Владимир Карнозов

Дополнительные возможности даются дорогой ценой

Масса современной РЛС составляет всего лишь 1% от общей массы современного истребителя, а ее доля в цене самолета достигает 20%. Для самолетов следующего поколения разрабатываются бортовые радиолокационные станции (БРЛС) с электронным сканированием луча и активными фазированными антенными решетками (АФАР), стоимость которых будет существенно выше.

АФАР состоит из сотен или даже тысяч твердотельных приемо-передающих модулей, стоимостью до $10 тыс. каждый. Последние на сегодня представляют собой весьма “сырой” продукт по причине новизны применяемых технологий. Когда первые радары с активной решеткой поступят в серийное производство (ориентировочно в 2007-2010 гг.), один такой модуль будет предположительно стоить $400-500, если, конечно, к тому времени удастся поставить производство на поток. Но даже при такой цене одна только АФАР будет стоить столько же (если не больше), сколько весь радар в случае его оснащения обычной антенной с механическим сканированием луча.

Хотя преимущество АФАР перед другими типами антенн часто рассматривается как не подлежащий сомнению факт, бюджетные соображения заставляют заказчиков, в данном случае ВВС, рассматривать альтернативные варианты. Например, БРЛС с механическими антеннами, улучшенными путем введения дополнительных процессоров обработки данных и применения коммерческих высоких технологий (commercial off-the-shelf technologies and parts — COTS) и изделий, разработанных в свое время частными фирмами для гражданского рынка. Еще одна альтернатива — БРЛС с пассивными фазированными антенными решетками (ПФАР).

Как в АФАР, в ПФАР применяются технологии электронного сканирования луча (западные журналисты дали им прозвище “e-scan”) – форма луча радара и диаграмма направленности задаются электроникой. В системах с ПФАР, которые имеют единый излучатель (правда, он может состоять из десятков излучающих элементов), эти функции выполняются при помощи комбинации фазовращателей.

БРЛС с ПФАР уже находятся в эксплуатации на ограниченном числе типов военных самолетов. В ВВС США такими являются стратегический бомбардировщик B-1B Lancer фирмы Boeing, самолет радиоэлектронной разведки и целеуказания E-8J STARS фирмы Northrop Grumman и высотный разведчик U-2 фирмы Lockheed Martin. Из всех типов истребителей, уже стоящих на вооружении, ими оснащены МиГ-31 корпорации РСК “МиГ”, Су-30МКИ “ОКБ Сухого” и Rafale французской фирмы Dassault. Ограниченность применения БРЛС с ПФАР в авиации объясняется большими размерами и массой антенн. Следует отметить, что распространенность систем с ПФАР в стационарном и мобильном исполнении в составе сил ПВО и ВМФ значительно выше, чем в авиации.

“Механика” может быть эффективнее

В настоящее время системы с механическим сканированием считаются устаревшими, но по критерию “стоимость-эффективность” их последние модели являются лучшими в целом ряде практических применений. Они обеспечивают практически все режимы работы, которые имеют системы с электронным сканированием. Большинство западных истребителей последнего поколения имеют так называемую щелевую антенную решетку (ЩАР), которая заменила параболическую антенну на самолетах 70-х годов.

ЩАР представляет собой плоскую поверхность с несколькими десятками прямоугольных вырезов (“щелей”), позволяющих создавать луч требуемой формы. Форма луча неизменна. Ее ориентируют в пространстве в нужном направлении (туда, где предположительно находится цель) при помощи приводов, которые перемещают всю антенну целиком. Относительно легкие и дешевые, ЩАР во многих случаях способны предложить более широкий диапазон углов обзора, чем ПФАР или АФАР. Что же касается дальности, то здесь определяющим является не тип антенны, а ее размер.

Системы с механическим сканированием имеют несколько “врожденных” недостатков. Прежде всего, это невозможность работать одновременно в нескольких режимах. То есть, при включении режима сопровождения выбранной цели, поиск новых сразу же прекращается. В результате вынужденной “слепоты” экипаж самолета теряет контроль над обстановкой. Во время маневренного боя цель трудно удержать в прицеле, а одновременный обстрел нескольких целей возможен лишь в узком диапазоне углов прицеливания.

Технологии электронного сканирования позволяют перемещать луч радара в пространстве в тысячу раз быстрее, изменять его диаграмму направленности в доли секунды. Имеется возможность создавать в пространстве “дыры”, направленные на источник помех, что значительно снижает влияние его излучения на общую картину, получаемую радаром. Кроме того, можно наводить ракеты одновременно на несколько целей, не обязательно расположенных близко друг к другу.

В теории системы АФАР обладают большим потенциалом, потому что могут менять и фазу, и амплитуду излучения. Хотя некоторые последние БРЛС с ПФАР имеют возможность изменять амплитуду путем контроля над распределением фаз нескольких излучателей, они, конечно, не могут показать столь выдающиеся характеристики, как АФАР. К уникальным способностям систем АФАР относят возможность многоканального приема и селективной трехмерной обработки данных.

Собранные из низковольтных приемо-передающих модулей системы АФАР, как ожидается, будут отличаться большей надежностью, чем высоковольтные пассивные системы. Если сбой все же происходит, бортовой компьютер может переконфигурировать АФАР так, что она сохранит работоспособность. То есть можно говорить об эксплуатации АФАР “по состоянию” в случае отказа ряда твердотельных модулей.

Однако перечисленные выше преимущества даются большой ценой. Уровень современных технологий таков, что системы АФАР с характеристиками, близкими к БРЛС с пассивными антеннами, стоят в 20-25 раз дороже. Кроме того, “научить” конкретную БРЛС работе во всех новых режимах – дело весьма трудоемкое. Можно ожидать, что первые серийные БРЛС с АФАР будут реализовывать лишь небольшую часть своего потенциала.

Современный локатор имеет 50 и более режимов работы, и для каждого требуется своя математическая модель, контрольные алгоритмы и программно реализованная последовательность работы с тысячами приемо-передающих модулей. А данные, снимаемые с каждого из них, еще требуют предварительной обработки, внесения поправок и коррекций на расположение в антенне, интерференцию и неточность изготовления. Только после этого их можно определенным образом суммировать для получения финальной “картинки” для экипажа и систем управления оружием. Создание и отладка соответствующего программного обеспечения растягивается на долгие годы.

До сих пор неясно, насколько надежными окажутся системы АФАР в эксплуатации, как поведут себя их твердотельные приемо-передающие модули. Новые технологии наверняка потребуют дополнительных ресурсов и времени для достижения определенной степени “зрелости”. Известно, что по мере совершенствования за период эксплуатации БРЛС самолета Су-27 (с механически сканируемой антенной Кассегрейна) частота отказов сократилась в 40-50 раз по сравнению с первыми годами “службы”, когда станция выходила из строя каждые несколько часов. Окажутся ли куда более сложные системы АФАР способными продемонстрировать лучшую статистику по отказам? Как часто потребуется заменять твердотельные элементы АФАР в эксплуатации? Это только некоторые из вопросов, на которые пока нет ответов.

Отечественные проекты

Представляется неразумным отказываться от совершенствования пассивных систем, по крайней мере, до то времени, когда серийные БРЛС с АФАР поступят в эксплуатацию, а это произойдет лет через семь-десять. Российские предприятия накопили большой опыт в технологиях пассивных ФАР. В этой области Россия опережает страны Запада. Существует мнение, что в силу экономических трудностей нам нужно сосредоточиться на дальнейшем улучшении таких систем, что позволит довольно продолжительное время сохранять паритет с Западом в области БРЛС без необходимости больших финансовых вложений в НИОКР по активным антеннам.

Эту позицию, в частности, озвучил директор НИИП им. В.В.Тихомирова Юрий Белый. В СМИ сообщалось о предложении НИИП по созданию для истребителя 5-го поколения БРЛС с ПФАР в носовой части и дополнительных антенн бокового обзора, встроенных в обшивку самолета. Такую систему можно разработать на базе технологий, примененных при создании БРЛС “Оса” и “Барс” с ПФАР. Она может быть создана намного быстрее альтернативного БРЛС с АФАР. НИИП активно отстаивал это предложение до осени прошлого года, но затем г-н Белый заявил в интервью газете “Независимое военное обозрение”, что НИИП все же решил предложить на перспективный истребитель новую систему с АФАР.

Руководство Корпорации “Фазотрон — НИИР” выступало последовательнее. Генеральный директор – генеральный конструктор “Фазотрона” Анатолий Канащенков неоднократно повторял, что “будущее принадлежит активным антеннам”. Пять лет исследований предварили показ на авиасалоне “МАКС-2001” первого экземпляра рабочей АФАР. Корпорация заявляла о готовности создать первую рабочую станцию с АФАР в 2003 г. В настоящее время “Фазотрон” работает над технологиями управления лучом, контрольными алгоритмами и программным обеспечением для новой БРЛС. Предлагаемая для установки на истребитель 5-го поколения, она включает в себя большую антенну переднего обзора и меньшие по размеру антенны бокового обзора.

Последние модели БРЛС

Корпорация “Фазотрон-НИИР” достигла больших успехов в создании базового ряда новых БРЛС. В основном варианте они оснащаются ЩАР, но заложенные конструктивные решения позволяют установить ПФАР при сохранении высокой степени унификации с базовыми моделями. Недавно завершены летные испытания и начато серийное производство компактных БРЛС “Копье” с ЩАР. Они устанавливаются на модернизированные истребители МиГ-21бис ВВС Индии. Индия планирует модернизировать 125 самолетов в вариант МиГ-21бис-UPG, больше известного в России как МиГ-21-93. В разработке находится новый вариант системы — БРЛС “Копье-Ф”. Он отличается наличием ПФАР, что позволяет обстреливать ракетами четыре цели одновременно. При этом обеспечивается 70% унификации по узлам и агрегатам с базовой моделью.

Продолжаются летные испытания самолетов, оснащенных БРЛС семейства “Жук”: МиГ-29СМТ/M1/М2/К/КУБ и Су-27КУБ. Возможна установка “Жука” на новый вариант многоцелевого истребителя Су-30МКК. Партия таких самолетов заказана Китаем для оснащения частей морской авиации. Станция “Жук” с ЩАР отличается большими углами обзора (+/-90º) и достаточно высокой дальностью обнаружения целей (до 100 км для цели типа “истребитель”). Обеспечивается одновременный обстрел четырех целей и режим картографирования местности с разрешением до 3 м. Будущее программы создания улучшенного варианта “Жук-МФ” с ПФАР пока остается под вопросом.

Холдингом “Ленинец” разрабатывается станция для фронтового бомбардировщика нового поколения Су-27ИБ, также известного под именами Су-32 и Су-34. Ее ПФАР имеет угол обзора +/-60º. На самолет планировалось установить радиолокационное устройство заднего обзора с электронным сканированием луча. В прессе появлялись сообщения о том, что конкурирующие фирмы предлагают свои “Копье-Ф” и “Оса” в качестве альтернативных.

“Ленинец” давно занимается исследовательскими работами по АФАР. Сообщалось, что наработанные технологии позволили запустить такое изделие в проектирование в конце 90-х годов, и что к настоящему времени созданы математические модели и алгоритмы “скрытого” обзора и слежения, а также опытные образцы компактных 10-ваттных усилителей для перспективных АФАР. Специалисты холдинга считают, что АФАР лучше, чем ПФАР, работает одновременно в нескольких режимах, может быстрее перемещать луч в пространстве и имеет больший потенциал для реализации многоканальной обработки данных.

НИИП им. В.В.Тихомирова – мировой лидер в области технологий БРЛС с ПФАР. Продолжается совершенствование первой в мире “истребительной” БРЛС с электронным сканированием луча “Заслон”, установленной на МиГ-31. Устаревший центральный процессор А-15А заменяется на более современный “Багет-55”, что позволяет, при сохранении существующей антенны Б1.01М, ввести несколько новых режимов работы БРЛС. Обновленная БРЛС – часть программы модернизации самолета, направленной на значительное наращивание его боевых возможностей. В случае ее успешной реализации перехватчик МиГ-31, принятый на вооружение в 1981 г., превратится в многоцелевой самолет МиГ-31БМ.

Технологии, разработанные по программе “Заслон”, послужили базой для следующей разработки НИИП – БРЛС Н-011М “Барс”. Такие станции уже установлены на первую партию многоцелевых истребителей Су-30МКИ, которые переданы ВВС Индии осенью прошлого года. Большим технологическим достижением стало уменьшение габаритов антенны. Вес антенны “Барса” Н11-01М — всего 99,7 кг против 249,5 у Б1.01М на МиГ-31.

Американские БРЛС

В конце холодной войны американская оборонная промышленность отставала от советских “институтов” в области технологий БРЛС с электронным сканированием луча. К настоящему времени, однако, технологическое отставание уже в значительной степени ликвидировано за счет громадных инвестиций в технологии АФАР. Среди американских фирм на лидирующие позиции вышли Raytheon и Northrop Grumman.

Работы по системам с АФАР фирма Raytheon начала с глубокой модернизации БРЛС APG-63, установленной на истребителе F-15 “Игл” компании “Боинг”. Работы по этой теме проводились в рамках секретной программы ВВС США. Краткую информацию по ней сообщили СМИ только после установки опытных образцов модернизированных БРЛС на некоторое количество перехватчиков F-15А базирующихся на Аляске.

В настоящее время Raytheon работает над совершено новой станцией APG-79 с АФАР для многоцелевого “Боинг” F/A-18E/F “Супер Хорнет”. Кроме того, фирма создала опытные образцы БРЛС с АФАР для экспериментального самолета “Боинг” Х-32А/В. Работа по этой станции, по всей видимости, прекращена после того, как X-32 проиграл в тендере ВВС США на лучший проект легкого истребителя пятого поколения JSF.

В тендере JSF победа досталась самолету “Локхид Мартин” X-35. Для него БРЛС с АФАР разрабатывает фирма Northrop Grumman. Эта фирма также отвечает еще за две станции с АФАР: APG-77 для тяжелого истребителя пятого поколения F-22A “Рэптор” и APG-80 для последнего варианта легкого истребителя F-16 (Block 60). В настоящее время эти самолетов завершают летные испытания и поступают в серийное производство. Информации по их БРЛС мало. Разработчики сообщают только лишь то, что в ходе летных испытаний новые станции с активными антеннами продемонстрировали превосходство над радарами предыдущего поколения с механическим сканированием луча. В частности, они способны одновременно сопровождать и обстреливать ракетами в два раза больше воздушных целей.

Европейские разработки

В Европе пять фирм работают над активными антеннами для БРЛС перспективных истребителей. Три из них получают финансирование из государственных бюджетов своих стран по программе создания радара AMSAR (Airborne Multirole Solid-state Active Array Radar – бортовой многоцелевой радиолокатор с активной антенной решеткой на твердотельных элементах). Международный проект начался десять лет назад. Тогда Великобритания, Франция и Германия достигли договоренности о “серьезном и долговременном развитии европейской технологической базы.”

Работа началась с темы GeA MMIC (gallium arsenide monolithic microware integrated circuit) по наработке технологий твердотельных приемо-передающих модулей и других критических технологий в области приема и передачи радиосигналов, обработки данных. Плоды совместной деятельности планировалось использовать при разработке улучшенных БРЛС для модернизированных истребителей четвертого поколения “Еврофайтер”, “Рафаль” и “Грипен”.

За прошедшие десять лет многое изменилось. Все три фирмы-участника были поглощены более крупными промышленными структурами. Diamler-Benz Aerospace стал частью консорциума EADS, GEC-Marconi влился в BAE Systems, а Thomson-CSF стал называться Thales. Структурные “рокировки” практически не отразились на режиме работы инженеров. Они продолжают “ковать” новые технологии на деньги налогоплательщиков. Этим же занимаются и их коллеги из итальянской фирмы FIAR и шведской Ericsson, но они не кооперируются с иностранцами в столь щепетильном деле.

При всем апломбе и давней истории, европейские фирмы серьезно отстают от США и России как по технологиям современных БРЛС, так и по характеристикам серийных станций. Это утверждение в меньшей степени относится к французам. Они разработали и запустили в серийное производство БРЛС RBE-2 с ПФАР и электронным сканированием луча для истребителя “Рафаль”.

Английские и немецкие специалисты часто критикуют своих товарищей из Thales, упрекая их в “сепаратизме” (читай – нежелании делиться достижениями в области радаров с электронным сканированием луча). Они со злорадством отмечаются технические проблемы, возникшие при эксплуатации серийных RBE-2 на “Рафалях”. А между тем их собственное изделие CAPTOR, ранее известное как ECR-90, как говориться, “и рядом не стоит” с французским как по технологиям, так и по достижениям в эксплуатации. “Кэпторов” пока вообще нет на военной службе по причине постоянных задержек с введением в строй их носителя – истребителя “Еврофайтер”.

В последнем творении европейских мастеров применяется ЩАР с механическим сканированием луча. Как большое достижение преподносится способность радара менять частоту повторения импульсов (для достижения наилучших характеристиках в режимах слежения за целью в отрытом пространстве и на фоне земли), режим автоматического сопровождения цели после ее обнаружения с сохранением (ограниченной) возможности по поиску новых. Пока “Кэптор” по земле не работает, но много говорится о его уникальных способностях в этом деле. Например, разрешению 0,3м в режиме картографирования поверхности, которое планируется получить к середине текущей декады.

NORA – не простой радар

Отделение Microware Systems шведской фирмы Ericsson продемонстрирует первый образец БРЛС с электронным сканированием луча в 2004г. Он устанавливается на летающую лабораторию на базе истребителя “Вигген” Уже десять лет фирма “осваивает” бюджетные деньги, выделяемые шведским министерством обороны по программе NORA. Сейчас выполняется третий этап, предусматривающий создание “не просто радара, а комплекса авионики нового поколения”.

Ericsson должна поставить серийные комплекты авионики, в том числе радиолокатор PS-05/A с АФАР, на истребители “Грипен” третьей серии. Новая станция, которую иногда называют “интегрированный радар Эриксона”, представляет собой комплекс систем и устройств, предназначенных для выполнения не только традиционных для радиолокаторов задач по обнаружению целей и наведению на них ракет, а еще и дополнительных, в том числе по ведению радиоэлектронной борьбы, постановке помех, приему, передаче и обработки больших массивов информации. Таким образом, “интегрированный радар”, установленный на истребителе, становится элементом интегральной информационной среды управления боевыми действиями. Концепция интегрированной информационной среды сейчас занимает умы стратегов многих стран мира.

Шведы решили придать многофункциональной БРЛС новые возможности, такие как работа станции одновременно в нескольких режимах и использование ее вычислительных мощностей по требованию системы MIDAS (multifunction integrated defense avionics system — многоцелевая система интегрированной боевой авионики). Испытания элементов системы уже ведутся на специальной летающей лаборатории, созданной на базе самолета бизнес класса. Образно говоря, MIDAS должен представлять собой некий большой многоцелевой сенсор, работающий в широком диапазоне частот и объединенный с системами радиоэлектронной борьбы и связи.

Швеция уже имеет некоторый опыт создания БРЛС с электронным сканированием луча. Так, “Эриксон” разработал станцию ERIEYE, работающую в диапазоне S. Она предназначена для самолета дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО).

Руководители фирмы заявляют, что их новое творение NORA будет превосходить существующие БРЛС благодаря использованию целого ряда новых функциональных возможностей, таких как быстрое перемещение луча в пространстве и изменение его формы, расширение луча, многоканальная обработка данных, формирование радио портрета цели и повышенной скрытности в работе. NORA работает в диапазоне X. Она может “игнорировать” источники помех с помощью изменения диаграммы направленности.

NORA также способна вести одновременный поиск целей в активном (при помощи своего радиолуча) и пассивном (только на прием) режимах, причем зоны обзора могут пересекаться. Преимущества над существующими системами достигнуты по дальности, углу обзора по азимуту, количеству одновременно сопровождаемых целей, технологиям радиоэлектронной борьбы и наведения ракет.

А первая антенна для летающей лаборатории на базе истребителя “Вигген” будет поставлена американской фирмой Raytheon. Соответствующее соглашение подписано в 2001г. Антенна будет установлена на поворотную платформу, что позволит “механически” увеличивать углы обзора воздушного пространства. Хотя антенна использует технологии электронного сканирования луча, ее поворот, или, лучше сказать, “доворот”, в сторону цели будет осуществляться механическим приводом. Это позволяет довести угол обзора по азимуту до 200 градусов. Шведы считают, что обеспечение больших углов обзора – критично для победы в воздушном бою.

Интересно оправдание, данное шведами по покупке американской антенны: “Создание современного радара – это как игра в футбол. У нашей команды есть знания и опыт, чтобы вкатить еще один мяч в ворота, но всегда ли так необходимо забивать голы?” Трудно понять, почему при объяснении использована футбольная тема, ведь шведская сборная никогда не занимала первых мест в чемпионате мира. А, может, в этом факте и скрывается ответ?

Антенная решетка NORA 3 состоит из тысячи твердотельных приемо-передающих модулей, использующих концепцию “tiles”. При проектировании NORA 3 конструкторы отказались от концепции “больших кирпичей”, использованной при создании первого варианта антенной решетки NORA. В настоящее время идет работа по приспособлению технологии “tiles” к условиям серийного производства, с целью снизить стоимость одного модуля и улучшить соотношение “стоимость/эффективность”.

Демонстрационный образец NORA оснащен комбинированным процессором сигналов и данных, модульным компьютером MACS и другими элементами модифицированной станции PS-05 истребителя “Грипен”. “Эриксон” утверждает, что “tiles” технология найдет широкое применение в наземных, морских и авиационных системах. А сама NORA может применяться, после некоторой адаптации, в качестве обзорно-прицельной системы боевых кораблей. В частности, ее предлагается установить на корветах класса Visby, созданных по технологии с использованием технологии “стелс”.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (проголосуйте)
Загрузка...