F-22 "Raptor" (ч.III)

Ринат

Военный лётчик
Сообщения
8.466
Адрес
Санкт-Петербург
У меня предложение:
РЛС и БРЭО Раптора достаточно интересны для обсуждения, и главное для систематизации знаний о них.
Предлагаю в течение недели выкладывать сюда все, что найдется о РЛС AN/APG-77 и БРЭО.
Потом оценить какую либо чисто гипотетическую (потому, как очень сложный вопрос) возможность подавления, (или ухудшение условий работы) помехами систем: РЛС, связи.
Желательны, может у кого есть переводы иностранных источников.
Основной интерес ИМХО РЛС, как основной источник информации для летчика.

Для начала:
AN/APG-77 — американская авиационная радиолокационная станция с активной фазированной антенной решёткой, разработанная компанией Northrop Grumman для истребителя пятого поколения F-22 Raptor.

Основным достоинством ФАР является электронное управление главным лепестком диаграммы направленности — нет нужды в механическом сканировании, что упрощает конструкцию и повышает надежность работы.

Способность радара работать в режиме Низкой Вероятности Перехвата (LPI) делает бесполезными обычные системы СПО/РТР. Радар AN/APG-77 способен осуществлять активный радарный поиск самолета-истребителя, оборудованного аппаратурой СПО/РТР таким образом, чтобы цель не знала, что она облучается. В отличие от обычных радаров, которые излучают мощные импульсы энергии в узком диапазоне частот, AN/APG-77 излучает низкоэнергетические импульсы в широком диапазоне частот, используя технику, названную широкополосной передачей. Когда многократные эхо-сигналы возвращаются, процессор обработки сигналов РЛС объединяет эти сигналы. Количество энергии, отраженной назад к цели - на том же самом уровне, как и у обычного радара, но так как каждый импульс LPI имеет значительно меньшее количество энергии и различную структуру сигналов, цели будет трудно обнаружить F-22.

Компания Northrop Grumman выпустила более 181 РЛС APG-77 (учитывая только количество истребителей, на которых установлена данная АФАР). Большая часть технологий, использованных на APG-77, применяется в APG-81 - РЛС с АФАР, разрабатываемой для перспективных истребителей F-35 Lightning II.


Характеристики:

-Дальность обнаружения цели с ЭПР=1 м2:
225 км в обычном режиме
193 км в режиме LPI (частота меняется более 1000 раз в сек.)
-Инструментальная дальность: 525 км
-Число приёмно-передающих модулей: ~2000
-Максимальная средняя мощность: 18.5 КВт
-Импульсная мощность: 0.5 МВт
-Время переключения ППМ: 1/10 000 000 секунды
-Зона обзора по азимуту: +/- 60°
- Зона обзора по углу места: +/- 60°
-Диаграмма направленности: игольчатая, 1.5°х1.5°
-Время полного обновления информации в режиме "Обзор": 14 секунд
-Количество одновременно сопровождаемых целей: 100
-Количество одновременно обстреливаемых целей: 20
-Наработка на отказ, часов: 800-1000
-Масса: 553,7 кг
-Объем: 0,565 куб.м
-Расход охлаждающего воздуха: 4,38 кг/мин
-Расход охлаждающей жидкости: 33,9 л/мин

Антенная решетка:
-Диаметр АФАР: 0,813 м
- масса: 219,1 кг
-Объем: 0,275 м³
-Рассеиваемая мощность: 8278 Вт
-Расход охлаждающей жидкости: 11,3 л/мин

Каналы передачи данных:

Самолёт оснащен интегрированной системой связи, навигации и идентификации, первоначально разработанной компанией TRW. В её состав входит система радиолокационного опознавания — «свой-чужой», а также защищённые и помехоустойчивые каналы IFDL и Link-16 JTIDS.
На самoлете реализована схема как приёма, так и передачи данных по каналу IFDL между другими F-22, тогда как канал Link-16 JTIDS по соображениям улучшения радиолокационной малозаметности реализован только для приёма данных.
В перспективе он может быть оборудован поме-хозащищенной системой обмена данными LPI IFDL (Intra Flight Data Links), обеспечивающей связь с воздушными КП на большом расстоянии

Link 16
— общее понятие, описывающее сеть обмена данных с определёнными характеристиками. Конкретные программно-аппаратные средства, реализующие сеть этого типа (аппаратура, программное обеспечение, радиоканал) могут носить другие названия:
• TADIL (Tactical Digital Information Link) — унифицированный термин, используемый во всех родах войск США. Этот термин описывает целое семейство сетей, сети Link 16 соответствует обозначение TADIL J;
• JTIDS (Joint Tactical Information Distribution System) — термин, используемый в ВМС США;
• MIDS (Multifunctional Information Distribution System) — термин, используемый в НАТО.
На практике очень часто не делается различия между стандартом и его конкретной реализацией, и термин «Link 16» используется как синоним ко всем трём указанным выше обозначениям.
Особенности
Link 16 обеспечивает передачу в реальном времени тактической информации между подразделениями вооружённых сил США и стран НАТО. Некоторые функции Link 16 аналогичны функциям Link-4A и Link 11, однако Link 16 обладает следующими специфическими чертами:
• TDMA
• Отсутствие управляющей станции (Nodelessness);
• Помехозащищённость;
• Ультравысокая частота, на линии видимости
• Гибкость передачи данных;
• Изменяемое число участников обмена;
• Изменяемая скорость обмена;
• Сетевая навигация;
• Шифрование сообщения и передачи;
• Дружественная идентификация
• Управление, координация действий
• Передача различной меняющейся частоте
Протокол передачи
Для передачи информации по радиоканалу от различных источников Link 16 использует множественный доступ с разделением по времени. В течение одного цикла передачи информации каждому участнику информационного обмена выделяется определённый период времени (временной слот), в течение которого он производит передачу данных в монопольном режиме. Каждому участнику обмена присваивается уникальный восьмеричный пятизначный номер (JTIDS UNIT number, JU) таким образом до 32767 пользователей . JU идентифицирует участника обмена и предопределяет расположение временных слотов, в которых участник передаёт и принимает информацию. Каждый временной слот имеет длину 1/128 с или 7,8125 мс. Передатчик работает в диапазоне 960-1215 МГц. Недостатком использования этих частот является конфликт с системой радиолокационного опознавания («Свой-чужой»), работающей на схожих частотах. Связь осуществляется при прямой видимости на расстоянии до 300 миль. Информация передаётся на одной из трёх скоростей: 31,6, 57,6 или 115,2 кбит/с, несмотря на то, что максимальная пропускная способность радиоканала достигает 268 кбит/с. .
Переменная частота
Когда участник обмена передаёт данные, его передатчик каждые 13 мкс (77 раз в секунду) изменяет частоту несущей, перескакивая по псевдослучайному закону на одну из 51 фиксированных частот, используемых Link 16. Скачки частоты увеличивают безопасность и целостность передаваемой информации, делая систему практически нечувствительной к глушению передачи. Шаблон прыжков по частотам уникален для каждого пользователя.
Формат сообщений
Передача данных осуществляется последовательно словами длиной 70 бит. В течение временного слота может быть передано 3, 6 или 12 слов в зависимости от режима упаковки данных (стандартная, двойная, четверная). Сообщение Link 16 обычно состоит из 1, 2 или 3 слов. Сообщения бывают трёх типов: фиксированный формат, свободный текст или переменный формат. Сообщения фиксированного формата (J-series messages) используются для передачи тактической информации, сообщения типа «свободный текст» — для передачи голоса, сообщения переменного формата — содержат информацию, длина и содержание которой определяется пользователем. ВМС США не использует сообщения переменного формата.
Подсеть
Пользователи объединяются в функциональные группы NPG (Network Participation Group). Временные интервалы для NPGs в каждом кадре выделяются определенным функциям. NPG определена ее функцией, типы сообщений передаваемые по ней также определены. Можно увеличить коммуникационный потенциал за счет объединения сетей, в которых различные группы участников будут передавать данные в один и тот же временной интервал в разных сетях. Объединение сетей подразумевает наличие пользователей из разных сетей, занимающих одни и те же временные блоки.
Архитектура
Отсутствие управляющей станции
В ранних протоколах передачи данных (например, Link 11) необходима управляющая станция, которая организует работу сети. В случае выхода управляющей станции из строя, передача данных невозможна. В Link 16 выделенная станция не предусмотрена. Когда инициируется передача данных по каналу Link 16, один из участников обмена передаёт «сетевую временную метку» (Network Time Reference, NTR). Получив временную метку, все остальные участники обмена синхронизируются, после чего работа сети не зависит от участия в ней какого-либо конкретного устройства.
Безопасность
По сравнению с Link 11, безопасность передачи данных в Link 16 значительно улучшена. Вся информация в Link 16 шифруется. Форма передаваемых сигналов меняется по псевдослучайному закону. К сигналу добавляется псевдослучайный шум, который совместно со скачками частоты чрезвычайно затрудняет перехват и подавление сигнала[.
Группы участников
Временные слоты Link 16 могут быть разбиты на группы. Каждая группа определяется её функцией и задаёт типы передаваемых сообщений. Основные группы, используемые в ВМС США следующие:
• Наблюдение (Surveillance);
• Электронное противодействие (Electronic Warfare);
• Управление операцией (Mission Management);
• Координация оружия (Weapons Coordination);
• Управление воздушным движением (Air Control);
• Истребитель-истребитель (Fighter-to-Fighter);
• Защищённая телефония (Secure Voice):
• Точная локализация и статус участника (Precise Participant Location and Identification (PPLI) and Status).
Деление сети на группы позволяет участнику обмениваться информацией только с теми участниками, которые требуются ему для выполнения задачи. Пользователей можно разделить на два класса: С2 (Command and Control) и non-C2. C2 участник сети, способный направлять действия других участников. Non-C2 участник с ограниченными возможностями на управление деятельности других участников. Большинство военно-морских подразделений командования и управления, как надводные, так и воздушные, участвуют во всех определённых группах, кроме «Истребитель-истребитель».
Защита информации
Сообщения и передача шифруются. Передача шифруется с использованием защиты времени передачи - time-based transmission security (TSEC). Получатель и отправитель должны иметь одинаковый TSEC алгоритм и переменные в нем. Для расшифровки данных, содержащихся в передаче, одинаковые переменные в message security (MSEC) алгоритме. Терминал может использовать до 4 пар криптографических ключей, которые хранятся в 8 ячейках памяти SDU. Для защиты от помех при кодировании используются коды Рида-Соломона .
Терминал
TADIL терминал состоит из приемника/передатчика, антенной системы, вычислительной системы (digital processing group DPG), модуля питания и модуля безопасности (secure data unit SDU). SDU типа KGV-8 хранит ключи для осуществления безопасных коммуникационных функций. Если SDU отделяется от терминала, то ключ моментально стирается. В блоке существует разъем для загрузки ключей шифрования. У некоторых юнитов может отсутствовать передатчик, если им необходимо только получать информацию – небольшие не командные подразделения.
Передача и прием сообщений
Терминал передает сообщение на SDU, который шифрует сообщение. Вычислительная система на основе ключа рисует псевдослучайную последовательность скачкообразной перестройки частоты. Эта модель обеспечивает псевдослучайную перестройку частоты, распределение частоты для помехозащищенности и низкую вероятность перехвата сообщения. Терминал осуществляет прием сообщений на определенной последовательности частот, которую он получил от SDU. Затем он передает сообщение в SDU для расшифровки сообщения и получает ответ для хоста.
Режим общего ключа и разделенных ключей
Режим общего ключа - Common Variable Mode (CVM). В этом режиме терминал генерирует псевдослучайную последовательность для TSEC, а так же обеспечивает MSEC, используя один криптографический ключ. В этом случае присваивается единая метка шифрования (crypto variable logic label CVLL) для MSEC и TSEC. Режим разделенных ключей - Partitioned Variable Mode (PVM). В этом режиме для генерации псевдослучайной последовательности для шифрования сообщения используется один криптографический ключ, и отдельный ключ используется для генерации псевдослучайной последовательности для передачи сообщения.
Безусловная передача
Сообщения для безусловной передачи исправляются, кодируются, TSEC скрываются для повторной передачи. Эти сообщения не расшифровываются. Пользователи с этой функцией могут получать и передавать, не расшифровывая сообщение. Они обладают TSEC ключом для приема сообщения, но не обладают MSEC.
Ежедневный стандарт смены ключей
США и НАТО приняли конвенцию, которая предусматривает, что TADI J сети должны менять ключи раз в день. Терминалы могут быть загружены ключами для двух дней работы с автоматической сменой ключей в заданное время. Возможна смена ключей по специальному сообщению OPTASKLINK message. Для загрузки ключей в SDU, оператор должен определить в какие ячейки будет записан ключ – четные или нечетные. 1 января 1985 было принято решение года положить этот день как нулевой, и уже от него вести отсчет. В конце криптографического периода все ключи, которые использовались, автоматически удаляются из SDU.
Новые возможности
Число участников
По сравнению с Link 11, число участников информационного обмена значительно увеличилось. Идентификатор участника (JU) является 5-значным восьмеричным числом от 00001 до 77777 (от 1 до 32 767 в десятеричном формате или 32 766 участников). Идентификаторы от 00001 до 00177 обычно отводятся участникам, которые параллельно участвуют в обмене по Link 11. У этих участников номера в Link 11 и Link 16 совпадают. Например, JU 00043 соответствует PU 043.
Число треков
Link 16 значительно увеличило число траекторий отслеживаемых объектов (треков), передаваемых в системе. В Link 11 номер трека представлял собой 4-разрядное восьмеричное число от 0001 до 7777. Link 16 предусматривает номер трека в виде пятизначного алфавитно-цифрового кода в диапазонах от 00001 до 77777 (восьмеричные числа) и от 0А000 до ZZ777 (восьмеричные цифры в трёх младших позициях, буква в 4-м разряде, цифра или буква в старшем разряде), всего 524 284 кода по сравнению с 4092 кодами, обеспечиваемыми Link 11.
Для совместимости с Link 11, номера от 00200 до 07777 обозначают те же треки, что и 0200—7777 в Link 11.
Качество трека
Величина TQ (Track Quality, качество трека) принимает в Link 16 значение от 0 до 15. Значение 15 означает, что отклонение цели от указанной точки — не более 15 м.
Данные о треке
Link 16 значительно расширил информацию о треке в поле ID (Track Identification). Здесь указывается тип платформы, активность, тип и государственная принадлежность цели.
 

Anduriel

Активный участник
Сообщения
1.695
Адрес
Украина
Число ППМ меньше. 2000 штук не влезут в его обтекатель для этого нужно что-то размера МиГ-31.
Там что-то ближе к 1500.
 

Breeze

Военный лётчик
Сообщения
17.919
Адрес
Israel
Anduriel написал(а):
Число ППМ меньше. 2000 штук не влезут в его обтекатель для этого нужно что-то размера МиГ-31.
Там что-то ближе к 1500.
- Всем большой привет!

Взгляните, пожалуйста, на весьма качественный снимок АФАР БРЛС F-35 APG-81, я насчитал там количество ППМ значительно больше, чем 1600 даже, хотя диаметр антенны здесь явно меньше, чем габариты антенны APG-77. Кто сомневается - проверьте, здесь кто-то разбил на части для удобства:
http://forums.bharat-rakshak.com/viewto ... ?p=1663736

103749lvjjn9jls6718u1v.jpg.thumb.jpg


Складываем половину и умножаем на 2:
[31+43+54+19+24+56+420+(20+342+20)/2]x2=1676 приёмно-передающих модулей. ;)
 

Volgar-Astra

Активный участник
Сообщения
1.620
Адрес
Ахтубинск
Anduriel написал(а):
Число ППМ меньше. 2000 штук не влезут в его обтекатель для этого нужно что-то размера МиГ-31.
Там что-то ближе к 1500.
Да и - Диаграмма направленности: игольчатая, 1.5°х1.5°. Уж очень оптимистично, при таком размере антенны и 3-х см диапазоне должно быть 2,3-2,5°. А так да, даже при условии заведомого преувеличения характеристик, вполне мощный, работоспособный, надёжный, многорежимный радар. Сопровождение 100 целей и обстрел 20 из них вряд ли пригодится по причине отсутствия такой массовости целей и количества ракет. Ракеты всё равно сходят по очереди, отнюдь не все сразу из отсека. Средняя мощность излучения не сходится если модулей 2000 по 10вт, кстати читал, что на самом деле мощность ППМ=8вт
Тем не менее так же имеются отказы, в частности помнится здесь обсуждались отказы БЦВМ и отсутствие выпуска комплектующих для неё. Боеготовность вроде на уровне 0,7.(ИМХО)
 

Ринат

Военный лётчик
Сообщения
8.466
Адрес
Санкт-Петербург
Breeze написал(а):
Я тоже по всем вам скучал!

Приветствую Михаил!
С возвращением!
Возможно тебе встречались какие либо альтернативные ТТД локатора, информация о проблемах стыковки БРЛС с вооружением. Т.к. официальные кажутся слишком оптимистичными?
 

студент

Модератор
Команда форума
Сообщения
42.039
Адрес
Москва
Традиция, однако!
Вопрос можно считать риторическим и отчасти аллегорическим. Во!
 

Breeze

Военный лётчик
Сообщения
17.919
Адрес
Israel
Ринат написал(а):
Breeze написал(а):
Я тоже по всем вам скучал!

Приветствую Михаил!
С возвращением!
Возможно тебе встречались какие либо альтернативные ТТД локатора, информация о проблемах стыковки БРЛС с вооружением. Т.к. официальные кажутся слишком оптимистичными?
- Привет!
Встречаются и альтернативные данные, местами - смешные. Мне эти кажутся вполне нормальными, - как ни крути, но данная БРЛС претендует на первое место в мире среди серийных БРЛС истребителей. Вдобавок, есть сообщения, что она продолжает модернизироваться.

Добавлено спустя 5 минут 41 секунду:

студент написал(а):
Так какая все-таки ЭПР у Раптора?
- Это же военная тайна!
Ах, да! Забыл сказать: я собираюсь до минимума сократить на эту тему все разговоры с моим участием. Всё, что по этому поводу я сказал, давно сказано и здесь записано.
Желающие могут парой кликов зайти в архив и ознакомиться. :)

Добавлено спустя 1 минуту 14 секунд:

Tigr написал(а):
студент написал(а):
Традиция, однако!
Однако, это призыв к Holy War. :-D
- "Не дождётесь!" (с)
 
Сверху