СПЕЦИАЛЬНАЯ АВИАЦИЯ ВВС США ДРЛО И ВОЗДУШНЫЕ КОМАНДНЫЕ

СПЕЦИАЛЬНАЯ АВИАЦИЯ ВВС США: ДРЛО И ВОЗДУШНЫЕ КОМАНДНЫЕ ПУНКТЫ Выполнили курсанты: Грицаев, Курейчик

Введение Авиационный комплекс радиообнаружения и наведения — электронный комплекс, установленный на самолёте или другом летательном средстве, осуществляющий обнаружение объектов для возможности наведения на них, например, ракет, а также осуществляющий координацию действий сил союзников и смежные задачи. Подобные системы предназначены для разведки и управления воздушным боем, однако могут быть использованы и для управления гражданским воздушным движением. В русскоязычной литературе используется сокращение ДРЛОи. У ( «система дальнего радиолокационного обнаружения и управления» ), в англоязычной — AEW&C/AWACS (англ. Airborne early Warning and Control System — «Авиационная система раннего предупреждения и управления» ). В зависимости от качества вспомогательной аппаратуры, системы связи, а также количества операторов в англоязычных источниках разделяют системы AEW (Airborne early Warning), осуществляющие лишь обнаружение целей но не управление боем и AEW&C/AWACS, осуществляющие такое управление. Структурно все авиационные комплексы радиообнаружения и наведения состоят из летательного аппарата (чаще всего самолёт, однако существуют серийные системы, базирующиеся на вертолётах и даже на дирижаблях, мощного радиолокатора, вспомогательной аппаратуры и средств связи. Летательный аппарат выбирается с тем расчётом, чтобы в его фюзеляже хватило места для аппаратуры и операторов, а мощность электросистемы позволяла запитывать РЛС. Это обуславливает выбор в качестве носителей серийных транспортных самолётов или бомбардировщиков (хотя существуют и летательные аппараты, созданные специально под это применение). Наиболее используемой сейчас является компоновка, впервые использованная в 1941 году на , при которой антенна радиолокатора размещена над фюзеляжем, а комплект аппаратуры и персонал — в грузовом. Однако существуют и другие варианты размещения оборудования — использование продольных или вращающихся плоскостей ФАР; антенн, разнесённых по корпусу летательного аппарата. Большая мощность радиолокатора даёт возможность проводить дальнее обнаружение и сопровождение целей находясь вне зоны действия большинства комплексов стационарной ПВО и противовоздушных ракет истребительной авиации противника. Однако сам комплекс радиообнаружения хорошо заметен для противника (так как является источником мощного радиоволнового излучения, а также радио- и ИК-контрастен), небольшие скорости и неповоротливость самолётов-носителей делают их удобной мишенью, а высокая значимость и стоимость таких систем означает, что авиационные комплексы радиообнаружения являются высокоприоритетными целями. Всё это приводит к тому, что в реальных условиях комплексы радиообнаружения без прикрытия системами ПВО или истребительной авиацией не применяются.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЛС Полное рассмотрение всех факторов, влияющих на разработку РЛС ДРЛО, представляло бы собой непосильную задачу. Достаточно сказать, что исходными являются основные тактические требования к РЛС, включающие в себя такие показатели, как типы целей, взаимодействие с другими средствами ПВО, вид базирования, предполагаемые средства РЭП противника и эксплуатационная готовность. Эти показатели в свою очередь тесно связаны с выбором летательного аппарата (ЛА)-носителя РЛС, а также с поставкой оборудования и с выделяемыми средствами. На следующем уровне находятся факторы, выбором типа передатчика, формы зондирующего сигнала, антенны, принципа обработки сигналов в преемнике, мер борьбы со средствами радиоэлектронного подавления, устройств сопровождения целей и пульта оператора. Поэтому приведем только краткий обзор тех факторов, которые влияют на выбор основных параметров РЛС. А. Дальность обнаружения целей Для разработчика РЛС дальность обнаружения цели является тактическим требованием, а для разработчика системы ПВО - переменной величиной. Дальность обнаружения, а следовательно, и размеры РЛС связаны с типом носителя РЛС, а имеющиеся типы подходящих самолетов из-за особенностей производства могут оказаться весьма ограниченными, так как пока что ни один самолет не разрабатываема специально для выполнения функций ДРЛО Обычно для этих целей приспосабливается один из существующих типов самолетов. Комплексы ДРЛО обычно применяются как средство раннего обнаружения целей для наведения самолетов-перехватчиков, защищающих такие важные и ценные объекты, как группировки кораблей и промышленные центры. После обнаружения представляющей угрозу цели по тревоге поднимают истребители-перехватчики и наводят их для перехвата целей до того, как противник достигнет дальности пуска своих ракет типа "воздух - поверхность" по защищаемому объекту или дальности пуска ракет «воздух – воздух» непосредственно по носителю РЛС ДРЛО. Поэтому требуемая дальность обнаружения целей и место расположения системы ДРЛО можно рассчитать по известным значениям дальности пуска ракет "воздух - поверхность" самолетов противника, времени, необходимого для вылета перехватчиков, а также скорости перехватчиков и самолета противника. Примерная дальность обнаружения РЛС составляет 300 км.

В. Частота излучения РЛС Ключевым вопросом при разработке любой РЛС является выбор несущей частоты. На выбор несущей частоты РЛС ДРЛО оказывают влияние следующие основные факторы: мешающие отражения, условия распространения радиоволн, нужная точность отображения воздушной обстановки, уровни преднамеренных радиоэлектронных помех и выделенный диапазон частот. По ряду причин, например для уменьшения потерь энергии при распространении и снижения мешающими отражениями от поверхности моря, следовало бы отдать предпочтение сравнительно низким частотам (УВЧ-диапазон). Отсюда следует, что на низких частотах могла бы работать недорогая и обладающая малой массой РЛС, предназначенная для работы над морем, так как уменьшение потерь распространения позволяет снизить мощность передатчика, а малый уровень мешающими отражениями упрощает аппаратуру для обработки сигналов. С другой стороны, более короткие волны обладают рядом достоинств в отношении действия средств РЭП противника. К числу таких достоинств можно отнести узкую диаграмму направленности (ДН) с малый уровнем боковых лепестков и широкий диапазон рабочих частот. Узкий луч ДН позволяет точно определить угловые положения постановщиков помех, ограничивает сектор, в пределах которого возможен прием помех по основному лепестку ДН, и может обеспечить наблюдение целей в перерывах между преднамеренными помехами. При этом также достигается хорошая точность определения траекторий движения целей на экране индикатора РЛС. Широкий диапазон рабочих частот РЛС может вынудить постановщика помех распределять мощность своего передатчика помех в широком диапазоне частот, что приведет к снижению приходящейся на один мегагерц полосы пропускания мощности помех, которые воздействуют на РЛС ДРЛО, Отношение диапазона рабочих частот к несущей частоте в РЛС ДРЛО ограничивается генератором передатчика, СВЧэлементами, антенной, обтекателем антенны и компонентами приемника. Поэтому чем выше несущая, тем больше диапазон рабочих частот и соответственно увеличивается помехозащищенность по отношению к средствам РЭП. С. Антенна Целесообразно выбирать тип антенны после того, как установлены ограничения на ее форму и размеры, которые, в свою очередь, зависят от места расположения антенны на самолете-носителе РЛС. Антенна РЛС ДРЛО может располагаться под или над фюзеляжем либо в носовой или хвостовой части самолета. D. Мощность излучения Необходимую мощность излучения РЛС можно pacсчитать по уравнению радиолокации, одним из ключевых параметров которого является размер апертуры антенны. Апертура антенны определяет также ширину диаграммы направленности (ДН) антенны. Ниже нами принято, что ширина ДН в азимутальной плоскости равна 1° При такой ширине ДН обеспечивается достаточное для обработки сигналов время облучения цели, а также хорошая разрешающая способность и точность по азимуту. На частоте 6 ГГц такая ширина ДН получается при горизонтальном размере апертуры 3 м. Выбрав вертикальный размер несколько меньше, получим эффективную площадь апертуры 5 м 2. Коэффициент шума приемника принят равным 3 д. Б, так как в РЛС ДРЛО нецелесообразно применять приемник с меньшим коэффициентом шума из-за высокой шумовой температуры антенны, обусловленной попаданием мешающими отражениями (МО) от земной поверхности в ДН антенны. Расчеты показывают, что средняя мощность излучения, необходимая для обнаружения цель с ПВО 10 м 2 на расстоянии 300 км, составляет 2 к. Вт. Таким образом, средняя мощность передатчика РЛС ДРЛО может составить несколько киловатт.

Е. Длительность импульса Излучаемый РЛС импульс может иметь (или не иметь) внутриимпульсную фазовую модуляцию, но будет всегда постоянным по амплитуде. В данной презентации речь будет идти только об эффективной длительности импульса t при обработке сигнала. Когда внутриимпульсная модуляция отсутствует, t равняется длительности излучаемого импульса. При внутриимпульсной модуляции t меньше этой длительности на коэффициент сжатия импульса. Максимальное возможное число элементов разрешения по дальности равно T/t, где Т - время облучения точечной цели. Желательно иметь максимальное число элементов разрешения при обработке сигналов в зоне обзора, так как это способствует повышению устойчивости РЛС к средствам РЭП и ее защите от МО. Увеличение числа элементов разрешения может быть достигнуто только за счет уменьшения t, так как значение Т определяется шириной ДН и скоростью вращения ДН антенны. Следует напомнить, что при постоянной средней мощности значение t не влияет на ограниченную внутренним шумом дальность обнаружения целей. Максимальное значение эффективной длительности импульса t определяется требуемой разрешающей способностью по дальности, а минимальное - перемещением цели за время облучения в пределах ДН или (при цифровой обработке сигналов) возможностью выполнения аналого-цифрового преобразования. Если принять, что скорость движения цели такова, что за время Т цель перемещается на половину элемента разрешения по дальности, то минимальная длительность импульса составит 0, 75 мкс для целей со скоростью до 2000 км/ч и T=100 мс. При других значениях V и Т соответственно изменяется и минимальная длительность импульса. При практической разработке РЛС можно принять значение t, близкое к минимуму, т. е. от 0, 1 до 2 мкс. • F. Частота повторения импульсов и обработка сигналов

Мир, последовавший после Второй мировой войны, был недолгим. Нарастающая напряженность между СССР и США вскоре переросла в холодную войну. Для слежения за «коммунистическими» действиями ВВС и ВМС США вели вдоль границ СССР патрулирование с помощью самолётов «Conslellation» , оснащенных радиолокационным оборудованием, чтобы получить предупреждение о любом внезапном нападении. Хотя изначально Lockheed Constellation конструировался как гражданский самолёт, он широко ислольэовался на военной службе во время Второй мировой войны и после нее. Первый специальный самолёт-носитель авиационной системы раннего предупреждения (Airborne Early Warning - AEW) поднялся в воздух в августе 1949 года. Это был PO-1 W (позже WV-1), построенный в двух экземплярах. Самолёт быстро проявил свой потенциал - он действовал на большой высоте и 6 лагодаря этому расширил пределы радиолокационной видимости.

E-2 C Hawkeye-2000

В 1994 году командование ВМС США выделило 155 млн долларов на проведение модернизации самолета E-2 C, который после ее завершения получил наименование "Хокай 2000". В ходе работ заменены программно-аппаратные средства, установлены новые терминалы автоматизированной системы боевого управления корабельных соединений СЕС (Cooperative Engagement Capability), средства связи и передачи данных, а также системы кондиционирования испарительного типа и дозаправки самолета в воздухе. Главным моментом в процессе модернизации стала замена центральной бортовой ЭВМ L-304 на машину с открытой архитектурой модели 940 фирмы "Рейтеон". В состав средств связи и передачи данных планируется дополнительно включить комплект аппаратуры спутниковой связи и многоканальный терминал MATT (Multimission Advanced Tactical Terminal), обеспечивающий прием данных видовой, радио- и радиотехнической разведки, а также метеоданных разведки, передаваемых по спутниковым каналам связи. В задачи, решаемые самолетами E-2 С Hawkeye-2000, дополнительно включены: обмен данными с самолетами Е-8 С системы JSTARS, AWACS, а также работа в составе автоматизированной системы боевого управления корабельных соединений СЕС (Cooperative Engagement Capability). Для решения последней в состав БРЭО будут введены соответствующий терминал и РЛС AN/ADS-18 с активной фазированной антенной решеткой (АФАР), экспериментальный образец которой проходит испытания. Данная АФАР, выполненная в виде цилиндра диаметром 1, 2 м и высотой 38 см, содержит около 100 приемопередающих модулей производства фирмы IТТ. Средняя излучаемая мощность модулей около 10 Вт, масса 80 г. В серийных комплектах планируется использовать АФАР высотой 15 см. Фирмаразработчик планирует оборудовать самолет усовершенствованной системой отображения информации и дополнительным терминалом оператора, увеличив, таким образом, дежурную смену до четырех человек. Впоследствии на машину будут установлены системы видовой разведки (возможно, инфракрасная система поиска и слежения IRST). Летные испытания опытного образца E-2 C "Хокай 2000" начались в 1997 году, а поставки в войска первых серийных машин - в 2001 -м. Всего в соответствии с заключенным контрактом стоимостью около 1, 5 млрд долларов в течение пятилетнего периода предусматривается принять на вооружение авиации ВМС США 21 новый самолет. Кроме того, рассматривается вопрос о доработке машин, находящихся в эксплуатации, до стандарта "Хокай 2000". В 2004 году министерство ВМС США заключило дополнительный контракт стоимостью 580 млн долларов на закупку и поставку к сентябрю 2009 года трех самолетов E-2 C "Хокай 2000" и пяти учебных TE-2 C этого типа.

Интерес к данной программе модернизации проявили Япония и Египет, на вооружении которых находится этот самолет. Также было изготовлено два новых самолета для Тайваня (см. цветную вклейку) и один для Франции. Следующий этап работ по модернизации получил обозначение "Усовершенствованный Хокай". Основные усилия на этом этапе сосредоточены на создании новой РЛС, разрабатываемой по программе RMP (Radar Modernization Program), ИК-системы обнаружения пусков и сопровождения БР, а также на совершенствовании оборудования кабины экипажа. Летные испытания двух опытных образцов предполагается начать в 2007 году, а принятие на вооружение самолета Е-2 С "Усовершенствованный Хокай" - в 2010 -м. Всего до 2012 - го министерство ВМС США планирует затратить на программу его модернизации около 2, 1 млрд долларов, половина из которых будет направлена на разработку РЛС AN/APS-XX. Оно намерено к 2017 году закупить 75 новых машин E-2 C. Данный этап модернизации самолета E-2 C рассматривается как промежуточный. В перспективе в надфюзеляжном вращающемся куполе самолета планируется разместить три неподвижные активные ФАР, которые полностью обеспечат круговой обзор пространства в азимутальной плоскости за счет электронного сканирования луча диаграммы направленности. Кроме того, модернизированная РЛС будет работать в более высоком диапазоне частот. В связи с закупками иностранными государствами модернизированных вариантов E-2 C "Хокай 2000" компания "Нортроп-Грумман" приняла решение сохранить на заводе в г. Сент-Огастин (штат Флорида) линию сборки этих самолетов до 2008 года, то есть до начала производства E-2 C "Усовершенствованный Хокай". Заинтересованность в такой авиатехнике кроме ВМС США проявляют ВМС Великобритании, Египта и Сингапура.

E-2 D Advanced Hawkeye

В начале 2007 году Фирма Нортроп Грумман продемонстрировала на своем предприятии в Сент-Огастин (шт. Флорида) первый самолет радиолокационного дальнего наблюдения (РЛДН) Е-2 D "Эдванст Хокай". Его первый полет состоялся 3 августа этого же года. Самолет E-2 D оснащен РЛС AN/APY-9 с электронным сканированием фирмы Локхид Мартин, которая обеспечивает расширение возможностей поиска и боевого применения как бортовая система управления боевыми действиями. Продемонстрированный экспериментальный самолет - первый из двух, которые должны быть построены на этапе разработки и демонстрации системы (SDD) стоимостью 2 млрд долл. программы самолета Е-2 D (контракт с ВМС США на проведение работ на этапе SDD был заключен в 2001 г. ). ВМС планируют изготовление 75 таких самолетов в течение последующих двух десятилетий. В отличие от предшествующих вариантов, новый самолет "Эдванст Хокай" сможет координировать удары с воздуха по воздушным, наземным и морским надводным целям. Как утверждает Т. Вайс, вице-президент фирмы Нортроп Грумман по программам РЛДН и совместного командования и управления в процессе руководства боевыми действиями, "самолет Е-2 D позволит вооруженным силам брать большой объем данных от различных источников и синтезировать эти данные для активной разведки". Самолеты E-2 D "Эдванст Хокай", в конечном итоге, заменят палубные самолеты РЛДН и управления Е-2 С "Хокай". Наряду с тем, что внешний вид нового самолета имеет сходство с внешним видом самолета Е-2 С, системы и возможности, представленные на самолете E-2 D, полностью реконструированы. Грибовидный вращающийся обтекатель антенны РЛС самолета, разработанный фирмой L-3 Коммьюникейшнз, обладает возможностью непрерывного сканирования с полем зрения 360°, наряду с антенной решеткой с электронным сканированием. Система позволяет операторам сосредоточивать РЛС на выбранных участках, представляющих интерес. Операторы самолета Е-2 D, как утверждает фирма Нортроп Грумман, также будут иметь новые рабочие станции РЛС, возможности спутниковой связи и другие средства, чтобы обеспечить для ВС расширенную осведомленность об обстановке. Еще одной новой особенностью является современная кабина экипажа с увеличенной площадью остекления и с компьтеризированными графическими дисплеями (индикаторами на ЭЛТ, системой электронной индикации), которая заменяет индикаторы и бортовое радиоэлектронное оборудование предшествующего поколения. Одно из преимуществ состоит в том, что летчики могут также выступать в качестве операторов систем оружия. В ноябре 2007 года в США завершились летные испытания самолета E-2 D. Машина провела в воздухе около 600 часов. Половина из них была посвящена проверке работоспособности радиолокационных систем. По словам представителя компании, летным испытаниям, примерная дата которых была определена около 5 лет назад, предшествовала значительная подготовительная работа. И в ходе тестов существенных недостатков в системах самолета обнаружено не было. Коэффициент готовности машины на данный момент составляет 92 процента.

В испытаниях, которые проходили в американском штате Флорида, также участвовали представители ВМС США, которым, в частности, предстояло оценить потенциальную эффективность самолета в условиях выполнения боевых задач. От того, насколько успешно пройден этот этап испытаний "летающего радара", напрямую зависит решение военных о начале мелкосерийного производства машин. Ожидается, что официальный доклад ВМС, касающийся результатов этой работы, будет обнародован в конце декабря. Испытания опытных E-2 D планируется завершить к 2011 году. В течение следующего десятилетия ВМС США намерены приобрести 75 самолетов этого типа для замены произведенных в 70 -80 -х годах E-2 C Hawkeye.

E-3 A/B Sentry

Самолет Boeing Е-3 Sentry, обеспечивающий дальнее радиолокационное обнаружение, управление и связь, разработали еще в 1960 -е годы. С тех пор в странах НАТО он стал основным средством управления действиями боевой авиации. Этот самолет ознаменовал настоящий прорыв в стратегии и тактике ведения воздушных воин РЛС может работать в одном из шести режимов. Самый простой - "Пассивный", когда просто принимаются радиосигналы и определяются их координаты. В режиме "За горизонтом" (ВТН, Beyond The Horizon) вся энергия РЛС излучается на максимальную дальность без определения угла места. Но чаще всего используется режим "Импульсно-доплеровское сканирование с определением угла места" (PDES, Pulse. Doppler Elevation Scan), в котором радиолуч сканирует сектор пространства попеременно вверх-вниз для охвата всей зоны контроля. Принятые сигналы анализируются для определения силы пикового уровня эхосигнала, что в свою очередь дает угол места цели. Boeing E-3 сочетает планер авиалайнера Boeing 707 -320 с мощной РЛС и другими радиоэлектронными системами. Самолет предназначен для решения задач СТ - управления, связи и радиотехнической разведки (от command, control, communications, intelligence) в заданном районе и способен отслеживать самолеты и ракеты противника, а также осуществлять наведение своей авиации. С момента принятия на вооружение Е-3 в полной мере продемонстрировал свои возможности, став важнейшим компонентом ПВО США и НАТО. В боевом составе ВВС США и объединенных ВВС НАТО находится соответственно 34 самолета E-3 В (экипаж 22 человека) и 18 E-3 А (17). Для радиоперехвата применяются четыре антенны: носовая, хвостовая и две боковые фазированные решетки (с правой и левой сторон), имеющие размер 3, 9 x 0, 84 м, которые выступают за обводы фюзеляжа на 46 см (визуальный признак самолета Е-3 системы АВАКС Block 30/35). Поскольку Е-3 патрулирует вдоль линии фронта, главную роль играют боковые антенные решетки, которые, судя по их внушительным размерам, обеспечивают точность пеленгования.

E-3 C/D Sentry

Самолет Е-3 Sentry был создан на основе гражданского Боинг-707, хорошо известного своим коммерческим использованием. Е-3 отличался от Боинг-707 тем, что был оснащен дополнительным обтекателем дискообразной формы 9 м диаметром, укрепленным над фюзеляжем на двух 5 -метровых кронштейнах. Каждый самолет Е-3 напичкан четырьмя тоннами радиолокационного и компьютерного оборудования, спроектированного по последнему слову техники, и мощным компьютером. Это оборудование позволяет самолету Е-3 вести наблюдение за обширными участками суши и моря и обнаруживать системы ПВО противника более чем за 300 км. Е-3 может одновременно следить за 400 самолетами. Благодаря усовершенствованной системе идентификации ⌠свойчужой■, ⌠Сэнтри■ способен распознавать самолеты противника. В случае обнаружения последних ⌠Сэнтри■ информирует пилота о том, где находится противник и по какому маршруту следует двигаться для его перехвата. ⌠Сэнтри■ может находиться в полете на высокой скорости в течение 11 часов. Продолжительность полета Е-3 может достигать нескольких дней при использовании дозаправки в воздухе. Е-3 С совершил первый полет 5 февраля 1978 г. Примерно 35 самолетов Е-3 С поступили на вооружение к середине 80 -ых. Еще 18 были заказаны НАТО. ⌠Сэнтри■ также состоял на вооружении некоторых европейских стран, Исландии, Японии и Ближнего Востока. Военные эксперты предсказывают, что ⌠Сэнтри■ (АВАКС) еще в течение десяти или более лет будет эффективно использоваться в качестве системы обнаружения и наведения на цели. Самолеты подобные Е-3 C не несут стандартного вооружения. Тем не менее их бортовое оборудование позволяет качественным образом повлиять на исход сражения, они могут играть более значительную роль в сохранении мира, чем самые тяжеловооруженные корабли и самолеты. В 1984 году 10 машин E-3 A были модернизированы до уровня E-3 C - добавили радиооборудование, пять рабочих мест и усовершенствованную систему "Have Quick A-Nets". Один E-3 C использовался компанией "Boeing" как JE-3 C для разработки и испытаний системы радиотехнической разведки AYR-1. Теперь эта система установлена на большей части самолетов, и ее можно распознать по большим боковым обтекателям и обтекателю под носовой частью. Модернизированный AWACS (Airborne Warning and Control System), оснащен новой вычислительной аппаратурой, программным обеспечением, системами связи и навигации. Также самолет получил усовершенствованный радар. По характеристикам оборудования, Е-3 С примерно аналогичен самолетам Е-767, созданным по заказу Японии. После прекращения собственных работ по самолету ДРЛОи. У Nimrod Великобритания заключила в декабре 1986 года контракт на покупку шести E-3 D Sentry AEW. Mk I. Самолеты предназначались для замены устаревших Shackleton из 8 -й эскадрильи. В октябре 1987 года опцион на закупку седьмого E-3 D перевели в твердый контракт. Первый E-3 D для британских ВВС поднялся в воздух 11 сентября 1989 года, с полным комплектом БРЭО самолет совершил полет лишь 5 января 1990 года. Британские самолеты отличаются установленными на законцовках крыла контейнерами РЭБ Loral 1017 Yellow Gate. На 2010 год все семь самолетов состояли на вооружении 8 -й эскадрильи, дислоцированной в Уод-дингтоне. Здесь же базировалась 23 -я эскадрилья, предназначенная для подготовки экипажей Sentry и расформированная в 2009 году.