带有第六代无人机的飞机巡洋舰的概念
1。 介绍
В 第三篇 从系列的观点来看,根据我们的航母库兹涅佐夫海军上将已经过时了,以至于不修理它,最好建造任何最新的船。 在铺设两辆UDC pr.23900的Ivan Rogov时,宣布每架订单的成本将达到50亿卢布,这比修理库兹涅佐夫的成本要低。 此外,假设如果您基于UDC船体订购飞机巡洋舰(AK),那么AK船体的成本将不超过UDC船体。
在过去的15年中,我们定期介绍Storm航母的项目,该项目的质量和尺寸都接近于美国Nimitz。 Storm的10亿美元估值扼杀了整个想法。 实际上,除了风暴之外,还需要为其建造一架AUG和Yak-44远程雷达侦察机(AWACS),以及一架用于机翼飞行员的训练场。 这些费用是我们资金不足的预算 舰队 显然是行不通的。
2. AK概念的基本参数
作者不是造船或飞机制造方面的专家。 本文给出的技术特征是近似的,可以通过与已知样品进行比较获得。 如果专家想纠正它们,那么这将大大提高建议的质量,而国防部也不能忽略它。
2.1 AK的主要任务
• 航空 支持地面行动,包括对远程战区的两栖攻击。 距AK的运营深度达500-600公里;
• 对敌方KUG 进行空袭;
• 侦察半径达1000公里以内的海上情况;
• 使用配备磁力计的无人机 (UAV) 在 AK 前方 100 公里范围内搜索潜艇。
任务范围的局限性在于,AK不应对AUG进行打击,并且在打击敌方领土时,机翼的UAV不应在不到300 km的距离接近战斗轰炸机(IB)所在的机场。 如果一组无人机遭到敌方情报系统的意外攻击,则无人机只能与之进行远程空战,而同时又要向AK移动。
2.2重量和尺寸
为了尽可能降低AK的成本,我们将限制其总排水量-25吨,相当于UDC的尺寸-220 * 33 m。此外,造船厂必须考虑滑道,干船坞等的尺寸。 评估什么是更有利可图的:保持该尺寸或用更方便的AK-240 * 28 m替换它。 假设他们选择240 * 28 m。
2.3选择防空系统的类型
在俄罗斯的航母上,仅安装短程防空系统(MD)的典型版本几乎没有用。 我们没有自己的URO驱逐舰,戈尔什科夫海军上将的护卫舰也不拥挤,无法解决导弹防御问题。 因此,您将必须在AK上安装成熟的远程防空系统。 提出了这种防空系统的雷达综合系统(RLC)外观的建议 在上一篇文章中证明导弹防御雷达应具有4个有源相控天线阵列(AFAR),面积为70-100平方米。 此外,应在上层建筑上放置多功能(MF)雷达的天线,电子对抗系统(KREP)和状态识别。 与UDC一样,在侧面的上部结构中找不到这样的区域。
2.4上层建筑设计
建议考虑将上部结构放置在整个甲板宽度上并将其放置在尽可能靠近船首位置的选择。 高度为7 m的上部结构下部是空的。 而且,空室的前部和后部被门翼封闭。 在起飞和降落期间,门打开并沿船的侧面安装,并略微扩展约5°。
如果无人机在着陆过程中相对于跑道中央向侧面强烈移位,则这种扩展会形成入口火炬,该火炬将阻止机翼直接撞击上部结构壁。 而且,在发生事故的情况下,灭火系统的喷嘴安装在上部结构的空的部分的天花板中。 结果,跑道的宽度仅受上部结构下部的宽度限制,等于26 m,这使得可以种植翼展最长18-19 m,龙骨高度最高4 m的无人机。 ,该引擎始终处于就绪状态,并且可能使用温暖的引擎。
甲板上方的上层建筑高度必须至少为16 m,上层建筑侧面的天线布局如图1所示。 XNUMX个 在上一篇文章中... 在上层建筑的正面和背面,导弹防御雷达无法按照与侧面雷达相同的方案进行定位,因为这些AFAR位于大门上方,并且上层建筑的总高度不足以放置它们。 我们必须将这些AFAR旋转90°,也就是说,将AFAR的长边水平放置,而将短边垂直放置。
在受威胁时期,应在甲板尾部再放置3对IS UAV,其中包括4节R-77-1的中程导弹(SD)或12节的5枚短程导弹(MD),这时可用跑道长度将减少至200 m。
3.所用无人机的概念
由于假定空战将是一个例外,因此IS UAV应该是亚音速的。 对于小型航空母舰,拥有小型无人机是有益的。 这样它们就更容易在机库中运输,需要更短的跑道,并减少了所需的甲板厚度。 让我们将IS无人机的最大起飞重量限制为4吨,然后空中机翼最多可以容纳40架无人机。 假设这种无人机的最大作战负荷为800-900千克,并且由于底盘较低,因此无法将如此质量的一枚导弹悬挂在机身下方。 因此,最大负载应包括两枚450公斤火箭。 此外,不可能增加UAV的起飞重量,否则必须增加AK的尺寸,并且它将变成普通的航空母舰。
通常,重量小于450千克的空对面(V-P)导弹的射程很低,甚至在超过SD SAM系统发射范围的情况下也无法使用。 在V-V导弹中,将只能使用发射距离为77 km的SD SD R-1-110导弹。 考虑到美国AMRAAM导弹发射器的射程为150公里,赢得远程空战将是一个问题。 UR BD R-37也由于重量600 kg而不合适。 因此,将需要开发替代武器,例如,第5节中讨论的滑翔炸弹(PB)和滑翔导弹(GL)。
IS UAV的重量很小,因此无法将整套设备放置在有人驾驶的IS上。 我们要么必须开发组合选项,例如雷达和电子对策(KREP),要么成对组合无人机:在一架雷达上,另一架在各种光学和电子情报上。
如果赋予无人机进行近距离空战的任务,那么无人机必须具有明显超过有人驾驶IS的能力的过载,例如15 g。 还需要与操作员进行全方位的抗干扰通信线路。 结果,战斗负荷将进一步下降。 将自己限制在远程战斗和5 g超载范围内比较容易。
在区域冲突中,经常有必要对不重要的目标进行打击,这些目标的成本如此之低,以致使用高精度导弹是不合理的,而且成本太高,导弹的质量也太大。 滑行弹药的使用可以减少质量和价格,并增加发射范围。 因此,飞行高度应尽可能高。
AK的信息支持由第二种无人机-预警雷达(AWACS)提供。 它必须具有较长的工作时间-6-8小时,为此我们假设其质量必须增加到5吨。尽管其重量很小,但AWACS无人机应具有与Hawkai AWACS大致相同的特性,后者的质量为23吨。
下一篇文章将专门讨论无人机AWACS的主题。 在这里,我们仅注意到拟议的预警机与现有预警机之间的区别在于,雷达天线占据了无人机的大部分侧面,为此,正在开发一种特殊的带有上V形机翼的无人机,这种无人机不会遮挡侧面的AFAR。
4.无人机IB的外观
美国全球鹰无人机使用的是客机发动机,其冷部分已经过改装,可以在稀薄的环境中运行。 结果,飞行高度达到20 km,质量为14吨,机翼跨度为35 m,速度为630 km / h。
对于IB无人机,翼展应不超过12-14 m,机身长度约为8 m,然后根据战斗负荷和燃料可用性,将飞行高度降低至16-18 km,巡航速度应提高至850-900 km / h ...
无人机的推重比必须足以获得至少60 m / s的爬升率。 飞行时间至少为2,5-3小时。
4.1 IS雷达的特点
对于远程空战,雷达具有两个AFAR-弓和尾。 机身的确切尺寸将在将来确定,但是现在我们假设AFAR雷达的直径等于70厘米。
雷达的主要任务是检测各种目标,使用5,5厘米范围的主AFAR,此外还需要压制敌方的防空雷达。 在小型无人机上放置足够功率的KREP非常困难,因此我们将使用相同的雷达代替KREP。 为此,有必要提供比被抑制雷达更大的AFAR波长范围。 在大多数情况下,这可行。 例如,爱国者防空系统雷达的工作范围为5,2-5,8厘米,被主AFAR覆盖。 为了压制敌方IS雷达和“宙斯盾”制导雷达,您需要拥有3-3,75厘米的AFAR射程,因此,在执行特定任务之前,必须为AFAR雷达配备所需射程。 您甚至可以将鼻子AFAR安装在5,5厘米范围内,将尾巴安装在3-9厘米范围内,其余雷达单元仍然通用。 雷达的电势至少比任何KREP的电势高一个数量级。 因此,用作干扰器的信息安全可以覆盖从安全区域运行的一组人员。 为了抑制宙斯盾中频雷达,需要10-XNUMX厘米范围的AFAR。
4.2雷达的设计与特点
AFAR雷达包含416个收发器模块(TPM),这些收发器模块组合成簇(方阵4 * 4 PPM,矩阵大小11 * 11 cm。)。 AFAR总共包含26个集群。 每个PPM都包括一个25 W发射器和一个前置接收器。 来自所有16个接收器输出的信号相加,最后在接收通道中放大,接收通道的输出连接到模数转换器。 ADC立即采样200 MHz信号。 将信号转换为数字形式后,它进入信号处理器,在信号处理器中被滤除干扰,并决定是否检测目标。
每个APAR的质量为24 kg。 AFAR需要液体冷却。 冰箱重7公斤,依此类推。 带有两个AFAR的机载雷达的总重量估计为100千克。 功耗-5千瓦。
AFAR的面积很小,无法获得与典型IS相同的机载雷达特性。 例如,具有有效反射面(EOC)的IS的检测范围为3平方米。 在典型的搜索区域中,60°* 10°等于120公里。 角度跟踪误差为0,25°。
有了这些指标,很难指望赢得远程空战。
4.3增加雷达范围的方法
作为一种解决方法,您可以建议使用组操作。 为此,无人机之间必须具有高速通信线路。 很简单,如果将一簇雷达放置在无人机的侧面,就可以实现这样一条线。 然后,传输速度可以在长达300 km的距离上达到20 Mbit / s。
考虑一个例子,当4架IS无人机飞行执行一项任务时。 如果所有4台雷达同步扫描空间,那么辐射信号目标的功率将增加4倍。 如果所有雷达都严格以相同的频率发射脉冲,那么我们可以假设一个功率为四倍的雷达正常工作。 每个雷达接收到的信号也将变成四倍。 如果所有接收到的信号都发送到该小组的领先无人机上并汇总,那么功率将增加4倍以上。 因此,在设备理想运行的情况下,四个车载雷达接收的信号功率将比单个车载雷达接收的信号功率大16倍。 在实际设备中,总会有总损失,具体取决于设备的质量。 由于对此类工作一无所知,因此无法引用具体数据,但是将损失因子估计为一半是合理的。 然后功率将增加8倍,检测范围将增加1,65倍。 因此,IS的探测距离将增加到200 km,这超出了AMRAAM导弹发射器的发射范围,并将允许空战。
5.引导滑翔弹药
仅考虑滑行炸弹和导弹(PB和PR)。
PBU-39最初旨在打击固定目标,并由GPS信号或惯性引导。 PB的成本适中-$ 40 XNUMX。
显然,后来发现,直径为20 cm的PB盒无法屏蔽GPS接收器免受地面CRED发射的干扰。 然后,指南开始得到改进。 最后的修改已经有一个活跃的搜寻器。 瞄准误差降低到1 m,但PB价格增加到200万美元,这不太适合区域战争。
5.1有关PB外观的建议
您可以建议放弃GLONASS指导,而改用PB命令指导。 如果目标雷达可以在周围物体反射的背景下检测到目标,那就是无线电对比度。 要对准PB,必须安装以下组件:
• 惯性导航系统,允许PB保持直线运动至少10秒;
• 低空高度计(小于300 m);
• 无线电转发器将询问雷达信号转回。
假设雷达可以以下三种模式之一检测地面目标:
• 目标太大,以至于在物理光束模式下,即当IS 直接飞向目标时,可以在表面反射的背景下检测到目标。
• 目标较小,只能在合成光束模式下检测,即从侧面观察目标数秒。
• 目标虽小,但移动速度超过10-15公里/小时,可据此进行识别。
指导准确性取决于一个或一对信息安全设备是否进行指导。 单个雷达可以精确测量到PB的距离,误差为1-2 m,但是方位角的测量误差很大-单个测量值为0,25°。 如果观察PB 1-3 s,则横向误差可以从PB的范围减小到0,0005-0,001。 然后,在约100 km的距离处,横向误差将等于50-100 m,这仅适用于向区域目标射击。
假设有一对IS间隔10-20 km。 在GLONASS的帮助下,IS的相互坐标非常准确。 然后,通过测量PB到IS的距离并建立一个三角形,可以将误差减小到10 m。
如果需要更高的指向精度,则需要使用能够从超过1 km的距离检测目标的搜寻器,例如电视。 可以考虑将电视图像发送给船上操作员的选项。
5.2使用滑翔导弹
选择的进行空战的策略确定,如果发现敌方IS袭击,则必须向远处射击,并立即转身向AK进攻。 BD R-37导弹由于600千克的质量而完全不合适,而UR SD R-77-1则部分适合。 它们的质量也不小-190公斤,发射范围太小-110公里。 因此,我们将考虑使用PR的可能性。
假设无人机的高度为17公里。 让他受到以500 km的高度以1800 m / s(15 km / h)的巡航超音速飞行的IS的攻击。 假设IS以60°的角度攻击无人机。 然后,无人机将需要旋转120°以避免IS。 在250 m / s的飞行速度和4 g的过载下,转弯将花费12秒。 为了明确起见,让我们将PR质量设置为60 kg,这将使无人机具有12 PR的弹药负载。
考虑一下战争策略。 让IS以最不利的无人机攻击无人机-在外部控制中心。 然后,在UR发射之前,IS不会打开雷达,只能由其自己的UAV雷达检测到。 即使我们使用该组的四个机载雷达的组扫描,那么仅传统的IS 200 km的探测范围就足够了。 对于F-35,射程将降至90公里。 AK导弹防御雷达可以在此处提供帮助,该雷达能够检测F-35在15公里的高度飞行500公里的距离。
当到IS的距离减少到120-150 km时,决定是否需要退出无人机。 如果我们认为战斗发生在15公里以上的海拔高度,那么几乎没有乌云。 然后,无人机可以使用电视或红外摄像机记录该IS发射了UR。 如果IS位于导弹防御雷达的可见区域,则该雷达可以检测到导弹防御系统的发射。
如果IS在不启动UR的情况下继续接近UAV,则UAV将重置第一对PR。 在降落到PR的瞬间,航母机翼打开,并开始沿给定方向滑行。 此时的无人机继续转动,当PR在尾部AFAR区域时,它会捕获PR进行跟踪。 一对PR继续规划,分散长达10公里,以便在IB内跳动。 当PR到IS的距离减小到30-40 km时,操作员会发出启动PR发动机的命令,该命令将加速到3-3,5M。PR在计划期间将失去1-3 km的高度这一事实可以忽略。因为PR的能量足以补偿身高的损失。 必须在PR上安装一个应答器,这有助于高精度地引导PR。 不需要PR上的雷达搜寻器-拥有简单的IR或TV搜寻器就足够了。
如果追逐过程中的IS设法在约50 km的距离上接近无人机,那么它可以发射UR。 在这种情况下,PR用于导弹防御模式。 PR以通常的方式排出,但机翼打开后,PR向UR转弯,然后启动发动机。 由于拦截是在碰撞过程中发生的,因此不需要从光学搜寻器获得的宽视野。
注意:要讨论使用AK的策略,有必要首先考虑如何获得控制中心。 但是,在下一篇文章中将考虑构建主要线人-在海上战区作战的AWACS无人机的问题。
6。 发现
• 拟议的AK的成本将比风暴号航空母舰便宜几倍;
• 在成本效益方面,AK将显着优于库兹涅佐夫;
• 强大的防空系统将提供AUG的导弹防御和防空能力,无人机将确保不断发现敌方潜艇;
• 规划弹药比典型导弹便宜得多,并且可以在地区冲突中提供长期空中掩护;
• AK 最适合支持登陆行动;
• 基于AK UAV AWACS可用于其他KUG进行控制;
• 开发的AK、无人机、PB、PR可成功出口。
- 安德烈戈尔巴乔夫斯基
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