http://radar.boom.ru/rdr-lt-a.html
|
Литература Статьи и лекции |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ГЛАВНАЯ ПРОШЛОЕ ЛИТЕРАТУРА ОБРАЗОВАНИЕ ФИРМЫ АППАРАТУРА ПРОЕКТЫ ТЕОРИЯ ФОРУМ ПИСЬМО
Периодика Базы данных Книги Статьи/Лекции
|
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОРАБЕЛЬНЫХ РЛС С ФАЗИРОВАННЫМИ АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ Journal of Electronic Defense, 05.2003, v.26, N 5, p.55-62. Более двух десятилетий на боевых кораблях применяются РЛС с большими плоскими антенными решетками, начало которым было положено введением в эксплуатацию многофункциональной системы управления оружием "Иджис". Недавно их применение расширилось в рамках европейских военно-морских программ. По мнению большинства военных экспертов, в настоящее время системы таких РЛС становятся стандартным компонентом не только в программах ВМС, но и в различных других областях. Что касается ВМС, то на протяжении более 50 лет корабли этого вида вооруженных сил вполне успешно действовали при использовании старых РЛС с механически вращающимися антеннами. Возникает вопрос: что же представляют собой и зачем нужны новые чрезвычайно дорогие РЛС, особенно в условиях постепенного сокращения военных расходов в большинстве стран мира. Ниже рассматриваются системы корабельных РЛС прошлых лет, настоящего времени и ближайшего будущего. РЛС SPG-59 ЗРК "ТАЙФУН". Первая попытка создания действующей системы РЛС с фазированной антенной решеткой (РЛС ФАР) была предпринята ВМС США в 1958 г. при разработке перспективного корабельного зенитного ракетного комплекса (ЗРК) "Тайфун". Такой ЗРК должен был обладать значительно большими возможностями перехвата нескольких целей по сравнению с существовавшими в то время ЗРК семейств "Терьер", "Тартар" и "Талос". Старые ЗРК не предназначались для обороны от бомбардировщиков и противокорабельных управляемых ракет (ПКР), поступавших на вооружение авиации ВМФ Советского Союза. Возможным решением проблемы было применение нового принципа наведения типа TVM (Track-Via-Missile) зенитных управляемых ракет (ЗУР), который впоследствии был успешно реализован в наземной ЗУР "Пэтриот". Согласно такому принципу наведения радиолокационные сигналы от цели принимаются ракетой, затем передаются на корабль, где и обрабатываются компьютерной системой, обладающей большими возможностями. Структура такого ЗРК предусматривала наличие РЛС, способной одновременно выполнять различные задачи, включая управление огнем и подсветку целей на конечном этапе сближения ЗУР с такими целями. Именно эти качества стали основанием для включения работ по РЛС ФАР в проект ЗРК "Тайфун". Основным компонентом новой системы могла бы стать РЛС сопровождения SPG-59 с электронным сканированием, которая обладает возможностью одновременного сопровождения нескольких целей. Такая РЛС могла бы работать в комплексе с самой совершенной в то время ЗУР, способной перехватывать скоростные самолеты и УР на дальностях до 200 км. В ходе НИОКР по созданию необходимых технологий сразу же возникли проблемы, поскольку состояние науки и техники в то время находилось не на должном уровне. Для обеспечения высотного сканирования можно было разработать конструкцию с несколькими параллельными волноводами для использования в обычных трехмерных РЛС, однако создание небольших отдельных передающих элементов оказалось слишком дорогостоящиим. Кроме того, коэффициенты отдачи были слишком низкими для удовлетворения требованиям крупносерийного производства, а сами изделия были недостаточно надежны. Затраты на постройку даже одной полной ФАР были недопустимо высокими. С точки зрения корабельных специалистов, большим недостатком считался высокий уровень потребления электроэнергии. Во время разработки РЛС ФАР единственным источником электроэнергии, который хотя бы приблизительно мог удовлетворить расчетным требованиям, могла стать ядерная энергетическая установка. В то время вопрос о размещении такой установки на надводных кораблях был предметом острых споров. Хотя постройка авианосца "Энтерпрайз" и единственного крупнотоннажного крейсера "Лонг бич" уже была санкционирована, чрезмерно огромные затраты на них вызывали разногласия. Все эти отрицательные факторы плюс проблемы в ходе разработки привели к тому, что в декабре 1963 г. проект "Тайфун" был закрыт. Последующие попытки ВМС США создать ФАР связаны с системами РЛС SPG-32 и SPG-33, работы над которыми начались после закрытия проекта "Тайфун". Во избежание ошибок и тупиковых положений проекта "Тайфун"/SPG-59 некоторые ТТТ были несколько изменены и занижены. Так, например, от РЛС не требовалось обеспечение подсветки целей для ракет с радиолокационным полуактивным наведением (РПАН), поскольку эту функцию могли бы выполнять специальные комплексы наведения. Кроме того, некоторые дублирующие функции РЛС ФАР в режиме наблюдения и обнаружения должны были выполнять другие имеющиеся на борту обычные РЛС с механическим сканированием (в системе "Тайфун" предусматривалось наличие на борту единственной РЛС SPG-59). Однако ТТТ предусматривали обеспечение с помощью РЛС возможности ведения точного сопровождения одновременно нескольких целей. При этом такое требование усложнялось необходимостью радиоэлектронной защиты от применявшихся в то время специальных средств создания помех и рассеивания дипольных отражателей. Хотя в следующем десятилетии стоимость электронных изделий значительно сократилась, создание новой РЛС ФАР все еще оставалась слишком дорогостоящим. В то время к разработке технологий для такой РЛС только приступали. Еще не было массового производства транзисторов, поэтому приходилось полагаться на применение компонентов с электровакуумными лампами. Несмотря на все эти проблемы, работы по программе РЛС ФАР достигли этапа оперативного развертывания на авианосце "Энтерпрайз" и крейсере "Лонг бич". Система "Скэнфар" (SCANFAR) была установлена только на двух надводных боевых кораблях с атомной двигательной установкой (самых больших по водоизмещению). Как и РЛС SPG-59, эта система потребляла чрезмерно много электроэнергии. Высокий уровень потребляемой энергии является одним из недостатков, присущих пассивным системам электронного сканирования, а в случае с системой "Скэнфар" это усугублялось требованиями электропитания антенных решеток с электровакуумными лампами. Кроме того, несмотря на достижения в миниатюризации электроники в конце 1950-х годов антенны все еще оставались очень тяжелыми и крупногабаритными. Установка таких антенн на кораблях меньшего водоизмещения повлияла бы на их устойчивость. Избежать таких проблем можно было только в случае размещения антенн на уровне, близком к ватерлинии, что резко ограничивает их эффективную дальность действия. Даже на авианосце "Энтерпрайз" антенны установлены достаточно высоко во избежание воздействия вертикального оперения самолетов, находящихся на полетной палубе. Роль системы "Скэнфар" на авианосце "Энтерпрайз" сводилась к отображению воздушной обстановки в ясную погоду при быстро изменяющейся общей картине. ТТТ предусматривали обеспечение наблюдения и обнаружения целей в широкой зоне воздушного пространства, а также сопровождение некоторых целей. Однако во время работ стало ясно, что для каждого из этих режимов необходимо иметь разные характеристики луча. В конечном итоге это привело к необходимости наличия двух параллельно действующих антенн различной формы: в РЛС SPG-32 для наблюдения и обнаружения целей применялась широкая прямоугольная антенна, а РЛС SPG-33 для сопровождения целей имела вертикально установленную квадратную антенну. Такой же комплекс был применен и на крейсере "Лонг бич", но там система выполняла дополнительную функцию передачи точных данных сопровождения цели на блок ее подсветки для наведения ЗУР. На обоих кораблях в комплекс системы входили четыре пары антенн, каждая из которых имела зону охвата 90 град. На протяжении всего периода эксплуатации характеристики системы "Скэнфар" оказались неудовлетворительными. При применении система не смогла продемонстрировать ожидавшиеся от нее практические преимущества. В основном это объяснялось несовершенством использовавшихся аналоговых или аналого-цифровых подсистем, а не серьезными недостатками конструкции системы. Кроме того, дополнительная нагрузка по МТО системы РЛС двух указанных кораблей сводила на нет все преимущества такой системы. В результате при капитальном ремонте обоих кораблей в конце 1970 - начале 1980 гг. был проведен демонтаж антенн и внутрибортовых электронных компонентов системы. Вместо них были установлены другие более обычные системы. СИСТЕМА "ИДЖИС" С РЛС SPY-1. В 1969 г. фирма "RCA электроникс" (сейчас в составе "Локхид Мартин") получила от ВМС США начальный контракт на разработку корабельной системы управления оружием "Иджис" и наиболее важного компонента этой системы - РЛС SPY-1. Эта РЛС должна была применяться в комплекте с новой модификацией корабельной ЗУР RIM-66 "Стандарт", которая в то время начала поступать на вооружение. В ходе работ стремились учесть уроки разработки систем "Тайфун" и особенно "Скэнфар". Много усилий было направлено на то, чтобы новая система стала реальным изделием. Так, например, с самого начала работ на этапе проектирования основное внимание было сосредоточено на объединении в единую систему цифровых элементов, связанных как с функциями управления и действия основного луча РЛС (и его боковых лепестков диаграммы направленности), так и с последующей обработкой принимаемых сигналов. Важным моментом было создание значительно более легкой антенны и сокращение потребности в электроэнергии (последнее преимущество было крайне важно для оперативного развертывания системы). Для облегчения дальнейшего совершенствования системы было проведено полное разделение аппаратных средств и программного обеспечения (ПО) функций управления. Серьезное внимание уделялось надежности и ремонтопригодности системы, при этом в некоторых случаях жертвовали даже характеристиками ради достижения необходимого общего времени наработки системы на отказ (с тех пор такая тенденция приобретает все большее значение в военном и гражданском секторах промышленности). В 1974 г. опытный образец антенны был готов для установки на испытательном корабле AVM-1 "Нортон саунд". Наряду с монтажом одной антенны на палубной надстройке корабля на него были доставлены опытные модули всей системы, включая полный комплект корабельного боевого информационного центра, компьютеры обработки данных, индикаторы, блоки управления огнем, РЛС подсветки целей и т.п. В период с 1974 до 1979-1980 гг. были проведены широкие испытания системы, направленные как на проверку основной концепции, так и на возможность ее совершенствования. Применение намного более совершенных компьютерных компонентов (при значительно больших масштабах интеграции по сравнению с существовавшими в то время) позволило не только реализовать расчетные показатели характеристик, но и значительно повысить надежность. Оперативная готовность системы никогда не падала ниже 96%. Возможность системы обеспечивать одновременный перехват нескольких целей впервые была продемонстрирована в 1977 г., когда по двум воздушным мишеням BQM-34 с корабля "Нортон саунд" были запущены две ЗУР RIM-66C "Стандарт-2". При этом схема перехвата мишеней отличалась от обычной процедуры перехвата целей предыдущими корабельными ЗУР, когда для действия системы РПАН цель подсвечивалась на протяжении всей траектории полета ракеты к цели. Отличие состояло в том, что вначале ракеты "Стандарт-2" были запущены в заранее заданную точку воздушного пространства в направлении целей по данным бортового блока инерциальной навигационной системы. Затем на среднем участке траектории полета ракеты получали от РЛС SPY-1 сигналы уточненного положения целей и корректировали свой полет. На конечном участке сближения с целями последние подсвечивались одной РЛС SPG-62 в разделенном по времени режиме для самонаведения каждой ракеты на свою цель с помощью РПАН. В этом испытании обе мишени были перехвачены. С самого начала испытаний в кругах ВМС США велись дискуссии относительно схемы развертывания системы "Иджис". Существовало много концепций, одна из которых - "DG/Иджис" - предусматривала широкое развертывание системы на недорогих кораблях, обладающих ограниченными возможностями. Однако такая концепция подвергалась сомнению, поскольку ее реализация приводила к несоответствию между возможностями боевой системы и ограниченной огневой мощью носителя такой системы. Другая концепция под названием "ударный крейсер" ("strike cruiser") была связана с постройкой 16 больших крейсеров с атомной ДУ. Два таких крейсера предлагалось вводить в каждое из восьми боевых авианосных соединений, полностью состоящих из кораблей с атомной ДУ. Однако такая концепция означала, что система "Иджис" будет развернута на относительно небольшом числе кораблей, и таким образом технологии этой системы не найдут широкого применения. В конечном итоге было принято промежуточное решение: использовать увеличенный вариант корпуса корабля класса "Спруенс" и совместить систему "Иджис" со стандартным набором систем оружия крейсеров, включая две спаренные пусковые установки Mk.26 (на смену которым позже должны были придти пусковые системы вертикального старта). Такая концепция корабля была воплощена в ракетном крейсере типа "Тикондерога". Головной корабль этого типа поступил на вооружение в 1983 г. Характеристики РЛС SPY-1 можно рассматривать лишь в общем контексте боевой системы "Иджис". Эта РЛС работает на частотах S-диапазона (обычно 3,1-3,5 ГГц) и имеет четыре пассивные антенные решетки электронного сканирования размером 3,65x3,65м каждая. Ширина луча обычно составляет 1,7 град. Дальность действия РЛС SPY-1 соответствует 320 км в режиме поиска воздушных целей и 80 км при поиске целей на уровне горизонта. На исходном действующем варианте РЛС SPY-1, установленном на крейсере "Тикондерога" и всех последующих кораблях этого типа вплоть до крейсера "Филиппин си", каждая антенна состоит из 4096 элементов, собранных в 32 передающие группы. Элементы передатчика питаются от 32 параллельно соединенных усилителей CFA (Cross-Field Amplifier), каждый из которых имеет пиковую выходную мощность 132 Вт. Управление лучом, формируемым каждой из четырех антенн, осуществляется системой "Иджис". Ядро системы состоит из 16 основных ЭВМ UYK-7, одного сервера UYK-19 и 11 миниЭВМ UYK-20 (все поставляются фирмой "Юнисис"). Все вычислительные модули объединены в единый основной комплекс обработки данных, сопряженный с четырьмя цветными индикаторами AN/UYA-4 и четырьмя дополнительными меньшими индикаторами PT-525, обеспечивающими возможность отображения данных сопровождения до 128 целей. В автоматическом режиме работы компьютеры могут управлять не только датчиками и системами оружия собственного корабля, но и такими же компонентами на любом другом находящемся поблизости корабле, системы которого совместимы с управлением от системы "Иджис" (при условии, если на этом корабле есть соответствующая система отображения данных тактической обстановки NTDS (Naval Tactical Display System) или другая подобная система). Система "Иджис" совместима с прежними существующими протоколами системы NTDS и позволяет обмениваться информацией с кораблями, оснащенными этой системой, через сети передачи данных "линк-11" и "линк-16". Основное отличие следующего варианта РЛС SPY-1B - введение режима действия при больших углах возвышения луча. При этом режиме положением диаграммы направленности можно управлять до самой высокой точки зоны сканирования. Это необходимо при сопровождении ПКР, крейсерский полет которых проходит на больших высотах. Оттуда на конечном участке траектории полета они почти вертикально пикируют на цели (такой профиль полета характерен для российских ракет, имеющих по классификации НАТО обозначение AS-4 и AS-6). Кроме того, применение в РЛС SPY-1B более легких и компактных фазовращателей способствовало сокращению объема и массы радиолокационной части системы (с 5,44 до 3,58 кг). Это позволило также уменьшить количество подгрупп элементов антенной решетки, результатом чего стало формирование более узкого луча. Совершенствование коснулось и самой системы "Иджис", в оборудование которой были введены основные компьютеры UYK-43/44, обеспечивающие значительно больший выход обработанных данных. Даже при сниженных уровнях потребления электроэнергии за счет использования более эффективных цифровых систем, у крейсеров типа "Тикондерога" при постоянной непрерывной работе РЛС SPY-1 дальность плавания сокращается почти на 3200 км. Новый эсминец "Арлей Берк" с системой "Иджис", имеющий намного меньшее водоизмещение по сравнению с крейсерами типа "Тикондерога", оснащен существенно модифицированным вариантом РЛС SPY-1D. Размещение всех четырех антенн этой РЛС на одной мачте позволило сократить объем и массу межблочной соединительной проводки (до 1,91 кг для каждой антенны). Кроме того, это дало возможность обеспечить электропитание всех четырех антенн от одного общего источника с лампой бегущей волны (ЛБВ). На крейсерах типа "Тикондерога" три антенны размещены в носовой части палубной надстройки, а обращенная назад четвертая антенна установлена на кормовой части надстройки. Такая схема расположения антенн потребовала наличия независимого источника питания с ЛБВ. Кроме американских боевых кораблей РЛС SPY-1D устанавливается также на японских эсминцах ПВО типа DDG-173 "Конго" (значительно модифицированный вариант конструкции эсминца "Арлей Берк") и на находящихся сейчас в постройке новых испанских фрегатах F-100 (типа "Альваро де Базан"). Последниие варианты РЛС SPY-1F и SPY-1K намного легче предыдущих вариантов, в частности, благодаря антеннам уменьшенной площади и сокращенного количества передающих блоков. Эти варианты РЛС предназначены в основном для экспортного рынка. Так, РЛС SPY-1F выбрана для оснащения норвежских кораблей типа F-310 "Фритьоф Нансен" и предложена для использования в других программах строительства боевых кораблей европейских стран. РЛС SPY-1K является еще более компактным вариантом, рассчитанным на перспективный экспортный рынок новых патрульных фрегатов и корветов, которые потребуются в ближайшие 10-15 лет для замены большого числа устаревших корветов и быстроходных ударных кораблей, состоящих на вооружении береговых патрульных подразделений ВМС многих стран мира. Последние варианты РЛС уменьшенных размеров имеют как положительные, так и отрицательные стороны. По своим размерам РЛС SPY-1D представляет собой более мощный комплекс и имеет повышенную дальность действия. Эта РЛС и варианты SPY-1F/K обладают возможностью обеспечивать ПВО и самооборону корабля-носителя. С другой стороны, РЛС SPY-1F/K в результате изменения ПО и аппаратных средств не рассчитаны на обеспечение обороны, например, от тактических баллистических ракет. РЛС "МАРС-ПАССАТ" ("СКАЙ-ПАССАТ"). Существование советской РЛС "Марс-пассат" впервые было идентифицировано на основе сделанных со спутника снимков четвертого авианесущего крейсера типа "Киев" (получившего затем название "Баку"). В начале 1980-х годов этот корабль строился на украинских верфях в г.Николаев и был спущен на воду в 1982 г. Установленная на авианесущем крейсере РЛС получила по классификации НАТО обозначение "Скай уотч" и вызвала интерес западных экспертов. Введение РЛС "Марс-Пассат" на вооружение советских ВМС совпало с принятием РЛС ФАР на вооружение сил ПВО. Отмечается, что такие РЛС, как "Заслон" на перехватчиках МиГ-31 и "Флэп лид" в зенитном ракетном комплексе SA-10, демонстрировали высокую эффективность. До этого в Советском Союзе в строй было введено несколько трехмерных РЛС с вертикальным электронным сканированием, предназначенных для поиска воздушных целей. Эти РЛС с точки зрения технологий (и возможностей) ориентировочно были эквивалентны американским РЛС типа SPS-48. Такие РЛС имели компоновку электроники с приемлемыми по объему и массе габаритами. На вооружение намечалось поступление кораблей типа "Киров" и "Слава", оснащенных РЛС "Топ доум" (с режимом наведения ЗУР на цель типа TVM), обеспечивающих возможность одновременного перехвата нескольких целей. Таким образом были основания полагать, что Советский Союз успешно реализует свои технологические достижения, особенно с учетом ускорения развития НИОКР за счет использования различных западных концепций. РЛС "Скай уотч" была установлена на авианесущем крейсере "Баку". Кроме того, этой РЛС был оснащен головной корабль авианесущих крейсеров нового типа, получивший название "Адмирал Кузнецов". Предполагалось, что такой корабль будет иметь самую современную комплексную систему управления боевыми воздушными операциями, во многом принципиально напоминающую систему "Скэнфар", а не существующую систему "Иджис". Такая комплексная система не предусматривала управление вооружением по типу системы "Иджис"/SPY-1 в ЗРК "Стандарт-SM-2". Разработка новой системы столкнулась с проблемами в области технологий. В результате авианесущий крейсер "Баку" был принят на вооружение лишь спустя пять лет после его спуска на воду. Еще больше времени потребовалось на доводку авианесущего крейсера "Адмирал Кузнецов", но здесь многое было связано не столько с самим кораблем, сколько с экономическими и социальными изменениями в Советском Союзе в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Возникли проблемы при разработке системы РЛС, точнее проблемы с ПО, а не с самими изделиями. После этого все работы по РЛС были прекращены. С учетом этого при почти завершенной постройке авианесущего крейсера "Варяг" (типа "Адмирал Кузнецов") пришлось изменить конструкцию палубной надстройки и заменить плоские антенны РЛС "Скай уотч" на обычные антенны с механическим сканированием. ЕВРОПЕЙСКАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РЛС ФАР EMPAR. Система РЛС EMPAR фирмы "Аления-Маркони системз" была разработана для средств ПВО на европейских фрегатах нового поколения "Хорайзн". Первоначально фрегаты этого типа предназначались для эксплуатации в ВМС Франции, Италии и Великобритании. Однако позже Великобритания вышла из проекта "Хорайзн" и пошла самостоятельным путем. В соответствии с ТТТ к проекту "Хорайзн", РЛС EMPAR является одним из датчиков, полностью управляемых основной корабельной ракетной системой ПВО PAAMS (Principal Anti-Air Missile System), которая по существу представляет собой главную боевую систему корабля. Кроме РЛС EMPAR в эту систему входят ЗУР "Астер-15" и "Астер-30", запускаемые из пусковой установки вертикального старта "Силвер" A-50, а также дополнительная РЛС S1850M для поиска и обнаружения воздушных целей на большой дальности. Концепцией боевого применения предусматривалось, что РЛС S1850M должна вначале обеспечивать обнаружение целей на большой дальности и затем по мере их приближения и определения степени угрозы передавать информацию о них на РЛС EMPAR. Последняя представляет собой установку с быстро меняющейся частотой излучения в C-диапазоне (4-8 ГГц) при основном рабочем режиме на частоте 5,6 ГГц. Питание РЛС EMPAR обеспечивается блоком ЛБВ с пиковой выходной мощностью 120 Вт, контролируемых ПО. В РЛС используется принцип сжатия импульсов цифровых сигналов и двухступенчатый супергетеродинный приемник, соединенный с блоком из нескольких цифровых процессоров серии C40 фирмы "Тексас инструментс" (сейчас "Рейтеон"). Ограниченные возможности РЛС EMPAR заключаются в ее антенне: в отличие от РЛС SPY-1 и других сравнимых систем с круговым обзором на 360 град. РЛС EMPAR имеет одну вращающуюся пассивную антенну электронного сканирования с водяным охлаждением и обычным углом наклона 30 град. Система такой РЛС обладает ограниченными возможностями действия в условиях массированных воздушных атак при нанесении ударов с разных направлений. Однако в таких условиях эти ограничения в некоторой степени компенсируются тем, что для ЗУР "Астер" требуется не постоянная, а лишь периодическая корректировка наведения на среднем участке траектории, а на конечном участке сближения с целью действует активная радиолокационная ГСН (АР ГСН). Все это освобождает РЛС EMPAR от необходимости быть в контакте с ракетой на всем протяжении процесса перехвата цели. Антенна РЛС EMPAR состоит из 2160 передающих элементов и обычно формирует луч шириной 2,6 град. с возможностью управления диаграммой направленности в пределах 45 град. по горизонтали и 60 град. по вертикали. Система РЛС может выполнять одновременное моноимпульсное сопровождение 69 высокоприоритетных целей и 2311 низкоприоритетных целей, при этом для каждой цели регулируется желаемая скорость поступления данных. По утверждениям фирмы-изготовителя, сопровождение 50 целей из числа высокоприоритетных может быть обеспечено с такой точностью и скоростью поступления данных, которых будет достаточно для немедленного перехвата этих целей, хотя и не всех одновременно. По оценкам некоторых источников, РЛС EMPAR способна одновременно обеспечивать управление до 24 находящихся в полете ЗУР. Эта РЛС характеризуется следующими показателями дальности обнаружения целей: 180 км для целей с ЭПР 10 кв.м, 120 км - с ЭПР 2 кв.м и 50 км - с ЭПР 0,1 кв.м, обычно соответствующей ЭПР ПКР. СИСТЕМА РЛС "СЭМПСОН". Хотя ВМС Великобритании вышли из программы "Хорайзн" для выработки собственных требований и ТТТ к кораблям ПВО нового типа ("тип-45"), это не означало отказ от всех наработок в рамках совместных НИОКР по указанной программе. Так, основным компонентом оборудования эсминцев типа "Дэаринг" должна была стать система PAAMS с использованием субкомпонентов, отвечающих ТТТ, предусмотренных проектом "Хорайзн", но при этом имеющих важное отличие - РЛС EMPAR заменялась системой РЛС "Сэмпсон" с активной ФАР фирмы "БАе системз". Недовольство английских ВМС параметрами характеристик РЛС EMPAR было одной из основных причин выхода из программы "Хорайзн". Этот вид вооруженных сил Великобритании предъявляет более высокие требования к возможностям системы обеспечивать непрерывное действие с круговым охватом пространства на 360град. В РЛС "Сэмпсон" используются две смонтированные впритык друг к другу активные антенные решетки электронного сканирования, установленные на одном общем вращающемся основании. В результате такой компоновки обычное вращение антенн со скоростью 30 об/мин. обеспечивает значительно более высокие темпы получения данных по сравнению с РЛС EMPAR, поскольку такая конструкция из двух антенн по эффективности эквивалентна скорости вращения 60об/мин. Кроме того, применение активных, а не пассивных, как у РЛС EMPAR, решеток электронного сканирования позволяет использовать несколько независимых друг от друга лучей. С точки зрения характеристик сопровождения нескольких целей это еще больше повышает потенциальные возможности системы и обеспечивает ряд других преимуществ, таких как большую дальность обнаружения целей с низким уровнем ЭПР, меньшую вероятность ложных тревог и общую более высокую точность сопровождения. Отмечается также возможность программно управляемого луча обеспечивать точное определение характера воздушной атаки, оценку фактических физических габаритов цели и ее индивидуальное опознавание. Любая из двух антенн состоит из 640 приемно-передающих модулей TRM (Transmitter-Receiver Module), каждый из которых соединен с четырьмя элементами антенны, формируя таким образом решетку из 2560 элементов с пиковой мощностью излучения всего 25Вт в S-диапазоне. Сами модули TRM имеют ПО и получают входные данные через волоконно-оптические кабели, проложенные во вращающемся основании антенн. Положением основного луча антенн можно управлять в пределах дуги 60 град. по азимуту при практически неограниченной зоне управления по углу возвышения. Низкий уровень потребляемой энергии позволяет использовать простую систему воздушного охлаждения антенн, при этом теплообменники находятся отдельно от основания установки антенн. По заявлениям неофициальных источников, система такой РЛС обеспечивает эффективное сопровождение целей на дальностях до 400 км и позволяет сопровождать 500-1000 целей, 12 из которых могут быть перехвачены одновременно с помощью ЗУР "Астер". (В системе PAAMS, а также РЛС EMPAR и "Сэмпсон" не требуется подсветка целей на конечном участке траектории полета ЗУР "Астер", поскольку ракеты этого семейства имеют собственную АР ГСН. При использовании РЛС SPY-1 необходимо наличие отдельной РЛС подсветки цели SPG-62, а РЛС с активной ФАР APAR самостоятельно обеспечивает подсветку цели на конечном участке сближения ракеты с целью). По утверждениям фирмы, на кораблях с РЛС "Сэмпсон" фактически не нужна дополнительная РЛС S1850M, поскольку большая дальность действия РЛС (главным образом в результате ее работы в S-диапазоне) достаточна для выполнения задач дальнего обнаружения и раннего предупреждения. "БАе системз" приводит аргументы против использования более "традиционной" компоновки четырех неподвижных антенн, характерной для РЛС SPY-1 и APAR, утверждая, что такая схема является более дорогой. Эти факторы заставляют устанавливать такие РЛС на более низких палубных позициях, что ограничивает их радиолокационный горизонт. РЛС APAR С АКТИВНОЙ ФАР. РЛС APAR с активной ФАР предназначается для систем ПВО на фрегатах программы трехстороннего сотрудничества TFC-AAW (Tripartite Frigate Cooperation - Anti-Air Warfare). Кроме РЛС APAR оборудование такой системы включает обзорную РЛС SMART-L большой дальности действия и пусковую установку Mk.41 вертикального старта для ЗУР зональной обороны "Стандарт-SM-2" и ЗУР обороны точечных целей ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile), представляющих собой развитие корабельной ЗУР "Си спэрроу". Комплекс системы TFC-AAW устанавливается (или находится в процессе монтажа) на немецких фрегатах типа F-124 "Саксония" и на голландских фрегатах LCF. Кроме того, этот комплекс намечено использовать при модернизации канадских фрегатов типа "Галифакс". Полностью боевая система TFC-AAW была разработана промышленным консорциумом, включающим ряд фирм, таких как "Талес Нидерлэнд" (бывшая фирма "Сигнаал"), "Нозерн телеком", ЕАДС, "Евроатлас", "Комдэв", "Старк Канада" и различные отделения фирм "Локхид Мартин" и "Талес". На первый взгляд концепция РЛС APAR с активной ФАР имеет нечто общее с американской системой; общая конфигурация из четырех неподвижных антенн РЛС практически соответствует принципу системы "Иджис". Однако в системе есть важные отличия. Так, например, в РЛС APAR используются активные, а не пассивные антенные решетки электронного сканирования со всеми присущими им преимуществами в характеристиках (и в стоимости тоже). Более того, в то время как для системы "Иджис" с РЛС SPY-1 необходимо наличие РЛС подсветки для РПАН ЗУР на конечном участке ее сближения с целью, РЛС APAR полностью обеспечивает наведение ракеты с момента ее старта до поражения цели. При такой схеме действия для точного сопровождения цели на конечном участке траектории полета ракеты РЛС должна работать на высоких частотах. Рабочие частоты РЛС APAR находятся в X-диапазоне (8-12 ГГц), что снижает номинальную дальность действия, но должно приводить к повышению точности сопровождения. Каждая антенна РЛС APAR сформирована из 3424 элементов, управляемых группами по четыре элемента с помощью 856 блоков TRM. Каждая антенна обеспечивает азимутальное сканирование в зоне 60 град. и при экстремальных углах обеспечивается некоторое взаимное перекрытие зон действия четырех антенн. Каждая из антенн связана с собственным блоком обработки сигналов SPU (Signal Processing Unit) и блоком обработки данных DPU (Data Processing Unit), а также с двумя объединенными блоками сопровождения и управления TMU (Tracking and Management Unit). Блоки SPU и DPU связаны не только со своими антеннами, а могут иметь перекрестную связь для обеспечения резервирования на случай появления повреждений. Блоки TMU являются основными элементами сопряжения радиолокационной системы с общей боевой системой корабля. Опубликованные данные, касающиеся характеристик РЛС APAR, включают следующие показатели по дальности действия: 75 км - в режиме поиска целей на уровне горизонта (цели, летящие на предельно малых высотах), 150 км -при моноимпульсном сопровождении не менее 250 целей и 32 км -при поиске надводных целей. РЛС может обеспечить одновременный перехват до 16 целей с помощью 32 ЗУР "Стандарт" модификаций SM-2MR "блок-3A/B" средней дальности действия и SM-2ER "блок-4A" повышенной дальности или ЗУР малой дальности ESSM. Для подсветки цели на конечном участке траектории полета ракеты в РЛС используется режим перемежающегося облучения цели незатухающей волной, который совместим с указанными ЗУР. За счет наличия в системе активной ФАР РЛС способна формировать более 1000 независимых лучей для обеспечения одновременного выполнения множества разных функций. ЗАКАТ НАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОРЫВА СИСТЕМ ПВО? Сергей НИКОЛАЕВ В последнее десятилетие все операции по вторжению войск США в пределы суверенных государств с целью свержения неугодных политических режимов вооруженным путем происходят в основном по единому сценарию. Для дезорганизации обороны страны - субъекта агрессии американские ВВС в первую очередь уничтожают системы ПВО и управления войсками противника. Успех этого предопределяет в дальнейшем безраздельное господство авиации США и начало массированного применения самых различных средств воздушного нападения по объектам экономической инфраструктуры и административного управления. В то же время международной общественности штатные PR-технологи Пентагона постоянно преподносят мысль о том, что делается это из самых гуманных побуждений, и в большей степени для испытания ударных систем преодоления ПВО в реальных условиях. Специалистам известно, что на самом деле в подобных "исследовательских" целях куда более оправданно и не менее эффективно моделировать ситуации. Но если математическое моделирование сегодня по карману уже многим, и его минусы достаточно широко известны, то считающееся устаревшим натурное могут позволить себе ВВС далеко не любого государства. До недавнего времени у нас в стране решение проблем, связанных с преодолением системы ПВО вероятного противника, непременно подразумевало и этот вид испытаний. Прекрасно понимая, что натурное моделирование достойно занимает промежуточное положение между математическим и реальными боевыми действиями, в СССР было создано семейство специализированных активных РЛС-мишеней. Их пользу в отработке управляемых ракет класса "воздух - РЛС" переоценить невозможно. Между тем история рождения этого вида радаров довольно любопытна. В послевоенный период на вооружение ПВО сухопутных войск НАТО поступили ЗРК большой и средней дальности - Nike Hercules и Hawk, что вынудило Советский Союз приступить к созданию адекватных средств противодействия. Как оказалось, наиболее эффективно вывести из строя подразделение ПВО можно, лишь "нейтрализовав" звено управления огнем. Самые уязвимые элементы в нем - радары обнаружения и наведения. Они излучают в пространство на большое расстояние, и самолет-разведчик способен обнаружить их работу далеко за пределами зоны их видимости. А поскольку РЛС работают в активном режиме, их практически невозможно замаскировать. Конструкция и способы защиты зенитных радаров от радиоэлектронных способов подавления постоянно совершенствовались. Если сначала удавалось достаточно эффективно "ослепить" РЛС ЗРК постановкой пассивных или активных помех, то впоследствии это мероприятие приносило лишь временный успех и стоило довольно дорого. Наиболее оптимальным способом стало так называемое огневое подавление, то есть выведение РЛС из строя на длительный срок или ее уничтожение в результате применения оружия. Использовать в этих целях неуправляемое авиационное вооружение (пушки, бомбы и НАР) против сильной ПВО просто бессмысленно. А необходимость визуального контакта летчика и цели не оставляла первому шанса выиграть поединок. Теоретически в этом случае самолет мог быть уничтожен "несколько раз подряд", прежде чем успеет приблизиться к РЛС на дальность прямого выстрела. И лишь применение авиационных управляемых противорадиолокационных ракет с пассивными головками самонаведения виделось выходом из создавшейся ситуации. Их разработка и последующая доводка требовали специального полигона, оборудованного радиолокационными мишенями (РЛМ). Для этих целей сначала использовали старенькие отечественные наземные РЛС кругового обзора, состоявшие на вооружении Войск ПВО - импульсные шестиканальные комплексы П-30 и П-35. Однако противорадиолокационные ракеты (ПРР) требовалось применять не только в диапазоне 10-сантиметровых волн, но и в соседних с ним поддиапазонах. Поэтому семейство РЛМ начали дополнять серийными радарами самых разных типов и назначений - бортовыми и наземными РЛС трехсантиметрового диапазона, функционирующими в импульсном и непрерывном режимах излучения. Но и они имитировали штатные режимы работы зарубежных РЛС лишь отчасти. В начале 70-х годов была изготовлена небольшая серия специальных радиолокационных мишеней для имитации РЛС сопровождения ЗРК типа Hawk. Они получили наименование "Блесна". Комплект РЛМ состоял из аппаратной машины (AM), электростанции с основным и резервным дизель-генераторами мощностью по 30 кВт каждый и двух антенных постов (АП). Внешне они были совершенно не похожи на свой зарубежный прототип, зато создавали точную "копию" нужного радиолокационного поля. Малая заводская партия мишеней обусловила максимальную унификацию узлов их конструкции с отечественными серийными радиосистемами. Аппаратура размещалась в унифицированных кузовах-фургонах К-375, которые буксировали тягачами, не входившими в комплект. Живучесть активных мишеней обеспечивало разнесение дорогостоящей AM и более дешевого АП. Для этого фургон с аппаратурой укрывали в специальных железобетонных бункерах либо за обваловкой или в глубоких капонирах. СВЧ-энергия к АП поступала по жесткому волноводу. Поскольку в фургоне АП все же присутствовал ограниченный набор аппаратуры, для повышения ее живучести антенную систему разместили на относительно высокой мачте - в боевом положении зеркало возвышалось над землей на 8,5 м. Статистически это позволяло мишени выдержать несколько десятков пусков ПРР с инертными БЧ. На РЛМ предусмотрели следующие режимы сканирования: имитация РЛС кругового обзора воздушного пространства с частотой вращения колонки антенно-мачтового устройства (АМУ) 20 об./мин.; имитация РЛС наведения ЗУР с возвратно-поступательным движением АМУ в заданном азимутальном секторе, а также излучение в строго фиксированном направлении с неподвижной антенны. При необходимости можно было изменить характеристики диаграммы направленности. В режиме "широкий луч" СВЧ-энергия излучалась через миниатюрный рупор, а при установке "узкого луча" - через облучатель зеркала АМУ. В небольших пределах можно было изменять и положение лепестка по углу места. Режим сканирования АМУ задавали с пульта в АП заранее перед боевой стрельбой. В ходе работы его изменение не предусматривалось. Передающее устройство непрерывного излучения допускало дискретную перестройку на одну из фиксированных несущих частот. Генератор СВЧ охлаждался жидкостью, остальная аппаратура - принудительной вентиляцией. Впоследствии РЛМ дооснастили средствами телеметрического контроля основных параметров и аппаратурой дистанционного управления работой передающего устройства с дальностью действия 20 км. Как и любая опытная техника, "Блесна" в эксплуатации была чрезвычайно капризна. Обслуживал ее высококвалифицированный личный состав расчета. РЛМ использовали не только на суше, но и в составе морских мишеней - для имитации корабельных средств ПВО. По мере естественной убыли в результате боевых повреждений возобновлять производство "Блесны" оказалось не выгодно, тем более что ее эксплуатация выявила ряд серьезных конструктивных недостатков. К тому же морально устарела элементная база РЛМ, что чрезвычайно затруднило ремонт и восстановление. Да и зарубежные "оригиналы" вышли на качественно новый уровень. К началу 80-х годов на полигон начали поступать первые образцы РЛМ нового поколения. До настоящего времени с их помощью удавалось моделировать реальную работу РЛС практически любого зарубежного мобильного ЗРК. Более того, даже незначительного количества РЛМ было достаточно для создания радиолокационной обстановки целого подразделения войсковой ПВО. Концепция структуры специализированных РЛС-мишеней - минимальная стоимость АП при максимальной защите основной аппаратуры. РЛМ дополняли штатные мобильные и стационарные выносные командные пункты (ВКП) для дистанционного контроля основных параметров в реальном масштабе времени. С них управляли по полной программе тремя комплектами однотипных РЛМ на удалении до 30 км. Мобильная РЛМ 1РЛ-35М1М, заменившая "Блесну", была выполнена на шасси армейского автомобиля Урал-375Е и функционировала в диапазоне волн литеров А и А' на четырех фиксированных несущих частотах. Она имитировала РЛС наведения ЗРК типа Improved Hawk и Nike Hercules. Помимо основной передающей аппаратуры с собственной антенной системой в комплекте РЛМ были четыре выносных излучателя-ловушки К-92. Разнесенные на расстояния до 30 м, они выполняли роль отводов ракеты "на себя" или работать в режиме мерцания. Серийные РЛМ 5-ОП-517 излучали в диапазоне волн литера В, имитируя РЛС обнаружения ЗРК типа Nike Hercules. Ее АП на вращающемся лафете 130-мм зенитного орудия работал в режимах широкого и узкого лучей. Кроме него в комплект входили AM, ВКП с собственным агрегатом питания мощностью 10 кВт и отдельно - электростанция с дизель-генератором мощностью 75 кВт. Аппаратура была выполнена в кузовах-фургонах на прицепах 8-тонной грузоподъемности. Опытная двухканальная РЛМ 5-ОП-527 успешно "играла роль" РЛС ЗРК типа Patriot, функционируя в диапазоне волн литера В'. В ее составе - два АП на стандартном шасси прицепа грузоподъемностью 4 т, AM, две основные электростанции с дизель-генераторами мощностью по 100 кВт, а также ВКП и два рупора-отвода. Уровень оснащения ВКП позволял дистанционно включать и задавать режимы работы всему комплекту агрегатов - от электростанции до электроники. Опытная одноканальная РЛМ 5-ОП-537 работала в диапазоне волн литера С, в котором функционировали РЛС обнаружения ЗРК типа Improved Hawk, Nike Hercules и корабельные радары НАТО. В ее комплекте - два АП на стандартной 4-тонной повозке с редуктором вращения зеркала, AM и технологический пост, выполненные в 15-метровых кузовах-фургонах на шасси седельного типа МАЗ-938Б. Электростанция состояла из основного и резервного дизель-генераторов мощностью по 30 кВт. ВКП - стационарный. Упомянутые специализированные активные РЛС-мишени и ряд серийных радаров, адаптированных к формированию радиолокационного поля заданных параметров, позволили в свое время успешно закончить программы испытаний отечественных ПРР Х-27, Х-31П, Х-58Э и пр., многие из которых не имеют мировых аналогов. Сегодня российские ВВС не в состоянии обновлять или поддерживать в рабочем состоянии парк РЛМ, и он сокращается не столько из-за боевых повреждений, сколько из-за отсутствия запчастей. В свое время перспективы РЛМ выглядели самыми радужными. Ведь с их помощью можно было создавать радиолокационные поля любого уровня сложности и интенсивности, что реальнее математического моделирования и дешевле реальной локальной войны. Для полноты картины при необходимости эти радары допускали работу в комплексе с использующимися ныне имитаторами стрельбы ЗРК. Но надежды на возрождение класса РЛМ, увы, нет. Боевые действия авиации США в Ираке, а также в Югославии показали, что ПРР у американцев не пользуются большой популярностью. В репортажах CNN неоднократно показывали, как F-14 и F-15 возвращаются на базу с неизрасходованным боезапасом ПРР HARM. Возможно, просто ими уже не по чем было стрелять. Однако в сводках новостей часто сообщали, что по радарам противника применяли в основном корректируемые космической навигационной системой авиабомбы JDAM или "Томагавки" по заранее разведанным координатам излучающих радиоустройств. Публикации, доступные в сети:
|
