舰载无人飞机预警机的概念
В 以前的文章 图1显示了示意图并概述了旨在取代A-100飞机的组合式AWACS飞机的概念。 此处介绍的构造原理也用于舰载预警机。 首先,将预警飞机的飞行高度增加到16-18公里,可以将雷达的扫描范围限制在较低的半球。 其次,将机翼安装在机身顶部使得可以在其自由侧面上放置一个最大可用面积的有源相控天线阵列(AFAR)。
对于飞机巡洋舰(AK或UDC),最好拥有自己的小型AWACS无人机。 与联合武器不同,舰载预警机必须(除了检测空中目标之外)还应支持打击空中,地面和海上目标的攻击,直至导弹制导。 如果对于组合式武器预警飞机,最重要的是测量目标的方位角,而战斗轰炸机(IS)可以测量目标的高度,那么舰载预警飞机的制导导弹也应该精确地测量仰角。 因此,AFAR(如图1所示)的长度是高度的6倍,因此不适用于舰载预警机。
文章 “航空母舰的概念……” 要求已得到证实:AWACS无人机的质量不应超过5-6吨,机翼跨度为18-20 m。
船载预警机不应作为计划的副本执行。 1,比例为1:2。 由于应增加侧面AFAR的高度。
1.无人机预警机的设计
建议在图。 2无人机图纸需要由空气动力学专家进行编辑。 该图仅反映了无人机机翼的总体布局,并指出了由机翼引起的雷达天线扫描区域的局限性。
图。 2
该飞机采用两翼串联设计。
前机翼具有后掠角,类似于IB Su-37的机翼。 尾部单元由两个龙骨制成,尾翼位于其上,还起到稳定器的作用。 龙骨和机身侧面形成一个平面,龙骨向前延伸到前机翼的起点。
由于进气口在前机翼下方延伸和伸展,因此也实现了侧面AFAR高度的增加。
该无人机的底盘与自行车类型的无人机(图1)相似。 因此,在前机翼的末端安装了小型金属轮,机翼的外部长度为3,5 m,可以在不轻微接触跑道的情况下下降。 当无人机已经在跑道上滚下时执行降落。
侧面AFAR分为3部分。 中央矩形(尺寸为4,2x2 m)位于机翼之间,并包含收发器模块(PPM)。 AFAR的这部分上方没有机翼,因此它可以扫描上下半球,这对于检测从上方飞来的导弹是必不可少的。
横向AFAR的极端部分(尺寸为2,1x1,33 m)由纯粹的接收模块组成。 它们用于增加接收信号功率并提高测量位于下半球的目标方位角的精度。
APAR的三个部分和机翼位于不同高度的位置导致这样一个事实,即在不同的半球中扫描是由APAR的不同部分执行的。 上半球的扫描仅由中央部分进行,并且仅在相对于APAR轴±30°的方位角范围内进行。 当用光束的前向偏转扫描下半球时,前机翼会挡住AFAR中心部分的上部1/3。 因此,在光束偏转大于30°的向前方向上,仅使用AFAR中心部分的左/下2/3。 在从+ 30°到-60°的其他方向上,将使用AFAR的所有三个部分。
2.无人机雷达选件的特征
增加仰角测量精度的要求迫使减小雷达的波长。 可以选择10厘米或5,5厘米范围。
如果选择10厘米,则有必要考虑到对无人机最大的危险是宙斯盾防空导弹系统的宙斯盾多功能(MF)雷达,其工作波长为λ= 9-10厘米,因此,为了能够抑制这种雷达,我们将为AWACS选择此范围。
在下文中,我们将按照雷达惯用的简化方式表示它-λ= 10 cm。
2.1在λ= 10 cm范围内工作的雷达的变形
在AWACS中(图2),与AWACS(图2,2)相比,波长λ减小了1倍,从而将中心部分的光束宽度减小到1,3 * 2,8°。 如果将AFAR的所有3个部分都用于接收,则波束宽度将为0,7 * 2,8°。
中央部分包含2568 PPM(88 * 36),侧面部分-1056接收模块。 PPM的脉冲功率必须降低到18W。 这样,整个侧面AFAR的功耗将降低到32 kW。 AFAR重量为400公斤。
鼻AFAR在9-10厘米的相同范围内运作,总面积约为1平方米。 鼻锥形成后,将确定确切的液体面积。 液体冷却可将PPM功率提高到50W。 在PPM 360–400的总数中,功耗将为14 kW。 AFAR重量80公斤。
为了提高在前机翼前缘中测量目标方位角的准确性,安装了另外三个纯接收式AFAR,其形式为三个停靠的标尺-左机翼,中翼和右翼。 它们的总长度为11 m,接收模块的数量为232。
结果表明,尽管无人机体积较小,但其雷达的性能并不比A-100雷达差很多。 以下是此版本无人机的性能特征的简要估算:
•起飞重量-5,5-6吨
•翼展-19 m
•机身长度-11 m
•燃油重量-2,5吨
•飞行高度-16-18 km
•巡航速度-600 km / h
•飞行时间-10小时
•着陆速度-120 km / h。
AFAR横向轴方向上的目标检测范围为:
-IB型F-16,有效反射面(EOC)2平方米。 m-550公里;
-具有0,1平方英寸图像增强器的低空反舰导弹。 m-220公里
在等于±60°的方位角扫描区域的边界处,检测范围减小了20%。
IS在上半球的探测范围为480 km,是带有0,3平方厘米图像增强管的高空反舰导弹。 m-240公里
沿反舰导弹系统,下半球向前45°方位处的探测范围为400公里-145公里。
距离等于下半球检测范围的80%的距离的一次测量的误差:
•方位角-0,12°
•仰角-0,4°。
追踪目标3秒时。 角度误差减小2-3倍,并且当范围减小到检测范围的50%时,角度误差减小2倍。
在上半球:
•方位角-0,2°
•仰角-0,4°。
鼻AFAR的特征:
•具有16平方英寸图像增强器的IS类型F-2的检测范围。 m-220公里;
•具有0,1平方英寸图像增强器的低空反舰导弹。 米-100公里。
单角度测量误差:
•方位角-0,1°
•仰角-0,8°。
雷达的总块重为900–1000 kg。
雷达连续采样的主要成本取决于PPM的价格。 为了降低价格,MRP订单的数量必须大,例如100万个。 据推测,雷达的成本将保持在14万美元。
该AWACS选件的优势在于,尽管重量轻,成本低,但仍可提供较高的检测范围和目标跟踪精度。
缺点是:
-集成无人机雷达和雷达联合体(RLK)AK或UDC的复杂性。 拟议中的AK雷达包含2个5,5 cm和70 cm范围的雷达以及一个20 cm范围的状态识别模块,因此,要与无人机雷达通信,您将必须制作一个10 cm范围的特殊模块。
-基于AK的无人机AWACS和信息安全无人机联合工作中出现的困难,雷达在5,5厘米范围内工作。
也就是说,预警飞机的雷达将无法突出目标。 为了使IS雷达以隐身模式工作或使用AWACS雷达的照明来使用雷达增加目标检测范围。
另一个缺点是确定目标高度的准确性低。 例如,测量距离为150 km的反舰导弹的高度时的误差为0,5 km(有跟踪)。 这样的错误将不允许使用命令方法进行归位显示PR。
进一步减小雷达波长将避免这些缺点。
2.2在λ= 5,5 cm范围内工作的雷达的变形
在此版本中,减小λ的可能性存在限制。
在常规的AFAR中,以等于一半λ的步长来设置PPM。 因此,将λ减半时,每单位面积安装的PPM数量将增加四倍。
由于PPM 5,5厘米的价格将是PPM 75厘米价格的80-10%,因此可以降低成本。
此外,您可以省去侧面AFAR的左右部分。 AFAR的中央部分将包含9216 PPM(144 * 64)。 脉冲功率6W。 雷达的总成本估计为25万美元。 雷达质量为900-1000千克。
5,5厘米射程的另一个优势是能够抑制爱国者防空系统雷达。
2.2.1雷达范围λ= 5,5 cm的特征
减小λ可使您将雷达波束宽度减小至0,75 * 1,6°。
这种雷达的优点是目标高度测量误差降低了1,6倍,并且可以直接控制滑行弹药。 以及组织无人机IS的目标照明,使用MF雷达AK的照明并将信息直接传输到MF雷达的能力。
缺点是减小了侧面AFAR的面积,这在检测IS时将检测范围缩小了15%。 由于使用垂直方向较窄的光束,低空反舰导弹的探测范围不会降低。
结果,对于IS 30 km和低空反舰导弹-60 km,我们获得了侧向AFAR在+ 450°至-220°方位角范围内的检测范围。 角度的单次测量误差将为方位角0,12°和仰角0,25°。
向前45°方位角的侦察范围将是IS为330公里,反舰导弹为160公里。
3.利用预警机探测陆地和海洋目标
AWACS无法(由于来自地球表面的反射)以实光束模式检测地面静止目标。 实际上,可以在合成光束的模式下,即在横向方向上检测运动目标或静止目标。
由于接近运动目标和位于目标附近的静止物体的速度差异,任何无人机的雷达都以其他静止物体的反射为背景来检测运动目标。
在这种情况下,仅目标速度矢量的径向分量很重要,也就是说,沿连接雷达和目标的直线定向。 最小可检测目标速度取决于目标方位角-目标越靠近IS的飞行方向,则可检测到的目标速度越低。
垂直于飞行方向的目标被检测为最差。 但是预警机不会攻击目标,而是在战斗区域巡逻。 换句话说,他的目标通常在一边。 然后只有窄光束允许检测低速目标。 光束宽度为0,7°的侧向AFAR将允许检测目标以超过5-6 km / h的径向速度运动。
相反,在合成光束模式下,最好检测位于侧面的目标。 可以从目标(例如固定坦克)在100-200 km的范围内获得标记,但是可以在大约20-30 km的范围内将标记识别为装甲车辆的物体。
海洋目标比地面目标容易检测到,这是因为在2-3点的中度海浪中,海面的反射水平比地面要低一个数量级。 尤其是在AWACS飞行的低空时,干扰程度会降低。 如果雷达波束的滑移角小于1°,则反射级别将再降低1-2个数量级。 因此,甚至可以检测到小的目标。 例如,一艘图像增强器为10平方米的小船。 m-在200公里的距离上,选择所需的飞行高度。
4。 发现
尽管重量很轻,但拟议的预警机无人驾驶飞机重量只有6吨,其技术特性已经超过了鹰眼预警机,并且与A-100预警机相比并不逊色。
即使在陆基预警飞机市场上,低廉的主要成本(30万至40万美元)和低油耗也将确保其高竞争力。
AWACS能够提供导弹的超视距制导。
当放置在AK上时,AWACS可以确保对无人机IS的动作进行协调,甚至可以引导从它们发射的滑行弹药。
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