Основными характеристиками дипольных отражателей являются: эффективная площадь рассеяния, диапазонность, характер и время развертывания облака диполей, спектры сигналов, отражаемых этим облаком, и ширина полосы, маскирующей цель.

1. Эффективная площадь рассеяния

Эффективная площадь рассеяния Son одиночного полуволнового дипольного отражателя, как источника переизлученной энергии, аналитически определяется следующим соотношением:

S0„ = 0,86b2 cos4 8.

Здесь к - длина волны; 0 - угол между осью диполя и направлением электрического вектора Е электромагнитной волны, облучающей дипольный отражатель. Когда ось дипольного отражателя и вектора Е параллельны, величина 50д максимальна и равна 0,86Ха.

При создании пассивных помех в атмосферу выбрасывается большое количество дипольных отражателей, которые перемешиваются спутными струями постановщика помех и турбулентными потоками атмосферы. Вследствие этого оси диполей ориентируются относительно вектора Е произвольно.

При приближенных расчетах ЭПР облака диполей можно полагать равновероятной любую пространственную ориентацию каждого отдельно взятого диполя и учитывать лишь математическое ожидание Ms его ЭПР. Расчеты по-

казывают, что

Мзоя=0,т*. (2.3.1)

Полученное значение Mson является расчетным и используется при определении необходимого количества дипольных отражателей. Дипольные отражатели обычно комплектуются в пачки, которые выбрасываются с самолета (или другого летательного аппарата)-постановщика помех. Число диполей в пачке колеблется от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов единиц [5]. Попадая в сильно возмущенные спутные струи постановщика помех, диполи разлетаются, образуя «облака» или (при периодическом сбрасывании пачек отражателей) полосы диполей. 80

Ввиду некогерентиости полей, порождаемых отражениями от различных диполей, математическое ожидание AIse для ЭПР облака из N дипольных отражателен характеризуется формулой

MSt = 0,17 VNr\, (2.3.2)

где r\ < 1 - коэффициент, учитывающий эффект слипания отдельных диполей, их излома и т. д. и называемый коэффициентом разлета.

Это выражение позволяет получить лишь сравнительно грубую оценку величины среднего значения ЭПР облака в связи с тем, что предположение о равновероятной пространственной ориентации диполей в облаке, как это будет показано ниже, далеко не всегда можно считать приемлемым. Следует также иметь в виду, что во всех приведенных выше рассуждениях рассматривался тот случай, когда поляризация и место расположения приемной и передающей антенн совпадают, что характерно, например, для подавляющего большинства радиолокационных измерителей.

2. Диапазонные свойства дипольных отражателей

Серьезным недостатком дипольных отражателей как средства радиопротиводействия является их относительно малая диапазонность. Приведенные выше выражения для определения ЭПР диполей относятся к тому случаю, когда отражатель настроен в резонанс с частотой облучающей его РЛС. Длина диполя при этом должна быть несколько меньше половины длины волны подавляемой станции. Степень укорочения зависит от поперечных размеров диполя. В связи с тем, что для сокращения веса диполей и габаритов пачек отражатели стараются сделать по возможности более тонкими, указанное «укорочение» диполей, как правило, оказывается незначительным. Так, чтобы отрезок круглого в поперечном сечении провода с радиусом поперечного сечения гпс - 0.005Л. был резонансным, длину / этого провода следует выбрать равной 0,45 X.

На рис. 2.18 приведен график, характеризующий диапазонные свойства дипольного отражателя в указанном случае (гпс = 0,005b). Нетрудно заметить, что эффективность отражателя, характеризуемая величиной его ЭПР, резко

падает в том случае, когда X становится больше резонансной. Если же X меньше резонансной длины волны диполя, то уменьшение его ЭПР происходит значительно медленнее.

Характер зависимости Ms оя от ИХ, приведенный на рис. 2.18, является типичным и несущественно меняется с изменением отношения гпс/Х. Это следует учитывать при выборе длины дипольных отражателей в тех случаях, когда длина волны радиолокационной системы, которая подлежит подавлению, известна стороне, создающей помехи лишь приближенно.

При значительном увеличении длины диполя его средняя ЭПР вновь начинает возрастать и при / да X даже несколько превосходит ЭПР полуволнового вибратора. Однако такое увеличение длины дипольных отражателей приводит к существенному увеличению их веса и габаритов, что связано с уменьшением ЭПР единицы веса отражателей (например, одного килограмма) и поэтому практического применения не находит.

Чтобы сделать облако дипольных отражателей более широкодиапазонным, в пачку комплектуются диполи разной длины. Но такой способ расширения диапазонных свойств пассивных помех связан со значительным увеличением веса диполей, необходимых для образования облака отражателей с заданной средней эффективной отражающей площадью.

Проблема широкодиапазонности пассивных помех может быть решена также с помощью аппаратуры, способной «нарезать» дипольные отражатели нужной длины непосредственно од/Л" на борту летательного аппара-

та - постановщика помех. Для этого в контейнеры автоматов сбрасывания загружаются длинные жгуты из тонких полосок фольги или металлизированного стекловолокна. Жгуты являются исходным материалом для «производства» дипольных отражателей. Аппаратура постановщика помех содержит также станцию 0,6 1/Я радиотехнической разведки, определяющую рабочие длины волн Рис. 2.16. РЛС, подлежащих подавлению.

3. Развертывание облака дипольных отражателей

При постановке пассивных помех самолетом сброшенные им пачки дипольных отражателей попадают в спутные струи, характеризуемые высокой степенью турбулентности. Диполи, разлетаясь под действием большого числа сильно «закрученных» местных вихрей, приобретают значительные скорости и образуют относительно небольшие по размерам облака. Прн этом как распределение концентрации диполей, так и распределение их пространственной ориентации являются случайными.

В течение небольшого интервала времени, непосредственно следующего за развертыванием пачки, наиболее оправданным следует считать предположение о равновероятной пространственной ориентации диполей в облаке. В дальнейшем, когда влияние спутных струй постановщика помех становится незначительным, рассеяние диполей в пространстве продолжается за счет вихревого движения (турбулентной диффузии) отдельных участков атмосферы. В силу этого размеры облака продолжают возрастать, а среднее значение концентрации диполей в нем - уменьшаться; причем эта концентрация будет неодинаковой в различных местах внутри облака. Скорости, с которыми движутся разные диполи как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, также оказываются различными. Геометрический центр облака в целом смещается относительно начальной точки развертывания под действием ветра и спускается вниз за счет силы тяжести.

Экспериментально установлено, что в подавляющем большинстве случаев рассеяние диполей в горизонтальной плоскости больше, чем вертикальное их рассеяние. Поэтому облако диполей, как правило, представляет собой образование, вытянутое в горизонтальной плоскости, причем его наибольший размер совпадает с направлением скорости ветра.

Исследования показывают, что при движении диполь-пых отражателей в сильно возмущенной атмосфере допустимо предположение о равновероятной ориентации их в облаке. Если степень турбулентности атмосферы невелика, то появляется преобладание некоторых пространственных ориентации и связанное с этим «разделение» диполей по скоростям снижения. Последнее объясняется следующим образом. Когда дипольный отражатель идеально одноро-

ден по всей своей длине, он, снижаясь под действием силы тяжести в однородной невозмущенной атмосфере, ориентируется горизонтально с тем, чтобы его сопротивление набегающему потоку воздуха было максимальным. Если же вес диполя распределен по его длине неравномерно, то, снижаясь в спокойной атмосфере, он ориентируется вертикально «тяжелым» концом вниз. В связи с тем, что диполи, входящие в одну и ту же пачку, не строго идентичны, при развертывании блока образуется группа как горизонтально, так и вертикально ориентированных отражателей.

Исследования, проведенные с диполями сантиметрового диапазона, показали, что отношение числа горизонтально ориентированных диполей к количеству вертикально ориентированных в различных опытах и разных условиях погоды колеблется от 1,5 до 8 [5].

Различие в ориентации двух групп диполей приводит и к различию в скоростях их снижения. Горизонтально ориентированные отражатели образуют «медленную», а вертикально ориентированные - «быструю» группы диполей. Отражатели с промежуточными пространственными ориентациями обладают и промежуточными скоростями снижения.

Различие в скоростях снижения постепенно приводит и к пространственному «расслоению» облака в вертикальной плоскости - создаются два движущихся с различными скоростями уплотненных слоя отражателей, разделенных между собой областью, в которой диполи имеют меньшую концентрацию. Расстояние между указанными слоями в связи с разницей в скоростях снижения монотонно увеличивается.

Рассмотренная картина монотонного снижения центра облака (или центров «скоростных групп») диполей может оказаться существенно нарушенной в том случае, когда отражатели выбрасываются с достаточно большой высоты. Причиной этого является наличие постоянных воздушных течений над нашим континентом на высотах, равных приблизительно 10-12 км. «Толщина» слоя атмосферы, в котором имеют место такие течения, оценочно равна 1 км, а скорость самих течений измеряется десятками и сотнями километров в час. Воздушный поток внутри движущегося слоя характеризуется относительно невысокой турбулентностью. Однако на границах, отделяющих быстро переме-84-

щающиеся массы воздуха от смежных относительно неподвижных его слоев, возникают сильно турбулентные слои с большим количеством восходящих потоков и вихрей.

Попадая в верхний пограничный слой, диполи «перемешиваются» имеющимися там вихрями. Их установившиеся пространственные ориентации меняются, и закон распределения пространственных ориентации отражателей приближается к равновероятному. Размеры облака увеличиваются, а средняя концентрация диполей падает. При этом облако может оказаться «отброшенным» вверх восходящими потоками воздуха, за счет чего средняя скорость его снижения существенно уменьшается.

Такие «отбрасывания» всего облака или отдельных его частей могут повторяться многократно, вследствие чего диполи в ряде случаев находятся вблизи пограничных слоев аномально долгое время. Линейные размеры подобного облака значительно увеличиваются, а концентрация отражателей в областях, прилегающих к его середине, уменьшается.

4. Спектры сигналов, отражаемых облаком диполей

В общем случае спектр сигнала, отраженного облаком диполей, не совпадает со спектром сигнала облучающего это облако. Такое различие объясняется движением относительно подавляемой РЛС всего облака как единого целого, и хаотическим перемещением диполей внутри него. На рис. 2.19 приведен вид спектральной плотности Gn(/), отраженного облаком радиосигнала для случая, когда зондирующий сигнал представляет собой монохроматическое колебание. Центральная частота /0т спектра отраженного сигнала смещена и отстоит от частоты /0 облучающих облако колебаний на величину Fa, характеризующую допплеров-ское смещение частоты, порождаемое движением облака в целом относительно подавляемой станции.

Спектр отраженного сигнала, даже при монохроматическом облучении, занимает конечную область частотной оси. Это расширение спектра объясняется рИс. 2.19.

Излучаемый сигнал