Как это работает. АФАР

Одним из признаков истребителей пятого поколения, самых передовых на сегодняшний день, является наличие радиолокационного комплекса с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). Создавать такие сложные РЛС способны всего несколько стран в мире. В России первая авиационная система с АФАР была разработана на предприятии Ростеха.

На новейшем российском истребителе Су-57 сегодня устанавливается радиолокационный комплекс «Белка», включающий в себя сразу несколько АФАР, что позволяет обеспечить максимальный обзор воздушного пространства.

Рассказываем о том, как работает активная фазированная антенная решетка и чем она отличается от своих предшественниц. 

Цель в свете ФАР

Как известно, антенна радиолокатора отвечает за излучение и прием радиоволн. На первых этапах развития радиолокации для поиска цели в пространстве использовалось механическое сканирование луча антенны. Затем появились антенны с электронным управление луча (ЭУЛ), так называемые пассивные фазированные антенные решетки (ФАР).

В ФАР полотно антенны разделено на много ячеек-отдельных излучателей, образующих подобие решетки. В каждой ячейке расположены фазовращатели.  Специальное устройство управления фазовращателями регулирует задержку фазы индивидуально в каждом из них, что позволяет  направить луч антенны в заданную точку пространства. Возможность радаров с ЭУЛ практически мгновенно перебрасывать луч в любом направлении значительно повысило многоканальность по обнаружению и сопровождению целей по сравнению с радарами с механическим сканированием.

 

РЛС с ФАР на истребителе-перехватчике МиГ-31 во время дебютного показа на авиасалоне в Ле-Бурже в 1991 году

Первые фазированные антенные решетки были разработаны в интересах военных в 1960-е годы. Сначала ФАР были громоздкими, требовали большого количества дополнительных устройств и устанавливались на крупных стационарных радарах. Затем сфера применения расширилась до военных кораблей. Первым в мире самолетом с ФАР стал советский истребитель МиГ-31 с  БРЛС «Заслон». Разработчик БРЛС – АО «НИИ приборостроения имени В.В. Тихомирова», акционерами которого являются АО «Концерн ВКО «Алмаз – Антей» и Концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) Госкорпорации Ростех.

Современные фазированные антенные решетки применяются в радиолокационных станциях, в системах спутниковой связи, в цифровых коммуникационных системах и, конечно, в авиации.  

Новое «зрение» для новых задач

Как радары с механическим сканированием, так и использующие пассивные ФАР с ЭУЛ имеют одну структуру: антенна – передатчик – приемник. Главный недостаток такой структуры в том, что выход из строя передатчика (как правило, наименее надежная часть локатора) приводит к потере самолетом «зрения». Эту проблему решает новое поколение радаров с активными фазированными антенными решетками (АФАР).

Основное отличие АФАР от пассивных ФАР состоит в том, что здесь каждая ячейка решетки содержит свой активный приемо-передающий модуль (ППМ), управляемый из единого электронного центра. Таким образом в АФАР как бы происходит перераспределение общих функций радара на множество модулей, число которых может превышать сотни и тысячи. 

Для активной ФАР поражение даже нескольких десятков ППМ не является критичным, так как остальные модули остаются в рабочем состоянии.

Достоинствами АФАР перед другими видами радарных антенн являются надежность и эффективность, простота в эксплуатации, малые массогабаритные характеристики, а также возможность работать на нескольких частотах сразу. Радиолокационные системы с АФАР способны одновременно решать несколько задач: искать и обнаруживать цели, параллельно с обзором пространства отстраиваться от помех, ставить помехи противнику и осуществлять картографию. На данный момент недостатком АФАР можно назвать высокую стоимость разработки и производства, но с развитием технологий она будет только снижаться.

«Белка» пятого поколения

Первые опытные образцы отечественной БРЛС с активной фазированной антенной решеткой были разработаны корпорацией «Фазотрон-НИИР», входящей в состав КРЭТ. 

БРЛС «Жук-АЭ» 

Первые серийные образцы БРЛС «Белка» с АФАР для российского истребителя пятого поколения Су- 57 освоены Государственным Рязанским приборным заводом КРЭТ. Разработчик БРЛС – НИИ приборостроения имени В.В. Тихомирова, разработчик и изготовитель приемо-передающих модулей АФАР – фрязинский НПП «Исток» (также входит в Ростех). Напомним, что наличие АФАР является одним из признаков, по которым самолет можно отнести к пятому поколению. Сегодня «Белка» в составе истребителей поставляется Министерству обороны РФ.  

Важно отметить, что Су-57 оснащается не просто РЛС в классическом понимании, а комплексом антенн, которые распределены по самолету и составляют так называемую «умную обшивку». В комплекс входит сразу несколько активных фазированных антенных решеток: АФАР X-диапазона в носовом отсеке и две бокового обзора, а также две АФАР L-диапазона в кромках крыльев. «Белка» создана полностью на российской компонентной базе на основе наногетероструктур арсенида галлия (GaAs) и передовых технологий антенных систем с электронным управлением лучом. Характеристики новой БРЛС пока держатся в секрете.

В дальнейшем на основе наработок по «Белке» планируется создание бортовых систем с АФАР для других летательных аппаратов и для наземного использования.