Konseptet med en flybærende cruiser med sjette generasjon UAV

2024 Forfatter: Matthew Elmers | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 22:28

1. Introduksjon

I den tredje artikkelen i serien ble synspunktet underbygd der vårt hangarskip, admiral Kuznetsov, allerede er så utdatert at i stedet for å reparere det, er det bedre å bygge et nyeste skip. Da vi la to UDC pr. 23900 Ivan Rogov, ble det kunngjort at kostnaden for bestillingen for hver av dem ville være 50 milliarder rubler, noe som er mindre enn kostnaden for å reparere Kuznetsov. Anta videre at hvis du bestiller en flybærende cruiser (AK) basert på UDC-skroget, vil AK-skroget ikke koste mer enn UDC-skroget.

I løpet av de siste 15 årene har vi med jevne mellomrom presentert prosjekter av Storm hangarskip, som med hensyn til masse og dimensjoner ligger i nærheten av amerikanske Nimitz. Stormens kostnadsestimat på 10 milliarder dollar dreper hele ideen. I tillegg til Storm er det faktisk nødvendig å bygge et AUG- og Yak-44-varslingsfly (AWACS), og et opplæringskompleks for flyvinger. Budsjettet til vår underfinansierte flåte vil åpenbart ikke kunne dekke slike utgifter.

2. Grunnleggende parametere for AK -konseptet

Forfatteren er ikke ekspert på skipsbygging eller flykonstruksjon. De tekniske egenskapene gitt i artikkelen er omtrentlige og oppnådd ved sammenligning med kjente prøver. Hvis spesialister vil korrigere dem, vil dette øke kvaliteten på forslaget betydelig, og Forsvarsdepartementet kan ikke ignorere det.

2.1 Hovedoppgavene til AK

• luftstøtte for operasjoner på bakken, inkludert amfibisk angrep på fjerntliggende teatre. Operasjonsdybde opptil 500-600 km fra AK;

• å påføre fiendens KUG luftangrep;

• rekognosering av situasjonen til sjøs innenfor en radius på opptil 1000 km;

• Søk etter ubåter ved hjelp av ubemannede luftfartøyer (UAV) med et magnetometer på områder opptil 100 km foran AK.

Begrensningene i oppgavens omfang er at AK ikke skal angripe AUG-s, og når de rammer fiendens territorium, bør UAV-ene i flyvingen ikke nærme seg flyplassene som jagerbombeflyene (IB) er basert på, kl. en avstand på mindre enn 300 km. I tilfelle en gruppe UAV gjennomgår et uventet angrep av fiendens IS, bør UAV-ene bare utføre langdistanse luftkamp med den, samtidig som de beveger seg mot AK.

2.2 Vekt og mål

For å redusere kostnaden for AK så mye som mulig, vil vi begrense full fortrengning - 25 tusen tonn, som tilsvarer størrelsen på UDC - 220 * 33 m. vurdere hva som er mer lønnsomt: behold denne størrelsen eller erstatt den med en mer praktisk for AK - 240 * 28 m. Springbrettet på baugen må være tilstede. Anta at de velger 240 * 28 m.

2.3 Velge type luftforsvarssystem

En typisk versjon, når bare kortdistanse luftforsvarssystemer (MD) er installert på et hangarskip, er lite nyttig for Russland. Vi har ikke våre egne URO -destroyere, admiral Gorshkov -fregatter er heller ikke overfylte, og de løser ikke missilforsvarsproblemet. Derfor må du installere et fullverdig langdistanse luftforsvarssystem på AK. Forslaget om utseende av radarkomplekset (RLC) til et slikt luftforsvarssystem er gitt i den forrige artikkelen, der det er vist at missilforsvarsradaren skal ha 4 aktive fasede antenneoppstillinger (AFAR) med et område på 70-100 kvadratmeter. I tillegg bør antenner til en multifunksjonell (MF) radar, et elektronisk mottiltakskompleks (KREP) og statsgjenkjenning plasseres på overbygningen. Det vil ikke være mulig å finne slike områder på overbygningen som ligger på siden, som på UDC.

2.4 Overbygningsdesign

Det foreslås å vurdere et alternativ med plassering av overbygningen i hele dekkbredden og plassere den så nær skipets baug som mulig. Den nedre delen av overbygningen, 7 m høy, er tom. Dessuten lukkes de fremre og bakre delene av det tomme rommet med portvingene. Under start og landing åpnes dørene og installeres langs skipets sider med en liten ekspansjon på omtrent 5 °.

Denne utvidelsen danner inngangsfakkelen i tilfelle at hvis UAV under landing er sterkt forskjøvet i forhold til midten av rullebanen til siden, vil blusset hindre vingen i å treffe overbygningsveggen direkte. I tilfelle en ulykke er også dyser i brannslukningsanlegget installert i taket på den tomme delen av overbygningen. Som et resultat er bredden på rullebanen bare begrenset av bredden på den nedre delen av overbygningen og er lik 26 m, noe som gjør det mulig å plante UAV med et vingespenn på opptil 18-19 m og en kjølhøyde på opptil 4 m., som er i konstant beredskap og muligens med varme motorer.

Høyden på overbygningen over dekket må være minst 16 m. Utformingen av antennene på sidekantene av overbygningen er vist på fig. 1 i forrige artikkel. På forsiden og baksiden av overbygningen kan ikke AFAR -missilforsvarsradaren plasseres på samme måte som på siden, siden disse AFAR -ene er plassert over portene, og totalhøyden på overbygningen for å imøtekomme dem er ikke nok. Vi må snu disse AFAR 90 °, det vil si plassere langsiden av AFAR horisontalt og kortsiden vertikalt.

I løpet av den truede perioden bør ytterligere 3 IS-UAV-par med 4 mellomdistanseraketter (SD) R-77-1 eller 12 kortdistanse missiler (MD) beskrevet i seksjon 5 være plassert på akterenden av dekket. tilgjengelig rullebanelengde reduseres til 200 m.

3. Begrepet UAVer som brukes

Siden det antas at luftslag heller vil være et unntak, bør IS UAV -ene være subsoniske. Det er også fordelaktig for et lite hangarskip å ha små UAV. De er da lettere å transportere i hangaren, krever en kortere rullebane, og nødvendig dekktykkelse reduseres. La oss begrense den maksimale startvekten til en IS UAV til 4 tonn. Da kan vingen inneholde opptil 40 UAV. Anta at maksimal kamplast for en slik UAV vil være 800-900 kg, og på grunn av det lave chassiset kan ikke ett missil med en slik masse henges opp under flykroppen. Derfor bør maksimal belastning bestå av to 450 kg raketter. Videre er det ikke mulig å øke UAV -startvekten, ellers må størrelsen på AK økes, og den blir til et vanlig hangarskip.

Luft-til-overflate (VP) missiler som veier mindre enn 450 kg har som regel et lavt oppskytningsområde og tillater ikke at de brukes fra områder som overstiger skyteområdet til selv SD SAM-systemer. Av V-V-missilene vil bare SD SD R-77-1-missilet med en rekkevidde på 110 km kunne brukes. Tatt i betraktning at den amerikanske AMRAAM missilskytteren har en oppskytingsrekkevidde på 150 km, vil det være problematisk å vinne et langdistanse luftslag. UR BD R-37 er heller ikke egnet på grunn av vekten på 600 kg. Følgelig vil det være nødvendig med utvikling av alternative våpen, for eksempel glidebomber (PB) og glidemissiler (GL), omtalt i seksjon 5.

Den lille massen av en IS UAV vil ikke tillate at den har hele utstyrssettet på en bemannet IS. Vi må enten utvikle kombinerte alternativer, for eksempel radar og elektroniske motforanstaltninger (KREP), eller kombinere UAVer i par: på den ene radaren, og på den andre en rekke optikk og elektronisk intelligens.

Hvis en UAV får oppgaven med å utføre nær luftkamp, må UAV ha en overbelastning som klart overstiger evnen til en bemannet IS, for eksempel 15 g. Det vil også være nødvendig med en støy-immun kommunikasjonslinje for alle aspekter med operatøren. Som et resultat vil kampbelastningen synke enda mer. Det er lettere å begrense deg til varierte kamper og 5 g overbelastning.

I regionale konflikter er det ofte nødvendig å slå på ubetydelige mål, kostnadene som er så lave at bruk av presisjonsraketter viser seg å være uberettiget - og for dyrt, og rakettmassen er for stor. Bruken av glideammunisjon gjør det mulig å redusere både vekt og pris, og lanseringsområdet øker. Det følger at flyhøyden skal være så høy som mulig.

Informasjonsstøtte for AK tilbys av den andre typen UAV - tidlig radaroppdagelse (AWACS). Den må ha en lang driftstid - 6-8 timer, som vi antar at dens masse må økes til 5 tonn. Til tross for sin lille masse, bør AWACS UAV gi omtrent de samme egenskapene som Hawkeye AWACS, som har en masse på 23 tonn.

Den neste artikkelen vil bli viet til temaet UAV AWACS. Her merker vi bare at forskjellen mellom de foreslåtte AWACS og de eksisterende er at radarantennene opptar de fleste UAV-sidene, for hvilke en spesiell type UAV med en øvre V-formet vinge som ikke skjuler den laterale AFAR blir utviklet.

4. Utseendet til UAV IB

Den amerikanske UAV Global Hawk bruker en motor fra et passasjerfly, den kalde delen som er modifisert for å fungere i en sjelden atmosfære. Som et resultat ble en flyhøyde på 20 km oppnådd med en masse på 14 tonn, et vingespenn på 35 m og en hastighet på 630 km / t.

For en IB UAV bør vingespennet ikke være mer enn 12-14 m. Flykroppens lengde er ca. 8 m. Deretter må flyhøyden, avhengig av kamplast og tilgjengelighet av drivstoff, reduseres til 16- 18 km, og marsjfarten bør økes til 850-900 km / t …

Trykk-til-vekt-forholdet til UAV må være tilstrekkelig for å oppnå en stigningshastighet på minst 60 m / s. Flytiden varer minst 2,5-3 timer.

4.1 Kjennetegn ved IS -radar

For langdistanse luftkamp har radaren to AFAR - en nese og en hale. De eksakte dimensjonene til flykroppen skal bestemmes i fremtiden, men nå antar vi at diametrene til AFAR -radaren er lik 70 cm.

Radarens hovedoppgave er å oppdage forskjellige mål, som hoved AFAR i området 5, 5 cm brukes til. I tillegg er det nødvendig å undertrykke fiendens luftvernradar. Det er veldig vanskelig å plassere en KREP med tilstrekkelig kraft på en liten UAV, derfor vil vi i stedet for KREP bruke den samme radaren. For å gjøre dette er det nødvendig å gi et bredere AFAR -bølgelengdeområde enn det for den undertrykte radaren. I de fleste tilfeller lykkes dette. For eksempel opererer Patriot luftvernsystemradar i området 5, 2-5, 8 cm, som overlapper med hoved-AFAR. For å undertrykke fiendens IS-radar og Aegis-veiledningsradar må du ha et AFAR-område på 3-3, 75 cm. Derfor, før du flyr på et bestemt oppdrag, er det nødvendig å utstyre AFAR-radarene til de nødvendige områdene. Du kan til og med installere AFAR -området på 5, 5 cm og halen - 3 cm. Resten av radarenhetene forblir universelle. Energipotensialet til radaren er minst en størrelsesorden større enn potensialet til noen KREP. Følgelig kan IS som brukes som en jammer dekke en gruppe som opererer fra trygge områder. For å undertrykke Aegis MF-radaren, vil en AFAR på 9-10 cm rekkevidde kreves.

4.2 Design og egenskaper for radar

AFAR radar inneholder 416 transceivermoduler (TPM), som kombineres til klynger (firkantmatriser 4 * 4 PPM. Matrisestørrelse 11 * 11 cm.). Totalt inneholder AFAR 26 klynger. Hver PPM består av en 25 W sender og en forhåndsmottaker. Signalene fra utgangene til alle 16 mottakerne summeres og til slutt forsterkes i mottakskanalen, hvis utgang er koblet til en analog-til-digital-omformer. ADC prøver umiddelbart 200 MHz -signalet. Etter å ha konvertert signalet til digital form, går det inn i signalprosessoren, der det filtreres ut av interferens og tar en beslutning om måldeteksjon eller fravær.

Vekten til hver APAR er 24 kg. AFAR krever væskekjøling. Kjøleskapet veier ytterligere 7 kg osv. Totalvekten til en luftbåren radar med to AFAR er estimert til 100 kg. Strømforbruk - 5 kW.

Det lille området på AFAR tillater ikke å oppnå egenskapene til en luftbåren radar som er lik den for en typisk informasjonssikkerhetsradar. For eksempel er deteksjonsområdet til en IS med en effektiv reflekterende overflate (EOC) 3 kvm. i et typisk søkeområde er 60 ° * 10 ° lik 120 km. Vinkelsporingsfeilen er 0,25 °.

Med slike indikatorer er det vanskelig å regne med å vinne langdistanse luftkamp.

4.3 Måte å øke rekkevidden til radar

Som en utvei kan du foreslå bruk av gruppeaksjoner. For dette må UAV-er ha en høyhastighets kommunikasjonslinje mellom seg. Ganske enkelt, en slik linje kan implementeres hvis en klynge radarer er plassert på sideflatene til UAV. Da kan overføringshastigheten nå 300 Mbit / s i en avstand på opptil 20 km.

Tenk på et eksempel da 4 IS UAV -er fløy på oppdrag. Hvis alle 4 radarene synkron skanner rommet, vil effekten som bestråler signalmålet øke med 4 ganger. Hvis alle radarer sender ut pulser strengt med samme frekvens, kan vi anta at en radar med firdoble effekt var i drift. Signalet mottatt av hver radar vil også bli firedoblet. Hvis alle mottatte signaler sendes ombord i gruppens ledende UAV og oppsummeres der, vil kraften øke 4 ganger mer. Følgelig, med ideell drift av utstyret, vil signaleffekten som mottas av de fire radarradarene være 16 ganger større enn for en enkelt radar. I ekte utstyr vil det alltid være summeringstap, avhengig av utstyrets kvalitet. Spesifikke data kan ikke siteres, siden ingenting er kjent om slike arbeider, men et estimat av tapsfaktoren med halvparten er ganske sannsynlig. Deretter vil effektøkningen skje 8 ganger og deteksjonsområdet vil øke med 1, 65 ganger. Følgelig vil IS -deteksjonsområdet øke til 200 km, noe som overskrider oppskytningsområdet til AMRAAM -missilskytteren og vil tillate luftkamp.

5. Guidet glideammunisjon

Vurder bare glidebomber og missiler (PB og PR).

PBU-39 var opprinnelig beregnet for å slå på stasjonære mål og ble styrt av GPS-signaler eller treghet. Kostnaden for PB var moderat - $ 40 tusen.

Tilsynelatende senere viste det seg at PB-saken med en diameter på 20 cm ikke er i stand til å beskytte GPS-mottakeren mot forstyrrelser fra jordbaserte CREP-er. Deretter begynte veiledningen å bli bedre. Den siste modifikasjonen har allerede en aktiv søker. Målfeilen gikk ned til 1 m, men PB -prisen økte til 200 000 dollar, noe som ikke er særlig egnet for regionale kriger.

5.1 Forslag om utseende av PB

Du kan foreslå å forlate GLONASS -veiledning og bytte til PB -kommandoveiledning. Dette er mulig hvis målet kan oppdages av radaren mot bakgrunnen av refleksjoner fra omkringliggende objekter, det vil si at det er radiokontrast. For å sikte mot PB må følgende installeres:

• treghetsnavigasjonssystem, som gjør det mulig å opprettholde bevegelsen i rett linje av PB i minst 10 sekunder;

• høydemåler i lav høyde (mindre enn 300 m);

• en telefonsvarer, som sender avhørssignalet fra den innebygde radaren tilbake.

La oss anta at radaren kan oppdage et bakkemål i en av tre moduser:

• målet er så stort at det kan detekteres på bakgrunn av refleksjoner fra overflaten i den fysiske strålemodusen, det vil si når IS flyr direkte mot det;

• målet er lite og kan bare oppdages i den syntetiserte strålemodusen, det vil si når du observerer målet fra siden i flere sekunder;

• målet er lite, men det beveger seg med en hastighet på mer enn 10-15 km / t og kan skille seg ut fra dette.

Veiledningsnøyaktigheten avhenger av om en eller et par IS -veiledninger leder. En enkelt radar kan måle avstanden til PB nøyaktig med en feil på 1-2 m, men asimuten måles med en stor feil - med en enkelt måling på 0,25 °. Hvis du observerer PB 1-3 s, kan sidefeilen reduseres til 0, 0005-0, 001 fra områdeverdien til PB. Så, i en avstand på omtrent 100 km, vil sidefeilen være lik 50-100 m, som bare er egnet for å skyte mot områdemål.

La oss anta at det er et par informasjonssikkerhetsenheter med 10-20 km mellomrom. De gjensidige koordinatene til IS er kjent med hjelp av GLONASS ganske nøyaktig. Deretter kan du ved å måle avstandene fra PB til både IS og bygge en trekant redusere feilen til 10 m.

I tilfeller der det kreves høyere veiledningsnøyaktighet, vil det være nødvendig å bruke en søker, for eksempel en fjernsynsapparat, som er i stand til å oppdage et mål fra en avstand på mer enn 1 km. Det er mulig å vurdere muligheten for å overføre et TV -bilde til operatøren på skipet.

5.2 Bruk av glidemissiler

Den valgte taktikken for å gjennomføre luftslag bekrefter at i tilfelle detektering av fiendens IS -angrep, er det nødvendig å skyte mot ham på lange avstander og umiddelbart snu seg rundt, forlate i retning AK. BD R-37-missilene er helt uegnet på grunn av vekten på 600 kg, og UR SD R-77-1 er delvis egnet. Massen deres er heller ikke liten - 190 kg, og oppskytingsområdet er for lite - 110 km. Derfor vil vi vurdere muligheten for å bruke PR.

Anta at UAV er i 17 km høyde. La ham bli angrepet av en IS som flyr i supersonisk 500 m / s (1800 km / t) i 15 km høyde. La oss anta at IS angriper UAV i en vinkel på 60 °. Deretter må UAV snu 120 ° for å unngå IS. Ved en flyhastighet på 250 m / s og en overbelastning på 4 g vil en sving ta 12 sekunder. For bestemt, la oss sette PR -massen på 60 kg, som vil tillate UAV å ha en ammunisjonsbelastning på 12 PR.

Tenk på krigføringens taktikk. La IS angripe UAV i den mest ugunstige varianten for UAV - på det eksterne kontrollsenteret. Da slår ikke IS før lanseringen av UR på radaren, og den kan bare oppdages av UAVs egen radar. Selv om vi bruker gruppeskanning med fire innebygde radarer i gruppen, vil deteksjonsområdet bare være tilstrekkelig for konvensjonell informasjonssikkerhet - 200 km. For F-35 vil rekkevidden synke til 90 km. Hjelp her kan gis av en AK-missilforsvarsradar som er i stand til å oppdage en F-35 som flyr i 15 km høyde i en avstand på 500 km.

Beslutningen om behovet for å trekke UAV-en blir tatt når avstanden til IS er redusert til 120-150 km. Tatt i betraktning at kampen foregår i mer enn 15 km høyder, så er det nesten ingen skyer. Deretter kan UAV, ved hjelp av TV- eller IR -kameraer, registrere at IS har lansert UR. Hvis IS er i siktsonen til missilforsvarsradaren, kan lanseringen av missilforsvarssystemet også oppdages av denne radaren.

Hvis IS fortsetter å nærme seg UAV uten å lansere UR, tilbakestiller UAV det første paret med PR. I det øyeblikket det går til PR, åpnes bærevingen, og den begynner å gli i en gitt retning. På dette tidspunktet fortsetter UAV å snu, og når PR er i handlingssonen til halen AFAR, fanger den PR for sporing. Et par PR fortsetter planleggingen og spreder opptil 10 km for å ta IB i flått. Når avstanden fra PR til IS er redusert til 30-40 km, gir operatøren en kommando om å starte PR-motorene, som vil akselerere til 3-3,5 M. siden energien til PR er tilstrekkelig for å kompensere for tapet av høyde. En transponder må installeres på PR, noe som bidrar til å dirigere PR med høy nøyaktighet. Radarsøker på PR er ikke nødvendig - det er nok å ha enkel IR- eller TV -søker.

Hvis IS i jaktprosessen klarte å nærme seg UAV i en avstand på omtrent 50 km, kan den skyte missilskytteren. I dette tilfellet brukes PR i missilforsvarsmodus. PR utlades på vanlig måte, men etter å ha åpnet vingen, tar PR en sving mot UR og starter deretter motoren. Siden avlyttingen skjer på et kollisjonskurs, er det ikke nødvendig med et bredt synsfelt fra den optiske søkeren.

MERK: for å diskutere taktikken for å bruke AK, er det først nødvendig å vurdere metodene for å skaffe kontrollsenteret. Men problemene med å bygge hovedinformanten - en AWACS UAV, som opererer på marinteatrene, vil bli vurdert i neste artikkel.