Американские самолётные РЛС с фазированной антенной решёткой. Активная фазированная антенная решётка

Создание полностью твердотельной РЛС 67Н6Е потребовало, в первую очередь, создания передатчика на транзисторах. Однако транзисторы не могут генерировать высокочастотные импульсы с большой импульсной мощностью подобно электровакуумным приборам. Поэтому средняя мощность, требуемая для обеспечения этой РЛС заданной дальности обнаружения целей, получена за счет значительного увеличения длительности излучаемых сигналов (до десятков и сотен микросекунд) и уменьшения их скважности (до единиц). Чтобы сохранить требуемое разрешение целей по дальности при таком «длинном» сигнале, в РЛС использованы сложные виды модуляции и согласованные фильтры с коэффициентом сжатия более 100.

Полностью изменились источники питания передатчика. На смену высоковольтным модуляторам (десятки киловольт) пришли выпрямители с низким напряжением (десятки Вольт) и суммарным током в десятки кштоампер.

Схема АФАР РЛС 67Н6Е приведена на рис. 2.9. Каждый из 1024 излучателей решетки возбуждается отдельным усилителем, схема которого приведена на рис. 2.10.

Рис. 2.9. Схема АФАР РЛС 67Н6Е

Рис. 2.10. Схема активного модуля АФАР РЛС 67Н6Е

Для создания усилителя, обеспечивающего необходимый потенциал требовался СВЧ-транзистор со средней мощностью Поскольку СВЧ-транзисторы развивают наибольшую мощность в -диапазоне, для был выбран именно этот диапазон. На начальном этапе в АФАР использован СВЧ-транзистор типа созданный в НИИ «Пульсар» (Москва), имеющий среднюю мощность 10 Вт и развивающий импульсную мощность .

Рис. 2.11. (см. скан) Конструкция усилителя АФАР РЛС 67Н6Е

Рис. 2.12. (см. скан) Модуль АФАР РЛС 67Н6Е

В выходном каскаде усилителя два транзистора типа включены параллельно. Выходная средняя мощность каждого усилителя равна а импульсная Конструкция усилителя приведена на рис. 2.11. Каждый модуль АФАР состоит из усилителя, согласующей цепи и излучателя. Общий

вид модуля сверху и снизу показан на рис. 2.12. Потери в согласующей цепи усилителя и в излучателе уменьшают излучаемую нмпульсную мощность одного канала АФАР до среднюю - до 10 Вт. В результате общая излучаемая средняя мощность всей АФАР при полностью исправных усилителях равна примерно 10 кВт. Заданная для РЛС дальность обнаружения цели обеспечивается при излучении не менее 8 кВт средней мощности. Таким образом, выбранная схема АФАР допускает отказ до 20% усилителей без нарушения основных характеристик станции.

АФАР установлена на вращающейся платформе. Общий вид АФАР показан на фотографиях: в транспортном положении (рис. 2.13), в рабочем положении (рис. 2.14) и в положении для осмотра апертуры при поднятом радиопрозрачном укрытии (рис. 2.15). На вращающейся платформе, кроме системы делителей, усилителей мощности, фазовращателей и излучателей расположены также источники питания усилителей мощности и система их воздушного охлаждения. Свертывание и развертывание АФАР осуществляется в течение пяти минут собственным механизмом. Она транспортируется на прицепе тягача и может эксплуатироваться в любых климатических зонах. В состав РЛС 67Н6Е, кроме АФАР, входят также прицеп с аппаратурой обработки информации и рабочими местами операторов, и электростанция. Общий вид РЛС 67Н6Е на марше показан на рис. 2.16.

Рис. 2.13. (см. скан) АФАР РЛС 67Н6Е в транспортном положении

Рис. 2.14. (см. скан) АФАР РЛС 67Н6Е в рабочем положении

Рис. 2.15. (см. скан) АФАР РЛС 67Н6Е в положении для осмотра решетки

Рис. 2.16. (см. скан) АФАР РЛС 67Н6Е на марше

Опыт создания АФАР РЛС 67Н6Е позволяет отметить ряд важных особенностей.

1. Для уменьшения дисперсии фаз в многоканальных звеньях АФАР и снижения потерь КНД системы все модули АФАР прошли процесс начальной настройки и регулировки на специальном стенде. Электрические длины (разность фаз между колебаниями на входе и выходе) всех модулей приведены к электрической длине эталонного модуля. В процессе дальнейшей эксплуатации электрические длины модулей изменялись незначительно, поскольку транзисторные усилители малочувствительны к изменению напряжения питания, входной мощности и других факторов. Так, изменение напряжения питания трехкаскадного усилителя модуля АФАР на один процент вызывает изменение его электрической длины не более чем на один градус. Это позволяет применять в АФАР простые и дешевые нестабилизированные источники питания.

2. Полный КПД АФАР зависит от дисперсии ошибок распределения электрических длин модулей относительно среднего значения. Поэтому при производстве модулей вместо требований на электрическую длину каждого модуля задавалось требование на среднее значение электрической длины партии модулей и вводился допуск на отклонение электрической длины каждого модуля от этого среднего значения. При таком подходе значительно уменьшилась отбраковка модулей, электрическая длина которых имела большие отклонения в процессе производства.

3. Выходное сопротивление мощного транзистора составляет единицы Ом и согласование его в (10-15)% полосе частот стандартными элементами СВЧ-тракта, имеющими сопротивление 50 Ом, явилось весьма трудной задачей, решение которой усложнялось большим разбросом параметров транзисторов. По этой причине, а также для обеспечения работы АФАР на прием, на выходе модуля установлены феррито-вые циркуляторы, обеспечивающие работу усилителя на нагрузку с не хуже 1,5 во всей рабочей полосе частот.

4. Мощные транзисторные усилители имеют высокую чувствительность к превышению порога рабочей температуры кристалла, которая для большинства транзисторов составляет Это значение температуры не должно превышаться даже кратковременно при любом изменении режима работы усилителя и любом изменении нагрузки. Превышение этого температурного порога резко уменьшает время наработки усилительного каскада на отказ. Наиболее эффективной для поддержания заданного температурного режима усилителей явилась система принудительного воздушного охлаждения, которая обеспечила этот режим при температуре внешнего воздуха до

5. Каждый каскад транзисторного усилителя имеет небольшой коэффициент усиления (от 6 до 10 раз в зависимости от выходной мощности).

Поэтому модули АФАР выполнены по многокаскадной схеме. При прохождении импульса через многокаскадный усилитель происходит обострение его фронта и среза. В результате возрастают уровни побочных и внеполосных излучений, что затрудняет выполнение стандартных требований по электромагнитной совместимости радиосредств. Для устранения этого явления в состав АФАР введены дополнительные импульсные модуляторы, корректирующие длительность фронта и среза импульса.

6. Наименьшие потери в системе деления мощности имеют полосковые воздушные развязанные делители, однако сложная конструкция и технология изготовления делают этот тип делителя относительно дорогим. Поэтому в АФАР использованы более простые делители, выполненные на пленочных фольгированных диэлектриках в виде печатных плат большой длины (до 6 метров). Полное отклонение амплитуд и фаз между выходами этих делителей от среднего значения не превысили ±0,5 дБ и ±15° соответственно.

Рис. 2.17. (см. скан) Схема активного модуля повышенной мощности

Полученный в результате разработки и испытаний РЛС 67Н6Е опыт проектирования АФАР, а также аппаратурные и технологические решения многократно использованы в более поздних разработках. Проведена модернизация АФАР этой РЛС, коснувшаяся в первую очередь усилителя, входящего в состав модуля АФАР. В выходном каскаде усилителя транзисторы заменены более мощными транзисторами также разработанными в НИИ «Пульсар». Заменены транзисторы предварительного каскада, что позволило поднять выходную импульсную мощность усилителя со 100 до 200 Вт. В результате создан запас потенциала РЛС и улучшены ее характеристики. Новый транзистор имеет более высокий КПД. В результате облегчен температурный режим передающего устройства и тем самым увеличена его наработка на отказ. активного модуля повышенной мощности на новых транзисторах приведена на рис. 2.17. Видно, что эта схема

существенно проще схемы первого модуля (см. рис. 2.10). Конструкция нового усилителя, размещенного в корпусе первого модуля АФАР, показана на рис. 2.18.

Рис. 2.18. (см. скан) Новый модуль повышенной мощности

Повышение КПД нового модуля АФАР позволило существенно повысить общий КПД РЛС. Из состава аппаратуры РЛС исключены источники питания с частотой 400 Гц, которые обеспечивали часть аппаратуры АФАР. Переход на единый источник питания с частотой 50 Гц позволил дополнительно улучшить энергетические характеристики станции. В результате излучаемая мощность увеличилась в 2,5 раза при неизменной мощности, потребляемой от первичных источников питания. Появление новой элементной базы для аналоговой и цифровой аппаратуры обработки радиолокационной информации позволило существенно уменьшить объем этой аппаратуры и перенести ее на вращающуюся платформу. Теперь информация о трассах целей поступает непосредственно с АФАР на индикаторы РЛС. Если для наблюдения за целями используются выносные индикаторные посты, то фактически вся аппаратура модернизированной РЛС 67Н6Е, за исключением первичного источника питания (электростанции), размещается на одной вращающейся платформе.

Несомненный прогресс в разработке мощных транзисторов позволяет прогнозировать их появление в ближайшие годы на все более высоких частотах. Это обстоятельство, несомненно, будет способствовать созданию твердотельных АФАР в разных частотных диапазонах. В то же время полученный опыт создания АФАР показывает, что их использование в РЛС экономически оправдано только в тех случаях, когда РЛС по своему назначению должна обеспечивать большую скорость управления лучом при высоком энергетическом потенциале и иметь высокую мобильность.

Технологический демонстратор перспективной бортовой РЛС с активной ФАР «Жук-АМЭ». На 50% большая дальность действия будет реализована благодаря передовой технологии изготовления приёмо-передающих модулей, основанной на низкотемпературной совместно обжигаемой керамической подложке. Благодаря в разы более высокой теплопроводности диэлектрической стеклокерамической подложки появится возможность более эффективного охлаждения ППМ данного радара, что позволит увеличить мощность каждого модуля с 5 до 7-8 Вт

ДЕТАЛИ ЗАПАДНОГО КУРСА ПО ОБНОВЛЕНИЮ БОРТОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ПРИЦЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ТАКТИЧЕСКОЙ ИСТРЕБИТЕЛЬНОЙ АВИАЦИИ

Неотъемлемой частью комплексной модернизации тактических истребителей 4-го поколения до уровня машин с «двумя плюсами» является интеграция в их бортовое радиоэлектронное оборудование современных бортовых РЛС с пассивными и активными ФАР, что всегда требует внедрения высокотехнологичных цифровых интерфейсов управления и преобразования информации от новых БРЛК. Признанными лидерами в этой области являются российские, американские, европейские, а также китайские аэрокосмические концерны-гиганты, которые сегодня ведут многоуровневую модернизацию истребителей семейств Су-30, МиГ-29, F-15C, F-16C, J-10B, J-15, а также EF-2000 «Typhoon». Начнём с тех корпораций, программы которых уже успели отличиться как наибольшим экспортным успехом, так и востребованностью среди внутренних заказчиков, часть из которых вовлечена в работы над данными контрактами. Как ни крути, но фаворитом на сегодняшний день здесь является штатовская компания «Northrop Grumman», которая поставляет современные бортовые радиолокаторы корпорации «Lockheed Martin» в рамках внешних и внутренних продаж модернизированных F-16C/D и обновления модификаций F-16A/B.

Так, к примеру, 16 января 2017-го года на мощностях тайваньской компании «Aerospace Industrial Development Corporation» в Тайчжуне стартовала амбициозная программа обновления 144 многоцелевых истребителя F-16A/B Block 20, состоящих на вооружении ВВС Тайваня, до уровня F-16V. Контракт на модернизационные работы был заключён между Министерством обороны Тайваня и «Lockheed Martin» 1 октября 2012 года. Он предусматривает расширенное переоснащение F-16A/B на более совершенную цифровую элементную базу, продвинутое индикационное оборудование кабины пилота, а также бортовые комплексы, в числе которых бортовая АФАР-РЛС AN/APG-83 SABR (с режимом синтезированной апертуры), новые широкоформатные ЖК МФИ для вывода тактической информации, современный высокопроизводительный бортовой компьютер и новая интегрированная станция радиоэлектронной борьбы. Успешному подписанию данного контракта способствовала многолетняя военно-политическая напряжённость между Тайбэем и Пекином, установившаяся из-за разногласий по поводу территориальной принадлежности Тайваня. В связи с данной ситуацией силовое ведомство последнего приступило к реализации многочисленных оборонных программ для защиты от возможной «экспансии» КНР.

Вторым заказчиком аналогичного пакета модернизации своих F-16C стало Минобороны Сингапура. Несмотря на более-менее нормальные отношения с КНР, богатейший город-государство Юго-Восточной Азии поддерживает весьма тесные политические и оборонные связи с США, Великобританией и Австралией, являющимися одними из главных участников «антикитайской оси». По этой причине Сингапур уделяет максимум внимания боевому потенциалу своих ВВС, на вооружении которых уже состоит 32 тяжёлых тактических истребителя поколения «4++» F-15SG. Машины оснащаются мощной БРЛС с АФАР AN/APG-63(V)3 с дальностью обнаружения типовых целей 165 км, а по суммарным характеристикам соответствуют катарским и аравийским модификациям F-15QA и F-15SA. Что касается контракта по усовершенствованию сингапурских F-16C/D, в его рамках будет обновлено 32 одноместных F-16C и 43 двухместных F-16D на сумму в 914 млн. долларов. Третьим проверенным заказчиком можно считать ВВС Республики Корея, которые 22 октября 2015-го года заключили с «Локхид Мартин» контракт на модернизацию 134 истребителей F-16 Block 32 до уровня F-16V на сумму 2,7 млрд. долларов. Комплект опций аналогичный тайваньскому контракту. Таким образом, только тайваньский, сингапурский и южнокорейский контракты на обновление 353 «Фальконов» уже оцениваются в 7,1 млрд. долларов, не учитывая возможность начала подобных работ для переоснащения ВВС Польши, Дании, Турции и т.д. Что даёт перспективная БРЛС с АФАР AN/APG-83 SABR многоцелевым истребителям F-16A/B/C/D.

Во-первых, это значительно большая дальность обнаружения воздушных целей: объект с ЭПР 2 м2 может быть обнаружен и взять на сопровождение на удалении 150-160 км и захвачен на дальности около 125 км. Сопровождаются гораздо более малоразмерные цели, нежели обычной бортовой РЛС со щелевой антенной решёткой (ЩАР) AN/APG-66. Современная высокопроизводительная вычислительная база AN/APG-83 SABR позволяет каждому ППМ АФАР (или группам ППМ) работать на собственной частоте, моделируя сложную диаграмму направленности в режиме LPI («низкой возможности перехвата сигнала») для устаревших СПО типа «Берёза». Также АФАР имеет в разы более высокие помехозащищённость и разрешение при сканировании водной/морской поверхности в режиме синтезированной апертуры (SAR). Станция предыдущего поколения AN/APG-68(V)9 хоть и имеет режим SAR, его разрешение весьма посредственное и не позволяет классифицировать малоразмерные наземные цели, исходя из их геометрических особенностей.

Во-вторых, AN/APG-83 имеет гораздо большую пропускную способность (в режиме СНП не менее 20-30 ВЦ), целевую канальность (8 одновременно обстреливаемых целей), а также аппаратную адаптированность для использования части приёмо-передающих модулей АФАР в качестве излучателей радиоэлектронных помех. Последняя опция также нашла применение в БРЛС AN/APG-81 истребителя 5-го поколения F-35A. В-третьих, как и каждая РЛС с активной АФАР, AN/APG-83 обладает в разы большей надёжностью (временем наработки на отказ). И даже после отказа части ППМ, эффективность станции сохраняется на уровне, позволяющем выполнять боевое задание. Все РЛС AN/APG-83 SABR, поступающие на внешний и внутренний рынки вооружения, находятся на уровне начальной боевой готовности EMD, который полностью соответствует крупносерийному производству изделий.

Ведутся аналогичные программы и европейскими группами компаний, специализирующихся на аэрокосмических технологиях. К таким программам относится проектирование и отработка перспективной АФАР-РЛС «Captor-E». В работах задействованы известные европейские компании «Selex Galileo», «Indra Systems» и «EADS Defense Electronics» («Cassidian»), объединённые в консорциум «Euroradar». Станция «Captor-E» разработана специально для замены устаревающих БРЛС с ЩАР ECR-90 «Captor-M» на части многоцелевых тактических истребителях EF-2000 «Typhoon», состоящих на вооружении ВВС европейских стран-участниц НАТО, а также ВВС государств Аравийского полуострова; также она будет устанавливаться на новые модификации машины IPA5/8.

Тактико-технические параметры нового радара, в сравнении с предыдущим «Captor-M», являются уникальными не только в модернизационной линейке «Тайфунов», но и среди американских программ по внедрению AN/APG-63(V)3 и AN/APG-83 SABR в БРЭО «Иглов» и «Фальконов». «Captor-E» обладает редкой для АФАРов технической особенностью: полотно антенной решётки не закреплено на фиксированном модуле, а оснащено специализированным механизмом азимутального доворота, благодаря которому сектор обзора в азимутальной плоскости составляет 200 градусов, что на 80 градусов больше, чем у «рапторовской» РЛС AN/APG-77. Новый «Кэптор» может «заглядывать» в заднюю полусферу, на что сегодня не способна ни одна известная бортовая РЛС с АФАР, кроме РЛС с пассивными ФАР. Более того, цели типа «истребитель» (ЭПР 2-3 м2) будут обнаруживаться РЛС «Captor-E» на расстоянии 220-250 км, что на сегодняшний день является лучшим показателем среди бортовых радаров для лёгких многоцелевых истребителей. В данный момент опытные образцы этой станции проходят тестирование на британских «Тайфунах», и результаты их достаточно успешны, что уже в недалёком будущем сулит «Еврорадару» многомиллиардные контракты на европейском и азиатском рынках.

Не отстают в программах обновления своего «лёгкого авиапарка» фронтовых истребителей и шведы. Компания SAAB, к примеру, в 2008-м году объявила о начале разработки перспективного истребителя поколения «4++» JAS-39E «Gripen-NG». Помимо модулей глубоко усовершенствованной высокоскоростной системы обмена тактической информацией CDL-39, новые истребители получат перспективную бортовую РЛС с АФАР ES-05 «Raven» (на фотографии) от итальянской компании «Selex ES». Станция будет представлена более чем 1000 ППМ, способными реализовать все известные для АФАР режимы работы, включая создание энергетических «провалов» диаграммы направленности в направлении средств радиоэлектронной борьбы противника. Аналогично радару «Captor-E», «Рэйвен» снабдят системой механического доворота антенной решётки, что доведёт зону его обзора до 200 градусов, позволяя «заглядывать» на 10 градусов в заднюю полусферу машины, обеспечивая стрельбу «через плечо». Естественно, дальность обнаружения целей в таком режиме будет в 3-4 раза меньше из-за сильных энергетических потерь площади приёмо-передающей апертуры радиолокационного комплекса. Бортовая РЛС ES-05 «Raven» способна обнаруживать цель с ЭПР 3 м2 на дальности 200 км с одновременным сопровождением 20 воздушных объектов. Станция имеет жидкостную и воздушную системы охлаждения.

За антенным модулем БРЛС «Рэйвен» (на верхней поверхности носовой части фюзеляжа, перед фонарём кабины) можно видеть обтекатель оптико-электронного прицельного комплекса «Skyward-G», разработанного компанией «Leonardo Airborne & Space Systems». Согласно информации из рекламного листа, сенсор биспектральный и работает в 2-х основных инфракрасных диапазонах 3-5 мкм и 8-12 мкм. Первый диапазон более коротковолновой и позволяет отлично селекционировать цели с низкой инфракрасной сигнатурой на фоне окружающих объектов (деревья, сооружения, детали рельефа); дальность работы этого диапазона не такая высокая, как у длинноволнового. Диапазон 8-12 мкм не имеет возможности реализовать высококачественную селекцию малоразмерных целей с малой ИК-сигнатурой, зато дальность его действия значительно большая, чем у первого.

Оптико-электронный прицельный комплекс «Skyward-G/SHU» имеет 4 режима обзора: узкоугольный (8 х 64 град), среднеугольный (16 х 12,8 град), широкоугольный (30 х 24 град), в нём реализована визуализация сопровождаемого объекта, а также общий режим, который охватывает 170 град в азимутальной плоскости и 120 град - в угломестной. Мощность воздушно охлаждаемого ОЛПК «Skyward-G» достигает 400 Вт. Станция сопровождает до 200 целей в режимах «воздух-поверхность» и «воздух-воздух».

МОДЕРНИЗАЦИЯ РОССИЙСКИХ «ТАКТИКОВ» СЕМЕЙСТВА МИГ-29: НАРАБОТКИ ЕСТЬ, НО ВОПЛОЩЕНИЕ «В ЖЕЛЕЗЕ» ЗАДЕРЖИВАЕТСЯ

Как мы видим, у западных корпораций дела продвигаются относительно успешно и с постоянной положительной динамикой; и это не учитывая факта, что новыми радиолокаторами модернизируют не менее 300 единиц F-16C/D, состоящих на вооружении ВВС США, после чего эти истребители будут полностью превосходить наши МиГ-29С/СМТ и Су-27СМ в режиме дальнего воздушного боя. Чем мы можем ответить на подобные амбициозные штатовские программы? Какие асимметричные меры прорабатывает Министерство обороны России для ликвидации опасной тенденции отставания от АФАРизации строевых частей истребительной авиации ВВС США? Вопросы эти очень наболевшие, относящиеся к рангу стратегических.

Как известно, 27 января 2017-го года в подмосковных Луховицах успешно прошла международная презентация наиболее совершенного варианта лёгкого тактического истребителя МиГ-35 «Fulcrum-F». Несмотря на то, что к 5-му поколению машина не относится, было отмечено особое внимание со стороны представителей американских и европейских средств массовой информации. И это абсолютно неудивительно, ведь МиГ-35 является единственным российским многоцелевым истребителем лёгкого класса, способным в дальнем воздушном бою одержать полное превосходство над «Рафалем», «Тайфуном», F-16C Block 60, F-15SE «Silent Eagle», F/A-18E/F и даже любой модификацией F-35 «Лайтнинг-2». Более того, согласно заявлениям главнокомандующего ВКС России Виктора Бондарева и информации других источников, примерно 140 из 170 серийных МиГ-35 получат перспективную бортовую РЛС с активной ФАР семейства «Жук». Такого количества этих машин вполне хватит, чтобы изменить расстановку сил в свою пользу на любом воздушном направлении (ВН) Восточноевропейского ТВД; да и в ближнем воздушном бою МиГ-35 одолеет любой натовский многоцелевой истребитель. В начале нашего предыдущего материала мы уже говорили, что без учёта радиуса действия, боевой потенциал МиГ-35 с перспективными БРЛС на шаг опережает показатели тяжёлого Су-30СМ: скорость «Фалкрума» на 0,25М выше (порядка 2450 против 2150 км/ч), форсажная тяга на 11% выше (2647 против 2381 кгс/м2), а значит и разгонные качества у «МиГа» куда более высокие. Более того, экипаж МиГ-35 сможет более оперативно и достоверно фиксировать внезапно появляющиеся воздушные угрозы, а затем также быстро их устранять, чего не сможет сделать экипаж Су-30СМ.

Всё дело в том, что на нижней поверхности левой мотогондолы и на гаргроте у МиГ-35 находятся оптико-электронные сенсоры высокого разрешения НС-ОАР (для обзора нижней полусферы) и ВС-ОАР (для обзора верхней полусферы), объединённые в общую станцию обнаружения атакующих ракет СОАР, работающую в ТВ-диапазоне, и способную обнаруживать УРВВ противника на удалении 30 км, и сопровождать в 5-7 км. Данная станция будет передавать координаты угрожающих ракет в компьютеризированную СУО истребителя, а затем на ракеты воздушного боя типа Р-73РМД-2 или Р-77 (РВВ-АЕ), способные перехватывать другие ракеты подобного класса. Также, в дополнение к штатному носовому оптико-электронному прицельному комплексу ОЛС-УЭМ, на правой мотогондоле устанавливается накладной контейнер с турелью, в которой установлен вспомогательный комплекс ОЛС-К, предназначенный для наблюдения за надводными и наземными объектами в нижней и задней полусферах. Подобного разнообразия оптико-электронных прицельных визиров на «Сушках» сегодня не встретишь - отсюда и столь высокий интерес. По радиоэлектронной начинке машина близка к 5-му поколению. Но всё ли так хорошо, как на первый взгляд кажется?

Во-первых, 140 МиГ-35 с новыми радарами не является тем количеством, которого хватит для полноценного перекрытия всех возможных ТВД близ наших границ на Евразийском континенте, ведь на одном только дальневосточном оперативном направлении нам может противостоять: 65 современных тактических истребителей поколения «4++» F-2A/B, 42 истребителя 5-го поколения F-35A ВВС Японии, а также несколько истребительных эскадрилий F-22A, развёрнутых на авиабазе «Элмендорф-Ричардсон», и это не считая палубной истребительной авиации ВМС США, которая может быть переброшена в количестве 3-4-х сотен единиц западную часть Тихого океана. Аналогичная ситуация складывается и на северо-западном, а также западном ОН, где будет наблюдаться численное превосходство модернизируемых F-16A/B/C/D и «Тайфунов», состоящих на вооружении европейских стран, а также перспективных F-35A/B, которые будут закуплены Норвегией, Великобританией, Нидерландами и Данией. Получается такая «картина», что технологически МиГ-35 эквивалентен примерно 2-3 F-16C Block 52+ или 2 «Тайфунам», но общее количество наших «МиГов» будет в 3 - 4 раза меньше, чем новых истребителей у американских союзников в АТР и Европе, что не позволит не только достичь господства, но и уровнять соотношение сил. Вопрос требует немедленного разрешения, и действовать необходимо таким же методом, который применяет компания «Локхид Мартин» - обновлением существующего авиапарка.

В данный момент в строевых частях ВКС России находится около 250 многоцелевых фронтовых истребителей МиГ-29С/М2/СМТ и УБТ, а также несколько сотен машин модификации «9-12» и «9-13» на консервации. Самыми совершенными модификациями среди них являются МиГ-29СМТ разных вариантов («Изделия 9-17/19/19Р»), присутствующие в количестве 44 единиц, а также МиГ-29М2. Данные истребители относятся к поколению «4+» и оснащены бортовыми РЛС Н019МП «Топаз» и Н010МП «Жук-МЭ». Станции построены вокруг современной цифровой шины обмена данными в архитектуре БРЭО стандарта MIL-STD-1553B и имеют аппаратную поддержку режима синтезированной апертуры (SAR) с дополнительным режимом обнаружения и сопровождения подвижных надводных/наземных целей GMTI («Ground Moving Target Indicator») на скоростях до 15 км/ч. Функциональность данных РЛС схожая с американскими станциями AN/APG-80 и AN/APG-83 SABR для комплектации «Фальконов», но между ними имеются существенные различия. Если штатовские изделя давно построены на базе активных ФАР с электронным управлением лучом, наши усовершенствованные «Топазы» и «Жуки» представлены щелевыми антенными решётками с механическим управлением, ввиду чего наблюдаются такие недостатки, как:

- низкое разрешение в режиме синтезированной апертуры и сопровождения движущихся наземных целей (GMTI), составляющее 15 метров, в то время как сантиметровые АФАР-РЛС в подобном режиме дают разрешающую способность 1-5 метров, что достигается большим количеством индивидуально управляемых приёмо-передающих модулей, способных формировать сложнейшие пространственные конфигурации диаграммы направленности;

Низкая пропускная способность по количеству трасс сопровождаемых на проходе воздушных целей (БРЛС Н019МП и Н010МП могут сопровождать на проходе не более 10 воздушных объектов), станции с АФАР могут сопровождать от 20 до 30 и более целей;

Низкая целевая канальность, которая у Н019МП «Топаз» составляет всего 2 одновременно обстреливаемые ракетами Р-77 (РВВ-АЕ) цели, а у Н010МП «Жук-МЭ» - не более 4-х целей, в то время как бортовые РЛС с активными и пассивными ФАР способны «захватывать» на точное автосопровождение и обстреливать одновременно от 8 до 16 целей;

Невозможность формирования «провалов» в диаграмме направленности на участка пространства, в которых функционируют средства радиоэлектронного противодействия противника, из-за этого станции со ЩАР имеют крайне низкую помехозащищённость от таких продвинутых самолётов РЭБ, как F/A-18G;

Отсутствие возможности одновременной работы в режимах «воздух-море/земля», а также «воздух-воздух», по причине чего лётчик и оператор систем теряют сиюминутную осведомлённость о тактической обстановке одновременно на наземном и воздушном участках театра военных действий; АФАР и ПФАР обладают такой возможностью.

Примерно такой список тактико-технических недостатков имеется сегодня в «багаже» наших строевых МиГ-29СМТ и МиГ-29М2, количество которых в частях едва превышает 50-60 единиц. Их бортовые радиолокационные комплексы «Топаз» и «Жук-МЭ» имеют единственный плюс - увеличенную импульсную мощность, за счёт чего дальность обнаружения целей с ЭПР 3 м2 возросла с 70 до 115 км, что является отличным приростом для обычной ЩАР; но и этого крайне недостаточно для ведения дальнего боя с европейскими и американскими F-16C, оснащёнными РЛС SABR.

Многофункциональная бортовая РЛС со щелевой антенной решёткой (ЩАР) AN/APG-68(V)9. Данной станцией оснащается большинство истребителей поколения «4+» F-16C Block 52+, состоящих на вооружении ВВС стран Западной и Восточной Европы, а также Ближнего востока. В режиме дальнего воздушного боя параметры AN/APG-68(V)9 на 10-15% превосходят характеристики Н019МП «Топаз» наших самых распространённых ЛФИ МиГ-29С: показатель не столь существенный, учитывая наличие у нас ракет воздушного боя средней дальности Р-77. В то же время, касаемо задач «воздух-земля» F-16C Block 52+ на голову превосходят наш самый многочисленный истребительный актив лёгкой фронтовой авиации: «Топазы» лишены режима работы «по земле», в то время как AN/APG-68(V)9 приспособили к картографированию рельефа местности

Остальные машины модификации МиГ-29С, в количестве чуть более 100 единиц, имеют ещё более устаревшую «начинку», построенную вокруг системы управления вооружением СУВ-29С с интегрированным радиолокационным прицельным комплексом РЛПК-29М. Данный комплекс представлен ранним вариантом БРЛС Н019М «Топаз», который не имеет аппаратной поддержки работы по наземным целям, а также обладает стандартным энергетическим потенциалом, позволяющим обнаруживать цели с ЭПР 3м2 на расстоянии 70 км и «захватывать» лишь 2 воздушные цели. Система управления вооружением СУВ-29С адаптирована для применения ракет воздушного боя Р-77, но из-за низких возможностей радиолокатора Н019М, МиГ-29С может быть противопоставлен лишь тем «блокам» F-16C, которые не прошли программу модернизации и несут на борту «щелевые» РЛС старого образца AN/APG-66 c дальностью обнаружения цели типа «истребитель» порядка 60-65 км. Даже модификация F-16C/D Block 52+, которой располагают ВВС Польши, скорее всего будет не по зубам устаревшему РЛПК Н019М истребителя МиГ-29С, тем более, что поляки уже давно приобрели модификацию УРВВ AMRAAM с увеличенной до 120 км дальностью AIM-120C-7, и таких F-16С у одной только Польши 48 единиц.

Вывод такой: ситуация с совершенством бортового радиоэлектронного оборудования лёгких фронтовых истребителей ВКС России МиГ-29С, и в определённой мере МиГ-29СМТ/М2, действительно критическая. При всём совершенстве планера и силовой установки, позволяющих выиграть ближний воздушный бой у любого западного истребителя 4-го и даже 5-го поколений, наши серийные «МиГи» абсолютно беззащитны перед любой другой угрозой современного сетецентрического театра военных действий. Некоторые могут утверждать, что эту ситуацию целиком и полностью могут исправить такие машины, как Су-27СМ, Су-30СМ, а также Су-35С, но такое мнение не совсем объективно. Тяжёлые тактические истребители, а особенно Су-35С, более предназначены для создания мощного рубежа ПВО и завоевания превосходства в воздухе на дальних подступах к воздушным границам государства, а также для сопровождения самолётов ДРЛОиУ, воздушных командных пунктов, военно-транспортной авиации от истребителей противника 4-го и 5-го поколений. Также они могут успешно выполнять дальние противокорабельные и противорадиолокационные миссии, применяя ракеты Х-31АД и Х-58УШКЭ. Этих машин у нас на вооружении не так много, чтобы можно было закрывать все технологические «бреши», наблюдающиеся в секторе лёгкой фронтовой авиации, а особенно с нынешними темпами производства Т-50 ПАК-ФА.

Вопрос может быть разрешён с помощью переоснащения всех состоящих на вооружении ВКС МиГ-29 перспективными бортовыми РЛС, разработанными АО «Фазатрон-НИИР», а также его дочерним подразделением - «Концерн «Радиоэлектронные технологии». Среди основных претендентов - многоканальные бортовые РЛС «Жук-АЭ» и «Жук-АМЭ»; в этих изделиях воплощены наиболее передовые наработки российской оборонки в области АФАР, а по сему, они уже опережают всё то, что применено в станциях Н011М «Барс» и Н035 «Ирбис-Э» многоцелевых истребителей Су-30СМ и Су-35С, за исключением дальности действия.

Процедура унификации новых радаров с СУО более современных МиГ-29СМТ и МиГ-29М2 будет проходить по облегчённой схеме, поскольку эти самолёты изначально разрабатывались с использованием мультиплексной шины данных стандарта MIL-STD-1553B, эта же шина с открытой архитектурой формирует основу системы управления вооружением тактического истребителя МиГ-35. Что касается более старых МиГ-29С, то здесь потребуется полная замена электронного «ядра» управления истребителями, построенного вокруг старой БЦВМ Ц101М, которая не предназначен для работы в связке с цифровыми интерфейсами «Жуков» следующего поколения. Имеется реальный шанс радикально модернизировать и «поставить на крыло» несколько сотен строевых и «законсервированных» МиГ-29А/С, что полностью ликвидирует техническое отставание всего авиапарка лёгкой фронтовой авиации от зарубежных истребителей поколения «4++». Каковы особенности и преимущества перспективных бортовых РЛС «Жук-АЭ» и «Жук-АМЭ»?

Первая, «Жук-АЭ» (FGA-29), разрабатывалась с 2006-го года на базе наработок, полученных «Фазатроном» в ходе проектирования не очень удачного раннего образца «Жук-АМЭ» (FGA-01), обладающего непозволительно большой массой в 520 кг. В новом изделии широко применены компактные и лёгкие монолитные интегральные схемы (МИС), которые сегодня можно встретить в любом современном цифровом девайсе. Диаметр апертуры АФАР «Жук-АЭ» был уменьшен до 500 мм (общий диаметр - около 575 м), в сравнении с 700-мм полотном FGA-01; это было сделано для большего соответствия внутреннему диаметру радиопрозрачного обтекателя опытного борта «154» (МиГ-29М2), на котором и проходила испытания новая станция. Полотно FGA-29 представлено 680 приёмо-передающими модулями мощностью по 5 Вт, чего вполне хватает, чтобы в режиме синтезированной апертуры реализовать разрешение 50 см на дальности до 20 км и 3 м на дальности 30 км. Импульсная мощность станции составляет 34 кВт, что позволяет обнаруживать цели с ЭПР 3 м2 на дальности до 148 км в переднюю полусферу и до 60 км - в заднюю полусферу (вдогон). «Жук-АЭ» сопровождает на проходе 30 воздушных целей и захватывает одновременно 6; в режиме ближнего воздушного боя может быть использован так называемый «Поворотный» режим, работающий при синхронизации с нашлемной системой целеуказания лётчика или оператора систем.

Экспериментальная БРЛС «Жук-АЭ» (FGA-29) на борту опытного образца перспективного лёгкого многоцелевого истребителя МиГ-35

Благодаря индивидуальному управлению частотами работы отдельных ППМ (или их групп), а также более чувствительному и помехозащищённому преобразователю отражённых от цели электромагнитных волн, «Жук-АЭ» имеет очень весомое преимущество перед другими бортовыми радарами - незначительно уменьшение дальности обнаружения воздушных объектов на фоне земной поверхности, составляющее всего 8-11%, для РЛС с ПФАР этот показатель составляет около 15-18%, что доказала на испытаниях РЛС «Ирбис-Э», работающая в широком секторе обзора: ВЦ с ЭПР 3м2 обнаруживалась на удалении 200 км (на фоне свободного пространства), и 170 км (на фоне земной поверхности). Даже здесь мы можем увидеть заметный плюс радаров с АФАР.

Высокие характеристики «Жук-АЭ» также отмечаются при работе в режиме «воздух-море/земля»: группа тяжёлой бронетехники, либо артиллерийская батарея САУ может быть обнаружена на дальности 30-35 км, надводный корабль класса «корвет» - 150 км и «эсминец» - более 200 км. Режим «воздух-поверхность» имеет несколько десятков подрежимов, среди которых: синтезированная апертура, возможность «заморозки» карты рельефа местности со всеми обнаруженными поверхностными объектами, обнаружение и сопровождение движущихся юнитов (GMTI), измерение скорости носителя в соответствии со скоростью смещения стационарных объектов в системе координат истребителя, следование рельефу местности на околозвуковых скоростях, использующееся в задачах «прорыва» ПВО противника. Сектор обзора радара стандартный для фиксированных АФАР-апертур и составляет 120 градусов в азимутальной и угломестной плоскостях, что является недостатком с подвижными АФАР-станциями, к примеру, «Captor-E», зато масса РЛК составляет всего 200 кг, что идеально подходит для модернизации лёгких МиГ-29С/СМТ/М2. Суммарные возможности «Жука-АЭ» находятся между американскими БРЛС AN/APG-80 и AN/APG-79, которыми оснащаются F-16C Block 60 и F/A-18E/F «Super Hornet». Модернизация существующих МиГ-29С/СМТ радиолокаторами «Жук-АЭ», а также более совершенными оптико-электронными комплексами ОЛС-УЭМ и современным информационным полем кабины экипажа даст возможность значительно опередить польские F-16C Block 52+ и немецкие «Тайфуны», оснащённые устаревшими РЛС со щелевой антенной решёткой. В то же время, отставание от «Тайфунов» с РЛС «Captor-E», а также от F-35A будет значительное. «МиГам» потребуется ещё более мощная бортовая РЛС с активной фазированной антенной решёткой - «Жук-АМЭ».

Впервые эта станция была представлена на авиакосмической выставке «Airshow China-2016» в китайском Чжухае в 2016-м году. Приёмо-передающие модули «Жук-АМЭ» изготавливаются по совершенно новой технологии, на основе трёхмерных сверхвысокочастотных проводников, генерируемых в процессе низкотемпературной совместно обжигаемой керамики LTCC («Low Temperature Co-Fired Ceramic»). Рождение сверхпрочной кристаллической структуры проводников происходит в результате обжига многокомпонентной смеси из спецстёкол, керамики, а также специальных проводниковых паст на основе золота, серебра или платины, которые в определённых соотношениях добавляются в эту смесь. Данные ППМ имеют множество преимуществ перед стандартными арсенид-галиевыми элементами, использующимися в большинстве известных БРЛС с АФАР (японская J-APG-1, «Captor-E» и т.д.), а в частности:

- отличная механическая стабильность, достигаемая малым коэффициентом теплового расширения и высокой эластичностью в широком диапазоне температур работы, эти качества являются основой большого ресурса работы ППМ;

Устойчивые электропроводные показатели во всех частотных диапазонах волн, вплоть до миллиметрового Ka-диапазона, благодаря чему наблюдается большая стабильность работы АФАР сразу в нескольких режимах, включая РЭБ;

Плотность керамической основы ППМ, изготовленных по технологии LTCC, обеспечивает герметичность проводниковых элементов от негативных воздействий внешней среды, другими словами, «Жук-АМЭ» может продолжить работу даже в случае повреждения радиопрозрачного носового обтекателя БРЛС;

Более высокая теплопроводность LTCC-подложки из керамики, в сравнении с органическими аналогами (4 Вт/мк против 0,1-0,5 Вт/мК соответственно), позволяет более эффективно охлаждать самые высокотемпературные зоны ППМ, особенно при использовании металлических теплостоков;

Процесс создания подобных ППМ не требует высоких температур обжига, достаточно всего 850-900ºС.

В случае с технологией LTCC низкотемпературная совместно обжигаемая керамика является низкопрофильной диэлектрической подложкой для платиновых, золотых или серебряных проводников-излучателей/приёмников РЛ-волны. Она значительно более жаропрочная, чем обычные печатные платы из органических соединений и позволяет работать с повышенным энергетическим потенциалом: приёмо-передающие модули АФАР «Жук-АМЭ» могут иметь мощность порядка 6-8 Вт. Это привело к тому, что перспективная РЛС «Жук» увеличила дальность обнаружения цели с ЭПР 3 м2 примерно до 220-260 км, что сопоставимо со станцией «Captor-E». По заявлениям «фазотроновцев», «Жук-АМЭ» разработан как для установки на истребители поколения «4++» МиГ-35, так и на МиГ-29С/СМТ. Антенный модуль вместе с полотном и шлейфами имеет массу порядка 100 кг, что является невиданным среди западных истребителей показателем. Полотно станции представлено 960 ППМ.

Демонстратор бортовой РЛС «Captor-E»

Высокоэнергетические режимы работы «Жук-АМЭ» с высоким разрешением дают возможность безошибочно классифицировать морские, наземные и воздушные объекты по их форме и радиолокационной сигнатуре благодаря сравнению с загруженной эталонной базой из сотен или даже тысяч юнитов. Более того, может быть произведена и идентификация цели с малого расстояния, когда режим SAR имеет разрешение в 50 см, либо в случае, когда цель радиоизлучающая. Тогда используется база частотных шаблонов многочисленных радиолокационных средств противника, которая может быть интегрирована в обновлённую СПО модернизированного МиГ-29. «Жук» может работать и в режиме LPI, для осложнения работы средствам РЭБ противника, либо в пассивном - для скрытных выхода и атаки на радиоизлучающие цели противника, среди которых могут быть как наземные обзорные или многофункциональные РЛС зенитно-ракетных комплексов, так и станции РТР и РЭБ воздушного базирования.

Продолжение следует…

Ctrl Enter

Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Первые образцы радаров с активной фазированной решёткой – АФАР – выпустил Рязанский приборный завод (разработчик НИИПТ г. Москва* ).

Установка этого авиарадара в конструкции боевого самолета считается одним из основных признаков его принадлежности к 5-му поколению авиационной техники. Уже изготовлено 11 комплектов АФАР, три сейчас испытываются в составе бортового оборудования Су-57 (ПАК-ФА, Т-50) – российский многоцелевой истребитель пятого поколения , разрабатываемый подразделением Объединённой авиастроительной корпорации (ОАК) - «ОКБ Сухого». Самолёт разрабатывается для замены в ВВС России истребителя Су-27.

Обычный локатор - это антенна, приёмник и передатчик, в АФАР это единое целое, объединённое в модулях. То есть каждая ячейка, а их около двух тысяч, содержит в себе передатчик и приёмник. В антенну «сливается» вся высокочастотная часть локатора. И если в локаторах предыдущего поколения выходил из строя передатчик, то самолёт становился абсолютно слепым. А у АФАР могут быть поражены одна, две, десяток, сотня ячеек, остальные будут продолжать работать.

Лучшая пятерка истребителей >>

Истребитель имеет одну фронтальную и две боковые антенны, работающие в Х-диапазоне и 2 дополнительные антенны на основе АФАР в L-диапазоне на консоли крыла . В итоге сектор обзора радара Су-57 (ПАК-ФА, Т-50) превышает 200 градусов. Новейший локатор способен сканировать пространство, за считанные доли секунды перемещая луч в пространстве, идентифицировать цели, наводить на них ракеты и работать как средство радиоэлектронного противодействия по принципу применяемому в бортовом комплексе обороны «Президент-С ».

Производство радаров на основе активных фазированных антенных решеток - это переход от кремниевой электроники к революционным гетероструктурам и монолитным СВЧ-микросхемам на основе арсенида галлия , объединяющие в себе несколько ранее самостоятельных приборов. Появление АФАР позволяет реализовать идею сетецентрического (объединения участников боевых действий в единую сеть) проведения боевых действий, когда истребитель становится командным пунктом для наземных войск, сил ПВО, а также группы боевых самолетов.

Самой главной проблемой создания АФАР была проблема перехода на абсолютно новый технологический уровень производства, на монолитные СВЧ-модули на основе арсенида галлия. Разработка структуры была выполнена под руководством нобелевского лауреата академика Жореса Алферова. В модернизацию Рязанского приборного завода под производство АФАР было вложено около 6 миллиардов рублей. Кроме того была проведена модернизация производства на предприятия «Исток». Основное направление деятельности которого - новые разработки и серийное производство современных и перспективных изделий СВЧ-электроники для всех видов связи и радиолокации.

Истребитель ПАК ФА готов к серийному производству >>

В настоящее время НПП "Исток" г. Фрязино поддерживает около 30% всей номенклатуры изделий СВЧ-электроники, выпускаемой в России, что определяет его головную роль в отрасли. Предприятие обладает замкнутыми технологическими циклами разработки и производства СВЧ-транзисторов, монолитных интегральных схем, модулей СВЧ любой функциональной сложности, электровакуумных СВЧ-приборов и комплексированных СВЧ-устройств на их основе, радиоэлектронной аппаратуры и ее составных частей. На сегодняшний день «Исток» уже произвел 25 000 приемо-передающих модулей с заданными характеристиками.

Самое главное: у нас есть новая промышленная технология, которая будет востребована не только в авиации, но и ВМФ и при разработке новых систем ПВО . Новейшие образцы локаторов в интересах этих направлений уже проходят испытания.

* НИИПТ образован 1 марта 1955 года как филиал Московского НИИ-17 Министерства авиационной промышленности. Основным направлением его деятельности является разработка авиационной радиолокационной аппаратуры. Акционерами НИИПТа являются концерн ВКО «Алмаз-Антей» (56% акций) и концерн «Радиоэлектронные технологии» (44%), входящий в госкорпорацию «Ростех».

Статьи, которые Вам могут быть интересны:

Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В >>

Активная фазированная антенная решётка (АФАР ) - фазированная антенная решётка, в которой направление излучения и (или) форма диаграммы направленности регулируются изменением амплитудно-фазового распределения токов или полей возбуждения на активных излучающих элементах .

Активная фазированная антенная решётка конструктивно состоит из модулей, которые объединяют излучающий элемент (или группу излучающих элементов) и активные устройства (усилительные, генераторные или преобразовательные). Эти устройства могут в простейшем случае усиливать передаваемый или принимаемый излучающим элементом сигнал, а также осуществлять преобразование частоты сигнала, генерировать (формировать) сигнал, преобразовывать сигнал из аналоговой в цифровую форму и (или) из цифровой в аналоговую. Для совместной согласованной работы все модули АФАР должны быть объединены цепью распределения сигнала возбудителя (в режиме приёма - цепью сбора сигнала в приёмное устройство), или работа модулей должна быть синхронизирована от единого источника.

В отличие от АФАР, пассивная ФАР не содержит активных устройств. Например, в передающей системе, оснащенной пассивной ФАР, радиосигнал генерируется и усиливается до требуемой мощности в едином для всей системы радиопередатчике, после чего распределяется (а мощность радиосигнала делится) между излучающими элементами. Напротив, в передающей АФАР нет единого выходного мощного усилителя: менее мощные усилители размещены в каждом её модуле.

Сравнение с пассивной решёткой[править | править вики-текст]

В обычной пассивной решётке один передатчик мощностью несколько киловатт питает несколько сотен элементов, каждый из которых излучает только десятки ватт мощности. Современный микроволновый транзисторный усилитель может, однако, также произвести десятки ватт, и в радаре с активной фазированной решёткой несколько сотен модулей, каждый мощностью в десятки ватт, создают в целом мощный главный луч радара в несколько киловатт.

В то время как результат идентичен, активные решётки намного более надёжны, поскольку хотя отказ одного приёмо-передающего элемента решётки и искажает диаграмму направленности антенны, что несколько ухудшает характеристики локатора, в целом он остаётся работоспособным. Катастрофического отказа лампы передатчика, которая является проблемой обычных радаров, просто не может произойти. Дополнительная выгода - экономия веса без большой лампы высокой мощности, связанной с ней системой охлаждения и большого блока питания высокого напряжения.

Другой особенностью, которая может использоваться только в активных решётках, является способность управлять усилением индивидуальных приёмно-передающих модулей. Если это может быть сделано, диапазон углов, через которые луч может быть отклонен, существенно увеличивается, и таким образом многие из ограничений геометрии решёток, которые имеют обычные фазированные решётки могут быть обойдены. Такие решётки называют решётками суперувеличения. Из изданной литературы неясно, используют ли какая-либо существующая или проектируемая антенная решётка эту технику.

Недостатки[править | править вики-текст]

Технология АФАР имеет две ключевые проблемы:

Рассеивание мощности[править | править вики-текст]

Первая проблема - рассеивание мощности. Из-за недостатков микроволновых транзисторных усилителей (монолитная микроволновая интегральная схема, MMIC (англ.)русск.), эффективность передатчика модуля - типично меньше чем 45%. В результате, AФAР выделяет большое количество теплоты, которая должна быть рассеяна, чтобы предохранить чипы передатчика от расплавления - надёжность GaAs MMIC-чипов улучшается при низкой рабочей температуре. Традиционное охлаждение воздухом, используемое в обычных ЭВМ и авионике, плохо подходит при высокой плотности упаковки элементов AФAР, в результате чего современные AФAР охлаждаются жидкостью (американские проекты используют polyalphaolefin (PAO) хладагент, подобный синтетической гидравлической жидкости). Типичная жидкостная система охлаждения использует насосы, вводящие хладагент через каналы в антенне, и выводящие затем его к теплообменнику - им может быть как воздушный охладитель (радиатор) так и теплообменник в топливном баке - со второй жидкостью, охлаждающей петлю теплообмена, чтобы уменьшить нагрев содержимого топливного бака.

По сравнению с обычным радаром истребителя с воздушным охлаждением, радар с AФAР более надёжен, однако потребляет больше электроэнергии и требует более интенсивного охлаждения. Но AФAР может обеспечить намного большую передаваемую мощность, что необходимо для большей дальности обнаружения цели (увеличение передающей мощности однако имеет недостаток - увеличения следа, по которому радиоразведка противника или RWR могут обнаружить радар).

Стоимость

Другая проблема - стоимость массового производства модулей. Для радара истребителя, требующего типично от 1000 до 1800 модулей, стоимость AФAР становится неприемлемой, если модули стоят больше чем сто долларов каждый. Ранние модули стоили приблизительно 2 тыс. долл., что не допускало массового использования AФAР. Однако стоимость таких модулей и MMIC-чипов постоянно уменьшается, поскольку себестоимость их разработки и производства постоянно снижается.

Несмотря на недостатки, активные фазированные решётки превосходят обычные радарные антенны почти во всех отношениях, обеспечивая более высокую следящую способность и надёжность, пусть и при некотором увеличении в сложности и, возможно, стоимости.

Амплитуда, фазовый сдвиг и длина волны (частота) — основные характеристики любой волны

При интерференции, в зависимости от длины волны и разницы фаз между ними, волны взаимно усиливают или ослабляют друг друга в разных точках пространства

Впервые на истребителе: бортовая РЛС самолета Миг-31 с ПФАР «Заслон»

ПФАР «Ирбис-Э» устанавливается на самолеты Су-35

Последний писк: АФАР «Жук-АЭ» на Миг-35

Собственные АФАР имеются и у западных конкурентов — это, например, американская AN/APG-81, которую планируется устанавливать на перспективных F-35

С помощью АФАР можно вести и топографическую съемку местности — не отвлекаясь от основной работы бортовой РЛС (снимок сделан АФАР AN/APG-81)

ФАР используются не только на самолетах, но и на наземных РЛС (на снимке — многофункциональная РЛС «Дон-2Н»)…

…и на военно-морских кораблях — как четверка радаров 348 на китайском эсминце Haikou

Фазированные антенные решетки (ФАР) — самый главный инструмент работы и современных РЛС, и самый зоркий «глаз» современных истребителей. Стоит заметить, что на самолеты ФАРы ставят двух возможных типов — пассивные (например, «Заслон» — первая в мире ПФАР, установленная на истребителях Миг-31) и активные (например, «Жук-АЭ» на новых Миг-35). Считается, что АФАР — обязательный элемент самолетов 5-го поколения. Но чтобы понять, что это такое, и как это работает, придется начать издалека.

Ключевое слово здесь — «антенна». Напомним, что любая антенна — это устройство для излучения и приема радиоволн. Антенны применяются и для коммуникаций, и для обнаружения техники противника. В простейшем случае антенна работает на манер летучей мыши, испускающей в пространство неслышный нашему уху ультразвук, который, отражаясь от окружающих предметов, дает животному представление о них.

Так действовали еще самые первые РЛС, защищавшие Британские острова от налетов Люфтваффе: они испускали в пространство радиоизлучение и «слушали» отраженный сигнал. По характеристикам отражения можно математически вычислить некоторые свойства отразившего радиоволну объекта — например, его координаты. Однако с тех пор и наука, и техника сделали большой шаг вперед, и современные ФАРы похожи на своих прародителей не больше, чем новый компьютер — на шифровальную машину Colossus (о ней мы рассказывали в статье «Колосс британский »).

В отличие от простой антенны, антенная решетка представляет собой целый массив из сотен (а порой и тысяч) отдельных излучателей. Все эти излучатели работают согласованно, таким образом, что фазы испускаемых ими радиоволн изменяются комплексно (отсюда и определение «фазированная»).

Напомним, что радиоволна, как и всякая другая волна, представляет собой поперечное колебание электрического и магнитного полей. И, как всякое «порядочное» колебание, она характеризуется:

Амплитудой, которая определяет «силу» колебания.

Длиной волны и связанной с ней частотой колебаний. Эта величина определяет характер электромагнитного колебания. Радиоволны имеют длину волны от десятых долей миллиметра до десятков метров. Для радиолокации используются волны сантиметровой длины, с частотой около 3−30 ГГц.

Фазой — то есть состоянием колебательной системы в данный момент времени. Поскольку длина волны и частота у нас, в принципе, постоянны, фаза радиолокационного сигнала показывает текущее «положение» волны на шкале амплитуды.

Из этих характеристик нас особенно интересует фаза, верней, разница фаз колебаний. Из школьного курса физики мы помним, что волны, встречаясь в разных точках пространства, интерферируют, то есть «рекомбинируют» друг с другом в соответствии с разницей их фаз в этих точках. Они могут как взаимно усиливать, так и ослаблять друг друга.

Закончим небольшое теоретическое отступление и вернемся к ФАРам. Как мы помним, каждая антенна в решетке излучает отдельно от других, но согласованно с ними — так, что разницу фаз испускаемых ими радиосигналов можно контролировать — а значит, можно управлять интерференцией волн в нужных нам точках пространства. Этим мы добьемся сразу массы преимуществ.

Во-первых, мы сможем по своему желанию делать сигнал то широким, то весьма узконаправленным и, в принципе, придавать ему самую разную нужную нам форму. Это позволяет и существенно экономить энергию, усиливая «сканирование» лишь на интересующих нас направлениях.

Чтобы сузить луч, можно, конечно, использовать обычную гиперболическую антенну-«тарелку», но на самолет установить ее проблематично, да и управление ее лучом требует вращать всю антенну — а это задача не из простых. Такие антенны, в принципе, ставятся на более ранние самолеты, но это и громоздко, и медленно, а если начать вращать антенной достаточно быстро, неизбежно возникнут проблемы с управляемостью.

Это приводит нас ко второму преимуществу ФАРов: чтобы изменить направление радиолуча, нам не потребуется вращать саму ФАР: достаточно изменить разницу фаз испускаемых антеннами сигналов. А значит, не требуется громоздкое и сложное гидравлическое оборудование, уходят и потери времени на вращение громоздкой антенны: переключение фаз контролирует электроника, и перемещение узконаправленного «внимания» ФАР происходит практически мгновенно.

При этом ФАР принимает сигнал со всех направлений — но по некоторым из них становится намного более чувствительной, что делает ее особенно полезной, скажем, для ведения обнаруженной цели. Это уже — вещь, которую не стыдно поставить на любой самолет!

Сначала для этой цели были использованы пассивные фазированные антенные решетки (ПФАР), имеющие один излучатель и один приемник. В ячейках ее расположены не отдельные излучатели и приемники, а специальные фазовращатели, которые, получая сигнал от излучателя, меняют его фазу нужным образом. Но более современный вариант — активная ФАР (АФАР), в каждой ячейке которой имеется собственный излучатель и приемник, хотя, конечно, все они работают под контролем единого электронного центра. Каждая ячейка АФАР сама излучает сигнал, управляемый по фазе и частоте, а в самых сложных версиях — и по амплитуде.

В отличие от ПФАР, они намного чувствительней и надежней: выход из строя излучателя или приемника не делает всю АФАР бесполезной грудой железа, она продолжает работать: в АФАР таких приемников-передатчиков сотни! Ну а современные мощные компьютеры еще более расширяют возможности этого инструмента, позволяя одновременно вести десятки целей, в том числе и наземных — и даже картографировать местность параллельно основной работе.

Более того, появляется возможность работать с разными частотами излучения, повышая помехозащищенность или, скажем, устанавливая с помощью АФАР помехи противнику: одна часть ячеек работает как РЛС, а другая — как постановщик помех. Наконец, они экономней: в ПФАР велики потери сигнала при передаче к фазовращателям, а в АФАР их просто нет.

Конечно, в этом море меда нашлось место и изрядной доле дегтя. Главная головная боль разработчиков РЛС с АФАР — охлаждение. Такая масса излучателей чрезвычайно сильно перегревается, и даже в полете воздушного охлаждения совершенно недостаточно, и приходится использовать жидкостную систему, заполненную специальными хладагентами.

Еще одна проблема — стоимость: в современных АФАР число отдельных элементов-ячеек достигает сотен, а то и 1−1,5 тыс. И если каждый из них стоит не слишком много — допустим, пару сотен долларов — то в сумме выходит изрядно.