Το παρόν κείμενο είναι αφιερωμένο στο Λευτεράκη μαθητή της έκτης
δημοτικού. Στον πιο μικρό επισκέπτη του σαιτ που μας έμαθε από
τον πατέρα του και είναι φανατικός αναγνώστης μας.
Από την θεωρία στην πράξη πως λειτουργούν τα AESA ραντάρ SEA
FIRE, APAR!
Τι κάνουν οι Δέσμες; Πως εγκλωβίζουν στόχους; Πόσους πυραύλους
ρίχνουν εναντίων στόχων ανάλογα με την απόσταση και γιατί; Με
παραδείγματα, αποφεύγοντας θεωρίες και βιβλιογραφία.
Γράφει ο Γεώργιος Δικαίος
Πρόλογος
Θα προσπαθήσω να τα εξηγήσω με όσο πιο απλό τρόπο γίνετε,
αποφεύγοντας ξενικούς όρους, τεχνικούς όρους, θεωρία και
λειτουργίες των ραντάρ. Το ζητούμενο είναι να κατανοήσουμε πως
γίνονται ο εγκλωβισμός του στόχου και η στοχοποίηση βολή
εναντίον του. Να καταλάβουμε της δυνατότητες ενός ραντάρ πόσους
πυραύλους μπορεί να ρίξει, εν σχέση με την απόσταση των στόχων
και εν σχέση με το σύστημα ελέγχου πυρός που έχει.
Το παράδειγμα μας
Θα αναλύσουμε ένα μικρό ραντάρ για να καταλάβουμε πως
λειτουργεί. Το SPEXER 2000 3D MKIII HENSOLDT RADAR, Very
short-range air defence VSHORAD and C-UAS radar.
Αποτελείται από τρεις κεραίες στην αρχική του έκδοση, τρία Fixed
Panel όπως τα λέμε. Στην έκδοση για ΑΑ συστήματα και για πλοία
βλέπουμε περισσότερα πάνελ, δυο σε κάθε μια πλευρά.
Σήμερα αυτό το ραντάρ πολλαπλών ακτίνων μπορεί να λειτουργεί
από 1 έως 16 δέσμες ανά κεραία και όταν λειτουργεί ταυτόχρονα 16
δέσμες μπορεί να φτάσει σε πολύ υψηλό ρυθμό ενημέρωσης,
επιτρέποντας την ανίχνευση μικρών και γρήγορα κινούμενωνστόχων, μεταξύ αυτών των UAS. Ο συντομότερος ρυθμός
ενημέρωσης είναι περίπου 0,3 δευτερόλεπτα, ενώ στον ρυθμό αργής
σάρωσης φτάνει στα 7,5 δευτερόλεπτα περίπου. ενώ ο αριθμός των
ακτίνων αυξάνει τον ρυθμό ενημέρωσης, μειώνει επίσης την
εμβέλεια, επομένως η μέγιστη εμβέλεια με όργανα, 40 km,
επιτυγχάνεται με την επιλογή μονής δέσμης, ενώ με 16 ταυτόχρονες
δέσμες αυτό είναι 2,5 km.
Αυτή είναι η δυνατότητα που έχουν όλα τα ραντάρ, ανάλυση
Με 16 δέσμες έχει εμβέλεια 2,5 χιλιόμετρα
Με 8 δέσμες έχε εμβέλεια 5 χιλιόμετρα
Με 4 δέσμες έχει εμβέλεια 10 χιλιόμετρα
Με 2 δέσμες έχει εμβέλεια 20 χιλιόμετρα
Με 1 δέσμη έχει εμβέλεια 10 χιλιόμετρα.
Τι σημαίνει αυτό;
Αν ρίξεις έναν πύραυλο με μια δέσμη στα 40 χιλιόμετρα, χρειάζεσαι
7,5 δευτερόλεπτα σάρωσης για να δεις την πορεία του στόχου. Μετά
χρειάζεσαι και επιπλέον χρόνο για να μετάδοσης τα στοιχεία στον
πύραυλο μέσο του λινκ, αφού τα επεξεργαστεί το σύστημα ελέγχου
πυρός του ραντάρ. Πρακτικά δεν μπορείς να ρίξεις με τόσο αργή
μετάδοση στοιχείων γιατί ένας πύραυλος κρουζ ή επιφανείας θα έχει
διανύσει 2,5-3 χιλιόμετρα.
Μετά υπεισέρχεται ο εντοπισμός στόχων ανάλογα με το RCS που
έχουν. Δηλαδή η εμβέλεια που έχει το ραντάρ ανάλογα με τον
αριθμό των δεσμών. Προσοχή οι εμβέλειες που θα διαβάσετε είναι
ενδεικτικές και δεν ισχύουν στην πράξη. Θα έπρεπε να σας κάνω
πολύπλοκους υπολογισμούς με εξισώσεις εν σχέση με το RCS, δεν
χρειάζεται.
Maximum Detection Ranges
UAV 9 km Micro UAV 6 km Pedestrian 20 km Light vehicle 22 km
Light aircraft 27 km
Αυτές οι εμβέλειες είναι στην μια δέσμη, αν έχουμε δυο δέσμες δεν
είναι ακριβώς στο μισό οι εμβέλειες.
Ο χειριστής μπορεί να δει όλα τα είδη στόχων που ανιχνεύονται και
ταξινομούνται από το ραντάρ, πάνω από 300 στόχοι μπορούν να
παρακολουθηθούν.
Όπως βλέπουμε στης φωτογραφίες του ΑΑ συστήματος και στο πλοίο
έχουν τοποθετηθεί δυο ραντάρ ανά πλευρά. Με αυτήν την τεχνική
έχουμε διπλασιασμό στης δέσμες και της εμβέλεια που τώρα φτάνει τα 80 χιλιόμετρα. Μπορείς να ρίξεις άνετα σε δυο διαφορετικούς
στόχους με το δυο ξεχωριστά πάνελ.
H ένωση των πάνελ-MODULES
Αν ενώσουμε πολλά μικρά ραντάρ μεταξύ τους έχουμε ένα μεγάλης
εμβέλειας ραντάρ. Με την ένωση 8 μικρών ραντάρ SPEXER 2000
3D MKIII HENSOLDT Έχουμε ένα ραντάρ που αποτελείται από 8
MODULES. Η μέγιστη θεωρητικά εμβέλεια είναι 8Χ40 δηλαδή 320
χιλιόμετρα αλλά με μια δέσμη. Πρακτικά δεν θα δεις ούτε JAMPO JET
747! Μπορούμε εύκολα ενώνοντας MODULES να φτιάξουμε ένα
μεγάλο ραντάρ, εδώ δεν γίνετε όμως γιατί είναι λίγος ο αριθμός των
δεσμών. Δεν μας συμφέρει δηλαδή να το κάνουμε και θα
εξηγήσουμε το γιατί.
Ενώσαμε θεωρητικά 8 μικρά ραντάρ και έχουμε μέγιστό αριθμό σε
δέσμες 8Χ16 συνολικά 144 δέσμες αλλά με την ίδια εμβέλεια τα 2,5
χιλιόμετρα. Τα παραδείγματα γίνονται για την απλή και σε βάθος
κατανόηση της λειτουργίας των ραντάρ. Τα 8 ενωμένα ραντάρ έχουν
8 δέσμες εμβέλειας των 40 χιλιομέτρων με τον ίδιο κακό αριθμό
σάρωσης όμως των 7,5 δευτερολέπτων. Με αυτό τον ρυθμό
ανανέωσης στοιχείων βολές δεν γίνονται. Θα σταθούμε και θα το
εξηγήσουμε με απτά παραδείγματα.
Χωρίζουμε το υποτιθέμενο μας ραντάρ στα δυο με 4 και 4 MODULAR
το κάθε ένα από αυτά και έχουμε στο κάθε ένα:
64 δέσμες με 2,5 χιλιόμετρα εμβέλεια ανύπαρκτη εμβέλεια
32 δέσμες με 5 χιλιόμετρα εμβέλεια λίγη για πυροβόλα των 30 mm
16 δέσμες με 10 χιλιόμετρα εμβέλεια λίγη για πυραύλους RIM-116
αλλά καλή για τα πυροβόλα των 30 χιλιοστών
8 δέσμες με 20 χιλιόμετρα εμβέλεια μπορείς να ρίξεις με το RAM.
4 δέσμες με 40 χιλιόμετρα εμβέλεια με κακή όμως ανανέωση
στοιχείων ανά δευτερόλεπτο
Σε όλα τα ανωτέρω δεν μπορείς να ρίξεις πυραύλους μέσης και
μεγάλης απόστασης χρειάζεσαι περισσότερες δέσμες.
Η εμβέλεια είναι θεωρητική γιατί όσο αυξάνετε η συχνότητα μειώνετε
η εμβέλεια με κέρδος όμως στην λήψη στόχων και καλύτερη
ανίχνευση στην επιφάνεια της θάλασσας και μικρού RCS.
Τι είναι οι δέσμες
Θα δώσουμε ένα παράδειγμα πως δουλεύουν, σε ένα διαφορετικό
ραντάρ που μπορούμε να δούμε την κεραία στο NEBO.
Στην φωτογραφία βλέπουμε την τεράστια κεραία με τα στοιχεία
Η κεραία με τα small array of high gain Yagis είναι AESA
ραντάρ 3/8 folded dipoles and directors in a regular grid array.
Το κάθε ένα από αυτά συνδέεται με την εκπομπή με MOSFET ισχύος
2,4 K και λήψη με της 168 κεραίες που έχει που υπολογίζονται σαν
168 δέσμες.
Στα νέα ραντάρ δεν θα καταλάβουμε τι βλέπουμε γιατί όλα είναι
πολύ μικρά σε διαστάσεις με την ηλεκτρονική κεραία αλλά η
φιλοσοφία είναι ίδια.
Εδώ αυτό το κομματάκι είναι η δέσμη η λήψη εκπομπή του ραντάρ
Αναλυτικά μπορείτε να τα διαβάσετε εδώ:
https://www.jhuapl.edu/content/techdigest/pdf/V22-N04/22-04-
Agrawal.pdf
Εδώ ενώνουμε αυτά τα μικρά κομμάτια και φτιάχνουμε τα
MODULAR.
Φαίνεται καλύτερα αυτό στο μικρότερο ραντάρ NS-50.
Στην παρακάτω φωτογραφία φαίνονται οι δέσμες πως λειτουργουν.
Πως ένα αεροσκάφος χρεισιμοποιεί της δέσμες προς οφελός του
εντοπίζοντας διαφορετικούς στόχους.
https://www.semanticscholar.org/paper/AESA-radar-%E2%80%94-
Pan-domain-multi-function-capabilities-Farina-
Holbourn/1a8209fa6eb7665c074624de7e4e2ba0e0c2d286
Και η ανάλογη θεωρια.
Ερωτήσεις απαντήσεις
Δυο είναι η σύνηθες ερωτήσεις που μου κάνουν: αν μπορούμε να
ενώσουμε τα ραντάρ δυο αεροσκάφων AESA για να εντοπίσουμε
στόχους με χαμηλο RCS. Δυστυχώς δεν γίνετε γιατί το κάθε ένα
στέλνει σε διαφορετική χρονική στιγμή το σήμα και λαμβάνει μόνο
το δικό του.
Το όριο της διαμέτρου για να μπει ένα μικρό ραντάρ AESA σε έναν
πύραυλο. Όπως είδαμε στο μικρό ραντάρ η μια δέσμη έχει 2,5
χιλιόμετρα εμβέλεια και με 4 δέσμες έχουμε εμβέλια 10 χιλιόμετρα.
Δεν μπορούμε να βάλουμε μια μόνη δέσμη εκπομπής με εμβέλεια τα
2,5 χιλιόμετρα που η πραγματική εμβέλεια είναι σχεδόν στην μέση.
Θα μειωθεί ναι με την τεχνολογία, υπάρχουν επιστημονικές ομάδες
που προσπαθούν για τους CAMM-ER & CAMM να τους βάλουν
ενεργεί κεφαλή ραντάρ. Υπάρχει ένας νέος τύπος ημιαγωγών που
έρχεται που βασίζεται στο νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) και εκεί γίνετε
η έρευνα για νέα βελτιωμένα ραντάρ.
Πρακτικά τα μικρά πλοία επιτέλους θα αποκτήσουν ραντάρ τεράστιας
εμβέλειας και με τους νέους μικρούς σε μέγεθος πυραύλους θα
γίνουν αξιόμαχοι αντίπαλοι. Το ίδιο θα συμβεί με τα μικρά μαχητικά
αεροσκάφη που θα έχουν ραντάρ βάρους 100 κιλών! Είναι η
πραγματική επανάσταση στον πόλεμο.
Μεγάλα ραντάρ SEA FIRE, APAR
Οι Γάλλοι για της νέες φρεγάτες FDI που σχεδίαζαν να αποκτήσουν,
ζήτησαν από την THALES ένα ραντάρ με της εξής δυνατότητες:
Με ένα μόνο ραντάρ να κάνουν έρευνα και σκόπευση.
Να είναι κατάλληλο για αντιβαλιστική χρήση.
Να μπορούν να ρίξουν τους πυραύλους ASTER-30 με την καλύτερη
ενδιάμεση καθοδήγηση μετάδοσης των στοιχείων.
Η THALES δουλεψε με την λογική βελτίωσε ένα ραντάρ που είχε σε
παραγωγή και θα το βελτίωνε το SM-400. Το άλλο της ραντάρ το
APAR είχε χαμηλή εμβέλεια αλλά δυνατότητες τερματικής
καθοδήγησης για πυραύλους ESSM/SM-2. Για να κάνει το SM-400
ραντάρ με δυνατότητα στοχοποίησης και βολής έπρεπε να αυξήσει
της δέσμες και όπως αποδείχτηκε μετά να μειώσει την εμβέλεια.
Το νέο SM-400 ραντάρ έχει εμβέλεια τα 450 χιλιόμετρα, το νέο
Ground Master 400 ALFA έχει 515 χιλιόμετρα εμβέλεια.
Ακούστηκαν πάρα πολύ καλά στοιχεία στην αρχή για το SEAFIRE
ραντάρ εμβέλεια 500 χιλιόμετρα και τεράστιες δυνατότητες στην
καθοδήγηση πυραύλων.
Το SEA MASTER 400.
Οι οικογένεια των ραντάρ SEAFIRE.
To SEAFIRE 500 θα είχε 28 MODULAR και εμβέλεια 500 χιλιόμετρα.
Το SEAFIRE 400 θα είχε 16 MODULAR και εμβέλεια 400 χιλιόμετρα.
Το SEAFIRE 300 έχει 12 MODULAR και εμβέλεια 300 χιλιόμετρα.
Όσο ανεβάζεις την ισχύ ενός ραντάρ, δεν ανεβαίνει τόσο πολύ η
εμβέλεια αναλογικά.
Οι δέσμες στο SEAFIRE 300 είναι 1000 και οι κύριες είναι 12 όσο τα
MODULAR. Διαστάσεις πάνελ: 2 μέτρα x 2,5 μέτρα
Βάρος πάνελ: 2 τόνοι
Δεν μπορείς να ρίξεις 12 πυραύλους ASTER με καθοδήγηση από τα
12 MODULAR ανά FIXED PANEL γιατί δεν το επιτρέπει το σύστημα
ελέγχου πυρός. Μπορείς να ρίξεις σε έξη στόχους με δυο MODULAR
ανά στόχο στα 50 χιλιόμετρα απόσταση με μεγάλη ανανέωση
στοιχείων.
Το ραντάρ SEAFIRE έχει και άλλες δυνατότητες μπορείς να ρίξεις στα
100 χιλιόμετρα δυο πύραυλος ASTER σε δυο στόχους με τέσσερα
MODULAR και σε δυο στόχους στα 50 χιλιόμετρα με δυο MODULAR
ανά στόχο. Αν σας φαίνονται λίγες οι δυνατότητες κάνετε λάθος. Το
παλιό APAR μπορούσε να ρίξει τέσσερεις πυραύλους ESSM (όχι τους
ESSM II με την μεγαλύτερη εμβέλεια) και μόνο δύο SM-2 έως τα
100 χιλιόμετρα ανά FIXED PANEL. Το σημαντικό είναι πως ρίχνεις με
πολλές δέσμες, με πολύ καλή ενημέρωση και μετάδοση στοιχείων με
τα κανάλια στους πύραυλους για να πετύχουν τους στόχους.
Μεγαλύτερες δυνατότητες σε εμβέλεια βολής έχουν μόνο τα μεγάλα
αμερικάνικά αντιτορπιλικά.
Λένε πως μπορείς να ρίξεις και σε τρεις στόχους έως τα 100
χιλιόμετρα. Η εμβέλεια των πυραύλων ASTER-30 είναι 120
χιλιόμετρα η μέγιστη, έως τα 100 χιλιόμετρα υπάρχει η πιθανότητα
να καταρρίψεις στόχους και έως τα 50 χιλιόμετρα υπάρχει η
πιθανότητα να καταρρίψεις μαχητικά αεροσκάφη. Για μεγαλύτερες
εμβέλειες αν βγουν νέοι πύραυλοι μεγαλύτερης εμβέλειας, μπορείς
να ενώσεις 8 MODULAR και να ρίξεις σε έναν στόχο. Πάντα
αναφερόμαστε σε ένα FIXED PANEL από τα 4 που έχει το ραντάρ. Το
σύστημα ελέγχου πυρός όμως, έχει δυνατότητες να μεταδώσει τα
στοιχεία για να κατευθύνει 12 πυραύλους ASTER.
Το σημαντικό πλεονέκτημα του ραντάρ SEAFIER είναι, η δυνατότητα
βολής σε βαλλιστικούς πυραύλους με εμβέλεια τα 25 χιλιόμετρα και
μετάδοση στοιχείων σε έναν πύραυλο ASTER 30 για 100%κατάρριψη.
Μπορεί να κατευθύνει όμως το ραντάρ SEAFIER
πυραύλους ASTER-30 για να καταρρίψει υπερηχητικούς πυραύλους
όπως οι BrahMos. Φυσικά οι αποστάσεις βολής είναι μικρές στα 25
χιλιόμετρα και πιο κάτω. Για της μικρές εμβέλειες δεν ευθύνεται το
ραντάρ της φρεγάτας αλλά οι πύραυλοι.
Το APAR
To APAR ραντάρ είναι στην μπάντα χ, με δυνατότητες τερματικής
καθοδήγηση των πυραύλων ESSM /SM-2. Περιμένουμε την νέα
έκδοση που λένε πως θα είναι 4 FIXED PANEL του ραντάρ NS-50 με
εμβέλεια τα 185 χιλιόμετρα. Δεν μπορώ όμως να αναφερθώ ακριβώς
αφού δεν έχουν βγει στην δημοσιότητα οι δυνατότητες.
H φρεγάτα FDI HN και το ραντάρ SEAFIRE αξίζει;
Δεν υπάρχει τέλειο οπλικό σύστημα στο κόσμο, όλα έχουν
πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Αυτά αναλύω για να ξέρουμε όλα
τα μυστικά τους. Είναι μειονέκτημα ο μικρός αριθμός των πυραύλων
ASTER-30! Όπως είναι μειονέκτημα η δυσκολία να αλλάξεις μερικά
οπλικά συστήματα στην φρεγάτα για να την κάνεις καλύτερη. Μπορεί
να ρίξει όμως σε βαλλιστικούς και υπερηχητικούς πυραύλους.
Προσοχή μας διαβάζουν οι Τούρκοι.
Καλά κάνουν και με διαβάζουν για να ενημερώνονται για να μάθουν,
τι μπορεί να κάνει η φρεγάτα FDI HN με το ραντάρ SEAFIRE στο
Αιγαίο σε περίπτωση πολέμου.
Θα εκπλαγούν πολύ οι Τούρκοι όταν αντιμετωπίσουν την φρεγάτα
FDI HN με το ραντάρ SEAFIRE που έχει το μεγαλύτερο σε ύψος
ανίχνευσης 90 μοίρες, με την καλύτερη ηλεκτρονική σταθεροποίηση.
Αυτό σε συνδυασμό με την ανάστροφη πλώρη δίνει εξαιρετικές
δυνατότητες λειτουργίας σε πολύ άσχημο καιρό με μεγάλη δύναμη
αέρα. Πρακτικά η FDI HN σε συνθήκες πολέμου με πολύ άσχημο
καιρό, είναι καλύτερη από όλες της άλλες φρεγάτες και είναι ίση με
τα μεγάλα αμερικάνικά αντιτορπιλικά.
Δεν θα αποκαλύψω σε τι Sea state λειτουργούν οι φρεγάτες FDI HN,
με 100% ενεργό το ραντάρ SEAFIRE ρίχνοντας πυραύλους.
Αν όμως κάνουν το λάθος οι Τούρκοι και επαναλάβουν το σκηνικό
των Ιμίων του 1996, με τον πολύ κακό καιρό που είχε τότε. Δεν
χρήζεται ο ναύαρχος να βάλει όπως τότε, της πυραυλακάτους σε
αποστάσεις κάτω από τα 5 χιλιόμετρα από της φρεγάτες τωνΤούρκων.
Οι πύραυλοι EXOCET από της φρεγάτες FDI HN θα κάνουν
τεχνητούς υφάλους τα πλοία των Τούρκων και οι ASTER-30 θα
στείλουν τα αεροσκάφη της Τουρκίας να κάνουν παρέα με τα ψάρια.
Έχει και ένα ακόμα πλεονέκτημα το ραντάρ SEAFIRE. Τα παλιά
ραντάρ δεν μπορούσαν να χτυπήσουν ταυτόχρονα στόχους σε πολύ
μεγάλο ύψος και σε επίπεδο θάλασσας. Αυτό το ραντάρ της THALES
δεν το έχει αυτό το μειονέκτημα και όποιος αμφιβάλει για αυτό και
θέλει να το δοκιμάσει, θα κάνει παρέα στα ψάρια του Αιγαίου!