Радары на борту

Радары на борту


Сегодня авиация немыслима без радаров. Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) является одним из самых важных элементов радиоэлектронного оборудования современного летательного аппарата. По мнению экспертов, в скором будущем БРЛС останутся основным средством обнаружения, сопровождения целей и наведения на них управляемого оружия.

Мы попытаемся ответить на самые распространенные вопросы о работе РЛС на борту и рассказать, как создавались первые радары и чем смогут удивить перспективные радиолокационные станции.


1. Когда появились первые радары на борту?

К идее использования радиолокационных средств на самолетах пришли несколько лет спустя после того, как появились первые наземные РЛС. У нас в стране прототипом первой БРЛС стала наземная станция «Редут».

Одной из основных проблем стало размещение аппаратуры на самолете – комплект станции с источниками питания и кабелями весил примерно 500 кг. На одноместном истребителе того времени установить такую аппаратуру было нереально, поэтому станцию было решено разместить на двухместном Пе-2.

Радары на борту


Первая отечественная бортовая радиолокационная станция под названием «Гнейс-2» была принята на вооружение в 1942 году. В течение двух лет было выпущено более 230 станций «Гнейс-2». А в победном 1945 году «Фазотрон-НИИР», ныне входящий в КРЭТ, начал серийный выпуск самолетной радиолокационной станции «Гнейс-5с». Дальность обнаружения цели достигала 7 км.

За рубежом первая авиационная РЛС «AI Mark I» – британская – была передана на вооружение немного раньше, в 1939 году. Из-за большого веса ее устанавливали на тяжелые истребители-перехватчики Bristol Beaufighter. В 1940 году на вооружение поступила новая модель – «AI Mark IV». Она обеспечивала обнаружение целей на дальности до 5,5 км.

2. Из чего состоит бортовая РЛС?


Конструктивно БРЛС состоит из нескольких съемных блоков, расположенных в носовой части самолета: передатчика, антенной системы, приемника, процессора обработки данных, программируемого процессора сигналов, пультов и органов управления и индикации.

Сегодня практически у всех бортовых РЛС антенная система представляет собой плоскую щелевую антенную решетку, антенну Кассегрена, пассивную или активную фазированную антенную решетку.

Радары на борту


Современные БРЛС работают в диапазоне различных частот и позволяют обнаруживать воздушные цели с ЭПР (Эффективная площадь рассеяния) в один квадратный метр на дальности в сотни километров, а также обеспечивают сопровождение на проходе десятки целей.

Кроме обнаружения целей, сегодня БРЛС обеспечивают радиокоррекцию, полетное задание и выдачу целеуказания на применение управляемого бортового оружия, осуществляют картографирование земной поверхности с разрешением до одного метра, а также решают вспомогательные задачи: следование рельефу местности, измерение собственной скорости, высоты, угла сноса и другие.

3. Как работает бортовой радиолокатор?


Сегодня на современных истребителях используются импульсно-доплеровские РЛС. В самом названии описан принцип действия такой радиолокационной станции.

Радиолокационная станция работает не непрерывно, а периодическими толчками – импульсами. В сегодняшних локаторах посылка импульса длится всего лишь несколько миллионных долей секунды, а паузы между импульсами – несколько сотых или тысячных долей секунды.

Встретив на пути своего распространения какое-либо препятствие, радиоволны рассеиваются во все стороны и отражаются от него обратно к радиолокационной станции. При этом, передатчик радара автоматически выключается, и начинает работать радиоприемник.

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов. Например, для бортовых РЛС проблема в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолета. Эти помехи устраняют, используя эффект Доплера, согласно которому частота волны, отраженной от приближающегося объекта, увеличивается, а от уходящего объекта – уменьшается.

4. Что означают Х, К, Ка и Кu диапазоны в характеристиках РЛС?


Сегодня диапазон длин волн, в котором работают бортовые радиолокационные станции чрезвычайно широк. В характеристиках РЛС диапазон станции указывается латинскими буквами, к примеру, Х, К, Ка или Кu.

Например, РЛС «Ирбис» с пассивной фазированной антенной решеткой, установленная на истребителе Су-35, работает в X-диапазоне. При этом дальность обнаружения воздушных целей «Ирбиса» достигает 400 км.

Радары на борту


X-диапазон широко используется в радиолокации. Он простирается от 8 до 12 ГГц электромагнитного спектра, то есть это длины волн от 3,75 до 2,5 см. Почему он назван именно так? Есть версия, что во время Второй Мировой войны диапазон был засекречен и поэтому получил название X-диапазона.

Все названия диапазонов с латинской буквой К в названии имеют менее загадочное происхождение – от немецкого слова kurz («короткий»). Этот диапазон соответствует длинам волн от 1,67 до 1,13 см. В сочетании с английскими словами above и under, свои названия получили диапазоны Ka и Ku, соответственно находящиеся «над» и «под» K-диапазоном.

Радары Ka-диапазона способны работать на коротких расстояниях и производить измерения сверхвысокого разрешения. Такие радиолокаторы часто применяются для управления воздушным движением в аэропортах, где с помощью очень коротких импульсов – длиной в несколько наносекунд – определяется дистанция до самолета.

Часто Ка-диапазон используется в вертолетных радарах. Как известно, для размещения на вертолете антенна БРЛС должна иметь небольшие размеры. Учитывая этот факт, а также необходимость приемлемой разрешающей способности, применяется миллиметровый диапазон длин волн. К примеру, на боевом вертолете Ка-52 «Аллигатор» установлен радиолокационный комплекс «Арбалет», работающий в восьмимиллиметровом Ка-диапазоне. Этот радиолокатор разработки КРЭТ обеспечивает «Аллигатору» огромные возможности.

Радары на борту


Таким образом, каждый диапазон имеет свои преимущества и в зависимости от условий размещения и задач, БРЛС работает в различных диапазонах частот. Например, получение высокой разрешающей способности в переднем секторе обзора реализует Ка-диапазон, а увеличение дальности действия БРЛС делает возможным Х-диапазон.

5. Что такое ФАР?


Очевидно, для того чтобы принимать и излучать сигналы, любому радару нужна антенна. Чтобы уместить ее в самолет, придумали специальные плоские антенные системы, а приемник и передатчик находятся за антенной. Чтобы увидеть разные цели радаром, антенну нужно двигать. Так как антенна радара достаточно массивная, двигается она медленно. При этом, становится проблематична одновременная атака нескольких целей, ведь радар с обычной антенной держит в «поле зрения» только одну цель.

Современная электроника позволила отказаться от такого механического сканирования в БРЛС. Устроено это следующим образом: плоская (прямоугольная или круглая) антенна разделена на ячейки. В каждой такой ячейке находится специальный прибор – фазовращатель, который может на заданный угол изменять фазу электромагнитной волны, которая попадает в ячейку. Обработанные сигналы из ячеек поступают на приемник. Именно так можно описать работу фазированной антенной решетки (ФАР).

А если точнее, подобная антенная решетка со множеством элементов-фазовращателей, но с одним приемником и одним передатчиком называется пассивной ФАР. Кстати, первый в мире истребитель, оснащенный радиолокатором с пассивной ФАР, – наш российский МиГ-31. На нем была установлена РЛС «Заслон» разработки НИИ приборостроения им. Тихомирова.

Радары на борту


6. Для чего нужна АФАР?


Активная фазированная антенная решетка (АФАР) является следующим этапом в развитии пассивной. В такой антенне каждая ячейка решетки содержит свой приемопередатчик. Их количество может превысить одну тысячу. То есть, если традиционный локатор – это отдельные антенна, приемник, передатчик, то в АФАР приемник с передатчиком и антенна «рассыпаются» на модули, каждый из которых содержит щель антенны, фазовращатель, передатчик и приемник.

Раньше, если, например, вышел из строя передатчик, самолет становился «слепым». Если в АФАР будут поражены одна-две ячейки, даже десяток, остальные продолжают работать. В этом и есть ключевое преимущество АФАР. Благодаря тысячам приемникам и передатчикам повышается надежность и чувствительность антенны, а также появляется возможность работать на нескольких частотах сразу.

Радары на борту


Но главное, что структура АФАР позволяет РЛС параллельно решать несколько задач. Например, не только обслуживать десятки целей, но и параллельно с обзором пространства очень эффективно защищаться от помех, ставить помехи радарам противника и картографировать поверхность, получая карты высокого разрешения.

Кстати, первую в России бортовую радиолокационную станцию с АФАР создали на предприятии КРЭТ, в корпорации «Фазотрон-НИИР».

7. Какая РЛС будет на истребителе пятого поколения ПАК ФА?


Среди перспективных разработок КРЭТ – конформные АФАР, которые смогут вписываться в фюзеляж летательного аппарата, а также так называемая «умная» обшивка планера. В истребителях следующего поколения, в том числе и ПАК ФА, она станет как бы единым приемо-передающим локатором, предоставляющим пилоту полную информацию о происходящем вокруг самолета.

Радиолокационная система ПАК ФА состоит из перспективной АФАР X-диапазона в носовом отсеке, двух радаров бокового обзора, а также АФАР L-диапазона вдоль закрылков.

Сегодня КРЭТ также работает над созданием радиофотонного радара для ПАК ФА. Концерн намерен создать натурный образец радиолокационной станции будущего до 2018 года.

Фотонные технологии позволят расширить возможности радара – снизить массу более чем вдвое, а разрешающую способность увеличить в десятки раз. Такие БРЛС с радиооптическими фазированными антенными решетками способны делать своеобразный «рентгеновский снимок» самолетов, находящихся на удалении более 500 километров, и давать их детализированное, объемное изображение. Эта технология позволяет заглянуть внутрь объекта, узнать, какую технику он несет, сколько людей в нем находится, и даже разглядеть их лица.
Первоисточник: http://rostec.ru/research/tecnology/4517745


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 17
  1. ДВС 27 февраля 2016 06:54
    Скорость эволюции радаров просто потрясающая. И радует, что впереди всей планеты идут наши конструкторы.
    1. Mera Joota 27 февраля 2016 09:37
      Цитата: ДВС
      И радует, что впереди всей планеты идут наши конструкторы.

      На чем основывается ваш вывод?
      1. aiw 27 февраля 2016 20:14
        Чей был первый серийный самолет с ФАР? Кто придумал РЭБ, кто сейчас лидерует по разработке РЭБ? Ну и радиофотоника это конечно передний край....
        aiw
      2. Rossiyanin 27 февраля 2016 23:43
        На производстве новейшей и уникальной техники для МО и ВМФ.
  2. Комментарий был удален.
  3. afrikanez 27 февраля 2016 07:27
    Эта технология позволяет заглянуть внутрь объекта, узнать, какую технику он несет, сколько людей в нем находится, и даже разглядеть их лица.
    Когда читаешь про такое, кажется что в будущее заглянул и это очень радует. good Теперь даже трудно себе представить, что будет представлять из себя самолет 6 поколения (имеется ввиду РЛС). Как говорится: поживем увидим, осталось только вот дожить до этого момента.
  4. Арон Заави 27 февраля 2016 09:18
    Отличная статья. Такой общедоступный ликбез просто необходим. А то часть участников форума такое пишут... request
  5. Fitter65 27 февраля 2016 09:32
    решено разместить на двухместном Пе-2.
    Пе-2 был трёх местным.экипаж состоял из лётчика,штурмана-в передней кабине и стрелка-радиста находящегося в задней.Двух местным был тяжёлый истребитель Пе-3,хотя и созданный на базе Пе-2 но это,была уже не много другая машина,со своими отличиями.Почему ей и был присвоен свой индекс.вот на Пе-3 и устанавливались первые РЛС,а так как Пе-3 не удовлетворял по своим характерристикам,то позже РЛС стали устанавливать на А-20 который поставлялся нам по ленлизу.А так статья понравилась...
  6. Комментарий был удален.
  7. Горный стрелок 27 февраля 2016 09:39
    Антенны АФАР - это прям волшебство какое то, а уж радиооптические - вообще на пределе понимания. Радует то, что наша радиофизика вполне на мировом уровне, и НЕ УСТУПАЕТ "партнёрам" по качеству изделий. На ПАК ФА антенны бокового обзора ( как пишут) вмонтированны в обшивку, самолёт вообще имеет круговой обзор. В сочетании со сверхманевренностью и новейшим вооружением - вообще "дракон-громовержец", а не самолёт. Наш привет гегемону.
  8. gregor6549 27 февраля 2016 13:17
    Цитата: afrikanez
    Эта технология позволяет заглянуть внутрь объекта, узнать, какую технику он несет, сколько людей в нем находится, и даже разглядеть их лица.

    Как человек, претендующий на знание радиоэлектронике вообще и в радиолокации в частности может писать такую чушь?
    1. aiw 27 февраля 2016 20:16
      Видимо автор таким образом хотел объяснить про то, что дает высокая разрешающая способность.
      aiw
  9. tchoni 27 февраля 2016 13:43
    Ну, заглядывать внутрь, скажем, танка, это анрил, а вот радиолокационные изображения и портреты - это реальность. Могут быть использованны для распознавания видимых объектов.
    1. gregor6549 27 февраля 2016 14:28
      Да реальность реализованная в экспериментах лет 30 тому назад. Но вопрос упирается в длину волны. Для того чтобы получить внятное р/л изображения нужен миллиметровый диапазон волн а этот диапазон с приемлемой для самолетных систем дальностью плохо дружит. Поэтому современные самолетные РЛС в основном сантиметрового диапазона. А в этом диапазоне решение задачи получения р/л изображения с высоким уровнем разрешения в реальном масштабе времени весьма проблематично
      1. tchoni 27 февраля 2016 15:25
        Не в длинну волны, а в апертуру антенной решотки. Именно отношение апертуры к длинне волны определяет разрешающую способность РЛС. Неслучайно в системах радолокационной разведки местности типа того же джистарса применяют синтез апертуры для РЛС бокового обзора.
        1. gregor6549 27 февраля 2016 15:37
          Все правильно, для Р/Л систем бокового обзора с синтезированной апертурой получение детального р/л/ изображения местности вполне возможно и реализовано уже давно. Но мы то говорим о бортовых РЛС истребителей и им подобным самолетам где апертура антенны РЛС определяется поперечным сечением носовой части фюзеляжа т.е. весьма мала а диапазон волн, используемый в таких РЛС как ни крути сантиметровый. Так о каких р/л/ изображениях в таких РЛС идет речь, кому они там нужны и кто с ними будет разбираться в воздушном бою. Там бы успеть просто обнаружить цель, определить ее госпринадлежность и поставить чужую цель на автосопровождение/автозахват, успевая при этом пилотировать самолет.
          1. tchoni 27 февраля 2016 16:55
            Ну, как вам сказать... Рлс современному самолету нужна не только в бою, но и при ведении разведки, навигации и даже картографирования местности. В конце концов, если рлс будет конформной (а нам это в пятом поколении обещают) почему не реализовать эти функции детального обзора местности с синтезом апертуры :-)
          2. sharp-lad 27 февраля 2016 23:49
            На сколько я понимаю, пилот будет получать обобщённую бортовой интеллектуальной системой информацию с рекомендациями по последующим действиям. Это уже не секрет и давно используется на самолётах предыдущих поколений. Более детальная информация собранная в полёте позволит генерировать адекватные рекомендации пилоту и поможет в определении целей и их ранжированию. Да и кто сказал, что информации о противнике до, во время и после боестолкновения бывает достаточно? hi
  10. xam0 28 февраля 2016 00:37
    Большое спасибо автору статьи за достаточно короткую, но познавательную статью в которой уместилась история, настоящее и будущее развитие БРЛС.
    Я не спец по ним, но всегда интересовало , что скрывается за скупыми тех. характеристиками РЛС современных самолетов, чем отличаются различные типы. Теперь многое становится понятным , а многие современные характеристики РЛС просто впечатляют. Надеюсь что и в дальнейшем наши самолеты будут оснащаться самым совершенным оборудованием, чтоб мы всегда были хоть на шаг, но впереди наших врагов. Еще раз спасибо!
    1. gregor6549 28 февраля 2016 10:16
      И мне хочется, но суровая реальность такова что в части РЛС мы, часто опережая Запад по техническим идеям как правило отставали в части их реализации. И прежде всего по причине постоянного отставания в части разработки и производства элементной базы. А без нее самые красивые идею реализовать невозможно есть. Конечно путем невероятных ухищрений отечественным конструкторам удавалось обеспечивать сравнимые с западными аналогами основные ТТХ бортовых РЛС, кроме весо габаритных, но за это приходилось платить и сокращением запаса топлива, и сокращением запаса боеприпасов и т д. И если в наземных системах проблема с элементной базой решалась относитерльно просто (например ввдением в системы пары тройки доп подвижных единиц, то к истребителю прицеп, увы, не пристегнешь.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня