W drugiej połowie lat 60. stało się jasne, że potencjał modernizacyjny EC-121 Gwiazda Ostrzegawcza AWACS jest praktycznie wyczerpany. Nieszczelne silniki kabinowe i tłokowe nie pozwalały na patrole na dużych wysokościach i nie wykorzystywały pełnego potencjału pokładowych radarów. Zastosowanie dwóch radarów różnego typu do obserwacji dolnej i górnej półkuli znacznie zmniejszyło aerodynamikę samolotu i zwiększyło wagę sprzętu. Ponadto do obsługi różnych stacji potrzebni byli ich operatorzy, więc na najnowszych modyfikacjach Gwiazdy Ostrzegawczej liczba członków załogi sięgała 26 osób, a większość z nich zajmowała się właśnie serwisowaniem sprzętu radarowego i łączności. Choć w latach 60. podjęto próby przeniesienia bazy elementowej aparatury z urządzeń elektropróżniowych na elementy półprzewodnikowe, to powstające w latach 40. 50. stacje radarowe zawierały znaczną liczbę lamp elektronicznych, co czyniło je bardzo nieporęcznymi, energochłonnymi i niezbyt wiarygodne.
Na początku lat 70. osiągnięcia w dziedzinie budowy samolotów i elektroniki półprzewodnikowej umożliwiły stworzenie ciężkiego samolotu AWACS zdolnego do długotrwałego patrolowania na wysokości 7-9 km i optymalnego wykorzystania możliwości radaru dozorowania. Obliczenia wykazały, że radar na wysokości 9000 m będzie miał zasięg widzenia do 400 km. Jak już wspomniano w drugiej części, w latach 60-tych w USA testowano samoloty EC-121L AWACS z radarem AN/APS-82, które posiadały obrotową antenę w owiewce w kształcie dysku. Z wielu powodów ta wersja nie była budowana seryjnie, ale już wtedy stało się jasne, że „powietrzna pikieta radarowa” z jedną obrotową anteną nad kadłubem ma wielkie perspektywy.
W związku z tym, że w latach 70. osiągnięto parytet pocisków nuklearnych między dwoma supermocarstwami, zachodni stratedzy nie obawiali się już sowieckich bombowców dalekiego zasięgu, których rola zniknęła w tle, ale przełomu przez dywizje czołgów i karabinów zmotoryzowanych. Dyrektoriatu Spraw Wewnętrznych obrony NATO w Europie. Wyższość ZSRR i państw Układu Warszawskiego w zakresie broni konwencjonalnej polegała na odpieraniu taktycznej broni jądrowej i myśliwsko-bombowców. Oczywiste jest, że przeprowadzać naloty na radzieckie czołgi pędzące do kanału La Manche i niszczyć komunikację bez przewagi w powietrzu. było to, delikatnie mówiąc, trudne. Amerykanie i ich sojusznicy potrzebowali samolotu AWACS z potężnym radarem, zdolnym do prowadzenia długich patroli na dużych wysokościach i terminowego powiadamiania o zbliżaniu się wrogich samolotów i kierowania działaniami ich samolotów bojowych. Równocześnie zwrócono taką samą uwagę na możliwości wykorzystania samolotu jako lotniczego stanowiska dowodzenia, co do charakterystyki kompleksu radarowego.
Jak już wspomniano, Gwiazda Ostrzegawcza EU-121 jest beznadziejnie przestarzała, a E-2 Hawkeye używany przez flotę amerykańską na skalę europejskiego teatru działań i obrony przeciwlotniczej Ameryki Północnej miał niewystarczający zasięg i wysokość lotu. Ponadto pierwsze modyfikacje Hokai miały poważne problemy z niezawodnością awioniki, a doświadczenia z obsługi E-2A z radarem AN/APS-96 w Azji Południowo-Wschodniej wykazały niemożność wykrycia celów na tle powierzchni ziemi.
W drugiej połowie lat 60. Stany Zjednoczone uruchomiły program Overland Radar Technology (ORT) na rzecz rozwoju radarów do wykrywania celów powietrznych na tle ziemi. W ramach tego programu powstał radar impulsowo-dopplerowski, działający na zasadzie porównywania częstości powtarzania impulsów emitowanego sygnału z częstotliwością odbitego sygnału echa. Innymi słowy, częstotliwość Dopplera została wydobyta z poruszającego się celu na tle sygnałów odbitych od ziemi.
Stworzenie radarów zdolnych do skutecznego działania na cele na małej wysokości z dużej odległości szło z dużymi trudnościami. Pierwsza stosunkowo sprawna próbka radaru Westinghouse AN / APY-1 miała wiele niedociągnięć. Oprócz dość przewidywalnych problemów z niską niezawodnością, stacja podawała wiele fałszywych szeryfów z obiektów na ziemi. Na przykład przy wietrznej pogodzie kołyszące się korony drzew były postrzegane jako cele na małej wysokości. Aby wyeliminować tę wadę, konieczne było użycie bardzo wydajnego komputera według standardów lat 70., zdolnego do wybierania celów i wyświetlania tylko rzeczywistych obiektów powietrznych i ich rzeczywistych współrzędnych na ekranach operatorów.
Wyznaczenie azymutu celu odbywa się w wyniku kilku skanów i porównania wyników uzyskanych z różnych pozycji celu w czasie i przestrzeni. Ten tryb pozwala uzyskać maksymalną ilość informacji, ale zasięg jest minimalny. Gdy zasięg wykrywania odległych celów jest ważniejszy niż informacja o ich wysokości lotu, przełącza się w tryb skanowania impulsowego Dopplera bez określania kąta elewacji i nie następuje skanowanie pionowe. Stacja może również pracować w trybie pasywnego rozpoznania elektronicznego, odbierając sygnały emitowane przez radary z innych statków powietrznych.
Początkowo dla nowego ciężkiego samolotu AWACS (Airborne Warning And Control System), analogicznie do pokładu E-2 Hawkeye, planowano stworzyć nową specjalistyczną platformę z 8 silnikami turbowentylatorowymi General Electric TF34, zgrupowanych w pary. Silniki te zainstalowano w samolocie szturmowym A-10 Thunderbolt II i samolocie do zwalczania okrętów podwodnych S-3 Viking zwodowanym na początku lat 70-tych w serii. Trasa ta została jednak uznana za zbyt kosztowną, obliczenia wykazały, że sprzęt, operatorzy i zewnętrzną antenę radarową można umieścić na istniejących modelach wojskowych samolotów transportowych lub samolotów pasażerskich dalekiego zasięgu. Jako bazę wybrano Boeing 707-320, szeroko wówczas używany, z rodzimymi silnikami Pratt & Whitney TF33-P-100/100A (JT3D). W tym czasie Siły Powietrzne USA operowały już tankowcami, samolotami rozpoznawczymi, powietrznymi stanowiskami dowodzenia oraz pojazdami transportowymi i pasażerskimi na bazie Boeinga 707.
Przy maksymalnej masie startowej około 157 300 kg samolot jest w stanie utrzymać się w powietrzu bez tankowania przez 11 godzin. Maksymalna prędkość sięga 855 km/h. Sufit wynosi 12 000 metrów. Zasięg taktyczny to 1600 km. Patrolowanie odbywa się zwykle na wysokości 8000-10000 metrów z prędkością 750 km/h.
Pierwsze dwa zbudowane prototypy znane są jako EC-137D. Samoloty seryjne AWACS otrzymały indeks E-3A Sentry (angielski Sentry). Budowę samolotów systemu AWACS rozpoczęto w 1975 roku. W ciągu zaledwie 8 lat zbudowano 34 maszyny w modyfikacji E-3A.
Strażnik E-3A
Pierwszy samolot w 1977 roku wszedł do operacyjnej 552. Powietrznodesantowego Skrzydła Wczesnego Ostrzegania w Bazie Sił Powietrznych Tinker w Oklahomie. Dwadzieścia siedem samolotów AWACS zostało przydzielonych do Tinkera. Cztery z nich na zasadzie zmiany patrolowały Daleki Wschód i stacjonowały w bazie lotniczej Kadena w Japonii, dwa kolejne samoloty w bazie lotniczej Elmendorf na Alasce. Po rozpoczęciu dostaw E-3A, zintegrowanych z systemem obrony powietrznej Stanów Zjednoczonych i Kanady, rozpoczęto masową likwidację przestarzałych samolotów E-121 AWACS. Pomimo początkowo niskiej niezawodności radaru i problemów z połączeniem ze scentralizowanym systemem obrony powietrznej Ameryki Północnej, nowe samoloty wczesnego ostrzegania i kontroli początkowo wykazywały wysoki potencjał wykrywania radzieckich bombowców i celowania w nie myśliwce przechwytujące.
Oprócz Sił Powietrznych USA AWACS pierwszej modyfikacji dostarczono sojusznikom z NATO, w sumie do Europy wysłano 18 E-3A. 1984 do 1990 do Arabii Saudyjskiej sprzedano pięć samolotów E-3A z obciętą łącznością i sprzętem radarowym. Iran pod koniec lat 70. również zamówił 10 AWACS, ale po obaleniu szacha tego zamówienia nie udało się zrealizować. Razem od 1977 do 1992 Wyprodukowano 68 samolotów z rodziny E-3 Sentry.
W 1982 roku samoloty przeznaczone do operacji na europejskim teatrze działań zostały wyposażone w operacyjny system przekazywania informacji taktycznych JITIDS, który umożliwia wymianę nie tylko informacji głosowych, ale także przesyłanie wizualnie wyświetlanych informacji symbolicznych na odległość do 600 km. Zastosowanie tego sprzętu znacznie uprościło interakcję z myśliwcami i umożliwiło kontrolowanie działań kilkudziesięciu samolotów przechwytujących.
Najbardziej zauważalną częścią samolotu AWACS była obracająca się w kształcie dysku plastikowa, przezroczysta owiewka radaru zamontowana na dwóch 3,5-metrowych wspornikach nad kadłubem. Wewnątrz plastikowego dysku ważącego około 1,5 tony, o średnicy 9,1 metra i grubości 1,8 metra, oprócz pasywnego układu antenowego z elektronicznym skanowaniem, zainstalowane są anteny systemu rozpoznawania przyjaciela lub wroga oraz sprzęt komunikacyjny. Antena mogła wykonać pełny obrót w 10 sekund. Chłodzenie głównej anteny radaru i innego sprzętu odbywało się przez nadchodzący przepływ powietrza przez specjalne otwory. Sprzęt radiowy i komunikacyjny, kompleks komputerowy i urządzenia wyświetlające informacje zużywały energię elektryczną kilkakrotnie więcej niż wyposażenie bazowego Boeinga 707-320. W związku z tym moc generatorów na E-3A została zwiększona do 600 kW.
Połowa owiewki radarowej
Choć samolot tworzony był głównie do operacji poza Stanami Zjednoczonymi, na wyposażeniu znalazły się systemy SAGE i BUIC przeznaczone do automatycznego naprowadzania myśliwców przechwytujących nad terytorium Ameryki Północnej. Podsystem przetwarzania danych pierwszych 23 samolotów, zbudowany w oparciu o komputer IBM CC-1 o szybkości przetwarzania 740 000 operacji na sekundę, zapewnia stabilne śledzenie do 100 celów jednocześnie. Informacje o celu były wyświetlane na 9 monitorach. Komputer IBM CC-2 zainstalowany na dwudziestym czwartym samolocie produkcyjnym ma pamięć główną o wielkości 665 360 słów. Samolot ten wprowadził również zintegrowany system tajnej wymiany informacji taktycznych pomiędzy samolotami AWACS, myśliwcami i naziemnymi punktami kontroli. Zapewnia szybkie i bezpieczne kanały komunikacji dla tysięcy użytkowników.
Stanowiska pracy operatora brytyjskiego Sentry AEW.1
Stanowiska pracy radarów i operatorów łączności znajdują się w trzech rzędach w całej kabinie, tuż za kokpitem i przedziałem awioniki. Za nimi znajduje się miejsce pracy oficera kontroli i kabina mechanika pokładowego. Z tyłu znajduje się kuchnia i miejsca do siedzenia. Liczba załogi może wynosić 23 osoby, z czego cztery to personel lotniczy, reszta to operatorzy i personel techniczny.
Ale nawet przy potężnym radarze i nowoczesnych systemach komputerowych w tamtych czasach zdolność pierwszego E-3A do widzenia nisko lecących celów na tle Ziemi była niewielka. W związku z tym dokonano rewizji wyposażenia pokładowego samolotów AWACS. Zadanie skutecznego uzbrajania celów powietrznych na tle powierzchni ziemi rozwiązano po zainstalowaniu na samolocie ulepszonego radaru AN/APY-2 o zasięgu 10 cm. Na zmodernizowanych samolotach AWACS, oprócz zwiększenia potencjału energetycznego radaru, wzrosła moc komputerów. Masa jednostek przetwarzania sygnałów cyfrowych stanowiła prawie 25% masy samego radaru – ponad 800 kg. Całkowita waga sprzętu radarowego wynosiła około 3,5 tony. Radar AN / APY-2 charakteryzuje się wysoką odpornością na zakłócenia dzięki niskiemu poziomowi tylnych i bocznych listków kierunkowych anteny.
Radar AN/APY-2 może pracować w kilku trybach:
1. Doppler impulsowy bez skanowania wiązki w płaszczyźnie pionowej.
2. Doppler impulsowy ze skanowaniem wiązką w elewacji w celu oszacowania wysokości lotu celów powietrznych.
3. Wyszukiwanie poza horyzontem, z odcięciem sygnału poniżej linii horyzontu bez wyboru Dopplera.
4. Badanie powierzchni wody krótkimi impulsami (w celu tłumienia odbić od powierzchni morza).
5. Pasywne wyszukiwanie kierunkowe źródeł zakłóceń w zakresie częstotliwości radaru AN/APY-2.
Możliwe jest również łączenie wszystkich powyższych trybów w dowolnej kombinacji.
Zmodernizowana wersja, oznaczona E-3B, jest w budowie od 1984 roku. Do tej modyfikacji przerobiono 24 samoloty E-3A. Równolegle z radarem opracowano pasywne środki detekcji, rejestrujące działanie radarów pokładowych i innych lotniczych systemów radiotechnicznych.
Samolot zmodernizowany do poziomu AWACS Block 30/35 otrzymał elektroniczną stację rozpoznania AB/AYR-1. Wizualnie różnią się od wcześniejszych modyfikacji bocznymi antenami (po prawej i lewej stronie) o wymiarach około 4x1 metr, które wystają około 0,5 metra poza kontury kadłuba. W nosie i ogonie samolotu znajdują się również anteny. Stacja składa się z 23 modułów o łącznej wadze 850 kg. Po zainstalowaniu stacji RTR na pokładzie samolotu konieczne było wyposażenie stanowiska pracy dla innego operatora. Oprócz samolotów Sił Powietrznych USA podobną rewizję przeszły samoloty NATO AWACS.
Stacja bazuje na dwóch odbiornikach cyfrowych połączonych procesorem. które oprócz chwilowego pomiaru częstotliwości, realizują amplitudę kierunku i rozpoznanie parametryczne rodzaju przechwyconego źródła promieniowania. Według danych opublikowanych w otwartych źródłach system rozpoznawania AB / AYR-1 jest w stanie zidentyfikować ponad 500 typów radarów naziemnych i powietrznych. Stacja, pracująca w zakresie częstotliwości 2-18 GHz, zapewnia skanowanie kołowe w sektorze 360 stopni oraz namierzanie źródeł emisji radiowej z błędem nie większym niż 3 stopnie na odległość 250 km. Jego wydajność to około 100 rozpoznania źródeł promieniowania w ciągu 10 s. Maksymalny zasięg działania rozpoznawczego sprzętu radiowego AB / AYR-1 przy silnych źródłach sygnału przekracza 500 km.
Po wariancie E-3B pojawił się E-3C z ulepszoną awioniką. W tym modelu, oprócz nowych, bardziej wydajnych komputerów, zainstalowano radar nawigacyjny APS-133 oraz sprzęt łączności cyfrowej AIL APX-103 IFF / TADIL-J. Przy tej modyfikacji zaktualizowano również sprzęt do wyświetlania informacji radarowych. Wszystkie monitory kineskopowe zostały zastąpione panelami plazmowymi lub LCD.
Brytyjski samolot AWACS Sentry AEW.1, w towarzystwie przechwytujących Tornado F.3
Modyfikacja z silnikami CFM International CFM56-2A dla brytyjskich sił powietrznych otrzymała oznaczenie E-3D (Sentry AEW.1). Pierwszy samolot przekazano do RAF w marcu 1991 r., w sumie Wielka Brytania zamówiła 7 samolotów. Francja kupiła cztery samoloty AWACS E-3F z tymi samymi silnikami, ale inną awioniką.
Modernizacja E-3 Sentry w bazie lotniczej Tinker
W 2003 roku Stany Zjednoczone przeznaczyły 2,2 miliarda dolarów na modernizację istniejącej floty Sentry, aw 2007 roku w bazie lotniczej Tinker rozpoczęły się praktyczne prace nad modyfikacją bloku 40/45. Pierwszy E-3G US Air Force osiągnął pełną gotowość bojową w 2015 roku. Planowane jest ponowne wyposażenie w tę wersję wszystkich amerykańskich samolotów systemu AWACS w wystarczający zasób lotu.
