1. Hovedstadiene i utviklingen av AWACS
Hovedproblemet som oppstår i utformingen av AWACS er at (for å oppnå store måldetekteringsområder) må radaren nødvendigvis ha et stort antenneområde, og som regel er det ingen steder å plassere den om bord. Den første vellykkede AWACS ble utviklet for mer enn 60 år siden og forlater fortsatt ikke scenen. Den ble opprettet på grunnlag av en dekktransportør og fikk navnet E2 Hawkeye.
Sopp
Hovedideen med alle AWACS på den tiden var å plassere en roterende antenne i en "sopp" som ligger over flykroppen.
Radaren bestemmer koordinatene til målet ved å måle målets rekkevidde og to vinkler: horisontalt og vertikalt (azimut og høyde). Det er ganske enkelt å oppnå høy nøyaktighet av avstandsmåling - det er nok til å nøyaktig bestemme returtiden for ekkosignalet som reflekteres fra målet. Bidraget til vinkelmålefeilen er vanligvis mye større enn bidraget fra avstandsfeilen. Mengden vinkelfeil bestemmes av radarstrålens bredde og er vanligvis omtrent 0,1 strålebredde. For flate antenner kan bredden bestemmes av formelen α = λ / D (1), hvor:
α er strålens bredde, uttrykt i radianer;
λ er radarbølgelengden;
D er antennelengden langs den tilsvarende koordinaten (horisontalt eller vertikalt).
Ved den valgte bølgelengden, for å begrense strålen så mye som mulig, må antennestørrelsen maksimeres basert på flyets evner. Men en økning i størrelsen på antennen fører til en økning i midten av "soppen" og forverrer aerodynamikken.
Ulemper med pannekake
Hokai -utviklerne bestemte seg for å slutte å bruke flate antenner og byttet til en TV -antenne av typen "bølgekanal". En slik antenne består av en langsgående stang, over hvilken et antall vibratorrør er installert. Som et resultat er antennen bare plassert i horisontalplanet. Og "sopp" -hetten blir heller til en horisontal "pannekake", som nesten ikke ødelegger aerodynamikken. Strålingsretningen til radiobølger forblir horisontal og sammenfaller med bommens retning. Diameteren på "pannekaken" er 5 m.
Selvfølgelig har en slik antenne også alvorlige ulemper. Med en valgt bølgelengde på 70 cm er azimutstrålens bredde fortsatt akseptabel - 7 °. Og høydevinkelen er 21 °, noe som ikke tillater måling av målhøyde. Hvis uvitende om høyden er ubetydelig, når du sikter jagerbombere (IS), på grunn av evnen til ombordradaren (radaren) til å måle selve målhøyden, er slike data ikke nok til å skyte opp missiler. Det er ikke mulig å begrense strålen ved å redusere bølgelengden, siden "bølgekanalen" ved korte bølgelengder fungerer dårligere.
Fordelen med 70 cm -området er at det øker synligheten til smugfly betydelig. Deteksjonsområdet for en konvensjonell IS er estimert til 250-300 km. Den lille massen av Hokai og billigheten har ført til at produksjonen ikke er avbrutt.
AWACS
Kravet om å øke registreringsområdet og forbedre sporingsnøyaktigheten førte til utviklingen av en ny AWACS AWACS basert på passasjer Boeing-707. En flat vertikal antenne på 7, 5x1, 5 m ble plassert i "soppen" og bølgelengden ble redusert til 10 cm. Som et resultat av dette ble strålebredden redusert til 1 ° * 5 °. Nøyaktigheten og støyimmuniteten til radaren har økt dramatisk. IS -deteksjonsområdet har økt til 350 km.
Analog av AWACS i Sovjetunionen
I Sovjetunionen ble den første AWACS utviklet på grunnlag av Tu-126. Men egenskapene til radaren var middelmådige. Så begynte de å utvikle en analog av AWACS. Ingen tungt passasjerskip ble funnet. Og de bestemte seg for å bruke transportflyet Il-76, som ikke var særlig egnet for AWACS.
Overdreven flybredde, stor masse (190 tonn) og uøkonomiske motorer forårsaket overdreven drivstofforbruk. Dobbelt så mye som AWACS. Stabilisatoren, hevet til toppen av kjølen og plassert bak "soppen", da antennen vendte seg mot halesektoren, forårsaket at radarstrålen ble reflektert til bakken. Og forstyrrelsen forårsaket av refleksjoner fra baksiden fra bakken forstyrret i stor grad påvisning av mål i halesektoren.
Ingen radaroppgraderinger kan eliminere ulempene med denne transportøren. Selv å bytte motorer med mer økonomiske brakte ikke drivstofforbruket til nivået på AWACS. Deteksjonsområdet og nøyaktigheten var nesten like god som AWACS. Men AWACS vil også bli faset ut i årene som kommer. Forskjellen i medier påvirker også operatørenes arbeid. IL-76 er ikke et passasjerfly, komfortnivået i det er ikke høyt. Og trettheten til mannskapet ved slutten av skiftet er betydelig høyere enn i Boeing-707.
Era AFAR
Fremkomsten av radar med aktive fasede antennefiler (AFAR) har forbedret radarytelsen betydelig. AWACS dukket opp uten "soppen". For eksempel FALKON basert på Boeing-767. Men også her førte bruken av de ferdige mediene ikke til gode resultater. Tilstedeværelsen av en vinge midt på flykroppen førte til at siden AFAR måtte deles i to. AFAR, installert foran vingen, strålte fremover og sidelengs. Og AFAR bak vingen - bakover -sidelengs. Men det var ikke mulig å få en AFAR av et stort område.
Vår A-100 sto igjen med en "sopp". I stedet for en roterende antenne ble det installert en AFAR inne i "soppen". Det var nødvendig å bytte transportøren, men dette skjedde ikke. Deteksjonsområdet er (angivelig) økt til 600 km. Men transportørens feil forsvant ikke. A-50-parken er i en beklagelig tilstand. Av de resterende flyene flyr 9 (og selv da sjelden). Tilsynelatende er det ikke nok penger til vanlige flyreiser. Mangelen på vanlige AWACS-flyvninger fører til det faktum at fienden er overbevist om at hans lavahøyde missilskyttere fra Tomahawk-typen lett vil passere grensen vår ubemerket.
I motsetning til USA er det ingen ballongradarer i Russland for å vokte maritime grenser. Og åsene på kysten, hvor det ville være mulig å installere en overvåkingsradar, er heller ikke overalt. På land er situasjonen enda verre. Tomahawks, ved å bruke terrengets folder, kan passere radarstasjonen på bare noen få kilometers avstand. Det antas at cruisemissiler (CR) flyr over land i en høyde av 50 m. Imidlertid har moderne digitale kart over området blitt så detaljerte at de til og med kan vise individuelle høye gjenstander. Deretter kan høydeflyprofilen plottes på merkbart lavere høyder. Over sjøen flyr KRs i høyder på omtrent 5 m. Følgelig gjelder erklæringen fra forsvarsdepartementet om opprettelse av et kontinuerlig radarfelt i Russland ikke for KR.
En nyskapende idé
Konklusjonen antyder seg selv - det er nødvendig å utvikle en spesialisert transportør som lar deg plassere et stort område AFAR, konseptet som forfatteren foreslår.
Etter hans mening vil massen til en slik AWACS være betydelig mindre enn AWACS -massen. Og deteksjonsområdet ꟷ er mye større. Kostnaden per driftstime vil være moderat. Dette gjør det mulig å gjennomføre vanlige flyreiser (men selvfølgelig ikke etter planen). Samtidig er det viktig at fienden ikke vet når, hvor og langs hvilken bane flykten vil finne sted.
2. Begrunnelse av konseptet med en lovende UAV AWACS
Det forrige verdensomspennende konseptet "AWACS -fly - luftkommandopost" er håpløst utdatert. AWACS er i stand til å slippe all informasjon på en høyhastighets linje til en bakkekommando i en avstand på 400-500 km. Om nødvendig kan du bruke en UAV -repeater, som vil øke kommunikasjonsområdet til 1300 km. Tilstedeværelsen av et stort mannskap ombord på det tidligere AWACS gjør det nødvendig å tildele informasjonssikkerhetsoffiserer på vakt for deres beskyttelse. Derfor blir kostnaden for en times drift av dem uoverkommelig.
Videre er bare UAV AWACS vurdert. Vi vil også forlate kravet om å sikre det samme deteksjonsområdet i alle retninger. I de fleste tilfeller patruljerer AWACS i en sikker sone og overvåker hva som skjer i fiendens sone eller i et gitt område på sitt eget territorium. Derfor vil vi kreve at AWACS må ha minst en sektor med en bredde på 120 °, der det er et økt deteksjonsområde. Og i de resterende sektorene er det bare selvforsvar.
Det eneste stedet på flyet hvor en stor APAR kan plasseres er siden av flykroppen. Men midt på flykroppen er det vanligvis en vinge. Selv når du bruker opplegget, det øvre planet (som på IL-76), vil vingen ikke tillate visning av den øvre halvkule. Veien ut av situasjonen vil være å heve AWACS -banen til en slik høyde at for den vil nesten alle målene være under. Og ingenting hindrer oppdagelsen av dem.
Det vil bli noe lettere å oppdage mål i stor høyde hvis du bruker en V-formet vinge. Uten tap av vingekvalitet kan stigningsvinkelen være opptil 4 °. Da vil den maksimale måldeteksjonsvinkelen der radarstrålen ennå ikke reflekteres fra vingen være 2ꟷ3 °. La oss anta at AWACS ligger i 16 km høyde. Hvis målet deretter flyr i maksimal høyde for IS på 20 km, vil det være i AWACS -deteksjonssonen til det flyr i en avstand på mindre enn 80 km. Hvis det er nødvendig å følge dette målet på nærmere avstander, kan AWACS vippe langs en rulle med ytterligere 5 ° og fortsette å spore opp til en rekkevidde på 30 km.
For å redusere vekten til AFAR, må den utføres ved hjelp av teknologien for avgivelse av kledning, der utslippsslittene kuttes inn i kledningen og forsegles med glassfiber. Transmittermodulene (TPM) til AFAR er festet til huden, og overflødig varme fra TPM dumpes direkte på huden. Som et resultat reduseres massen av APAR betydelig.
3. UAVs utforming og oppgaver
Det skal huskes at forfatteren ikke er spesialist på flykonstruksjon. Vist på fig. 1, gjenspeiler diagrammet (samt dimensjoner) heller kravene til plassering av radarantenner. Dette er ikke en blåkopi for en ekte UAV.
Det antas at startvekten til UAV vil være 40 tonn. Vingespennet er 35ꟷ40 m. Flyhøyden er 16ꟷ18 km. Med en hastighet på ca 600 km / t. Motoren må være økonomisk. Motoren etter Global Hawk -designet, bør motoren til et passasjerfly tas. For eksempel PD-14. Og endre den for flyging i høyder. Drivstoffvekt 22 tonn. Flytid ikke mindre enn 20 timer Start / løpslengde 1000 m.
Den høye vingestillingen tillater ikke bruk av et konvensjonelt landingsutstyr med tre søyler. Vi må bruke et sykkelunderstell som U-2. Selvfølgelig vil det ikke fungere her å slå rullebanen med vingen på slutten av løpet, som på U-2. Og det er vanskelig å bruke støttehjulene forlenget til siden. På grunn av det faktum at sideflaten var okkupert av AFAR.
Det er foreslått å gjøre de siste 7 m av vingen folding, som på skipets fly. Men de skal ikke stige, men synke nedover i en vinkel på 40–45 °. For ikke å røre rullebanen. Støttehjul er installert på vingespissene. Som, ved plutselige vindkast, løper inn i rullebanen. Den lange vingelengden gir lav belastning på hjulet. På slutten av løpet, hviler UAV på en av dem.
Deretter vil vi vurdere mulighetene for å plassere en side AFAR. Den beste radarytelsen oppnås når antennen har størst mulig areal og antenneformen er nær en sirkel eller firkant. Dessverre, på en ekte UAV, vil formen alltid avvike vesentlig fra den optimale - høyden er mye mindre enn lengden.
Valget av form og størrelse på flykroppen kan bare utføres av erfarne flyingeniører. La oss nå vurdere to teoretisk mulige varianter av APAR -formen, som har samme område. Det første alternativet (16x2, 4 m) vil bli ansett som det mest realistiske. Og den andre (10, 5x3, 7 m) - krever ytterligere studier.
La oss vurdere det første alternativet, der flykroppens lengde vil være 22 m. Designfunksjonen er tilstedeværelsen av et langstrakt luftinntak som passerer under vingen. Dette gjorde det mulig å øke høyden på sideoverflaten til flykroppen. AFAR er avbildet med en strekpunktlinje.
AFAR opererer i bølgelengdeområdet 20 - 22 cm, noe som gjør det mulig å bruke en AFAR for å løse problemene med radar, tilstandsidentifikasjon og anti -jamming -kommunikasjon med kommandoposten. En annen fordel med dette området (i sammenligning med intervallet 10 cm for A-50) er at bildeforsterkeren til stealth-mål, fra bølgelengder på 15-20 cm, øker med økende bølgelengde.
I nesen (under kåpen) er det en elliptisk AFAR med en størrelse på 1,65 × 2 m. På grunn av at neseantennen ikke gir den nødvendige azimutmålingens nøyaktighet, er to rent mottakende AFAR i tillegg plassert i forkantene av vingen. Avstanden fra flykroppen til vingeantennen er 1,2 m. Vingen AFAR er en linje på 96 mottaksmoduler med en total lengde på 10,6 m.
Arbeidsområde for vinkler nasal AFAR ± 30 ° * ± 45 °. Bruken av vingemonterte APAR-er vil noe øke deteksjonsområdet (med 15%). Men målefeilen til asimuten vil avta radikalt (med en faktor 5-6).
I haleseksjonen er det bare kommunikasjonslinjeantennen. Derfor, i synsfeltet på den bakre halvkule, er det en "død" sone med en bredde på ± 30 °.
For å spare flyets vekt bruker kommunikasjonskomplekset samme AFAR som hovedkanalen. Med deres hjelp tilbys høyhastighet (opptil 300 Mbit / s) og støyimmun overføring av informasjon til et kommunikasjonspunkt på bakken eller skipet. For å motta informasjon på kommunikasjonspunkter, er mottakere i området 20ꟷ22 cm installert. Det er ingen spesielle krav til antennene til disse mottakerne. Fienden kan ikke skape forstyrrelser av slik kraft, noe som kan undertrykke signalet fra AWACS -radaren. Og det er mulig å overføre informasjon fra et kommunikasjonspunkt til AWACS ved lave hastigheter.
3.1. Radardesign
AFAR -siden skal være plassert 25 cm under vingens nedre kant. Deretter kan den skanne den nedre halvkule i hele azimutområdet på ± 60 ° tilgjengelig for den. På den øvre halvkule, i høydevinkler på mer enn 2 - 3 °, begynner vingen å forstyrre. Derfor er AFAR delt i to halvdeler. Fronten er plassert under vingen og kan ikke skanne oppover. Den bakre halvdelen kan skanne oppover i et azimutområde på ± 20 °, der strålen ikke berører verken vingen eller stabilisatoren. Høyden skanning av denne halvdelen vil være fra + 30 ° til -50 °.
Lateral AFAR inneholder 2880 PPM (144 * 20). Pulseffekt PPM 40W. Strømforbruket til denne AFAR er 80 kW. Bjelkebredden er 0,8 ° * 5,2 °, noe som er enda noe smalere enn AWACS. Derfor vil nøyaktigheten av målsporing være høyere enn AWACS. Spesielt store gevinster forventes i måloppdagelses- og sporingsområdet. For det første er AWACS -antenneområdet 10 kvadratmeter. m. Og AFAR -området er 38 kvm. m. For det andre skanner AWACS -antennen jevnt hele 360 °. Og den laterale AFAR bare dens 120 ° og selv da ujevnt: i de retningene der det er mistanke om tilstedeværelse av et mål, sendes mer energi, og usikkerheten elimineres (det vil si at deteksjonsområdet i disse retningene øker).
Neseantennen inneholder 184 PPMer med 80 W pulserende effekt og væskekjølt. Strålebredde 7,5 * 6 °, skanningsvinkler ± 60 ° i asimut og ± 45 ° i høyde.
Maksimalt strømforbruk for radaren er 180 kW. Totalvekten til radaren er 2ꟷ2,5 tonn. Hovedkostnaden for radarmodellen vil tilsynelatende beløpe seg til 12ꟷ15 millioner dollar.
4. Oppgaver og funksjon av AWACS
Når den brukes i et maritimt teater, må en UAV gi informasjonsstøtte for KUG i en avstand på opptil 2ꟷ2,5 tusen km fra hjemmeflyplassen. Selv på slike avstander kan den være på vakt i minst 12 timer. I tjenesteområdet må UAV beskyttes av KUG luftforsvarssystem, det vil si at den må fjernes til en avstand på ingen mer enn 150-200 km. Hvis det er fare for et angrep, må UAV returnere under beskyttelse av KUG i en avstand på ikke mer enn 50 km. I denne situasjonen må UAV -radaren og KUG -radaren fordele deteksjonssonene for å angripe luftmål. På den nedre halvkule oppdager den en UAV og høyere mål - en luftforsvarsradar.
La oss ta i betraktning at med en flygehøyde på 16 km vil deteksjonsradiusen til fiendtlige skip være 520 km. Det vil si at den oppnådde rekkevidden til kontrollsenteret vil sikre lanseringen av Onyx-missilsystemet mot skipet på hele flyområdet.
Ved eskortering av hangarskip og UDCer som ikke har dekk -AWACS, kan UAV delta i handlingene til luftvingen. I tillegg til den tradisjonelle deteksjonen av luft- og sjømål, er UAV i stand til å oppdage fiendens radiokontrastmål, samt banen til kanoner av stor kaliber, ved å bruke det ekstremt høye energipotensialet til AFAR. I tillegg kan UAV oppdage pansrede kjøretøy i bevegelse.
5. Radarens ytelsesegenskaper
Laterale AFAR -egenskaper
Deteksjonsområde i retning av aksen til sideantennen:
- jagerfly type F-16 med bildeforsterker 2 kvm. m i en høyde på 10 km - 900 km;
- RCC med bildeforsterker 0, 1 kvm. m - 360 km;
- guidet missil type AMRAAM med en effektiv reflekterende overflate (EOC) 0,03 kvm. m - 250 km;
- artilleriskall av 76 mm kaliber med en bildeforsterker på 0, 001 kvm. m - EOP 90 km;
- en missilbåt med et bildeforsterkerrør på 50 kvm. m - 400 km;
- destroyer med bildeforsterker 1000 kvm. m - 500 km;
- en tank som beveger seg med en hastighet på 3 m / s og en bildeforsterker på 5 kvm. m - 250 km.
Ved grensene for asimutskanningssonen lik ± 60 °, reduseres deteksjonsområdet med 20%.
Feilen ved en enkelt måling av vinkler er gitt for et område som er lik 80% av deteksjonsområdet til det tilsvarende målet:
- i asimut - 0, 1 °, - i høyden - 0, 7 °.
I prosessen med målsporing avtar vinkelfeilen 2-3 ganger (avhengig av målets manøvrer). Når målområdet reduseres til 50% av deteksjonsområdet, blir feilen ved en enkelt måling halvert.
Ulempen med AFAR måling 16x2, 4 m er nettopp den lave nøyaktigheten ved måling av høydevinkelen. For eksempel vil feilen ved måling av høyden til F-16 IS sporet i en avstand på 600 km være 2 km.
Hvis det var mulig å implementere den andre versjonen av AFAR på 10, 5x3, 7 m på siden, ville deteksjonsområdet til IS øke til 1000 km, og feilen ved måling av høyden i en avstand på 600 km ville reduseres til 1,3 km. Skroglengden vil bli redusert til 17 m.
Kjennetegn ved nasal AFAR
Deteksjonsområde i retning av aksen til neseantennen:
- jagerfly med bildeforsterker 2 kvm. m - 370 km;
- RCC med bildeforsterker 0, 1 kvm. m - 160 km;
- et guidet missil av typen AMRAAM med en bildeforsterker på 0,03 kvm. m - 110 km;
- en missilbåt med et bildeforsterkerrør på 50 kvm - 300 km;
- destroyer med bildeforsterker 1000 kvm. m - 430 km;
- en tank som beveger seg med en hastighet på 3 m / s og en bildeforsterker på 5 kvm. m - 250 km.
Enkeltvinkelmålefeil:
- asimut: 0, 1 °;
- høydevinkel: 0,8 °.
I prosessen med målsporing reduseres målefeilen med 2-3 ganger.
Kostprisen på siden AFAR avhenger av batchstørrelsen. Vi vil fokusere på prisen på $ 5 millioner. Da vil den totale kostnaden for radarstasjonen være 14 millioner dollar. Det er mye billigere enn analoger tilgjengelig på verdensmarkedet.
6. Taktikken for å bruke AWACS i et landsteater
Oppgavene til kombinertvåpen-AWACS på land er å belyse luftsituasjonen til en dybde over nabolandene og registrere bevegelser av store troppsformasjoner i grensesonen opp til 300 km dyp. I spesielle tilfeller kan også lokale oppgaver utføres. For eksempel eskortering av en farlig terrors bil. For at klokken skal fortsette kontinuerlig i hele den truede perioden, er det viktig å kunne redusere kostnaden for en times se så mye som mulig.
UAV må patruljere langs grensene på avstander som sikrer dens sikkerhet. Hvis fienden har et langtrekkende luftforsvarssystem eller IS-flyplasser i grensesonen, bør denne avstanden være minst 150 km.
For å forhindre muligheten for nederlag i krigstid, er det nødvendig å sikre beskyttelsen av UAV med sine egne luftvernmidler. Den billigste måten er å bruke et par luftforsvarsmissilsystemer, som er i stand til å dekke en slyngesone med en lengde på 150-200 km. I mangel av egne luftforsvarssystemer kan avstanden fra grensen økes til 200 km. Dette, samtidig som det sikrer et langt spekter av angripende missiler (og fiendtlige krigere), vil gjøre det mulig å utføre en retrettmanøver dypt inn i sitt eget territorium med fremveksten av IS -offiserer på vakt fra nærmeste flyplass.
I fredstid trenger du ikke å bruke slik beskyttelse. Og UAV kan cruise direkte langs grensen. Samtidig kan den oppdage kjøretøy i bevegelse på egen hånd, men uten å kjenne igjen typen. I denne forbindelse oppnås den beste effektiviteten ved å kombinere gjenkjenning av spesifiserte mål ved hjelp av optisk rekognosering som opererer på fiendens territorium (eller fra en satellitt) og spore de oppdagede målene ved hjelp av en UAV.
For eksempel, hvis en speider oppdager et terrorkjøretøy, vil AWACS -operatøren kunne sette den på automatisk sporing og spore bevegelsen til dette kjøretøyet selv på veier i nærheten av andre kjøretøyer, samt ringe et angrep til UAV for å ødelegge dem.
7. Konklusjoner
Il-76-flyet, som er bærer av det nye A-100 AWACS-komplekset, har ikke endret seg fundamentalt. Og det vil ikke være mulig å radikalt redusere kostnadene for en times drift. Derfor kan du ikke stole på regelmessig bruk. Til tross for de forbedrede egenskapene til radaren.
Den foreslåtte AWACS UAV gir et deteksjonsområde 1,5 ganger større enn A-100. Veier fire ganger mindre. Og den bruker fem ganger mindre drivstoff.
Langt deteksjonsområde lar deg kontrollere fiendens luftrom fra sikre avstander (200 km) og ikke bruke sikkerhetsinformasjonssikkerhet.
Den økte flygehøyden gjør det mulig å oppdage bakken og overflatemål på avstander på opptil 500 km.
Flyets lange varighet gjør det mulig å bruke UAVer til å eskortere KUG -er, støtte amfibieoperasjoner og AUG -handlinger i en avstand på opptil 2500 km fra flyplassen.
Integrering av radar, tilstandsidentifikasjon og kommunikasjonsfunksjoner i en AFAR gjorde det mulig å ytterligere redusere vekten og kostnaden for utstyret.
Moderat kostnad for enhetene vil sikre UAVs høye konkurransekraft.
