Методы самонаведения истребителей и ракет класса «воздух-воздух» на групповую воздушную цель

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 
 

СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
МЕТОДЫ  САМОНАВЕДЕНИЯ  
ИСТРЕБИТЕЛЕЙ  И  РАКЕТ  
КЛАССА  «ВОЗДУХ–ВОЗДУХ»  
НА  ГРУППОВУЮ  ВОЗДУШНУЮ  ЦЕЛЬ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск 

СФУ 
2014 

 

УДК 623.46 
ББК  68.541 
М545 
 
Авторы:  
А. В. Богданов, доктор технических наук, профессор;  
А. А. Филонов, доктор технических наук, доцент;  
А. А. Ковалёв, кандидат технических наук;  
А. А. Кучин, кандидат технических наук (руководитель авторского 
коллектива); 
И. В. Лютиков, кандидат технических наук 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
О. В. Васильев, доктор технических наук, профессор ВА ВКО 
им. Г. К. Жукова; 
Д. С. Викторов, доктор технических наук, ведущий конструктор 
ОАО «БАНС» 
 
 
 
 
 
 
М545 
 
Методы самонаведения истребителей и ракет класса 

«воздух–воздух» на групповую воздушную цель: монография / 
под ред. А. А. Кучина. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. – 168 с. 
ISBN 978-5-7638-3079-8 
 
Рассмотрены методы самонаведения истребителя и управляемой ракеты 
класса «воздух–воздух» на элемент групповой воздушной цели. Приведены 
алгоритмы распознавания направления полета пущенной противником 
управляемой ракеты класса «воздух–воздух» в бортовой РЛС истребителя. 
Предназначена инженерам и научным работникам, занимающимся исследованиями в области радиолокации. Может быть полезна студентам и аспирантам. 
 

Электронный вариант издания см.: 
УДК 623.46 

http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 68.541 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-3079-8 
© Сибирский федеральный 
университет, 2014 

 
Введение 

3 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Анализ военно-политической обстановки в мире свидетельствует 
о значительном повышении роли ВВС в вооруженных конфликтах [1–13]. 
Это обусловлено в основном тем, что они способны оказывать внезапное силовое воздействие на важнейшие элементы военного и экономического потенциала противника, оперативно перенацеливать, сосредоточивать ударную 
мощь и существенно влиять на характер вооруженного конфликта на театре 
военных действий. При этом основной акцент делается на групповой характер применения авиации, когда ее разнородные силы будут действовать 
в едином оперативно-тактическом построении. При решении боевых задач 
применяются сомкнутые, разомкнутые и рассредоточенные БП истребителей, 
за основу которых принимается их пара.  
Сомкнутые БП характеризуются взаимным расположением самолётов в паре или пар в звене с интервалами и дистанциями 20–500 м [1, 2]. 
Разомкнутый БП отличается увеличенными дистанциями и интервалами (до единиц километров) между самолётами (звеньями) в пределах визуальной или приборной видимости [1, 2]. 
В рассредоточенном БП самолёты (звенья) расположены друг относительно друга за пределами визуальной видимости. 
Определенным образом функционально связанное в пространстве расположение самолётов тактической авиации, объединенных в группу и действующих по единому замыслу, представляет собой ГВЦ, которую с точки зрения ракетного воздействия на неё можно классифицировать [14–25] по численному и типовому составу, функциональному назначению самолётов 
в группе по принципу «ведущий–ведомый» и характеру полёта по принципу 
«стационарный полёт–манёвр в группе–манёвр составом группы». 
Основным способом уничтожения авиации противника [1, 2] в воздухе является воздушный бой. Наличие в составе авиационных эшелонов 
ударных тактических истребителей с увеличенным боевым радиусом, оснащенных управляемым оружием класса «воздух–поверхность» большой 
дальности, создает угрозу их массового проникновения к объектам оперативно-стратегического назначения, что обусловливает необходимость первоочередной борьбы с воздушным противником на дальних подступах путем ведения дальних групповых воздушных боев с применением ракет 
класса «воздух–воздух» большой и средней дальности.  
Из анализа проведенных имитационных, полунатурных и натурных [7] воздушных боев следует, что если они начинаются с взаимного 
применения ракет класса «воздух–воздух» большой и средней дальности, 
то не более 30 % из них завершаются на ближних дистанциях. 

 
Введение 

4 

Одним из приоритетных направлений развития парка УР средней 
и большой дальности следует считать использование в них АРГС [26–29]. 
Так, например, самолёт F-14 может быть оснащён шестью ракетами класса 
«воздух–воздух» с АРГС типа АIМ–54 (большой дальности) [21], на самолёте F-15 может находиться до восьми ракет с АРГС типа Хьюз AMRAM 
АIМ-120А (средней дальности) [30, 31], а на самолёте F/А-18 – до десяти 
таких ракет [21]. На отечественных истребителях типа Су-34 могут также 
находиться до восьми УР средней дальности типа РВВ-АЕ с АРГС, а на 
самолётах типа Су-35 и Су-37 – до десяти таких ракет [32]. Самолет F-22 
при выполнении функции противовоздушной обороны также может нести 
до 4 ракет AMRAAM AIM-120 с АРГС [33, 34]. Кроме ракет AMRAAM 
AIM-120 различных модификаций разрабатываются перспективные УР 
с АРГС Meteor и FMRAAM. 
Перспективным приемом применения УР с АРГС класса «воздух–
воздух» по ГВЦ является практически одновременное наведение нескольких ракет на несколько воздушных целей из состава группы по заданному 
с борта истребителя виду ЦР, т. е. реализация индивидуального наведения 
ракеты на заданную цель из состава группы. При этом возникает необходимость в обязательном выполнении следующих требований: 
• все цели в составе группы должны быть разрешены в БРЛС истребителя для выдачи в АРГС ракет достоверного предстартового ЦУ; 
• все цели в составе группы должны быть также разрешены в АРГС 
ракеты на этапе ее самонаведения на ГВЦ для эффективного индивидуального наведения УР на заданную в соответствии с ЦУ воздушную цель 
в группе. 
При полёте целей в сомкнутом боевом порядке, когда линейное расстояние между самолётами в группе составляет 150–300 м, все они на типичных значениях дальностей обнаружения целей в БРЛС истребителя 
и АРГС ракеты будут находиться в главном луче ДНА. Данное обстоятельство и обусловливает необходимость в первоочередном решении задачи 
разрешения целей в группе. 
В общем случае БРЛС истребителя и АРГС ракеты как информационно-вычислительные подсистемы входят в состав РЭСУ [27, 28], главным 
содержанием которой являются: 
• совокупность алгоритмов обработки информации, позволяющих 
осуществлять на борту истребителя или ракеты обнаружение, разрешение, 
сопровождение и распознавание атакуемых воздушных целей; 
• методы самонаведения истребителей и ракет (алгоритмы функционирования соответствующих РЭСУ), которые должны обеспечивать не 
только полёт ЛА по определённой траектории, но и необходимые условия 
для эффективной работы алгоритмов обработки информации, позволяю

 
Введение 

5 

щие извлечь её из отражённых от воздушных целей радиолокационных 
сигналов [27, 28]. 
В [16–20, 27, 28, 39] показано, что для осуществления эффективной 
атаки элементов ГВЦ необходимо в первую очередь обеспечить в БРЛС 
истребителя и АРГС ракеты селекцию целей из состава сомкнутого БП 
(находящихся в главном луче ДНА) с точки зрения их разрешения и распознавания. Наиболее эффективным путём разрешения воздушных целей, 
осуществляющих полёт в сомкнутых БП (находящихся в главном луче 
ДНА БРЛС и АРГС), является использование алгоритмов, основанных на 
применении узкополосной доплеровской фильтрации (УДФ) отраженных 
сигналов при их спектральном анализе в БРЛС или АРГС, построенных по 
импульсно-доплеровскому принципу обработки сигналов. Применение такого принципа построения бортовых радиолокационных систем позволяет 
использовать в них при обработке сигналов длительное их когерентное накопление или узкополосную доплеровскую фильтрацию отражённых сигналов. В [50] показано, что её применение позволит осуществить на дальностях, в несколько раз превышающих дальности обнаружения целей 
в БРЛС и АРГС ракеты, разрешение элементов ГВЦ с линейным расстоянием между ними 50–300 м. 
Однако из-за имеющейся неоднозначности «угол–доплеровская частота» [50] возможны ситуации, когда скоростные и угловые флюктуации 
целей в группе взаимно компенсируются, что приводит к неразрешению 
целей по доплеровской частоте в БРЛС истребителя или АРГС ракеты даже при использовании узкополосной доплеровской фильтрации. 
В [69] приведён обзор алгоритмов работы бортовых радиолокационных систем, построенных по импульсно-доплеровскому принципу обработки сигналов, при обеспечении наведения нескольких ракет на несколько элементов ГВЦ (находящихся в главном луче ДНА БРЛС и АРГС) по 
заданному из БРЛС истребителя целераспределению. При этом селекция 
целей в АРГС осуществлялась либо только за счёт их разрешения, либо 
разрешения и распознавания элементов ГВЦ. Данный анализ показал, что 
разработанные алгоритмы позволяют эффективно осуществить в БРЛС истребителя и АРГС ракеты селекцию элементов ГВЦ путем разрешения целей на основе узкополосной доплеровской фильтрации отражённых от них 
радиолокационных сигналов и распознавания состояния разрешаемых 
элементов ГВЦ на этапе их сопровождения.  
Информативная ёмкость отражённого сигнала во многом определяется условиями его радиолокационного наблюдения в БРЛС истребителя 
и АРГС ракеты. Обеспечить требуемые условия наблюдения отраженных от ГВЦ сигналов в БРЛС и АРГС можно за счет применения соответствующих методов самонаведения ЛА. Созданию условий, которые 

 
Введение 

6 

позволили бы обеспечить необходимую информативную ёмкость отражённых радиолокационных сигналов, а алгоритмы их обработки эффективно 
могли бы извлечь из них необходимую информацию о состоянии ГВЦ, 
и посвящена данная монография, где основное внимание уделено синтезу 
методов самонаведения истребителя и ракеты на элементы ГВЦ. 
В зоне обзора БРЛС истребителя как основного источника информации может одновременно находиться несколько управляемых ракет противника, пущенных на различные истребители. В зависимости от степени 
угрозы со стороны каждой из пущенных ракет противника решения, принимаемые летчиком истребителя, могут находиться в следующем диапазоне [1]: 
• обеспечение выполнения боевой задачи – ракета наводится «не на 
меня» – отсутствие угрозы; 
• организация защиты самолета – ракета наводится «на меня» – максимальная угроза: 
манёвр с обеспечением выполнения боевой задачи (тактический 
отворот); 
манёвр со срывом боевого задания, т. е. выход из атаки (гарантированный отворот). 
Вид и эффективность подобного маневрирования напрямую зависят 
от времени начала манёвра. 
Для организации эффективной защиты самолета от пущенной 
на него управляемой ракеты на его борту необходима следующая информация: скорость полета пущенной на истребитель управляемой 
ракеты противника, дальность до нее, направление ее подлета к истребителю. 
Значительное место в данной монографии занимают вопросы разработки метода распознавания направления полёта пущенной ракеты противника по принципу «на меня – не на меня» и синтеза алгоритма, его реализующего, с оценкой времени до встречи ракеты с истребителем при наведении «на меня» в режиме ее сопровождения в БРЛС истребителя. 
 
 

1. Анализ радиоэлектронных систем управления  
истребителем и ракетой 

7 

1. 
АНАЛИЗ  РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ  СИСТЕМ   
УПРАВЛЕНИЯ  ИСТРЕБИТЕЛЕМ  И  РАКЕТОЙ 
 
 
1.1. Назначение, состав и алгоритмы функционирования 
радиоэлектронной системы управления  
истребителем и ракетой класса «воздух–воздух» 
 
С учетом того, что состав, особенности построения и выполняемые 
функции РЭСУ истребителя с БРЛС и ракеты с АРГС идентичны, далее 
будем употреблять аббревиатуру РЭСУ ЛА. 
На рис. 1.1. приведена структура РЭСУ ЛА, принцип работы которой 
пояснён в [27, 28]. 
В общем случае текущее состояние ЛА характеризуется вектором 
управляемых фазовых координат Xу. Вектор требуемых фазовых координат Xт определяет требуемую фазовую траекторию (метод самонаведения) ЛА. 
В процессе управления ЛА векторы требуемых и управляемых фазовых координат, а также вектор XВЦ состояния ВЦ преобразуются в параметр рассогласования Δ. 
Векторы ξи (шумы измерений) и ξу (возмущения объекта управления 
ЛА) на рис. 1.1. показывают воздействие на РЭСУ случайных возмущений. 
Величина δр характеризует отклонение рулевых органов ЛА.  
Важнейшей частью РЭСУ, её «мозгом», является информационновычислительная система – БРЛС для истребителя и АРГС для ракеты, 
предназначенная для информационного обеспечения процесса управления. 
В её состав входят [27, 28] датчики информации (измерители) различной 
физической природы, основными из которых являются радиоэлектронные, 
осуществляющие формирование параметров рассогласования, непосредственно воздействующих на САУ (СУР). 
Так, САУ (СУР) преобразует параметры рассогласования в соответствующие отклонения рулевых органов ЛА, которые должны наилучшим 
(оптимальным по заданному критерию) образом обеспечивать выполнение 
цели управления.  
На примере АРГС ракеты рассмотрим её обобщённую структурную 
схему (рис. 1.2.) [27, 28]. 
Оценка фазовых координат полёта ракеты осуществляется на основе 
информации от датчиков собственного движения. Так, собственные ускорения ракеты в горизонтальной jг и вертикальной jв плоскостях управления 

Методы самонаведения истребителей и ракет класса «воздух–воздух»  
на групповую воздушную цель 

8 

оцениваются акселерометрами, ориентированными по соответствующим 
осям [27, 28]. 
Информация о фазовых координатах, связанных с полётом цели, 
формируется на основе радиолокационного контакта с целью. 
 
 
 

 
 
Рис. 1.1. Структура РЭСУ ЛА 
 
 
 

 
 
Рис. 1.2. Обобщённая структурная схема  
АРГС ракеты 

1. Анализ радиоэлектронных систем управления  
истребителем и ракетой 

9 

Так, в автоселекторе скорости измеряется скорость сближения Vсбл 
ракеты с ВЦ, в угломере – углы пеленга φг, φв ВЦ и угловые скорости вращения ωг, ωв линии визирования «ракета–цель» соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в дальномере – дальность D между 
ракетой и целью. По данным измерений бортовой вычислитель (входит 
в состав модуля алгоритмического обеспечения обработки сигналов, на 
рис. 1.2. не показан) решает следующие задачи [27, 28]: 
• на основе априорных сведений формирует оценки необходимых 
для реализации соответствующего метода самонаведения параметров относительного и абсолютного полётов цели и ракеты, которые определяются косвенно; 
• выбирает метод самонаведения ракеты на цель; 
• анализирует помеховую обстановку и при необходимости включает определённые средства помехозащиты, подключает нерадиотехнические 
измерители либо перенацеливает ракеты на другую ВЦ или постановщик 
помех; 
• формирует сигналы подготовки и управления радиовзрывателя. 
В вычислителе параметров рассогласования для выбранного метода 
определяются параметры рассогласования в горизонтальной Δг и верти-
кальной Δв плоскостях управления соответственно, характеризующие степень несоответствия действительных параметров полёта ракеты их требуемым значениям. 
В свою очередь, СУР (рис. 1.1) преобразует параметры рассогласования в отклонения рулевых органов ракеты, обеспечивает автоматическое 
выполнение различных режимов её полёта, решает задачи стабилизации, 
повышения устойчивости, ограничения по перегрузкам [27, 28]. 
В [26–28, 35, 36] рассмотрены основные характеристики и особенности функционирования существующих АРГС, а также обоснованы следующие требования, которым должны будут удовлетворять перспективные 
АРГС 5-го поколения.  
1. Использование в качестве зондирующего сигнала когерентных 
импульсных последовательностей с высокими (при наведении ракеты 
в переднюю полусферу) и средними (при наведении ракеты в заднюю полусферу) частотами повторения импульсов, что позволит обеспечить максимальные дальности обнаружения воздушных целей на встречных и догонных курсах. 
2. Применение в качестве антенны АРГС плоской волноводно-щелевой 
антенной решетки, а в перспективе – фазированной антенной решетки. 
3. Большая дальность обнаружения целей. 
4. Высокое разрешение по угловым координатам, скорости и дальности. 

Методы самонаведения истребителей и ракет класса «воздух–воздух»  
на групповую воздушную цель 

10 

5. Высокоинтеллектуальная, адаптивная обработка сигналов и помех, 
при которой ракета будет способна выбирать заданные ВЦ для их атаки. 
6. Комплексирование пассивного, полуактивного и активного каналов в интересах повышения точности и помехозащищенности. 
7. Высокая скрытность работы и помехозащищенность. 
Основные характеристики, особенности функционирования и требования, которым должны удовлетворять перспективные БРЛС, являются 
практически аналогичными приведенным выше. 
Задача управления наведением летательного аппарата на воздушную 
цель, в процессе которого в его БРЛС или АРГС необходимо дополнительно обеспечить требуемые (наилучшие) условия для радиолокационного 
наблюдения, может быть решена [27, 28, 55] за счет выбора положений 
измерителей (БРЛС или АРГС). При этом положение измерителей относительно воздушной цели определяется реализуемым на борту летательного 
аппарата методом самонаведения.  
В данном случае под методом самонаведения истребителя понимается закон формирования требуемой фазовой траектории, при полёте по которой дополнительно создаётся эффект радиолокационного синтезирования апертуры антенны [27, 28, 39, 55]. В свою очередь, под методом самонаведения ракеты понимается [27] закон формирования на основе её 
радиолокационного контакта (посредством АРГС) с атакуемой целью требуемой фазовой траектории, наведение по которой позволит поразить 
цель. 
В настоящее время для наведения истребителей на воздушную цель 
применяются следующие методы [1, 27, 28]: «кривая атаки»; «параллельное сближение»; «наведение в наивыгоднейшую упрежденную точку 
встречи»; «комбинированный» на основе методов «прямое сближение» 
и «кривая атаки»; «наведение на упрежденную зону пуска (прямая атака)».  
1. Кривая атаки. Наиболее широко применяемый метод наведения. 
Формирует направление полета в точку встречи ракеты с целью, при этом 
траектория полёта представляет собой линию непрерывных точек пуска. 
Применяется на всех этапах атаки с использованием как прямоугольной, 
так и лучевой систем координат в авиационных комплексах МиГ-25, МиГ31, Су-27 и ряде других. На борту некоторых истребителей метод «кривая 
атаки» используется на конечном участке, в зоне пуска. Основными недостатками являются увеличение ракурса в процессе атаки и повышенный 
расход перегрузки. Применение метода на этапе дальнего самонаведения 
ведет к некоторому ограничению зоны возможных атак. 
2. Параллельное сближение. Траектория прямолинейного движения 
истребителя в точку его встречи с целью с сохранением начального ракурса. 
Реализован в истребителях МиГ-31Б, МиГ-З1М. К особенностям следует