1. Wstęp
W trzecim artykule z serii uzasadniono punkt widzenia, zgodnie z którym nasz lotniskowiec Admirał Kuzniecow jest już tak przestarzały, że zamiast go naprawiać, lepiej zbudować jakiś najnowszy okręt. Podczas układania dwóch UDC pr. 23900 Ivan Rogov ogłoszono, że koszt zamówienia dla każdego z nich wyniesie 50 miliardów rubli, czyli mniej niż koszt naprawy Kuzniecowa. Co więcej, załóżmy, że jeśli zamówisz krążownik lotniczy (AK) oparty na kadłubie UDC, to kadłub AK będzie kosztował nie więcej niż kadłub UDC.
W ciągu ostatnich 15 lat cyklicznie przedstawiamy projekty lotniskowca Storm, który pod względem masy i gabarytów zbliża się do amerykańskiego Nimitza. Szacunkowy koszt sztormu na 10 miliardów dolarów niweczy cały pomysł. Rzeczywiście, oprócz Storm, konieczne jest zbudowanie dla niego samolotów AUG i Jak-44 (AWACS) oraz kompleksu szkoleniowego dla pilotów skrzydeł powietrznych. Budżet naszej niedofinansowanej floty oczywiście nie będzie w stanie pokryć takich wydatków.
2. Podstawowe parametry koncepcji AK
Autor nie jest ekspertem w dziedzinie budowy statków i samolotów. Podane w artykule parametry techniczne są przybliżone i uzyskane przez porównanie ze znanymi próbkami. Jeśli specjaliści będą chcieli je poprawić, znacznie podniesie to jakość wniosku, a Ministerstwo Obrony nie może tego zignorować.
2.1 Główne zadania AK
• wsparcie powietrzne operacji naziemnych, w tym desant desantowy na odległe teatry. Głębokość operacji do 500-600 km od AK;
• zadawanie nalotów na KUG przeciwnika;
• rozpoznanie sytuacji na morzu w promieniu do 1000 km;
• poszukiwanie okrętów podwodnych za pomocą bezzałogowych statków powietrznych (UAV) z magnetometrem w odległości do 100 km przed AK.
Ograniczeniem zakresu zadań jest to, że AK nie powinna atakować AUG-ów, a uderzając w terytorium wroga, BSP skrzydła lotniczego nie powinny zbliżać się do lotnisk, na których stacjonują myśliwce-bombowce (IB), przy odległości mniejszej niż 300 km. W przypadku nieoczekiwanego ataku grupy bezzałogowych statków powietrznych przez IS przeciwnika, bezzałogowe statki powietrzne powinny prowadzić z nią tylko walkę powietrzną dalekiego zasięgu, jednocześnie zbliżając się do AK.
2.2 Waga i wymiary
Aby maksymalnie obniżyć koszt AK, ograniczymy jego pełną wyporność - 25 tysięcy ton, co odpowiada wielkości UDC - 220 * 33 m. oceń, co jest bardziej opłacalne: zachowaj ten rozmiar lub zastąp go wygodniejszym dla AK - 240 * 28 m. Odskocznia na dziobie musi być obecna. Załóżmy, że wybiorą 240 * 28 m.
2.3 Wybór typu systemu obrony powietrznej
Typowa wersja, w której na lotniskowcu zainstalowane są tylko systemy obrony powietrznej krótkiego zasięgu (MD), jest mało przydatna dla Rosji. Nie mamy własnych niszczycieli URO, fregaty admirała Gorszkowa też nie są zatłoczone i nie rozwiązują problemu obrony przeciwrakietowej. Dlatego będziesz musiał zainstalować na AK pełnoprawny system obrony powietrznej dalekiego zasięgu. Propozycję pojawienia się kompleksu radarowego (RLC) takiego systemu obrony powietrznej podano w poprzednim artykule, gdzie pokazano, że radar obrony przeciwrakietowej powinien mieć 4 aktywne anteny fazowe (AFAR) o powierzchni 70-100 metrów kwadratowych. Ponadto na nadbudówce powinny być umieszczone anteny radaru wielofunkcyjnego (MF), zespołu elektronicznego zabezpieczenia (KREP) oraz rozpoznania stanu. Nie będzie można znaleźć takich obszarów na nadbudówce znajdującej się z boku, jak na UDC.
2.4 Projekt nadbudowy
Proponuje się rozważenie opcji umieszczenia nadbudówki na całej szerokości pokładu i umieszczenie jej jak najbliżej dziobu statku. Dolna część nadbudówki o wysokości 7 m jest pusta. Ponadto przednią i tylną część pustego przedziału zamykają skrzydła bramy. Podczas startu i lądowania drzwi otwierają się i są instalowane wzdłuż burt statku z niewielkim rozszerzeniem około 5 °.
To rozszerzenie tworzy flarę wejściową w przypadku, gdy UAV podczas lądowania zostanie silnie przesunięty w stosunku do środka pasa startowego na bok, wówczas flara zapobiegnie bezpośredniemu uderzeniu skrzydła w ścianę nadbudówki. Również w razie wypadku dysze systemu gaśniczego montuje się w stropie pustej części nadbudówki. W efekcie szerokość pasa startowego jest ograniczona jedynie szerokością dolnej części nadbudówki i wynosi 26 m, co umożliwia sadzenie UAV o rozpiętości skrzydeł do 18-19 m i wysokości stępki do 4 m., który jest w ciągłej gotowości i ewentualnie z ciepłymi silnikami.
Wysokość nadbudówki nad pokładem musi wynosić co najmniej 16 m. Rozmieszczenie anten na bocznych krawędziach nadbudówki pokazano na rys. 1 w poprzednim artykule. Na przedniej i tylnej ścianie nadbudówki radar obrony przeciwrakietowej AFAR nie może być umieszczony w taki sam sposób, jak na bocznych, ponieważ te AFARy znajdują się nad bramami, a całkowita wysokość nadbudówki do ich pomieszczenia jest niewystarczająca. Musimy obrócić te AFAR o 90 °, czyli ustawić dłuższy bok AFARa poziomo, a krótki bok pionowo.
W okresie zagrożenia na rufie pokładu powinny znajdować się kolejne 3 pary BSP IS z 4 pociskami średniego zasięgu (SD) R-77-1 lub 12 pociskami krótkiego zasięgu (MD) opisanymi w punkcie 5. dostępna długość pasa startowego zmniejszy się do 200 m.
3. Koncepcja używanych UAV
Ponieważ zakłada się, że bitwy powietrzne będą raczej wyjątkiem, BSP IS powinny być poddźwiękowe. Dla małego lotniskowca korzystne jest również posiadanie małych UAV. Dzięki temu łatwiej je transportować w hangarze, wymagają krótszego pasa startowego, a wymagana grubość pokładu jest zmniejszona. Ograniczmy maksymalną masę startową BSP IS do 4 t. Wtedy skrzydło może pomieścić do 40 BSP. Załóżmy, że maksymalne obciążenie bojowe takiego bezzałogowego statku powietrznego wyniesie 800-900 kg, a ze względu na niskie podwozie jeden pocisk o takiej masie nie może zostać podwieszony pod kadłubem. Dlatego maksymalny ładunek powinien składać się z dwóch rakiet 450 kg. Co więcej, nie jest możliwe zwiększenie masy startowej UAV, w przeciwnym razie rozmiar AK będzie musiał zostać zwiększony i zamieni się w zwykły lotniskowiec.
Pociski powietrze-powierzchnia (VP) o wadze poniżej 450 kg mają z reguły niski zasięg startu i nie pozwalają na ich użycie z zasięgów przekraczających zasięg strzelania nawet systemów SD SAM. Spośród pocisków V-V tylko pocisk SD SD R-77-1 o zasięgu 110 km będzie mógł być używany. Biorąc pod uwagę, że amerykańska wyrzutnia pocisków AMRAAM ma zasięg 150 km, wygranie walki powietrznej na dalekim dystansie będzie problematyczne. UR BD R-37 również nie nadaje się ze względu na wagę 600 kg. W konsekwencji konieczny będzie rozwój broni alternatywnej, na przykład bomby ślizgowe (PB) i pociski ślizgowe (GL), omówione w rozdziale 5.
Mała masa bezzałogowego statku powietrznego IS nie pozwoli na umieszczenie całego zestawu sprzętu na załogowym IS. Będziemy musieli albo opracować połączone opcje, na przykład radar i elektroniczne środki zaradcze (KREP), albo połączyć UAV w pary: na jednym radarze, a na drugim różne optyki i wywiad elektroniczny.
Jeżeli BSP otrzymuje zadanie prowadzenia walki powietrznej w zwarciu, to musi on mieć przeciążenie wyraźnie przekraczające możliwości załogowego IS, np. 15 g. Wymagana będzie również linia komunikacyjna odporna na hałas we wszystkich aspektach z operatorem. W rezultacie obciążenie bojowe spadnie jeszcze bardziej. Łatwiej jest ograniczyć się do walki dystansowej i przeciążenia 5 g.
W konfliktach regionalnych często konieczne jest uderzenie w nieistotne cele, których koszt jest tak niski, że użycie pocisków precyzyjnych okazuje się nieuzasadnione – i zbyt kosztowne, a masa pocisku zbyt duża. Zastosowanie amunicji szybującej pozwala na zmniejszenie zarówno masy, jak i ceny, a także zwiększa zasięg wystrzelenia. Wynika z tego, że wysokość lotu powinna być jak najwyższa.
Wspomaganie informacyjne AK zapewnia drugi typ UAV – wykrywanie radarowe wczesnego zasięgu (AWACS). Musi mieć długi czas pracy – 6-8 godzin, dla których założymy, że jego masa będzie musiała zostać zwiększona do 5 ton. Pomimo niewielkiej masy, BSP AWACS powinien zapewniać w przybliżeniu takie same parametry jak Hawkeye AWACS, który ma masę 23 ton.
Kolejny artykuł będzie poświęcony tematowi UAV AWACS. Tutaj tylko zauważamy, że różnica między proponowanym AWACS a istniejącymi polega na tym, że anteny radarowe zajmują większość boków UAV, dla których jest specjalny typ UAV z górnym skrzydłem w kształcie litery V, które nie zasłania bocznego AFAR rozwinięty.
4. Wygląd BSP IB
Amerykański UAV Global Hawk wykorzystuje silnik z samolotu pasażerskiego, którego zimna część jest przystosowana do pracy w rozrzedzonej atmosferze. W rezultacie osiągnięto wysokość lotu 20 km przy masie 14 ton, rozpiętości skrzydeł 35 m i prędkości 630 km/h.
Dla BSP IB rozpiętość skrzydeł nie powinna przekraczać 12-14 m. Długość kadłuba wynosi około 8 m. Wówczas wysokość lotu, w zależności od obciążenia bojowego i dostępności paliwa, będzie musiała zostać zmniejszona do 16- 18 km, a prędkość przelotową należy zwiększyć do 850-900 km/h…
Stosunek ciągu do masy UAV musi być wystarczający do uzyskania prędkości wznoszenia co najmniej 60 m/s. Czas lotu to co najmniej 2,5-3 godziny.
4.1 Charakterystyka radaru IS
Do walki powietrznej dalekiego zasięgu radar ma dwa AFARy - nos i ogon. Dokładne wymiary kadłuba mają zostać określone w przyszłości, ale teraz zakładamy, że średnice radaru AFAR wynoszą 70 cm.
Głównym zadaniem radaru jest wykrywanie różnych celów, dla których wykorzystywany jest główny AFAR o zasięgu 5,5 cm, dodatkowo wymagane jest tłumienie radaru obrony powietrznej przeciwnika. Bardzo trudno jest umieścić KREP o wystarczającej mocy na małym UAV, dlatego zamiast KREP użyjemy tego samego radaru. Aby to zrobić, konieczne jest zapewnienie szerszego zakresu długości fal AFAR niż radar z tłumieniem. W większości przypadków się to udaje. Na przykład radar systemu obrony powietrznej Patriot działa w zakresie 5, 2-5, 8 cm, co pokrywa się z głównym AFAR. Aby stłumić wrogi radar IS i radar naprowadzający Aegis, musisz mieć zasięg AFAR 3-3, 75 cm, dlatego przed lotem na konkretną misję konieczne jest wyposażenie radarów AFAR o wymaganych zasięgach. Możesz nawet zainstalować nos AFAR o zasięgu 5, 5 cm, a ogon - 3 cm, reszta jednostek radarowych pozostaje uniwersalna. Potencjał energetyczny radaru jest co najmniej o rząd wielkości większy niż potencjał dowolnego KREP. W związku z tym IS używany jako jammer może osłaniać grupę operującą z bezpiecznych obszarów. Aby stłumić radar Aegis MF, wymagany będzie AFAR o zasięgu 9-10 cm.
4.2 Konstrukcja i charakterystyka radaru
Radar AFAR zawiera 416 modułów nadawczo-odbiorczych (TPM), które są połączone w klastry (matryce kwadratowe 4*4 PPM. Rozmiar matrycy 11*11 cm.). W sumie AFAR obejmuje 26 klastrów. Każdy PPM składa się z nadajnika o mocy 25 W i odbiornika wstępnego. Sygnały z wyjść wszystkich 16 odbiorników są sumowane i wzmacniane w kanale odbiorczym, którego wyjście jest podłączone do przetwornika analogowo-cyfrowego. ADC natychmiast próbkuje sygnał 200 MHz. Po przetworzeniu sygnału na postać cyfrową trafia on do procesora sygnału, gdzie zostaje odfiltrowany od zakłóceń i podejmuje decyzję o wykryciu celu lub jego braku.
Masa każdego APAR-a wynosi 24 kg. AFAR wymaga chłodzenia cieczą. Lodówka waży kolejne 7 kg itd. Całkowitą masę radaru lotniczego z dwoma AFAR szacuje się na 100 kg. Pobór mocy - 5 kW.
Niewielki obszar AFAR nie pozwala na uzyskanie charakterystyki radaru lotniczego do typowego radaru bezpieczeństwa informacji. Na przykład zasięg wykrywania IS o efektywnej powierzchni odbijającej (EOC) wynosi 3 m2. w typowym obszarze poszukiwań 60°*10° jest równe 120 km. Błąd śledzenia kątowego wynosi 0,25 °.
Przy takich wskaźnikach trudno liczyć na wygraną walkę powietrzną na dalekim dystansie.
4.3 Sposób na zwiększenie zasięgu radaru
Jako wyjście możesz zaproponować użycie akcji grupowych. W tym celu UAV muszą mieć między sobą szybką linię komunikacyjną. Po prostu taką linię można zrealizować, jeśli jeden zestaw radarów zostanie umieszczony na bocznych powierzchniach BSP. Wtedy prędkość transmisji może osiągnąć 300 Mbit/s na odległość do 20 km.
Rozważmy przykład, kiedy 4 bezzałogowe statki powietrzne IS latały na misję. Jeśli wszystkie 4 radary synchronicznie przeskanują przestrzeń, moc napromieniowania celu sygnału wzrośnie czterokrotnie. Jeśli wszystkie radary emitują impulsy ściśle z tą samą częstotliwością, to możemy założyć, że działał jeden radar o poczwórnej mocy. Sygnał odbierany przez każdy radar zostanie również czterokrotnie zwiększony. Jeśli wszystkie odebrane sygnały zostaną wysłane na pokład czołowego BSP grupy i tam zsumowane, to moc wzrośnie 4-krotnie. W konsekwencji, przy idealnym działaniu sprzętu, moc sygnału odbieranego przez cztery radary będzie 16 razy większa niż w przypadku pojedynczego radaru. W prawdziwym sprzęcie zawsze będą straty sumowania, w zależności od jakości sprzętu. Konkretnych danych nie można przytoczyć, ponieważ nic nie wiadomo o takich pracach, ale oszacowanie współczynnika strat o połowę jest całkiem prawdopodobne. Wtedy wzrost mocy nastąpi 8 razy, a zasięg detekcji zwiększy się 1,65 razy. W konsekwencji zasięg wykrywania IS zwiększy się do 200 km, co przekroczy zasięg wyrzutni rakiet AMRAAM i pozwoli na walkę powietrzną.
5. Kierowana amunicja szybująca
Rozważ tylko szybujące bomby i pociski (PB i PR).
PBU-39 był pierwotnie przeznaczony do rażenia celów stacjonarnych i był kierowany sygnałami GPS lub inercyjnymi. Koszt PB był umiarkowany - 40 tysięcy dolarów.
Podobno później okazało się, że obudowa PB o średnicy 20 cm nie jest w stanie osłonić odbiornika GPS przed zakłóceniami emitowanymi przez naziemne CREPy. Następnie wskazówki zaczęły być ulepszane. Ostatnia modyfikacja ma już aktywną wyszukiwarkę. Błąd celowania zmniejszył się do 1 m, ale cena PB wzrosła do 200 tysięcy dolarów, co nie jest zbyt odpowiednie dla wojen regionalnych.
5.1 Propozycja pojawienia się PB
Możesz zaproponować rezygnację z prowadzenia GLONASS i przełączenie na prowadzenie poleceń PB. Jest to możliwe, jeśli cel może zostać wykryty przez radar na tle odbić od otaczających obiektów, czyli jest to kontrast radiowy. Aby celować w PB, należy zainstalować:
• system nawigacji inercyjnej, który umożliwia utrzymanie ruchu prostoliniowego PB przez co najmniej 10 s;
• wysokościomierz na małej wysokości (poniżej 300 m);
• automatyczna sekretarka radiowa, która retransmituje z powrotem sygnał zapytania radaru pokładowego.
Załóżmy, że radar może wykryć cel naziemny w jednym z trzech trybów:
• cel jest tak duży, że można go wykryć na tle odbić od powierzchni w trybie wiązki fizycznej, czyli gdy IS leci bezpośrednio na niego;
• cel jest mały i można go wykryć tylko w trybie wiązki zsyntetyzowanej, czyli przy obserwacji celu z boku przez kilka sekund;
• cel jest mały, ale porusza się z prędkością ponad 10-15 km/h i na tej podstawie można go odróżnić.
Dokładność wskazówek zależy od tego, czy jeden, czy para IS prowadzi wskazówki. Pojedynczy radar może dokładnie zmierzyć zasięg do PB z błędem 1-2 m, ale azymut jest mierzony z dużym błędem - z pojedynczym pomiarem 0,25 °. Jeśli zaobserwujesz PB 1-3 s, błąd boczny można zmniejszyć do 0,0005-0,001 od wartości zakresu do PB. Wtedy w odległości około 100 km błąd boczny będzie równy 50-100 m, co nadaje się tylko do strzelania do celów obszarowych.
Załóżmy, że istnieje para jednostek bezpieczeństwa informacji w odległości 10-20 km. Wzajemne współrzędne IS są dość dokładnie znane za pomocą GLONASS. Następnie, mierząc odległości od PB do obu IS i budując trójkąt, można zmniejszyć błąd do 10 m.
W przypadkach, w których wymagana jest większa dokładność naprowadzania, konieczne będzie zastosowanie poszukiwacza, np. telewizyjnego, zdolnego do wykrycia celu z odległości większej niż 1 km. Istnieje możliwość rozważenia opcji transmisji obrazu telewizyjnego do operatora na statku.
5.2 Użycie pocisków szybujących
Przyjęta taktyka prowadzenia bitew powietrznych zakłada, że w przypadku wykrycia ataku IS przeciwnika należy go ostrzeliwać z dużej odległości i natychmiast odwracając się w kierunku AK. Pociski BD R-37 są całkowicie nieodpowiednie ze względu na masę 600 kg, a UR SD R-77-1 są częściowo odpowiednie. Ich masa też nie jest mała – 190 kg, a zasięg startu jest zbyt mały – 110 km. Dlatego rozważymy możliwość wykorzystania PR.
Załóżmy, że UAV znajduje się na wysokości 17 km. Niech zostanie zaatakowany przez IS lecącego z prędkością ponaddźwiękową 500 m/s (1800 km/h) na wysokości 15 km. Załóżmy, że IS atakuje UAV pod kątem 60 °. Następnie UAV będzie musiał skręcić o 120°, aby uniknąć IS. Przy prędkości lotu 250 m / s i przeciążeniu 4 g skręt zajmie 12 sekund. Dla pewności ustawmy masę PR na 60 kg, co pozwoli BSP mieć ładunek amunicji 12 PR.
Zastanów się nad taktyką wojenną. Niech IS zaatakuje UAV w najbardziej niekorzystnym dla niego wariancie - w zewnętrznym centrum sterowania. Wtedy IS przed startem UR nie włącza radaru i może być wykryty jedynie przez własny radar BSP. Nawet jeśli zastosujemy skanowanie grupowe przez cztery radary pokładowe grupy, to zasięg wykrywania będzie wystarczający tylko dla konwencjonalnej ochrony informacji – 200 km. W przypadku F-35 zasięg spadnie do 90 km. Pomocą może być tutaj radar obrony przeciwrakietowej AK, zdolny do wykrywania F-35 lecącego na wysokości 15 km w odległości 500 km.
Decyzję o konieczności wycofania BSP podejmuje się, gdy odległość do IS zostanie zmniejszona do 120-150 km. Biorąc pod uwagę, że bitwa toczy się na wysokości ponad 15 km, to prawie nie ma chmur. Następnie UAV za pomocą kamer telewizyjnych lub na podczerwień może zarejestrować, że IS wystrzelił UR. Jeżeli IS znajduje się w strefie widzialności radaru obrony przeciwrakietowej, to radar ten może również wykryć start systemu obrony przeciwrakietowej.
Jeśli IS nadal zbliża się do UAV bez wystrzelenia UR, wtedy UAV resetuje pierwszą parę PR. W momencie opadania na PR skrzydło nośne otwiera się i zaczyna szybować w danym kierunku. W tym czasie UAV kontynuuje skręcanie i gdy PR znajduje się w strefie działania ogona AFAR, przechwytuje PR do śledzenia. PARA PR kontynuuje planowanie, rozpraszając się do 10 km, aby wziąć IB w kleszcze. Gdy odległość od PR do IS zmniejszy się do 30-40 km, operator wydaje polecenie uruchomienia silników PR, które przyspieszą do 3-3,5 M. ponieważ energia PR jest wystarczająca, aby zrekompensować stratę wysokości. Na PR musi być zainstalowany transponder, który pomaga kierować PR z dużą dokładnością. Szukacz radaru na PR nie jest wymagany - wystarczy mieć prosty szukacz IR lub TV.
Jeśli IS w trakcie pościgu zdoła zbliżyć się do UAV na odległość około 50 km, to może wystrzelić wyrzutnię rakiet. W tym przypadku PR są używane w trybie obrony przeciwrakietowej. PR rozładowuje się w zwykły sposób, ale po otwarciu skrzydła PR wykonuje skręt w kierunku UR, a następnie uruchamia silnik. Ponieważ przechwycenie następuje na kursie kolizyjnym, szerokie pole widzenia z poszukiwacza optycznego nie jest wymagane.
UWAGA: aby przedyskutować taktykę używania AK, należy najpierw zastanowić się nad metodami uzyskania centrum kontroli. Ale kwestie budowy głównego informatora - BSP AWACS, działającego w teatrach morskich, zostaną omówione w następnym artykule.
6. Wnioski
• proponowany AK będzie kosztował kilka razy taniej niż lotniskowiec Storm;
• pod względem kryterium efektywności kosztowej AK znacznie prześcignie Kuzniecowa;
• potężny system obrony powietrznej zapewni obronę przeciwrakietową i przeciwlotniczą AUG, a bezzałogowe statki powietrzne zapewnią stałe wykrywanie wrogich okrętów podwodnych;
• amunicja szybująca jest znacznie tańsza od typowych wyrzutni rakietowych i pozwoli na długotrwałą osłonę z powietrza w konfliktach regionalnych;
• AK jest optymalny do wspomagania operacji desantowych;
• oparty na AK UAV AWACS może być wykorzystywany do centrum sterowania przez inne KUG-am;
• opracowane przez AK, UAV, PB i PR mogą być z powodzeniem eksportowane.
