Hiệu quả phòng không của một khu trục hạm đầy hứa hẹn. Tổ hợp radar thay thế
1. Giới thiệu. Thực trạng ngành công nghiệp quốc phòng hiện nay
Tình trạng phòng không phản ánh thực trạng chung của ngành công nghiệp quốc phòng và được đặc trưng bởi một cụm từ: Tôi không quan tâm đến chất béo, tôi ước mình còn sống. Có sự bất hòa trong ngành đến mức vẫn chưa rõ khi nào chúng ta sẽ chuyển từ nguyên mẫu sang sản xuất. USC đã thất bại trong chương trình GPV 2011-2020 Trong số 8 khinh hạm 22350, có 2 chiếc được chế tạo, theo đó không có loạt hệ thống phòng không Poliment-Redut. Nếu vào thời điểm đặt tàu khu trục "Đô đốc Gorshkov" vào năm 2006, radar của nó, mượn từ hệ thống phòng không S-350, ít nhất đã đạt đẳng cấp thế giới, thì nay là radar có ăng-ten mảng pha thụ động (PAA) sẽ không quyến rũ được ai và sẽ không làm tăng thêm khả năng cạnh tranh của hệ thống phòng không. “Almaz-Antey” cũng trễ thời hạn giao hệ thống phòng không, do đó khiến việc đưa “Đô đốc Gorshkov” vào hoạt động bị trì hoãn 3-4 năm.
Tổng giám đốc các doanh nghiệp thường không am hiểu lĩnh vực của mình nhưng lại biết cách đàm phán với khách hàng. Nếu đại diện quân đội đã ký vào đạo luật thì không cần phải cải thiện điều gì khác nữa. Trong các cuộc thi, người chiến thắng không phải là người đưa ra lời đề xuất hứa hẹn nhất mà là người đã thiết lập được mối quan hệ lâu dài. Nếu bạn mang bất kỳ phát minh nào đến cho tổng giám đốc, bạn sẽ nghe thấy câu trả lời: “Bạn có mang tiền để phát triển không?” Việc liên hệ trực tiếp với Bộ Quốc phòng để đưa ra các đề xuất cũng không mang lại kết quả, câu trả lời điển hình là: chúng tôi đang tiến hành các hoạt động phát triển của chính mình! Năm năm trôi qua, những đề xuất vẫn chưa được thực hiện. Bài viết này được dành cho một trong những đề xuất này của tác giả, được gửi tới Khu vực Moscow vào năm 2014.
Uy tín của công ty không quan trọng đối với ban lãnh đạo: điều quan trọng là phải nhận được mệnh lệnh của chính phủ. Lương của kỹ sư thấp. Ngay cả khi các chuyên gia trẻ đến, họ cũng rời đi sau khi tích lũy được kinh nghiệm thực tế.
Không thể so sánh chất lượng vũ khí của Nga và vũ khí nước ngoài cạnh tranh: mọi thứ đều là bí mật, và không có cuộc chiến nghiêm trọng nào có thể phân biệt được ai là ai, cảm ơn Chúa. Syria cũng không đưa ra câu trả lời - kẻ thù không có phòng không. Nhưng người Thổ Nhĩ Kỳ máy bay không người lái gây lo ngại - chúng tôi phản ứng thế nào? Tác giả không thể trả lời cách lắp ráp một đàn UAV với giá từng xu trong cửa hàng đồ chơi - họ không dạy. Nhưng nếu ngành công nghiệp quốc phòng của chúng ta tham gia, chi phí sẽ tăng lên rất nhiều. Vì vậy, tất cả những gì còn lại là nói về chủ đề thông thường - về việc chiến đấu với một đối thủ nặng ký và cách thực hiện điều đó với số tiền hợp lý.
Khi bạn nghe một câu nói như “chẳng hạn vũ khí chưa có ai trên thế giới có được,” khi đó bạn bắt đầu nghĩ: tại sao không? Hoặc là cả thế giới đã tụt hậu so với công nghệ của chúng ta, hoặc không ai muốn có thứ như thế này, hoặc nó chỉ có thể hữu ích trong cuộc chiến cuối cùng của nhân loại...
Chỉ còn một điều duy nhất - tổ chức NKB (Cục thiết kế nhân dân) và suy đoán độc lập về chủ đề giải pháp ở đâu.
2. Kẻ hủy diệt bị lãng quên
Nhiều độc giả cho rằng chúng ta không cần tàu khu trục vì nó đủ để kiểm soát một khu vực cách bờ biển của chúng ta khoảng 1000-1500 km. Tác giả không đồng ý với cách tiếp cận này. Các tổ hợp ven biển có thể bắn ở phạm vi 600 km ngay cả khi không có tàu. Không rõ con số 1000-1500 được lấy từ mức trần nào.
Ở các “vũng nước” Baltic và Đen và để kiểm soát khu kinh tế, những phạm vi như vậy là không cần thiết, và đặc biệt không cần đến các tàu khu trục - tàu hộ tống là đủ. Nếu cần thiết cũng hàng không sẽ giúp. Nhưng ở Đại Tây Dương hoặc Thái Bình Dương, bạn có thể gặp AUG và KUG, chứ không chỉ những người Mỹ. Sau đó, bạn không thể làm gì nếu không có KUG chính thức. Trong những nhiệm vụ như vậy, khả năng phòng không của tàu khu trục nhỏ, thậm chí cả Đô đốc Gorshkov, có thể là không đủ - cần có một tàu khu trục.
Chi phí của một con tàu không được trang bị thường chiếm khoảng 25% tổng chi phí của nó. Do đó, giá thành của một khinh hạm (4500 tấn) và một tàu khu trục (9000 tấn) với cùng trang bị sẽ chỉ chênh lệch 10-15%. Hiệu quả phòng không, tầm hoạt động và sự thoải mái cho thủy thủ đoàn khiến lợi thế của tàu khu trục trở nên rõ ràng. Ngoài ra, tàu khu trục còn có thể giải quyết nhiệm vụ phòng thủ tên lửa, nhiệm vụ mà tàu khu trục không thể giao được.
Tàu khu trục sẽ đóng vai trò là soái hạm của KUG. Tất cả các hệ thống chiến đấu của nó phải thuộc loại cao cấp hơn so với các tàu khác trong nhóm. Những tàu này sẽ đóng vai trò hỗ trợ thông tin từ xa và hệ thống bảo vệ lẫn nhau. Trong một cuộc tấn công trên không, tàu khu trục phải đối đầu với phần lớn tên lửa chống hạm đang tấn công và tiêu diệt tên lửa chống hạm trong hầu hết các trường hợp bằng cách sử dụng hệ thống phòng không tầm ngắn (SM) hiệu quả cao. Hệ thống đối phó điện tử (ECCS) của tàu khu trục phải đủ mạnh để ngăn chặn tiếng ồn cho các tàu khác và chúng phải che chắn cho tàu khu trục bằng ECCS ít mạnh hơn bằng cách sử dụng nhiễu mô phỏng.
2.1. Tổ hợp radar của tàu khu trục "Leader" và "Arleigh Burke"
Người già vẫn còn nhớ rằng đã có một “thời hoàng kim” ở Nga (2007), khi chúng ta có đủ khả năng an toàn không chỉ để chế tạo một tàu khu trục mà ít nhất là thiết kế nó. Bây giờ bụi đã bao phủ điểm GPV này. Vào thời “cổ xưa” đó, tàu khu trục của dự án Leader, tương tự như Arleigh Burke, được cho là sẽ giải quyết các vấn đề phòng thủ tên lửa.
Nhà phát triển tàu khu trục đã quyết định lắp đặt 3 radar MF thông thường trên đó (hệ thống giám sát, dẫn đường và phòng không MD) và sử dụng một radar riêng có ăng-ten lớn để phòng thủ tên lửa. Để tiết kiệm tiền, chúng tôi quyết định sử dụng một mảng pha chủ động xoay (AFAR). AFAR này được lắp đặt phía sau cấu trúc thượng tầng chính, nghĩa là nó không thể phát ra hướng mũi tàu. Sau đó, họ còn bổ sung thêm một radar để điều chỉnh hỏa lực của pháo binh. Chúng ta chỉ có thể vui mừng vì một con quái vật như vậy, RLC, chưa bao giờ xuất hiện.
Hệ tư tưởng của hệ thống phòng không Aegis trên các tàu khu trục Mỹ dựa trên thực tế là vai trò chính của radar tầm xa 10 cm đa chức năng (MF) mạnh mẽ, có thể đồng thời phát hiện các mục tiêu mới, đi cùng các mục tiêu đã phát hiện trước đó và tạo ra lệnh điều khiển hệ thống phòng thủ tên lửa trong giai đoạn dẫn đường bay. Để chiếu sáng mục tiêu ở giai đoạn dẫn đường của hệ thống phòng thủ tên lửa, radar tầm xa 3 cm có độ chính xác cao được sử dụng, đảm bảo dẫn đường tàng hình. Đèn nền cho phép hệ thống phòng thủ tên lửa không bật đầu dẫn radar (RGSN) để phát bức xạ hoặc bật nó trong vài giây cuối cùng của quá trình trỏ, khi mục tiêu không thể trốn tránh được nữa.
2.2. Nhiệm vụ tàu khu trục thay thế
Kinh nghiệm dân gian:
- khi bạn mơ, đừng phủ nhận bản thân bất cứ điều gì;
- cố gắng làm tốt, tự nó sẽ trở nên tệ hại.
Vì chúng ta có một tàu khu trục thay thế nên hãy gọi nó là “Thủ lĩnh-A”.
Cần phải giải thích cho ban quản lý biết một món đồ chơi đắt tiền như tàu khu trục có thể làm được những gì. Chỉ riêng nhiệm vụ hộ tống KUG sẽ không thuyết phục được ai, nó phải thực hiện chức năng hỗ trợ đổ bộ và phòng thủ tên lửa. Hãy để các chuyên gia viết về tàu ngầm. Bạn có thể lấy tàu khu trục Zamvolt làm cơ sở, nhưng hạn chế lượng giãn nước ở mức mười nghìn tấn. Lý do chúng ta không có động cơ như vậy có thể bỏ qua. Nếu bạn không thể tự chế tạo, hãy mua từ Trung Quốc; chúng tôi sẽ không chế tạo nhiều tàu khu trục như vậy. Bạn sẽ phải phát triển thiết bị của riêng bạn.
Giả sử rằng cuộc đổ bộ chỉ có thể được thực hiện bên ngoài khu vực kiên cố của đối phương, nhưng hắn sẽ có thể nhanh chóng điều động một số quân tiếp viện hạng nhẹ (ở cấp độ pháo cỡ nòng 76-100 mm). Tàu khu trục sẽ được yêu cầu tiến hành chuẩn bị pháo binh trên đầu cầu bằng cách sử dụng hàng chục hoặc hàng trăm quả đạn pháo.
Bộ Quốc phòng Mỹ được cho là cho rằng đạn tên lửa chủ động của pháo Zamvolta với tầm bắn 110 km là quá đắt và tiệm cận giá tên lửa. Vì vậy, chúng tôi sẽ yêu cầu Thủ lĩnh-A có thể tiến hành chuẩn bị pháo binh bằng đạn pháo thông thường nhưng ở cự ly an toàn, tùy theo tình hình, lên tới 15-18 km. Hệ thống điều khiển radar của tàu khu trục phải xác định tọa độ điểm bắn pháo cỡ lớn của đối phương và máy bay không người lái phải điều chỉnh việc bắn. Nhiệm vụ cung cấp phòng không cho KUG được mô tả trong bài viết thứ hai trong loạt bàivà ABM sẽ được mô tả trong bài viết dưới đây.
3. Hiện trạng tổ hợp radar của tàu Nga
Tổ hợp radar của con tàu điển hình của chúng tôi chứa một số radar. Radar giám sát có ăng ten quay đặt ở phía trên. Radar dẫn đường với một radar mảng pha quay (S-300f) hoặc bốn mảng pha thụ động cố định (S-350). Các hệ thống phòng không MD thường sử dụng radar riêng với ăng-ten bước sóng milimet nhỏ (hệ thống phòng không Kortik, Pantsir-M). Sự hiện diện của một ăng-ten nhỏ bên cạnh một ăng-ten lớn giống như câu chuyện với nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng Fermi. Anh ấy có một con mèo. Để cô có thể thoải mái ra ngoài vườn, anh khoét một lỗ trên cửa. Khi con mèo có một chú mèo con, Fermi khoét một lỗ nhỏ cạnh lỗ lớn.
Nhược điểm của ăng-ten quay là sự hiện diện của bộ truyền động cơ học nặng và đắt tiền, giảm phạm vi phát hiện và tăng bề mặt phản xạ hiệu quả tổng thể (ERP) của tàu vốn đã tăng lên.
Thật không may, ở Nga khó có thể đạt được một hệ tư tưởng thống nhất. Nhiều công ty khác nhau giám sát chặt chẽ việc duy trì phần của họ trong các đơn đặt hàng của chính phủ. Một số đã phát triển radar giám sát trong nhiều thập kỷ, trong khi một số khác đang phát triển radar dẫn đường. Trong tình huống này, giao cho ai đó việc phát triển radar MF đồng nghĩa với việc lấy đi miếng bánh mì của người khác.
Mô tả về hệ thống phòng không của tàu khu trục, khinh hạm và tàu hộ tống được đưa ra trong một trong những bài viết trước của tác giả: “Hệ thống phòng thủ tên lửa đã bị hỏng, nhưng hạm đội của chúng ta còn lại gì?” Theo tài liệu, bằng cách nào đó chỉ có Poliment-Redut của Đô đốc Gorshkov mới có thể được so sánh với hệ thống phòng không Aegis, tất nhiên, nếu bạn chấp nhận một nửa tải trọng đạn dược và tầm bắn. Việc sử dụng hệ thống phòng không loại Shtil-21 trên các tàu khác trong thế kỷ 1 là một sự ô nhục không thể chối cãi đối với chúng ta. hạm đội. Chúng không có radar dẫn đường nhưng có trạm chiếu sáng mục tiêu. Hệ thống phòng thủ tên lửa RGSN phải tự mình bắt giữ mục tiêu được chiếu sáng trước khi phóng. Phương pháp dẫn đường này làm giảm đáng kể phạm vi phóng, đặc biệt là khi bị gây nhiễu, và đôi khi dẫn đến việc nhắm lại mục tiêu của tên lửa vào các mục tiêu khác lớn hơn. Một máy bay dân sự cũng có thể bị bắt.
Các tàu thuộc lớp tàu hộ tống và những chiếc nhỏ hơn được trang bị đặc biệt kém. Radar giám sát của họ phát hiện máy bay ném bom chiến đấu thông thường (IB) ở phạm vi chỉ 100-150 km, và F-35 thậm chí có thể không đạt được 50 km. Có thể không có radar nào nhắm mục tiêu vào chúng, nhưng IR hoặc quang học được sử dụng.
Chi phí của hệ thống phòng không Aegis ước tính khoảng 300 triệu USD, gần bằng giá tàu khu trục của chúng tôi. Tất nhiên, chúng ta sẽ không thể cạnh tranh được với người Mỹ về tiền bạc. Bạn sẽ phải sáng tạo.
4. Ý tưởng thay thế cho tàu radar
Về công nghệ sản xuất vi điện tử, chúng ta sẽ tụt hậu rất lâu so với Mỹ. Vì vậy, chỉ có thể bắt kịp chúng thông qua các thuật toán tiên tiến hơn sẽ hoạt động với thiết bị đơn giản hơn. Lập trình viên của chúng tôi không thua kém ai và rẻ hơn nhiều so với người Mỹ.
Các bước sau đây phải được thực hiện:
• Từ bỏ việc phát triển các radar riêng biệt cho từng nhiệm vụ riêng biệt và tận dụng tối đa các radar MF;
• chọn một dải tần duy nhất cho radar MF của tất cả các tàu loại 1 và 2;
• từ bỏ việc sử dụng mảng pha thụ động lỗi thời và chuyển sang AFAR;
• phát triển một phạm vi thống nhất của APAA, chỉ khác nhau về quy mô;
• phát triển công nghệ hành động nhóm trong quá trình phòng không của KUG, nhằm mục đích tổ chức quét không gian chung và xử lý chung các tín hiệu nhận được và nhiễu;
• tổ chức đường dây liên lạc bí mật tốc độ cao giữa các tàu trong nhóm, có khả năng không vi phạm chế độ im lặng vô tuyến;
• Từ bỏ việc sử dụng tên lửa MD “không đầu” và phát triển đầu dẫn dẫn hồng ngoại đơn giản (GOS);
• phát triển đường truyền tín hiệu từ RGSN SAM DB tới radar MF của tàu.
5. Tổ hợp radar của tàu khu trục thay thế “Leader-A”
Giá trị của tàu khu trục cũng tăng lên do chỉ nó mới có thể bảo vệ các vật thể ở khoảng cách rất xa (có thể lên tới 20-30 km) khỏi tên lửa đạn đạo (BM) và KUG. Nhiệm vụ phòng thủ tên lửa phức tạp đến mức đòi hỏi phải lắp đặt một radar phòng thủ tên lửa riêng, được tối ưu hóa cho nhiệm vụ phát hiện mục tiêu tinh vi ở tầm siêu xa. Đồng thời, hoàn toàn không thể yêu cầu nó giải quyết phần lớn các vấn đề phòng không mà radar MF phải gánh chịu.
5.1. Giải thích cho sự xuất hiện của radar phòng thủ tên lửa (điểm đặc biệt dành cho những ai quan tâm)
BR có bộ tăng cường hình ảnh nhỏ (0,1-0,2 m1000) và nó phải được phát hiện ở phạm vi lên tới XNUMX km. Nếu không có ăng-ten có diện tích vài chục mét vuông thì không thể giải quyết được vấn đề như vậy.
Nếu bạn không đi sâu vào sự tinh tế của radar như tính đến sự suy giảm của sóng vô tuyến trong các thành tạo khí tượng, thì phạm vi phát hiện của radar chỉ được xác định bằng tích của công suất bức xạ trung bình của máy phát và diện tích của ăng-ten nhận tín hiệu phản xạ từ mục tiêu. Ăng-ten ở dạng mảng pha cho phép bạn ném ngay chùm tia radar từ vị trí góc này sang vị trí góc khác. Mảng pha là một khu vực phẳng chứa đầy các bộ phát cơ bản, được sắp xếp theo từng bước bằng một nửa bước sóng radar.
Có hai loại mảng pha: thụ động và chủ động. Cho đến năm 2000, PFAR đã được sử dụng trên thế giới. Trong trường hợp này, radar có một máy phát mạnh mẽ, năng lượng của nó được cung cấp cho các máy phát thông qua bộ dịch pha thụ động. Nhược điểm của các radar như vậy là độ tin cậy thấp. Một máy phát mạnh mẽ chỉ có thể được chế tạo bằng cách sử dụng ống chân không, đòi hỏi nguồn điện cao áp, dẫn đến hỏng hóc. Trọng lượng của máy phát có thể đạt tới vài tấn.
Trong AFAR, mỗi bộ phát được kết nối với mô-đun thu phát (RPM) của chính nó. PPM phát ra năng lượng ít hơn hàng trăm, hàng nghìn lần so với một máy phát mạnh mẽ và có thể được tạo ra bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Kết quả là AFAR trở nên đáng tin cậy hơn gấp hàng chục lần. Ngoài ra, PFAR chỉ có thể phát và nhận một chùm tia, trong khi AFAR có thể tạo ra nhiều chùm tia để thu. Do đó, khả năng chống nhiễu của AFAR được cải thiện đáng kể do một chùm tia riêng biệt có thể được gửi đến từng thiết bị gây nhiễu và triệt tiêu nhiễu này.
Thật không may, các hệ thống phòng không của Nga vẫn sử dụng PFAR, chỉ S-500 mới có AFAR, nhưng đối với tàu khu trục của chúng tôi, chúng tôi sẽ yêu cầu AFAR ngay lập tức.
5.2. Thiết kế phòng thủ tên lửa AFAR (điểm đặc biệt dành cho những ai quan tâm)
Một ưu điểm khác của tàu khu trục là khả năng đặt một kiến trúc thượng tầng lớn lên trên. Để giảm công suất phát ra, tác giả quyết định tăng diện tích AFAR lên khoảng 90 mét vuông. m, tức là kích thước của AFAR được chọn như sau: chiều rộng 8,4 m, chiều cao 11,2 m, AFAR phải được đặt ở phần trên của cấu trúc thượng tầng, chiều cao của nó phải là 23-25 m.
Chi phí của AFAR được xác định theo giá của bộ PPM. Tổng số PPM được xác định theo bước cài đặt của chúng, bằng 0,5* λ, trong đó λ là bước sóng radar. Khi đó số lượng PPM sẽ được xác định theo công thức N PPM = 4*S/ λ**2, trong đó S là diện tích APAA. Do đó, số lượng PPM tỷ lệ nghịch với bình phương bước sóng. Xét rằng chi phí của một PPM điển hình phụ thuộc rất ít vào bước sóng, chúng tôi thấy rằng giá của APAA cũng tỷ lệ nghịch với bình phương bước sóng. Chúng tôi sẽ giả định rằng với số lượng loạt nhỏ, giá của một bệ phóng tên lửa AFAR ABM sẽ là 2000 USD.
Trong số các bước sóng được phép sử dụng radar, có hai bước sóng phù hợp để phòng thủ tên lửa: 23 cm và 70 cm, nếu bạn chọn phạm vi 23 cm thì đối với một AFAR, bạn sẽ cần 7000 PPM. Xét rằng AFAR phải được lắp đặt trên mỗi mặt trong số 4 mặt của cấu trúc thượng tầng, chúng ta nhận được tổng số PPM - 28000. Tổng chi phí của một bộ PPM cho một tàu khu trục là 56 triệu đô la. Mức giá quá cao cho một tàu khu trục ngân sách Nga.
Trong phạm vi 70 cm, tổng số PPM sẽ giảm xuống còn 3000, giá bộ sản phẩm sẽ giảm xuống còn 6 triệu USD, một con số khá lớn đối với một radar mạnh mẽ như vậy. Hiện nay rất khó ước tính chi phí cuối cùng của radar phòng thủ tên lửa, nhưng ước tính chi phí khoảng 12-15 triệu USD sẽ không thể vượt qua.
5.3. Thiết kế radar MF phục vụ nhiệm vụ phòng không (điểm đặc biệt cho những ai quan tâm)
Khác với radar phòng thủ tên lửa, radar MF được tối ưu hóa để đạt được độ chính xác tối đa trong việc đo quỹ đạo mục tiêu, đặc biệt là tên lửa chống hạm tầm thấp và không đạt được tầm phát hiện tối đa. Vì vậy, cần phải cải thiện đáng kể độ chính xác của phép đo góc trong radar MF. Trong điều kiện theo dõi mục tiêu điển hình, sai số góc thường là 0,1 độ rộng chùm tia radar, có thể được xác định theo công thức:
α= λ/L, trong đó:
α là độ rộng búp sóng của anten, tính bằng radian;
L là chiều dài dọc hoặc ngang của ăng-ten tương ứng.
Đối với AFAR pro, chúng tôi có chiều rộng chùm tia dọc là 364° và chiều rộng chùm tia ngang là 4,8°. Độ rộng chùm tia như vậy sẽ không mang lại độ chính xác dẫn đường tên lửa cần thiết. Bài viết thứ hai trong loạt bài này chỉ ra rằng để phát hiện tên lửa chống hạm tầm thấp, cần phải có độ rộng chùm tia thẳng đứng không quá 0,5° và để làm được điều này, chiều cao ăng-ten phải vào khoảng 120 λ. Với bước sóng 70 cm thì không thể đảm bảo độ cao ăng-ten là 84 m. Do đó, radar MF phải hoạt động ở sóng ngắn hơn nhiều, nhưng ở đây còn có một hạn chế khác: sóng vô tuyến bị suy giảm trong các hình thái khí tượng càng mạnh thì bước sóng càng ngắn. Bạn không thể chọn λ quá nhỏ. Nếu không, đối với độ rộng chùm tia nhất định, diện tích ăng-ten sẽ bị giảm quá mức và kéo theo đó là phạm vi phát hiện. Do đó, đối với các tàu thuộc mọi lớp, một bước sóng duy nhất của radar MF đã được chọn - 5,5 cm.
5.4. Thiết kế radar MF (điểm đặc biệt cho những ai quan tâm)
AFAR thường được sản xuất dưới dạng ma trận hình chữ nhật gồm N hàng và M cột PPM. Với chiều cao AFAR nhất định là 120λ và bước cài đặt PPM là 0,5λ, cột sẽ chứa 240 PPM. Việc tạo một AFAR 240*240 PPM hình vuông là hoàn toàn không thực tế, vì một AFAR sẽ cần gần 60 nghìn PPM. Ngay cả khi chúng tôi cho phép giảm số lượng cột xuống gấp ba lần, tức là chúng tôi cho phép chùm tia mở rộng theo chiều ngang đến 1,5° thì sẽ cần 20 nghìn PPM. Tất nhiên, công suất PPM tương tự như đối với radar phòng thủ tên lửa sẽ không bắt buộc ở đây và giá của một PPM sẽ giảm xuống còn 1000 USD, nhưng chi phí của một bộ PPM 4 AFAR 80 triệu đô la cũng không thể chấp nhận được.
Để giảm chi phí hơn nữa, chúng tôi đề xuất rằng thay vì một ăng-ten có hình vuông ít nhiều, hãy sử dụng hai ăng-ten ở dạng dải hẹp: một ngang và một dọc. Nếu một ăng-ten thông thường xác định đồng thời cả góc phương vị và góc độ cao của mục tiêu thì dải chỉ có thể xác định góc trong mặt phẳng của nó với độ chính xác tốt. Đối với radar MF, nhiệm vụ phát hiện tên lửa chống hạm tầm thấp được ưu tiên, chùm tia dọc phải hẹp hơn chùm tia ngang. Hãy chọn chiều cao của dải dọc là 120λ và chiều rộng của dải ngang là 60λ; sử dụng tọa độ thứ hai, chúng ta sẽ đặt kích thước của cả hai dải là 8λ. thì kích thước của dải dọc sẽ là 0,44 * 6,6 m và chiều ngang là 3,3 * 0,44 m, tiếp theo, chúng tôi lưu ý rằng để chiếu xạ mục tiêu, chỉ cần sử dụng một trong các dải là đủ. Hãy chọn theo chiều ngang. Để tiếp nhận, cả hai dải PHẢI hoạt động đồng thời. Với kích thước được chỉ định, độ rộng chùm tia của dải ngang theo góc phương vị và độ cao sẽ là 1 * 7,2° và dải dọc - 7,2 * 0,5°. Vì cả hai dải đều nhận tín hiệu từ mục tiêu cùng một lúc nên độ chính xác của phép đo góc sẽ giống như độ chính xác của một ăng-ten có độ rộng chùm tia là 1 * 0,5°.
Trong quá trình phát hiện mục tiêu, không thể dự đoán trước vị trí của mục tiêu trong chùm tia chiếu xạ. Do đó, toàn bộ chiều cao của chùm tia chiếu xạ 7,2° phải được che phủ bởi các chùm thu của dải dọc có chiều cao là 0,5°. Do đó, sẽ cần thiết phải tạo thành một quạt gồm 16 tia cách nhau 0,5° theo chiều dọc. AFAR, không giống như PFAR, có thể tạo thành một chùm tia như vậy để thu sóng.
Hãy xác định giá của AFAR. Dải ngang chứa 2000 PPM với mức giá 1000 USD và dải dọc chứa 4000 mô-đun nhận thuần túy với mức giá 750 USD. Khi đó, giá của bộ cho cả 4 mặt của cấu trúc thượng tầng sẽ bằng 20 triệu USD. ước tính tổng chi phí của radar MF là 28 triệu USD.
Cơm. 1. Bố trí AFAR ở rìa của kết cấu thượng tầng
1 - Radar phòng thủ tên lửa AFAR 8,4*11,2m (rộng*cao). Chùm tia 4,8 * 3,6 ° (góc phương vị *độ cao);
2 — radar AFAR MF ngang 3,3*0,44 m. Tia 1*7,2°;
3 - radar AFAR MF dọc 0,44*6,6 m, chùm tia 7,2*0,5°.
Độ phân giải góc cuối cùng được hình thành bởi sự giao nhau của các chùm tia của hai radar AFAR MF = 1*0,5°.
Ở một trong những phần cắt ở góc trên của ăng-ten radar phòng thủ tên lửa có không gian trống để đặt ăng-ten trinh sát điện tử. Ăng-ten của máy phát REB có thể được đặt ở các phần cắt khác.
6. Đặc điểm hoạt động của radar phòng thủ tên lửa và radar MF
Nhiệm vụ phát hiện tên lửa đạn đạo được chia thành hai trường hợp: phát hiện bằng trung tâm điều khiển hiện có và phát hiện trong khu vực tìm kiếm rộng. Nếu các vệ tinh ghi lại quá trình phóng tên lửa đạn đạo và hướng bay của nó, thì trong khu vực tìm kiếm nhỏ, chẳng hạn như 10 * 10°, phạm vi phát hiện đầu đạn (đầu đạn) của tên lửa đạn đạo có bộ tăng cường hình ảnh là 0,1 mét vuông m tăng 1,5-1,7 lần so với tìm kiếm không có trung tâm điều khiển trong khu vực 100*10°. Vấn đề về trung tâm điều khiển sẽ được giảm bớt phần nào nếu tên lửa đạn đạo sử dụng đầu đạn có thể tháo rời. thì vỏ BR có bộ tăng cường hình ảnh có diện tích khoảng 2 mét vuông. m đang bay đâu đó phía sau đầu đạn. Nếu radar lần đầu tiên phát hiện ra thân tàu thì khi nhìn về hướng này, nó cũng sẽ phát hiện ra đầu đạn trong một thời gian khá dài.
Radar phòng thủ tên lửa có thể được sử dụng để tăng hiệu quả của radar MF vì việc sử dụng phạm vi 70 cm mang lại cho radar phòng thủ tên lửa một số lợi thế so với radar giám sát thông thường:
- công suất tối đa cho phép của máy phát PPM hóa ra cao hơn nhiều lần so với công suất PPM ở dải bước sóng ngắn hơn. Điều này cho phép bạn giảm đáng kể số lượng PPM và chi phí APAA mà không làm mất tổng công suất bức xạ;
- khu vực ăng-ten duy nhất cho phép radar được đề xuất có phạm vi phát hiện lớn hơn đáng kể so với radar Aegis MF;
- trong phạm vi 70 cm, lớp phủ hấp thụ radar trên máy bay tàng hình gần như ngừng hoạt động và bộ tăng cường hình ảnh của chúng tăng gần như đạt giá trị đặc trưng của máy bay thông thường;
- hầu hết máy bay địch không có phạm vi này trong CREP của chúng và sẽ không thể can thiệp vào radar phòng thủ tên lửa;
- Sóng vô tuyến trong phạm vi này không bị suy giảm trong các hệ thống khí tượng.
Do đó, phạm vi phát hiện của bất kỳ mục tiêu trên không thực sự nào sẽ vượt quá 500 km, tất nhiên, nếu mục tiêu xuất hiện ở đường chân trời. Khi mục tiêu đến gần tầm bắn sẽ được truyền tới radar MF để theo dõi chính xác hơn. Ở phạm vi ít nhất 200 km, lợi thế quan trọng của việc kết hợp hai radar thành một radar là tăng độ tin cậy. Một radar có thể thực hiện các chức năng của radar khác, mặc dù có một số suy giảm về hiệu suất. Do đó, sự cố của một trong các radar không dẫn đến việc radar bị hỏng hoàn toàn.
7. Đặc tính cuối cùng của radar
7.1. Danh sách nhiệm vụ cho một radar thay thế
Radar phòng thủ tên lửa phải phát hiện và theo dõi sơ bộ: đầu đạn tên lửa đạn đạo; tên lửa chống hạm siêu thanh ngay sau khi rời khỏi đường chân trời; các mục tiêu trên không thuộc mọi loại, bao gồm cả mục tiêu tàng hình, ngoại trừ các mục tiêu ở độ cao thấp.
Radar phòng thủ tên lửa phải tạo ra nhiễu để triệt tiêu radar của máy bay Hokkai AWACS.
Radar MF phát hiện và theo dõi chính xác: các loại mục tiêu trên không, bao gồm cả tên lửa chống hạm tầm thấp; tàu địch, bao gồm cả những tàu nằm ngoài đường chân trời và chỉ có thể nhìn thấy từ đỉnh của cấu trúc thượng tầng; kính tiềm vọng tàu ngầm; đo quỹ đạo của đạn pháo địch để xác định xác suất đạn bắn trúng tàu khu trục; đo cỡ nòng của đạn và tổ chức bắn chống đạn cho cỡ nòng lớn; đưa ra cảnh báo trước 15-20 giây cho thủy thủ đoàn về số khoang có nguy cơ bị bắn trúng.
Ngoài ra, radar MF còn phải: dẫn đường cho tên lửa; nhận tín hiệu từ các thiết bị gây nhiễu độc lập và được chuyển tiếp bởi các hệ thống phòng thủ tên lửa cơ sở dữ liệu; điều chỉnh việc bắn súng của riêng bạn vào các mục tiêu tương phản vô tuyến; thực hiện truyền thông tin tốc độ cao từ tàu này sang tàu khác ở khoảng cách xa đến chân trời; thực hiện việc truyền tải thông tin bí mật trong điều kiện im lặng vô tuyến đã được tuyên bố; tổ chức đường dây liên lạc chống ồn với UAV.
7.2. Đặc tính kỹ thuật chính của trạm radar
Radar PRO:
Phạm vi bước sóng - 70 cm.
Số lượng PPM trong một AFAR là 752.
Công suất xung của một PPM là 400 W.
Mức tiêu thụ năng lượng của một APAA là 200 kW.
Phạm vi phát hiện của thân tên lửa đạn đạo với EPR là 2 mét vuông. m không có trung tâm điều khiển trong khu vực tìm kiếm 90°×10° 1600 km. Tầm phát hiện của đầu đạn tên lửa đạn đạo có EPR 0,1 k mv không có trung tâm điều khiển trong khu vực tìm kiếm 90°×45° là 570 km. Nếu có trung tâm điều khiển và khu vực phát hiện 10*10° - 1200 km.
Phạm vi phát hiện của máy bay tàng hình có EPR 0,5 m20, độ cao bay lên tới 90 km và khu vực tìm kiếm góc phương vị 570° ở chế độ phòng không là XNUMX km (đường chân trời vô tuyến).
Lỗi đo góc ở cả hai tọa độ: ở khoảng cách bằng phạm vi phát hiện - với một phép đo duy nhất - 0,5°; khi đi kèm - 0,2°; ở khoảng cách bằng 0,5 phạm vi phát hiện - với một phép đo duy nhất - 0,0,15°; khi đi kèm – 0,1°. Lỗi đo vòng bi của máy bay tàng hình có EPR 0,5 mét vuông. m ở tầm bắn tối đa 150 km - 0,08°.
Đặc điểm của radar MF:
Phạm vi bước sóng - 5,5 cm.
Số lượng PPM AFAR ngang là 1920.
Công suất xung của PPM là 15 W.
Số lượng mô-đun nhận trong AFAR dọc là 3840.
Mức tiêu thụ năng lượng của bốn AFAR là 24 kW.
Sai số đo góc phương vị khi điều chỉnh hỏa lực pháo vào mục tiêu có độ tương phản vô tuyến ở khoảng cách 20 km là 0,05°.
Phạm vi phát hiện của máy bay chiến đấu có EPR là 5 mét vuông. m trong khu vực phương vị 90° - 430 km.
Phạm vi phát hiện của máy bay tàng hình có EPR là 0,1 mét vuông. m không có bộ điều khiển - 200 km.
Phạm vi phát hiện của đầu tên lửa đạn đạo bởi trung tâm điều khiển trong khu vực góc 10°×10° là 300 km.
Phạm vi phát hiện của đạn có cỡ nòng trên 100 mm trong khu vực góc 50°×20° là 50 km.
Độ cao tối thiểu của tên lửa chống hạm có thể phát hiện được ở khoảng cách 30 km/20 km không quá 8 m/1 m.
Sai số dao động khi đo góc phương vị của tên lửa chống hạm bay ở độ cao 5 m ở khoảng cách 10 km là 0,1 mrad.
Sai số dao động khi đo góc phương vị và biên độ của đạn có EPR là 0,002 m2, ở khoảng cách 2 km là 0,05 mrad.
Tốc độ nhận và truyền thông tin tối đa tới UAV là 800 Mbit/giây.
Tốc độ nhận và truyền thông tin trung bình là 40 Mbit/giây.
Tốc độ truyền từ tàu này sang tàu khác ở chế độ tàng hình với “vô tuyến im lặng” là 5 Mbit/giây.
8. Kết luận
Hệ thống radar được đề xuất vượt trội hơn nhiều so với cả hệ thống radar của tàu Nga và hệ thống radar Aegis, đồng thời duy trì mức chi phí vừa phải.
Việc sử dụng dải bước sóng 70 cm trong radar phòng thủ tên lửa giúp có thể cung cấp phạm vi phát hiện cực dài cho mọi loại mục tiêu, bao gồm cả mục tiêu tàng hình, cả ở chế độ phòng thủ tên lửa và phòng không. Khả năng chống ồn được đảm bảo khi không có dải tín hiệu điện tử này từ cơ quan bảo mật thông tin của đối phương.
Chùm tia hẹp của radar MF giúp phát hiện và theo dõi thành công cả tên lửa chống hạm và đạn pháo tầm thấp. Điều này cho phép tàu khu trục tiếp cận bờ trong tầm nhìn và hỗ trợ việc đổ bộ.
Việc sử dụng radar AFAR MF để tổ chức liên lạc giữa các tàu cho phép thực hiện tất cả các loại liên lạc tốc độ cao, bao gồm cả liên lạc bí mật. Giao tiếp chống nhiễu với UAV được cung cấp.
Nếu Bộ Quốc phòng lắng nghe những đề xuất như vậy thì một radar như vậy đã sẵn sàng.
Bài viết tiếp theo được cho là sẽ xem xét vấn đề tạo ra một tàu sân bay nhỏ có cánh máy bay dưới dạng UAV thế hệ thứ sáu.
tin tức