МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО СИГНАЛА, ОТРАЖЕННОГО ОТ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА, В ПРИЛОЖЕНИИ К ОБРАЩЕННОМУ СИНТЕЗУ АПЕРТУРЫ

Введение. В основе решения задачи распознавания летательных аппаратов лежит формирование радиолокационных портретов, отражающих конструктивные особенности этих аппаратов. Высокой информативностью обладают портреты, представляющие собой радиолокационные изображения винтов летательных аппаратов. Они позволяют различать количество и взаимное расположение лопастей винта, а также направление его вращения. В основе получения таких изображений лежат математические модели отраженных сигналов.
Цель работы. Рассмотрение математических моделей сигнала, отраженного от винта вертолета, в приложении к обращенному синтезу апертуры антенны (ОСАА).
Методы и материалы. Обращенный синтез используется для построения радиолокационного изображения винта в радиолокационном датчике с монохроматическим зондирующим сигналом. Лопасти винта в моделях аппроксимируются разными геометрическими формами. Модели, используемые для описания отражений от винтов вертолетов и винтовых самолетов, имеют существенные отличия. В процессе перемещения каждая лопасть несущего винта вертолета совершает характерные движения (маховое движение, качание, закручивание), а также изгибается в вертикальной плоскости. Такие движения и изгибы лопастей оказывают влияние на фазовую структуру сигнала, отраженного от несущего винта. При разработке алгоритма построения изображения несущего винта на основе ОСАА необходимо максимально точно учесть закон изменения фазовой структуры отраженного сигнала.
Результаты. Установлено, что в сантиметровом диапазоне длин волн математическая модель сигнала, отраженного от несущего винта вертолета как системы лопастей, наиболее точно описывается представлением каждой лопасти набором изотропных отражателей, расположенных на передней и задней кромках лопасти. Учет маховых движений и изогнутых форм лопастей в модели сигнала, отраженного от винта вертолета, позволяет максимально приблизиться к особенностям реального сигнала.
Заключение. Разработанная модель, учитывающая маховые движения и изгибы лопастей несущего винта вертолета, может использоваться для совершенствования алгоритмов ОСАА, обеспечивающих построение радиолокационных изображений летательных аппаратов.

1. Экспериментальное обоснование модели отраженного от вертолета радиолокационного сигнала / О. В. Васильев, П. В. Кутахов, В. Г. Щекотилов, И. А. Юрчик // Радиотехника. 2001. № 11. С. 12–16.

2. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов / М. Е. Варганов, Ю. С. Зиновьев, Л. Ю. Астанин, А. А. Костылев, А. Я. Пасмуров, В. А. Сарычев, С. К. Слезкинский, Б. Д. Дмитриев.; под ред. Л. Т. Тучкова. М.: Радио и связь, 1985. 235 с.

3. Бартон Д. Радиолокационные системы / пер. с англ. П. Горохова, О. Казакова, А. Тупицына. М.: Воениздат, 1967. 480 с.

4. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория / Я. Д. Ширман, Ю. И. Лосев, Н. Н. Минервин, С. В. Москвитин, С. А. Горшков, Д. И. Леховицкий, Л. С. Левченко; под ред. проф. Я. Д. Ширмана; ЗАО "МАКВИС". М., 1998. 828 с.

5. Бакулев П. А. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. радио, 1964. 336 с.

6. Справочник по радиолокации: в 4 т. / под ред. М. Сколника. Т. 1. Основы радиолокации / пер. с англ.; под общ. ред. К. Н. Трофимова. М.: Сов. радио, 1976. 455 с.

7. Джонсон У. Теория вертолета: в 2 кн. / пер. с англ. Кн. 2. М.: Мир, 1983. 1024 с.

8. Юрьев Б. Н. Избранные труды: в 2 т. Т. 1. Воздушные винты. Вертолеты. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 553 с.

9. Зозуля В. Б., Лалетин К. Н., Гученко Н. И. Практическая аэродинамика вертолета Ми-2. М.: Воздушный транспорт, 1984. 176 с.

10. Романчук В. Н., Красильников В. В. Вертолет Ми-2. М.: Транспорт, 1972. 260 с.

11. Борисов Е. А., Леонтьев В. А., Новак В. Н. Анализ особенностей работы несущего винта с отрицательным выносом горизонтальных шарниров // Тр. МАИ. 2017. № 95. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=84476 (дата обращения 26.05.2019)

12. Акимов А. И. Аэродинамика и летные характеристики вертолетов. М.: Машиностроение, 1988. 144 с.

13. Вертолеты: справ. по аэродинамике, динамике полета, конструкции, оборудованию и технической эксплуатации / А. М. Володко, М. П. Верхозин, В. А. Горшков; под ред. А. М. Володко. М.: Воениздат, 1992. 557 с.

14. Вертолеты, расчет и проектирование: в 3 т. Т. 2. Колебания и динамическая прочность / М. Л. Миль, А. В. Некрасов, А. С. Браверман, Л. Н. Гродко, М. А. Лейканд; под ред. М. Л. Миля. М.: Машиностроение, 1967. 424 с.

15. Bullard B. D., Dowdy P. C. Pulse Doppler signature of a rotary-wing aircraft // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 1991. Vol. 6, iss. 5. P. 28–30.

16. Fliss G. G. Tomographic radar imaging of rotating structures // Proc. SPIE Vol. 1630, Synthetic Aperture Radar. 1992. P. 199–207. doi: 10.1117/12.59018

17. Rotander C. E., Von Sydow H. Classification of helicopters by the L/N-quotient // Proc. of the Radar 97 (Conf. Publ. 449), 14–16 Oct. 1997, Edinburgh, UK. Piscataway: IEEE, 1997. P. 629–633.

18. Tikkinen J. M., Helander E. E., Visa A. J. E. Joint utilization of incoherently and coherently integrated radar signal in helicopter categorization // IEEE Intern. Radar Conf., 9–12 May 2005, Arlington, VA, USA. Piscataway: IEEE, 2005. P. 540–545. doi: 10.1109/RADAR.2005.1435885