Ραντάρ Ενεργητικής Ηλεκτρονικής Σάρωσης (AESA) και συστήματα Υπέρυθρης Έρευνας και Ιχνηλάτησης (IRST) εναντίον απειλών χαμηλής παρατηρησιμότητας

Γεώργιος-Κωνσταντίνος Γαϊτανάκης*, Γεώργιος Λημναίος** και Κωνσταντίνος Χ. Ζηκίδης**

* Τμήμα Στρατιωτικών Επιστημών, Στρατιωτική Σχολή Ευελπίδων, Βάρη

** Τμήμα Αεροπορικών Επιστημών, Σχολή Ικάρων, Αχαρνές

 

[Απόδοση στα ελληνικά της ακόλουθης εργασίας, που δημοσιεύτηκε την 27-03-20:  Gaitanakis, G.-K., Limnaios, G. and Zikidis, K. (2020), «AESA radar and IRST against low observable threats», Aircraft Engineering and Aerospace Technology  https://doi.org/10.1108/AEAT-01-2020-0011]

Σύνοψη

Σκοπός – Τα σύγχρονα μαχητικά αεροσκάφη που χρησιμοποιούν ραντάρ ελέγχου πυρός τεχνολογίας ενεργητικής ηλεκτρονικής σάρωσης (AESA – Active Electronically Scanned Array) μπορούν να αποκαλύψουν και να ιχνηλατήσουν στόχους σε μεγάλες αποστάσεις, της τάξης των 50 ναυτικών μιλίων ή και περισσότερο. Η τεχνολογία χαμηλής παρατηρησιμότητας ή στελθ (stealth) έχει αμφισβητήσει τις ικανότητες των ραντάρ, μειώνοντας τις αποστάσεις αποκάλυψης / παρακολούθησης περίπου στο 1/3 (ή ακόμα περισσότερο, όσον αφορά ραντάρ μαχητικών αεροσκαφών). Ως εκ τούτου, τα συστήματα Υπέρυθρης Έρευνας και Ιχνηλάτησης (IRST – InfraRed Search & Track) εξετάστηκαν εκ νέου, ως εναλλακτική λύση στα ραντάρ. Η παρούσα εργασία διερευνά και συγκρίνει τις δυνατότητες και τους περιορισμούς αυτών των δύο τεχνολογιών, των ραντάρ AESA και των συστημάτων IRST, καθώς και της συνέργειάς τους μέσω συγχώνευσης δεδομένων αισθητήρων (sensor fusion).

Σχεδίαση/μεθοδολογία/προσέγγιση – Η απόσταση αποκάλυψης στόχου από ραντάρ AESA υπολογίζεται με τη βοήθεια της εξίσωσης ραντάρ και με ορισμένες υποθέσεις, λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας, χρησιμοποιώντας ως μελέτη περίπτωσης το μαχητικό F-16. Αναφορικά με τον αισθητήρα IRST, προτείνεται ένα νέο μοντέλο για την εκτίμηση της απόστασης ανίχνευσης, το οποίο βασίζεται στην εκπεμπόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία που προκαλείται λόγω αεροδυναμικής θέρμανσης.

Αποτελέσματα – Η μέγιστη απόσταση αποκάλυψης που παρέχεται από ένα ραντάρ AESA μπορεί να περιοριστεί λόγω της αυξημένης πλεονάζουσας θερμότητας που παράγεται και των σχετικών περιορισμών που αφορούν την ικανότητα ψύξης του φέροντος αεροσκάφους. Από την άλλη, τα συστήματα IRST επιδεικνύουν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ραντάρ εναντίον απειλών χαμηλής παρατηρησιμότητας. Το IRST θα μπορούσε να συνδυαστεί με ένα ασύρματο δίαυλο (datalink) και με τη βοήθεια συγχώνευσης δεδομένων να παράσχει ακριβή στοιχεία ιχνηλάτησης (track), επιτρέποντας την εξαπόλυση όπλου.

Πρωτοτυπία/αξία – Παρέχεται μία νέα προσέγγιση για την εκτίμηση απόστασης ανίχνευσης στόχου από σύστημα IRST. Η σύγκριση AESA/IRST προσφέρει πολύτιμη γνώση, ενώ επιτρέπει πιο αποτελεσματική σχεδίαση, στο στάδιο στρατιωτικών προμηθειών, καθώς και στο τακτικό επίπεδο.

Εισαγωγή

Τα περισσότερα μαχητικά αεροπλάνα σήμερα είναι εξοπλισμένα με ραντάρ που διαθέτουν κεραία μηχανικής σάρωσης, όπου η δέσμη κατευθύνεται με μηχανική εκτροπή της κεραίας με τη βοήθεια σερβομηχανισμών. Ένα τυπικό ραντάρ μαχητικού διαθέτει λυχνία οδεύοντος κύματος (Travelling Wave Tube – TWT) που εκπέμπει στη ζώνη συχνοτήτων X και μια επίπεδη σχισμοκεραία (slotted waveguide planar array antenna), σαρώνοντας έναν τομέα 120° έμπροσθεν του αεροσκάφους. Σε μια κεραία μηχανικής σάρωσης (mechanically steered array – MSA), όλα τα στοιχεία εκπομπής (σχισμές) διεγείρονται συμφασικά. Παραδείγματα ραντάρ ελέγχου πυρός πολλαπλών λειτουργιών με κεραία μηχανικής σάρωσης είναι το AN/APG-68(V)9 (Α/Φ F-16C/D Block 50/52+) και το RDY-2 (Α/Φ Mirage 2000-9/-5 Mk2).

Τα ραντάρ MSA είναι πλέον αρκετά ώριμα, με αξιοπρεπή απόδοση και αξιοπιστία. Εντούτοις, ο ρυθμός εκτροπής της συμβατικής κεραίας είναι περιορισμένος λόγω της αδράνειας, επιβάλλοντας έτσι περιορισμούς στο σχέδιο (μοτίβο) σάρωσης και κατά συνέπεια στην αποτελεσματική εκμετάλλευση μίας από τις πιο πολύτιμες παραμέτρους του ραντάρ: του χρόνου.

Με σκοπό τη δυνατότητα σχεδόν στιγμιαίου προσανατολισμού της δέσμης (beam steering), έχουν παρουσιασθεί οι διατάξεις ηλεκτρονικής σάρωσης. Τέτοιες διατάξεις αποτελούνται από έναν μεγάλο αριθμό στοιχείων εκπομπής και η δέσμη που σχηματίζεται μπορεί να προσανατολισθεί οπουδήποτε ελέγχοντας τη διαφορά φάσης ξεχωριστά για κάθε στοιχείο (Stimson et al., 2014). Αυτές οι κεραίες αναφέρονται συχνά ως φασικές διατάξεις. Ο ταχύτατος προσανατολισμός δέσμης μέσω του ηλεκτρονικού ελέγχου κατεύθυνσης δέσμης είναι το κύριο πλεονέκτημα των διατάξεων ηλεκτρονικής σάρωσης έναντι της μηχανικής, καθώς επιτρέπει ευέλικτο έλεγχο της δέσμης για ιχνηλάτηση μεμονωμένων στόχων ή ομάδων στόχων, καθώς και διάφορους ρυθμούς σάρωσης του χώρου (Kopp, 2012 ).

Μία φασική διάταξη όπως περιγράφηκε ανωτέρω εμπίπτει στην κατηγορία των διατάξεων παθητικής ηλεκτρονικής σάρωσης (Passive Electronically Scanned Array – PESA). Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούν έναν συμβατικό πομπό που βασίζεται σε μία ή δύο λυχνίες TWT, παρέχοντας την απαιτούμενη ισχύ υψηλής συχνότητας, και ένα στοιχείο μετατόπισης φάσης (Phase Shifter) που βρίσκεται αμέσως πριν από κάθε στοιχείο εκπομπής και ελέγχεται από υπολογιστή. Με τον τρόπο αυτό, τα υψηλά επίπεδα εκπεμπόμενης ισχύος που παρέχει η λυχνία TWT συνδυάζονται με τα οφέλη της ηλεκτρονικής σάρωσης. Παραδείγματα της κατηγορίας αυτής είναι το ραντάρ AN/APQ-164 (Α/Φ B-1B Lancer), το Zaslon (Α/Φ MiG-31), το αρχικό RBE-2 (που φερόταν στα πρώτα Α/Φ Rafale) και το Irbis-E (Α/Φ Su-35S), το οποίο φέρεται να παρέχει τη μεγαλύτερη απόσταση αποκάλυψης μεταξύ των σύγχρονων ραντάρ μαχητικών, τουλάχιστον σύμφωνα με τους ισχυρισμούς του κατασκευαστή του (έως 350-400 km για επερχόμενο στόχο με RCS ή ραδιοδιατομή 3 m²).

Η εξέλιξη της τεχνολογίας μονολιθικών μικροκυματικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (Monolithic Microwave Integrated Circuit – MMIC) επέτρεψε την τοποθέτηση όλων των απαραίτητων κυκλωμάτων σε μία μονάδα εκπομπής/λήψης (Transmit-Receive Module – TRM), καθιστώντας δυνατή την ανάπτυξη συστημάτων ραντάρ με διάταξη ενεργητικής ηλεκτρονικής σάρωσης (Active Electronically Scanned Array – AESA). Οι επίπεδες μονολιθικές τεχνικές κατεργασίας του αρσενίδιου του γαλλίου (Gallium Arsenide – GaAs) επέτρεψαν την παραγωγή τρανζίστορ ισχύος και μονολιθικών στοιχείων μετατόπισης φάσης. Ενώ η τεχνολογία PESA χρησιμοποιεί στοιχεία παθητικής μετατόπισης φάσης, τα TRM μίας διάταξης AESA συνδυάζουν πολλαπλά κυκλώματα MMIC για να παράγουν ανεξάρτητα ελεγχόμενους δέκτες, πομπούς και στοιχεία ελέγχου κατεύθυνσης δέσμης, συνήθως μέσω της φάσης (Kopp, 2012; Kassotakis, 2014).

Αφού εφαρμόστηκε σε επίγεια και ναυτικά συστήματα, η τεχνολογία AESA παρουσιάσθηκε στα μέσα της δεκαετίας του ‘90 σε συστήματα εναέριας επιτήρησης και ελέγχου, ενώ αργότερα ξεκίνησε η χρήση της σε μαχητικά αεροσκάφη, στην πιο απαιτητική ζώνη συχνοτήτων Χ. Σύγχρονα χαρακτηριστικά παραδείγματα ραντάρ μαχητικών αεροσκαφών είναι το AN/APG-79 των Α/Φ F/A-18E/F Super Hornet και EA-18G Growler, τα AN/APG-63(V)3 και APG-82(V)1 για την οικογένεια των Α/Φ F-15, το AN/APG-77 του Α/Φ F-22, το AN/APG-81 του Α/Φ F-35, το Zhuk AE για το Α/Φ MiG-35 και το (αναβαθμισμένο) RBE2-AA του Α/Φ Rafale. Σχεδόν όλα τα ραντάρ που αναπτύσσονται σήμερα εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία.

Ένας περιορισμός του GaAs είναι η πολύ χαμηλή θερμική του αγωγιμότητα. Το νιτρίδιο του γαλλίου (Gallium nitride – GaN) και το κράμα πυριτίου-γερμανίου (SiGe) αναδύονται ως πιθανά υλικά για μελλοντικές σχεδιάσεις TRM. Το SiGe παρέχει λιγότερη ισχύ από τα GaAs αλλά είναι σημαντικά φθηνότερο. Από την άλλη πλευρά, οι ενισχυτές ισχύος GaN είναι σε θέση να παρέχουν τουλάχιστον πέντε φορές περισσότερη ισχύ στις ίδιες διαστάσεις με τους ενισχυτές  GaAs, οπότε όλα τα προηγμένα προγράμματα ανάπτυξης AESA εξετάζουν την τεχνολογία GaN στα σχέδιά τους (Stimson et al., 2014; Piotrowicz et al., 2008).

Τα ραντάρ ανέκαθεν ανταγωνίζονταν με τα συστήματα ηλεκτρονικού πολέμου (ΗΠ). Η τεχνολογία AESA έχει προσφέρει μια σημαντική πρόοδο σε σχέση με τα συστήματα ΗΠ, επιτρέποντας την ακραία αναπήδηση συχνοτήτων (ακόμη και με μεταβολή της συχνότητας σε κάθε παλμό, σε τυχαία σειρά), δυσχεραίνοντας τα συστήματα ΗΠ να ανιχνεύσουν ότι φωτίζονται από ένα τέτοιο ραντάρ.

Ωστόσο, σχεδόν οποιοδήποτε ραντάρ μπορεί να ανιχνευθεί από ένα κατάλληλα ρυθμισμένο σύστημα ΗΠ, ενώ είναι επίσης ευάλωτο σε παρεμβολείς υψηλής ισχύος. Η κατάσταση γίνεται ακόμα πιο δύσκολη για τα ραντάρ με την έλευση των τεχνικών χαμηλής παρατηρησιμότητας, με στόχο τη μείωση της ραδιοδιατομής (Radar Cross Section – RCS).

Κατόπιν τούτων, επανεξετάσθηκε η αξιοποίηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας (Infrared Radiation – IR). Κάθε αντικείμενο με θερμοκρασία άνω του απόλυτου μηδενός εκπέμπει IR. Επομένως, κάθε αεροσκάφος είναι πηγή IR, λόγω της καύσης του καυσίμου, της αεροδυναμικής τριβής και της αντανάκλασης IR από τον ήλιο και τη γη. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μαχητικό αεροπλάνο μπορεί να ανιχνευθεί από έναν αισθητήρα IR επί του ψυχρού υποβάθρου του ουρανού. Αυτό αποτελεί κοινή γνώση από την εποχή που αναπτύχθηκε ο πύραυλος AIM-9 Sidewinder, στα τέλη της δεκαετίας του ’40.

Το F-14D Super Tomcat ήταν το τελευταίο αμερικανικό μαχητικό που ήταν εξοπλισμένο με σύστημα Υπέρυθρης Έρευνας και Ιχνηλάτησης (IRST – InfraRed Search & Track), το AN/AAS-42. Μετά την απόσυρσή του το 2006, υπήρξε ένα κενό, καθώς για μία περίπου δεκαετία δεν υπήρχε ανάλογη δυνατότητα στις ΗΠΑ, μέχρι την έλευση του F-35, αν και αυτό δεν διαθέτει εξειδικευμένο IRST (Gaitanakis et al., 2019). Όμως, ένας αναβαθμισμένος αισθητήρας IRST τύπου AAS-42 παραδόθηκε μέσα στην δεκαετία του 2000 σε Α/Φ F-15 που εξήγαγαν οι ΗΠΑ, ως μέρος του συνόλου αισθητήρων Tiger Eyes. Πιο πρόσφατα, το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ (USN) αποφάσισε να εξοπλίσει τα F/A-18E/F Super Hornet με έναν σύγχρονο αισθητήρα IRST, τύπου AN/ASG-34, για να είναι σε θέση να στοχοποιούν εναέρια οχήματα σε περιβάλλον απαγόρευσης ραντάρ. Στο πλαίσιο της αναβάθμισης Block III του Α/Φ Super Hornet, εξετάζεται η Τεχνολογία Δικτύου Τακτικής Στόχευσης (Tactical Targeting Network Technology – TTNT), που επιτρέπει τη συγχώνευση δεδομένων αισθητήρων μεταξύ πολλαπλών αεροσκαφών. Με τον τρόπο αυτόν, δύο Α/Φ Super Hornet, τα οποία είναι εξοπλισμένα με IRST και μοιράζονται δεδομένα μέσω του δικτύου ΤΤΝΤ, μπορούν να αναχαιτίσουν στόχους από διαφορετικές γωνίες και να υπολογίσουν την ακριβή θέση τους μέσω τριγωνισμού, με ακρίβεια που επιτρέπει την στοχοποίηση (Freedberg, 2018). Επιπρόσθετα, αυτό μπορεί να επιτευχθεί παθητικά, χωρίς να προδίδεται η θέση τους με την χρήση ραντάρ.

Στην Ευρώπη, όλα τα σύγχρονα μαχητικά, δηλαδή τα Α/Φ  Rafale, Eurofighter Typhoon και Gripen NG, διαθέτουν προηγμένα συστήματα IRST, για ανίχνευση αέρος-αέρος μεγάλης εμβέλειας. Όσον αφορά τα ρωσικά μαχητικά, το IRST αποτελεί βασικό τους εξοπλισμό εδώ και 3-4 δεκαετίες. Η Κίνα προχωρά επίσης με γρήγορα βήματα στον υπόψη τομέα.

Όσον αφορά την εναέρια μάχη, το ραντάρ είναι ο πιο σημαντικός αισθητήρας επί του αεροσκάφους, προσφέροντας αποκάλυψη, ιχνηλάτηση και έλεγχο πυρός. Το IRST μπορεί να συμπληρώσει ή ακόμα και να υποκαταστήσει το ραντάρ σε ορισμένες περιπτώσεις, π.χ., έναντι δυσδιάκριτων απειλών (stealth). Ωστόσο, και οι δύο αισθητήρες μπορούν να παρέχουν πληροφορίες μόνο για τον εμπρόσθιο τομέα. Προκειμένου να «χτίσει» σφαιρική επίγνωση κατάστασης, ο χειριστής πρέπει να λάβει υπόψη του άλλους αισθητήρες ή πηγές πληροφοριών, όπως τον δέκτη προειδοποίησης ραντάρ (Radar Warning Receiver – RWR), τα ίχνη που διαβιβάζονται μέσω τακτικού δικτύου δεδομένων, οποιουσδήποτε άλλους διαθέσιμους ηλεκτρο-οπτικούς αισθητήρες και, τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, τα μάτια του. Είναι προφανές ότι απαιτείται κάποια διαδικασία συγχώνευσης δεδομένων από πολλαπλούς αισθητήρες, για να αντιμετωπιστεί το ζήτημα της ιχνηλάτησης στόχου βάσει μετρήσεων από διαφορετικές πηγές και να αποφευχθούν τα πολλαπλά ίχνη. Σε πολεμικές επιχειρήσεις είναι απαραίτητη η χρήση διαφόρων αισθητήρων, καθώς κάθε αισθητήρας εμφανίζει ορισμένα πλεονεκτήματα και περιορισμούς, ενώ η συνέργειά τους παρέχει μια επιχειρησιακά ωφέλιμη σύζευξη.

Στην επόμενη ενότητα θα αναπτυχθούν θέματα που αφορούν την τεχνολογία AESA, αναλύοντας την περίπτωση αναβάθμισης από MSA σε AESA και τους σχετικούς περιορισμούς. Στη συνέχεια, θα εξετασθούν οι δυνατότητες των IRST, παρέχοντας μία σύγκριση μεταξύ ραντάρ και IRST εναντίον δυσδιάκριτων (stealth) αεροσκαφών. Τέλος, θα συζητηθούν τα οφέλη της συγχώνευσης δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων.

Περί της χρήσης των ραντάρ AESA

Ένα ραντάρ μαχητικού τεχνολογίας AESA αποτελείται από έναν μεγάλο αριθμό (1000-2000) TRΜ, καθένα εκ των οποίων περιλαμβάνει έναν ενισχυτή υψηλής ισχύος, ένα στοιχείο εκπομπής (τυπικά ένα δίπολο ή μία μικροκυματική σχισμή), έναν ενισχυτή χαμηλού θορύβου (Low Noise Amplifier – LNA), έναν ενισχυτή μεταβλητού κέρδους, ένα στοιχείο μεταβλητής μετατόπισης φάσης και ένα ψηφιακό κύκλωμα ελέγχου. Κάθε TRM ελέγχεται ανεξάρτητα, παράγοντας και εκπέμποντας το δικό του σήμα, επιτρέποντας εξελιγμένες δυνατότητες, όπως πολλαπλές παράλληλες “υποδέσμες” σε διαφορετικές συχνότητες.

Όλα τα υφιστάμενα ραντάρ AESA μαχητικών Α/Φ βασίζονται στην τεχνολογία GaAs. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα στοιχεία αυτά παρουσιάζουν χαμηλή θερμική απόδοση. Η θερμότητα πρέπει να απάγεται εκτός της διάταξης με τη βοήθεια ψυκτικού υγρού, συνήθως πολυ-αλφα-ολεφίνης (Poly-Alpha-Olefin ή PAO). Η τεχνολογία GaN προσφέρει πολύ μεγαλύτερη ισχύ και απόδοση και εξετάζεται σε όλες τις νέες εφαρμογές ραντάρ και παρεμβολέων. Έχουν ήδη αναπτυχθεί ισχυροί και αποτελεσματικοί ενισχυτές MMIC τεχνολογίας GaN στη ζώνη συχνοτήτων X (Piotrowicz et al., 2008). Οι περισσότεροι κατασκευαστές επενδύουν στην πολλά υποσχόμενη τεχνολογία GaN, σκοπεύοντας να εισαγάγουν αναβαθμισμένες εκδόσεις υφιστάμενων AESA.

Πλεονεκτήματα τεχνολογίας AESA

Τα ραντάρ AESA προσφέρουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα παραδοσιακά ραντάρ MSA, καθώς και σε σχέση με τα ραντάρ τεχνολογίας PESA:

  • Εξαιρετική ευελιξία δέσμης: η δέσμη δεν έχει αδράνεια, οπότε μπορεί να κινηθεί στιγμιαία από το ένα μέρος στο άλλο ή να παραμείνει σε έναν στόχο, όπως απαιτείται. Δεν χάνεται χρόνος για την κίνηση της κεραίας, ενώ δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη, προκαλώντας φθορά. Η διαμόρφωση δέσμης και η ευελιξία κατεύθυνσης δέσμης επιτρέπουν την αλλαγή παραμέτρων δέσμης σε πολύ υψηλούς ρυθμούς. Είναι επίσης δυνατό να υπάρχουν πολλαπλές μεμονωμένες κατευθυνόμενες δέσμες.
  • Είναι δυνατή η εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών λειτουργιών, όπως χαρτογράφηση, παρακολούθηση εδάφους ή αποφυγή εδάφους, αναζητήσεις εναέριου στόχου και χερσαίου/θαλάσσιου στόχου και διασύνδεση δεδομένων.
  • Οι δέκτες AESA διαθέτουν συνήθως χαμηλότερο δείκτη θορύβου (noise figure), καθώς η διαδρομή και η επακόλουθη απώλεια μεταξύ του ακτινοβολούντος στοιχείου και του πρώτου σταδίου δέκτη (LNA) είναι μικρότερη.
  • Η δυνατότητα αναπήδησης συχνότητας (frequency agility) σε ένα μεγάλο εύρος (1 GHz ή περισσότερο) και της τυχαίας μεταβολής άλλων παραμέτρων, ακόμα και από παλμό σε παλμό, όπως το χρονικό εύρος παλμού (pulsewidth) και η συχνότητα επανάληψης παλμών (Pulse Repetition Frequency – PRF), καθώς και άλλες τεχνικές (όπως η διαχείριση ισχύος, οι χαμηλοί πλευρικοί λοβοί και η ακανόνιστη σάρωση), εμποδίζουν RWR παλαιότερης τεχνολογίας να ανιχνεύσουν ένα ραντάρ AESA. Αυτή η ικανότητα ονομάζεται “χαμηλή πιθανότητα υποκλοπής” (Low Probability of Intercept – LPI) και είναι πολύ κρίσιμη, ιδίως όσον αφορά αεροσκάφη στελθ (stealth).
  • Πέραν της χαμηλής πιθανότητας υποκλοπής, είναι δύσκολο να παρεμβληθεί ένα ραντάρ με έντονη αναπήδηση συχνότητας. Ακόμα περισσότερο, στην περίπτωση παρεμβολής ενός ραντάρ AESA, αυτό μπορεί να τεθεί σε παθητική λειτουργία (μόνο λήψη) και να χρησιμοποιήσει τα σήματα παρεμβολής για την ιχνηλάτηση του επιτιθέμενου στόχου.
  • Ένα ραντάρ AESA βοηθά επιπλέον στη μείωση της ραδιοδιατομής του φέροντος αεροσκάφους, με την κατάργηση της κεραίας μηχανικής σάρωσης, καθώς η ίδια αποτελεί σημαντικό ανακλαστήρα. Με άλλα λόγια, οι συνήθεις κεραίες ραντάρ προκαλούν μία σημαντική αύξηση της ραδιοδιατομής σε περίπτωση “αντικριστής” θέασης από αντίπαλο ραντάρ (broadside). Η χρήση μίας διάταξης AESA με κατάλληλη κλίση, βοηθά ένα αεροσκάφος στελθ να παραμένει δυσδιάκριτο, αποφεύγοντας την ανάκλαση και επιστροφή των ραδιοκυμάτων πίσω στο (επίγειο) ραντάρ.
  • Τα ραντάρ AESA παρουσιάζουν πολύ καλύτερη αξιοπιστία σε σχέση με τα συμβατικά ραντάρ, λόγω του μεγάλου αριθμού TRM και της παράλειψης κινούμενων μερών, απαιτήσεων υψηλής τάσης και εξάρτησης από ένα μοναδικό κρίσιμο υλικό, όπως η λυχνία TWT. Επιπρόσθετα, επιδεικνύουν μειωμένη υποβάθμιση (graceful degradation), λαμβάνοντας υπόψη ότι ακόμα και αν ένας σημαντικός αριθμός TRM τεθεί εκτός λειτουργίας, το ραντάρ εξακολουθεί να λειτουργεί, αν και με λίγο μειωμένη ισχύ.
  • Τα ραντάρ AESA μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ένας ισχυρός παρεμβολέας.
  • Τα ραντάρ AESA μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ένας δίαυλος δεδομένων υψηλής απόδοσης.
  • Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, αναμένεται να επιφέρουν χαμηλότερο κόστος υποστήριξης.

Μειονεκτήματα – περιορισμοί διατάξεων AESA

Όλα τα ανωτέρω πλεονεκτήματα έχουν επαρκώς τεκμηριωθεί στη βιβλιογραφία (και έχουν δεόντως διαφημιστεί). Από την άλλη, τα ραντάρ AESA υποφέρουν από ορισμένα ζητήματα, τα οποία θα παρουσιαστούν εκτενέστερα στις ακόλουθες ενότητες.

Απώλεια απόδοσης λόγω γωνίας της δέσμης ως προς την κάθετο στην επιφάνεια της κεραίας (off-boresight angle)

Καθώς η γωνία θ μεταξύ της καθέτου στην επιφάνεια της κεραίας (boresight) και της δέσμης αυξάνει, το κέρδος της κεραίας, το εύρος της δέσμης και επομένως η κατευθυντικότητα και η γωνιακή ανάλυση χειροτερεύουν, ως συνάρτηση του cos(θ). Αυτό είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό των φασικών διατάξεων, λόγω της γεωμετρίας, το οποίο πρακτικά περιορίζει τη χρήση τους έως μία γωνία 60° από την κάθετο στην επιφάνεια της κεραίας.

Εικ. 1. Το κέρδος της κεραίας AESA ως συνάρτηση της γωνίας που σχηματίζει η δέσμη ως προς την κάθετο στην επιφάνεια της κεραίας (off-boresight angle), υποθέτοντας ότι η απώλεια απόδοσης (scan loss) είναι cos1.3θ.

Αναφορικά με το κέρδος, η απώλεια απόδοσης σάρωσης θα ήταν αναμενόμενο να είναι ανάλογη με το cosθ, καθώς αυτή είναι η μείωση στην προβαλλόμενη επιφάνεια (Skolnik, 2001). Όμως στην πράξη, αυτή είναι η ελάχιστη απώλεια, λόγω της μη προσαρμογής της ενεργούς σύνθετης αντίστασης (ή αμοιβαίας σύζευξης) στο επίπεδο του εκπέμποντος στοιχείου. Η επιπρόσθετη συνεισφορά στην απώλεια κέρδους είναι της τάξης του cos0.3θ  έως cos0.5θ, ανάλογα με τη συγκεκριμένη κεραία, οπότε η συνολική μείωση είναι cos1.3θ έως cos1.5θ. Γενικά, η απώλεια απόδοσης είναι ανάλογη κάποιας δύναμης του συνημιτόνου cosnθ, όπου η τιμή  n≈1.5 χρησιμοποιείται συχνά για σκοπούς σχεδίασης συστήματος (Mailloux, 2005). Η επίδραση της απώλειας απόδοσης ως συνάρτηση της γωνίας  της δέσμης ως προς την κάθετο της κεραίας απεικονίζεται στην Εικ. 1, υποθέτοντας μία διάταξη καλής ποιότητας, όπου n=1.3.

Προφανώς, αυτό έχει επίπτωση και στη μέγιστη απόσταση αποκάλυψης. Εντούτοις, η μείωση της εμβέλειας σε μεγάλες γωνίες της δέσμης ως προς την κάθετο δεν είναι τόσο έντονη όσο υπονοείται στην Εικ. 1, καθώς η μέγιστη απόσταση είναι ανάλογη της τετραγωνικής ρίζας του κέρδους της κεραίας.

Αυτό το μειονέκτημα μπορεί να αντιμετωπιστεί με τη χρήση μιας διάταξης με δυνατότητα κίνησης, όχι για σκοπούς σάρωσης αλλά για να είναι σε θέση να κατευθύνει την κεραία προς την περιοχή ενδιαφέροντος. Αυτός είναι ο λόγος που το ραντάρ PESA Irbis-E του Α/Φ Su-35S ή το AESA CAPTOR-E που έχει προταθεί για το Α/Φ Eurofighter Typhoon και το Raven ES-05 για το Gripen NG διαθέτουν κάποιο είδος μηχανισμού επανατοποθέτησης (repositioner) ή διάταξης κυλιόµενου δίσκου (swashplate), ο οποίος φαίνεται στην Εικ. 2. Μια άλλη προσέγγιση θα ήταν η χρήση πολλαπλών σταθερών διατάξεων, όπως στην περίπτωση του Α/Φ Su-57, το οποίο, εκτός από το κύριο ραντάρ μπροστά, χρησιμοποιεί δύο πλαϊνές διατάξεις, για αυξημένη γωνιακή κάλυψη.

Εικ. 2. Το ραντάρ AESA Raven ES-05 και η κάλυψή του: με τη χρήση διάταξης κυλιόμενου δίσκου (swashplate), η οποία επιτρέπει στην κεραία να επανατοποθετηθεί ως προς την κύλιση (roll-repositionable antenna), το ραντάρ παρέχει πλήρη κάλυψη ±100º, επιτρέποντας «στο αεροσκάφος να απομακρυνθεί μετά την εκτόξευση πυραύλου, διατηρώντας παράλληλα τη δυνατότητα ενημέρωσης του πυραύλου μέσω διαύλου δεδομένων», σύμφωνα με τον κατασκευαστή (πηγή: Leonardo MW Ltd).

Εκτός από τη διεύρυνση της κάλυψής του σε τομέα ±100° ή ακόμα περισσότερο (π.χ. ±120° για το Su-35S), η κεραία του ραντάρ μπορεί να στραφεί με αυτόν τον τρόπο στην περιοχή ενδιαφέροντος, παρουσιάζοντας το υψηλότερο κέρδος και τη μέγιστη απόσταση ανίχνευσης. Επιπλέον, μια τέτοια ικανότητα θα επέτρεπε στο μαχητικό να εκτελέσει στροφή 90° αμέσως μετά την εκτόξευση ενός πυραύλου αέρος-αέρος στην μέγιστη εμβέλειά του, πετώντας κάθετα στην τροχιά του αντιπάλου (beaming), στερώντας από τον αντίπαλο τη δυνατότητα να ιχνηλατεί το μαχητικό, καθώς αυτό βρίσκεται στο «Doppler notch» του. Την ίδια στιγμή, με το ραντάρ AESA στραμμένο προς την κατεύθυνση του αντιπάλου, το μαχητικό είναι σε θέση να τον ιχνηλατεί και να ενημερώνει τον πύραυλο μέσω διαύλου δεδομένων (datalink).

Το θέμα αυτό έχει επισημανθεί στο παρελθόν. Ενδεικτικά, το 2009 διατυπώθηκε η θέση ότι η διάταξη κυλιόµενου δίσκου (swashplate) εμφανίσθηκε ως λύση σε αυτό ακριβώς το πρόβλημα, λαμβάνοντας υπόψη ότι «η σταθερή διάταξη χάνει την απόδοσή της σε μεγάλες γωνίες της δέσμης ως προς την κάθετο, ενώ σε γωνίες άνω των 45° το ραντάρ είναι λιγότερο αποτελεσματικό από ένα ραντάρ MSA» (Sweetman, 2009).

Απαιτήσεις ισχύος και ψύξεως

Αναφορικά με την αποδοτικότητα ισχύος των TRΜ, η συνηθέστερη μονάδα μέτρησης είναι η απόδοση προστιθέμενης ισχύος (Power Added Efficiency – PAE), η οποία αναφέρεται στην αποδοτικότητα του τελικού σταδίου, δηλαδή του ενισχυτή υψηλής ισχύος (High Power Amplifier – HPA). Επί του παρόντος, η απόδοση ΡΑΕ ενισχυτών υψηλής ισχύος τεχνολογίας GaAs μπορεί να υπερβεί το 40% στη ζώνη συχνοτήτων X, ενώ ενισχυτές τεχνολογίας GaN μπορούν να προσφέρουν πάνω από 50%. Από την άλλη, λυχνίες TWT μπορούν να παράσχουν απόδοση άνω του 60%.

Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα στοιχεία σε κάθε TRM που καταναλώνουν ισχύ, όπως το κύκλωμα μεταγωγής, το LNA και το κύκλωμα ελέγχου (Stimson et al., 2014). Αυτή είναι η έμμεσα δαπανώμενη ισχύς (overhead power). Προφανώς, η συνολική απόδοση του TRM είναι σημαντικά χαμηλότερη από την PAE. Επομένως, η PAE δεν αντικατοπτρίζει τη μέση αποδοτικότητα, δηλαδή, το λόγο της μέσης ισχύος εξόδου προς τη μέση ισχύ εισόδου συνεχούς ρεύματος της διάταξης. Λόγω της παλμικής λειτουργίας των TRM (όπου καταναλίσκεται ισχύς ακόμα κι όταν το TRM δεν εκπέμπει) και της έμμεσα δαπανώμενης ισχύος, η συνολική αποδοτικότητα του TRM είναι πολύ χαμηλότερη από την PAE (Raab et al., 2002) και θα μπορούσε να φτάνει έως και 11.5%, όπως στην περίπτωση που περιγράφεται στο (Klaassen et al., 1999).

Στο (Schaeffner et al., 1998), παρατίθεται ένα διάγραμμα της συνολικής αποδοτικότητας ενός TRM ως συνάρτηση της PAE, για τρέχουσα (σημ. το 1998) και μελλοντική τεχνολογία στοιχείων. Σύμφωνα με το εν λόγω διάγραμμα, εξετάζοντας TRM τεχνολογίας GaAs με PAE 35% και κύκλο λειτουργίας (duty cycle) 10%, η συνολική αποδοτικότητα των TRM εκτιμάται στο 20% (λαμβάνοντας υπόψη τα «μελλοντικά TRM»). Αυτό σημαίνει ότι για κάθε ένα kW εκπεμπόμενης ισχύος, θα πρέπει να απορροφώνται 4 kW θερμικών απωλειών, μόνο για τη διάταξη (μη συμπεριλαμβανομένων των υπολοίπων τμημάτων του ραντάρ).

Κόστος προμήθειας

Τα ραντάρ AESA είναι πιο ακριβά σε σχέση με τα ανάλογα ραντάρ MSA. Έχει αναφερθεί ότι ένα ραντάρ AESA κοστίζει περίπου 50% περισσότερο από ένα αντίστοιχο ραντάρ MSA. Όμως, η τάση στο κόστος των TRM είναι πτωτική, λαμβάνοντας υπόψη την αυξανόμενη ζήτηση και τις εξελίξεις στη σχετική τεχνολογία και τις τεχνικές παραγωγής. Έτσι, ενώ ένα TRM στη ζώνη συχνοτήτων Χ κόστιζε $1000-$3000, οι τιμές σήμερα είναι πολύ χαμηλότερες και αναμένονται να μειωθούν έτι περαιτέρω.

Η εξίσωση ραντάρ για ραντάρ AESA

Η απόσταση αποκάλυψης ενός ραντάρ εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένης της ραδιοδιατομής του στόχου. Για να γίνει εκτίμηση και σύγκριση των αποστάσεων αποκάλυψης μεταξύ διαφορετικών ραντάρ AESA, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί η γνωστή εξίσωση ραντάρ και να γίνουν αρκετές υποθέσεις.

Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση που περιγράφεται στο 4ο κεφάλαιο του (Wirth, 2001), ο απαιτούμενος λόγος σήματος-προς-θόρυβο (S/N) στην έξοδο του δέκτη έχει ως ακολούθως:

όπου: Pm είναι η μέση εκπεμπόμενη ισχύς, Gt είναι το κέρδος εκπομπής της κεραίας, Gr το κέρδος λήψης της κεραίας, λ το μήκος κύματος, σ η ραδιοδιατομή του στόχου, Td ο χρόνος παραμονής της δέσμης στον στόχο (dwell time), R η απόσταση του στόχου, k η σταθερά Boltzmann, T0 η θερμοκρασία του δέκτη, F ο δείκτης θορύβου του δέκτη, L οι διάφορες απώλειες και Li η απώλεια ολοκλήρωσης. Επιλύοντας την εξίσωση ως προς R και λαμβάνοντας υπόψη ότι  Pt = Np, όπου N το πλήθος των TRM και p η μέση ισχύς καθενός TRM, καθώς και ότι Gt = Gr = πN (το οποίο ισχύει στην κατεύθυνση που είναι κάθετη στην επιφάνεια της κεραίας), η ανωτέρω εξίσωση γίνεται:

Στα σύγχρονα ραντάρ με ηλεκτρονική ανίχνευση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η έννοια του “ενεργού συντελεστή ανιχνευσιμότητας” (effective detectability factor) Dx(n’), αντί για τον απαιτούμενο λόγο S/N (Barton, 2013). Ο όρος αυτός λαμβάνει υπόψη την ολοκλήρωση n παλμών, την κατηγορία διακύμανσης της ραδιοδιατομής του στόχου (υποδηλώνεται με τον δείκτη x), την πιθανότητα εντοπισμού (probability of detection), τον ρυθμό εσφαλμένων συναγερμών (false alarm rate) και διάφορες απώλειες. Ακολουθώντας την ενότητα 1.4 του (Barton, 2013) και την εξίσωση 1.22 που εμφανίζεται εκεί, χωρίς τον συντελεστή διάδοσης (path propagation factor), η εξίσωση ραντάρ γίνεται:

όπου Ts είναι η ολική θερμοκρασία συστήματος, Lt η απώλεια γραμμής μεταφοράς και Lα οι ατμοσφαιρικές απώλειες απορρόφησης δύο διαδρομών.

Μελέτη περίπτωσης του F-16: αναβάθμιση με αντικατάσταση του ραντάρ MSA από ραντάρ AESA

Επί του παρόντος, το τελευταίο ραντάρ MSA σε Α/Φ F-16 είναι το AN/APG-68(V)9 της Northrop Grumman. Σύμφωνα με ανοικτές πηγές, η εμβέλεια του ραντάρ έναντι ενός τυπικού στόχου ραδιοδιατομής 1 m² υποτίθεται ότι είναι 38 ναυτικά μίλια (ν.μ.), όπως στο (Touzopoulos et al., 2017). Η απαιτούμενη ισχύς εισόδου είναι 5.6 kVA, όπως αναφέρεται σε σχετικό φυλλάδιο κατασκευαστή, καθώς και σε άλλες πηγές (Tri, 2005). Το αεροσκάφος παρέχει ψύξη στο ραντάρ μέσω ροής αέρα, η οποία έχει αναφερθεί ότι είναι σχετικά οριακή σε σχέση με τις απαιτήσεις του ραντάρ (Tri, 2005). Η δυνατότητα ψύξεως του ραντάρ από το αεροσκάφος αναμένεται να είναι μικρότερη από 5.6 kW (μπορεί να υποτεθεί ότι είναι 5.5 kW).

Μετά από το APG-77 του F-22, το APG-80 του F-16 Block 60, καθώς και το APG-81 του F-35, η Northrop Grumman ανέπτυξε το SABR (Scalable Agile Beam Radar ή “προσαρμοζόμενο ραντάρ ευέλικτης δέσμης”) στα μέσα της δεκαετίας του 2000, ως πιθανή επιλογή αναβάθμισης για τον υφιστάμενο στόλο Α/Φ F-16, σχεδιασμένο κατά τρόπο που να μπορεί να τοποθετηθεί χωρίς να απαιτούνται μείζονες τροποποιήσεις στο αεροσκάφος. Αργότερα, τυποποιήθηκε επίσημα ως AN/APG-83. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, μπορεί να εγκατασταθεί στο F-16 με τους υφιστάμενους περιορισμούς δομής, ισχύος και ψύξης, χωρίς ανάγκη τροποποίησης κατηγορίας “Group A” για το αεροσκάφος.

Μπορεί να υποτεθεί ότι το APG-83 διαθέτει τον ίδιο αριθμό TRM με αυτόν του APG-80, δηλαδή 1020 TRM, όπως έχει αναφερθεί στο (Aircraft 101, 2016) βάσει πραγματικής καταμέτρησής τους σε φωτογραφία του συστήματος. Θεωρώντας ότι χρησιμοποιούνται TRM τεχνολογίας GaAs, ισχύος 10 W έκαστο, η μέγιστη ισχύς είναι της τάξης των 10 kW. Εντός του ραντάρ χρησιμοποιείται υδρόψυξη, με σκοπό την απαγωγή θερμότητας από την διάταξη της κεραίας και τα άλλα τμήματα του ραντάρ. Αυτό το Σύστημα Περιβαλλοντικού Ελέγχου περιλαμβάνει γραμμές ψύξης, αντλία, φίλτρο και εναλλάκτη θερμότητας, για τη μεταφορά της θερμότητας στο σύστημα αερόψυξης του αεροσκάφους.

Εκτός από τη διάταξη της κεραίας, το ραντάρ περιλαμβάνει και άλλες μονάδες που αντικαθίστανται στην γραμμή πτήσης (Line Replaceable Unit – LRU), όπως το LRU Receiver Exciter Processor (REP) και το συγκρότημα βάσης του ραντάρ, που περιλαμβάνει το σύστημα ψύξεως. Υποθέτοντας ότι αυτά τα δύο LRU παράγουν θερμικές απώλειες περίπου 1 kW και 0.5 kW αντίστοιχα, το άνω όριο θερμικής ισχύος που επιτρέπεται να αποβάλλει η διάταξη κεραίας είναι περίπου 4 kW, ώστε η συνολική αποβαλλόμενη θερμική ισχύς να μην υπερβαίνει τα 5.5 kW.

Λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογία GaAs για τα TRM που ήταν διαθέσιμη την εποχή που αναπτυσσόταν το SABR, μπορεί να υποτεθεί ότι η PAE ήταν της τάξης του 35%, ενώ η συνολική αποδοτικότητα του TRM εκτιμάται στο 20%, όπως αναφέρθηκε ανωτέρω. Επομένως, η μέση εκπεμπόμενη ισχύς μπορεί να είναι μέχρι το 1 kW και ο κύκλος λειτουργίας δεν μπορεί να υπερβεί το 10%, περιορίζοντας την παράμετρο αυτή στο χαμηλό άκρο, σύμφωνα με τον Πίνακα 5.2 στο (Skolnik, 2008). Ένας υψηλότερος κύκλος λειτουργίας σε χαμηλότερη από την μέγιστη ισχύ θα είχε ως αποτέλεσμα πολύ μικρότερη αποδοτικότητα, οπότε η περίπτωση αυτή δεν εξετάστηκε.

Αυτός ο περιορισμός έχει δυσμενείς συνέπειες στην απόσταση αποκάλυψης, καθώς η μέση ισχύς είναι κρίσιμος παράγοντας. Το θέμα σχετικά με τους περιορισμούς της αερόψυξης και τη δυνατότητα λειτουργίας των TRM του ραντάρ στην μέγιστη απόδοσή τους, λόγω της θερμότητας που παράγουν, έχει τεθεί στο παρελθόν (Johnson, 2018). Για τον λόγο αυτόν, το F-16E/F Block 60 σχεδιάστηκε λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις ψύξεως του APG-80, με παροχή ψύξης στο ραντάρ μέσω ψυκτικού υγρού. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα αεροσκάφη που διαθέτουν ραντάρ AESA βασίζονται σε υδρόψυξη.

Εκτίμηση της απόστασης αποκάλυψης ενός AESA

Σχετικά με την εκτίμηση των αποστάσεων αποκάλυψης, χρησιμοποιήθηκε το AESA Radar Calculator (Afihandarin, 2019), ένα υπολογιστικό φύλλο που βασίζεται στην εξ. (3). Αυτό αποδείχθηκε πολύτιμο εργαλείο, καθώς έχει τη δυνατότητα να λάβει υπ’ όψιν πολλές παραμέτρους της εξίσωσης ραντάρ.

Οι κύριες παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό της απόστασης αποκάλυψης του APG-83 ήταν οι ακόλουθες, ενώ όλες οι υπόλοιπες παράμετροι τέθηκαν στις προεπιλεγμένες τιμές, όπως στο (Afihandarin, 2019):

  • Τύπος κεραίας: Επίπεδη (ραντάρ εντός ρύγχους αεροσκάφους)
  • Συχνότητα λειτουργίας ραντάρ: 9.5 GHz
  • Συχνότητα επανάληψης παλμών (Pulse Repetition Frequency – PRF): 100 kHz
  • Εύρος παλμού: 1 μs (ώστε να επιτυγχάνεται κύκλος λειτουργίας 10%)
  • Μέρος του χρόνου που το ραντάρ χρησιμοποιείται για έρευνα: 100%
  • Τομέας σάρωσης: 120° × 11°
  • Αλγόριθμος στάθμισης διαφράγματος (aperture weighting algorithm): Taylor 40 dB
  • Χρόνος παραμονής δέσμης (dwell time): 0.025 s
  • Καιρικές συνθήκες: καθαρός αέρας
  • Πιθανότητα εντοπισμού (probability of detection): 90%
  • Χρόνος εσφαλμένου συναγερμού (false alarm time): 120 s

Ορισμένες διορθώσεις ήσσονος σημασίας θεωρήθηκαν απαραίτητες στον υπολογισμό του ενεργού συντελεστή ανιχνευσιμότητας (effective detectability factor) στο (Afihandarin, 2019), ώστε να ακολουθείται η εξ.(4.58) στην ενότητα 4.4.7 του (Barton, 2013). Κατά συνέπεια, όλες οι τιμές των μεταβλητών της εξ.(3) παρατίθενται στον Πίνακα 1, εκπεφρασμένες επίσης σε dB.

Σύμφωνα με την ανωτέρω προσέγγιση, το APG-83 αναμένεται να προσφέρει απόσταση αποκάλυψης 47 ν.μ. έναντι ενός τυπικού στόχου με ραδιοδιατομή 1 m². Αυτό ισχύει για την κατεύθυνση που είναι κάθετη στην επιφάνεια της κεραίας, καθώς όσο αυξάνεται η γωνία που σχηματίζει η δέσμη ως προς την κάθετο το κέρδος μειώνεται λόγω απώλειας απόδοσης, όπως εξηγήθηκε (βλ. Εικ. 3).

Επιχειρώντας σύγκριση του APG-83 με τον προκάτοχό του, το APG-80, θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν αναμένονται περιορισμοί λόγω ψύξης στο F-16 Block 60. Επομένως, διατηρώντας όλες τις παραμέτρους ως ανωτέρω και θέτοντας μόνο την PRF στα 200 kHz, αυξάνοντας τοιουτοτρόπως τον κύκλο λειτουργίας στο 20%, και ακολουθώντας την ίδια διαδικασία του (Afihandarin, 2019), η αναμενόμενη απόσταση αποκάλυψης έναντι του ιδίου στόχου ανέρχεται στα 64 ν.μ. Το αποτέλεσμα αυτό είναι εύλογο, δεδομένου ότι έχει αναφερθεί πως το ραντάρ αυτό ανήκει στην κατηγορία των 60 ν.μ. (Moir and Seabridge, 2006).

Πίνακας 1     Εκτίμηση απόστασης αποκάλυψης για το AN/APG-83

Σε κάθε περίπτωση, η πρόβλεψη της απόστασης αποκάλυψης είναι μια πολύπλοκη εργασία, που περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό παραμέτρων, οι περισσότερες εκ των οποίων είναι άγνωστες. Επιπλέον, υπάρχουν πολλές διαφορετικές λειτουργίες ραντάρ, με διαφορετικές επιδόσεις, ενώ η συμπεριφορά ενός πραγματικού στόχου είναι δύσκολο να μοντελοποιηθεί. Επομένως, όλοι οι ανωτέρω υπολογισμοί πρέπει να θεωρηθούν ως ενδεικτικές εκτιμήσεις, με βάση τα καλύτερα διαθέσιμα μοντέλα.

Εικ. 3. Εκτιμώμενες αποστάσεις αποκάλυψης ως προς τη γωνία της δέσμης σε σχέση με την κάθετο στην επιφάνεια της κεραίας (scan angle) έναντι στόχου με ραδιοδιατομή 1 m², για τα ραντάρ AN/APG-68(V)9, AN/APG-83 και AN/APG-80. Σε υψηλές γωνίες της δέσμης ως προς την κάθετο (off-boresight), το AESA APG-83 γίνεται λιγότερο αποτελεσματικό σε σχέση με το MSA APG-68(V)9 όσον αφορά την εμβέλεια, όπως είχε αναφερθεί στο (Sweetman, 2009).

Περί της χρήσης των συστημάτων IRST

Τα συστήματα IRST παρουσιάζουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

            1. Παρέχουν μεγάλες αποστάσεις ανίχνευσης (υπό ορισμένες συνθήκες), ανεξάρτητα από το αν οι στόχοι είναι δυσδιάκριτοι στο ραντάρ ή όχι.

            2. Έχουν παθητική λειτουργία, χωρίς εκπομπή κάποιας ακτινοβολίας.

            3. Δεν παρεμβάλλονται εύκολα.

            4. Παρέχουν πιο ακριβή γωνιακή ανάλυση.

            5. Είναι ευαίσθητα στις αντίξοες καιρικές συνθήκες, ειδικά στην υγρασία.

            6. Αδυνατούν να μετρήσουν άμεσα την απόσταση των στόχων. Η μέτρηση της απόστασης μπορεί να γίνει με έμμεσες μεθόδους.

Στο (Gaitanakis et al., 2019), μοντελοποιήθηκε ένα σύγχρονο IRST και χρησιμοποιήθηκε σε προσομοίωση εναντίον ενός μοντέλου F-35, σε οπίσθια όψη και σε διάφορες καιρικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα ήταν εύλογα και σε συμφωνία με αυτά που είναι γνωστά από ανοιχτές πηγές (π.χ., για το Typhoon ή Su-35S, ανίχνευση στόχου στην κλάση των 90 km). Η βασική ιδέα ήταν, έχοντας αναλύσει τον αισθητήρα IRST, δηλαδή, ανιχνευτή, οπτικά κλπ, και λαμβάνοντας υπόψη τις καιρικές συνθήκες και τη μεταδοτικότητα (transmittance) της ατμόσφαιρας, να εκτιμηθεί η μέγιστη απόσταση ανίχνευσης, με βάση τη διαφορά έντασης ακτινοβολίας μεταξύ στόχου και του υπόβαθρου.

Κοιτάζοντας ένα αεροσκάφος από το οπίσθιο ημισφαίριο, τα θερμά μέρη του κινητήρα και τα καυσαέρια είναι ορατά κυρίως στο παράθυρο IR μεσαίου κύματος (Medium Wave IR – MWIR, 3-5 μm). Από την άλλη, η προσπάθεια ανίχνευσης ενός αεροσκάφους από το εμπρόσθιο ημισφαίριο βασίζεται σε έναν διαφορετικό μηχανισμό: η επικρατούσα πηγή IR δεν είναι τα θερμά μέρη του κινητήρα ή τα καυσαέρια αλλά η επιφάνεια του αεροσκάφους, λόγω της αεροδυναμικής θέρμανσης. Όμως, οι προκύπτουσες θερμοκρασίες είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με τις πηγές θερμότητας οπίσθιας όψης, επομένως η σχετική κατανομή υπερύθρων είναι σε χαμηλότερες συχνότητες. Έτσι, πιο κατάλληλο είναι το παράθυρο IR μακρού κύματος (Long Wave IR – LWIR, 8-12 μm). Εάν υποθέσουμε ταχύτητα 1 Mach και θερμοκρασία 218° K στα 36 kft, η θερμοκρασία στασιμότητας (stagnation temperature) είναι: Tt = 218o · (1 + 0.164 · 12) ≈ 255o K. Ως προς την μετωπική επιφάνεια του στόχου, υποτέθηκε μία διατομή 4 m². Επομένως, θεωρήθηκε μία μεγαλύτερη επιφάνεια στόχου (σε σχέση με το ακροφύσιο του κινητήρα) αλλά σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία.

Ακολουθώντας την ίδια ακριβώς συλλογιστική όπως στο (Gaitanakis et al., 2019), οι διαφορές στην προσομοίωση ήταν οι ακόλουθες:

  • Βήμα (απόσταση μεταξύ των κέντρων των εικονοστοιχείων): 27 μm
  • Μέγεθος κάθε εικονοστοιχείου ή μέγεθος στοιχείου ανίχνευσης: d = 26.19 μm
  • Διάμετρος του οπτικού συστήματος do :  dnear = 138 mm, dmedium = 69.5 mm,  dwide = 36.66 mm
  • Φασματική ανιχνευσιμότητα (spectral detectability ή specific detectivity) του ανιχνευτή:
  • Μήκος κύματος: λ = 12 μm
  • Αριθμός #F: F# = 0.9
  • Εστιακό μήκος για στενό οπτικό πεδίο (NFOV): fn = 154 mm
  • Εστιακό μήκος για μεσαίο οπτικό πεδίο (MFOV): fm = 62 mm
  • Εστιακό μήκος για ευρύ οπτικό πεδίο (WFOV): fw = 33 mm
  • Στιγμιαίο οπτικό πεδίο (IFOV) για στενό οπτικό πεδίο (NFOV): 0.235 mrad ή 0.0125°
  • Επιφάνεια στόχου (διατομή): At = 4 m2
  • Θερμοκρασία (ατράκτου) στόχου: Tt = 255o K
  • Συντελεστής εύρους ζώνης (bandwidth factor) του στόχου: nΔλ = 0.38
  • Θερμοκρασία περιβάλλοντος σε ύψος 36 kft: Tb = 218ο Κ
  • Συνολικός συντελεστής εύρους ζώνης (total bandwidth factor): n’Δλ = 0.10

Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω παραμέτρους, η μέγιστη απόδοση ενός σύγχρονου IRST εναντίον ενός μαχητικού σε εμπρόσθια θέαση περιγράφεται στον Πίνακα 2.

Εικ. 4. Εκτιμώμενες μέγιστες αποστάσεις αποκάλυψης ως προς τη γωνία της δέσμης σε σχέση με την κάθετο στην επιφάνεια της κεραίας (scan angle) έναντι δυσδιάκριτου στόχου (stealth) με ραδιοδιατομή 0,01 m² (π.χ., το Α/Φ F-35), για τα ραντάρ APG-68(V)9, APG-83 και APG-80, καθώς και για ένα σύστημα IRST στη ζώνη IR μακρού κύματος ή LWIR (εμπρόσθια θέαση, στενό οπτικό πεδίο – NFOV, καθαρή ατμόσφαιρα, ύψος 36 kft).

Δεδομένου ότι οι επιδόσεις των συστημάτων IRST δεν εξαρτώνται από τα πιθανά χαρακτηριστικά στελθ του στόχου, αφού λειτουργούν σε μια εντελώς διαφορετική ζώνη συχνοτήτων, καθίσταται προφανές ότι τα συστήματα αυτά αποτελούν μία ελκυστική προσέγγιση εναντίον της δυσδιακριτότητας. Από την άλλη, τα συστήματα ραντάρ δεν είναι αρκετά αποτελεσματικά εναντίον δυσδιάκριτων στόχων, χάνοντας γρήγορα τις ικανότητές τους, ενώ είναι ευάλωτα στην παρεμβολή. Αυτό απεικονίζεται στην Εικ. 4, όπου το IRST συγκρίνεται με τα ραντάρ που εξετάσθηκαν προηγουμένως, αυτήν την φορά όμως εναντίον ενός δυσδιάκριτου στόχου.

Πίνακας 2     Αποτελέσματα προσομοίωσης υπολογισμού απόστασης αποκάλυψης για σύστημα IRST (σε km), σε εμπρόσθια θέαση και μεγάλο ύψος, ως συνάρτηση των καιρικών συνθηκών, σε στενό/μεσαίο/ευρύ οπτικό πεδίο (NFOV/MFOV/WFOV)

 

Περί της χρήσης άλλων αισθητήρων επί του αεροσκάφους και τακτικών δικτύων δεδομένων

Πέραν του ραντάρ και του IRST, ένα μαχητικό μπορεί να διαθέτει άλλους αισθητήρες, όπως:

  • το σύστημα αναγνώρισης φίλου ή εχθρού IFF (Identification Friend or Foe),
  • άλλα ηλεκτρο-οπτικά συστήματα, όπως π.χ. ένα σύστημα κατανεμημένου διαφράγματος (Distributed Aperture System – DAS), μία τηλεοπτική κάμερα για αναγνώριση, ένα σύστημα εμπρόσθιας θέασης IR (Forward Looking IR – FLIR), ένα σύστημα αποστασιομέτρησης laser (laser rangefinder), καθώς και ερευνητή IR ενός πυραύλου υπέρυθρης αναζήτησης,
  • δέκτη προειδοποίησης ραντάρ (RWR), όπου η χρήση συμβολομετρίας (interferometry) θα επαύξανε σημαντικά την ακρίβεια εντοπισμού,
  • δέκτη προειδοποίησης laser (Laser Alert Detector),
  • σύστημα προειδοποίησης επερχόμενου πυραύλου (Missile Approach Warning System – MAWS).

Το μαχητικό μπορεί επίσης να ανταλλάσσει την τακτική του εικόνα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένων των στοιχείων στόχων, μέσω ενός τακτικού δικτύου δεδομένων, όπως το Link 16. Με τη βοήθεια κόμβων Διοίκησης και Ελέγχου (Command & Control – C2), όπως επίγεια ή αερομεταφερόμενα ραντάρ επιτήρησης, το μαχητικό μπορεί να αποκτήσει τη “μεγάλη εικόνα”, λαμβάνοντας στοιχεία αναγνωρισμένων ιχνών, ακόμη και χωρίς να καταφύγει στη χρήση του ραντάρ του, το οποίο θα μπορούσε να προδώσει την ύπαρξη, τη θέση, τον τύπο και τη λειτουργία του.

Όλοι οι προαναφερθέντες αισθητήρες και τα δίκτυα δεδομένων παρέχουν δεδομένα εντοπισμού σχετικά με τη θέση του στόχου, ενώ γενικά δεν διαθέτουν την ακρίβεια σε πραγματικό χρόνο που απαιτείται για την εκτόξευση ενός όπλου.

Προφανώς, απαιτείται κάποιο είδος συγχώνευσης δεδομένων, προκειμένου να αποφευχθεί η σύγχυση του πιλότου: οι στόχοι που ανιχνεύονται από τους διάφορους αισθητήρες θα πρέπει να συγχωνεύονται σε ένα ενοποιημένο ίχνος (track), που θα εμφανίζεται κατάλληλα. Επιπλέον, κάθε αισθητήρας αποδίδει καλύτερα κάτω από ένα διαφορετικό συνδυασμό συνθηκών. Ως εκ τούτου, το σύνολο των αισθητήρων ενός μαχητικού αεροσκάφους ενεργεί συμπληρωματικά, επιτρέποντας στο πλήρωμα να διατηρεί την επίγνωση της κατάστασης.

Στο (Gaitanakis et al., 2017), εξετάστηκε η συγχώνευση δεδομένων ραντάρ – IRST, με τη βοήθεια εκτεταμένων φίλτρων Κάλμαν (Extended Kalman Filters). Με τον τρόπο αυτόν, η υψηλότερη γωνιακή ακρίβεια που προσφέρει το IRST συνδυάστηκε με τη δυνατότητα μέτρησης απόστασης και την αξιοπιστία του ραντάρ. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης έδειξαν ότι η συγχώνευση προσφέρει καλύτερες επιδόσεις σε σύγκριση με τις μεμονωμένες λήψεις στοιχείων αισθητήρων, με αποτέλεσμα μικρότερο σφάλμα παρακολούθησης. Κατόπιν τούτου, προτείνεται η συγχώνευση δικτύου δεδομένων – IRST: οι πληροφορίες που παρέχονται από το δίκτυο δεδομένων (π.χ., το Link 16) θα υποδείξουν στο IRST να αναζητήσει τον στόχο σε λειτουργία στενής δέσμης (Narrow Field Of View – NFOV), ενώ ο συνδυασμός τους θα προσέφερε στοιχεία ίχνους (track) κατάλληλης ποιότητας για την εξαπόλυση όπλου, χωρίς το μαχητικό να προδίδεται από εκπομπή ραντάρ.

Στο μέλλον, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί επίσης η συγχώνευση μετρήσεων άλλων IRST από φίλιες πλατφόρμες, σε μια ιδέα παρόμοια με τις “επιχειρήσεις συνεργατικών μέτρων ηλεκτρονικής υποστήριξης” (Cooperative Electronic Support Measures Operations – CESMO).

Συμπέρασμα

Η τεχνολογία AESA προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, οδηγώντας στη σταδιακή απόσυρση των παραδοσιακών διατάξεων μηχανικής σάρωσης (MSA). Όμως, τα συστήματα AESA παράγουν μεγάλες ποσότητες θερμότητας, ιδίως εάν χρησιμοποιούνται στοιχεία εκπομπής/λήψης παλαιότερης γενεάς τεχνολογίας GaAs. Επομένως, στην περίπτωση αναβάθμισης ραντάρ από MSA σε AESA, εάν το αεροσκάφος προσφέρει περιορισμένη ικανότητα ψύξης, η μέση εκπεμπόμενη ισχύς θα πρέπει να περιορίζεται αναλόγως. Λαμβάνοντας επίσης υπόψη την απώλεια απόδοσης σε υψηλές γωνίες μεταξύ της δέσμης και της καθέτου στην επιφάνεια της κεραίας (off-boresight angle), η αναβάθμιση σε AESA θα προσφέρει οριακό όφελος, τουλάχιστον όσον αφορά την εμβέλεια, ειδικά έναντι δυσδιάκριτων αεροσκαφών (stealth). Παρατέθηκαν διάφορα αποτελέσματα με τη βοήθεια της εξίσωσης ραντάρ, χρησιμοποιώντας το F-16 ως βάση για μελέτη περίπτωσης, επιβεβαιώνοντας τα ανωτέρω ευρήματα.

Από την άλλη πλευρά, τα συστήματα IRST φαίνεται να είναι μια αρκετά υποσχόμενη εναλλακτική λύση, προσφέροντας επαρκή εμβέλεια ανίχνευσης ακόμη και έναντι δυσδιάκριτων απειλών, ενώ είναι παθητικά και απρόσβλητα στην παρεμβολή ραδιοσυχνοτήτων. Επίσης, παρουσιάστηκε μια νέα προσέγγιση σχετικά με την εκτίμηση της απόστασης ανίχνευσης στόχου από IRST, για εμπρόσθια θέαση του αεροσκάφους – στόχου, προσφέροντας εύλογα αποτελέσματα.

Η συγχώνευση δεδομένων θα συνδύαζε τα οφέλη  από τις δύο προσεγγίσεις, το ραντάρ και το IRST. Το IRST θα μπορούσε να συνεργαστεί με ένα τακτικό δίκτυο δεδομένων, προσφέροντας στοιχεία ίχνους (track) υψηλής ποιότητας, επιτρέποντας την εξαπόλυση όπλου. Είναι αλήθεια ότι οι σύνθετες σύγχρονες πολεμικές επιχειρήσεις απαιτούν τη συγχώνευση δεδομένων όλων των διαθέσιμων αισθητήρων και δικτύων δεδομένων, επιτρέποντας στον πιλότο να διαμορφώνει την επίγνωση της επιχειρησιακής του κατάστασης, σε όλες τις συνθήκες.

Αναφορές

Afihandarin, D. (2019), “AESA Radar calculator”, available at: https://www.mediafire.com/file/fdmzssya84htnck/AESACalcStable-ReleaseVer.xlsx/file (accessed 8 December 2019)

Aircraft 101 (2016), “Radar Fundamentals, Part II” https://basicsaboutaerodynamicsandavionics.wordpress.com/2016/08/11/radar-fundamentals-part-ii/ (accessed 8 December 2019)

Barton, D. K. (2013), Radar equations for modern radar, Artech House, Norwood, MA, USA

Freedberg Jr., S.J. (2018), «Navy, Boeing tout Block III Super Hornet as partner for F-35», Breaking Defense, 23 May https://breakingdefense.com/2018/05/navy-boeing-tout-block-iii-super-hornet-as-partner-for-f-35/ (accessed 8 December 2019)

Gaitanakis, G.-K., Zikidis, K. C. and Kladis, G. P. (2017), «Multi-sensor Data Fusion for 3D Target Tracking: A Synergy of Radar and IRST (InfraRed Search & Track)», paper presented at the International Scientific Conference eRA-12, Oct. 25, Attica, Greece

Gaitanakis, G.-K., Vlastaras, A., Vassos, N., Limnaios, G. and Zikidis, K. C. (2019), «InfraRed Search & Track Systems as an Anti-Stealth Approach», Journal of Computations & Modelling, Vol. 9, No. 1, pp. 33-53

Johnson, R.F. (2018), “AESA Radar and Technology Developments”, Aviation International News (AIN) online, July 11 https://www.ainonline.com/aviation-news/defense/2018-07-11/aesa-radar-and-technology-developments (accessed 8 December 2019)

Kassotakis, I. (2014), «Modern Radar Techniques for Air Surveillance & Defense,» Journal of Computations & Modelling, Vol. 4, No. 1, pp. 189-205

Klaassen, A., Reber, R. and Ludwig, M. (1999), «A precision T/R Module for X-band SAR applications with a transmit chain in HBT-technology,» paper presented at the Gallium Arsenide Applications Symposium GAAS 1999, Bologna, Italy

Kopp, C. (2012) «Evolution of AESA Radar Technology,» Microwave Journal, August 14, 2012

Mailloux, R. (2005), Phased Array Antenna Handbook, 2nd Ed., Artech House, Norwood, MA, USA

Moir, I. and Seabridge, A. (2006), Military Avionics Systems, John Wiley and Sons, UK

Piotrowicz, S. et al. (2008), «State of the Art 58W, 38% PAE X-Band AlGaN/GaN HEMTs microstrip MMIC Amplifiers», paper presented at the IEEE CSICS 2008, 12-15 October, Monterey, CA, USA

Raab, F. H. et al. (2002), «Power Amplifiers and Transmitters for RF and Microwave», IEEE Trans. on Micr. Th. and Tech., Vol. 50, No. 3, pp. 814-826

Schaeffner, R., Eckert, G. and Nuetzel, T. (1998), «Design and technology of T/R modules for phased array radar applications,» paper presented at the Gallium Arsenide Applications Symposium GAAS 1998, Amsterdam, The Netherlands

Skolnik, M. (2001), Introduction to radar systems, 3rd Ed., McGraw-Hill Publishing Company Ltd, NY

Skolnik, M. (2008), Radar Handbook 3rd Ed., McGraw-Hill, USA

Stimson, G. W., Griffiths, H. D., Baker, C. J. and Adamy D., Eds. (2014), Stimson’s Introduction to Airborne Radar, 3rd Edition, SciTech Publishing, Edison, NJ, USA

Sweetman, B. (2009), «Double Vision», Aviation Week, Defense Technology International, Dec. 2009, pp. 43

Wirth, W.-D. (2001), Radar techniques using array antennas, IEE, London, UK

Touzopoulos, P., Boviatsis, D. and Zikidis, K.C. (2017), «3D Modelling of potential targets for the purpose of radar cross section (RCS) prediction,» paper presented at the 6th Int’l Conf. on Military Technologies (ICMT2017), Brno, Czech Republic

Tri, D.G. (2005), “Lessons Learned From the Incorporation and Testing of the AN/APG-68 Radar on the U.S. Naval Test Pilot School Airborne Systems Training and Research Support Aircraft (ASTARS)”, Master’s Thesis, University of Tennessee http://trace.tennessee.edu/utk_gradthes/2548 (accessed 8 December 2019)

Περί Konstantinos Zikidis
Colonel (HAF) Electronics Engineer, Ph.D.

25 Responses to Ραντάρ Ενεργητικής Ηλεκτρονικής Σάρωσης (AESA) και συστήματα Υπέρυθρης Έρευνας και Ιχνηλάτησης (IRST) εναντίον απειλών χαμηλής παρατηρησιμότητας

  1. npo says:

    Επειδή την συναντάω κι εγω την λέξη συνεχώς (κι ευτυχώς δεν χρειάζεται να την αποδώσω στα Ελληνικά αν και θα ήθελα) ακόμα δεν έχουμε βρει μια λέξη της προκοπής για να αποδώσουμε τον τεχνικό όρο overhead.
    Επίφορτος κι επίβαρο που προτείνει o ΕΛΕΤΟ στερούνται γενικότητας κι είναι και βαρετοί όροι κατα την γνώμη μου. Σαν να έχει πέσει σε κάτι σαν βούρκο τα τελευταία 50 χρόνια η γλώσσα μας.

    Εγώ θα έλεγα ίσως «άεργο φορτίο/φόρτο» ή εν προκειμένω «άεργη ισχύς» αν και πιο σωστό θα ήταν το «άχρηστη ισχύς» 🙂
    Αλλά τα Ελληνικά μου είναι μέτρια, οπότε..

    Επίσης για το stealth, αντί του «δυσδιάκριτος», ίσως πιο πετυχημένος όρος που να αποδίδει σωστά τη ουσία της λέξης κι όχι την κυριολεξία της είναι ο «Λάθρος» ή ο «αρκάνος». Τα λαθραεροσκάφη ή αρκαναεροσκάφη. Ή ίσως τα μουλωχτά αεροσκάφη 🙂

    Οι βρωμόγαλλοι (τους συμπαθώ προσωπικά) χρησιμοποιούν την λέξη furtive n οποία προέρχεται απ το λατινικό furtum – κλοπή, fūr κλέφτης, συγγενές με το αρχαιοελληνικό φώρ (κλέφτης) απ όπου προέρχεται κι ο φωρατής που είναι αυτός που ανακαλύπτει τον μουλωχτό κλέφτη. Οπότε ίσως θα μπορούσαμε κι εμείς να μιλάμε για φωραεροσκάφη και φωριτική τεχνολογία, ενώ η αντι-στέλθ φωρατική τεχνολογία.

    Υ.Γ Η λέξη furtive δεν είναι μόνο γαλλική, υπάρχει και στο αγγλικό λεξιλόγιο – αλλά οι Άγγλοι έχουν αυτή την φοβερή πολυτέλεια να διαλέγουν λέξεις από μια τεράστια δεξαμενή αγγλοσαξωνικών/πρωογερμανικών, λατινικών κι ελληνικών λέξεων με την ίδια ευκολία. Επικράτησε ο όρος stealth που σημαίνει κλέφτης και προέρχεται απ το πρωτογερμανικό stāla που σημαίνει ακίνητος ή κάτι, μουλωχτός δλδ 🙂

  2. Να σημειωθεί ότι ουσιαστικό ρόλο για το IRSΤ έχει η θέση του. Καθώς άλλο το πεδίο θέασης τους όταν βρίσκεται επάνω στο ρύγχος και άλλο σε πυλώνα κάτω από την κοιλιά του αεροσκάφους όπου επηρεάζει και την αεροδυναμική του.

  3. κλείτος ο μέλας says:

    από τη στιγμή που το ταμείο είναι άδειο και το Φφφ35 δεν το πήραν ακόμη οι Τούρκοι,αντί για το ΑΝ/APG-83,θα μπορούσαμε να βάλουμε μόνο irst στα f16 που διαθέτουμε διατηρώντας το AN/APG-68 v 9 και να μας περισσέψουν λεφτά ?

  4. Konstantinos Zikidis says:

    Ευχαριστούμε ακόμα μια φορά τον Βελισάριο και την φιλόξενη ιστοσελίδα του. Η εργασία αυτή αποτελεί συνέχεια παλαιότερης δουλειάς μας που είχε παρουσιαστεί πριν ένα έτος εδώ: https://belisarius21.wordpress.com/2019/05/10/τα-συστήματα-έρευνας-και-ιχνηλάτησης/ Οι δύο αυτές δημοσιεύσεις βασίζονται σε μία σειρά διπλωματικών εργασιών στην Σχολή Ικάρων, καθώς και στο μεταπτυχιακό της ΣΣΕ και του Πολυτεχνείου Κρήτης: https://dias.library.tuc.gr/view/85382

    Αφορμή για την παρούσα εργασία αποτέλεσαν οι διαρροές σχετικά με την απόδοση του ραντάρ APG-83 στα αναβαθμισμένα F-16V της Ταϊβάν. Η Ταϊβάν είχε προμηθευτεί 150 F-16Α/Β στην δεκαετία του ’90, τα οποία είχαν χαρακτηρισθεί ως Block 20, αν και είχαν δυνατότητες παρεμφερείς με το στάνταρ Block 50 και το (ευρωπαϊκό) MLU, με σκοπό την άμβλυνση των αντιδράσεων της Κίνας. Τα εν λόγω Α/Φ είχαν το ραντάρ AN/APG-66(V)3 της (τότε) Westinghouse Electronic Systems (στη συνέχεια απορροφήθηκε από την Northrop Grumman), αρκετά παλαιότερο και σαφώς υποδεέστερο του APG-68(V)9. Το 2016 η Ταϊβάν αποφάσισε την αναβάθμιση των 144 εναπομεινάντων F-16Α/Β σε F-16V Block 70. Προ δυο ετών περίπου, εμφανίσθηκαν οι πρώτες αναφορές στον διεθνή τύπο σχετικά με τις επιδόσεις του APG- 83, σύμφωνα με τις οποίες η εμβέλεια του ραντάρ αυξήθηκε κατά 30%. Η αύξηση αυτή όμως δεν υποδηλώνει πολύ μεγάλη εμβέλεια για το APG-83, δεδομένης της μεγάλης τεχνολογικής απόστασης από το παλαιότερο ραντάρ APG-66(V)3, πράγμα το οποίο οδήγησε στην περαιτέρω εξέταση του θέματος, καταλήγοντας στην υπόψη εργασία.

    Η παρούσα εργασία παρουσιάσθηκε αρχικά στο πλαίσιο διεθνούς επιστημονικού συνεδρίου (9th EASN International Conference), το οποίο διοργανώθηκε από το European Aeronautics Science Network, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Πατρών και το ΕΜΠ (διεξήχθη από 03 έως 06-09-19, στον Δημόκριτο). Η σχετική δημοσίευση είναι διαθέσιμη εδώ: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2019/53/matecconf_easn2019_04001/matecconf_easn2019_04001.html
    Στη συνέχεια, μία πιο εκτεταμένη μορφή της εργασίας υπεβλήθη και τελικά έγινε αποδεκτή από το διεθνές επιστημονικό περιοδικό Aircraft Engineering and Aerospace Technology, η απόδοση της οποίας στα ελληνικά παρατίθεται στην υπόψη ανάρτηση.
    Πολύτιμη βοήθεια αποτέλεσε το υπολογιστικό φύλλο (spreadsheet) “AESA Radar Calculator” του Dhimas Afihandarin (aka Stealthflanker), το οποίο διατίθεται στο διαδίκτυο και βασίζεται στην εξίσωση ραντάρ, λαμβάνοντας υπόψη μεγάλο αριθμό παραμέτρων. Κατόπιν προσεκτικής εξέτασης, διαπιστώθηκαν κάποια μικρά λάθη, τα οποία διορθώθηκαν. Η μορφή που τελικά χρησιμοποιήθηκε διατίθεται εδώ: https://www.researchgate.net/publication/341764957_AESA_Radar_Calculator_ver2

    Αναφορικά με την αναβάθμιση των F-16, κύριο στοιχείο της οποίας είναι το ραντάρ APG-83, εκτιμώ ότι είναι ό,τι καλύτερο μπορούσαμε να κάνουμε. Το πρότυπο των F-16V φαίνεται ότι είναι το μοναδικό διαθέσιμο σήμερα (έστω και με κάποιες μικρές διαφοροποιήσεις, ανάλογα με τον πελάτη). Προφανώς, ελήφθησαν υπόψη όλα τα δεδομένα και αποφασίσθηκε ότι δεν αξίζει να γίνει κάποια τροποποίηση επί του αεροπλάνου, με σκοπό την παροχή ψύξης στο ραντάρ μέσω ψυκτικού υγρού αντί για ψυχρό αέρα. Το κόστος μελέτης, ανάπτυξης, δοκιμών, πιστοποίησης, καθώς και της τροποποίησης όλων των επηρεαζόμενων Α/Φ θα ήταν υπερβολικό, ενώ το όφελος ίσως περιορισμένο. Σε κάθε περίπτωση, η απόφαση αναβάθμισης 72 Α/Φ F-16 της Εθνοφρουράς των ΗΠΑ αποτελεί εγγύηση για την εν λόγω αναβάθμιση: https://news.northropgrumman.com/news/releases/united-states-air-force-selects-the-northrop-grumman-apg-83-sabr-for-f-16-aesa-radar-upgrade

    Να το πω διαφορετικά: μετά από πολλά χρόνια και πολλή προσπάθεια, καταφέραμε ως ΠΑ, ως ΥΠΕΘΑ και ως κράτος να υπογράψουμε την τιμημένη αναβάθμιση των F-16. Δεν υπάρχει κανένας σοβαρός λόγος να κάνουμε κάποια δραματική αλλαγή, η οποία θα έθετε σε κίνδυνο τις ειλημμένες αποφάσεις και την εξέλιξη των εργασιών. Αντιθέτως, θα πρέπει να εργαστούμε όλοι (ΥΠΕΘΑ, ΠΑ, ΕΑΒ, λοιπές εταιρείες) προς την κατεύθυνση της επιτυχούς ολοκλήρωσης του προγράμματος, με σκοπό την μεγιστοποίηση του οφέλους της ΠΑ και των ΕΔ.

    Όσον αφορά το Legion Pod, το οποίο φαίνεται ότι είναι το μοναδικό πιστοποιημένο σύστημα IRST επί F-16, προφανώς η (πολύ γνωστή) κατασκευάστρια εταιρεία αναμένει τον πρώτο πελάτη, για να “μοιραστεί” μαζί του τα κόστη ανάπτυξης… Εάν είμεθα εμείς οι πρώτοι που θα ανταποκριθούμε στο κέλευσμα “όσοι πιστοί, προσέλθετε”, τουλάχιστον θα πρέπει να έχουμε εξασφαλίσει οπωσδήποτε αυτό που εισηγούμαστε εμμέσως πλην σαφώς στην εργασία μας: συνεργασία του Link 16 με το IRST, με σκοπό την “σιωπηλή” στοχοποίηση (στο στυλ του USN, όπως εξηγούμε). Επί του παρόντος, ακόμα κι αν ένας στόχος έχει υποδειχθεί μέσω Link 16, για να είναι δυνατή η εξαπόλυση όπλου προς αυτόν, θα πρέπει προηγουμένως ο στόχος να έχει ιχνηλατηθεί (να έχει γίνει track) από το ραντάρ του Α/Φ. Αυτό αποτελεί σοβαρό περιορισμό για δυσδιάκριτους στόχους, οποιασδήποτε φύσης (Α/Φ στελθ, πυραύλους πλεύσης, περιφερόμενα πυρομαχικά, Μη Επανδρωμένα κλπ). Επομένως, το επιθυμητό είναι η δυνατότητα εμπλοκής στόχου και εξαπόλυσης όπλου ακόμα κι όταν δεν υπάρχει επιβεβαίωση από το ραντάρ, ακόμα κι αν η πιθανότητα επιτυχούς πλήγματος (Pk – probability of kill) δεν είναι η βέλτιστη.

  5. @Konstantinos Zikidis

    Η τιμή για την προτίμηση της ιστοσελίδας είναι δική μου και των συνεργατών μου.

  6. @ Konstantinos Zikidis

    Μήπως εξετάζεται το ενδεχόμενο της αξιοποίησης των ir ερευνητών πυραύλων που λήγουν (π.χ. Φορμόζικοι)?
    Δεν θα είχε ενδιαφέρον ένα ερευνητικό πρόγραμμα των Εν.Δυν. όπου θα εξεταζόταν η μεμονωμένη και κυρίως η συνδυαστική χρήση x αριθμού ερευνητών IR από πυραύλους, τοποθετημένοι περιμετρικά ενός πλοίου φερ’ειπείν?
    Ας κάνουμε την παραδοχή ότι ξεπερνιέται ο σκόπελος της ενσωμάτωσης στο CMS

  7. Konstantinos Zikidis says:

    @Προβοκάτωρ

    Τα συγκροτήματα που λήγουν είναι κυρίως τα πυροτεχνικά, όπως το rocket motor, οι μηχανισμοί που εκτείνουν πτερύγια, πτέρυγες κλπ, και δευτερευόντως οι πολεμικές κεφαλές (το κυρίως εκρηκτικό), οι οποίες παρουσιάζουν κατά κανόνα μεγαλύτερο χρόνο ζωής. Δυστυχώς, πέραν κάποιων παρατάσεων που δίνονται κατόπιν ενδελεχούς μελέτης, για τα συστήματα αυτά απαιτείται αντικατάσταση, πράγμα το οποίο συνεπάγεται σοβαρό κόστος.
    Τα ηλεκτρονικά συστήματα, όπως ο ερευνητής IR, κατά κανόνα δεν λήγουν αλλά είναι on condition, δηλαδή εάν διαπιστωθεί βλάβη, αντικαθίστανται. Το πολύ-πολύ να ελέγχονται σε κάποια περιοδική επιθεώρηση.
    Κατά τα άλλα, ούτε έχουμε ιδιαίτερες σχέσεις με την Ταϊβάν, ούτε “παίζουμε στα δάχτυλα” τα ερευνητικά προγράμματα. Αντιθέτως, τα Επιτελεία κατά κανόνα επιδεικνύουν μία σχετική αδιαφορία (ενίοτε έως και παγερή…) αναφορικά με ερευνητικά προγράμματα. Εν αντιθέσει με τους απέναντι, οι οποίοι προμοτάρουν τη βασική έρευνα σε όλα τα επίπεδα, με αποτέλεσμα η αμυντική τους βιομηχανία να έχει φτάσει εκεί που έχει φτάσει, παρότι ξεκίνησαν με σοβαρό delay εν σχέσει μη εμάς. Έτσι, πολύ φοβάμαι ότι τον καιρό που θα αρχίσει να αποδίδει καρπούς το πρόγραμμα αναβάθμισης των F-16 μας, οι γείτονες θα έχουν αρχίσει να δοκιμάζουν ραντάρ AESA τεχνολογίας GaN, τα πλεονεκτήματα της οποίας εξηγούνται στην υπόψη εργασία μας, καθώς έχουν ήδη ξεκινήσει οι σχετικές έρευνες, όπως είχε αναφερθεί προ 3 ετών στο παρόν ιστολόγιο. Ναι, στην αρχή δεν θα έχουν καλά αποτελέσματα (όπως όλοι). Μετά;
    Πέραν τούτων, εκτιμώ ότι έχετε αντιληφθεί, κατόπιν της πολυετούς διαδικτυακής επαφής μας (εδώ και αλλού), ότι ό,τι κάνουμε (και συχνάκις αναφέρω δημοσίως), το κάνουμε από μόνοι μας, και όχι στο πλαίσιο κάποιου ερευνητικού προγράμματος των ΕΔ…

  8. npo says:

    @Konstantinos Zikidis
    Δεν νομίζω πως η Τουρκία έχει καλές πιθανότητες να κατασκευάσει δικά της στοιχεία τεχνολογίας GaN. Γενικά η προσπάθειά τους να φτιάξουν βιομηχανία ημιαγωγών δεν πήγε καλά παρόλο που έχουν αρχίσει απ το ’80 αγοράζοντας μεταφορά τεχνογνωσίας απο μία αμερικάνικη (όταν εμείς οι Ευρωπαίοι δίναμε αυξήσεις κι επιδοτήσεις για να θάβουμε πορτοκάλια). Προσφάτως τους γυάλισε η τεχνολογία GaN, έχουν έναν βαρβάτο επιστήμονα, κι έχουν χώσει εκατοντάδες εκατομμύρια για να φτιάξουν χυτήριο – foundry, αλλά απ ότι φαίνεται δεν… Δεν προσελκύσανε αρκετές επενδύσεις και μόνοι τους δεν μπορούνε, χρειάζονται τεράστια κεφάλαια. Προσπάθησαν όμως. Όταν προσπαθείς δεν πετυχαίνεις παντού. Μπορούν φυσικά να αγοράσουν TR στοιχεία τεχνολογίας GaN και να φτιάξουν δικό τους ραντάρ, κι αυτό όμως δεν είναι ιδιαίτερα εύκολο, θέλει χρόνια ανάπτυξης. Αν επιμείνουν όμως θα το κάνουν. Χρόνο θέλει.

    Όσον αφορά εμάς, εμείς βγάζουμε μηχανικούς κι επιστήμονες με τον σωρό, τους μαθαίνουμε κι αγγλικά και γερμανικά ωστε να είναι έτοιμοι να παραγάγουν ΑΕΠ για άλλες χώρες. Αυτή ήταν η πολιτική μας δεκαετίες τώρα. Και μάλιστα έχουμε την αυθάδεια να λέμε «ε όχι να γίνουμε και Ισραήλ».
    Αυτά θα πληρωθούν.

  9. @Konstantinos Zikidis

    Συντακτική παρανόηση για την οποία ευθύνομαι. Δεν αναφερόμουν στους ερευνητές που λήγουν αλλά στους πυραύλους αυτούσιους (ασφαλώς στα σχετικά υποσυστήματα τους).

    Το ότι δεν έχουμε διπλωματικές σχέσεις με την συγκεκριμένη Χώρα-χρήστη υπερπολύτιμου συστήματος μέχρι σήμερα δεν σημαίνει πως πρέπει να υφίσταται ακόμη αυτή η κατάσταση όταν μάλιστα διαφαίνονταν από καιρό πιθανότητες εκμετάλλευσης. Το εάν οι αρμόδιοι της ΓΕΑ έχουν πιέσει καταλλήλως ώστε να ξεκινήσει κάποια συνεννόηση είναι κάτι που θα πρέπει να μας απασχολεί, νομίζω.

    Πιστεύω πως θα μπορούσαμε να ασχοληθούμε έστω πειραματικά για αρχή με αυτούς των μάτζικ.

  10. Konstantinos Zikidis says:

    @Προβοκάτωρ

    Αν και συμφωνώ απολύτως με την θεώρηση του -5 και των όπλων του ως “υπερπολύτιμο σύστημα”, πολύ φοβάμαι ότι αυτό δεν αποτελεί κοινό τόπο. Αυτό αποδεικνύεται από την φαινόμενη απροθυμία υποστήριξης του εν λόγω οπλικού συστήματος, μετά τη λήξη της προηγούμενης σύμβασης εν συνεχεία υποστήριξης το 2010. Το θέμα το έχουμε συζητήσει επανειλημμένως και μάλλον δεν έχει θέση εδώ. Το σημειώνω όμως για να αναδείξω τη δυσκολία σύναψης σχέσεων με την Ταϊβάν με αφορμή έναν αριθμό ληγμένων πυραύλων… Οι υπέρυθροι ερευνητές των οποίων, ειρήσθω εν παρόδω, έχουν χαρακτηρισθεί ως “το IRST του φτωχού”, υποκαθιστώντας σε ένα βαθμό τη λειτουργία ενός εξειδικευμένου συστήματος IRST, με επιδόσεις πολύ καλύτερες από αυτές του αισθητήρα των Magic II.

  11. nicolas says:

    @Προβοκατωρ
    «when the f-4 became unsupportable the weasel mission was passed off to f-16s using a cobbled-up podsystem that primarily used the AGM-88 seekerhead to detect threats»
    https://theaviationgeekclub.com/former-electronic-warfare-officer-explains-why-the-f-4g-was-the-best-wild-weasel-aircraft-usaf-has-ever-had/
    Χωρις να ειμαι σιγουρος, θυμαμαι πως ειχε αναφερθει και η χρηση αα πυραυλων με seeker οπως mica, magic (?) ως irst και απο τα δικα μας τα μιραζ οπως αναφερει και ο κυριος Ζηκιδης απο πανω

  12. @Konstantinos Zikidis

    Δηλαδή, business as usual, aka, πάντα πελάτες…Ασπροκόκκινα κοράκια με νύχια με μπλε και γαμψά…

    Είχα κάποιες ελπίδες για τους Ir πυραύλων σε πρώτη φάση σε πλοία και μετά ή και συγχρόνως σε αεροπορικό φορέα.

    υ.γ. τουλάχιστον τα τραπεζομάντηλα τα έχουμε από κοντά για χοτ τρανσφερ ή να τα βάψω μαύρα μια και καλή?

  13. @nicolas

    Υπάρχουν πλείστα παραδείγματα αξιοποιήσεως υλικού σε διαφορετική χρήση από ότι προορίζονταν αρχικώς.
    Δυστυχώς, επιβεβαιώνεται έτι μία φορά πως δεν υπάρχει όχι απλώς πρόθεση αλλά ούτε καν διάθεση (σχεδόν διαχρονικά) για διαφόρους λόγους, με προεξέχοντα αυτόν της στρεβλής δημοσιοϋπαλληλικής νοοτροπίας που έχει εμποτίσει με εκθετικό ρυθμό ανάπτυξης, κυρίως, τις δύο τελευταίες δεκαετίες.

    Εκτός και αν τρέχουν προγράμματα που δεν είναι γνωστά (και πολύ σωστά).

  14. mbach says:

    @Konstantinos Zikidis

    συγχαρητήρια για την δουλειά σας. Θα ήθελα να ρωτήσω, ορμώμενος και από το ποστ του προβοκάτωρ, υπάρχει έστω και σε θεωρητικό επίπεδο μελέτη για τον συνδυασμό δυο αισθητήρων υπερύθρων, τοποθετημένων π.χ. στα ακροπτερύγια αεροσκάφους, που να εξάγουν κατεύθυνση και απόσταση?

  15. Konstantinos Zikidis says:

    @mbach
    Ευχαριστούμε για τα καλά σας λόγια. Εξ όσων είναι γνωστά, δεν έχει εξεταστεί η αξιοποίηση δύο αισθητήρων IR τοποθετημένων στα ακροπτερύγια για μέτρηση της απόστασης. Αυτό εκτιμώ ότι οφείλεται στο γεγονός ότι η απόσταση μεταξύ των άκρων των πτερύγων (εκπέτασμα) είναι πολύ μικρό σε σχέση με τις συνήθεις αποστάσεις ενδιαφέροντος, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να αξιοποιηθεί για εκτίμηση της απόστασης. Δεδομένου ότι πολλά αεροπλάνα φέρουν πυραύλους με αισθητήρες υπέρυθρης καθοδήγησης στα ακροπτερύγια, εκτιμώ ότι εάν υπήρχε πιθανότητα για θετικό αποτέλεσμα, θα είχαν γίνει οι σχετικές δοκιμές, πράγμα το οποίο φαίνεται ότι δεν έχει γίνει.

    Μέθοδοι που έχουν αναφερθεί για εκτίμηση της απόστασης με συστήματα IRST είναι είτε μέσω χρήσης δύο αεροπλάνων-φορέων μέσω τριγωνισμού, με ανταλλαγή δεδομένων μέσω ασύρματου δικτύου, είτε μέσω “κινητικής αποστασιομέτρησης” (kinetic ranging), όπου το φέρον Α/Φ πραγματοποιεί έναν συγκεκριμένο ελιγμό και η απόσταση του στόχου υπολογίζεται από την μεταβολή της γωνίας αζιμουθίου του στόχου, όπως είχαμε αναφέρει στην προηγούμενη εργασία μας επί του θέματος (στην παράγραφο για το Gripen NG): https://belisarius21.wordpress.com/2019/05/10/τα-συστήματα-έρευνας-και-ιχνηλάτησης/

  16. mbach says:

    @Konstantinos Zikidis

    κατά την άποψη σας, ποιοι είναι οι λόγοι που δεν προκρίνουν την υιοθέτηση μιας τέτοιας λύσης? Είναι τεχνικοί οι λόγοι, οικονομικοί ή ότι η θεωρητική απόδοση είναι μη ικανοποιητική? Το λέω αυτό γιατί κοιτώντας το προηγούμενό σας άρθρο και υποθέτοντας ότι το IFOV συμπίπτει με τη γωνιακή διακριτική ικανότητα τοu ανιχνευτή και χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση παρόμοια με αυτή της αστρονομικής παράλλαξης, τότε για το IFOV του WFOV υπολογίζουμε ότι μπορούν να εξαχθούν πληροφορίες απόστασης από 2 αισθητήρες, με μεταξύ τους απόσταση της τάξης των 10 μέτρων, σε αποστάσεις λιγότερων των 6km, που υποθέτω θα ήταν μεγαλύτερη για το NFOV ή αισθητήρες με 1024×1024 ή περισσότερα pixels ή εάν αυξάνονταν η απόσταση των αισθητήρων (60km με 100m)

  17. mbach says:

    @Konstantinos Zikidis

    Διαβάζοντας την προηγούμενή μου ανάρτηση, δεν εκφράστηκα σωστά, μιας που ήδη απαντήσατε στο ερώτημα που έθεσα. Το επιχείρημα που ήθελα να προβάλλω ήταν πως εάν και ακόμα δεν είναι τεχνικά εφικτό ή συμφέρον για αεροπορικές εφαρμογές, τα 6km ή 20km μπορεί να είναι πολύ λίγα, ίσως βρισκόμαστε κοντά σε εξελίξεις αισθητήρων που θα το αλλάξουν αυτό. Επιπρόσθετα μπορεί ακόμα και σήμερα μια τέτοια λύση να είναι εφικτή για πλήρως παθητικά συστήματα εδάφους ή επιφανείας. Οπότε ίσως να αξίζουν κάποια σκέψη. Ευχαριστώ ξανά για το διάλογο και που μοιράζεστε τις γνώσεις σας για ένα τόσο ενδιαφέρον ζήτημα.

  18. Konstantinos Zikidis says:

    @mbach
    Εκτιμώ ότι η παράλλαξη δύο αισθητήρων σε απόσταση 10 m (όσο είναι το εκπέτασμα του F-16) είναι πολύ μικρή, έως αμελητέα, όταν πρόκειται για αντικείμενα που βρίσκονται σε αποστάσεις από 50 έως 100 km, γιατί εκεί είναι η περιοχή ενδιαφέροντος. Προσπαθώντας να αποφύγω τους υπολογισμούς και χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα τα μάτια μας, εάν υποθέσουμε ότι απέχουν μεταξύ τους 10 cm, η παράλλαξη εκτιμώ ότι επιτρέπει μία ικανοποιητική εκτίμηση απόστασης έως τα 10 m (δηλ. x 100). Από κει και πέρα, χρησιμοποιούμε ασυναίσθητα άλλες μεθόδους για να εκτιμήσουμε την απόσταση, όπως σύγκριση με γνωστά αντικείμενα κλπ. Έτσι, εάν η απόσταση των δύο αισθητήρων είναι 10 m, αυτό επιτρέπει την ικανοποιητική εκτίμηση έως 1 km. Ακόμα και αν κάνω λάθος κατά μία τάξη μεγέθους, τα 10 km είναι πολύ μικρή απόσταση, ενώ για τέτοιες αποστάσεις προτιμούνται άλλες μέθοδοι, όπως laser ranging: https://www.flightglobal.com/tests-begin-on-rafale-optronics/26122.article
    Επιπρόσθετα, για την παράλλαξη θα απαιτείτο η ύπαρξη δύο (ακριβών) αισθητήρων, αντί του ενός. Οι λύσεις που έχουν αναφερθεί για το Gripen NG (τριγωνισμός με 2 Α/Φ και ειδικό τακτικό δίκτυο υψηλής ταχύτητας ή kinetic ranging με 1 Α/Φ) νομίζω ότι είναι πιο πρόσφορες.
    Τέλος, ειδικά για την περίπτωση του F-16/AIM-120 που έχουμε υπόψη και μας ενδιαφέρουν, ο συνδυασμός που αναφέρουμε, δηλ. Link 16 για υπόδειξη/χονδρική εκτίμηση απόστασης + IRST για ακριβή εκτίμηση της κατεύθυνσης του στόχου, είναι επαρκής. Δεν θα ήθελα όμως να υπεισέλθω σε περισσότερες λεπτομέρειες, γιατί έχει αποδειχθεί ότι πολλά που αναφέρουμε ή μάλλον αναφέρονται εν Ελλάδι, με σκοπό την ενίσχυση-επαύξηση δυνατοτήτων των ημέτερων ΕΔ, υλοποιούνται από τους απέναντι, οι οποίοι επαγρυπνούν, ενώ ημείς καθεύδομεν…

  19. Konstantinos Zikidis says:

    @mbach 13 Ιουνίου 2020, 14:11
    Εντυπωσιακό: απάντησα στο προτελευταίο σας σχόλιο, χωρίς να έχω δει το μεταγενέστερο, και καταλήξαμε σε ανάλογες διαπιστώσεις… Anyway, ευχαριστούμε για τα καλά σας λόγια.

  20. Ασβος says:

    Ερωτηση αφελους: Αυτο το AESA Raven αραγε στα Φαντομ μπορει να μπει; Για τα τυροπιτακια δεν ρωταω, λογω fbw ξερω την απαντηση….

  21. Konstantinos Zikidis says:

    Για να τοποθετηθεί ένα ραντάρ σε ένα αεροπλάνο απαιτείται μελέτη, δοκιμές πρωτοτύπου, έλεγχος συμβατότητας EMI/EMC, έλεγχος διαλειτουργικότητας με τα υπόλοιπα avionics, δοκιμές επί Α/Φ στο έδαφος, πτητικές δοκιμές και πιστοποίηση. Και κυρίως προμήθεια επαρκούς αριθμού συστημάτων για κάλυψη των Α/Φ. Προφανώς μιλάμε για πολύ μεγάλο κόστος, καθώς και πολύ χρόνο. Αξίζει να μπούμε σε μια τέτοια διαδικασία για αεροπλάνα κοντά στο τέλος της ζωής τους; Και τελικά, ποιο θα είναι το όφελος; Για τα F-4E AUP θεωρώ ότι δεν αξίζει ούτε καν να το συζητήσουμε.
    Όσο για τα Μ2000, δεν τίθεται θέμα FBW, το οποίο είναι ένα ανεξάρτητο σύστημα. Μάλιστα, ειδικά στα Μ2000, δεν έχει τροποποιηθεί ποτέ, καθώς η αρχική του έκδοση (με αναλογικά ηλεκτρονικά!) απεδείχθη απολύτως ικανοποιητική. Όμως, το κόστος των δοκιμών και της πιστοποίησης για ενδεχόμενη αντικατάσταση του ραντάρ θα ήταν πολύ υψηλό. Σε κάθε περίπτωση δεν δικαιολογείται για τα 16 εναπομείναντα μονοθέσια Μ2000 (τα 2 διθέσια είναι κοντά στο τέλος της ζωής τους), ενώ για τα Μ2000-5 εγώ δεν θα άλλαζα με τίποτα το RDY-2…

  22. @Konstantinos Zikidis

    Μην λες ψέμματα! Θα το άλλαζες με το RDY-3.

  23. Konstantinos Zikidis says:

    Εντάξει, αλλά όχι και με υψηλή προτεραιότητα…

  24. PROMAXOS says:

    Δεν θα αλλάζατε το το RDY-2 ούτε με κάποιο aesa GaN με βελτιωμένο σύστημα ψύξης?

  25. Konstantinos Zikidis says:

    Φίλε Πρόμαχε, το πρώτο ραντάρ AESA μαχητικού με στοιχεία GaN παρουσιάστηκε μόλις πριν από 2 μήνες, από την SAAB: https://www.ptisidiastima.com/saab-trials-new-radar-for-gripen/
    Οπότε, προφανώς το ερώτημά σας τίθεται επί θεωρητικής βάσεως, καθώς δεν προσφέρεται τέτοιο ραντάρ για το Μ2000-5, ούτε αναμένεται κάτι τέτοιο. Το οποίο -5 ήδη χρησιμοποιεί ψύξη μέσω υγρού (liquid cooling) για το ραντάρ, δηλαδή δεν τίθεται θέμα βελτίωσης του συστήματος ψύξης του. Αυτό του επιτρέπει να εκπέμπει σε πολύ μεγάλη ισχύ, πράγμα το οποίο εξηγεί τις επιδόσεις του. Μάλιστα, το Μ2000/-5 χρησιμοποιεί liquid cooling και για το σύστημα αυτοπροστασίας. Εκεί δεν τίθεται θέμα απαγωγής θερμότητας λόγω υψηλής ισχύος εκπομπής αλλά σταθερότητας της θερμοκρασίας. Αυτό με τη σειρά του εξηγεί την ακρίβεια των μετρήσεων του ICMS 2000/Mk3 και επομένως την αποτελεσματικότητά του.
    Από κει και πέρα, ακόμα κι αν υπήρχε διαθέσιμο ραντάρ με λίγο καλύτερες επιδόσεις, δεν ξέρω εάν θα άξιζε και το ενδεχόμενο κόστος πιστοποίησης και το κόστος αγοράς του (συν την απαραίτητη υποστήριξη). Νομίζω ότι θα πρέπει να στραφούμε κυρίως προς δικτυοκεντρικές λύσεις, με βάση ένα πυκνό δίκτυο επίγειων ραντάρ διαφόρων τεχνολογιών και μεταφορά της διευκρινισμένης εικόνας στα μαχητικά μέσω ασύρματων τακτικών δικτύων, όπως εμμέσως προτείνεται και στην εργασία μας.
    Βέβαια, πριν από οποιαδήποτε αναβάθμιση, εξωτική ή μη, καλό θα ήταν να αναθεωρήσουμε το θεσμικό μας πλαίσιο, ώστε να μπορέσουμε να υποστηρίξουμε αποτελεσματικά τα οπλικά μας συστήματα… Όπως έγραψε προσφάτως επί τούτου το defence-point: “Καλή η διαφάνεια, ιδού όμως στην πράξη η μεγάλη ζημιά ενός νόμου στις Ένοπλες Δυνάμεις μας” https://www.defence-point.gr/news/kali-i-diafaneia-idoy-omos-stin-praxi-i-megali-zimia-enos-nomoy-stis-enoples-dynameis

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s