선박 무인 항공기 AWACS의 개념
В 이전 기사 그림 1은 A-100 항공기를 대체하기위한 복합 무기 AWACS 항공기의 개념과 다이어그램을 보여줍니다. 여기에 제시된 구성 원리는 선박용 AWACS에도 사용됩니다. 첫째, AWACS의 비행 고도가 16-18km까지 증가하면 레이더의 스캔 영역을 하반 구로 만 제한 할 수 있습니다. 둘째, 동체의 지붕에 날개를 설치하면 해제 된 측면에 최대 가용 영역의 AFAR (Active Phased Antenna Array)를 배치 할 수 있습니다.
항공기 운반 순양함 (AK 또는 UDC)의 경우 자신의 소형 AWACS UAV를 보유하는 것이 바람직합니다. 결합 된 무기와 달리, 함선 AWACS는 (공중 표적 탐지 외에도) 공격하는 공중, 지상 및 해상 표적에 대한 공격을 미사일 유도까지 지원해야합니다. 복합 무기 AWACS의 경우 표적의 방위각을 측정하는 것이 가장 중요하고 전투기-폭격기 (IS)가 표적의 고도를 측정 할 수 있다면 함선 AWACS 유도 미사일도 고도 각도를 정확하게 측정해야합니다. 따라서 (그림 1에서와 같이) 높이보다 6 배 더 긴 AFAR은 선박용 AWACS에 적합하지 않습니다.
기사 "항공 모함의 개념 ..." 요구 사항이 입증되었습니다. AWACS UAV의 질량은 5 ~ 6 톤을 초과해서는 안되며 날개 길이는 18 ~ 20m입니다.
Shipborne AWACS는 그림의 사본으로 수행되어서는 안됩니다. 1, 1 : 2의 척도로 만들어졌습니다. 측면 AFAR의 높이가 증가해야하기 때문에.
1. UAV AWACS의 디자인
Fig. 2 UAV 도면은 공기 역학 전문가가 편집해야합니다. 이 그림은 UAV 날개의 일반적인 레이아웃만을 반영하며 날개로 인한 레이더 안테나 스캐닝 영역의 한계를 나타냅니다.
그림. 2
항공기는 XNUMX 개의 날개 탠덤 디자인으로 제작되었습니다.
프론트 윙에는 IB Su-37의 윙과 유사한 리버스 스윕이 있습니다. 테일 유닛은 리어 윙이 위치한 두 개의 용골로 만들어지며 스태빌라이저 역할도합니다. 동체의 용골과 측면은 단일 평면을 형성하며 용골은 앞쪽 날개의 시작 부분까지 앞으로 확장됩니다.
측면 AFAR의 높이 증가는 공기 흡입구가 전면 날개 아래로 확장되고 늘어나 기 때문에 달성됩니다.
이 UAV의 섀시는 자전거 유형의 UAV (그림 1)와 유사하게 제작되었습니다. 이에 따라 앞날개 끝 부분에는 작은 금속 바퀴가 설치되고 3,5m 길이의 날개 바깥 쪽 부분은 활주로에 살짝 닿지 않고 내려갈 수있다. UAV가 이미 활주로를 굴러 내려갈 때 하강이 수행됩니다.
측면 AFAR은 세 부분으로 나뉩니다. 중앙 직사각형 (3x4,2m 측정)은 날개 사이에 있으며 전송-수신 모듈 (PPM)을 포함합니다. AFAR의이 부분 위에 날개가 없기 때문에 상반 구와 하 반구를 모두 스캔 할 수 있으며, 이는 위에서 비행하는 미사일을 감지하는 데 필요합니다.
측면 AFAR (2,1x1,33m 크기)의 극단 부분은 순전히 수신 모듈로 구성됩니다. 수신 신호 전력을 높이고 하 반구에 위치한 표적의 방위각을 측정하는 정확도를 높이는 데 사용됩니다.
APAR의 세 부분과 높이가 다른 날개의 위치는 다른 반구에서 스캔이 APAR의 다른 부분에 의해 수행된다는 사실로 이어집니다. 상반 구에서의 스캐닝은 중앙 부분에 의해서만 수행되며 APAR 축에 대해 ± 30 °의 방위각 범위에서만 수행됩니다. 빔의 전방 편향으로 하 반구를 스캔 할 때 전면 날개가 AFAR 중앙 부분의 상단 1/3을 차단합니다. 따라서 전방 방향에서 빔 편향이 30 ° 이상인 경우 AFAR 중앙 부분의 왼쪽 및 아래쪽 2/3 만 사용됩니다. + 30 ° ~ -60 °의 다른 방향에서는 AFAR의 세 부분이 모두 사용됩니다.
2. UAV 용 레이더 옵션의 특성
고도 각 측정의 정확도를 높이기위한 요구 사항은 레이더의 파장을 감소시킵니다. 10cm 또는 5,5cm 범위를 선택할 수 있습니다.
10cm를 선택하면 UAV에 대한 가장 큰 위험은 λ = 9-10cm로 작동하는 이지스 방공 미사일 시스템의 이지스 다기능 (MF) 레이더라는 점을 고려할 필요가 있습니다.
다음에서는 레이더에서 관례 적으로 λ = 10cm라는 단순화 된 방식으로 표시합니다.
2.1 λ = 10cm 범위에서 작동하는 레이더의 변형
AWACS (그림 2)에서 파장 λ는 AWACS (그림 2,2)에 비해 1 배 감소하여 중앙 부분의 빔 폭을 1,3 * 2,8 °로 줄였습니다. AFAR의 3 개 부분이 모두 수신에 사용되는 경우 빔 폭은 0,7 * 2,8 °가됩니다.
중앙 부분에는 2568 PPM (88 * 36)과 측면 부분 (각각 1056 수신 모듈)이 있습니다. PPM의 펄스 전력은 18W로 줄여야합니다. 그러면 전체 측면 AFAR의 전력 소비가 32kW로 감소합니다. AFAR 무게 400kg.
비강 AFAR은 9-10cm의 동일한 범위에서 작동하며 총 면적은 약 1m50입니다. 액체의 정확한 면적 값은 노즈콘 설계 후에 결정됩니다. 액체 냉각을 통해 PPM 전력을 최대 360W까지 높일 수 있습니다. PPM 400–14의 총 수를 사용하면 전력 소비는 80kW입니다. AFAR 무게 XNUMXkg.
전방 날개의 앞쪽 가장자리에서 표적의 방위각을 측정하는 정확도를 높이기 위해 추가로 11 개의 순수 수신 AFAR이 설치되어 있으며 왼쪽 날개, 중앙 및 오른쪽의 도킹 된 눈금자 형태를 갖습니다. 총 길이는 232m이고 수신 모듈 수는 XNUMX입니다.
결과적으로 UAV의 작은 크기에도 불구하고 레이더의 특성은 A-100 레이더보다 훨씬 열등하지 않습니다. 다음은이 UAV 버전의 성능 특성에 대한 간략한 추정치입니다.
• 이륙 중량-5,5-6 t
• 날개 길이-19m
• 동체 길이-11m
• 연료 중량-2,5 t
• 비행 고도-16-18km
• 순항 속도-600km / h
• 비행 시간-10 시간
• 착륙 속도-120km / h.
측면 AFAR 축 방향의 표적 감지 범위는 다음과 같습니다.
-유효 반 사면 (EOC) 16 sq. m-2km;
-0,1 평방 미터의 이미지 강화 장치를 갖춘 저고도 대함 미사일 m-220km.
± 60 °와 동일한 방위각 스캔 영역의 경계에서 감지 범위는 20 % 감소합니다.
IS에 의한 상반 구의 탐지 범위는 480 평방 미터의 이미지 강화 튜브가있는 고고도 대함 미사일에 의한 0,3km입니다. m-240km.
45 ° 전방 방위각에서 하반 구의 탐지 범위는 대함 미사일 시스템을 따라 400km입니다-145km.
하 반구 감지 범위의 80 %에 해당하는 거리에서 단일 각도 측정의 오류 :
• 방위각-0,12 °
• 고도에서-0,4 °.
3 초 동안 표적을 추적 할 때 각도 오차는 2-3 배 감소하고 범위가 감지 범위의 50 %로 줄어들면 2 배 감소합니다.
상반 구에서 :
• 방위각-0,2 °
• 고도에서-0,4 °.
비강 AFAR의 특성 :
• 이미지 강화 장치가있는 IS 유형 F-16의 감지 범위 2 sq. m-220km;
• 0,1 평방 미터의 이미지 강화 장치를 갖춘 저고도 대함 미사일. m-100km.
단일 각도 측정 오류 :
• 방위각-0,1 °
• 고도에서-0,8 °.
레이더의 총 블록 중량은 900–1000kg입니다.
레이더 직렬 샘플의 주요 비용은 PPM 가격에 따라 다릅니다. 가격을 줄이려면 MRP 주문의 볼륨이 커야합니다 (예 : 100 만 개). 아마도 레이더 비용은 14 만 달러로 유지 될 것입니다.
이 AWACS 옵션의 장점은 낮은 무게와 비용에도 불구하고 높은 감지 범위와 표적 추적 정확도를 제공한다는 것입니다.
단점은 다음과 같습니다.
-UAV 레이더와 레이더 컴플렉스 (RLK) AK 또는 UDC를 통합하는 복잡성. 제안 된 AK 레이더에는 2cm, 5,5cm 범위의 레이더 70 개와 20cm 범위의 상태 인식 모듈이 포함되어 있으므로 UAV 레이더와의 통신을 위해서는 10cm 범위의 특수 모듈을 만들어야합니다.
-레이더가 5,5cm 범위에서 작동하는 AK를 기반으로 한 UAV AWACS 및 정보 보안 UAV의 공동 작업에서 발생하는 어려움.
즉, AWACS 레이더는 표적을 강조 할 수 없습니다. IS 레이더가 스텔스 모드에서 작동하거나 AWACS 레이더의 조명을 사용하여 레이더를 사용하여 표적 감지 범위를 늘리기 위해.
또 다른 단점은 목표 높이를 결정하는 정확도가 낮다는 것입니다. 예를 들어 150km 거리에 위치한 대함 미사일의 고도 측정 오류는 (추적 포함) 0,5km입니다. 이러한 오류는 원점 복귀 명령 방법을 사용하여 PR을 표시 할 수 없습니다.
레이더 파장을 더 줄이면 이러한 단점을 피할 수 있습니다.
2.2 λ = 5,5cm 범위에서 작동하는 레이더의 변형
이 버전에서는 λ를 줄일 수있는 가능성에 제한이 있습니다.
기존 AFAR에서 PPM은 절반 λ와 같은 단계로 설정됩니다. 따라서 λ를 반으로 줄이면 단위 면적당 설치된 PPM의 수가 XNUMX 배가됩니다.
PPM 5,5cm 가격이 PPM 75cm 가격의 80-10 %가 될 것이기 때문에 일부 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
또한 측면 AFAR의 왼쪽 및 오른쪽 부분을 생략 할 수 있습니다. AFAR의 중앙 부분에는 9216 PPM (144 * 64)이 포함됩니다. 펄스 전력 6W. 레이더의 총 비용은 25 천 900 백만 달러로 추정됩니다. 레이더 질량은 1000-XNUMXkg입니다.
5,5cm 범위의 추가 장점은 Patriot 방공 시스템 레이더를 억제 할 수 있다는 것입니다.
2.2.1 레이더 범위의 특성 λ = 5,5 cm
λ를 줄이면 레이더 빔 폭을 0,75 * 1,6 °로 줄일 수 있습니다.
이 버전의 레이더의 장점은 표적 높이 측정 오류가 1,6 배 감소하고 활공 탄약을 직접 제어 할 수 있다는 것입니다. 또한 UAV IS에 대한 표적 조명을 구성하고 MF 레이더 AK의 조명을 사용하고 정보를 MF 레이더로 직접 전송하는 기능도 있습니다.
단점은 측면 AFAR 영역이 감소하여 IS를 감지 할 때 감지 범위가 15 % 감소한다는 것입니다. 저고도 대함 미사일의 탐지 범위는 수직으로 더 좁은 빔을 사용하기 때문에 떨어지지 않습니다.
결과적으로 우리는 IS 30km의 경우 + 60 ° ~ -450 °의 방위각 범위에서 그리고 저고도 대함 미사일-220 km의 경우 측면 AFAR의 감지 범위를 얻습니다. 각도의 단일 측정 오류는 방위각에서 0,12 °, 고도에서 0,25 °입니다.
전방 45 ° 방위각에서의 탐지 범위는 IS의 경우 330km, 대함 미사일의 경우 160km입니다.
3. AWACS를 사용하여 육지 및 해상 표적 탐지
AWACS는 (지구 표면의 반사로 인해) 실제 빔 모드에서 지상 고정 타겟을 감지 할 수 없습니다. 실제로, 합성 빔 모드, 즉 측면 방향에서 움직이는 타겟 또는 고정 타겟을 감지하는 것이 가능합니다.
모든 UAV의 레이더는 움직이는 표적과 표적 근처에 위치한 고정 물체에 접근하는 속도의 차이로 인해 다른 고정 물체의 반사 배경에 대해 움직이는 표적을 감지합니다.
이 경우 목표 속도 벡터의 방사형 구성 요소 만 중요합니다. 즉, 레이더와 목표를 연결하는 선을 따라 향합니다. 감지 가능한 최소 목표 속도는 목표 방위각에 따라 달라집니다. 목표가 IS의 비행 방향에 가까울수록 목표 속도가 낮아집니다.
비행 방향에 수직 인 방향에있는 표적은 최악의 경우 감지됩니다. 그러나 AWACS는 목표물을 공격하지 않고 전투 지역을 순찰합니다. 즉, 그의 목표는 일반적으로 측면에 있습니다. 그런 다음 좁은 빔만 저속 표적을 감지 할 수 있습니다. 0,7 ° 빔 폭의 측면 AFAR을 사용하면 5-6km / h 이상의 반경 속도로 움직이는 표적을 감지 할 수 있습니다.
반대로 합성 빔 모드에서는 측면에있는 표적이 가장 잘 감지됩니다. 100 ~ 200km 범위의 고정 전차 등 표적에서 마크를 획득 할 수 있지만, 약 20 ~ 30km 범위의 장갑차 대상물로 마크를 인식 할 수 있습니다.
해양 표적은 2 ~ 3 포인트의 적당한 파도가있는 바다에서 반사되는 수준이 지상에서보다 훨씬 낮기 때문에 지상 표적보다 훨씬 쉽게 감지됩니다. 특히 AWACS 비행의 저고도에서는 간섭 수준이 감소합니다. 레이더 빔의 활공 각도가 1 ° 미만으로 판명되면 반사 수준이 1 ~ 2 배 더 감소합니다. 따라서 작은 대상도 감지 할 수 있습니다. 예를 들어, 이미지 강화 장치가 10 제곱미터 인 소형 보트입니다. m-200km 거리에서 원하는 비행 고도를 선택하십시오.
4. 결론
제안 된 선박용 AWACS UAV는 6 톤의 가벼운 무게에도 불구하고 기술적 특성에서 Hawkeye AWACS 항공기를 능가하며 A-100 AWACS보다 열등하지 않습니다.
낮은 원가 (30 천만 -40 천만 달러)와 낮은 연료 소비는 육상 기반 AWACS 시장에서도 높은 경쟁력을 보장합니다.
AWACS는 미사일의 수평 적 안내를 제공 할 수 있습니다.
AK에 배치되면 AWACS는 UAV IS의 동작 조정을 보장하고 심지어 발사 된 활공 탄약을 지시 할 수도 있습니다.
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