Krzywizna powierzchni ziemi i nierówności terenu znacznie ograniczają możliwości naziemnych i morskich systemów obrony przeciwlotniczej w zakresie wykrywania i zwalczania nisko latającej broni powietrznej (LAS). Jak skutecznie zapewnić możliwość odpalenia systemu obrony przeciwlotniczej do celów nisko latających?
Wspinaj się wyżej
Jedną z opcji jest umieszczenie radaru na urządzeniu podnoszącym i masztowym (PMU). Jeśli umieścimy radar na wysokości 15 metrów, to zasięg widoczności samolotu poruszającego się na wysokości 50 metrów nad powierzchnią wyniesie 41 km. Zwiększenie wysokości PMU do 50 metrów zwiększy teoretyczny zasięg widzialności tylko o 13 km (do 54 km), natomiast złożoność i masywność takiego sprzętu wzrośnie w znacznie większym stopniu.
Wydawałoby się, że to całkiem normalne dla systemu obrony powietrznej krótkiego zasięgu typu Pantsir-SM? Ale w praktyce nierówności terenu, lasy, budynki i inne naturalne i sztuczne przeszkody zmniejszą tę wartość kilkukrotnie.
Jaka jest minimalna wysokość podniesienia radaru, aby zapewnić wykrywanie celów nisko latających?
Wysokość, na jaką należy podnieść środki detekcyjne w celu skompensowania nierówności terenu, może się różnić w każdym przypadku. W większości przypadków różnica wysokości na płaskim terytorium Rosji w zakresie 100-200 km nie przekracza 100-200 metrów. Na terenach górskich różnica może być znacznie większa i trudno wskazać konkretną wartość.
Konwencjonalnie, w przypadku systemu obrony powietrznej krótkiego zasięgu (do 40-50 km) można przyjąć wysokość wymaganą do wyrównania nierówności terenu 100 metrów, w przypadku systemu obrony powietrznej średniego zasięgu (do 50- 150 km), wysokość wymagana do wyrównania nierówności terenu wyniesie 200 metrów.
Tak więc minimalna wysokość radaru do wykrywania celów nisko latających, dla systemów obrony powietrznej krótkiego zasięgu będzie wynosić około 200 metrów, dla systemów obrony powietrznej średniego zasięgu około 700 metrów. Wysokość stacji radarowej w celu zapewnienia pozahoryzontalnej pracy systemu rakietowego dalekiego zasięgu powinna być porównywalna z wysokością lotu samolotu AWACS, około 10 000 m, w tym przypadku teren ma znacznie mniejsze znaczenie
Wskazane wysokości uniemożliwiają korzystanie z PMU, ale istnieje kilka innych sposobów „spojrzenia poza horyzont”.
Radar aerostatu
Jedną z tych metod jest użycie balonów. Projekt JLENS jest wdrażany w USA. W ramach tego projektu planowane jest rozmieszczenie sprzętu radarowego i optycznego rozpoznania na balonach zamocowanych w określonych punktach kraju i przeznaczonych do wykrywania nisko latających pocisków manewrujących. Wysokość balonów wynosi 3 - 4, 5 km, masa ładunku około trzech ton. Zasięg wykrywania celów powietrznych powinien wynosić około 550 km, celów naziemnych około 225 km. Poza wykrywaniem balon JLENS powinien zapewniać pozahoryzontalne wyznaczanie celów dla pocisków ziemia-powietrze. Aby utrzymać balon w pozycji i wymieniać dane, proponuje się użycie kabla, który zawiera kable zasilające i światłowodowe kable do transmisji danych w osłonie węglowej.
W ramach rozważanego zadania projekt ten ma kilka wad: balon nie jest zbyt wygodny do ciągłego poruszania się po drogach i, jeśli to możliwe, powinien być przywiązany do określonego punktu, co wyklucza możliwość zmiany pozycji za pomocą telefonu komórkowego systemów obrony powietrznej i jest niedopuszczalne. Dodatkowo ogromne rozmiary balonu (ponad 70 metrów długości) mogą teoretycznie utrudniać jego pracę w warunkach silnych, porywistych wiatrów.
Z drugiej strony sama koncepcja jest dość obiecująca. Stacje radarowe umieszczone na balonach mogą chronić obiekty stacjonarne przed uderzeniem nisko latających pojazdów EHV, przede wszystkim miny dla międzykontynentalnych rakiet balistycznych (ICBM), bazy okrętów podwodnych, lotniskowce pocisków balistycznych, lotniska bombowców strategicznych, elektrownie jądrowe i inne krytyczne elementy siły zbrojne i infrastruktura…
Tym samym, mimo że balony nie są optymalnym środkiem zapewniającym systemom obrony przeciwlotniczej możliwość trafienia w cele poza horyzontem, mogą odegrać ważną rolę w osłanianiu szczególnie ważnych obiektów nieruchomych przed nagłym uderzeniem nisko latającej obrony przeciwlotniczej wroga. systemy. Ich główną zaletą jest możliwość quasi-ciągłego przebywania w powietrzu bez znacznego zużycia paliwa i energii elektrycznej
W Rosji takie balony opracowuje RosAeroSystems. W szczególności możesz wziąć pod uwagę duży balon na uwięzi „PUMA”. Balon Puma został opracowany jako nośnik radarowy do całodobowego nadzoru radarowego z wysokości do 5 km przez 30 dni bez lądowania.
Szacowany promień wykrywania i śledzenia celów powietrznych wyniesie 300-350 km. Balon musi wytrzymać huraganowe wiatry do 46 m/s oraz bezpośrednie uderzenia piorunów. Aerostat przytrzymywany jest liną linową podczas wynurzania, zjazdu i parkowania na wysokości roboczej, zapewnia również zasilanie systemów pokładowych i ładunków o mocy do 40 kW, a także do odgromów i odprowadzenia elektryczności statycznej. Ładowność balonu PUMA wynosi do 2250 kg.
Podobno siły zbrojne Federacji Rosyjskiej pracują w tym kierunku:
W lipcu 2015 roku Władimir Michejew, doradca pierwszego zastępcy dyrektora generalnego koncernu „Technologie radioelektroniczne” (KRET), poinformował RIA Nowosti o rozpoczęciu prac nad projektem sterowca na potrzeby obrony przeciwrakietowej kraju. Może stać się pełnoprawnym elementem systemu ostrzegania przed atakiem rakietowym (EWS), który dziś składa się z dwóch rzutów – konstelacji orbitalnego satelity i naziemnych stacji radarowych.
Zależy to od koncernu Almaz-Antey, konieczne jest, aby balony i sterowce mogły nie tylko ostrzegać o zagrożeniu atakiem powietrznym, ale także bezpośrednie przeciwlotnicze pociski kierowane (SAM) wyposażone w aktywną głowicę naprowadzającą radar (ARGSN) na zidentyfikowane cele.
Quadrocoptery i inne bezzałogowe statki powietrzne (UAV) pionowego startu i lądowania
Wróćmy do systemu obrony powietrznej. Na początek rozważ systemy obrony powietrznej krótkiego i średniego zasięgu, dla których wymagane jest podniesienie radaru na wysokość odpowiednio 200 i 700 metrów.
Na początku 2018 roku Boeing zaprezentował prototyp elektrycznego bezzałogowego quadkoptera cargo. Ten UAV jest przeznaczony do testowania i debugowania technologii potrzebnych do budowy nowej generacji samolotów towarowych i pasażerskich. Długość doświadczonego UAV wynosi 4,57 metra, szerokość 5,49 metra, wysokość 1,22 metra, waga, w tym waga akumulatorów, 339 kilogramów. Ładowność - do 226 kg. Konstrukcja obejmuje cztery silniki elektryczne z ośmioma wirnikami.
Elektryczne quadrocoptery-UAV mogą stać się skutecznym rozwiązaniem do wykrywania nisko latających pojazdów EHV dla lądowych i morskich systemów obrony przeciwlotniczej
Elektryczny quadrocopter-BSP powinien znajdować się na pojeździe nośnym, powinien znajdować się tam również agregat prądotwórczy (DGU) do zasilania BSP w energię elektryczną. Niestety na chwilę obecną moc silników elektrycznych doświadczonego quadkoptera, czas ładowania akumulatora oraz czas lotu nie są znane.
Można rozważyć dwie opcje:
- w pierwszej wersji nie ma baterii wymaganych do utrzymania długiego lotu, zasilanie jest dostarczane z pojazdu przewoźnika, jest tylko mała bateria zapasowa do awaryjnego lądowania BSP, przypuszczalnie tę opcję można uznać za optymalną;
- druga opcja może być wykorzystana, jeśli masa kabla potrzebnego do dostarczenia potrzebnego zasilania do quadkoptera okaże się zbyt duża, w takim przypadku quadkopter musi być wyposażony w akumulatory lub superkondensatory (superkondensatory) z szybkim ładowaniem funkcjonować.
Aby zapewnić ciągłość przebywania w powietrzu na czterech zestawach obrony powietrznej krótkiego zasięgu, wymagane są co najmniej dwa pojazdy nośne z BSP. Czas przebywania przez UAV w powietrzu będzie ograniczony jedynie dostępnością paliwa do agregatu prądotwórczego z silnikiem diesla.
Zamiast elektrycznego quadkoptera można wdrożyć bezzałogowe statki powietrzne oparte na silnikach tłokowych benzynowych lub wysokoprężnych. W Rosji opracowaniem i produkcją takich rozwiązań zajmuje się firma SKYF Technology, która oferuje klientowi UAV pionowego startu i lądowania SKYF. W tej chwili nośność UAV SKYF wynosi 250 kilogramów z perspektywą zwiększenia jej do 400 kilogramów. Wysokość lotu tego UAV wynosi do 3000 metrów.
Wcześniej firma Gorizont zaprezentowała bezzałogowy statek powietrzny typu śmigłowcowego Gorizont Air S-100 z wszechstronnym radarem opartym na austriackim Schiebel Camcopter S-100. Radar Kolibri, zamontowany na tym BSP i zainstalowany w dolnej części kadłuba, jest opracowywany wspólnie z Moskiewskim Instytutem Radiofizyki. Całkowita masa sprzętu radarowego nie powinna przekraczać 6,5 kg, wymagany zasięg w trybie obserwacji dookoła (zawis BSP) nie mniejszy niż 200 km, a w trybie z aperturą syntetyczną nie mniej niż 20 km.
Ładowność tego UAV jest zbyt mała (35 kg), aby pomieścić radar o akceptowalnych parametrach, ale jako koncepcja może być interesująca. Czas ciągłego przebywania w powietrzu to 6 godzin.
Powyższe przykłady kwadrokopterów UAV nie mogą być bezpośrednio wykorzystane do umieszczenia radaru, ponieważ mają stosunkowo skromną ładowność, ale nie ma wątpliwości, że ich konstrukcje będą aktywnie rozwijane i ulepszane. Przede wszystkim dotyczy to elektrycznych dronów-UAV.
Głównymi wymaganiami dla UAV AWACS takiego jak quadrocopter lub bezzałogowy statek powietrzny typu śmigłowcowego powinna być wysoka niezawodność i zdolność do utrzymania się w powietrzu przez długi czas, zapewniająca określone osiągi lotu (LTH), a także wysokie zasoby operacyjne i niski koszt godziny lotu
Bezzałogowe statki powietrzne na dużych wysokościach
W przypadku systemów obrony powietrznej dalekiego zasięgu bezzałogowe statki powietrzne pionowego startu i lądowania nie będą już skutecznym i wystarczającym środkiem rozpoznania, ponieważ wysokość stacji radarowej, aby osiągnąć zasięg widzenia około 400 km, musi przekraczać 10 000 metrów.
Przypuszczalnie bezzałogowe statki powietrzne o długim czasie lotu, typie samolotu, średnim lub dużym wymiarze mogą być wykorzystywane jako latający radar dla systemu obrony powietrznej dalekiego zasięgu.
Jednym z kandydatów do roli obiecującego drona-AWACS może być bezzałogowy statek powietrzny Altair o masie startowej 5 ton i ładowności 1-2 ton. Ten BSP powstaje w ramach projektu badawczo-rozwojowego Altius-M w Biurze Projektowym Sokół (Kazań) wspólnie z firmą Transas. Czas lotu powinien wynosić do 48 godzin, zasięg lotu to 10 000 km. W 2018 roku program UAV Altair został przeniesiony do JSC Ural Civil Aviation Plant (UZGA). Testy w locie BSP Altair powinny rozpocząć się w 2019 roku.
Urządzenia tego typu rozwijane są również w innych krajach. W szczególności chińska firma CETC opracowuje UAV JY-300. Pojazd średniej wielkości powinien stać się nośnikiem anten konforemnych i służyć jako bezzałogowy AWACS. Według wstępnych danych JY-300 UAV ma masę startową około 1300 kg i może przenosić ładowność 400 kg. Jest w stanie wykonywać loty do 12 godzin na wysokości do 7,6 km. Radary wbudowane w konstrukcję tego drona powinny umożliwiać wykrywanie celów powietrznych i morskich z dużych odległości.
Rosyjskie bezzałogowce o średnich i dużych gabarytach mają wiele problemów, w tym brak kompaktowych, mocnych i ekonomicznych silników krajowych, brak nowoczesnej awioniki. Jednym z ważniejszych problemów jest brak szybkich satelitarnych kanałów transmisji danych o zasięgu globalnym, które umożliwiłyby sterowanie UAV i odbieranie z niego informacji rozpoznawczych w dużej odległości od punktu bazowego.
Użycie UAV AWACS o długim czasie lotu nie wymaga obecności takich kanałów. Ogólnie rzecz biorąc, praca pakietu systemów obrony powietrznej dalekiego zasięgu - UAV o długim czasie lotu może wyglądać tak:
UAV AWACS o długim czasie lotu startuje z lotniska i wchodzi w strefę patrolowania nad stanowiskami warstwowej obrony przeciwlotniczej. Wszystkie informacje z niego przesyłane są do operatorów systemów obrony powietrznej dalekiego zasięgu, a następnie, poprzez punkt kierowania walką, do operatorów innych systemów obrony powietrznej wchodzących w skład połączonej eszelonowej obrony powietrznej. Lot UAV powinien odbywać się głównie w trybie automatycznym po danej trajektorii. Jeden system obrony powietrznej dalekiego zasięgu powinien obejmować dwa bezzałogowe statki powietrzne AWACS. W takim przypadku mogą pełnić w systemie zmianowym dyżur bojowy nad pozycjami systemu rakietowego obrony przeciwlotniczej przez 36-48 godzin, w zależności od oddalenia od macierzystego lotniska.
Wymagania dla UAV AWACS o długim czasie lotu są takie same jak dla UAV dla systemów obrony powietrznej krótkiego i średniego zasięgu - wysoki zasób operacyjny i niski koszt godziny lotu
Może pojawić się pytanie: w tytule artykułu mówi się o pracy systemu rakietowego obrony powietrznej na nisko latających celach bez udziału lotnictwa Sił Powietrznych, a UAV o długim czasie lotu są wyraźnie związane z lotnictwem. Tutaj pytanie dotyczy raczej przynależności wydziałowej. W USA, zgodnie z umową Johnson-McConnell pomiędzy Armią a Siłami Powietrznymi, śmigłowce nie należą do Sił Powietrznych i są bezpośrednio podporządkowane Armii USA, działają w jej interesie (podział samolotów w Stanach Zjednoczonych między armią a siłami powietrznymi jest tutaj dobrze napisane). Tak więc w naszym przypadku przynależność UAV do konkretnego systemu obrony przeciwlotniczej nie pozwoli Siłom Powietrznym na wykorzystanie go do innych celów.
Warstwowa obrona powietrzna z UAV AWACS
Zastosowanie BSP AWACS typu quadrocopter oraz BSP AWACS o długim czasie lotu pozwoli na stworzenie gęstego pokrycia radarowego terenu i zapewni wydawanie oznaczeń celów pociskom z ARGSN i naprowadzaczem IR na maksymalnym zasięgu.
Przypuszczalnie dla dwóch systemów obrony powietrznej krótkiego zasięgu powinna być jedna maszyna z dronem typu dron lub dwie maszyny dla czterech systemów obrony powietrznej. System rakietowy średniego zasięgu powinien obejmować dwie maszyny z dronem typu dron. Dwa bezzałogowe statki powietrzne AWACS o długim czasie lotu powinny należeć do systemów obrony przeciwlotniczej dalekiego zasięgu.
W okresie zagrożenia lub w przypadku wybuchu działań wojennych bezzałogowe statki powietrzne o długim czasie lotu muszą prowadzić ciągłe patrole nad pozycjami systemów rakietowych obrony przeciwlotniczej. UAV typu quadrocopter, ze składu systemów obrony powietrznej krótkiego i średniego zasięgu, muszą znajdować się na pojazdach nośnych w gotowości do natychmiastowego startu. W przypadku wykrycia zagrożenia z powietrza wystrzelenie bezzałogowego statku powietrznego typu dron powinno nastąpić w ciągu kilku minut.
Koszt samych UAV i czasu ich lotu jest tradycyjnie znacznie niższy niż koszt załogowych samolotów i śmigłowców, co czyni to zadanie atrakcyjnym ekonomicznie. Z technicznego punktu widzenia proponowana koncepcja również nie zawiera problemów nie do pokonania.
W przypadku obiektów nieruchomych o dużym znaczeniu można zastosować balony AWACS. W przypadku obrony przeciwlotniczej obiektów wyposażonych w balony AWACS, bezzałogowe statki powietrzne o długim czasie lotu nie są wymagane i mogą być wyłączone z systemu obrony powietrznej dalekiego zasięgu lub mogą znajdować się na lotnisku w gotowości do odlotu jako zapasowe rozpoznanie i oznaczenie celu znaczy.
UAV AWACS dla floty
Wcześniej w interesie naziemnych systemów obrony przeciwlotniczej rozważano jedynie użycie bezzałogowych statków powietrznych AWACS. Ale nie mniej, a być może ważniejszym zadaniem jest użycie BSP AWACS typu quadrocopter oraz BSP o długim czasie lotu w interesie obrony przeciwlotniczej okrętów Marynarki Wojennej. Biorąc pod uwagę fakt, że nie mamy na nich lotniskowców, a co za tym idzie samolotów AWACS, nowoczesne rosyjskie okręty są słabo chronione przed atakami z powietrza, niezależnie od tego, na jakiej obronie powietrznej są, ze względu na fizyczne ograniczenia w zasięgu wykrywania nisko latających celów.
Zastosowanie bezzałogowych statków powietrznych typu quadrocopter na okrętach rosyjskiej marynarki wojennej znacznie przesunie granicę niszczenia celów nisko latających. A wysłanie bezzałogowego statku powietrznego o długim czasie lotu i zasięgu do obszaru, w którym znajdują się okręty, da im dodatkowe możliwości rozpoznania sił wroga i wydawania oznaczeń celów dla pocisków dalekiego zasięgu.
Nie można wykluczyć użycia balonów i sterowców AWACS w interesie Marynarki Wojennej, zwłaszcza że istnieją historyczne przykłady użycia balonów przez flotę rosyjską.
wnioski
Obrona powietrzna naziemna i naziemna bez możliwości atakowania celów nisko latających z dużej odległości zostanie pokonana.
Aby rozwiązać ten problem, w interesie systemów obrony powietrznej krótkiego i średniego zasięgu, konieczne jest stworzenie BSP typu quadrocopter AWACS, najlepiej z zasilaniem kablem z pojazdu nośnego.
W przypadku systemu obrony powietrznej dalekiego zasięgu konieczne jest zintensyfikowanie rozwoju BSP AWACS o długim czasie lotu.
W przypadku nieruchomych obiektów o dużym znaczeniu można zastosować balony AWACS.
Wszystkie powyższe systemy (UAV AWACS typu quadrocopter, AWACS BSP o długim czasie lotu oraz balony AWACS) mają ogromne znaczenie dla zwiększenia skuteczności i przetrwania nie tylko naziemnych systemów obrony powietrznej, ale także okrętów Marynarki Wojennej Rosji.
