1. Introduktion
I den tredje artikeln i serien underbyggdes den synvinkel enligt vilken vårt hangarfartyg, admiral Kuznetsov, redan är så föråldrat att istället för att reparera det är det bättre att bygga något nyaste fartyg. När man lade två UDC pr. 23900 Ivan Rogov meddelades att kostnaden för beställningen för var och en av dem skulle vara 50 miljarder rubel, vilket är mindre än kostnaden för att reparera Kuznetsov. Antag vidare att om du beställer en flygplansbärande kryssare (AK) baserad på UDC-skrovet kommer AK-skrovet inte att kosta mer än UDC-skrovet.
Under de senaste 15 åren presenterar vi regelbundet projekt av Storm -hangarfartyget, som när det gäller massa och dimensioner ligger nära amerikanska Nimitz. Stormens kostnadsuppskattning på 10 miljarder dollar dödar hela idén. Förutom Stormen är det faktiskt nödvändigt att bygga ett AUG- och Yak-44-tidigt varningsflygplan (AWACS) och ett träningskomplex för flygvingarspiloter. Budgeten för vår underfinansierade flotta kommer uppenbarligen inte att kunna täcka sådana utgifter.
2. Grundparametrar för AK -konceptet
Författaren är inte expert på skeppsbyggnad eller flygplanskonstruktion. De tekniska egenskaper som anges i artikeln är ungefärliga och erhållna genom jämförelse med kända prover. Om specialister vill korrigera dem kommer detta att öka kvaliteten på förslaget avsevärt, och försvarsministeriet kan inte ignorera det.
2.1 AK: s huvuduppgifter
• luftstöd för markoperationer, inklusive amfibieangrepp på avlägsna teatrar. Operationsdjup upp till 500-600 km från AK;
• införa luftangrepp på fiendens KUG;
• spaning av situationen till sjöss inom en radie av upp till 1000 km;
• söka efter ubåtar med obemannade luftfartyg (UAV) med en magnetometer i avstånd upp till 100 km framför AK.
Begränsningarna av uppgifternas omfattning är att AK inte ska slå till mot AUG-s, och när de träffar fiendens territorium bör flygvågens UAV inte närma sig de flygfält som stridsflygplanen (IB) baseras på, kl. ett avstånd på mindre än 300 km. I händelse av att en grupp UAV genomgår en oväntad attack av fiendens IS, bör UAV: erna bara utföra långsträckt luftstrid med den, samtidigt som de rör sig mot AK.
2.2 Vikt och mått
För att minska kostnaden för AK så mycket som möjligt kommer vi att begränsa dess fulla förskjutning - 25 tusen ton, vilket motsvarar storleken på UDC - 220 * 33 m. utvärdera vad som är mer lönsamt: behåll den här storleken eller ersätt den med en bekvämare för AK - 240 * 28 m. Springbrädan på fören måste vara närvarande. Antag att de väljer 240 * 28 m.
2.3 Välja typ av luftförsvarssystem
En typisk version, när endast kortdistansluftförsvarssystem (MD) är installerade på ett hangarfartyg, är till liten nytta för Ryssland. Vi har inte våra egna URO -förstörare, admiral Gorshkov -fregatterna är inte heller trånga, och de löser inte missilförsvarsproblemet. Därför måste du installera ett fullfjädrat långdistansluftförsvarssystem på AK. Förslaget om radarkomplex (RLC) för ett sådant luftförsvarssystem framträder i den föregående artikeln, där det visas att missilförsvarets radar ska ha 4 aktiva fasade antennarrayer (AFAR) med ett område på 70-100 kvadratmeter. Dessutom bör antenner från en multifunktionell (MF) radar, ett elektroniskt motåtgärdskomplex (KREP) och statlig igenkänning placeras på överbyggnaden. Det kommer inte att vara möjligt att hitta sådana områden på överbyggnaden som ligger på sidan, som på UDC.
2.4 Konstruktion av överbyggnad
Det föreslås att överväga ett alternativ med placering av överbyggnaden i hela däckets bredd och placera den så nära fartygets fören som möjligt. Överbyggnadens nedre del, 7 m hög, är tom. Dessutom är de främre och bakre delarna av det tomma facket stängda av grindvingarna. Under start och landning öppnas dörrarna och installeras längs fartygets sidor med en liten expansion på cirka 5 °.
Denna expansion bildar ingångsblixt i händelse av att om UAV under landning förskjuts kraftigt i förhållande till banans mitt till sidan, så kommer flaken att hindra vingen från att träffa överbyggnadsväggen direkt. Vid en olycka installeras även munstycken i brandsläckningssystemet i taket på den tomma delen av överbyggnaden. Som ett resultat begränsas banans bredd endast av bredden på den nedre delen av överbyggnaden och är lika med 26 m, vilket gör det möjligt att plantera UAV med ett vingspann på upp till 18-19 m och en kölhöjd upp till 4 m., som är i ständig beredskap och eventuellt med varma motorer.
Överbyggnadens höjd ovanför däcket måste vara minst 16 m. Antennernas layout på överbyggnadens sidokanter visas i fig. 1 i föregående artikel. På framsidan och baksidan av överbyggnaden kan AFAR -missilförsvarets radar inte placeras på samma sätt som på sidorna, eftersom dessa AFAR är placerade ovanför grindarna och överbyggnadens totala höjd för att rymma dem är inte tillräckligt. Vi måste vrida dessa AFAR 90 °, det vill säga placera AFAR: s långsida horisontellt och kortsidan vertikalt.
Under den hotade perioden bör ytterligare 3 IS-UAV: er med 4 medeldistansmissiler (SD) R-77-1 eller 12 kortdistansmissiler (MD) som beskrivs i avsnitt 5 placeras vid däckets akter. tillgänglig banlängd minskar till 200 m.
3. Begreppet UAV används
Eftersom det antas att luftstrider snarare kommer att vara ett undantag, bör IS UAV: erna vara subsoniska. Det är också fördelaktigt för ett litet hangarfartyg att ha små UAV. De är då lättare att transportera i hangaren, kräver en kortare bana och den nödvändiga däcktjockleken reduceras. Låt oss begränsa den maximala startvikten för en IS UAV till 4 ton. Då kan vingen innehålla upp till 40 UAV. Antag att den maximala stridsbelastningen för en sådan UAV kommer att vara 800-900 kg, och på grund av det låga chassit kan en missil med en sådan massa inte hängas upp under flygkroppen. Därför bör maxlasten bestå av två 450 kg raketer. Vidare är det inte möjligt att öka UAV: s startvikt, annars måste AK: s storlek ökas och det blir ett vanligt hangarfartyg.
Luft-till-yta (VP) missiler som väger mindre än 450 kg har i regel en låg uppskjutningsavstånd och tillåter dem inte att användas från områden som överstiger skjutområdet för även SD SAM-system. Av V-V-missilerna kan endast SD SD R-77-1-missilen med en uppskjutande räckvidd på 110 km användas. Med tanke på att den amerikanska AMRAAM-missilskjutaren har en skjutsträcka på 150 km kommer det att bli problematiskt att vinna en långsträckt luftstrid. UR BD R-37 är inte heller lämplig på grund av vikten på 600 kg. Följaktligen kommer utvecklingen av alternativa vapen att krävas, till exempel glidbomber (PB) och glidmissiler (GL), som diskuteras i avsnitt 5.
Den lilla massan av en IS UAV kommer inte att tillåta att den har hela utrustningen på en bemannad IS. Vi måste antingen utveckla kombinerade alternativ, till exempel radar och elektroniska motåtgärder (KREP), eller kombinera UAV i par: på en radar och på den andra en mängd olika optik och elektronisk intelligens.
Om en UAV får i uppgift att genomföra nära luftkamp, måste UAV ha en överbelastning som klart överstiger kapaciteten hos ett bemannat IS, till exempel 15 g. En all-aspekt brusimmun kommunikationsledning med operatören kommer också att krävas. Som ett resultat kommer stridsbelastningen att sjunka ännu mer. Det är lättare att begränsa dig till varierad strid och 5 g överbelastning.
I regionala konflikter är det ofta nödvändigt att slå på obetydliga mål, vars kostnad är så låg att användningen av högprecisionsmissiler visar sig vara omotiverad - och för dyr, och missilens massa är för stor. Användningen av glid ammunition gör det möjligt att minska både vikt och pris, och lanseringsområdet ökar. Av detta följer att flyghöjden ska vara så hög som möjligt.
Informationsstöd för AK tillhandahålls av den andra typen av UAV - tidig radaravkänning (AWACS). Den måste ha en lång drifttid - 6-8 timmar, för vilken vi antar att dess massa måste ökas till 5 ton. Trots sin lilla massa bör AWACS UAV ge ungefär samma egenskaper som Hawkeye AWACS, som har en massa på 23 ton.
Nästa artikel kommer att ägnas åt ämnet UAV AWACS. Här noterar vi bara att skillnaden mellan de föreslagna AWACS och de befintliga är att radarantennerna upptar de flesta UAV-sidorna, för vilka en speciell typ av UAV med en övre V-formad vinge som inte skymmer den laterala AFAR är tagit fram.
4. Utseendet på UAV IB
Den amerikanska UAV Global Hawk använder en motor från ett passagerarflygplan, vars kalla del är modifierad för att fungera i en sällsynt atmosfär. Som ett resultat uppnåddes en flyghöjd på 20 km med en massa på 14 ton, ett vingspann på 35 m och en hastighet på 630 km / h.
För en IB UAV bör vingspannan vara högst 12-14 m. Flygkroppens längd är cirka 8 m. Därefter måste flyghöjden, beroende på stridsbelastning och tillgänglighet av bränsle, minskas till 16- 18 km, och marschfarten bör ökas till 850-900 km / h …
UAV-dragets viktförhållande måste vara tillräckligt för att uppnå en stigningshastighet på minst 60 m / s. Flygtiden är minst 2,5-3 timmar.
4.1 Egenskaper för IS -radar
För långsträckt luftstrid har radaren två AFAR - en näsa och en svans. Flygkroppens exakta dimensioner ska bestämmas i framtiden, men nu antar vi att AFAR -radarens diametrar är lika med 70 cm.
Radarens huvuduppgift är att upptäcka olika mål, för vilka huvud -AFAR i intervallet 5, 5 cm används. Dessutom krävs det för att undertrycka fiendens luftvärnsradar. Det är mycket svårt att placera en KREP med tillräcklig effekt på en liten UAV, därför kommer vi att använda samma radar istället för KREP. För att göra detta är det nödvändigt att tillhandahålla ett bredare AFAR -våglängdsområde än det för den undertryckta radaren. I de flesta fall lyckas detta. Till exempel fungerar Patriot luftförsvarssystemets radar i intervallet 5, 2-5, 8 cm, som överlappar med huvud AFAR. För att undertrycka fiendens IS-radar och Aegis-ledningsradar måste du ha ett AFAR-intervall på 3-3, 75 cm. Innan du flyger på ett specifikt uppdrag är det nödvändigt att utrusta AFAR-radarna med de nödvändiga avstånden. Du kan till och med installera näsans AFAR -område på 5, 5 cm och svansen - 3 cm. Resten av radarenheterna förblir universella. Radarens energipotential är åtminstone en storleksordning större än potentialen för någon KREP. Följaktligen kan IS som används som störare täcka en grupp som arbetar från säkra områden. För att undertrycka Aegis MF-radarn krävs en AFAR på 9-10 cm.
4.2 Radars konstruktion och egenskaper
AFAR radar innehåller 416 transceivermoduler (TPM), som kombineras till kluster (fyrkantiga matriser 4 * 4 PPM. Matrisstorlek 11 * 11 cm.). Totalt innehåller AFAR 26 kluster. Varje PPM består av en 25 W-sändare och en förmottagare. Signalerna från alla 16 mottagares utgångar summeras och förstärks slutligen i mottagningskanalen, vars utgång är ansluten till en analog-till-digital-omvandlare. ADC samplar omedelbart 200 MHz -signalen. Efter att ha omvandlat signalen till digital form, går den in i signalprocessorn, där den filtreras bort från störningar och fattar ett beslut om måldetektering eller dess frånvaro.
Massan för varje APAR är 24 kg. AFAR kräver vätskekylning. Kylskåpet väger ytterligare 7 kg osv. Totalvikten för en luftradar med två AFAR uppskattas till 100 kg. Strömförbrukning - 5 kW.
Det lilla området på AFAR gör det inte möjligt att erhålla egenskaperna hos en luftburen radar som är lika med den hos en typisk informationssäkerhetsradar. Till exempel är detektionsområdet för ett IS med en effektiv reflekterande yta (EOC) 3 kvm. i ett typiskt sökområde är 60 ° * 10 ° lika med 120 km. Vinkelspårningsfelet är 0,25 °.
Med sådana indikatorer är det svårt att räkna med att vinna långdistansluftstrid.
4.3 Sätt att öka radarområdet
Som en utväg kan du föreslå användning av gruppåtgärder. För detta måste UAV: er ha en höghastighets kommunikationslinje mellan dem. Helt enkelt kan en sådan linje implementeras om ett radarkluster placeras på UAV: s sidytor. Då kan överföringshastigheten nå 300 Mbit / s på ett avstånd av upp till 20 km.
Tänk på ett exempel när 4 IS UAVs flög på ett uppdrag. Om alla 4 radarna synkroniserar utrymmet synkront ökar effekten som bestrålar signalmålet med 4 gånger. Om alla radarer avger pulser strikt vid samma frekvens, kan vi anta att en radar med fyrdubbel effekt fungerade. Signalen som tas emot av varje radar kommer också att fyrdubblas. Om alla mottagna signaler skickas ombord på gruppens ledande UAV och summeras där, ökar effekten 4 gånger mer. Följaktligen, med idealisk drift av utrustningen, blir signaleffekten som mottas av de fyra radarradarna 16 gånger större än för en enda radar. I verklig utrustning kommer det alltid att finnas summeringsförluster, beroende på utrustningens kvalitet. Specifika data kan inte citeras, eftersom ingenting är känt om sådana verk, men en uppskattning av förlustfaktorn med hälften är ganska trolig. Då kommer effektökningen att ske 8 gånger och detekteringsområdet kommer att öka med 1, 65 gånger. Följaktligen kommer IS -detektionsområdet att öka till 200 km, vilket överskrider uppskjutningsområdet för AMRAAM -missilskjutaren och tillåter luftstrid.
5. Guidad glidammunition
Tänk bara på glidbomber och missiler (PB och PR).
PBU-39 var ursprungligen avsedd för att slå stationära mål och styrdes av GPS-signaler eller tröghet. Kostnaden för PB var måttlig - $ 40 tusen.
Tydligen visade det sig senare att PB-fodralet med en diameter på 20 cm inte kan skydda GPS-mottagaren från störningar från markbaserade CREP. Sedan började vägledningen förbättras. Den senaste ändringen har redan en aktiv sökare. Målfelet minskade till 1 m, men PB -priset ökade till 200 tusen dollar, vilket inte är särskilt lämpligt för regionala krig.
5.1 Förslag om utseende av PB
Du kan föreslå att överge GLONASS -vägledning och byta till PB -kommandovägledning. Detta är möjligt om målet kan detekteras av radarn mot bakgrunden av reflektioner från omgivande objekt, det vill säga det är radiokontrast. För att sikta på PB måste följande installeras:
• tröghetsnavigationssystem som gör det möjligt att bibehålla linjens rörelse för PB i minst 10 sekunder;
• låg höjdmätare (mindre än 300 m);
• en telefonsvarare som sänder förfrågningssignalen från den inbyggda radarn bakåt.
Låt oss anta att radarn kan detektera ett markmål i ett av tre lägen:
• målet är så stort att det kan detekteras mot bakgrunden av reflektioner från ytan i det fysiska strålläget, det vill säga när IS flyger direkt mot det;
• målet är litet och kan endast detekteras i det syntetiserade stråläget, det vill säga när du observerar målet från sidan i flera sekunder;
• målet är litet, men det rör sig med en hastighet av mer än 10-15 km / h och kan särskiljas på grundval av detta.
Vägledningens noggrannhet beror på om en eller ett par IS leder vägledning. En enda radar kan noggrant mäta avståndet till PB med ett fel på 1-2 m, men azimuten mäts med ett stort fel - med en enda mätning på 0,25 °. Om du observerar PB 1-3 s kan sidofelet reduceras till 0, 0005-0, 001 från intervallvärdet till PB. Sedan, på ett avstånd av cirka 100 km, kommer sidofelet att vara lika med 50-100 m, vilket endast är lämpligt för avfyrning mot områdesmål.
Låt oss anta att det finns ett par informationssäkerhetsenheter med 10-20 km mellanrum. IS: s ömsesidiga koordinater är kända med hjälp av GLONASS ganska exakt. Genom att mäta avstånden från PB till både IS och bygga en triangel kan du minska felet till 10 m.
I de fall där högre vägledningsnoggrannhet krävs, kommer det att vara nödvändigt att använda en sökare, till exempel en tv, som kan detektera ett mål från ett avstånd av mer än 1 km. Det är möjligt att överväga alternativet att överföra en TV -bild till operatören på fartyget.
5.2 Användning av glidande missiler
Den valda taktiken för att utföra luftstrider fastslår att vid upptäckt av fiendens IS -attack är det nödvändigt att skjuta på honom på långa avstånd och, omedelbart vända, lämna i riktning mot AK. BD R-37-missilerna är helt olämpliga på grund av vikten på 600 kg, och UR SD R-77-1 är delvis lämpliga. Deras massa är inte heller liten - 190 kg, och uppskjutningsområdet är för litet - 110 km. Därför kommer vi att överväga möjligheten att använda PR.
Antag att UAV är på 17 km höjd. Låt honom attackeras av en IS som flyger i supersonic 500 m / s (1800 km / h) på 15 km höjd. Låt oss anta att IS attackerar UAV i en vinkel på 60 °. Sedan måste UAV vrida 120 ° för att undvika IS. Vid en flyghastighet på 250 m / s och en överbelastning på 4 g tar en sväng 12 sekunder. För bestämdhet, låt oss ställa in PR -massan på 60 kg, vilket gör att UAV kan ha en ammunitionsbelastning på 12 PR.
Tänk på krigets taktik. Låt IS attackera UAV i den mest ogynnsamma varianten för UAV - på den externa kontrollcentralen. Då tänder inte IS före lanseringen av UR radarn, och den kan bara detekteras av UAV: s egen radar. Även om vi använder gruppskanning med fyra inbyggda radar i gruppen, så är detektionsområdet bara tillräckligt för konventionell informationssäkerhet - 200 km. För F-35 kommer räckvidden att sjunka till 90 km. Hjälp här kan tillhandahållas av en AK-missilförsvarsradar som kan upptäcka en F-35 som flyger på en höjd av 15 km på ett avstånd av 500 km.
Beslutet om behovet av att dra tillbaka UAV fattas när avståndet till IS reduceras till 120-150 km. Med tanke på att striden äger rum på mer än 15 km höjder, finns det nästan inga moln. Sedan kan UAV, med hjälp av TV- eller IR -kameror, spela in att IS har lanserat UR. Om IS befinner sig i siktzonen för missilförsvarets radar, kan lanseringen av missilförsvarssystemet också detekteras av denna radar.
Om IS fortsätter att närma sig UAV utan att starta UR, återställer UAV det första paret av PR. I det ögonblick som den faller till PR öppnar bärvingen och den börjar glida i en given riktning. Vid denna tidpunkt fortsätter UAV att vända och, när PR är i svansen AFAR: s handlingszon, fångar den PR för spårning. Ett par PR fortsätter att planera, sprider upp till 10 km för att ta IB i fästingar. När avståndet från PR till IS reduceras till 30-40 km, ger operatören ett kommando för att starta PR-motorerna, vilket kommer att accelerera till 3-3,5 M. eftersom energin i PR är tillräcklig för att kompensera för förlusten av höjd. En transponder måste installeras på PR, vilket hjälper till att styra PR med hög noggrannhet. Radarsökare på PR krävs inte - det räcker med en enkel IR- eller TV -sökare.
Om IS i jaktprocessen lyckades närma sig UAV på ett avstånd av cirka 50 km, kan den starta missilskjutaren. I detta fall används PR i missilförsvarsläget. PR urladdas på vanligt sätt, men efter att vingen har öppnats gör PR en sväng mot UR och startar sedan motorn. Eftersom avlyssningen sker på en kollisionskurs krävs inte ett brett synfält från den optiska sökaren.
OBS! För att diskutera taktiken för att använda AK är det nödvändigt att först överväga metoderna för att erhålla kontrollcentralen. Men frågorna om att bygga huvudinformatören - en AWACS UAV, som verkar på marina teatrar, kommer att behandlas i nästa artikel.
6. Slutsatser
• den föreslagna AK kommer att kosta flera gånger billigare än hangarfartyget Storm;
• vad gäller kostnadseffektivitetskriteriet kommer AK betydligt att överträffa Kuznetsov;
• ett kraftfullt luftförsvarssystem kommer att tillhandahålla missilförsvar och luftförsvar AUG, och UAV kommer att säkerställa konstant upptäckt av fiendens ubåtar;
• glidande ammunition är mycket billigare än vanliga missilskjutare och kommer att möjliggöra långsiktig luftskydd i regionala konflikter.
• AK är optimalt för att stödja amfibieoperationer;
• baserat på AK UAV AWACS kan användas för kontrollcenter av andra KUG-am;
• utvecklat av AK, UAV, PB och PR kan exporteras framgångsrikt.
