Вбивця-невидимка: як Росія і Китай можуть збити американський F-35 або F-22 Raptor
Сполучені Штати вкладають десятки мільярдів доларів у розробку винищувачів-невидимок п’ятого покоління, таких як F-22 Raptor компанії Lockheed Martin і єдиний ударний винищувач F-35. Однак простих удосконалень в обробці сигналу за наявності у ракети потужної бойової частини і власної системи наведення на кінцевій ділянці траєкторії може виявитися досить, щоб низькочастотні РЛС і ці ракети могли вражати новітні американські літаки.
У Пентагоні і військово-промислових колах добре відомо, що РЛС, які працюють в НВЧ і УВЧ-діапазоні, здатні виявляти і супроводжувати малопомітні літальні апарати. Вважається, що такі РЛС не в змозі направити ракету точно в ціль, тобто, забезпечити високу точність супроводу. Але це не зовсім вірно. Деякі фахівці кажуть, що цю проблему можна обійти стороною.
Зазвичай робота низькочастотної РЛС при наведенні зброї на ціль обмежується двома факторами. Перший фактор це ширина променю РЛС. Другий — ширина радіолокаційного імпульсу. Але обидва обмежувальних фактори можна подолати за рахунок обробки сигналу.
Ширина променю безпосередньо пов’язана з конструкцією антени, яка обов’язково повинна бути великою, оскільки використовуються низькі частоти. Перші низькочастотні РЛС типу радянської П-14 метрового діапазону мали величезні розміри, і в них використовувалися напівпараболічні антени для обмеження ширини променю. У більш пізніх РЛС типу П-18 «Терек» застосовувалася антенна решітка типу «хвильовий канал». Вона була легша і трохи менша за розмірами. Але у цих перших низькочастотних РЛС були серйозні обмеження по визначенню дальності і точного напрямку контакту. Крім того, вони не могли визначати висоту, адже створювані цими станціями радіолокаційні промені мають кілька градусів в ширину по азимуту і десятки градусів в ширину по куту місця.
Інший традиційний недолік РЛС НВЧ і УВЧ-діапазону полягає в тому, що тривалість імпульсів у них велика, а частота повторення імпульсу — низька. Це призводить до того, що такі станції не можуть точно визначати дальність. Колишній офіцер РЕБ ВПС США Майк Пьєтруча (Mike Pietrucha), що літав на F-4G Wild Weasel і F-15E Strike Eagle, якось розповів мені, що імпульс шириною 20 мікросекунд створює довжину імпульсу приблизно 6 000 метрів. Роздільна здатність по дальності у РЛС становить половину довжини цього імпульсу. Тобто точно визначити дальність в межах трьох кілометрів вона не в змозі. При цьому, якщо дві мети знаходяться поруч, РЛС не може розпізнати їх окремо.
Обробка сигналу частково вирішила проблему роздільної здатності по дальності ще в 1970-х роках. Головне тут — це імпульсна частотна модуляція, яка використовується для стиснення радіолокаційного імпульсу. Перевага стиснення імпульсу полягає в тому, що при імпульсі в 20 мікросекунд роздільна здатність по дальності знижується приблизно до 60 метрів або близько того. Є й інші способи, які можна використовувати для стиснення радіолокаційного імпульсу, наприклад, маніпуляція зрушенням фази. За словами Пьєтручі, технології стиснення імпульсу з’явилися десятки років тому, і їх викладали офіцерам РЕБ ВПС ще в 1980-і роки. За сучасними мірками, це вимагає незначної продуктивності комп’ютерів.
Проблему роздільної здатності по азимуту і напрямку інженери вирішили, створивши РЛС з фазованою антенною решіткою. При цьому відпала необхідність в параболічній антені. На відміну від більш старих антенних решіток з механічним скануванням, РЛС з фазованою антенною решіткою направляє свої радіолокаційні промені за допомогою електроніки. Такі РЛС можуть формувати кілька променів, надаючи їм різну ширину, частоту сканування та інші характеристики. Наприкінці 1970-х років уже існувала необхідна обчислювальна потужність для виконання цього завдання. Згодом з’явилася бойова система ВМС «Іджіс», яка встановлюється на ракетних крейсерах типу «Тікондерона» і есмінці типу «Арлі Берк». Але антена з активною фазованою решіткою все одно краща, адже вона забезпечує більшу точність.
Якщо у ракети досить потужна боєголовка, точність влучення не має великого значення. Наприклад, у застарілій на сьогодні ракети С-75 «Двіна» вага бойової частини складає 200 кілограмів, а радіус суцільного ураження перевищує 30 метрів. Таким чином, відповідно до теорії Пьєтручі, стиснений імпульс в 20 мікросекунд з роздільною здатністю по дальності 50 метрів достатній для того, щоб доставити боєзаряд досить близько до мети.
Роздільна здатність по куту місця і у напрямку повинно бути схожа з кутовою роздільною здатністю приблизно 0,3 градуса для мети на швидкості 30 морських миль, тому що радіолокаційна станція управління ракетою це єдина система, яка спрямовує ракету С-75. Наприклад, якщо ракета оснащена власними приладами виявлення, скажімо, інфрачервоним датчиком з зоною сканування в кубічний кілометр, вона стає ще більш небезпечною для F-22 або F-35.
