплексная миниатюризация высокочастот-ных радиоэлектронных приборов // Тез. докл. XV МНТК «Обработка сигна-лов в системах наземной радиосвязи и оповещения». — Москва-Н. Новгород, 2007. С. 332 – 346.
13. Бугров В. Н., Бугрова О. А., Рассадин А. Э. Современные технологии ре-инжиниринга производственных и бизнес-процессов // Ученые записки ВВО МСА. Вып. 19. – Н. Новгород, 2006.
14. Цифровая обработка сигналов и изображений в радиофизических прило-жениях / Под ред. В. Ф. Кравченко. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 544 с.: ил.
15. Волосюк В. К., Кравченко В. Ф. Статистическая теория радиотехнических систем дистанционного зондирования и радиолокации / Под ред. В. Ф. Крав-ченко. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 704 с.: ил.
16. Рассадин А. Э., Семьянова О. А. О методике изучения РСА с помощью СКМ MATLAB // Тезисы докл. XVI МНТК «Обработка сигналов в системах наземной радиосвязи и оповещения» — Пушкинские Горы, 2008. C. 165-168.
17. Горячкин О. В., Хабаров Е. О. Формирование изображений в цифровых РЛС с синтезированной апертурой антенны. Методические указания к лабо-раторной работе по курсу «Радиотехнические системы» / Под ред. О. В. Го-рячкина. — ПГАТИ, 2005. – 20 с.: ил.