dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Типичный способ сравнения возможностей бортовых РЛС истребителей – сопоставление по таким характеристикам, как дальность обнаружения цели и количество одновременно обстреливаемых или сопровождаемых целей. Результаты сравнения переносятся на сам истребитель. (Конечно, речь тут идёт не только об РЛС, а о системе управления вооружением в целом.) Оба параметра (и “дальность”, и “число целей”) – довольно размыты и лукавы.

Обстреливать две цели параллельно умели старые советские системы (70-х годов). С двумя целями есть интересное техническое решение, в случае, если РЛС имеет электронное сканирование луча только в одной плоскости и поворотную (по крену) антенну: антенна поворачивается так, чтобы обе цели оказались в этой самой плоскости, дальше луч бегает между ними электронно.

Понятно, что трудности с обстрелом множества целей происходят из инертности РЛС. Обычно, существует режим обзора, в котором РЛС лишь сообщает, что там-то и там-то есть некая цель (этот момент прямо связан со вторым параметром – с максимальной дальностью). Если требуется цели обнаруживать в режиме обзора, то каждую можно подсвечивать относительно редко. В результате, получаем направление, текущую дальность (плюс/минус – погрешность велика), некотрую информацию о скорости (из доплеровского сдвига в сигнале). Если решили обстреливать цель, то для эффективного наведения оружия потребуется траектория: вектор скорости, с высокой точностью, соответственно, подсвечивать цель лучом нужно с более высокой частотой. Однако каждый цикл работы радара включает в себя несколько этапов: требуется сформировать сигнал, повернуть луч, излучить сигнал, принять сигнал, обработать принятое. Каждый этап требует времени. Отсюда и возникает инертность станции, накладывающая ограничения на число сопровождаемых целей. Некоторые из этих ограничений – физические, другие – требуют большой вычислительной мощности.

Можно прийти к следующему обобщённому правилу: приёмник должен получить достаточно энергии, отражённой от цели, чтобы что-то детально про эту цель померить (это, примерно, как в цифровой фотографии). Энергию можно накапливать – это будет называться синтезированием апертуры. Можно частично компенсировать потери вычислениями. Но в реальности ограничения остаются весьма существенными. Прежде всего, свою роль играют средства РЭБ (со стороны цели), также важны характеристики отражающей способности цели, текущая траектория её полёта (относительная скорость), расположение в пространстве (на фоне земли, скажем), и т.д., и т.п. Обсуждаемые в прессе характеристики при этом измеряются относительно условного уголкового отражателя, висящего где-то там в воздухе.

Превосходство конкретной РЛС в числе одновременно обстреливаемых целей – очень условная характеристика. В том числе, и по соображениям эффективности. Пусть условный F-22 может взять с собой шесть ракет “воздух-воздух” большой дальности. Скорее всего, для поражения одной цели на большой дальности ему потребуется не менее двух ракет. Почему? Реальной статистики нет, но мало кто сомневается, что едва ли какая-нибудь ракета имеет вероятность поражения хотя бы близкую к 100%, потому что даже по мишеням такого не наблюдается. Тем более, если речь идёт о больших дальностях: чем дальше, тем вероятность меньше. Поэтому, примем, что вероятность 0.6 (это очень неплохо). То есть, чтобы иметь заметные шансы уничтожения цели – хотя бы две ракеты нужно в её направлении отстрелить (кстати, вероятность поражения при обстреле двумя ракетами, в наилучшем случае, составит 0.84 – это если события независимы, что, вообще говоря, не так). Шесть ракет – три цели. Но F-22 теперь остался безоружным (пушку – оставим за скобками: как вариант неподходящий, особенно для данного самолёта). Таким образом, смысл режима обстрела десятка целей возникает только в случае, если действует группа самолётов: один видит – другие обстреливают общую цель (оставаясь в пассивном режиме). В этом режиме нет ничего концептуально нового – реализовано в советской системе “Заслон” (МиГ-31), ещё в 80-е годы прошлого века. Соответственно в такой тактике, кроме характеристик по количеству целей конкретной РЛС, важно как применяется группа истребителей.

Что касается второго показателя – дальности обнаружения. Благодаря тому, что сейчас доступны большие вычислительные мощности, можно на одной и той же РЛС средней мощности сделать дальность и 400, и 1400 км. Дело за цифровой обработкой сигнала. Пусть, опять же, для условного истребителя заявлено 500 км в качестве характеристики “дальность обнаружения цели”. Что такое 500 км? Это около половины боевого радиуса (по типичным современным типам самолётов). Требуется ли истребителю видеть цели, расположенные так далеко (относительно лётных способностей)? Ведь существуют системы AWACS, которые всё равно видят дальше. Более того, засветив цель с 500 км – истребитель её скорее всего спугнёт, а догнать не сможет, потому что боевой радиус не позволяет.

Можно вспомнить, что большая дальность обнаружения коррелирует с общими характеристиками наблюдения РЛС. Например, что у РЛС, имеющей большую заявленную дальность обнаружения, выше “чувствительность” и станция может увидеть малозаметную цель на большем расстоянии. Проблема в том, что это довольно наивная оценка. Современные РЛС устроены сложнее, чем базовая схема “передатчик-отражение-приёмник”. Чувствительность можно поднимать очень высоко, используя обработку сигнала, но из-за того, что такая чувствительная станция начинает видеть скопления мух, отдельных птиц и всё прочее, что оказалось ближе чем 500 км к приёмнику, в том числе и искусственные помехи, возникает новая проблема: попробовать разобраться во всём этом сонме потенциальных целей.

(Чтобы самолёт мог не обнаруживать себя в процессе обнаружения целей – требуется использовать сложный для детектирования внешним наблюдателем зондирующий сигнал. Здесь есть отдельная наука, направление называется LPI – Low Probability of Intercept. Однако реализация LPI требует больше времени на обработку сигнала, при прочих равных, а также снижает полезную мощность, которую можно использовать для измерения характеристик цели.)

Другой важный вопрос – ракеты сверхбольшой дальности. Для системы управления вооружением, обнаруживающей цели на (условной) дальности 500 км, требуются соответствующие ракеты. Идея, что дальновидящий истребитель, оставаясь незамеченным, поражает воздушную цель с огромной дистанции – очень старая. Но с подобными ракетами, подходящими для истребителя, – до сих пор проблемы (хотя некоторые образцы создавались). Во-первых, такая ракета обязательно будет большой, во всех измерениях, читай: длинной и тяжёлой. Если платформой служит малозаметный истребитель с размещением вооружения во внутреннем отсеке, то этот отсек должен быть огромным. У F-22, например, здесь есть проблема. Во-вторых, 500 км со средней скоростью M=3 (очень быстро) лететь более восьми минут: многие цели успеют развернуться и уйти за боевой радиус. А истребитель останется без ракеты (которую, правда, можно перенацелить).

Неверно считать, что число обстреливаемых одновременно целей или дальность обнаружения – неважные характеристики. Однако современные бортовые РЛС тут в любом случае находятся близко к пределу разумной эффективности, поэтому сравнивать показатели нужно с осторожностью.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2016/02/17/7837/