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.

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.

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.