АФАР на самолете-истребителе — новый этап в развитии авиационной радиолокации
Юрий Гуськов - заместитель генерального директора, заместитель генерального конструктора ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» Николай Жибуртович - главный научный сотрудник
Корпорация «Фазотрон-НИИР» более 50 лет занимается разработкой и производством бортовых радиолокационных станций самолетов. В этот период было создано и передано в эксплуатацию свыше двух десятков радаров, которые эксплуатировались и эксплуатируются на самолетах МиГ-17, МиГ-19, МиГ-21, МиГ-23, МиГ-29, Су-5, Су-11, Су-15, Су-27, Як-25, Як-28, Як-141, Ту-128. Многие самолеты-долгожители уже меняли радары по нескольку раз. Бортовые радиолокационные системы (БРЛС) «Фазотрона» всегда отвечали и отвечают самым высоким требованиям и успешно конкурируют с зарубежными аналогами.
Успешная деятельность корпорации стала возможной благодаря творчеству талантливого коллектива главных конструкторов, ученых, инженерно-технических работников. Их усилиями создана школа «Фазотрона», обеспечено оснащение предприятия высокотехнологичным оборудованием, внедрены единые технологии, унификация и модульная конструкция изделий, что позволяет добиться мобильности производства.
Это объясняется также тем, что специалисты «Фазотрона», изучая мировые тенденции развития БРЛС, начинают работы по их проектированию до получения официального технического задания от конкретного заказчика. Создание опережающего научно-технического задела, который будет востребован в будущем, является основным нашим правилом при разработке радиолокационных систем.
В настоящее время, когда все фирмы, производящие радары для самолетов-истребителей, занимаются разработкой активных фазированных антенных решеток (АФАР), мы не можем стоять в стороне, так как должны поддерживать на высоком уровне свой научно-технический потенциал. Именно поэтому, опираясь только на внутренние финансовые средства, «Фазотрон» включился в полномасштабную разработку радара с активной фазированной решеткой. В материалах, публикуемых в этом выпуске журнала «Фазотрон», группа авторов корпорации во главе с генеральным директором и генеральным конструктором «Фазотрон-НИИР» излагает свое, фазотроновское, видение выполнения работ по созданию БРЛС с АФАР.
В 90-х годах минувшего столетия разработчики бортовых радаров самолетов-истребителей стали сталкиваться с необходимостью значительного усовершенствования радиолокационных систем как одного из наиболее эффективных средств обнаружения и наблюдения за воздушными целями. В этой связи в бортовые радары стали внедряться фазированные антенные решетки (ФАР). Однако их разработка показала, что замена антенны с щелевой антенной решеткой на пассивную ФАР увеличивает потери энергии в высокочастотной части РЛС в несколько раз. Для сохранения тактических характеристик РЛС эти потери приходилось компенсировать увеличением выходной мощности передатчика, что влекло за собой увеличение веса, объема и потребляемой мощности. Все это затрудняло эксплуатацию таких радаров на легких самолетах-истребителях. Поэтому одним из рациональных решений явился переход к использованию в БРЛС активных фазированных антенных решеток.
Однако у нас в России существовал научно-технический задел по РЛС традиционной технологии, в том числе и с ФАР. Имелся также емкий рынок работ по модернизации таких РЛС. Учитывая, что модернизация и разработка РЛС уже существующей технологии не связаны с той сложностью и степенью риска, которыми характеризуются работы по созданию и внедрению РЛС с АФАР, переход от РЛС традиционной технологии к РЛС с АФАР оказался нелегким. Поэтому неудивительно, что многие фирмы как у нас, так и за рубежом, работающие в области радиолокационной техники, понимая неизбежность освоения новых технологий РЛС, тем не менее упорно предлагают программы разработки и модернизации РЛС по традиционной технологии, а не программы создания РЛС с АФАР. По оценке специалистов Texas Instruments, отмирание существующей технологии РЛС неизбежно, но этот процесс будет длительным.
Не обсуждая далее иных технологий создания радаров, рассмотрим путь, пройденный «Фазотроном» по разработке РЛС с АФАР.
1. Радар с АФАР как проблема создания
1.1. Достоинства АФАР
Применение АФАР в БРЛС и в радиоэлектронных комплексах (РЭК) самолета-истребителя имеет ряд преимуществ. Они широко известны, но без их перечисления не будет ясно, какие требования предъявляются к элементам БРЛС с АФАР.
Коротко перечислим эти достоинства:
• возможность создания на основе АФАР принципиально новых интегрированных РЭК, обеспечивающих многофункциональную работу и адаптацию к быстроменяющимся условиям сложной помехоцелевой обстановки;
• высокая потенциальная надежность АФАР, позволяющая создавать радары со сроком службы, соизмеримым со сроком службы самолета-истребителя;
• простота эксплуатации;
• работа в более широкой полосе частот;
• выигрыш в обработке сигнала, позволяющий, например, значительно увеличить дальность действия РЛС.
1.2. Недостатки АФАР
Выделим основные из них:
• потребность в новой высокоинтегрированной элементной базе;
• сложность построения антенной системы;
• отсутствие метрологического и эксплуатационного обеспечения.
1.3. Стратегия разработки АФАР
1.3.1. Приступая к исследованиям по проблеме «радар с АФАР», мы ясно осознавали, что такие РЛС относятся к сложным системам с высоким уровнем технического риска и требуют больших затрат. Например, в США для изготовления АФАР были потрачены миллиарды долларов. «Фазотрон» понимал, что на этапе создания АФАР в России таких ресурсов выделено не будет, и проводил инициативную работу на собственные средства. Нашу фазотроновскую концепцию создания радара с АФАР кратко можно сформулировать так: создание БРЛС с АФАР для самолета-истребителя с минимальным риском при минимальной стоимости.
Основу общей стратегии разработки АФАР составляют следующие положения:
• системный подход к созданию радара на едином технологическом цикле;
• постепенность (преемственность) в разработке блоков и алгоритмического обеспечения при сохранении возможности развития РЛС;
• концентрация располагаемых ресурсов на ключевых направлениях разработки;
• максимально возможное использование существующего научно-технического задела по традиционным технологиям РЛС;
• широкое применение унифицированных технологических приемов и технических решений.
Системность при разработке радара означает, по сути, продуманность конструкторских решений с учетом особенностей производства, обслуживания и функционирования БРЛС на всех этапах жизненного цикла. Например, при проектировании многофункциональных РЛС происходит взаимная увязка («провязка») алгоритмов решения большого числа разнообразных функциональных задач в составе единого целого - комплекса бортового оборудования самолета-истребителя. Именно такой системный подход является одним из важнейших условий высокой конкурентоспособности продукции «Фазотрона».
Для отработки основных вопросов создания радара с АФАР в качестве испытательной платформы-носителя БРЛС был выбран штатный самолет-истребитель МиГ-29.
Проблема создания РЛС с АФАР разрабатывалась с позиций того, что именно АФАР является наиболее узким (с точки зрения риска и стоимости) элементом создаваемого радара. В качестве базовой БРЛС был взят радар семейства «Жук», хорошо отработанный нашей корпорацией.
В качестве ключевых направлений разработки АФАР были определены:
• проектирование излучающего полотна антенны и его элементов;
• разработка приемопередающих модулей (ППМ), включая их элементную базу и конструкцию;
• разработка систем управления, питания и охлаждения АФАР;
• собственно конструирование АФАР.
1.3.2. Первым шагом в создании АФАР на «Фазотроне» была разработка конструкции АФАР с разбивкой АФАР на структурные составляющие (этап эскизного проектирования). Структурно-компоновочная схема АФАР представлена на рис. 1.
Ответить с цитированием
Сообщение от Bruce
Весьма благодарен, кстати, за статью.
