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“击中太空中的苍蝇”(二)--苏联的“A”导弹防御系统(图文及视频)

luyued 发布于 2011-02-23 18:46   浏览 N 次  

二、反导系统的眼睛——弹道导弹探测雷达
“多瑙河-2”远程探测雷达主要用于探测来袭的敌弹道导弹目标,测算其三坐标(间隔距离、方位角、高低角)和飞行弹道,并将目标指示信息传输给精确制导雷达。“多瑙河-2”远程探测雷达的首席设计师是В-П -索苏里尼科夫。
“多瑙河-2”远程探测雷达是米波雷达,由天线系统、发射机、接收机、指示设备、目标自动跟踪设备、坐标测定设备组成。“多瑙河-2”远程探测雷达的各系统呈分散部署状态,其天线系统与发射接收设备之间有大约1 公里的间距。发射天线的外形呈抛物柱面形状,尺寸为8 米×150 米,安装有2 个缝式波导辐射器。发射天线在空间形成2 个方向图,其波瓣宽度为0.6 度×12 度。

充满了暴力美学气息的巨型雷达站,建在巴尔喀什湖边 接收天线由两排天线组成,尺寸为20 米×150 米,安装有2 对缝式波导辐射器。接收天线在空间形成1 个方向图,其波瓣宽度为0.6 度×12 度。
“多瑙河-2”远程探测雷达的发射机由2 个发射器组成,其中每个发射器的辐射功率是40 千瓦。
三、中央计算工作站
“A”导弹防御系统各技术设施之间的信息交流与协作都是通过中央计算工作站来完成的,其首席设计师是苏联计算机技术之父C-A-列别捷夫。

列别捷夫院士对中国计算机技术的发展影响很大

中央计算工作站的主要职责是:第一,根据探测雷达收集到的数据,初步测算来袭弹道导弹的飞行弹道;第二,生成目标指示信息,并传送至精确制导雷达;第三,根据精确制导雷达收集到的数据,精确测算出来袭弹道导弹的飞行弹道;第四,精确测算来袭弹道导弹的落点位置;第五,计算己方拦截导弹的飞行弹道参数;第六,给拦截导弹发射阵地及发射设备提供必要的发射准备数据;第七,确定拦截导弹观测雷达天线和指令发送站天线转向角的度数;第八,确定拦截导弹的发射时间,并下达发射指令;第九,对发射后的拦截导弹实施指挥控制;第十,测算拦截导弹与敌来袭弹道导弹的相遇时间,并对拦截导弹下达引爆指令。中央计算工作站 中央计算工作站由中央计算机、特种计算机、分配-转换设备、时间计数器(电子时钟)和中央控制面板组成。
中央计算机是一台三址并联式高速电子计算机,采用定点二进制数,运算速度达到40000 次/秒,内存容量为4096 字节,每秒可进行5 万次乘法运算和30 万次加法运算。时间计数器也叫电子时钟,是把当前的时间数据传输至计算机系统,使“A”导弹防御系统各技术设施之间的工作时间保持同步。
特种计算机也是一台高速电子计算机,主要用于协调中央计算工作站与其他技术设施之间的工作速度,并形成数据的初始平均值和外插值。 分配-转换设备是把由无线电中继线路收到的各种数据转换成特种计算机可识别的数据格式,并把特种计算机分析处理后的数据转换成无线电中继线路所能传输的数据格式。
中央控制面板的功能是:对作战程序实施指挥和控制;监控“A”导弹防御系统所辖各设备的工作状态;控制“A”导弹防御系统的各种自动监控程序。
四、精确制导雷达
3 部精确制导雷达根据中央计算工作站传来的目标指示信息,对敌弹道导弹目标实施自动捕捉和跟踪,并将敌目标不断变换的方位坐标数据源源不断地传送至中央计算工作站。 精确制导雷达采用三角测量法测量来袭弹道导弹的三坐标,其间距测量误差不超过10 米。该雷达还安装有间距测量自动校准仪。 弹道导弹探测天线的抛物面直径约为15 米,可确保能产生高频脉冲辐射,其可移动部分的重量为92000 公斤。天线传动装置的功率分别为70 千瓦(E1 轴)和40 千瓦(E2 轴)。天线发射机发出分米波雷达波束,其脉冲功率达到30 兆瓦,脉冲持续时间为3 微秒或0.5 微秒,脉冲跟踪频率为200赫兹或400 赫兹。
拦截导弹探测天线的直径为4.65 米,可向拦截导弹发射询问脉冲,并接收来自拦截导弹接收应答器回复的应答脉冲。其可移动部分的重量为8000 公斤。天线传动装置的功率分别为2 千瓦(E1 轴)和2 千瓦(E2 轴)。天线发射机发出分米波雷达高频询问脉冲,其脉冲功率达到1兆瓦,脉冲持续时间为0.5 微秒,脉冲跟踪频率为400 赫兹。天线接收机具备自动调整增益系数的功能,确保雷达可连续使用脉冲进行弹道导弹目标三坐标的测量。

拦截导弹探测天线

精确制导雷达的测距设备主要用于测定敌弹道导弹与己方拦截导弹之间的相隔距离。工作时,测距设备通过数字化跟踪系统利用脉冲探测的方式完成测量任务。此外,测距设备还安装有弹头自动辨识系统,能根据空气阻力的不同,自动分辨出敌来袭弹道导弹的弹头与弹体部分。这样,测距设备只需跟踪测量弹头的相关数据就可以了,既简化了测量过程,缩短了测量时间,又提高了测量精度,真是“一举多得”。
角跟踪系统主要用于控制天线的转动。根据目标指示信息,天线在角跟踪系统的操控下实施角度转动,使用单脉冲方法完成对来袭弹道导弹的自动化跟踪任务,并测量出其角坐标。功能检测设备主要用于检测精确制导雷达的战备和工作是否处于正常状态。
显示器设备的功能:操作人员通过该设备,可及时了解雷达各个分系统的工作状况,并对其在作战模式和功能检测模式下的工作状态进行监测。精确制导雷达有一个明显的特征:在作战模式下,精确制导雷达几乎所有的运作都由中央计算工作站通过数据传输系统的无线电中继线路实施远程控制,很少需要操作人员的手工参与。
精确制导雷达将导弹三坐标的测量数据以数字码的形式传输给中央计算工作站,既可以确保数据的质量,也能保证数据的准确性。精确制导雷达的电子设备大量采用了离散计算技术,应用了多种新型半导体元器件和布线新技术。这在现在看来并不算什么,可在当时20 世纪50 年代后半期,这些可都是最先进的技术解决方案。精确制导雷达从值班模式转入作战模式约需要15 秒的时间。在作战模式下,精确制导雷达的电力功率是650 千瓦。
五、拦截导弹观测雷达
拦截导弹观测雷达主要用于跟踪己方的拦截导弹(从导弹发射直到弹头引爆),其首席设计师是С-П-拉宾诺维奇。
拦截导弹观测雷达是脉冲型分米波雷达,探测距离为1- 60 公里,距离测量误差为30 -50 米,角坐标测量误差为10 分。拦截导弹观测雷达通过弹载接收应答器发回的信号对拦截导弹实施自动跟踪,并将收集到的三坐标数据传输给中央计算工作站。
1 个拦截导弹观测雷达站由3 个观测雷达(其中2 个是备用雷达)、1 个中央操作台和1 个自动化监控站组成。每个观测雷达包括天线-馈线系统、发射机、接收机、测距系统、天线阵指控系统、坐标离散转换系统和控制面板。

拦截导弹观测雷达的天线系统被设计成一个呈三面的抛物镜,可旋转,有三个信道,分别是目标捕捉信道、精确跟踪信道和补偿信道。三个抛物镜的直径分别是1米、2.5米和2.5 米。
天线发射机是一种磁控管,可生成重复频率为880 赫兹的高频脉冲,脉冲功率为1 兆瓦,脉冲持续时间为1 微秒。
天线接收机也分为三个信道,即目标捕捉信道、精确跟踪信道和补偿信道。
拦截导弹观测雷达也是由中央计算工作站实施远程控制与操作,二者之间的联系与指令传输也是通过数据传输系统的无线电中继线路实现的。
拦截导弹观测雷达从值班模式转入作战模式约需要15 秒的时间。该雷达是固定式安装,无法移动,并配备有专门的雷达罩和安全掩体。
六、指令发送站
指令发送站的功能:转换和传输用于控制拦截导弹的指令。
中央计算工作站发出指令后,通过数据传输系统的无线电中继线路,以频率为400 赫兹的二进制数字码的形式传输至指令发送站。指令发送站将这些数字码转换成无线电信号后,再以频率为40 赫兹的加密调频形式传输给指定设备。
指令发送站的工作波段是分米波,其电话勤务模式下的输出功率不低于180 千瓦。指令发送站由中央计算工作站实施远程控制与操作。该站从值班模式转入作战模式约需要15 秒的时间。指令发送站是固定式安装,配备有专门的安全掩体。

七、发射阵地
发射阵地包括2 个发射场区、2 套СМ-71П 型固定式导弹发射装置和1 个地面指挥所。
地面指挥所是固定式安装,配备有安全掩体。导弹发射自动化监控设备、电力传动监控设备、发射校检设备和发射控制台都被安装在地面指挥所内。发射阵地通常都做好发射两枚拦截导弹的准备,一枚是主弹,另一枚是备用弹。如果主弹拦截失败,则立即发射备用弹拦截敌弹道导弹。
拦截导弹的射前准备及发射过程都是自动化的,不需要操作人员的参与。中央计算工作站将各项指令通过数据传输系统传送至地面指挥所,然后再由地面指挥所发射控制台进行自动化操作。

СМ-71П 导弹发射装置的底座是固定的,但其放置拦截导弹的部分却是可以转动的,其转动范围如下:水平方向±185 度,垂直方向10 -70 度。为了保证拦截导弹方向旋转自如,导弹发射装置必须拥有足够的电力传动功率。СМ-71П 导弹发射装置在方位角上的电力传动功率为50 千瓦,在仰角上的电力传动功率为20 千瓦。СМ-71П 导弹发射装置全重39 吨,其底座是特制的,周围建造有防护墙。
八、技术阵地
技术阵地的工作职责:组装B - 1000 拦截导弹;对弹载设备进行自动化综合检测;为B -1000 拦截导弹加注固体燃料、油料、气体和战斗弹药。
在分解状态下,B -1000 拦截导弹的第二级部分被运送至安装-测试厂房,在这里完成导弹第二级的启封和装配工作。组装完成后,技术人员还要使用各型技术设备(比如无线电指控设备、观测设备、自动驾驶设备、引爆设备、遥测设备、电气设备等等)对导弹的第二级进行全面的检测和测试。与此同时,对ПРД-33 型固体燃料助推器、导弹点火装置、起爆管的加注和装药工作也在紧张有序地进行之中。
待测试和加注工作都完成之后,技术人员再将ПРД-33 固体燃料助推器加装到导弹的第二级上。然后,再使用运输拖车将装配好的导弹运至燃料加注站,加入燃料、气体和氧化剂。加注完毕后,拖车会把导弹运至弹药加装站,为导弹安装战斗部。最后,再把组装后的导弹运送至发射阵地。
九、中央显示器
中央显示器主要用于:观测敌弹道导弹/己方拦截导弹的运动轨迹和三坐标;给反导设备发送工作模式指令;接收反导设备工作模式状态报告。中央显示器由目标指示显示器、制导显示器、高度显示器和操作控制台组成。
目标指示显示器可显示半径450 公里之内的作战态势,一些重要标点(如敌来袭导弹的飞行弹道、己方拦截导弹的飞行弹道、拦截爆炸点、精确制导雷达的位置、发射阵地的位置等等)都以发光的形式突出标识在显示器上。
制导显示器上显示的图像与目标指示显示器基本相同,只是显示的范围小了不少,只显示半径160 公里之内的作战态势。
上述两种显示器表现的都是水平面态势,而高度显示器显示的是垂直面态势。高度显示器主要是以高度和时间作为基本参数来展现作战态势,其最大高度值为225 公里,最大时间值为130 秒。此外,在显示器还能看出离两导弹相撞剩余时间的长短。
操作控制台是“A”导弹防御系统远程制导指挥控制系统的组成部分之一,其工作模式主要有三,分别是战前模式、作战模式和功能监控模式。
十、数据传输系统
在数据传输系统的协助下,“A”导弹防御系统各技术设施之间可以相互传输数据和指令,以增强工作的协作性和交互性。此外,数据传输系统还可以传输时间统一信号、提供电话通信服务、同步测量设备之间的工作。
从本质上讲,数据传输系统是一个分米波无线电中继线路网,其发端就是中央计算工作站,其终端就是“A”导弹防御系统的各个技术设施。无线电中继线路有长有短,以中央计算工作站为起点,到“多瑙河-2”远程探测雷达站的距离是10 公里,到发射阵地的距离是146 公里,到1号精确制导雷达的距离是135 公里,到2 号精确制导雷达的距离是296 公里,到3 号精确制导雷达的距离是150 公里……总之,无线电中继线路全长约为1230 公里。
据统计,数据传输系统拥有中央无线电中继站、终端无线电中继站和中间无线电中继站的数量竟高达16 座。

无线电中继站

终端无线电中继站安装有脉冲信号编解码及转换设备、分米波雷达接收-发射设备、天线-馈线设备、显示设备、功能监控设备、电力供应设备等等。数据在传输过程中,都以脉冲二进制数字码的形式实施传输,脉冲持续时间为0.3 - 0.6 微秒。由于使用了脉冲信号暂时分离技术,每条无线电中继干线都包含有16 个独立信道,而每个信道都能传输14 位二进制码。也就是说,一条无线电中继干线每秒可传输10万个脉冲信号。对于整个数据传输系统来讲,每8 个小时就能传输300 亿个脉冲信号。
多次试验证明,“A”导弹防御系统的数据传输系统具有很高的可靠性和准确性。
十一、靶场测量数据记录及处理设备
在试验或作战模式下,“A”导弹防御系统的各个技术设施都记录下了大量的数据,包括输入数据、输出数据、雷达工作参数、中央计算工作站工作参数等等。这些数据都被统一记录在专用磁带上。
靶场测量数据记录及处理设备主要包括:M -50 型万能高速电子计算机;输入/输出数据监测-记录设备;磁带数据专用输入设备;外弹道测量设备等等。
外弹道测量设备是测量数据的一个主要来源,其职能主要有两个:第一,记录敌弹道导弹和己方拦截导弹的坐标数据;第二,在遥测设备的协助下,记录拦截导弹弹载指控系统的工作参数。

当年的测量点光学跟踪设备,至今仍然保留

至于被记录在磁带上的数据信息,其处理工作则是由M -50 型万能高速电子计算机来完成的。数据处理完毕后,计算机就能得出一些对后续研究工作极为重要的结论,比如敌弹道导弹的雷达反射特征、敌弹道导弹运行轨迹的特点、己方拦截导弹指控系统的动态性能、拦截试验作战分析等等。M -50 万能高速电子计算机采用定点40 位二进制数,运算速度达到50000 次/秒,内存容量为4096 字节,每秒可进行4 万次乘法运算和30 万次加法运算。成功 1955年,为了使反导研制工作协调一致的进行,第1设计局又成立了由基苏尼科领导的第30特别科研小组。他们首先要解决的一个重要课题是:该反导系统不仅要能远距离发现敌弹道导弹的能力,还要有识别真假弹头并对其跟踪的能力。为了实验发现真假弹头的可能性,基苏尼科带领第30特别技术小组在哈萨克斯坦导弹靶场研制出了PO-1远程警戒实验雷达和PO-2远程警戒实验雷达;后又在堪察加实验场研制出PO-3远程警戒实验雷达。 为了实验该雷达识别真假弹头的能力,第1设计局向堪察加靶场发射了数枚P-5,P-7和P-12导弹。结果表明了只要加大雷达发射机的功率,便可远距离发现敌人的导弹。 这就是全部系统完成后的配置图,靶弹从左侧的卡普斯京亚尔飞来 在进行了多次的模拟仿真试验之后,科研人员决定实施一次实弹拦截试验。1961 年3 月4 日,在萨雷沙甘靶场,“A”导弹防御系统成功地拦截了一枚P -12 型弹道导弹(靶弹)。因为毕竟是试验,所以该枚弹道导弹的弹头填装的并不是战斗弹药,而是惰性装药。但在1961 年3 月26 日的反导试验中,P -5 型弹道导弹(靶弹)的弹头便填装了真正的战斗弹药,当然这次试验也获得了圆满成功。 B-1000导弹就位;在弹道探测雷达严密跟踪下 电影经纬仪跟踪导弹;命中靶弹的一瞬间~ 被击中的残骸击中目标的瞬间,16000个钨制弹丸飞出形成的弹雨

1961年3月4日,A反导系统在世界上首次成功地对在25000米高空飞行,速度3000米秒的P-12导弹的常规弹头实施了拦截。这次实验取得圆满成功。该系统的成功标志着前苏联的反导系统的研制方面已步入了一个崭新的时代。25年后,美国才研制出同样的系统。试验取得成功的消息传到了莫斯科,令火箭狂尼基塔·赫鲁晓夫欣喜若狂,以至于他在一个大型国际论坛上发表声明说:“苏联有着这样一些能人,他们甚至能击中太空中的苍蝇……”

苏联科研人员通过一系列的反导试验,得出了如下结论:第一,“A”导弹防御系统完全具备拦截洲际弹道导弹的能力;
第二,“A”导弹防御系统内的各型雷达表现良好,性能优异,不但能准确分辨出弹头与弹体,而且还能提供精确的坐标测量数据和制导信息;第三,“A”导弹防御系统具备一定程度的抗干扰性。
为了表彰格里戈里.基苏尼科的卓越贡献,苏联政府后来授予了他“苏联英雄”称号。1962年,苏联在A战略反导系统的基础上研制了A-35战略反导弹系统。 1971年,A-35战略反导弹系统开始装备莫斯科防空区,用以对付美国的大力神-2和民兵-2地地弹道导弹。 1974年,A-35反导系统经过改进正式命名为A-35M战略反导系统。70年代中期鉴于美国MX地地导弹可携带10个分导式弹头,前苏联也加快了研制A-135战略反导系统。 80年代初,A-35和A-35M战略反导系统陆续退役,A-135战略反导系统正式开始服役。A-135战略反导弹系统是俄罗斯唯一可以拦截和摧毁敌弹道导弹的反导弹系统。它在保卫俄罗斯国家安全中发挥了重要作用。
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