Перспективні радіолокаційні станції ВМС провідних іноземних держав

Військово-морські сили розглядаються керівництвом провідних зарубіжних держав як один з основних інструментів захисту і просування своїх інтересів у глобальному масштабі. Вони являють собою гнучкий і універсальний вид збройних сил, здатний вносити значний вклад в реалізацію всіх складових частин політики країни. Тому військово-політичне керівництво традиційно приділяє пильну увагу оснащенню своїх флотів найсучаснішими і високотехнологічними системами озброєння і військової техніки.
            Для вирішення завдань висвітлення повітряної та надводної обстановки на кораблях розгорнуті сучасні РЛС різного призначення. Вони здатні ефективно діяти в умовах інтенсивних перешкод, а також забезпечують автоматизацію і інтеграцію процесів виявлення, супроводження, цілевказівки і наведення зброї.
            Особливу роль у сучасній радіоелектроніці грають фазовані антенні грати (ФАР), технології створення яких за останні 20-25 років розвиваються найбільш інтенсивно. Їх застосування дозволило збільшити швидкість огляду простору, поліпшити характеристики антенних систем, забезпечити можливість багатофункціональної роботи РЛС різного призначення. Створення надійних радіолокаційних засобів з ФАР, які забезпечували б збройним силам можливість безперервного та оперативного збору повних і достовірних даних про обстановку, а також високоточне визначення координат і достовірне розпізнавання цілей в різних умовах є довгостроковою метою і пріоритетним завданням військово-технічної політики. З огляду на розширення обсягу вирішуваних завдань створюються якісно нові системи наступного покоління, розвиваються технології РЛС з активними ФАР (АФАР).
            В ході НДДКР по створенню прийомопередаючих модулів (ППМ) для РЛС з АФАР в період з 1970 по 1980 рік розроблялися перспективні технології твердотільної компонентної бази на нових напівпровідникових матеріалах, в першу чергу на арсенідгалієвих, широко використовуваних в даний час. З 2002 року управління перспективних досліджень Міністерства оборони США (DARPA) активно веде роботи по створенню нової елементної бази для засобів радіолокації і радіоелектронної боротьби, використовуючи нове покоління надвисокочастотних (НВЧ) приладів на широкозонних напівпровідниках. Основні зусилля фахівців у цій галузі спрямовані на розробку і швидке впровадження потужних транзисторів та монолітних інтегральних схем (МІС) НВЧ-і КВЧ-діапазонів на нітриді галію, які замінять аналогічні прилади на арсеніді галію, що застосовуються при створенні ППМ і НВЧ-підсилювачів потужності різних радіоелектронних засобів військового призначення.
            Радіоелектронне обладнання, виготовлене на основі нітриду галію, при однакових або менших габаритах в порівнянні з виробами на арсеніді галію має розширену смугу робочих частот, велику вихідну потужність, більш високий коефіцієнт корисної дії, збільшені тепло-і електропровідність. Прилад на нітриді галію зберігає параметри при більш високих власних робочих температурах і має на порядок більший час напрацювання на відмову, а також інші значно поліпшені характеристики.
            Сучасна елементна база вже застосовується при створенні ППМ для нових і модернізованих бортових, мобільних і стаціонарних РЛС з активною ФАР, використовуваних в системах протиракетної і протиповітряної оборони (ПРО / ППО).
            Одним з основних напрямків вдосконалення корабельних РЛС в даний час є використання технології “відкритої” архітектури, яка дозволяє розробляти і модернізувати РЛС найбільш економічним способом. Даний принцип дає можливість якісно змінювати конфігурацію комплексу в цілому і нарощувати продуктивність обчислювальної системи комплексу. Застосування уніфікованих модулів (модульний принцип побудови) дозволяє з найменшими фінансовими і тимчасовими витратами проводити модернізацію системи, значно продовжуючи термін її служби в цілому. Модульний принцип припускає також використання в складі системи наявних на ринку комерційно доступних елементів. До уніфікованих модулів в сучасних РЛС відносяться апаратні (антена, приймальні та передавальні пристрої, сигнальний процесор, процесор обробки даних, джерело вторинного живлення) та програмні модулі, що здійснюють рішення функціональних задач.
            В даний час на озброєнні бойових кораблів ВМС США перебуває більше 20 типів РЛС. За своїм функціональним призначенням вони поділяються на багатофункціональні, виявлення повітряних цілей (ПЦ), виявлення надводних цілей (НЦ), управління зброєю, управління повітряним рухом та забезпечення посадки на корабель літального апарату, а також навігаційні. На есмінцях КРО типу “Орлі Берк” і на крейсерах КРО типу “Тікондерога” ВМС США встановлена багатофункціональна РЛС AN/SPY-1, яка є однією з основних частин наявної на даних кораблях багатофункціональної системи управління зброєю (БСУО) “Іджіс”. За своїми можливостями і тактико-технічними характеристиками ця станція найбільш досконала з корабельних РЛС, що знаходяться в даний час на озброєнні бойових кораблів ВМС США.
            Дана РЛС призначена для виявлення, розпізнавання та супроводу повітряних, балістичних і надводних цілей, видачі цілевказівок в автоматизовану систему бойового управління (АСБУ), наведення на ціль винищувачів, зенітних керованих ракет і протиракет типу “Стандарт”. Антенна система станції складається з чотирьох ідентичних ФАР, які розміщені в надбудові корабля і нахилені по відношенню до вертикалі. Таке розташування дозволяє вести круговий огляд простору одночасно в чотирьох секторах.
            Станція працює в S-діапазоні частот і забезпечує виявлення цілей на максимальній дальності 1000 км. Дальність стійкого супроводу цілі складає 150 км. Існуючі модифікації станції відрізняються своїми параметрами та характеристиками. Кожна ФАР РЛС AN/SPY-1В і-1D розміром 3,65 х 3,65 м і складається з 4350 ППМ. ФАР РЛС AN / SPY-IF (2,44 х 2,44 м) включає 1865 ППМ. РЛС AN/SPY-1К є полегшеним варіантом AN / SPY-ID, має антену розміром 1,7 х 1,7 м, куди входять 912 ППМ, і призначена для установки на фрегати, корвети і патрульні кораблі.
            Станція веде пошук цілі построковим скануванням вузькими променями діаграми спрямованості, сформованими кожної з чотирьох ФАР. Координати виявленої цілі визначаються по одиничному відбитому радіоімпульсі. При її супроводі вимір координат виконується за кількома ближніми точками її траєкторії. Час, що витрачається на отримання даних, в залежності від дальності виявленої цілі, метеорологічної та радіоелектронної обстановки, становить від 2 до 10 мс. Дана РЛС має високу завадостійкість за рахунок можливості зміни робочої частоти, електромагнітної енергії великої потужності в імпульсі і вузької діаграми спрямованості ФАР. Крім того, в станції передбачена можливість швидкого переходу до режиму радіомовчання та відновлення роботи. Вона видає цілевказівку на всі комплекси корабельної зброї та забезпечує радіокомандне наведення ЗКР на маршовій ділянці траєкторії польоту ракети.
            Для розширення спектру завдань, що вирішуються РЛС AN / SPY-1, в МСУО надходять дані від інших корабельних РЛС: на крейсерах КРО від AN/SPS-49 (діапазон частот 0,5-0,7 ГГц), AN/SPS-55 ( 9-10 ГГц) і AN/SPS-64 (3-4 і 8-10 ГГц); на есмінцях КРО від AN/SPS-64 і -67 (4-6 ГГц).
            Радіолокаційна станція висвітлення повітряної та надводної обстановки AN/SPS-49 забезпечує автоматичне виявлення цілей на дальності до 470 км. Дана станція має можливість виявлення і розпізнавання повітряних та надводних цілей.
            Навігаційна РЛС AN/SPS-55 забезпечує автоматичне виявлення, розпізнавання та супроводження НЦ, а також літаків на малих висотах і перископів підводних човнів.
            Розробка цієї станції велася також з урахуванням вимог по виявленню та супроводу балістичних цілей. В даний час продовжується модернізація її обладнання та програмного забезпечення. Зокрема, ведуться роботи по вдосконаленню здатності РЛС виявляти і супроводжувати високошвидкісні балістичні цілі, підвищенню перешкодозахищеності і поліпшенню характеристик по виявленню і супроводженню ПЦ на МВ, насамперед ПКР в прибережних акваторіях.
            Вжитими програмами будівництва кораблів нового покоління в США передбачається скоротити кількість типів корабельних РЛС до трьох-чотирьох, відмовившись при цьому від станцій з обертовими антенами.
            Для оснащення перспективних бойових кораблів компанією “Рейтеон” ведуться НДДКР зі створення багатофункціональної дводіапазонної трьох-координатної РЛС DBR (Dual Band Radar), призначеної для виявлення, супроводження та селекції повітряних та надводних цілей, у тому числі малорозмірних, а також для видачі цілевказання в АСБУ .
            Станція працюватиме в діапазонах 2-4 і 8-10 ГГц і буде мати дальність виявлення до 460 км. Кількість одночасно супроводжуваних цілей складе 1 тис. Перевагами РЛС DBR є: можливість її роботи в дециметровому і сантиметровому діапазонах довжин хвиль для одночасного виявлення цілей на великих і малих висотах; зменшення ефективної поверхні розсіювання і ІЧ-помітності корабля за рахунок використання меншої кількості антенних систем у порівнянні з традиційними РЛС; автоматична адаптація до умов тактичної обстановки; висока перешкодостійкість і низька ймовірність помилкової тривоги; високий ступінь надійності обладнання, досягнута за рахунок модульного резервування електронних вузлів і використання автоматизованої системи функціональної діагностики, що забезпечує тестування обладнання станції. Заявлений виробником час напрацювання на відмову більшості елементів станції DBR (5 ТОВ ч) більш ніж в 3 рази перевищує даний показник існуючих РЛС.
            До складу станції входять дві підсистеми, призначені для виявлення цілей в різних діапазонах частот. Підсистема станції DBR X-діапазону (8-12 ГГц) призначена для виявлення і супроводу ПЦ на МВ  і надводних цілей, у тому числі малорозмірних, таких як буї, перископи підводних човнів і ПКР. Використання цього діапазону обумовлено особливістю поширення радіохвиль відповідних частот у біляповерхневому шарі внаслідок рефракції.
            Підсистема об’ємного пошуку (VSR – Volume Search Radar) S-діапазону (2-4 ГГц) завдяки великій апертурі антени призначена для виявлення і супроводу літаків і ПКР на великих висотах.
            При створенні станції DBR були використані технічні рішення і готові вузли від розробленої раніше компанією “Рейтеон” багатофункціональної РЛС (MFR-Multi-Function Radar), що працює в Х-діапазоні, і від трикоординатної РЛС об’ємного пошуку S-діапазону виробництва американської компанії “Локхід- Мартін “.
            Ця станція працює під управлінням єдиного процесорного блоку виробництва фірми IBM , оснащеного новим спеціальним програмним забезпеченням, що має функції пошуку несправностей.
При розробці РЛС широко використовувалися комерційні технології і принцип архітектури відкритого типу, що дозволяє здійснювати обмін інформацією між периферійними об’єктами модульного виконання по загальній шині з уніфікованим інтерфейсом, створеної на базі високошвидкісної оптоволоконної обчислювальної мережі. Даний підхід, за заявою розробників забезпечить мінімальні відмінності між варіантами РЛС для кораблів різних класів і дозволить використовувати DBR в якості елемента глобальної мережі розвідки і спостереження в рамках концепції “Ведення бойових дій в єдиному інформаційному просторі”.
            У квітні 2011 року почалися розгорнуті натурні випробування РЛС на наземному полігоні випробувального центру ВМС (Вал-лоп-Айленд, штат Віргінія).
            Поставка двох РЛС DBR для споруджуваних есмінців типу “Замволт” і атомного багатоцільового авіаносця CVN-78 “Джеральд Форд” намічена на 2013 і 2015 роки відповідно. Міністерство ВМС США уклало з фірмою “Рейтеон” контракт на виробництво двох перших систем вартістю 217 млн доларів.
            В рамках вдосконалення радіолокаційного обладнання морського компонента системи ПРО США фірма “Рейтеон” в 2009 році, спільно з “Нортроп-Грумман” і “Локхід-Мартін”, в рамках проекту AMDR (Air and Missile Defence Radar) почала роботи зі створення нової РЛС в складі корабельної МСУО “Іджіс” для заміни станції AN/SPY-1 і установки її на есмінці КРО типу “Орлі Берк” останньої модифікації.
            Нова РЛС призначена для виявлення, супроводження та селекції повітряних та надводних цілей, у тому числі малорозмірних, а також для видачі цілевказання в корабельну АСБУ. До складу радіолокаційної станції увійдуть дві активні ФАР (S-і Х-діапазонів) і загальна автоматизована система обробки даних. Вона буде мати підвищену потужність випромінювання при малих масогабаритних характеристиках за рахунок використання в АФАР монолітних твердотільних ППМ, виконаних на основі нітриду галію. Станція працюватиме під управлінням процесорного блоку виробництва фірми IBM (США), оснащеного новим спеціальним програмним забезпеченням.
            При створенні станції AMDR використовуються технічні рішення, отримані в ході розробленого раніше фірмою “Рейтеон” досвідченого зразка багатофункціональної РЛС DBR, а також AN/SPY-3. Обмін інформацією між периферійними об’єктами модульного виконання буде проводитися по загальній шині з уніфікованим інтерфейсом, створеної на базі високошвидкісної волоконно-оптичної обчислювальної мережі.
            У 2012 році на проведення робіт по створенню РЛС AMDR планувалося виділити 167 млн доларів. Загальна вартість програми закупівлі перспективних ескадрених міноносців ОРО типу “Орлі Берк” з новими РЛС складе понад 15,7 млрд доларів. У період з 2014 по 2016 рік намічено придбати три таких корабля, перший з яких повинен бути введений в дію в 2014-му.
            Фірма “Рейтеон” на базі власного науково-дослідного центру морських технологій в м. Портсмут (штат Род-Айленд) завершує розробку дослідного зразка багатофункціональної РЛС  AN/SPY-5.  Нова РЛС AN/SPY-5 призначена для виявлення, розпізнавання та супроводження в автоматичному режимі повітряних, в тому числі маловисотних малорозмірних, і надводних цілей, видачі цілевказівок в корабельну систему бойового управління для зенітних ракетних комплексів і корабельної артилерії. До складу станції, що працює в X-діапазоні частот, входять: антенна система, прийомопередаюче обладнання, пристрій перетворення сигналів і ЕОМ управління.
            У антеній системі три-чотири секції, кожна з яких включає активну і пасивну панелі ФАР з твердотільними ППМ  на основі монолітних напівпровідникових НВЧ  інтегральних схем, що розміщуються нерухомо одна над іншою попарно під кутом 30 ° до вертикалі на корабельній щоглі інтегрованого типу. Зона огляду по азимуту однієї панелі ФАР складає 120 °. Кількість секцій залежить від конструктивних особливостей проекту конкретного корабля. Кожна панель ФАР включає 3072 елементи, об’єднаних в 48 горизонтальних змінних блоків по 64 елемента. Огляд оточуючого простору в РЛС забезпечується шляхом електронного сканування променем діаграми спрямованості по азимуту і куту місця. Станція здатна виявляти ПЦ в будь-яких погодних умовах, а також в умовах складної фоноцільової обстановки і радіоелектронної протидії на дальності до 450 км. Завдяки використанню нових алгоритмів забезпечений високий рівень перешкодозахищеності від активних і пасивних перешкод, у тому числі перебудова робочої частоти в широкому діапазоні, автоматичний вибір періоду проходження і тривалості зондувальних сигналів, адаптація режимів роботи. Високий ступінь інтеграції, досягнута при проектуванні основних вузлів, дозволила домогтися зменшення масогабаритних характеристик станції, що забезпечить можливість її розміщення на кораблях водотоннажністю до 1000 т.
            Очікується, що оснащення кораблів ВМС США даної РЛС розширить їх можливості щодо висвітлення повітряної та надводної обстановки, а також значно підвищить ефективність ППО / ПРО при проведенні бойових операцій на морських і океанських театрах військових дій.
            З метою підвищення рівня бойового забезпечення сил флоту командування ВМС США в рамках програми продовження терміну служби корабельних РЛС, прийнятих на озброєння на початку 1980-х років, проводить заходи з модернізації станції виявлення повітряних і надводних цілей AN/SPS-48 (V), якою оснащена більшість авіанесучих і десантних кораблів ВМС США.
            Дальність виявлення цією станцією цілі типу літак до 410 км, а ПКР – до 30 км. Розмір антенної системи 5,18 х 5,18 м. Дана трикоординатна РЛС 10-см діапазону довжин хвиль з ФАР призначена для дальнього виявлення, супроводу і вимірювання координат повітряних та надводних цілей, а також для видачі цілевказівок в корабельну АСБУ.

С. Шпартак