«ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ RADAR Α/Φ ΤΥΠΟΥ AESA (ACTIVE ELECTRONICALLY SCANNED ARRAY)» Επγός (ΜΗ) Κωνσταντίνος Ζηκίδης. Ιούλιος 10

Transcript

1 «ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ RADAR Α/Φ ΤΥΠΟΥ AESA (ACTIVE ELECTRONICALLY SCANNED ARRAY)» Επγός (ΜΗ) Κωνσταντίνος Ζηκίδης Ιούλιος 10

2 Κύρια θέματα παρουσίασης Ιστορική αναδρομή συστημάτων ραντάρ Αρχές λειτουργίας πλεονεκτήματα ραντάρ ESA Παραδείγματα ραντάρ PESA Ανάπτυξη πλεονεκτήματα ραντάρ AESA Παρουσίαση ραντάρ Α/Φ AESA Σύγκριση ραντάρ Α/Φ AESA ενδιαφέροντος ΠΑ Συμπεράσματα Ερωτήματα μελέτης: Τι προσφέρουν τα ραντάρ Α/Φ AESA σε σχέση με τα συμβατικά ραντάρ, με κεραία μηχανικής σάρωσης; Τίθεται θέμα εξέτασης αναβάθμισης Α/Φ με ραντάρ AESA;

3 Εξέλιξη συστημάτων Radar (RAdio Detection And Ranging) 1930, Γερμανία: εταιρείες GEMA, Telefunken, Lorenz. 1934, U.S. Naval Research Laboratory: ανίχνευση Α/Φ μέτρηση απόστασης μέχρι 1 ΝΜ (με τεχνικές Pulse). 1934, Γαλλία: πατέντα για συσκευή ραδιοανίχνευσης πολύ υψηλής συχνότητας. 1935, Μεγ. Βρετανία: πρώτη επίδειξη ραντάρ από την ομάδα του Robert Watson Watt. 1937: δίκτυο Chain Home. Άλλες χώρες: ΕΣΣΔ, Ιαπωνία, Ολλανδία, Ιταλία, χώρες Βρετανικής Κοινοπολιτείας.

4 Εξελίξεις κατά τον 2ο παγκόσμιο πόλεμο Εμφάνιση ραντάρ Α/Φ (Μεγ. Βρετανία). Εφεύρεση της λυχνίας Cavity Magnetron (Μεγ. Βρετανία). Bristol Beaufighter, πρώτη κατάρριψη: Χαβάη, , 07:02: εσφαλμένη αναγνώριση στόχων ως φιλίων Α/Φ, στα 136 ΝΜ Βόρεια...

5 Εξελίξεις ραντάρ Α/Φ κατά τον ψυχρό πόλεμο Ραντάρ Pulse-Doppler Ραντάρ τύπου Monopulse Λυχνία Travelling Wave Tube TWT Εκπομπή Continuous Wave CW Λειτουργία Synthetic Aperture Radar Ραντάρ τύπου διάταξης φάσης (Phased Array) RDY-2, M APG-68(V)9, F-16 Blk52+

6 Ραντάρ διάταξης φάσης (Phased Array) Διάταξη στοιχειωδών κεραιών, κατάλληλα τοποθετημένων Η φάση του σήματος εκπομπής ελέγχεται ηλεκτρονικά Η δέσμη εκπομπής ενισχύεται προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση και ακυρώνεται προς τις άλλες κατευθύνσεις Ταχεία μετακίνηση της δέσμης, χωρίς κινούμενα μέρη Πρώτες εφαρμογές (2ος π.π.): Ραντάρ GCA Mammut 1 Λόγω της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης σάρωσης, ονομάζονται και Electronically Scanned Array ESA.

7 Αρχές λειτουργίας ραντάρ ESA

8 Πλεονεκτήματα των ραντάρ ESA σε σχέση με τα συμβατικά ραντάρ 1. Δυνατότητα στιγμιαίας μετατόπισης δέσμης. 2. Το φέρον Α/Φ παρουσιάζει μειωμένο RCS. 3. Επιτρέπουν καλύτερα χαρακτηριστικά LPI. 4. Υψηλή απολαβή κεραίας, με περιορισμένα Side lobe. 5. Ένα ραντάρ ESA είναι λιγότερο επιρρεπές σε παρεμβολή. 6. Παρουσιάζουν υψηλή αξιοπιστία ( Graceful Degradation ). 7. Τα στοιχεία έχουν εγγενώς υψηλή αξιοπιστία. 8. Επιτρέπουν τη δυνατότητα παθητικής ανίχνευσης, λειτουργώντας έτσι ως RWR (Radar Warning Receiver). Διαθέτουν όλες τις λειτουργίες των συμβατικών ραντάρ, συμπεριλαμβανομένης της αναγνώρισης (IFF Interrogation).

9 Μειονεκτήματα των ραντάρ ESA 1. Παραμόρφωση δέσμης σε μεγάλες αποκλίσεις. 2. Η κάλυψη περιορίζεται σε Πολύ αυξημένη πολυπλοκότητα. 4. Απαιτήσεις ισχύος. 5. Σημαντικές απαιτήσεις ψύξης. 6. Απαιτήσεις επεξεργαστικής ισχύος. 7. Υψηλό κόστος.

10 Ραντάρ παθητικής ηλεκτρονικής σάρωσης (PESA Passive Electronically Scanned Array) Πομπός (TWT) Phase Shifter στοιχειοκεραίες Πρώτο ραντάρ ESA Α/Φ: AN/APQ-164 του B-1B Lancer. Πρώτο ραντάρ ESA Α/Φ σε υπηρεσία: Zaslon (Flash Dance) Α/Φ MIG-31 Foxhound (10 στόχοι track, 4 εμπλοκή, 200 χλμ) B-1B Lancer

11 Παραδείγματα ραντάρ PESA AN/MPQ-65 (Patriot PAC-3) της Raytheon: 5000 στοιχεία, 2 TWT, 100 στόχοι, 100 ΝΜ, detection-to-kill, 120. AN/SPY-1 του Συστήματος μάχης Aegis (LM): 100 στόχοι, 100 ΝΜ, 360. USS Ticonderoga

12 Παραδείγματα ραντάρ Α/Φ PESA RBE2 (Thales) Α/Φ Rafale (πρώτο Α/Φ multirole με ραντάρ ESA). Εμπλοκή 8 και tracking 32 Α/Φ σε Look down: 100 km. Σε παραγωγή από το Ν035 Irbis-E ή Snow Leopard (Tikhomirov NIIP) Α/Φ Su-35ΒΜ 2 TWT (10 kwatt ), κάλυψη ± km για RCS = 3 m² 90 km για RCS = 0,01 m² 30 Α/Φ track, εμπλοκή 8 / 2.

13 Ανάπτυξη στοιχείων εκπομπής λήψης ραντάρ AESA Δεκαετία '80: Ανάπτυξη Monolithic microwave integrated circuit (MMIC) με βάση το αρσενικούχο γάλλιο (GaAs) δέκτης Ανάπτυξη τρανζίστορ ισχύος (JFET, MESFET) πομπός Στα ραντάρ AESA δεν υπάρχει πομπός: η εκπομπή και η λήψη γίνονται από 1000 έως 2000 Transmit/Receive Module (TRM) High Power Amplifier Low Noise Amplifier Duplexer Protection circuits Variable Gain Amplifier Variable Phase Shifter

14 Η τεχνολογία AESA σε σχέση με την PESA Δυσκολία σχεδίασης Αυξημένη έκλυση θερμότητας Μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύ Αυξημένο κόστος των TRM + Χαμηλότερο Noise Figure + Μειωμένες απώλειες σήματος εξόδου + Έλεγχος φάσης, πλάτους, συχνότητας + Πολλαπλές, ταυτόχρονες δέσμες + Ακόμα μεγαλύτερες ικανότητες LPI + Υψηλή αξιοπιστία μειωμένη συντήρηση + Δυνατότητα διαμεταγωγής δεδομένων + Δυνατότητα ηλεκτρονικής επίθεσης + Μεγάλες δυνατότητες αναβάθμισης

15 Ραντάρ AESA μαχητικών Α/Φ: APG-63(V)2 και (V)3 (Raytheon) Α/Φ F-15C 2000: δοκιμές πρώτου ραντάρ Α/Φ τύπου AESA επί F-15C 2006: το APG-63(V)2 σε επιχειρησιακή εκμετάλλευση ανίχνευση/εμπλοκή πυραύλου cruise σε 80 km 2006: δοκιμές APG-63(V)3 2010: APG-63(V)3 επιχειρησιακό 2007: επιλογή του APG-82(V)1 για το F-15Ε IOC: 2014 F-15C: τo πρώτο Α/Φ με ραντάρ AESA

16 APG-79 (Raytheon) του Α/Φ F/A-18E/F Super Hornet και EA-18G Growler 2006: ολοκλήρωση επιχειρησιακής αξιολόγησης. Βρίσκεται σε πλήρη παραγωγή για το USN. Διαμεταγωγή δεδομένων ηλεκτρονική επίθεση. Δεν προβλέπεται συντήρηση για >10 έτη χρήσης.

17 RACR (Raytheon Advanced Combat Radar) Α/Φ F-16 F-18 ραντάρ περιορισμένων διαστάσεων απαιτήσεων ψύξεως 90% υλικών είναι κοινά με το APG-79 πρόγραμμα ανάπτυξης σε προχωρημένο στάδιο για Α/Φ F-16 αλλά και για F/A-18A/B/C/D, T/A-50, Gripen... έχει προταθεί σε Ελλάδα Νότιο Κορέα

18 APG-77 (Northrop Grumman) Α/Φ F-22Α Raptor μαζί με Raytheon, Lockheed Martin, Texas Instruments 2005: IOC, 2007: (V)1 με δυνατότητες κρούσης 2000 TRM, >100 ΝΜ για RCS 1m², ταχεία έρευνα αυξημένες ικανότητες LPI (Spread Spectrum Transmission) Non-Cooperative Target Recognition ISAR 2007: WiFi Access Point με υψηλές ταχύτητες (τάξεως Gbps) συνεχής εξέλιξη

19 APG-81 (Northrop Grumman) Α/Φ F-35 Lightning II (JSF) βασίζεται στο APG-77, σχεδιασμένο εξ' αρχής ως multirole 2005: πρώτες δοκιμές (επί Α/Φ BAC 1-11) : απέδωσε καλώς σε ελέγχους επί Α/Φ F-35 BF TRM (;), >80 ΝΜ για RCS 1m² (εξ' ορισμού < F-22) προβλεπόμενη επιχειρησιακή διαθεσιμότητα: >99% δεν απαιτείται συντήρηση ή επισκευή καθ' όλη τη ζωή του Α/Φ

20 APG-80 (Northrop Grumman) Α/Φ F-16 Block 60, SABR (Scalable Agile Beam Radar) Α/Φ F-16 APG-80: επιχειρησιακό από το 2005, για τα Η.Α.Ε. περίπου διπλάσια εμβέλεια σε σχέση με το APG-68(V)7 SABR: βασίζεται στην εμπειρία άλλων ραντάρ και ιδίως στο APG-80 σχεδιάστηκε για F-16 αλλά προσαρμόζεται και σε άλλα Α/Φ Ιαν. 10: ολοκλήρωση σειράς πτήσεων επίδειξης, επί Α/Φ F-16.

21 Σύγκριση εμβέλειας ραντάρ Α/Φ AESA

22 Zhuk-AE/ASE (Phazotron NIIR) Α/Φ Mig-35 αναβάθμιση Mig-29/Su-27 Zhuk-AE: τεχνολογική καθυστέρηση σε σχέση με τις ΗΠΑ, λόγω TRM 163 τετραπλά TRM ή 652 κανάλια εκπομπής / λήψης εκτίμηση: km IOC: 2009 Το Zhuk AE της Phazotron, επί Α/Φ Mig-35 Zhuk-ASE: αναβαθμισμένη έκδοση για Α/Φ οικογένειας Flanker (Su-27) εκτιμάται ότι θα παρέχει 60% υψηλότερη ισχύ σε σχέση με το APG-79 (F/A-18E/F) και το APG-81 (JSF) IOC: αναμένεται εντός του έτους

23 Ραντάρ AESA Α/Φ Sukhoi PAK-FA της Tikhomirov NIIP το PAK-FA αναμένεται να φέρει 2 ραντάρ AESA (εμπρόσθιο / οπίσθιο τομέα) 1500 TRM, km για RCS 2,5 m² κάλυψη +/-70 (αζιμούθιο) και +90/-50 (καθ' ύψος) πτητικές δοκιμές είναι προγραμματισμένες για το τρέχον έτος

24 Ραντάρ AESA της Tikhomirov NIIP στην L-Band για τα Α/Φ Su-30/35 ένα ιδιαίτερο ραντάρ, που εκπέμπει στην L-Band (1 2 Ghz) προορίζεται για την οικογένεια Α/Φ Su-30 και 35 έχει σχεδιασθεί για την εμπρόσθια ακμή των πτερύγων, καθώς και για τα κάθετα σταθερά, για εκτίμηση του ύψους αποκαλύπτει στόχους Stealth: μπορεί να δει τα F-22/F-35 σε ΝΜ και να κατευθύνει πυραύλους εναντίον τους επίσης: παθητική ανίχνευση / παρεμβολή εκπομπών Link-16, IFF και ραντάρ επιτήρησης

25 RBE2-AA (Antenne Active) της Thales Α/Φ Rafale Standard F3+ το RBE2 σχεδιάστηκε εξ' αρχής για αναβάθμιση σε AESA 2002: πρώτο μοντέλο επίδειξης τεχνολογίας AESA 2006: πρώτη έκδοση AESA του ραντάρ RBE2 2009: ολοκλήρωση ελέγχων επί Α/Φ Rafale με την DGA 2011: παράδοση 2 ραντάρ στην Dassault Aviation για δοκιμές 2012: επιχειρησιακή χρήση από την Armée de l' Air 1000 TRM, αύξηση εμβελείας πάνω από 50%, multirole

26 CAPTOR-E κοινοπραξίας Euroradar Α/Φ Eurofighter Typhoon Α/Φ Eurofighter (Tranche 1, 2, 3Α): CAPTOR-Μ της Euroradar >160 km για RCS 5 m², Interleave λειτουργιών, NCTR 2007: πτητικές δοκιμές με το πρωτότυπο CAESAR 2009: ολοκλήρωση ανάπτυξης προγράμματος CAESAR : κατάθεση προσφοράς Euroradar στους εταίρους για το CAPTOR-E, για νέα Α/Φ ή για αναβάθμιση υφισταμένων

27 Άλλα ραντάρ Α/Φ AESA Ραντάρ NORA (Not Only a Radar) Saab Microwave Systems Α/Φ JAS 39 Gripen (Σουηδία) Ραντάρ Vixen 500E / 1000 ES Selex Galileo (Αγγλία Ιταλία) Τ-50, Μ346 / Gripen, Eurofighter Ραντάρ EL/M-2052 ELTA Systems (Ισραήλ) Α/Φ F-15, Mig29, M2000, Su-30...

28 Σύγκριση ραντάρ Α/Φ AESA ενδιαφέροντος ΠΑ Κάλυψη Erieye: 190 NM για στόχους μαχητικού υπό δυσμενείς συνθήκες, 100 ΝΜ για πυραύλους Cruise απαραίτητη η χρήση Link για διαμόρφωση εικόνας Εξέταση αναβάθμισης F-16: + μέτριο ρίσκο + δυνατότητες ραντάρ AESA + χαμηλό κόστος συντήρησης κανένα δεν είναι έτοιμο το κόστος ενδέχεται να είναι απαγορευτικό...

29 Συμπεράσματα: πλεονεκτήματα των ραντάρ Α/Φ ΑESA στιγμιαία μετακίνηση δέσμης ταυτόχρονες δέσμες υψηλή κατευθυντικότητα μειωμένο RCS φέροντος Α/Φ χαμηλό Noise Figure του δέκτη λειτουργίες LPI παθητική λειτουργία ηλεκτρονική επίθεση μετάδοση δεδομένων υψηλή αξιοπιστία χαμηλό κόστος υποστήριξης περιθώρια βελτίωσης, με τροποποίηση λογισμικού Παρά το αυξημένο κόστος τους, εκτιμάται ότι τα ραντάρ AESA σταδιακά θα εκτοπίσουν τους υπόλοιπους τύπους ραντάρ. Η ΠΑ δεν θα πρέπει να μείνει εκτός των εξελίξεων.