+ All Categories

Download - Sist Radar Hawk

Transcript
Page 1: Sist Radar Hawk

TEMA 4SUBSISTEME RADAR PENTRU “MIM-23 HAWK”

Introducere

Sistemele de rachete antiaeriene cu bătaie medie din clasa HAWK (Home All Ways Killer) sunt sisteme transportabile sau mobile, care se dispun terestru sau la bordul navelor cu deplasament mediu sau mare (fregate, distrugătoare etc.). Variantele terestre sunt organizate pe mai multe autospeciale şi remorci, care pot fi tractate cu autocamioane 66 sau cu tractoare de artilerie. Sistemele HAWK pot combate simultan câte 2 ţinte, lansând câte o rachetă pe fiecare ţintă.

Principalele subsisteme din înzestrarea unei baterii terestre HAWK sunt prezentate în figura 1, precum şi principalele legături informaţionale dintre acestea.

Compunerea bateriei standard HAWK PIP III este prezentată în figura 2.Se poate constata că bateria dispune ca unitate de foc de bază (UFB) de

6 IL×3 R=18 rachete, tot atâtea fiind prevăzute şi ca unitate de foc de rezervă (UFR) transportată de camioane.

Toate subsistemele HAWK PIP III sunt realizate pe remorci monoax, transportabile remorcat de camioane sau tractoare şenilate de artilerie, sau îmbarcate la bordul navelor sau aeronavelor (spre ex. Hercules C-130).

Configuraţia rachetelor antiaeriene şi a instalaţiilor de lansare tip M-192 este prezentată în figura 3. Fiecare instalaţie este realizată ca semiremorcă, avea câte 3 căi de lansare şi permite transportul rachetelor pe instalaţie, sau pe vehicululul de tractare.

1

Page 2: Sist Radar Hawk

MPQ 50 MPQ 62

MPQ 61

M 192

Fig. 2 Compunerea şi interconexiunile între subsistemele bateriei HAWK PIP III

2

Page 3: Sist Radar Hawk

Fig. 3 Instalaţie de lansare tip M-192 analogică

Sistemele de rachete antiaeriene din clasa HAWK, indiferent de generaţia lor tehnologică, au în compunere cel puţin două sisteme radar, fiecare dintre acestea fiind specializate pentru una sau mai multe funcţiuni în cadrul procesului de dirijare a rachetelor spre ţintele aeriene vizate.

Radarul de supraveghere aeriană, de căutare, descoperire şi identificare a ţintelor la distanţă mare, dincolo de limita îndepărtată a zonei de nimicire a rachetelor, este radar în impulsuri (PAR), cu caracteristică de directivitate multifasciculară, cu posibilitate de a localiza, urmări şi identifica mai multe ţinte aeriene simultan şi de a transmite automat date radar la subsistemul tehnic de comandă-control al bateriei antiaeriene (BCP, BCC, FDC).

Radarul de descoperire şi urmărire a ţintelor care zboară la mică înălţime, cu viteze mici şi cu suprafeţe efective de reflexie mici, este un radar Doppler cu emisie continuă (CWAR), cu caracteristică de directivitate mai largă decât PAR, cu măsuri eficiente de compensare a efectelor clutter-ului terestru şi de control al emisiei, astfel încât să se realizeze protecţie împotriva rachetelor antiradiolocaţie (ARM – Anti-Radiation Missile).

Radarele de iluminare a ţintelor (HPI) sunt sisteme radar cu emisie în impulsuri, care asigură urmărirea ţintelor pe care se execută tragerea, formează şi transmit semnalele de orientare a rampelor de lansare pe direcţii corespunzătoare interceptării ţintelor care se combat, emit unde electromagnetice la nivel de putere şi coeficient de directivitate suficient de mari pentru ca prin reflexie de la ţinte să rezulte unde reflectate care permit autodirijarea semiactivă a rachetelor până la limita îndepărtată a zonei de nimicire, precum şi funcţionarea precisă a focoaselor de proximitate semiactive cu care sunt echipate rachetele MIM-23 folosite de sisteme HAWK.

Sistemele HAWK modernizate şi produse după 1995, folosesc rachete aer-aer cu capete de dirijare ce conţin sisteme radar active, pentru a permite regimul “Fire and

3

Page 4: Sist Radar Hawk

Forget”. Prin urmare, SL-AMRAAM, HUMRAAM şi altele similare nu mai au în compunere radare HPI, iar radarele PAR şi CWAR sunt înlocuite cu un radar 3D multifuncţional, cu reţea plană de antene fazate, de regulă de tip TPQ-36 sau MPQ-64.

Radare folosite la sistemul MIM-23 PIP III

Această variantă de sistem RAA foloseşte simultan trei tipuri de sisteme radar care îşi transferă datele şi informaţiile despre ţinte prin intermediul canalelor de comunicaţii cablate şi folosind echipamentele de calcul din punctul de comandă al bateriei antiaeriene (BCP) pentru transformări de coordonate.

Supravegherea spaţiului aerian şi descoperirea ţintelor aeriene dincolo de limita îndepărtată a zonei de nimicire a rachetelor se realizează cu radarul 2D cu emisie în impulsuri, denumit uzual Pulse Acquisition Radar – PAR.

De-a lungul timpului s-au folosit la sistemul HAWK mai multe tipuri şi generaţii tehnologice de PAR, toate lucrând în banda C (NATO), cu lungimi de undă decimetrice, dar cu impedimentul major că banda lor de lucru (0,51,25 GHz) se suprapune peste cea alocată transmisiilor de televiziune UHF prin convenţie internaţională, acceptată de majoritatea ţărilor utilizatoare de sisteme HAWK. Acesta a fost principalul motiv pentru care s-a realizat înlocuirea PAR cu alte tipuri de radare care lucrează în benzi superioare de frecvenţă.

PAR de tip MPQ-50 lucrează în banda C NATO (0,51 GHz) cu durata impulsurilor de 1,5 μs, perioada de repetiţie 500 μs, puterea în impuls aproximativ 1 kW, ceea ce asigură o distanţă maximă de descoperire de 80 km pentru ţinte cu RCS=1m2.

Fig. 4 PAR de tip MPQ 50 desfăşurat pentru testare funcţională

4

Page 5: Sist Radar Hawk

Antena radarului este de tip reflector parabolic excitat cu un ansamblu de dipoli orizontali, care asigură formarea caracteristicii de directivitate cu deschidere de aproximativ 5° în azimut şi 45° în elevaţie, astfel încât să descopere ţinte până la înălţimea maximă de 15 km. Ansamblul antenei se roteşte sincron cu antena CWAR, cu viteza unghiulară de 20 rpm, ceea ce asigură o bună rată de actualizare a informaţiilor radar.

Ansamblul antenei este dispus cu axul de rotaţie pe mijlocul unei semiremorci monoax, iar pe platformă se află dispuse echipamentele electronice ale emiţătorului, receptorului radar, procesorului datelor radar, precum şi echipamentul de transmitere serială a datelor radar către indicatorul dispus în punctul de comandă al bateriei.

Înălţimea minimă a ţintelor ce pot fi descoperite cu MPQ-50 este de 50 m, iar înălţimea maximă este de 15 km. Rezoluţia în distanţă este de 2 km.

Limitarea posibilităţilor PAR de descoperire la joasă înălţime a impus completarea sa funcţională cu un radar Doppler cu emisie continuă, CWAR- Continuous Wave Acquisition Radar, care să contribuie la descoperirea ţintelor aeriene şi să preia ţintele la urmărire automată în distanţă şi în azimut, folosind metode evoluate de selecţie a ţintelor mobile şi eliminare a clutter-ului terestru.

CWAR de tip MPQ-62 funcţionează în banda J NATO (10,218 GHz) cu o putere maximă emisă de 400 W, ceea ce asigură distanţa maximă de lucru de 70 km. Această generaţie de radare CWAR este prevăzută cu procesarea numerică a semnalelor radar, de tip regenerativ (cu memorarea şi compararea eşantioanelor semnalelor din mai multe cicluri de funcţionare), ceea ce permite determinarea distanţei înclinate la ţintă şi a vitezei ţintei numai după o singură scanare, asigurându-se astfel o bună protecţie a CWAR împotriva rachetelor antiradiolocaţie.

Fig. 5 CWAR de tip MPQ 62 instalat pentru testare funcţională

După cum se poate observa, instalaţia de antenă este realizată cu reflector de tip sector cilindric, dispus orizontal, excitat cu antene horn şi având deschiderea acoperită de un radom plan, realizat din două plăci de material stratificat, sandwich cu trei straturi, cu grosime de 5 mm pentru a avea atenuare mică şi distorsiuni minime

5

Page 6: Sist Radar Hawk

ale fasciculelor. Caracteristica de directivitate are deschidere de circa 4 în plan vertical şi până la 6 în plan orizontal. Antena se roteşte cu 20 rpm, sincron cu cea a PAR şi se află dispusă cu axul de rotaţie pe mijlocul unei semiremorci monoax, similară cu cea folosită la PAR. Echipamentele electronice ale CWAR sunt mai puţin voluminoase şi mai compacte decât cele de la PAR, iar datele radar sunt transmise tot serial, prin linie cablată la punctul de comandă al bateriei RAA.

CWAR este tot un telemetru radar care determină distanţa înclinată şi azimutul ţintelor şi transmite date de indicare a ţintelor la radarele folosite pentru determinarea elevaţiei şi urmărirea ţintelor în plan vertical.

HPI – High Power Illuminator Radar (sau HPIR) are rolul de determinare a elevaţiei unei ţinte indicate de CWAR în distanţă şi azimut, de urmărire a acesteia în distanţă şi în elevaţie şi de a emite către ţinta urmărită energie electromagnetică în impulsuri, astfel încât să se poată realiza autodirijarea semiactivă rachetelor MIM-23 BH prin recepţionarea impulsurilor reflectate de ţintă.

HPI de tip MPQ 61 este un radar Doppler în impulsuri, care funcţionează în aceeaşi bandă cu CWAR tip MPQ 62, respectiv banda J NATO (10,218 GHz) cu agilitate de frecvenţă şi control al emisiei, cu o putere în impuls de peste 1,2 kW şi distanţă maximă de acţiune de 80 km.

Fig. 6 HPI de tip MPQ 61 instalat pentru testare funcţională

Sistemul de antene al acestui radar este format din două reflectoare parabolice cu diametru de aproximativ 85 cm, cu deschidere în acelaşi plan, dispuse pe o consolă care se poate orienta în azimut (nelimitat) şi în elevaţie (–5÷+65). Reflectoarele sunt prevăzute cu margini (benzi circulare metalice late de 4 inch, aprox. 11 cm) destinate să reducă lobii laterali la recepţie şi influenţa energiei emise asupra canalului de recepţie. Corespunzător unei priviri frontale, antena din stânga (fără radom) este antena emiţătorului radar, iar antena din dreapta, protejată cu radom, este antena receptorului. Sunt emise şi recepţionate unde cu polarizare circulară, care să poată fi recepţionate de capetele de autodirijare ale rachetelor

6

Page 7: Sist Radar Hawk

lansate indiferent de mişcarea de ruliu a acestora. În partea superioară a consolei orientabile, între reflectoarele parabolice se află montat sistemul video de vizare a ţintei în infraroşu cu 811 µm, denumit HEOS – HAWK Electro-Optical Sensor.

Ca şi la celelalte subsisteme radar din compunerea bateriei HAWK PIP III, ansamblul antenelor şi vizorului optoelectronic este dispus cu axul de rotaţie vertical pe mijlocul unei semiremorci monoax. Pe platforma remorcii se află dispuse în partea din spate echipamentele electronice ale emiţătorului şi schema BITE aferentă acestuia.

În partea centrală a remorcii se află sistemul de comandă al antenei, modulele de stabilizare a tensiunilor de alimentare, panoul de comandă pentru distribuţia alimentării electrice. În partea din faţă a remorcii se află receptorul radar, procesorul de semnale şi de date radar, precum şi echipamentul de transmitere a datelor radar către indicatoarele dispuse în punctul de comandă al bateriei (BCP).

HPI are caracteristică de directivitate de emisie cu deschidere de 45, care se suprapune cu caracteristica de directivitate la recepţie pentru combaterea ţintelor aeriene la înălţimi medii şi mari. Se poate realiza căutarea în sector de 10 prin balansarea electronică a diagramelor de directivitate de emisie şi recepţie. Pentru combaterea ţintelor aeriene la joasă înălţime sistemul este prevăzut cu posibilitatea de a lucra în regim LASHE – Low Altitude Simultaneous HAWK Engagement, caz în care se formează caracteristica de iluminare a ţintelor (de emisie) prin baleiere continuă, practic se măreşte de 5 ori deschiderea la nivel 3dB şi se reduce distanţa de acţiune la 35 km.

Principiul de funcţionare simultană a sistemelor radar din compunerea bateriei de RAA HAWK PIP III este prezentat în figura 7, precum şi principiul autodirijării semiactive a rachetelor utilizate la aceste sisteme RAA.

7

Page 8: Sist Radar Hawk

Principalele avantaje ale distribuirii funcţiilor radar de descoperire şi măsurare a parametrilor ţintelor aeriene pe mai multe subsisteme radar este asigurarea redundanţei funcţionale, distribuirea în mai multe benzi de frecvenţă a funcţiilor de emisie şi de recepţie, ceea ce face ca neutralizarea completă prin bruiaj a tuturor radarelor de la sistemele HAWK să fie destul de dificilă.

Dezavantajele majore constau în faptul că echipa de luptă este numeroasă, numărul de mijloace de tractare este destul de mare, suportul logistic fiind dificil de realizat în teatrul de operaţii militare. Acestea sunt două din principalele motive pentru care în NATO sistemul HAWK a fost treptat restrâns ca arie de răspândire la Forţele Terestre, menţinându-se ca important sistem de apărare antiaeriană în US Navy pe distrugătoare şi crucişătoare produse între 1975 şi 1996.

Radare folosite la sistemele HAWK moderne

Printr-o colaborare semnificativă a companiei americane Hughes Aircraft şi a companiei norvegiene Krongsberg s-a reuşit realizarea şi operaţionalizarea unui sistem radar multifuncţional cu reţea de antene fazate care să asigure descoperirea şi urmărirea ţintelor aeriene cu RCS mai mică de 1 m2 cu probabilitate de descoperire şi

8

Page 9: Sist Radar Hawk

cu precizie mai bună decât cele care erau obţinute cu ansamblul PAR+CWAR+HPIR utilizat la sistemele HAWK tradiţionale. Rezultatul acestor eforturi de cercetare-dezvoltare din perioada 1972-1980 a fost radarul 3D tip TPQ-36 utilizat pentru două tipuri de misiuni:

Firefinder – sistem radar de descoperire a sistemelor terestre adversare de artilerie (tunuri, autotunuri, mortiere, obuziere) sau a tancurilor, pentru a se putea conduce eficient tragerile artileriei proprii; Sentinel – sistem radar de supraveghere terestră şi aeriană, capabil să descopere şi să urmărească ţinte aeriene pentru a le combate cu sisteme de artilerie antiaeriană sau cu rachete antiaeriene.

Sistemul radar TPQ-36 a fost realizat compact, din două module principale: grupul de înaltă frecvenţă (reţea de antene, emiţător şi receptor radar); grupul de prelucrare şi transmitere date radar (procesor semnale radar, procesor comenzi, modul transmitere serială a datelor la punctul de comandă şi conducere a focului).

Construcţia acestui sistem rezultă din figura 5. Ca mijloc de dispunere şi de transport s-a folosit o semiremorcă identică celei folosite pentru CWAR tip MPQ-62, ambele ansambluri ale radarului se pot orienta în azimut pe orice direcţie în jurul unui ax perpendicular pe osia portantă a semiremorcii.

Reţeaua de antene este realizată din trei panouri suport, pliabile pe durata transportului şi desfăşurate în plan vertical pe timpul îndeplinirii misiunilor de luptă. Radarul lucrează în banda 811,5 GHz (I/J în codificare NATO), realizează până la 10 fascicule distincte pentru scanarea mediului, cu posibilitate de balansare electronică în sector cu deschiderea de 90 în azimut şi în gama 0 +45 în elevaţie. Distanţa maximă de acţiune a radarului este de 24 km şi este prevăzut cu modul de lucru TWS Track While Scan, având posibilitatea de urmărire a maxim 10 ţinte simultan.

9

Page 10: Sist Radar Hawk

Fig. 8 Radar de tip TPQ 36 instalat pentru misiune de luptă

Radarul TPQ-36 este deservit de un grup electrogen de 10 kW, fiind prevăzut şi un grup de rezervă tot de 10 kW, de regulă acestea fiind transportate pe platforma din spate a autocamionului care tractează semiremorca radarului. Pentru instalare şi mentenanţă acest sistem are nevoie de 9 oameni în echipa de serviciu.

Radarul TPQ-36 a fost dispus şi pe numeroase fregate şi distrugătoare americane ca sistem de conducere a focului artileriei navei. De asemenea, radarul a fost realizat şi în variantă mobilă AN/TPQ-36(V)7, cu dispunerea sistemului pe platforma din spate a unui HMMWV - High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle.

Misiunile pentru care s-au dovedit eficiente aceste radare au fost acelea de conducere a focului artileriei terestre. Pe baza experienţei dobândite în realizarea şi utilizarea sistemului TPQ-36 fiind realizate alte două tipuri de radare Firefinder de către compania Raytheon, care a înglobat din 1988 compania Hughes Aircraft.

Au fost realizate sistemele TPQ-37 în banda 3,23,8 GHz (F în NATO) cu distanţă maximă de acţiune de 50 km, iar în prezent se produc sisteme tip TPQ-47, care lucrează în banda J /NATO şi au distanţa maximă de acţiune de 400 km, utilizate în zone deşertice sau de câmpie pentru descoperirea şi urmărirea sistemelor de lansare a rachetelor tactice balistice (TBM).

10

Page 11: Sist Radar Hawk

Radarul MPQ-64 Sentinel este un radar 3D modern, produs de compania Raytheon după 1996, pentru a răspunde cerinţelor de mobilitate tactică pe care le-au impus variantele sistemului HAWK tip SL-AMRAAM şi HUMRAAM.

Acest radar este de tip Doppler în impulsuri, multifascicular şi multifuncţional, care lucrează în banda I (domeniul 67,5 GHz) şi are timp de desfăşurare şi de strângere de maximum 15 min.

Reprezintă rezultatul unei colaborări fructuoase între experienţa managerială şi tehnologică a specialiştilor companiei Raytheon şi rezultatele cercetărilor ştiinţifice desfăşurate la companiile Thales (Franţa) şi Krongsberg (Norvegia) pentru optimizarea sistemelor radar tactice, în mod deosebit a sistemelor radar X-TAR, din categoria cărora făcând parte şi sistemul MPQ-64.

În figura 9 este prezentat un astfel de sistem instalat pentru funcţionare şi se poate observa că din punct de vedere al vehiculului de transport s-a folosit o semiremorcă similară cu aceea folosită pentru CWAR sau TPQ-36, dar cu roţi şi anvelope de la HMMWV.

Misiunile principale pentru care a fost realizat radarul MPQ-64 au fost acelea de supraveghere aeriană şi conducere a focului pentru sisteme SHORAD cu artilerie antiaeriană sau cu rachete antiaeriene.

11

Bloc emiţător cu TWT,şi module TLC , HVPS

Modul Interogator IFF

Rola cablu FO 220mDate pentru FDC

Modul compensareLobi lateraliReceptor

radar

Bloc procesor semnale radar

Terminal căutare NORDşi pentru comandă

de la distanţă

Fig. 9 Organizarea radarului MPQ 64 Sentinel

Page 12: Sist Radar Hawk

Radarul are funcţionare automată, se poate comanda de la distanţă prin cablu RRDL (Remote Radar Data Link) şi are MTBF de cel puţin 800 ore (o lună calendaristică). Este prevăzut cu scheme BITE la toate echipamentele electronice iar MTTR garantat de producător este 30 min, dacă de dispune de subansamblurile necesare în cadrul unităţii.

Reţeaua de antene a radarului se poate roti cu 30 rpm în regim de căutare în azimut, ceea ce asigură un timp de refresh (actualizare a informaţiei radar) de 2 s.

Pe timpul funcţionării radarului planul suprafeţei reţelei de antene formează cu planul orizontal un unghi de 100, pentru a permite realizarea unui sector simetric de balansare electronică a fasciculelor în elevaţie şi la mică înălţime cu deschidere prestabilită la 22. În elevaţie explorarea spaţiului se poate realiza în sectorul unghiular –10+55. În azimut deschiderea sectorului de balansare este tot 22, reţeaua de antene fiind realizată ca o matrice cvasi-pătratică, 11 m2.

Distanţa maximă de acţiune a radarului este de 75 km, cu o rezoluţie în distanţă de circa 40 m (durata subimpulsului după compresie de 0,25 µs), iar rezoluţia unghiulară este de 0,2 atât în azimut cât şi în elevaţie.

Radarul poate descoperi şi urmări ţinte aeriene în gama de înălţimi 04 km şi funcţionează în gama de temperaturi –32C+50C. Este prevăzut cu complet IFF tip AN / TPX 56 standard Mark XII (1030 MHz up-link şi 1090 MHz down-link).

Reţeaua de antene poate forma până la 250 de fascicule, care permit urmărirea automată simultană a până la 60 de ţinte conform principiului monoimpuls sumă-diferenţă. Reţeaua se poate roti cu viteza unghiulară nominală de 30 rpm dacă viteza vântului nu depăşeşte 64 km/h.

Radarul se alimentează de la un grup electrogen de 10 kW, care furnizează tensiune trifazică de 200V / 400Hz, prevăzut cu cablu de transport al energiei cu lungimea de 50 m. Grupul electrogen este transportat de un HMMWV, echipat cu sistem de localizare GPS şi cu două staţii radio pentru comunicaţii tactice.

Echipa de serviciu este formată din 2 oameni (şofer-mecanic, operator radar).Pe durata transportului reţeaua de antene se rabate cu spatele peste blocurile cu

aparatură electronică. Operaţiile de ridicare şi de coborâre a reţelei de antene se execută prin acţionarea manuală a unei manivele cuplată la un reductor mecanic de efort. Aceste operaţii sunt posibile numai dacă bisectoarea sectorului azimutal de scanare se suprapune peste EZA (Electrical Zero Axis) a remorcii.

Semiremorca radarului complet echipată are o greutate de 1,8 tone, iar grupul electrogen şi vehiculul HMMWV au greutatea de 4,2 tone. Lungimea totală a convoiului pentru marş este 8 m, lăţimea 2,56 m, iar înălţimea 2,4 m cu antena coborâtă şi 3,35 m cu antena ridicată.

Se poate transporta cu o aeronavă C-130. Deplasările terestre se pot efectua cu maxim 48 km/h pe şosele, respectiv cu până la 12 km/h în teren accidentat.

12

Page 13: Sist Radar Hawk

Fig. 10 Radar de tip MPQ 64 instalat pentru misiune de luptă

Sistemul radar MPQ-64 se interconectează direct cu FDC tip TSQ-73 Missile Minder, care este realizat ca sistem C3I tactic pentru sisteme SL-AMRAAM.

Acest radar are mare versatilitate funcţională, măsuri moderne ECCM, inclusiv controlul unor fascicule de recepţie nulă (blank-uri) pe direcţiile în care se urmăresc ţinte cu generatoare de bruiaj în banda I.

În contextul unui sistem integrat de supraveghere aeriană, cu o interfaţă adecvată de transmitere a datelor radar, acest radar poate lucra şi ca Gap-Filler.

BIBLIOGRAFIE

1. Cullen T., Foss C. F., Jane`s Land based air defence 1992-1993, Biddles Ltd, Guildford, 1993.

2. Raytheon Website, www.raytheon.com

13


Top Related