БРЭО F-22 и F-35: бортовые РЛС и их возможности. Мифы и реальность.
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Breeze написал(а):
ППМ излучают тот сигнал, который на них подадут. Формируемый с помощью синтезатора частоты и модулятора. От самих модулей зависят только фазы и амплитуды сигнала, определяющие форму ДН и излучаемую мощность при передаче (при приёме --- форму ДН и чувствительность).
Излучать один и тот же сигнал одновременно на нескольких частотах всеми модулями сразу --- технически возможно --- если такой режим предусмотрен в синтезаторе частоты либо в модуляторе. Однако в подавляющем большинстве случаев это нецелесообразно, поскольку при этом пропорционально квадрату количества излучаемых частот ухудшается энергетика и помехозащищённость, а также страдает качество ДН, спектр излучаемого сигнала замусоривается продуктами интермодуляции (минимизация чего требует особого подхода к построению оконечного усилителя ППМ, приводящего к значительной потере КПД). Поочерёдная передача сигналов на разных частотах выгоднее, т.к. при этом перечисленные выше недостатки отсутствуют как класс (отсюда и стремление разработчиков получить максимальное быстродействие как для переключения формы ДН, так и для перестройки частоты). По-настоящему многочастотный режим (без переключений между излучаемыми частотами) может быть иногда полезен лишь при распознавании целей (и то не факт --- т.к. для промежутков в миллисекунды (а то и десятки-сотни микросекунд) между зондирующими посылками цель вполне можно с достаточной точностью приближения считать неподвижной, а её РЛ сигнатуру, соответственно, неизменной).
Сделать так, чтобы часть модулей (с кажем, 1/2...1/10 от общего числа) излучало и принимало сигналы на одной частоте, ещё столько же --- на другой, и так до 2...10 частот (соответственно, каждая группа модулей --- своим собственным лучом) --- технически возможно (иметь при этом для каждой группы модулей отдельный синтезатор частоты и отдельный модулятор, а схему сложения выходных сигналов модулей дополнить схемой коммутации, позволяющей по-разному перегруппировывать модули). Но при этом имеет место примерно (2...10)^3 раз проигрыш по энергетике, также сопровождающийся значительным ухудшением ДН антенны и ухудшением помехозащищённости. Кроме того, весьма значительно возрастает вес железа БРЛС (чуть ли не в разы) и сложность схемы АФАР. Так что и это очень нерационально. Подход с быстрой сменой частот и быстрой коммутацией ДН и тут значительно выгоднее.
Всё сказанное относится только к работе ВЧ внутренностей. Вывод на индикацию производится в том виде, в каком это наиболее удобно для оператора, для чего все данные по ходу их получения сначала заносятся в память, а уже оттуда выводятся на индикацию в нужном виде --- если нужно, чтобы оператор видел какие-то вещи одновременно, он будет их видеть одновременно вне зависимости от того, как реально эти данные были получены --- для чего данные перед выводом на индикатор нужным образом обрабатываются.
Крошка Цахес
Активный участник
- Сообщения
- 242
- Адрес
- Москвач
Andy, потому что синтезаторы частоты не бывают размером с кулак, только с пятиэтажный дом. Поэтому ставить больше одного синтезатора частоты неэффективно.
Реалист написал(а):
Как насчёт этого? http://www.cplire.ru/joined/win/lection7/index.html
Очень перспективная тема в радиолокации для обнаружения всяких F-22 на приличной дальности.
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Крошка Цахес верно заметил, что синтезатор частоты РЛС есть штука весьма габаритистая и увесистая. Не как дом, конечно :grin: , и даже не как шкафAndy написал(а):
, но с килограммчик-другой может потянуть вполне. А плата за каждый килограмм веса БРЭО, как известно --- прибавка сотен кг веса тех элементов ЛА, которые отвечают за подъём этих единиц кг на нужную высоту и разгон их до нужной скорости.Если плюнуть на такое утяжеление ЛА, то поставить несколько синтезаторов, заранее настраивать их частоты, а потом коммутировать их выходы быстродействующим коммутатором --- можно. Это будет называться "работа на нескольких ЗПЧ" ("заранее подготовленных частотах"). Когда камрад Бриз впервые поднял вопрос скорости перестройки частоты БРЛС (в одной из веток про самолёты 5-го поколения), то такой вариант я тоже рассматривал. Повторюсь, вариант этот --- очень суррогатный, т.к. количество подобных частот ограничено количеством используемых синтезаторов (=нехилой прибавкой веса ЛА), а значения этих частот не могут быть изменены с достаточной оперативностью --- потому попросту овчинка выделки не стоит. Особенно с учётом современных цифровых средств спектрального анализа, способных просматривать очень широкие частотные участки "параллельно" (на основе БПФ и т.п. алгоритмов), а не путём последовательного перебора частот.
Добавлено спустя 9 минут 18 секунд:
Думаю, что для наземных систем на основе антенн с механическим сканированием (может быть и электронным, но лишь в единственном варианте --- частотного сканирования) и использованием мощных "ламповых" усилителей --- вполне. А вот для АФАР и даже ПФАР, в особенности бортовых --- нереально совершенно --- т.к. пиковые мощности в гигаватты там не реализовать физически.лилипутин написал(а):
Крошка Цахес
Активный участник
- Сообщения
- 242
- Адрес
- Москвач
Реалист, да нет, плата за килограмм БРЭО - минус полкило к топливу и полкило к полезной нагрузке. Все гораздо проще 
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Давайте сюда эти заявления --- будем посмотретьBreeze написал(а):
. Дык это 1...2 кг на каждую ЗПЧ. А чтоб от этого был практический толк, таких ЗПЧ должны быть сотни... Так что умножайте...Andy написал(а):
Допустим, время перестройки синтезатора 10 мкс, а время, через которое нужно менять частоты ---10 нс. Если тупо в лоб --- для выполнения такого требования нужно более 1000 коммутируемых синтезаторов частоты!!! Тут даже сам коммутатор такого рода на частоте в несколько гиг есть весчь весьма и весьма нетривиальная (даже, я б сказал, не факт, что вообще физически реализуемая!) А если по-хитрому (ограничив диапазон возможных скачков частоты и реализуя небольшие скачки частоты в модуляторе, быстродействие которого может быть немножко выше) --- может быть сотней синтезаторов и можно было бы и обойтись --- но и 100-канальный коммутатор на нескольких гигах есть вещь, я бы сказал, близкая к области фантастики. Тем более, что там требование к развязке этих каналов будет не менее 70...80 дБ --- а это даже на частотах, меньших на несколько порядков, реализовать проблематично, при таком количестве каналов в особенности...
А много ли это даёт для помехозащищённости? Ведь излучив зондирующий сигнал на некой частоте, БРЛС должна для приёма отражённого сигнала один хрен ждать на этой же частоте, а не на какой-то другой --- ждать такой промежуток времени, который соответствовал бы диапазону дальностей от минимальной до максимальной --- а это больше миллисекунды, не считая длительности самого зондирующего сигнала. Кроме того, современные цифровые приёмники РТР анализируют спектр не последовательным перебором частот, а "параллельно", весь диапазон сразу --- т.е. куды не прыгай, а если мощность сигнала превысила порог обнаружения РТР, будешь у неё как на ладони. Так что лично я бы на месте разработчиков БРЛС искал пути повышения скрытности, размазывая сигнал по спектру с применением ШПС, а не какие-то банальные прыжки по частоте, которые разве что для антикварного наследия СССР представляют проблему... Но с ШПС есть свои заморочки...Andy написал(а):
Ну да, а Вы хотите этот, можно сказать НЗ, растранжирить под БРЭО?Andy написал(а):Плюс-минус 10 кг ведь только пилот будет
Чтоб пилотов отбирали как жокеев? Скока народу списать придётся 
. И учитывайте, что это стоя на земле будет 10 кг. А при маневрировании с перегрузкой 9g? :grin: А если там не 10 кг понадобится на наворачивание аппаратуры потратить, а все 100? :grin: (В которых войдёт и умощнение источника питания, и системы охлаждения). А ведь более навёрнутая железяка может и банально не влезть в отсек --- добавляйте килограммы на удлиннение фюзеляжа, увеличение несущих плоскостей, соответствующее умощнение и утяжеление движков... :grin: Неспроста же есть мнение, что перетяжелённость наших самолётов имеет первопричину именно в увесистом БРЭО...Ну да --- а чё тогда разработчики бьются даже за граммы, а какая-нибудь жалкая сотня кг прибавки веса какого-нибудь механического узла вызывает кучу проблем?Крошка Цахес написал(а):Реалист, да нет, плата за килограмм БРЭО - минус полкило к топливу и полкило к полезной нагрузке. Все гораздо проще
. Где-то тут на форуме кто-то из людей каким-то боком знакомых с этой кухней называл цыфирьку пропорции расплаты за каждый кг "довеска" , там ЕМНИПть не всё столь радужно на самом деле...Крошка Цахес
Активный участник
- Сообщения
- 242
- Адрес
- Москвач
Реалист, откуда мне знать, я же не разработчик. Если бы бились за граммы, то в первую очередь пилотов бы на диету посадили, а то как-то странно, там и дохлячки по 60 кг и толстуны по 120 на одних и тех же самолетах летают. Заставили пилота скинуть килограмм - вот вам лишний килограмм БРЭО.
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Пилота посадишь на диету --- как он станет переносить перегрузки? :grin: Или вдруг начнёт в полёте только и думать, что о еде? :grin: Или вообще лететь откажется --- пока не накормят досыта? :grin: Какие-то лимиты по весу у лётчиков-истребителей и так наверняка есть. Насчёт 120 кг эттт Вы чё-то загнули :grin: ИМХО.Крошка Цахес написал(а):
А потом, речь ведь не о килограмме БРЭО, а поболее. Килограмм --- только один блочок, коих надо сотню, плюс соответствующее умощнение источника питания, плюс умощнение системы охлаждения, увеличение размеров отсека под БРЭО (с соответствующим увеличением длины фюзеляжа (которому наверняка будет сопутствовать увеличение крыльев, увеличение тяги и (соответственно) размеров и веса двигателей, увеличение запаса топлива на всю эту хрень)) :grin: .
Ну и на закуску весьма занятный вопрос --- как Вы себе представляете 100-канальный коммутатор на частоте несколько ГГц, да ещё с развязкой каналов не хуже 70 дБ, и при этом ещё и с требованием по быстродействию 10...100 нс??? :grin: Лично я --- более чем смутно. Даже на 10 каналов на эти частоты при таком требовании к развязке я бы делать не взялся ни за какие коврижки, вне зависимости от того, на чьей элементной базе. А требование к развязке там скорей всего именно такое, если не ещё более жёсткое.
Kaa
Активный участник
- Сообщения
- 5.545
Еще момент, усилитель тоже работает в определенном диапазоне частот.
Если предположить, что одновременно в работе три диапазона частот для разных задач (tracking, volume search, SAR) соответственно, это требует как минимум усилителя, который способен выдан сигнал необходимой мощности и частоты сразу на 3-4 группы ППМ.
Что-то мне подсказывает, что одновременно на одном усилителе такое сложно сообразить. Плюс он еще должен быть зарезервирован по схеме 1+1 (однако). А усилитель с такими ТТХ, это извините уже не пару кг, а все 40-50 (на СВЧ), на ЛБВ еще поболее (это для спутниковой связи, авиационного назначения, подозреваю не меньше).
Если предположить, что одновременно в работе три диапазона частот для разных задач (tracking, volume search, SAR) соответственно, это требует как минимум усилителя, который способен выдан сигнал необходимой мощности и частоты сразу на 3-4 группы ППМ.
Что-то мне подсказывает, что одновременно на одном усилителе такое сложно сообразить. Плюс он еще должен быть зарезервирован по схеме 1+1 (однако). А усилитель с такими ТТХ, это извините уже не пару кг, а все 40-50 (на СВЧ), на ЛБВ еще поболее (это для спутниковой связи, авиационного назначения, подозреваю не меньше).
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Kaa написал(а):
Нет, диапазон там совершенно однозначно один --- 8...12 ГГц (или 8...12,5, точно не помню). Поскольку расстояние между модулями АФАР достаточно жёстко связано с длиной волны, то и имеющееся полуоктавное перекрытие по частоте --- это в реальности оооочень дохрена. Усилитель --- не один общий, а по одному усилителю в каждом модуле АФАР, со средней выходной мощностью 2...4Вт и 10Вт пиковой у каждого. Без резервирования, т.к. в те габариты модуля (70х15мм) и один усилитель едва влезает. Резервирование тут заключается в том, что выход из строя некоторого количества модулей приводит не к полному отказу АФАР, а лишь к некоторому небольшому ухудшению её характеристик. Следует заметить также, что усилители, предназначенные для работы в многочастотном режиме, из-за повышенных требований к линейности обладают весьма низким КПД --- 10...20%. А усилители, оптимизированные под высокий КПД (в Х-диапазоне ЕМНИПть "высокий КПД" --- это 30...50%), в связи с высокими интермодуляционными искажениями для работы в многочастотном режиме непригодны --- одновременно они могут усиливать сигналы лишь на какой-нибудь одной частоте в пределах рабочего диапазона (само собой, на любой), и наиболее подходят для усиления импульсных сигналов.
Поэтому единственный реальный путь обеспечения "многочастотности" и "многозадачности" --- по ходу работы поочерёдно переключать частоты и положения луча. И делать это порядка на два-три быстрее, чем происходит обновление информации на дисплее (которое даже при "истинном реал-тайм" работы ВЧ железа происходит не чаще, чем с частотой 50...100Гц (а в реальности, с учётом длительности зондирующих посылок на максимальных дальностях, может составлять величины, на несколько порядков медленнее (да и минимальное время реакции человека на изменение зрительной информации ЕМНИПть имеет порядок величины от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд, что делает более быстрое обновление информации на дисплее бессмысленным)). Кстати, именно из задаваемых подобным соотношением ограничений временнЫх рамок и растут ноги у ограничений по количеству одновременно наблюдаемых и одновременно сопровождаемых целей (только при сопровождении целей скорей всего действует ещё одно ограничение --- минимальное время отсутствия информации о цели, после которого происходит срыв захвата).
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Такие тучи нужны сейчас и там, а не опосля и здесь :grin: --- иначе что толку, задачу-то свою рептилии выполнить может быть успеют задолго до того, как действие кислоты даст заметный результат :grin: . Так что тучи с сильными грозовыми разрядами эффективнее :grin: (этакий непрерывный грозовой фронт от высот в 10м и до 25 кмKaa написал(а):
) --- ИМХО даже фанат Раптора типа дяди Миши не рискнёт на ентом самом Рапторе (как и на какой-либо другой технике) сквозь грозу лететь наводить у кого-то тут демократию :grin: . Да и преувеличены эти разговоры насчёт влияния воды на БРЭО, ИМХО. Охлаждение там вроде как жидкостное, то бишь продувка воздухом из внешней среды минимальна. А модули и блоки все герметизируются вполне прилично даже у нас. Если где-то что-то и протекло, это не столь уж высокий процент... Тем более, что все узлы рассчитаны на работу в условиях существенно пониженого давления (что накладывает на качество герметизации существенные требования) . А если где-то какой-то брак --- дык он и в африке брак --- устранят, попутно кому надо пистон вставят... Вот косяки с покрытием --- то посурьёзнее. ИМХО, опять-таки.
Реалист
Активный участник
- Сообщения
- 2.646
- Адрес
- Подмосковье
Нет --- они ж пишут, что якобы вода через системы охлаждения БРЭО попадает внутрь. Если так --- то есть чему. Это в самом деле в конечном итоге может ухудшать теплоотдачу, из-за чего вполне возможны и сбои, и отказы аппаратуры, и протекание отдельных узлов, что тоже влечёт за собой отказы. Только лично я не думаю, что там так примитивно накосячено...Kaa написал(а):
А насчёт влияния воды на покрытие --- да хрен ж его знает, каков там его полный состав и насколько хороша адгезия с композитами и металлом при различных условиях. Какие-нить микропоры в самом покрытии или на стыке с корпусом --- и через некоторое время пошло-поехало... Но это, я полагаю, даже если и есть, тоже явление вполне устранимое со временем. А в самом композите, понятно, ржаветь нечему...