Основные перспективные направления развития бортовых радиолокационных станций (БРЛС) самолетного размещения

Абрашов Станислав Юрьевич, заместитель генерального директора по развитию направления БРЛС

История развития бортовых радиолокационных станций (на тот момент называемых радиолокационными прицелами) для самолетов берет свое начало с 50-х годов прошлого века и начинается со станций РП-1 «Изумруд» для самолетов МиГ-15, МиГ-17 и иных самолетов того времени. В процессе совершенствования технологий развивались и бортовые радиолокационные станции, перейдя из класса простейших по задачам следящих прицелов малых дистанций (как правило, с обзорным каналом) до сложнейших многофункциональных комплексов в составе бортового оборудования различного типа самолетов. Современные бортовые радиолокационные станции могут выполнять множество функций, как классических (обнаружение, сопровождение и обеспечение поражения воздушных и наземных целей, картографирование земной поверхности, обнаружение опасных метеорологических образований),  так и экзотических (от обнаружения опасных элементов рельефа местности или измерения путевой скорости и угла сноса носителя до постановки направленных помеховых сигналов и организации направленной связи на больших дистанциях). В зависимости от объекта установки и решаемых задач бортовые радиолокационные станции могут иметь различный технический облик, реализуемые режимы работы, технические, эксплуатационные и экономические характеристики и показатели.

Так, для самолетов фронтовой или оперативно-тактической авиации (ФА, ОТА) преимущественной задачей БРЛС является поиск и сопровождение тактических и оперативных целей. Такие самолеты имеют, как правило, сложные специализированные бортовые радиолокационные станции, для которых важен компромисс между точностью наведения (достаточной для применения оружия Воздух-Воздух или Воздух-Поверхность), просматриваемой зоной (как правило, для таких станций необходимо предварительное целеуказание, пусть и грубое), а также линейными размерами и массой. Совокупность рассмотренных требований обуславливает применение для решения указанных задач БРЛС, работающих в Х-диапазоне длин волн и оснащаемых (А)ФАР, позволяющих осуществить быстрый переход между различными точками интереса в пространстве (в том числе сопровождать несколько активно маневрирующих целей с наведением на них оружия). Квинтэссенцией развития БРЛС для данного класса самолетов стали бортовые радиолокационные комплексы для Су-34, Су-35 и Су-57.

Для самолетов военно-транспортной авиации (ВТА) основная задача БРЛС – обеспечение безопасности полета, в том числе обнаружение опасных метеорологических образований и явлений (насыщенной облачности, зон турбулентности, сдвига ветра) и ориентация на местности по крупным географическим объектам. Это, в основном, средние или большие воздушные суда (что определяет возможность размещения на них антенн достаточно большой апертуры), как правило, требующие сертификации Росавиации для обеспечения возможности работы не только на военных аэродромах, но и на аэродромах общего назначения. Самолеты этого класса, в большинстве случаев оснащаются двумя обзорными БРЛС носового размещения – радиолокационной станцией Х-диапазона для обнаружения опасных метеорологических образований и предупреждения столкновения с рядом расположенными воздушными объектами, движущимися в пределах одного эшелона (а также теми, опасность столкновения с которыми возникает при смене эшелона), и радиолокационной станцией Ku-диапазона, призванной обеспечить безопасность захода на посадку по курсу самолета. С целью увеличения надежности и минимизации цены такие БРЛС выполняются на базе антенных систем с механическим сканированием пространства (построенных на базе волноводно-щелевых или отражательных антенн). Ввиду консервативности спектра решаемых задач и само применяемое оборудование весьма консервативно – базовым для данной категории является комплект радиолокационных станций, устанавливаемых на самолеты Ил-76 и их модификаций, подвергающихся непрерывным модернизациям (в том числе в интересах сохранения воспроизводимости и обеспечения ремонтопригодности).

Для самолетов специального назначения (СН - дальнего радиолокационного обнаружения, радиотехнической разведки и противодействия, противолодочные самолеты и т.п.), с одной стороны, имеются, аналогичные самолетам ВТА, задачи обеспечения безопасного самолетовождения, а, с другой стороны, специальные задачи в соответствии с требованиями к конкретному комплексу. В случае создания такого специального самолета на базе имеющегося воздушного судна общего назначения (как правило – самолета ВТА, где, как пример, можно привести создание комплексов А-50 и А-100, а также СКИП на базе самолетов семейства Ил-76), на самолете, как правило, сохраняется базовая БРЛС для обеспечения безопасности полета, а для решения специальных задач проектируется БРЛС в соответствии с требованиями назначения (как, например, радиолокационный комплекс «Шмель»), являющаяся уникальной разработкой единичного или мелкого серийного изготовления.

Для самолетов дальней авиации (ДА) задачи, возлагаемые на бортовую радиолокационную станцию, с одной стороны, аналогичны задачам ВТА (обеспечение безопасности полета на дальнее расстояние), с другой стороны, с помощью БРЛС можно решать задачу наведения самолета на точку поражения, а, с третьей, – данный вид самолетов может быть использован для решения ряда попутных задач – от попутной воздушной разведки до создания непрерывного радиолокационного поля. При этом следует помнить, что самолеты такого класса, как правило, передвигаются в составе группы сопровождения, самолеты которой имеют свои специализированные радиолокационные средства, а, с другой стороны, использование бортовых радиолокационных станций большой мощности на высоколетящих объектах практически сразу их демаскирует, поэтому для таких самолетов предпочтение отдают снижению радиолокационной заметности и стараются не применять на них демаскирующих средств (большая часть полета проводится в режимах радиомолчания, как, например, при использовании самолетов типа B-2).

В целом, относительно направлений дальнейшего развития бортовых радиолокационных станций, следует понимать, что для каждого из рассмотренных видов самолетной авиации направления приоритетного развития свои. Более того, фокус внимания в последнее время смещен от традиционной авиации в сторону малой и средней беспилотной авиации, тенденции развития которой выходят за рамки настоящего обсуждения, что незаслуженно тормозит развитие «классических» бортовых радиолокационных станций, поскольку большинство коллективов, обладающих соответствующими компетенциями, привлечены к решению оперативных и тактических задач, оставляя за бортом задачи планомерного стратегического развития. Однако, в интересах сохранения конкурентоспособности, необходимо придерживаться имеющихся общемировых тенденций развития и отслеживать примененные инновационные решения.

При этом, для ВТА наиболее интересными представляются задачи расширения возможностей существующих локаторов. К примерам расширения таких возможностей будут относиться применение сложных зондирующих сигналов для высококачественной фильтрации мешающих отражений от земной поверхности и, вообще, увеличения помехозащищенности, внедрение и сертификация режимов обнаружения сдвига ветра и построения трехмерных профилей метеорологических образований, построение трехмерной карты подстилающей поверхности, улучшение характеристик режимов обнаружения самолетов (обеспечение увеличения дальности обнаружения и точности измерения характеристик обнаруженных объектов) и картографирования (увеличение разрешения, внедрение режимов автоматической селекции подвижных объектов и т.п.). Реализация указанных возможностей, как правило, не требует кардинальной перестройки концепции построения аппаратуры и может быть решена путем замены элементов тракта синтеза, приема и обработки сигнала (приемно-задающее устройство, цифровой приемник и вычислитель) и не требует существенной переработки антенной системы, ее привода, а также передатчика. В случае же принятия решения о создании принципиально нового самолета ВТА большой грузоподъёмности возможным (с учетом развития технологий) решением выглядит установка на такой самолет БРЛС на базе АФАР (с учетом развития технологий и снижения цены элементной базы). В целом, применение к развитию БРЛС ВТА достижений, полученных при создании современных БРЛС ФА, оправдано, не лишено смысла и должно дать хорошие прогнозируемые результаты.

На переднем крае предъявляемых требований, как уже было сказано, стоит фронтовая (оперативно-тактическая) авиация. Несмотря на достигнутый, после преодоления упадка 90-х годов, прогресс последних десятилетий при работе промышленности над самолетами Су-34, Су-35 и Су-57, несмотря на их кажущееся предельное совершенство, остается немало путей для развития бортовых радиолокационных станций данного типа. Среди насущных потребностей – создание умной обшивки на базе конформных АФАР, позволяющих уйти от механических элементов в конструкции БРЛС, что существенно повышает ее надежность, при этом часть таких антенных сегментов может быть использована для задач непосредственной радиолокации, в то время как незадействованные сегменты можно (и нужно) использовать для задач радиотехнической разведки, радиоэлектронного противодействия и направленной связи (в интересах межбортового взаимодействия, взаимодействия с наземными и воздушными командными пунктами, спутниковой группировкой и корректируемым оружием). Решение указанных задач средствами бортовой радиолокационной станции требует существенной доработки аппаратуры и построение ее на новых принципах. К перспективным техническим решениям следует отнести возможность работы передающего тракта как в режиме насыщения с минимизацией паразитных составляющих, так и в линейном режиме с реализацией возможности полной IQ-модуляции (что существенным образом повысит пропускную способность канала и его помехозащищенность). Также принцип свободной цифровой модуляции позволит реализовать на практике работу с ортогональными шумоподобными сигналами, существенно снижающими вероятность обнаружения излучения РЛС средствами РЭБ противника и обеспечить групповую ЭМС большого числа носителей в группе (схожие технологии применяются в сотовых сетях старших поколений, когда одна базовая станция поддерживает одновременное обслуживание десятков и сотен устройств, при этом каждое из устройств обладает широкополосным доступом к ресурсам, несмотря на сигналы других устройств, в данном случае являющихся помеховыми). Безусловно, применение данных решений требует и существенной переработки приемного тракта. Такой тракт, с одной стороны, должен быть широкополосным с большим динамическим диапазоном, а, с другой стороны, – иметь возможность аппаратной селекции мешающих сигналов и, при необходимости, сужения полосы обработки до минимально требуемой (то есть обладать конфигурируемой высокой избирательностью), более того, с учетом наличия нескольких сегментов антенной решетки такой тракт должен быть многоканальным с высокой степенью идентичности между каналами и процедурами автоматической взаимной аппаратной подстройки. Необходимость широкого динамического диапазона, большого числа приемных каналов и большой полосы принимаемых и обрабатываемых сигналов накладывает серьезные требования к оконечной части приемного канала – цифровому приемнику сигналов и устройству цифровой обработки, ввиду чего современная специализированная

цифровая вычислительная машина (СЦВМ) бортовой радиолокационной станции (БРЛС) представляет из себя мощное многоканальное устройство предварительной обработки сигнала на базе специализированных микросхем или ПЛИС, блок цифровой обработки сигналов из нескольких кластеров цифровых сигнальных процессоров, блок универсальных процессоров для управления работой БРЛС и логико-траекторной обработки информации и модуль обработки видеоизображений, объединенные высокоскоростными интерфейсами информационного обмена. Также к приоритетным направлениям развития бортовых радиолокационных станций фронтовой авиации относится совершенствование уже реализованных режимов работы, например, повышение качества разрешения групповых целей и распознавания обнаруженных объектов (в том числе с использованием методов искусственного интеллекта), селекции наземных движущихся целей, повышение разрешающей способности и точности целеуказания бортовой радиолокационной станции во всех режимах работы, что, в свою очередь даст возможность уверенной работы по малоразмерным целям. Кроме того, наблюдается тенденция к снижению нагрузки на оператора (в данном случае – летчика или штурмана) путем внедрения средств интеллектуальной поддержки – от автоматического назначения оптимальных режимов работы до подключения искусственного интеллекта к автоматическому анализу предоставляемой бортовой радиолокационной станцией информации для, например, выделения зон и сфер интереса, сегментного анализа картографической информации и оперативной тактической обстановки. Для обеспечения возможности высокоэффективной реализации искусственного интеллекта в современные БЦВМ встраивают вычислительные модули на базе нейронных процессоров.

Отработанные в ВТА и ФА (ОТА), как в видах военной авиации с наиболее конкретизированными задачами, принципы построения бортовых радиолокационных станций, алгоритмы синтеза и обработки сигналов, а также технологии разработки и производства впоследствии могут быть заимствованы и, в необходимой степени, расширены при проектировании новых самолетов дальней авиации (для которой назначение бортовой радиолокационной станции несколько размыто) и самолетов специального назначения (для которых потребный облик и характеристики БРЛС могут оказаться специфичными и уникальными), а также найти применение в беспилотных летательных аппаратах большой и средней размерности.

Специалисты АО «Котлин-Новатор», обладая всеми необходимыми компетенциями в создании бортовых радиолокационных станций для самолетов различных видов военной авиации, непрерывно работают над совершенствованием разрабатываемых изделий и комплексов по всем вышеперечисленным направлениям и готовы к решению широкого круга стоящих перед ними задач.

АО «Котлин-Новатор»