AN/APY-1

AN/APY-1 (AWACS)
Air Tattoo International, RAF Boscombe Down - USAF - E-3 Sentry - 130692.jpg
Обтічник антени AN/APY-1 на E-3С ВПС США
Основна інформація
Тип Багатофункціональна РЛС кругового огляду
Призначення виявлення повітряних і надводиних цілей (ВПЦ/ВНЦ)
Виробник США Westinghouse Electric
Параметри
Роки експлуатації 1972 — т.ч.
Випущено одиниць 68 одиниць (в т.ч. AN/APY-2)
Діапазон частот 1550-5200 МГц
Частота обертів 6 об./хв
Максимальна дальність 650 км
Розміри антени Діаметр обтічника 9,14 м, товщина 1,8 м; ФАР 8 х 1,7 м

AN/APY-1 ODR — американська авіаційна багатофункціональна імпульсно-доплерівська радіолокаційна станція системи AWACS, розроблена компанією Westinghouse Electric. Встановлена на літаках E-3 Sentry. Виробляється з 1972 року, за цей час пройшла декілька модернізацій. Вдосконалений варіант — AN/APY-2. У 1996 році відділ захисту та електронних систем Westinghouse Electric був придбаний компанією Northrop Corporation і був перейменований на Northrop Grumman Mission Systems. Саме вона в даний час здійснює технічну підтримку і обслуговування РЛС AN/APY-1/2(V).

Історія розробки і створення

У 1963 році Повітряні сили США розпочали пошук нової конфігурації системи дальнього радіолокаційного виявлення (англ. Airborne Warning and Control System (AWACS)), яка мала замінити морально застарілі літаки ДРЛВ EC-121[en]. А в 1965 році була започаткована програма розробки технології радіолокаційного виявлення цілей на тлі землі (англ. ORT, Overland Radar Technology) для створення радару, здатного оглядати нижню півсферу і розрізняти там невеликі швидкорухомі маневрені цілі. Результатом цієї програми стала імпульсно-доплерівська РЛС, яка використовує не тільки періодичне випромінювання імпульсів енергії, а й доплерівське зміщення фази відбитого від цілі прийнятого сигналу. Така станція працює на принципі порівняння частоти повторення імпульсів[en] (ЧПІ) випромінюваного сигналу РЛС з частотою відбитого луна-сигналу. Далі для створення працездатної РЛС виявлення цілей на тлі землі (англ. ODR, Overland Downlook Radar) було проведено велику кількість досліджень для селекції робочого сигналу від хибних засічок — потрібен був дуже потужний комп'ютер, здатний перевіряти кожен імпульс РЛС і відображати на дисплеях операторів тільки справжні цілі і їх реальні координати. Під ці вимоги були зроблені і випробувані два радари. Один з них представила Hughes Aircraft Company, інший — Westinghouse Electric. Кращою була визнана РЛС компанії Westinghouse, яка отримала кодифікацію AN/APY-1 ODR. AN/APY-1 встановлювалася на спеціально під неї розроблений літак E-3 Sentry на базі пасажирського літака Boeing-707-320B.

Основні характеристики і режими роботи

Багатофункціональна імпульсно-доплерівська радіолокаційна станція AN/APY-1/2(V) системи АВАКС працює в діапазоні 1550-5200 МГц.

Обертовий обтічник РЛС AN/APY-1/2(V)

Антенний пристрій являє собою фазовану решітку — плоскі хвилеводно-щільові[ru] грати з швидким скануванням променя по куту місця і механічним обертанням по азимуту. При роботі антена РЛС обертається зі швидкістю 6 обертів на хвилину, забезпечуючи переміщення променя по колу. Хвилеводно-щілинна решітка є антеною нерезонансного типу з широкою смугою пропускання. Антенна решітка має форму витягнутого еліпса розміром 8 х 1,7 метрів. Розташування щілин у хвилеводі обрано таким чином, що створюється розподіл сигналів, який забезпечує низький рівень бічних пелюсток випромінювання[en].

Антена встановлена у великому тарілкоподібному радіопрозорому обертовому обтічнику 9,1 м в діаметрі і 1,8 м в товщину, що підтримується двома пілонами з великою хордою на висоті 4,2 м над фюзеляжем в хвостовій частині літака. Антена має гідравлічний привод і робить коло за 10 секунд, забезпечуючи при цьому зону радіолокаційного огляду 360°. Товщина стінок обтічника, який виготовлений зі склопластику, близько 5 см. Обтічник має незначний вплив на швидкість і керованість літака, а для поліпшення обтічності нахилений вниз на 6°. Нахил антени від горизонту компенсується в електронний спосіб — електронна стабілізація променя антени здійснюється незалежно від змін кутів крену і тангажу літака. Крім того, до обтічника кріпиться антена для обміну цифровими даними системи розпізнавання «свій-чужий» і зв'язкове обладнання. Усередині обтічника також встановлено багато іншого допоміжного обладнання, в тому числі обладнання наддування і рідинного охолодження.

РЛС AN/APY-1 складається з антенного пристрою, 28-ми феритових фазообертачів, приймального і передавального розподільних пристроїв, обертового зчленування, передавачів, задаючого генератора з високим ступенем стабілізації фази опорного сигналу, пристроїв прийому і попередньої обробки сигналів, бортового комп'ютера управління режимами роботи станції, пультів керування і системи відображення і індикації інформації.

Електронна обчислювальна машина управління режимами роботи станції також обробляє отримані дані і формує цифрову інформацію про дальність, швидкості, азимут і кут місця цілі. Ці дачні видаються на центральний бортовий комп'ютер, який виконує загальні функції стеження за цілями і управління своїми літаками. Висота польоту повітряних цілей розраховується центральним бортовим комп'ютером за значеннями кута місця цілі, дальності до неї і висоти польоту літака-носія. Отримана інформація надходить на апаратуру відображення даних. Бортовий комп'ютер отримує також дані від навігаційної системи літака, завдяки чому місце цілей може бути розраховане і показане на тлі умовного зображення місцевості, меж зон відповідальності, лінії фронту тощо.

Операційний пост (консоль управління) РЛС AN/APY-1/2(V)
Повітряна обстановка на індикаторі консолі управління
Команда операторів РЛС на бойовому посту

Вага радару становить від 5200 кг в перших моделях до 3630 кг в серійних. РЛС обслуговує 13-19 операторів АВАКС (при екіпажі Е-3А з чотирьох осіб). Робочі місця операторів розташовані поперек салону в три ряди. За ними знаходиться станція офіцера управління.

Для забезпечення надійного виявлення і супроводу повітряних цілей, що летять на різних висотах, у всьому діапазоні дальності дії AN/APY-1 може працювати в одному з шести режимів:

При загоризонтному режимі (англ. ВТН, Beyond The Horizon) вся енергія радару випромінюється на максимальну дальність без визначення кута місця. Режим ВТН дозволяє більш ефективно використовувати середню потужність радіопередавача, а стиснення прийнятих відбитих від цілей сигналів за допомогою спеціальної дисперсійної лінії забезпечує високу роздільну здатність станції по дальності. При роботі в цьому режимі РЛС дозволяє визначити тільки азимут і дальність до цілі, а пеленгування цілі за кутом місця не проводиться. Роздільна здатність станції в цьому випадку досить низька, тому селекція цілей здійснюється переважно за їх дальністю.

Найбільш часто використовуваний режим імпульсно-доплерівське сканування з визначенням кута місця (англ. PDES, Pulse-Doppler Elevation Scan). У імпульсно-доплерівському режимі роботи селекція цілей здійснюється за швидкістю їх руху. Для виділення цілі використовується різниця в доплеровських зрушення частот сигналів, відбитих від неї і від земної поверхні. Для зниження впливу перешкод, створюваних земною поверхнею, при роботі в імпульсно-доплеровском режимі, в радарі використовується висока частота повторення імпульсів. Для однозначного визначення відстані до цілі зондувальні імпульси випромінюються групами, з різними частотами повторення в кожній групі. Визначення кута місця здійснюється по мінімуму випромінювання діаграми спрямованості при швидкому електронному скануванні променя у вертикальній площині (при одночасному механічному повороті антени і пеленгації цілі за азимутом моноімпульсним методом). При скануванні променя антени по куту місця виникає амплітудна модуляція відбитих сигналів, і пеленг цілі по куту місця визначається моментом часу прийому максимального сигналу. Режим PDES дає максимальний обсяг інформації, але дальність дії при цьому режимі мінімальна.

У тих випадках, коли виявлення віддалених цілей важливіше, ніж знання їх висоти, використовується режим імпульсно-доплерівське сканування без визначення кута місця (англ. PDNES, Pulse-Doppler Non-Elevation Scan), при якому відключене сканування по вертикалі. Азимут цілі визначається шляхом кількаразового сканування і порівняння його результатів з різних положень у часі і просторі для визначення сили пікового рівня відбитого сигналу.

При комбінованому почерговому режимі використовуються різні режими спільного випромінювання з високою і низькою ЧПІ — виявлення цілей на різних відстанях і висотах здійснюється шляхом чергування (протягом кожного періоду сканування променя антени по куту місця) імпульсного і імпульсно-доплерівського режимів. На початку сканування, тобто коли промінь антени знаходиться в верхньому секторі, РЛС працює в імпульсному режимі, а при переході променя антени в нижній сектор — в імпульсно-доплерівському. Комбінований режим роботи дозволяє одночасно виявляти і супроводжувати цілі на великих і малих дальностях і таким чином повніше використовувати можливості радару. При цьому оптимізується здатність команди до пошуку як повітряних, так і морських цілей, і виявлення їх за межами прямої видимості.

Робота РЛС в імпульсному і імпульсно-доплерівському режимах здійснюється на різних частотах, тому передавальний пристрій РЛС має два передавачі.

Дальність виявлення малорозмірних низьколетячих цілей з ЕПР 1 м² на тлі поверхні при відсутності перешкод складає 250 морських миль (~425 км). Цілі типу бомбардувальник на середній висоті виявляються на дальності до 520 км, а висотні повітряні цілі, що летять з великоим перевищенням над горизонтом, — до 650 км. На останніх модифікаціях літаків системи АВАКС значно підвищені можливості зі спостереження за малопомітними літальними апаратами, крилатими ракетами на гранично малій висоті і пуском балістичних ракет.

Експлуатація, модернізації

З моменту введення у 1977 році літаків E-3А до складу авіації ППО і тактичного авіаційного командування[en] ВПС США вони пройшли дві фази модернізації. У процесі модернізацій, крім забезпечення відповідно до стандартів НАТО можливостей по виявленню надводних цілей, були змінені параметри сигналу РЛС таким чином, щоб уникнути взаємних перешкод системи АВАКС і наземних радарів системи ППО в Західній Європі. Була встановлена суміщена з AN/APY-1 ​​система радіоелектронної і радіотехнічної розвідки AN/AYR-1. Удосконалилося програмно-апаратне забезпечення бортового комп'ютера, підвищилася також чутливість РЛС. Пізніше додалися нові консолі відображення радіолокаційної обстановки, цифрового супутникового зв'язку, глобальної системи навігації та новий режим роботи систем.

Консоль управління AN/APY-2 на сучасній елементній базі. E-3А АВАКС НАТО
E-3B ВПС США виконує місію з підтримки повітряних ударів по об'єктам ІДІЛ над північно-східним Іраком. 02.10.2014

Постійне розширення завдань ДРЛВ літака E-3А стало можливим завдяки високій перешкодозахищеності антени його РЛС, зумовленій виключно низьким рівнем задньої і бічних пелюсток діаграми спрямованості. Ця перевага знайшла практичне підтвердження в реальних бойових умовах в ході операції «Буря в пустелі» — спроби радіоелектронного придушення іракцями системи АВАКС виявилися повністю безплідними. Ефективність удосконаленої РЛС AN/APY-2 обумовлювалася також широким застосуванням в ній цифрової обробки сигналів — на початку 1990-х майже чверть маси апаратури станції (830 кг) припадала на її процесорну частина.

У другій половині 1990-х відбулася третя фаза модернізації радару, яка передбачала її інтеграцію з бортовою станцією радіотехнічної розвідки AN/AYR-1. Вона включала включала проекти RSIP і Block 30/35. Проект RSIP (англ. Radar System Improvement Program) був спрямований на забезпечення дальнього виявлення сучасних повітряних цілей, ефективна площа розсіювання яких в порівнянні з 1970-ми роками значно зменшилася. Ця вимога стосувалася перш за все щодо крилатих ракет, аби домогтися, по щонайменше, двократного збільшення дальності дії по ним в інтересах досягнення мінімально необхідного тимчасового інтервалу попередження про атаку і підготовки заходів для її відбиття. Збільшення дальності виявлення малорозмірних цілей було досягнуто шляхом підвищення на порядок чутливості приймальної підсистеми радара за рахунок використання нового для АВАКС виду сигналу — зі стисненням імпульсу при прийомі з коефіцієнтом 4:1. При цьому необхідна для стиснення відбитого сигналу внутрішньоімпульсна частотна модуляція в ще більшому ступені збільшила перешкодозахищеність РЛС.

Поліпшенню характеристик виявлення крилатих ракет та інших малорозмірних цілей, а також балістичних ракет на стартовій ділянці траєкторії, в інтересах протиракетної оборони сприяла і заміна 16-розрядного радіолокаційного процесора цифрової доплерівскої обробки і кореляції відбитих сигналів, сучасним швидкодіючим 32-розрядним модульним процесором компанії Control Data Corporation. Літаки модифікації E-3B мають вдосконалену РЛС AN/APY-2 з бортовим комп'ютером 4PiCC-2, нові системи кодованого цифрового зв'язку. Літак може працювати з надводним і малорухливим повітряним цілям. За програмою модернізації RSIP РЛС була доопрацьована з метою ефективного виявлення маловисотних крилатих ракет. Заявлялося, що після модернізації приймальної частини локатора останній зможе виявляти об'єкти з ЕПР 1 м² на дальності до 425 км.

Примітки

Див. також

Посилання

  • Davies, Ed. AWACS Origins: Brassboard – Quest for the E-3 Radar. Air Enthusiast (119, September/October 2005) (Stamford, Lincs, UK: Key Publishing): 2–6. ISSN 0143-5450.  (англ.)
  • В. Родин, С. Неведомский. Cамолётная система «Авакс» // Зарубежное военное обозрение. — 1975. — № 6. — С. 58-62. (рос.)
  • В. Афинов. Модернизация системы АВАКС // Зарубежное военное обозрение. — 1995. — № 7. — С. 36–43. (рос.)