Авиация ДРЛО (часть 4)

Авиация ДРЛО (часть 4)


Во второй половине 60-х стало ясно, что модернизационный потенциал самолёта ДРЛО ЕС-121 Warning Star практически исчерпан. Негерметичный салон и поршневые двигатели не позволяли вести патрулирование на большой высоте и полностью использовать потенциал бортовых радиолокаторов. Использование для просмотра нижней и верхней полусфер двух разнотипных РЛС существенно снижало аэродинамическое качество самолёта и увеличивало вес оборудования. К тому же для обслуживания разных станций требовались свои операторы, так, на последних модификациях «Варнинг Стар» количество членов экипажа достигло 26 человек, и большая их часть как раз занималась обслуживанием радиолокационной и связевой аппаратуры. Хотя в 60-е годы предпринимались попытки перевода элементной базы аппаратуры с электровакуумных приборов на полупроводниковые элементы, радиолокационные станции, созданные в 40-50-е годы, содержали значительное количество электронных ламп, что делало их весьма громоздкими, энергоёмкими и не слишком надежными.

В начале 70-х достижения в области авиастроения и твердотельной электроники сделали возможным создание тяжелого самолёта ДРЛО, способного вести длительное многочасовое патрулирование на высоте 7-9 км и оптимально использовать возможности обзорного радиолокатора. Расчёты показывали, что РЛС на высоте 9000 м будет иметь дальность обзора до 400 км. Как уже говорилось во второй части, в 60-е годы в США прошли испытания самолета ДРЛО EC-121L с РЛС AN/ APS-82, которая имела вращающуюся антенну в дисковидном обтекателе. Данный вариант по ряду причин не строился серийно, но уже тогда стало ясно, что «воздушный радарный пикет» с одной вращающейся антенной над фюзеляжем имеет большие перспективы.


В связи с тем, что к 70-м годам между двумя сверхдержавами был достигнут ракетно-ядерный паритет, и западные стратеги больше опасались не советских дальних бомбардировщиков, роль которых отошла на второй план, а прорыва танковыми и мотострелковыми дивизиями ОВД натовской обороны в Европе. Превосходство СССР и стран Варшавского договора в обычных вооружения должно было парировать тактическое ядерное оружие и истребители-бомбардировщики. Понятно, что наносить авиаудары, по рвущимся к Ла-Маншу советским танкам и громить коммуникации, не обладая превосходством в воздухе. было, мягко говоря, затруднительно. Американцам и их союзникам требовался самолёт ДРЛО с мощной РЛС, имеющий возможность осуществлять длительное патрулирование на большой высоте и своевременно оповещать о приближении самолётов противника и руководить действиями своей боевой авиации. При этом возможностям использования самолёта в роли воздушного командного пункта уделялось такое же внимание, как и характеристикам радиолокационного комплекса.

Как уже говорилось, ЕС-121 Warning Star безнадёжно устарел, а использующийся американским флотом Е-2 Hawkeye для масштабов европейского ТВД и ПВО Северной Америки имел недостаточную дальность и высоту полёта. К тому же у первых модификаций «Хокая» имелись серьёзные проблемы с надёжностью БРЭО, и опыт эксплуатации Е-2А с РЛС AN/APS-96 в Юго-Восточной Азии продемонстрировал неспособность обнаруживать цели на фоне земной поверхности.

Во второй половине 60-х в США запустили программу разработки радиолокаторов обнаружения воздушных целей на фоне земли Overland Radar Technology (ORT). В рамках данной программы была создана импульсно-доплеровская РЛС, работающая на принципе сравнения частоты повторения импульсов излучаемого сигнала с частотой отраженного эхо-сигнала. Другими словами, происходило выделение доплеровской частоты от движущейся цели на фоне сигналов отраженных от земли.

Создание РЛС, способных эффективно работать по маловысотным целям на большом расстоянии, шло с большими трудностями. Первый относительно работоспособный образец радиолокатора компании Westinghouse AN/APY-1 имел массу недостатков. Кроме вполне предсказуемых проблем с невысокой надёжностью, станция давала много ложных засечек от объектов на местности. Например, в ветреную погоду качающиеся кроны деревьев воспринимались как маловысотные цели. Для устранения этого недостатка пришлось использовать очень мощный по меркам 70-х годов компьютер, способный вести селекцию целей и отображать на экранах операторов только подлинные воздушные объекты и их реальные координаты.

Определение азимута цели осуществляется в результате нескольких сканирований и сравнения полученных результатов из различных положений цели во времени и пространстве. Данный режим позволяет получить максимальный объем информации, но дальность действия при этом минимальна. Когда дальность обнаружения удаленных целей важнее, чем информация об их высоте полёта, осуществляется переключение в режим импульсно-доплеровского сканирования без определения угла места, при этом не происходит сканирования по вертикали. Станция также может работать в режиме пассивной радиотехнической разведки, принимая сигналы излучаемые радарами других самолётов.

Первоначально для нового тяжелого самолёта ДРЛО системы AWACS (англ. Airborne Warning And Control System, бортовая система предупреждения и управления) по аналогии с палубным Е-2 Hawkeye предполагалось создать новую специализированную платформу с 8 турбовентиляторными авиадвигателями General Electric TF34, сгруппированными попарно. Эти моторы устанавливались на запускаемых в начале 70-х в серию штурмовиках A-10 Thunderbolt II и противолодочниках S-3 Viking . Однако такой путь посчитали слишком затратным, расчёты показали, что аппаратуру, операторов и внешнюю антенну радиолокатора можно разместить на существующих моделях военно-транспортных самолётов или дальнемагистральных пассажирских авиалайнерах. В качестве базы был выбран широко распространенный на тот момент Boeing 707-320 с родными моторами Pratt & Whitney TF33-P-100/100A (JT3D). К тому моменту в ВВС США уже эксплуатировались самолёты-заправщики, разведчики, воздушные командные пункты и транспортно-пассажирские машины на базе Boeing 707.

При максимальном взлётном весе около 157300 кг самолёт способен находиться в воздухе без дозаправки 11 часов. Максимальная скорость достигает 855 км/ч. Потолок — 12000 метров. Тактический радиус действия — 1600 км. Патрулирование обычно ведётся на высоте 8000—10000 метров при скорости 750 км/ч.

Первые два построенные прототипа известны как ЕС-137D. Серийные самолёты ДРЛО получил индекс Е-3А Sentry (англ. Часовой). Строительство самолётов системы AWACS началось в 1975 году. Всего за 8 лет было построено 34 машины модификации Е-3А.


Е-3А Sentry


Первый самолёт в 1977 году поступил в состав строевого 552-го авиакрыла дальнего радиолокационного обнаружения на авиабазе Тинкер в Оклахоме. Двадцать семь самолётов AWACS были приписаны к Тинкер. Четыре из них на сменной основе осуществляли патрулирование на Дальнем Востоке и размещались на авиабазе Кадена в Японии, ещё два самолёта на авиабазе Элмендорф на Аляске. После начала поставок Е-3А, интегрированных с систему ПВО США и Канады, началось массовое списание устаревших самолётов ДРЛО Е-121. Несмотря на первоначально невысокую надёжность радиолокатора и проблемы с увязкой в централизованную систему ПВО Северной Америки, новый самолёт дальнего обнаружения и управления изначально продемонстрировал высокий потенциал по обнаружению советских бомбардировщиков и наведению на них истребителей-перехватчиков.



Помимо ВВС США, АВАКСы первой модификации поставлялись союзникам по НАТО, всего в Европу было отправлено 18 E-3А. С 1984 по 1990 гг. пять Е-3А с усечённым связным и радиолокационным оборудованием продали в Саудовскую Аравию. Иран в конце 70-х также заказал 10 АВАКСов, но после свержения шаха этот заказ не мог быть выполнен. Всего с 1977 по 1992 гг. было выпущено 68 самолетов семейства Е-3 Sentry.

В 1982 году самолеты, предназначенные для действий на европейском ТВД, оснастили оперативной системой передачи тактической информации ДЖИТИДС, дающей возможность обмениваться не только речевой информацией, но и передавать на дальность до 600 км визуально отображаемую символьную информацию. Использование этой аппаратуры значительно упрощало взаимодействие с истребительной авиацией и позволяло управлять действиями нескольких десятков перехватчиков.



Наиболее заметной частью самолёта ДРЛО стал вращающийся дискообразный пластиковый радиопрозрачный обтекатель РЛС водруженный на две 3,5-метровые опоры над фюзеляжем. Внутри пластикового диска массой около 1,5 тонны, диаметром 9,1 и толщиной 1,8 метра, помимо пассивной антенной решетки с электронным сканированием, установлены антенны системы распознавания "свой-чужой" и связного оборудования. Антенна могла совершить полный оборот за 10 сек. Охлаждение основной антенны РЛС и другого оборудования происходило набегающим потоком воздуха через специальные отверстия. Радиотехническое и связное оборудование, вычислительный комплекс и средства отображения информации потребляли электроэнергии в несколько раз больше чем оборудование базового Boeing 707-320. В связи с этим мощность генераторов на Е-3А была увеличена до 600 кВт.


Располовиненный обтекатель радиолокатора


Хотя самолёт создавался в основном для действий за пределами США, в состав оборудования вошла аппаратура систем SAGE и BUIC предназначенная для автоматизированного наведения перехватчиков над территорией Северной Америки. Подсистема обработки данных первых 23 самолетов, построенная на базе ЭВМ IBM CC-1 со скоростью обработки данных 740000 операций в секунду, обеспечивает устойчивое сопровождение одновременно до 100 целей. Информация о целях выводилась на 9 мониторов. Компьютер IBM CC-2, установленный на двадцать четвертом серийном самолете, имеет основную память объемом 665360 слов. На этом самолете введена также комплексная система скрытого обмена тактической информацией между самолётами ДРЛО, истребителями и наземными пунктами управления. Она обеспечивает быстрые и безопасные каналы связи для нескольких тысяч пользователей.


Рабочие места операторов британского Sentry AEW.1


Рабочие места операторов РЛС и связи располагаются в три ряда поперёк салона сразу за кабиной пилотов и отсеком БРЭО. За ними находится рабочее место офицера управления и отсек бортинженера. В хвостовой части находится кухня и места для отдыха. Численность экипажа может составлять 23 человека, из них четверо — лётный состав, остальные — операторы и технический персонал.

Но даже при наличии мощной РЛС и современных на тот момент вычислительных комплексов способность первых Е-3А видеть низколетящие цели на фоне земли была невысокой. Поэтому бортовое оборудование самолетов ДРЛО подвергалось доработке. Задачу эффективного вооружения воздушных целей на фоне земной поверхности удалось решить после установки на самолёт улучшенного радиолокатора AN/APY-2 10-см диапазона. На модернизированном самолёте ДРЛО, помимо увеличения энергетического потенциала РЛС, возросли мощности вычислительных машин. Масса блоков цифровой обработки сигнала составляла почти 25% от веса самой РЛС — более 800 кг. Общий вес радиолокационного оборудования был примерно 3,5 тонны. РЛС AN/APY-2 благодаря низкому уровню заднего и боковых лепестков диаграммы направленности антенны обладает высокой помехозащищенностью.

Радиолокатор AN/APY-2 может работать в нескольких режимах:

1. Импульсно-доплеровский без сканирования луча в вертикальной плоскости.

2. Импульсно-доплеровский со сканированием луча по углу места для оценки высоты полета воздушных целей.

3. Надгоризонтный поиск, с отсечкой сигналов ниже линии горизонта без доплеровской селекции.

4. Обзор водной поверхности короткими импульсами (для подавления отражений от поверхности моря).

5. Пассивная пеленгация источников помех в частотном диапазоне РЛС AN/APY-2.

Также имеется возможность совмещать все вышеперечисленные режимы в любой комбинации.

Модернизированный вариант, получивший обозначение Е-3В, строился с 1984 года. В эту модификацию было переоборудовано 24 самолёта Е-3А. Одновременно с радаром развивались пассивные средства обнаружения, фиксирующие работу бортовых РЛС и других авиационных радиотехнических систем.

Самолеты, модернизированные до уровня AWACS Block 30/35, получили станцию радиотехнической разведки AB/AYR-1. Визуально от более ранних модификаций они отличаются боковыми антеннами (с правой и левой сторон), размером приблизительно 4x1 метр, которые выступают за обводы фюзеляжа примерно на 0,5 метра. Также имеются антенны в носовой и хвостовой части самолёта. Станция состоит из 23 модулей общей массой 850 кг. После установке станции РТР на борту самолёта пришлось оборудовать рабочее место для ещё одного оператора. Помимо самолётов ВВС США, аналогичную доработку прошли самолёты ДРЛО НАТО.



Основу станции составляют два цифровых приёмника объединенных процессорным блоком. Которые, помимо мгновенного измерения частоты, осуществляют амплитудное пеленгование и параметрическое распознавание типа источника перехваченного излучения. По данным, опубликованным в открытых источниках, система распознавания AB/AYR-1 способна опознать более 500 типов наземных и самолётных РЛС. Станция, работающая в диапазоне частот 2—18 ГГц, обеспечивает круговое сканирование в секторе 360 градусов и пеленгование источников радиоизлучения с ошибкой не более 3 градусов на дальности 250 км. Её производительность составляет примерно 100 распознаваний источников излучения за 10 с. Максимальная дальность действия станции радиотехникой разведки AB/AYR-1 по мощным источникам сигналов превышает 500 км.

Вслед за вариантом Е-3В появился Е-3С, отличающийся улучшенным БРЭО. На этой модели, помимо новых более высокопроизводительных вычислительных машин, устанавливалась навигационная РЛС APS-133 и аппаратура цифровой связи AIL APX-103 IFF/TADIL-J. На данной модификации обновлению также подверглась аппаратура отображения радиолокационной информации. Все мониторы с электроннолучевыми трубками были заменены плазменными или жидкокристаллическими панелями.


Британский самолёт ДРЛО Sentry AEW.1 в сопровождении перехватчиков Tornado F.3


Модификация с двигателями CFM International CFM56-2А для ВВС Великобритании получила обозначение E-3D (Sentry AEW.1). Первая машина была передана RAF в марте 1991 года, всего Великобритания заказала 7 самолётов. Четыре самолёта ДРЛО E-3F с такими же моторами но отличающиеся составом БРЭО купила Франция.


Модернизация Е-3 Sentry на авиабазе Тинкер


В 2003 году в США на модернизацию существующего парка «Сентри» выделили $ 2,2 млрд. В 2007 году на авиабазе Тинкер начались практические работы по модификации Block 40/45. Первый самолёт E-3G ВВС США достиг полной боевой готовности в 2015 году. В этот вариант запланировано переоборудовать все американские самолёты системы AWACS, обладающие достаточным лётным ресурсом.

Продолжение следует…

По материалам:
http://www.ausairpower.net/APA-Wedgetail-Antennas.html
http://www.baaa-acro.com/2009/archives/crash-of-a-boeing-e-3-sentry-in-nellis-afb/
http://www.nspa.nato.int/en/organization/Logistics/WSES/awacs.htm
http://www.warships.ru/england/Boeing_E-3D/BoeingSentry.htm
http://www.airdefence.org/
http://www.dla.mil/AboutDLA/News/NewsArticleView/Article/1046295/dla-energy-awards-largest-air-force-espc/
http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/e-767.htm

Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 22

Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти
  1. амурец 21 марта 2017 07:50
    Кроме вполне предсказуемых проблем с невысокой надёжностью, станция давала много ложных засечек от объектов на местности. Например, в ветреную погоду качающиеся кроны деревьев воспринимались как маловысотные цели. Для устранения этого недостатка пришлось использовать очень мощный по меркам 70-х годов компьютер, способный вести селекцию целей и отображать на экранах операторов только подлинные воздушные объекты и их реальные координаты.
    Проблема действительно сложная. Был случай, когда система СДЦ на С-75 не смогла отделить плотную стаю птиц от цели.
    В остальном, да проблем и нашим конструкторам на Ту-126 и американским. И судя по потребляемой мощности в 600квт, до твёрдотельной электроники на первых AWACS было ещё далеко. Сергей, спасибо! Ждём продолжения.
    1. Bongo 21 марта 2017 08:19
      Цитата: амурец
      Проблема действительно сложная. Был случай, когда система СДЦ на С-75 не смогла отделить плотную стаю птиц от цели.

      Такие проблемы до сих пор регулярно возникают, особенно осенью, когда гуси летят.
      Цитата: амурец
      В остальном, да проблем и нашим конструкторам на Ту-126 и американским. И судя по потребляемой мощности в 600квт, до твёрдотельной электроники на первых AWACS было ещё далеко.

      Четыре генератора по 150 кВт используются и на более современных вариантах хоть там элементная база и совершенней. Очень мощные радары и другое БРЭО проявляют зверский аппетит.
      Цитата: амурец
      Сергей, спасибо! Ждём продолжения.

      К сожалению в связи с тем, что про АВАКС ввиду большого объёма пришлось бить на две части, именно эта статья производит впечатление недосказанности. request
      1. амурец 21 марта 2017 08:34
        Цитата: Bongo
        К сожалению в связи с тем, что про АВАКС ввиду большого объёма пришлось бить на две части, именно эта статья производит впечатление недосказанности.

        Сергей! На меня она не произвела впечатление недосказанности, просто надо привыкнуть к продолжениям. В остальном, всё нормально и интересно. Сильно не переживай, машина этого заслуживает. А вот на таких "лампочках" у нас происходило деление на "Святых и грешников." Отделялись помехи и местники от полезного сигнала.
        Потенциалоскоп. На матрицу шла запись прямого и задержанного сигнала.
        1. амурец 21 марта 2017 08:46
          Цитата: амурец
          Потенциалоскоп. На матрицу шла запись прямого и задержанного сигнала.


          Они стояли не только на ЗРК, но и на СРЦ П-18. На СРЦ П-12 у нас СПЦ было на линиях задержки. Вот они обладали"зверским аппетитом."
          1. Bongo 21 марта 2017 08:57
            Цитата: амурец
            Они стояли не только на ЗРК, но и на СРЦ П-18.

            На П-18 до сих пор используются. До 2007 года часть этих станций модернизировали до уровня П-18М. Но сам понимаешь, полностью элементную базу при этом не заменили. Кстати за этими лампами очень охотятся скупщики радиодеталей содержащие драгметаллы.
            1. амурец 21 марта 2017 09:05
              Цитата: Bongo
              Кстати за этими лампами очень охотятся скупщики радиодеталей содержащие драгметаллы.

              Знаю! Они и в советское время немалых денег стоили. Также дорогими были и волноводы, там серебра много было.
          2. hiroyashy 21 марта 2017 23:51
            У нас на буках М1 уже линии задержки, но на передатчиках все равно лампы.
            1. амурец 22 марта 2017 05:15
              Цитата: hiroyashy
              У нас на буках М1 уже линии задержки, но на передатчиках все равно лампы.

              На РЛС П-12 были линии задержки, потом на П-18 пошли потенциалоскопы, ну а новые системы подавления помех описаны вот в свежем учебнике 2012 Бердышев. "Радиолокационные системы." Издание Сибирского Федерального университета.
              http://vii.sfu-kras.ru/images/libs/Radiolokacionn
              ye_sistemy_SFU_elektronnyy_resurs.pdf
              1. hiroyashy 22 марта 2017 15:22
                Спасибо за ссылку. Прочитал перед сном , пронастальгировал.
                С уважением, Борис.
  2. А1845 21 марта 2017 11:28
    В рамках данной программы была создана импульсно-доплеровская РЛС, работающая на принципе сравнения частоты повторения импульсов излучаемого сигнала с частотой отраженного эхо-сигнала. Другими словами, происходило выделение доплеровской частоты от движущейся цели на фоне сигналов отраженных от земли.

    Так обычно пишут в журналах, чтобы всех запутать lol описана обычная СДЦ, а особенность обнаружения на фоне движущейся земли в том, что тангенциальная скорость цели может оказаться даже меньше, чем относительная скорость подстилающей поверхности на краях луча.
    В этом случае обычная СДЦ не дает результата, а что буржуи придумали - какие есть идеи? wink
    1. Никкола Мак 21 марта 2017 14:58
      В этом случае обычная СДЦ не дает результата, а что буржуи придумали - какие есть идеи?

      Да скорее всего проще простого - отслеживали скорость борта и вычисляли изменение частоты эффекта Доплера приходящего сигнала. И на основе этого поправочного коэффициента селектировали сигналы по частоте.
      А так как зависимость была явно нелинейна (угол места менялся в зависимости от дальности и высоты плюс кривизна Земли) то это как раз работа для компьютера - чем он там скорее всего в основном и занимался!
      1. А1845 21 марта 2017 16:32
        Цитата: Никкола Мак
        отслеживали скорость борта и вычисляли изменение частоты эффекта Доплера приходящего сигнала

        как-то не очень sad
        в луче тангенциальная скорость подстилающей поверхности может меняться в широких пределах
        1. Никкола Мак 22 марта 2017 12:18
          в луче тангенциальная скорость подстилающей поверхности может меняться в широких пределах

          На самом деле имеет значение только взаимная разность скоростей сканируемой поверхности и цели по дальности . Только так может проявится эффект Доплера. Соответственно при обработке сигнала нужно в зависимости от многих факторов "обнулять" скорость движения поверхности относительно борта в каждом секторе сканирования луча.
          Грубо говоря, приходящий от объектов сигнал с определённой частотой должен складываться (как в "+" таки в "-") с постоянно вырабатываемой непрерывной частотной поправкой, компенсирующей движение определённого участка поверхности относительно борта.
          В общем ещё раз повторяю - работа для компьютера.
          1. А1845 22 марта 2017 14:41
            было бы так, если бы в луче спектр земли не был так размыт
            касательно
            в каждом секторе сканирования луча
            - тут все ок
  3. А1845 21 марта 2017 11:32
    4. Обзор водной поверхности короткими импульсами (для подавления отражений от поверхности моря).

    еще одна загадка, за счет чего достигается это подавление?

    Сергей, каждая следующая статья читается еще более увлекательно, чем предыдущая!
    и как всегда шикарные иллюстрации good
    Хорошо, что такое сытное блюдо подается порциями laughing переварим первую часть и предвкушаем следующую!
  4. Pete Mitchell 21 марта 2017 13:58
    Об этом поганце надо помнить, что у него есть спланированая зона патрулирования над Балтийским морем, границы и ПВО определила только одну зону на западе от России. Очень сложная цель для реального перехвата истребителями, но мир не стоит на месте hi
  5. yehat 21 марта 2017 15:20
    а ведь идею тарелки американцы сперли с нашего самолета - надо было патентовать!
    у них технический тупик был
    1. Bongo 21 марта 2017 15:46
      Цитата: yehat
      а ведь идею тарелки американцы сперли с нашего самолета - надо было патентовать!
      у них технический тупик был

      Да ладно... no в каком году взлетели Ту-126 и WV-2E (EC-121L)? Идея витала в воздухе, не стоит считать американцев тупыми. Испытания самолётов с дисковидной вращающейся антенной РЛС начались в США даже раньше, но в СССР такая машина раньше пошла в серию. Впрочем, Е-3 по своим возможностям советский самолёт ДРЛО превзошел.
      1. yehat 21 марта 2017 16:06
        да никто не считает американцев тупыми, и сперли с ИЛ, причем тут ту126 или WV-2E?
        1. Bongo 21 марта 2017 16:07
          Цитата: yehat
          да никто не считает американцев тупыми, и сперли с ИЛ, причем тут ту126 или WV-2E?

          С чего спёрли, с какого Ил, если WV-2E влетел раньше чем Ту-126? what
          Какая машина с вращающейся антенной у нас была раньше чем Ту-126?
          1. yehat 21 марта 2017 17:03
            Лиана - это уже второе поколение - после первого довольно убогого варианта на базе ил 14 или 18 - не помню точно.
            1. Bongo 21 марта 2017 17:04
              Цитата: yehat
              Лиана - это уже второе поколение - после первого довольно убогого варианта на базе ил 14 или 18 - не помню точно.

              Вы заблуждаетесь... no
Картина дня