АФАР: зоркий «глаз» истребителя

Принцип устройства активной фазированной антенной решетки 24 Декабрь 2015, 10:24

Первый российский бортовой радиолокатор с АФАР был создан на предприятии КРЭТ

Первая в России бортовая радиолокационная станция с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) была разработана на предприятии КРЭТ. Сегодня АФАР – основа «интеллекта» современных и будущих истребителей. Чтобы понять, как она устроена, ее особенности, следует вспомнить принцип работы обычного радиолокатора.

Принцип действия любого радара достаточно прост: радар вначале излучает зондирующий импульс в окружающее пространство, а потом «слушает», не последует ли отражений. По принятому отраженному импульсу можно вычислить информацию о цели. 

Очевидно, для того чтобы принимать и излучать сигналы, радару нужна антенна. Один из самых распространенных вариантов – отражающая «тарелка», как в системах спутникового телевидения. В самолет уместить такую антенну сложно. Поэтому придумали специальные плоские антенные системы, а приемник и передатчик находятся за антенной. 

Для того чтобы увидеть разные цели таким радаром, антенну придется двигать, обычно в двух плоскостях. Для сравнения можно провести аналогию с фонариком в темной комнате: осветить стену целиком луч не может, и для полного осмотра стены нужно «просканировать» ее лучом фонарика. Та же ситуация и с радаром, то есть для осмотра широкого сектора на дистанции потребуется механическое сканирование. 

Так как антенна радара очень массивная, двигается она медленно. Для атаки цели истребителем радар с такой антенной держит в «поле зрения» одну, выбранную пилотом, цель. Одновременная атака нескольких целей уже становится проблематичной ситуацией.

Электроника позволяет отказаться от механического сканирования. Разделив антенну на части, можно управлять фазами сигналов.

Устроено это следующим образом: плоская (прямоугольная или круглая) антенна разделена на ячейки, образующие регулярную решетку. В каждой такой ячейке находится специальный прибор – фазовращатель, который может на заданный угол изменять фазу электромагнитной волны, которая попадает в ячейку. Обработанные сигналы из ячеек поступают на приемник. Именно так и можно описать работу фазированной антенной решетки (ФАР). 

А если точнее, подобная антенная решетка со множеством элементов-фазовращателей, но с одним приемником и одним передатчиком называется пассивной ФАР. Кстати, первый в мире истребитель, оснащенный РЛС с пассивной ФАР, – наш российский МиГ-31. На нем была установлена РЛС «Заслон» разработки НИИП им. Тихомирова. 

Активная фазированная антенная решетка (АФАР) является следующим этапом в развитии пассивной. В такой антенне каждая ячейка решетки содержит свой приемопередатчик. Их количество может превысить одну тысячу. 

Таким образом, в АФАР каждый элемент решетки или группа элементов имеет свой собственный миниатюрный передатчик, обходясь без одной большой трубки передатчика, как в радарах с пассивной фазированной решеткой. То есть каждый элемент АФАР состоит из модуля, который содержит щель антенны, фазовращатель, передатчик и приемник.
Одним из отечественных лидеров по созданию АФАР в России является НИИП им. Тихомирова. Гендиректор института Юрий Белый так описал принцип работы АФАР: «Если говорить об АФАР совсем просто, то надо понимать, что традиционный локатор – это отдельные антенна, приемник, передатчик, а в АФАР приемник с передатчиком и антенна рассыпаются на мелкие части, на модули. И множество этих модулей составляют АФАР. То есть каждая маленькая ячеечка, а их тысячи, содержит в себе и передатчик, и приемник. Раньше, если, например, вышел из строя передатчик, самолет становился «слепым». А тут поражены одна-две ячейки, даже десяток, а остальные тысячи продолжают работать».

Таким образом, тысячи независимых передатчиков и приемников обеспечивают ключевые преимущества АФАР. Благодаря им гораздо выше надежность и чувствительность антенны, а также появляется возможность работать на нескольких частотах сразу.

Но главное, что структура АФАР позволяет РЛС параллельно решать несколько задач. Например, не только обслуживать десятки целей, но и параллельно с обзором пространства очень эффективно отстраиваться от помех, ставить помехи радарам противника и даже картографировать поверхность, получая карты высокого разрешения. 

Кстати, радары с АФАР используются не только на истребителях. Такую антенну давно применяют в комплексах ПВО, на наземной технике, кораблях и даже на спутниках. Первую в России БРЛС с АФАР создали на предприятии КРЭТ, в корпорации «Фазотрон-НИИР».

Сегодня специалисты КРЭТ работают над созданием конформных АФАР, которые смогут вписываться в фюзеляж летательного аппарата. Ожидается, что в боевых самолетах следующего поколения будут реализованы технологии, которые еще совсем недавно рассматривались как нечто фантастическое. 

Первый российский радар с АФАР создали на предприятии КРЭТ

Перспективные самолеты будут обладать «умной» обшивкой с интегрированными микродатчиками. С их помощью можно будет получать всю необходимую информацию о боевой обстановке, особенностях рельефа местности, расположении своих сил и средств и данные о противнике. В таком варианте обшивка планера станет как бы единым приемопередающим локатором, предоставляющим пилоту полную информацию о происходящем вокруг самолета.