Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. 2008

Подождите немного. Документ загружается.

7.4.5. Палубный самолет дальнего радиолокационного обнаружения

и управления «Хокай-2000» с БРЛС типа АФАР

Комплекс «Хокай-2000» является модернизированным (пятое поколение)

вариантом системы Е-2С (рис. 7.13).

Рис. 7.13

Основные ТТХ палубного самолета «Хокай» (экипаж самолета состоит из

двух летчиков и трех операторов) представлены ниже:

Максимальная взлетная масса 24,6 τ

Максимальная скорость полета на высоте 4000 м 600 км/ч

Крейсерская скорость 576 км/ч

Продолжительность патрулирования на удалении 370 км от корабля 5,5 ч

Практический потолок 8,8 км

Максимальная перегоночная дальность полета 2700 км

Геометрические размеры:

длина фюзеляжа 17,54 м

размах крыла/в сложенном положении 24,56/8,94 м

высота (с учетом обтекателя РЛС) 5,58 м

Главными задачами при модернизации комплекса Е-2С по программе соз-

дания системы «Хокай-2000» и в дальнейшем «Усовершенствованный «Хо-

кай», являются:

1) обеспечение обнаружения воздушных целей всех типов как над мор-

ской поверхностью, так и в приобрежных зонах и над земной поверхностью со

сложным рельефом местности;

2) увеличение в 1,5 раза дальности обнаружения и сопровождения мало-

размерных, малозаметных, малоскоростных и высокоскоростных воздушных

целей и надводных целей (ракетных и торпедных катеров, перископов подвод-

ных лодок, малых судов в прибрежной зоне);

3) обнаружение момента пуска и сопровождение противокорабельных и

крылатых ракет с различных носителей (воздушных, морских);

4) увеличение одновременно сопровождаемых воздушных целей (до 2600);

5) повышение помехозащищенности и электромагнитной совместимости

за счет пространственно-временной обработки сигналов.

Элементы бортового радиоэлектронного комплекса условно сведены в

шесть основных взаимосвязанных подсистем: обнаружения, опознавания, нави-

гации, связи и передачи данных, обработки данных, отображения и управления.

Главным отличием комплекса оборудования «Усовершенствованный Хокай»

является использование новой импульсно-доплеровской БРЛС с активной фа-

зированной антенной решеткой AN/APS-XX.

Как и ранее, антенная решетка расположена во вращающемся обтекателе

размером 7,32 χ 0,77 м и имеет антенную структуру из 18 элементов, работаю-

щих в Р-диапазоне (415.. .450 МГц). Структура БРЛС показана на рис. 7.14.

Рис. 7.14

Высокостабильный опорный генератор и синтезатор сигналов обеспечи-

вают когерентность всего тракта РЛС и формирование всех высокочастотных

сигналов и сигналов синхронизации.

При помощи фазовращателей ФВ обеспечивается требуемое фазовое рас-

пределение излучаемой ЭМВ на апертуре антенны и, соответственно, положе-

ние по азимуту и форма ДН антенны на передачу. Формирователь зондирую-

щего сигнала и усилители мощности передающих модулей обеспечивают не-

обходимую форму и мощность излучаемых импульсов.

При приеме отраженной ЭМВ каждый элемент антенной решетки при по-

мощи переключателей прием-передача ППП подсоединяется на вход своего

малошумящего усилителя МШУ. На выходе МШУ аналоговые сигналы при

помощи АЦП преобразуются в цифровые сигналы.

Соединение элементов антенной решетки с приемопередающими модуля-

ми осуществляется через вращающийся переход ВП.

Диаграмма направленности на прием формируется в цифровом виде про-

цессором.

При механическом круговом вращении антенной решетки со скоростью

6 об/мин (один оборот за 10 с) одновременно может проводиться электронное

сканирование ДН в секторе ±60° с различной скоростью.

Адаптивная пространственно-временная обработка сигналов обеспечивает:

1) формирование нулей ДН антенны в направлении источников помех

(станции РЭП; телевизионные, связные и другие станции, работающие в этом

же диапазоне частот);

2) оптимизацию селекции сигналов воздушных и надводных целей на лю-

бом мешающем фоне;

3) повышение эффективности обнаружения и захвата сигналов малораз-

мерных целей и точности измерения координат.

Процессоры сопровождения и наведения обеспечивают решение задач

целеуказания и наведения своих истребителей и ракет на воздушные и мор-

ские цели.

Преимуществом новой РЛС является возможность изменения в широком

диапазоне параметров сигналов излучения и алгоритмов обработки. Пере-

стройка несущей частоты производится от одной когерентной пачки импульсов

к другой. Модуляция сигнала внутриимпульсная, частотная 0,5...3,5 МГц (ко-

эффициент сжатия импульсов 100...700). Длительность зондирующих импуль-

сов 1...20; 50; 100 и 150 мкс, частота повторения импульсов 125... 1500 Гц. Вы-

бор сигналов проводится в зависимости от решаемых задач и сложившейся ра-

диоэлектронной обстановки.

Дальность обнаружения малоразмерной низколетящей цели составляет

340 км (максимальная дальность действия - 620 км), а разрешающая способ-

ность по дальности — 45 м.

Дальнейшая модернизация комплекса «Хокай» предполагает использовать

в надфюзеляжном обтекателе три неподвижных АФАР в виде равностороннего

треугольника, что обеспечит электронное сканирование ДН антенны в круго-

вом секторе. Диапазон рабочих частот АФАР будет изменен в сторону L-,

S-диапазонов.

7.4.6. Самолет базовойпатрульнойавиации Р-8А «Посейдон»

В США разработан новый самолет БПА Р-8А «Посейдон», который дол-

жен заменить существующие самолеты Р-ЗС «Орион». Важной особенностью

нового самолета является применение в составе бортового разведывательного

оборудования РЛС, имеющей возможность вести разведку в режимах синтези-

рования апертуры и инверсного синтезирования. Последний режим особенно

эффективен при решении задач по разведке надводных целей (включая задачу

обнаружения перископов подводных лодок).

Бортовая радиолокационная система РЛС AN/APY-10, которая является

модернизированным вариантом AN/APS-137(V)S, была разработана как поис-

ковая, способная обнаруживать и сопровождать наземные цели, перископы и

шноркели подводных лодок. Она имеет широкие возможности в плане иденти-

фикации обнаруженных целей, оценки боевых потерь и слежения. Более эф-

фективное обнаружение перископов подводных лодок обеспечивается за счет

использования цифрового сканирующего конвертера и малошумящего преду-

силителя на входе. Архитектура ИРСА позволяет вести съемку с высоким раз-

решением, повышает возможности по распознаванию (классификации) малых

быстродвижущихся целей, располагающихся недалеко от берега. Основные

функциональные возможности РЛС:

1) обнаружение и слежение за наземными (надводными) целями на боль-

шом расстоянии;

2) более надежное обнаружение перископов;

3) ведение морской разведки с большой высоты;

4) сопровождение множественных целей;

5) высокая устойчивость к подавлению и противодействие ложным целям;

6) управление на программном уровне;

7) совместимость с системами управления ракетами «Гарпун», «Томахок»

и другими;

прямое взаимодействие с системами управления оружием.

Радиолокационная система работает в режимах:

РСА (длительность импульса 13,2 мкс, средняя мощность 350 Вт, разре-

шение 2.. .200 м, частота следования импульсов зависит от дальности);

ИРСА (соответственно 10 мкс, 230...500 Вт; разрешение 0,6...1,2 м и

500... 1000 Гц);

обнаружение перископов (5 мкс, 460 Вт и 1,854 кГц);

поиск/навигация (10 мкс, 200 Вт и 388 Гц).

Также планируется оснастить самолет комплексом электронного противо-

действия, состоящим из системы управления средствами РЭБ AN/ALQ-213 (V),

системы направленных ИК-помех, системы предупреждения о радиолокацион-

ном облучении и системы постановки активных помех.

7.4.7. Информационно-разведывательные комплексы

на аэростатах и дирижаблях

Аэростаты и дирижабли, оснащенные информационно-разведывательны-

ми комплексами, могут обеспечить выполнение функциональных задач ком-

плексов типа Авакс, Хокай и Джистарс.

Главным преимуществом таких комплексов по сравнению с авиационны-

ми является возможность непрерывного при неограниченной длительности

контроля воздушного, надводного и наземного пространства в заданной зоне

ответственности при минимальной стоимости жизненного цикла (создания,

применения и технической эксплуатации). Так, стоимость эксплуатации аэро-

статного комплекса в течение года может быть на порядок меньше эксплуата-

ции комплекса типа АВАКС, а стоимость обеспечения зоны обзора протяжен-

ностью 1000 км - в три раза меньше.

Примером использования таких комплексов служит создаваемая сеть

TARS (Tethered Aerostat Radar System - радиолокационная система на привяз-

ных аэростатах) на южной границе США. Привязной аэростат 420К объемом

11340 м заполнен гелием и имеет аэродинамическую форму корпуса длиной

62,7 м и максимальным диаметром 20,7 м (рис. 7.15).

Рис. 7.15

Аэростаты поднимаются на высоты 3,0...4,5 км и опускаются при помощи

лебедки. Они могут непрерывно находиться в воздухе 5...7 дней. Электропита-

ние подается по кабель-тросу. В случае неблагоприятных погодных условий

(тайфуны) аэростаты опускают и швартуют к причальной мачте. Для южных

штатов США, где расположены аэростаты, их боеготовность составляет 98%.

Полезная нагрузка на рабочей высоте составляет 480 кг.

Фирма «Локхид-Мартин» разрабатывает проект аэростата, который может

подниматься на высоту 20...22 км, где практически отсутствует ветер

(рис. 7.16), что обеспечивает устойчивость положения аэростата.

Рис. 7.16

Основной проблемой в этом случае является возможность автономного

электроснабжения.

Комплекс 420К оснащен радиолокатором L-88(V)3, расположенным в

нижней части аэростата в радиопрозрачной гондоле. РЛС имеет антенну с раз-

мером апертуры 8,7 м. Круговой обзор для обнаружения низколетящих целей

обеспечивается механическим вращением антенны.

Дальность зоны обзора 370 км определяется радиогоризонтом.

Рассматриваются также варианты использования РЛС L-диапазона с ан-

тенной типа АФАР цилиндрической формы, размещаемой в радиопрозрачном

обтекателе того же размера.

Наряду с аэростатами рассматривается возможность использования авто-

матических высотных дирижаблей для размещения информационно-разведы-

вательных комплексов. По сравнению с аэростатами они обладают большей

оперативностью, автономностью, большей грузоподъемностью. Всепогодное,

круглосуточное электроснабжение при полетах на высотах 20-22 км обеспечи-

вается солнечными батареями большой площади и электрогенераторами. Ком-

плексы на дирижабле могут непрерывно работать в течение нескольких меся-

цев и даже лет [4] (рис. 7.17). Дальность обзора низколетящих, морских и на-

земных целей на таких высотах достигает 600 км.

Рис. 7.17

Радиолокаторы комплексов будут иметь антенны типа АФАР с излучате-

лями, размещенными на боковой поверхности дирижабля (рис. 7.18).

Рис. 7.18

Детальное наблюдение морских и наземных целей обеспечивается в ре-

жиме синтезирования апертуры при работе в Х-диапазоне, что позволяет полу-

чить разрешение (детальность изображения) 1,5...15 м в зоне обзора по даль-

ности 20 и 200 км. Дирижабль в этом режиме должен двигаться со скоростью

100 км/ч.

В этом режиме обеспечивается обнаружение малоразмерных наземных

целей (танков, БМП, ЗРК и т. п.). Режим селекции движущихся целей позволя-

ет выделять цели, имеющие радиальную скорость от 1,0 до 200 км/ч. В ин-

терферометрическом режиме измеряется высота рельефа местности с точно-

стью 10... 15 м.

Разведывательно-информационные комплексы, размещаемые на аэроста-

тах и дирижаблях, дополняют авиационные комплексы типа АВАКС и Джи-

старс, обеспечивая длительное непрерывное патрулирование в дежурном ре-

жиме. Кроме РЛС комплекс содержит тепловизор, телевизионную систему,

станции РТР и радиоразведки, в том числе сотовой связи, измеритель радиа-

ции. Дополнительными задачами комплекса являются метеонаблюдение и

ретрансляция.

Литература

1. Верба В. С. Тенденции развития авиационных средств разведки и дозора. - Наукоемкие тех-

нологии, 2004, №8-9.

2. Верба B.C., Гандурин В.А., Трофимов А.А. Бортовая РЛС для перспективного многофункцио-

нального авиационного комплекса разведки, оповещения и управления (МАК РОУ) с цифро-

вой АФАР. - Наукоемкие технологии, 2004, № 8 - 9.

3. Верба B.C., Мирошничен А.В., Морозов Ю.А. Выбор варианта бортовой РЛС с АФАР для

многофункционального авиационного комплекса разведки, оповещения и управления. - Ра-

диотехника, 2006, № 1.

4. Верба B.C., Гандурин В.А. Радиолокатор с синтезированной апертурой на высотном беспи-

лотном дирижабле. - Антенны, 2004, № 8 - 9.

5. Верба B.C., Гандурин В.А., Меркулов В.И. Живучесть авиационных комплексов радиолокаци-

онного дозора и наведения. - Информационно-измерительные и управляющие системы, 2008,

т.6, № 3.

6. Верба B.C. Актуальные вопросы создания многофункциональных радиотехнических ком-

плексов нового поколения. - Наукоемкие технологии, 2006, № 7 - 8.

7. Верба B.C. Перспективы развития систем и комплексов разведки, дозора и управления авиа-

ционного базирования и проблемы по обеспечению их создания. - Радиопромышленность,

2006, №1.

8. Верба B.C. Особенности формирования технического облика радиотехнических комплексов

многофункциональных информационно-управляющих средств воздушного базирования. -

Радиотехника, 2005, № 5.

9. Виноградов М.А. Перспективные комплексы воздушной радиолокационной разведки веду-

щих зарубежных стран. - Зарубежное военное обозрение, 2007, №21.

ГЛАВА 8

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ КОМАНДНОГО УПРАВЛЕНИЯ

АВИАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ РАДИОЛОКАЦИОННОГО

ДОЗОРА И НАВЕДЕНИЯ

•

8.1. Основные направления совершенствования

методов наведения

В существующих АК РЛДН [2, 34] используется ограниченный набор ме-

тодов наведения, ориентированный только на наведение истребителей на не-

маневрирующие воздушные цели в дуэльной ситуации. В то же время методы

наведения, предназначенные для использования в АК РЛДН нового поколения,

должны удовлетворять существенно большему перечню разнородных и часто

противоречащих друг другу требований, отражающих необходимость наведе-

ния ЛА как на одиночные, так и на групповые воздушные и наземные цели, в

том числе и сверхманевренные и гиперзвуковые, в условиях воздействия

средств РЭП противоборствующей стороны. Кроме того, необходимо прини-

мать во внимание перспективу включения АК РЛДН в состав глобальной сете-

центрической информационно-управляемой системы [5] с учетом экономиче-

ских и технологических факторов [13, 14].

В таких условиях использовать методы наведения, адекватно соответст-

вующие каждому конкретному типу целей и конкретным условиям их примене-

ния, с различным информационным обеспечением, нерационально. В то же вре-

мя использование единого универсального метода наведения, одинаково пригод-

ного для всех случаев, является весьма проблематичным. Наиболее рационально

использование нескольких методов наведения, каждый из которых обслуживает

достаточно большой набор целей в различных условиях их применения.

Целесообразно использование трех групп методов, один из которых обес-

печивает наведение на все типы воздушных целей, включая сверхманевренные

и гиперзвуковые; второй реализует наведение самолетов на наземные объекты,

включая и подвижные и малоразмерные. Третий тип способов наведения дол-

жен обеспечивать наведение средств поражения с ударных БЛА. Необходимо

отметить, что управление несколькими ЛА в варианте многопозиционного

наведения на воздушные и наземные объекты может быть получено на основе

первых двух групп методов. При этом координированное наведение несколь-

ких групп ЛА с одновременным выводом на одну цель может быть получено

как частный случай многопозиционного наведения.

Следует подчеркнуть, что проблема разработки перспективных методов

наведения имеет два аспекта: управленческий и информационный.

Первый из них связан с разработкой алгоритма траекторного управления,

реализующего возможности наведения определенных типов ЛА на определен-

ные типы цели в конкретных условиях.

Второй аспект связан с возможностью реализации алгоритмов оценива-

ния всех фазовых координат, используемых в алгоритмах наведения, в тех же

условиях применения, в том числе и в условиях радиопротиводействия.

В общем случае методы наведения должны обеспечивать:

1) минимум времени наведения;

2) максимальную дальность действия системы командного радиоуправления;

3) минимальные мгновенные перегрузки объекта управления;

4) минимальный расход энергии управляющих сигналов; практическую

реализуемость;

5) инвариантность системы радиоуправления к условиям применения

6) сопряжение с методами самонаведения, используемыми в дальнейших

этапах наведения ВЦ.

Для выполнения первых четырех требований траектория наведения

должна быть как можно более прямолинейной. Практическая реализуемость

подразумевает возможность формирования оценок всех требуемых фазовых

координат относительного и абсолютного движения цели и ОУ при сущест-

вующих измерителях, реальных объемах памяти и быстродействии бортовых

вычислителей и реальных расходах энергии на управление. Инвариантность

предусматривает возможность выполнения наведения во всем требуемом диа-

пазоне дальностей, скоростей и высот независимо от условий применения. При

этом наибольшее значение имеют всеракурсность перехвата и обеспечение вы-

сокой чувствительности метода к ошибкам управления как на больших, так и

на малых расстояниях при наведении и на малоподвижные и интенсивно ма-

неврирующие цели.

Большое значение имеет также сопряжение методов командного наведе-

ния и используемых в дальнейшем методов самонаведения, при котором обес-

печивается органичный (без существенных переходных процессов) переход

авиационной системы радиоуправления наводимых ЛА от этапа дальнего к

этапу ближнего наведения. Такое сопряжение в свою очередь обеспечивается

не только методами дальнего и ближнего наведения, но и типом визирной сис-

темы, используемой для поиска, обнаружения и автоматического сопровождения

целей, а также возможностями командной радиолинии управления (п. 5.5). От-

метим, что наибольшую вероятность выполнения дальнего наведения обеспе-