1. Hovedstadierne i udviklingen af AWACS
Det største problem, der opstår i designet af AWACS, er at radaren (for at opnå store måldetekteringsområder) nødvendigvis skal have et stort antenneområde, og som regel er der ingen steder at placere den om bord. Den første succesrige AWACS blev udviklet for mere end 60 år siden og forlader stadig ikke scenen. Det blev oprettet på basis af en dæktransportør og fik navnet E2 Hawkeye.
Champignon
Hovedideen med alle AWACS på det tidspunkt var at placere en roterende antenne i en "svamp" placeret over skroget.
Radaren bestemmer koordinaterne for målet ved at måle målets rækkevidde og to vinkler: vandret og lodret (azimut og elevation). Det er ret let at opnå høj nøjagtighed af måling af område - det er nok til nøjagtigt at bestemme returtiden for ekkosignalet reflekteret fra målet. Bidraget fra vinkelmålefejlen er normalt meget større end bidraget fra områdefejlen. Mængden af vinkelfejl bestemmes af radarstrålens bredde og er normalt omkring 0,1 strålebredde. For flade antenner kan bredden bestemmes af formlen α = λ / D (1), hvor:
α er strålens bredde, udtrykt i radianer;
λ er radarbølgelængden;
D er antennelængden langs den tilsvarende koordinat (vandret eller lodret).
Ved den valgte bølgelængde, for at indsnævre strålen så meget som muligt, skal antennestørrelsen maksimeres baseret på flyets kapacitet. Men en stigning i antennens størrelse fører til en stigning i midten af "svampen" og forværrer aerodynamikken.
Ulemper ved pandekage
Hokai -udviklerne besluttede at opgive brugen af flade antenner og skiftede til en tv -antenne af typen "bølgekanal". En sådan antenne består af en langsgående stang, over hvilken et antal vibratorrør er installeret. Som et resultat er antennen kun placeret i vandret plan. Og "svamp" -hætten bliver snarere til en vandret "pandekage", som næsten ikke ødelægger aerodynamikken. Radiobølgernes strålingsretning forbliver vandret og falder sammen med bommens retning. Diameteren på "pandekagen" er 5 m.
En sådan antenne har naturligvis også alvorlige ulemper. Med en valgt bølgelængde på 70 cm er azimutstrålens bredde stadig acceptabel - 7 °. Og højdevinklen er 21 °, hvilket ikke tillader måling af målhøjde. Hvis uvidenhed om højden ved målretning af jagerbombere (IS) er ubetydelig på grund af den indbyggede radars (radar) evne til at måle selve målhøjden, er sådanne data ikke nok til at affyre missiler. Det er ikke muligt at indsnævre strålen ved at reducere bølgelængden, da "bølgekanalen" ved korte bølgelængder fungerer dårligere.
Fordelen ved 70 cm -området er, at det øger synligheden af stealthfly betydeligt. Detektionsområdet for en konventionel IS anslås til 250-300 km. Den lille masse Hokai og dens billighed har ført til, at dens produktion ikke er blevet afbrudt.
AWACS
Kravet om at øge registreringsområdet og forbedre sporingsnøjagtigheden førte til udviklingen af en ny AWACS AWACS baseret på passager Boeing-707. En flad lodret antenne på 7, 5x1, 5 m blev anbragt i "svampen", og bølgelængden blev reduceret til 10 cm. Som et resultat faldt strålebredden til 1 ° * 5 °. Radarens nøjagtighed og støjimmunitet er steget dramatisk. IS -detektionsområdet er steget til 350 km.
Analog af AWACS i Sovjetunionen
I Sovjetunionen blev den første AWACS udviklet på grundlag af Tu-126. Men egenskaberne ved dens radar var middelmådige. Derefter begyndte de at udvikle en analog af AWACS. Der blev ikke fundet noget tungt passagerskib. Og de besluttede at bruge Il-76 transportflyet, som ikke var særlig velegnet til AWACS.
Overdreven kropsbredde, stor masse (190 tons) og uøkonomiske motorer forårsagede et for stort brændstofforbrug. Dobbelt så meget som AWACS. Stabilisatoren, hævet til toppen af kølen og placeret bag "svampen", da antennen vendte sig mod halesektoren, fik radarstrålen til at reflektere til jorden. Og interferensen forårsaget af rygrefleksioner fra jorden forstyrrede i høj grad opdagelsen af mål i halesektoren.
Ingen radaropgraderinger kan eliminere ulemperne ved denne luftfartsselskab. Selv udskiftning af motorer med mere økonomiske bragte ikke brændstofforbruget til niveauet AWACS. Registreringsområde og nøjagtighed var næsten lige så god som AWACS. Men AWACS vil også blive udfaset i de kommende år. Forskellen i medier påvirker også operatørernes arbejde. IL-76 er ikke et passagerfly, komfortniveauet i det er ikke højt. Og trætheden af besætningen ved skiftets afslutning er betydeligt højere end i Boeing-707.
Tidsalder AFAR
Fremkomsten af radar med aktive fasede antennearays (AFAR) har betydeligt forbedret radarydelse. AWACS dukkede op uden "svampen". For eksempel FALKON baseret på Boeing-767. Men også her førte brugen af de færdige medier ikke til gode resultater. Tilstedeværelsen af en vinge midt i flykroppen førte til, at siden AFAR skulle deles i to. AFAR, installeret foran vingen, strålede fremad og sidelæns. Og AFAR bag vingen - bagud -sidelæns. Men det var ikke muligt at få en AFAR af et stort område.
Vores A-100 stod tilbage med en "svamp". I stedet for en roterende antenne blev der installeret en AFAR inde i "svampen". Det var nødvendigt at udskifte transportøren, men det skete ikke. Detektionsområdet er (angiveligt) øget til 600 km. Men transportørens mangler forsvandt ikke. A-50-parken er i en beklagelig tilstand. Af de resterende fly flyver 9 (og selv da sjældent). Tilsyneladende er der ikke penge nok til almindelige flyvninger. Manglen på regelmæssige AWACS-flyvninger fører til det faktum, at fjenden er overbevist om, at hans lavahøjde-missilaffyringsramper af lav højde let vil passere vores grænse ubemærket.
I modsætning til USA er der ingen ballonradarer i Den Russiske Føderation til at bevogte maritime grænser. Og bakkerne ved kysten, hvor det ville være muligt at installere en overvågningsradar, er heller ikke overalt. På landjorden er situationen endnu værre. Tomahawks kan ved hjælp af terrænets folder passere radarstationen i en afstand på kun få kilometer. Det menes, at krydstogtsraketter (CR) flyver over land i en højde af 50 m. Moderne digitale kort over området er imidlertid blevet så detaljerede, at de endda kan vise individuelle høje genstande. Derefter kan højdeflyvningsprofilen afbildes i mærkbart lavere højder. Over havet flyver KR'er i højder på ca. 5 m. Følgelig gælder erklæringen fra forsvarsministeriet om oprettelse af et kontinuerligt radarfelt i Den Russiske Føderation ikke for KR.
En innovativ idé
Konklusionen antyder sig selv - det er nødvendigt at udvikle en specialiseret transportør, der giver dig mulighed for at placere et stort område AFAR, hvis koncept forfatteren foreslår.
Efter hans mening vil massen af en sådan AWACS være betydeligt mindre end AWACS -massen. Og registreringsområdet ꟷ er meget større. Omkostningerne pr. Driftstime vil være moderate. Dette gør det muligt at foretage regelmæssige flyvninger (men naturligvis ikke efter planen). Samtidig er det vigtigt, at fjenden ikke ved, hvornår, hvor og ad hvilken bane flyvningen finder sted.
2. Begrundelse for konceptet om en lovende UAV AWACS
Det tidligere verdensomspændende koncept om "AWACS -fly - luftkommandopost" er håbløst forældet. AWACS er i stand til at slippe al information på en højhastighedslinje til en kommando i jorden i en afstand på 400-500 km. Hvis det er nødvendigt, kan du bruge en UAV -repeater, som øger kommunikationsområdet op til 1300 km. Tilstedeværelsen af et stort besætning ombord på det tidligere AWACS gør det nødvendigt at tildele vagtinformationsofficerer til deres beskyttelse. Derfor bliver omkostningerne ved en times drift af dem uoverkommelige.
Yderligere betragtes kun UAV AWACS. Vi vil også opgive kravet om at sikre det samme detektionsområde i alle retninger. I de fleste tilfælde patruljerer AWACS i en sikker zone og overvåger, hvad der sker i fjendens zone eller i et givet område på sit eget område. Derfor vil vi kræve, at AWACS skal have mindst en sektor med en bredde på 120 °, hvor der er et øget detektionsområde. Og i de resterende sektorer er der kun selvforsvar.
Det eneste sted på flyet, hvor en stor APAR kan placeres, er siden af skroget. Men midt i flykroppen er der normalt en vinge. Selv når du bruger ordningen, det øvre plan (som på IL-76), tillader vingen ikke visning af den øvre halvkugle. Vejen ud af situationen vil være at hæve AWACS -banen til en sådan højde, at næsten alle mål for den vil være under. Og intet forhindrer deres opdagelse.
Detektering af mål i stor højde vil være noget lettere, hvis du bruger en V-formet vinge. Uden tab af vingekvalitet kan stigningsvinklen være op til 4 °. Så vil den maksimale måldetekteringsvinkel, ved hvilken radarstrålen endnu ikke er reflekteret fra vingen, være 2ꟷ3 °. Lad os antage, at AWACS er placeret i 16 km højde. Hvis målet derefter flyver i den maksimale højde for IS på 20 km, vil det være i AWACS -detektionszonen, indtil det flyver i en afstand på mindre end 80 km. Hvis det er nødvendigt at ledsage dette mål på tættere afstande, kan AWACS vippe langs en rulle med yderligere 5 ° og fortsætte med at spore op til en rækkevidde på 30 km.
For at reducere vægten af AFAR skal den udføres ved hjælp af teknologien til udsendelse af beklædning, hvor de emitterende slidser skæres i beklædningen og forsegles med glasfiber. AFARs transceivermoduler (TPM) er fastgjort til huden, og overskydende varme fra TPM dumpes direkte på huden. Som et resultat falder massen af APAR betydeligt.
3. UAVs design og opgaver
Det skal erindres, at forfatteren ikke er specialist i flykonstruktion. Vist i fig. 1, afspejler diagrammet (samt dimensioner) snarere kravene til placering af radarantenner. Dette er ikke en blueprint for en rigtig UAV.
Det antages, at startvægten for UAV'en vil være 40 tons. Vingefanget er 35ꟷ40 m. Flyvehøjden er 16ꟷ18 km. Med en hastighed på cirka 600 km / t. Motoren skal være økonomisk. Modelleret efter Global Hawk -designet, bør motoren i et passagerfly tages. For eksempel PD-14. Og rediger det til flyvning i stor højde. Brændstofvægt 22 tons. Flyvetid ikke mindre end 20 timer. Start / kørslængde 1000 m.
Den høje vingestilling tillader ikke brug af et konventionelt landingsudstyr med tre søjler. Vi bliver nødt til at bruge et cykelchassis som U-2. Selvfølgelig vil det ikke fungere her at slå banen med vingen i slutningen af løbet, som på U-2. Og det er svært at bruge støttehjulene forlænget til siden. På grund af det faktum, at sidefladen var optaget af AFAR.
Det foreslås at få de sidste 7 m af vingen foldet, ligesom på skibsfly. Men de skal ikke stige, men stige nedad i en vinkel på 40ꟷ45 °. For ikke at røre landingsbanen. Støttehjul er installeret på vingespidserne. Som i tilfælde af pludselige vindstød løber ind i landingsbanen. Den lange vingelængde vil give en lav belastning på hjulet. Ved afslutningen af løbet hviler UAV på en af dem.
Dernæst vil vi overveje mulighederne for at placere en side AFAR. Den bedste radarydelse opnås, når antennen har det største mulige område, og antenneformen er tæt på en cirkel eller firkant. Desværre vil formen på en rigtig UAV altid afvige væsentligt fra den optimale - højden er meget mindre end længden.
Valget af skrogets form og størrelse kan kun udføres af erfarne flyingeniører. Lad os nu overveje to teoretisk mulige varianter af APAR -formen, der har det samme område. Den første mulighed (16x2, 4 m) vil blive betragtet som den mest realistiske. Og den anden (10, 5x3, 7 m) - kræver yderligere undersøgelse.
Lad os overveje den første mulighed, hvor flykroppens længde vil være 22 m. Designfunktionen er tilstedeværelsen af et langstrakt luftindtag, der passerer under vingen. Dette gjorde det muligt at øge højden af skrogets sideoverflade. AFAR er afbildet med en stiplede linje.
AFAR opererer i bølgelængdeområdet 20 - 22 cm, hvilket gør det muligt at bruge en AFAR til at løse problemerne med radar, tilstandsidentifikation og anti -jamming -kommunikation med kommandoposten. En anden fordel ved dette område (i sammenligning med intervallet 10 cm for A-50) er, at billedforstærkeren af stealth-mål, der starter fra bølgelængder på 15-20 cm, stiger med stigende bølgelængde.
I næsen (under kåben) er der en elliptisk AFAR med en størrelse på 1,65 × 2 m. På grund af det faktum, at næseantennen ikke giver den nødvendige azimutmålingens nøjagtighed, er to rent modtagende AFAR yderligere placeret i forkanterne af vingen. Afstanden fra flykroppen til vingeantennen er 1,2 m. Vingen AFAR er en linje på 96 modtagende moduler med en samlet længde på 10,6 m.
Arbejdsområde for vinkler nasal AFAR ± 30 ° * ± 45 °. Brugen af vingemonterede APAR'er vil øge registreringsområdet en smule (med 15%). Men azimutens målefejl vil falde radikalt (med en faktor 5-6).
I halesektionen er det kun kommunikationslinjeantennen, der er placeret. Derfor er der i synsfeltet på den bageste halvkugle en "død" zone med en bredde på ± 30 °.
For at spare flyets vægt bruger kommunikationskomplekset den samme AFAR som hovedkanalen. Med deres hjælp leveres højhastighed (op til 300 Mbit / s) og støjimmun transmission af information til et jord- eller skibskommunikationspunkt. For at modtage information på kommunikationspunkter installeres transceivere i området 20ꟷ22 cm. Der er ingen særlige krav til antenner til disse transceivere. Fjenden kan ikke skabe forstyrrelse af en sådan magt, som kan undertrykke signalet fra AWACS -radaren. Og det er muligt at overføre oplysninger fra et kommunikationspunkt til AWACS ved lave hastigheder.
3.1. Radar design
Siden AFAR skal være placeret 25 cm under vingens nedre kant. Derefter kan den scanne den nedre halvkugle i hele azimutområdet på ± 60 ° til rådighed for den. På den øvre halvkugle, ved højdevinkler på mere end 2 - 3 °, begynder vingen at forstyrre. Derfor er AFAR opdelt i to halvdele. Fronten er placeret under vingen og kan ikke scanne opad. Den bageste halvdel kan scanne opad i et azimutområde på ± 20 °, hvor dens stråle hverken rører vingen eller stabilisatoren. Højden scanning af denne halvdel vil være fra + 30 ° til -50 °.
Lateral AFAR indeholder 2880 PPM (144 * 20). Impulsstyrke PPM 40W. Strømforbruget til denne AFAR er 80 kW. Strålebredden er 0,8 ° * 5,2 °, hvilket er endnu noget smallere end AWACS. Derfor vil nøjagtigheden af målsporing være højere end AWACS. Særligt store gevinster forventes inden for målregistrerings- og sporingsområdet. For det første er AWACS -antenneområdet 10 kvadratmeter. m. Og AFAR -området er 38 kvm. m. For det andet scanner AWACS -antennen jævnt hele 360 °. Og den laterale AFAR er kun dens 120 ° og selv derefter ujævnt: i de retninger, hvor der er mistanke om tilstedeværelsen af et mål, sendes mere energi, og usikkerheden elimineres (det vil sige, at detektionsområdet i disse retninger øges).
Næseantennen indeholder 184 PPM'er med 80 W pulserende effekt og væskekølet. Strålebredde 7,5 * 6 °, scanningsvinkler ± 60 ° i azimut og ± 45 ° i højde.
Radarens maksimale strømforbrug er 180 kW. Radarens samlede vægt er 2ꟷ2,5 ton. Primæromkostningerne ved radarmodellen vil tilsyneladende beløbe sig til 12ꟷ15 millioner dollars.
4. Opgaver og funktion af AWACS
Når den bruges i et maritimteater, skal en UAV levere informationsstøtte til KUG i en afstand på op til 2ꟷ2,5 tusinde km fra hjemmets flyveplads. Selv på sådanne afstande kan den være på vagt i mindst 12 timer. I tjenesteområdet skal UAV'en beskyttes af KUG's luftforsvarssystem, det vil sige, at den skal fjernes til en afstand på ingen mere end 150-200 km. Hvis der er fare for et angreb, skal UAV vende tilbage under beskyttelse af KUG i en afstand på højst 50 km. I denne situation skal UAV -radaren og KUG -radaren fordele detektionszoner indbyrdes for angreb af luftmål. På den nedre halvkugle registrerer den en UAV og højere mål - en luftforsvarssystemradar.
Lad os tage i betragtning, at med en flyvehøjde på 16 km vil fjendens skibs detektionsradius være 520 km. Det vil sige, at den opnåede rækkevidde af kontrolcentret vil sikre lanceringen af Onyx-anti-skibsmissilsystemet på dets fulde flyveområde.
Ved eskortering af hangarskibe og UDC'er, der ikke har dæk -AWACS, kan UAV deltage i luftvingens handlinger. Ud over den traditionelle påvisning af luft- og havmål er UAV i stand til ved hjælp af det ekstremt høje energipotentiale fra den laterale AFAR at detektere fjendens radiokontrastmål samt banen for kanoner af stor kaliber. Derudover kan UAV registrere pansrede køretøjer i bevægelse.
5. Radarens ydelsesegenskaber
Laterale AFAR egenskaber
Detektionsområde i retning af sideantennens akse:
- jagerfly type F-16 med billedforstærker 2 kvm. m i en højde af 10 km - 900 km;
- RCC med billedforstærker 0, 1 kvm. m - 360 km;
- guidet missil type AMRAAM med en effektiv reflekterende overflade (EOC) 0,03 kvm. m - 250 km;
- artilleriskal af 76 mm kaliber med en billedforstærker på 0, 001 kvm. m - EOP 90 km;
- en missilbåd med et billedforstærkerrør på 50 kvm. m - 400 km;
- destroyer med billedforstærker 1000 sq. m - 500 km;
- en tank, der bevæger sig med en hastighed på 3 m / s og en billedforstærker på 5 kvm. m - 250 km.
Ved grænserne for azimut -scanningszonen svarende til ± 60 ° falder detektionsområdet med 20%.
Fejlen ved en enkelt måling af vinkler er givet for et område svarende til 80% af detekteringsområdet for det tilsvarende mål:
- i azimut - 0, 1 °, - i højden - 0, 7 °.
I processen med målsporing falder vinkelfejlen med 2-3 gange (afhængigt af målets manøvrer). Når målområdet reduceres til 50% af detektionsområdet, halveres fejlen ved en enkelt måling.
Ulempen ved AFAR måling 16x2, 4 m er netop den lave nøjagtighed ved måling af højdevinklen. For eksempel vil fejlen ved måling af højden af F-16 IS sporet i en afstand på 600 km være 2 km.
Hvis det var muligt at implementere den anden version af den laterale AFAR på 10, 5x3, 7 m, ville detektionsområdet for IS øges til 1000 km, og fejlen ved måling af højden i en afstand på 600 km ville falde til 1,3 km. Skroglængden ville blive reduceret til 17 m.
Karakteristika for nasal AFAR
Detektionsområde i retning af aksen for den nasale antenne:
- fighter med billedforstærker 2 kvm. m - 370 km;
- RCC med billedforstærker 0, 1 kvm. m - 160 km;
- et guidet missil af typen AMRAAM med en billedforstærker på 0,03 kvm. m - 110 km;
- en missilbåd med et billedforstærkerrør på 50 kvm - 300 km;
- destroyer med billedforstærker 1000 sq. m - 430 km;
- en tank, der bevæger sig med en hastighed på 3 m / s og en billedforstærker på 5 kvm. m - 250 km.
Enkeltvinkelmålefejl:
- azimut: 0, 1 °;
- højdevinkel: 0,8 °.
I processen med målsporing reduceres målefejlen med 2-3 gange.
Kostprisen for siden AFAR afhænger af batchstørrelsen. Vi vil fokusere på prisen på $ 5 millioner. Så vil de samlede omkostninger ved radarstationen være 14 millioner dollars. Det er meget billigere end analoger til rådighed på verdensmarkedet.
6. Taktikken ved at bruge AWACS i et landteater
Opgaverne med de kombinerede våben AWACS på land er at belyse luftsituationen til en stor dybde over nabostaternes område og registrere bevægelser af store troppeformationer i grænsezonen op til 300 km dyb. I særlige tilfælde kan der også udføres rent lokale opgaver. For eksempel at eskortere en farlig terrors bil. For at uret kan fortsætte kontinuerligt i hele den truede periode, er det vigtigt at kunne reducere omkostningerne ved en times ur så meget som muligt.
UAV'en skal patruljere langs grænserne på afstande, der sikrer dens sikkerhed. Hvis fjenden har et langdistance luftforsvarssystem eller IS flyvepladser i grænsezonen, bør denne afstand være mindst 150 km.
For at forhindre muligheden for nederlag i krigstid er det nødvendigt at sikre beskyttelsen af UAV med sine egne luftforsvarsmidler. Den billigste måde er at bruge et par luftforsvarsmissilsystemer, der er i stand til at dække en loiteringzone med en længde på 150-200 km. I mangel af egne luftforsvarssystemer kan afstanden fra grænsen øges til 200 km. Dette, samtidig med at der sikres en lang opdagelse af angrebende missiler (og fjendtlige krigere), vil gøre det muligt at udføre en tilbagetogsmanøvre dybt ind i sit eget område med stigningen af IS -officerer på vagt fra den nærmeste flyveplads.
I fredstid behøver du ikke bruge en sådan beskyttelse. Og UAV kan cruise direkte langs grænsen. Samtidig kan den registrere køretøjer i bevægelse alene, men uden at genkende deres type. I denne henseende opnås den bedste effektivitet ved at kombinere genkendelse af specificerede mål ved hjælp af optisk rekognoscering, der opererer på fjendens område (eller fra en satellit) og spore de detekterede mål ved hjælp af en UAV.
For eksempel, hvis en spejder opdager et terrorkøretøj, vil AWACS -operatøren kunne sætte det på automatisk sporing og spore bevægelsen af dette køretøj, selv på veje i nærheden af andre køretøjer, samt kalde et angreb UAV for at ødelægge dem.
7. Konklusioner
Il-76-flyet, der er luftfartsselskab for det nye A-100 AWACS-kompleks, har ikke ændret sig grundlæggende. Og det vil ikke være muligt radikalt at reducere omkostningerne ved en times drift. Derfor kan du ikke regne med regelmæssig brug. På trods af radarens forbedrede egenskaber.
Den foreslåede AWACS UAV giver et registreringsområde 1,5 gange større end A-100. Vejer fire gange mindre. Og det bruger fem gange mindre brændstof.
Langt detekteringsområde giver dig mulighed for at kontrollere fjendens luftrum fra sikre afstande (200 km) og ikke bruge sikkerhedsinformationssikkerhed.
Den øgede flyvehøjde gør det muligt at opdage jord- og overflademål på afstande på op til 500 km.
Flyvningens lange varighed gør det muligt at bruge UAV'er til at eskortere KUG'er, understøtte amfibieoperationer og AUG -aktioner i en afstand på op til 2500 km fra flyvepladsen.
Integration af radar, tilstandsidentifikation og kommunikationsfunktioner i en AFAR gjorde det muligt yderligere at reducere vægten og omkostningerne ved udstyret.
Moderat pris på enhederne vil sikre UAV'ens høje konkurrenceevne.
