Radar AESA – Bắt buộc Không mong muốn
Qua
Hồ Jon
-
Ngày 26 tháng 2 năm 2024
Không quân Hoa Kỳ (USAF) đã lắp đặt Radar chùm tia linh hoạt có thể mở rộng AN/APG-83 (SABR) của Northrop Grumman trên máy bay chiến đấu Lockheed Martin F-16 Fighting Falcon của Lực lượng Phòng không Quốc gia (ANG).
Trong nhiều năm trở lại đây, việc máy bay chiến đấu có radar AESA hay không vẫn là yếu tố phân biệt chính, nhưng công nghệ này ngày càng được coi là yếu tố thiết yếu - loại 'yêu cầu tiêu chuẩn vào chiến trường' mà máy bay chiến đấu sẽ cần nếu muốn được chào đón như một phần của liên minh.
Khi ngày càng nhiều lực lượng không quân bắt đầu vận hành máy bay chiến đấu được trang bị công nghệ quét mảng pha điện tử chủ động (AESA), những lợi thế của công nghệ này ngày càng trở nên rõ ràng hơn.
Các radar quét cơ học (M-Scan) truyền thống dựa vào việc di chuyển vật lý ăng-ten để điều khiển 'chùm' radar đơn. Một số radar M-Scan hiện đại có thể 'ngắt' mẫu quét của chúng để xem lại một khu vực quan tâm, nhưng chúng dựa vào gimbal, động cơ và các bộ phận chuyển động khác để di chuyển mảng, tạo ra các điểm hỏng tiềm ẩn. Ăng-ten phải được di chuyển nhanh chóng và chính xác, đôi khi dưới tải trọng g cao và các cơ chế này phải phức tạp và mạnh mẽ, và do đó rất nặng! Radar M-Scan thường hoạt động trên các tần số cố định với ít sự linh hoạt về tần số và không có khả năng hoạt động ở chế độ không đối không và không đối đất đồng thời.
Hệ thống radar mảng quét điện tử thụ động (PESA) truyền một tín hiệu ở một tần số duy nhất và sau đó chia tín hiệu đó thành các thành phần ăng-ten khác nhau để tối đa hóa phạm vi và cường độ của nó. Radar PESA thường có thể quét các khu vực rộng lớn nhanh hơn nhiều so với các hệ thống radar quét cơ học truyền thống, nhưng độ chính xác tương đối kém, nặng hơn và sử dụng một máy phát duy nhất có khả năng gây ra một điểm hỏng duy nhất và thường có một số vấn đề về làm mát.
Hệ thống radar AESA (đôi khi được gọi là radar E-Scan) sử dụng ăng-ten mảng pha, nhưng bao gồm một số lượng lớn các thành phần ăng-ten trạng thái rắn riêng lẻ, được gọi là Mô-đun truyền/nhận (TRM), mỗi mô-đun có biên độ và điều khiển pha riêng. Mỗi mô-đun này phát ra một mặt sóng riêng lẻ, sau đó có thể hội tụ thành một hoặc nhiều 'chùm' hoặc sóng phẳng. Các chùm này sau đó được điều khiển điện tử bằng cách trì hoãn tần số hoặc 'pha' của các mô-đun ăng-ten riêng lẻ. Các mức độ định hình chùm kỹ thuật số được cải thiện sẽ cho phép tạo ra và điều khiển các chùm bằng cách sử dụng các nhóm TRM ngày càng nhỏ hơn.
Vì hệ thống radar AESA có nhiều TRM thay vì một máy phát lớn như hệ thống PESA hoặc M-Scan, nên AESA có độ tin cậy cao hơn. Nhiều TRM có thể hỏng và radar vẫn hoạt động, hiệu suất giảm 'một cách nhẹ nhàng'.
Radar AESA có thể đồng thời truyền nhiều chùm tia ở nhiều tần số, cho phép giám sát các khu vực quan tâm mà không làm gián đoạn mẫu quét chính và thậm chí cho phép hoạt động đồng thời ở nhiều chế độ khác nhau – ví dụ như không đối không và không đối đất. Trong một máy bay hai chỗ ngồi như Boeing F/A-18F Super Hornet, điều này có nghĩa là phi công ở buồng lái phía trước có thể thực hiện nhiệm vụ không đối không, trong khi sĩ quan hệ thống vũ khí ở buồng lái phía sau đồng thời thực hiện một cuộc tấn công không đối đất, với radar hỗ trợ cả hai.
Với một chút thay đổi tương đối, radar AESA cũng có thể được sử dụng để gửi và nhận lượng thông tin lớn ở tốc độ dữ liệu rất cao. Một thử nghiệm sử dụng radar AN/APG-77 của Lockheed Martin F-22 và modem có thể lập trình bằng phần mềm đã chứng minh khả năng truyền hình ảnh radar khẩu độ tổng hợp 72Mb chỉ trong 3,5 giây ở tốc độ dữ liệu 274Mbps. Điều này sẽ mất 48 phút nếu sử dụng Link 16! Sau đó, tốc độ truyền dữ liệu là 548Mbps và tốc độ nhận dữ liệu lên tới 1Gbps đã được chứng minh. Việc tạo ra các hệ thống AESA cung cấp các ứng dụng đa chức năng nâng cao như thế này có khả năng sẽ là trọng tâm của các chương trình AESA trong tương lai.
Độ chính xác và độ chính xác
Trong khi hệ thống radar PESA đôi khi có thể quét nhanh hơn các khối lượng không phận lớn hơn, radar AESA có mức mất tín hiệu thấp hơn và quét chính xác hơn, cung cấp khả năng phát hiện các mục tiêu RCS nhỏ hơn và thấp như micro-UAV. Quan trọng hơn nữa, AESA cung cấp khả năng theo dõi mục tiêu chính xác hơn, cho phép chúng cung cấp 'đường theo dõi chất lượng vũ khí' ở phạm vi xa hơn.
Do radar AESA sử dụng nhiều TRM riêng lẻ, có khả năng truyền nhiều chùm tia, ở nhiều tần số nên chúng có thể khó bị phát hiện và nhận dạng hơn, cũng như khó bị gây nhiễu hơn.
Radar AESA thường nhỏ và tương đối nhẹ, nhưng đắt hơn radar PESA và M-scan, một phần là do số lượng TRM cần thiết. AESA 'tấm cố định' truyền thống cũng có trường nhìn/trường quan sát tương đối hạn chế, với hệ thống lái chùm tia điện tử khiến hiệu suất giảm xuống ở giới hạn phương vị cao hơn. Một số ít radar AESA kết hợp bộ định vị lại cơ học như một phương tiện để bù đắp cho điều này, bao gồm radar Leonardo Raven ES-05 cho Saab Gripen E và họ radar Captor-E được một số Eurofighter Typhoon sử dụng.
Một cách tiếp cận thay thế là cung cấp nhiều mảng, với các ăng-ten hướng sang một bên và thậm chí hướng về phía sau để tăng trường quan sát. Radar Osprey của Leonardo được cung cấp với tối đa bốn ăng-ten, cung cấp phạm vi phủ sóng 360° đầy đủ. Nó được lắp trên trực thăng Leonardo AW101 Merlin của Na Uy và trên AHRLAC Mwari, nhưng không lắp trên bất kỳ nền tảng máy bay phản lực chiến đấu nhanh nào. Cách tiếp cận này đã được thảo luận cho Sukhoi Su-57 - mặc dù nó sử dụng radar NIIP N035 Irbis PESA chứ không phải AESA. Hai nguyên mẫu được lắp radar Tikhomirov NIIP N036 X-band AESA. Hệ thống này cũng có hai mảng N036L-1-01 L-band trên phần mở rộng gốc cạnh trước cánh nhưng chúng được sử dụng cho IFF và EW, thiếu độ phân giải và phạm vi để kiểm soát hỏa lực.
Hai biến thể AESA của radar KLJ-7A (Kiểu 1478) Trung Quốc cũ đã được liên kết với CAC/PAJF-17 Block-3 mới, một trong số chúng được trang bị bộ định vị lại cơ học và biến thể còn lại được trang bị hai mảng ăng-ten phụ trợ bên để tăng trường nhìn. Hệ thống ăng-ten phân tán này có vẻ sẽ hình thành cơ sở cho máy bay chiến đấu thế hệ tiếp theo như Tempest và SCAF của Pháp-Đức.
Lịch sử dịch vụ
Máy bay chiến đấu đầu tiên đang hoạt động sử dụng mảng quét điện tử là Mikoyan MiG-31 'Foxhound' của Nga, đi vào hoạt động năm 1981, mặc dù radar Zaslon của nó sử dụng PESA. Nga vẫn trung thành với radar PESA kể từ đó, bao gồm N035 Irbis cho Sukhoi Su-27SM3 và Su-35BM, và NIIP N011M Bars cho Su-30MKI (mặc dù một số nguồn tin cho rằng SM3 vẫn giữ nguyên radar N-001V ban đầu).
Mặc dù nhiều người coi radar PESA là đại diện cho một "ngõ cụt" về công nghệ, nhưng chúng vẫn quan trọng và có khả năng. Sự vượt trội của máy bay chiến đấu Nga trong cuộc chiến chống lại Ukraine được cho là nhờ vũ khí của họ - tên lửa dẫn đường bằng radar chủ động R-27EA/EM và R-77, nhưng radar của chúng có lẽ còn quan trọng hơn. Trong khi MiG-29 của Ukraine và Su-27 "vanilla" có radar quét cơ học của những năm 1970, máy bay chiến đấu được trang bị PESA của Nga có thể có được "vũ khí chất lượng" ở tầm xa hơn nhiều và có thể duy trì khóa mục tiêu mạnh mẽ hơn, sau đó hỗ trợ tốt hơn cho tên lửa trong khi bay.
Chúng cũng khả dụng khi chưa có radar AESA.
Nhưng trong khi radar PESA cung cấp những lợi thế thực sự so với radar quét cơ học cũ, chúng không thể sánh được với radar quét chủ động hiện đại. Điều này giúp giải thích tại sao Dassault đã thay đổi từ radar Thales RBE2 PESA sang phiên bản radar mới có AESA, RBE2-AA.
Máy bay Mitsubishi F-2 của Nhật Bản là máy bay quân sự đầu tiên được trang bị radar AESA (Mitsubishi Electric J/APG-1 bản địa) khi đi vào hoạt động vào tháng 9 năm 2000, đánh bại một số ít máy bay Boeing F-15C của Không quân Hoa Kỳ được trang bị radar AN/APG-63(V)2 của Raytheon đi vào hoạt động tại Elmendorf vào tháng 12 năm 2000. AN/APG-63(V)2 là phiên bản nâng cấp của radar quét cơ học cơ bản trên F-15, được trang bị ăng-ten AESA mới và IFF mới.
Tiếp theo được đưa vào sử dụng là Northrop Grumman AN/APG-80, được lắp trên máy bay Lockheed Martin F-16E/F Desert Falcons Block 60 được chuyển giao cho Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) từ năm 2004.
Người ta luôn có ý định rằng các máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm mới của Không quân Hoa Kỳ sẽ được trang bị radar AESA, và Northrop Grumman AN/APG-77 được trang bị cho Lockheed Martin F-22 Raptor chính thức đi vào hoạt động vào tháng 12 năm 2005 và vẫn là một cảm biến cực kỳ ấn tượng. Phiên bản gốc có sự kết hợp 50:50 của 1.956 mô-đun phát và mô-đun thu chức năng đơn riêng biệt, và cung cấp đầy đủ chức năng không đối không và không đối đất (lập bản đồ radar khẩu độ tổng hợp độ phân giải cao, chỉ báo mục tiêu di chuyển trên mặt đất và theo dõi (GMTI/GMTT), và tự động nhận dạng và chỉ dẫn).
Công nghệ và chế độ từ APG-77 đã tạo nên nền tảng cho AN/APG-81 của Lockheed Martin F-35, được Northrop Grumman mô tả là "AESA mới nhất và có khả năng nhất trên thế giới" và nói rằng nó "cung cấp nhận thức tình huống không gian chiến đấu vô song".
Ngoài khả năng không đối không và không đối đất, APG-81 cũng có thể hoạt động như một khẩu độ tác chiến điện tử (EW) sử dụng mảng đa chức năng (MFA) để truyền tín hiệu gây nhiễu mạnh với độ chính xác cao. Điều này cho phép radar được sử dụng để bảo vệ điện tử (EP) và tấn công điện tử (EA) cho phép F-35 chế áp các hệ thống phòng không tiên tiến của đối phương.
Northrop Grumman tuyên bố rằng radar AN/APG-81 của F-35 là “hệ thống AESA mới nhất và có khả năng nhất trên thế giới”.
Ngoài máy bay LO, Hoa Kỳ đã quyết định rằng các máy bay chiến đấu tiền tuyến khác sẽ được trang bị radar AESA. Raytheon đã thiết kế AN/APG-79 cho Boeing F/A-18E/F Super Hornet, với một ăng-ten AESA thiết kế và cung cấp ăng-ten mảng pha X-Band. Điều này được cho là cung cấp khả năng theo dõi gần như tức thời và nhiều mục tiêu. Radar mới đã đi vào hoạt động vào đầu năm 2007.
Raytheon đã sử dụng cùng công nghệ này trong radar AN/APG-63(V)3 được lắp thêm vào máy bay F-15C/D của Không quân Hoa Kỳ và được sử dụng cho máy bay F-15SG mới chế tạo của Singapore và máy bay F-15SA mới của Saudi Arabia. Raytheon đã giao hệ thống APG-63(V)3 nguyên mẫu đầu tiên vào tháng 6 năm 2006 và bắt đầu sản xuất đơn hàng đầu tiên vào tháng 10 năm 2007.
Các đối thủ châu Âu chậm hơn trong việc áp dụng công nghệ AESA. Rafale của Dassault (hoạt động từ năm 2004) không được trang bị AESA cho đến năm 2014, và kích thước nhỏ của mũi máy bay Rafale có nghĩa là nó chỉ có khoảng 830 TRM, hoặc chỉ bằng một nửa số lượng được sử dụng trong radar AESA của Typhoon chẳng hạn.
Eurofighter Typhoon, đang phải vật lộn với bất lợi là có lẽ là radar M-Scan tốt nhất thế giới, đã không có AESA hoạt động cho đến năm ngoái, với việc chuyển giao máy bay được trang bị ECRS.Mk 0 cho Kuwait và Qatar. Nhiều người tin rằng Captor-E mới có thể là máy bay chiến đấu AESA tốt nhất đang hoạt động, với mảng lớn cho phép một số lượng lớn TRM và với bộ định vị lại đĩa nghiêng kép sáng tạo cung cấp Trường nhìn vô song. Các biến thể Captor-E khác đang được phát triển cho các nhà khai thác Typhoon của Châu Âu. ECRS.Mk 2 dành cho máy bay Tranche 3 của RAF có ít điểm chung về phần cứng với các phiên bản trước đó, với một mảng mới và với một loại bộ định vị lại khác (dựa trên Raven ES-05), và cung cấp khả năng tấn công điện tử mới ấn tượng.
Các cuộc thử nghiệm bay của máy bay Typhoon của Không quân Hoàng gia được trang bị mới radar E-Scan của Hệ thống radar chung Châu Âu Mark 2 (ECRS Mk2) của Leonardo sẽ được tiến hành vào năm 2023.
ES-05 Raven (ban đầu được gọi là Vixen 1000E) dành cho Saab Gripen E/F có ăng-ten AESA có thể thay đổi vị trí cuộn sáng tạo cung cấp trường quan sát ±180º đầy đủ – hoặc gần gấp đôi so với các mảng cố định. Bộ thay đổi vị trí ăng-ten dạng thùng xoay, một trục, một khớp nối, yêu cầu sử dụng các đầu nối sáng tạo giữa ăng-ten và đầu sau của radar, và chúng dựa trên công nghệ được sử dụng trong khoan dầu.
Các chương trình radar AESA khác đang được tiến hành tại Ấn Độ và Hàn Quốc. Tại Ấn Độ, Tổ chức Nghiên cứu và Phát triển Quốc phòng (DRDO) và công ty con của tổ chức này, Cơ quan Phát triển Điện tử và Radar (LRDE), đang phát triển một radar AESA bản địa, Uttam, cho các biến thể Tejas trong tương lai và cho các bản nâng cấp Sukhoi Su-30MKI và Mikoyan MiG-29K đã được lên kế hoạch. Tại Hàn Quốc, Hanwha Systems đã phát triển một radar AESA bản địa chủ yếu cho máy bay chiến đấu KAI KF-21 Boramae mới.
Nâng cấp dịch vụ
Có lẽ phần khó khăn nhất của thị trường radar AESA là việc xử lý các hệ thống dự định lắp thêm vào các máy bay chiến đấu thế hệ thứ tư hiện có. Nhiều máy bay trong số này vẫn đang hoạt động và vẫn có hiệu suất khí động học và khí động học cạnh tranh, nhưng thiếu cảm biến và kết nối hiện đại. Việc lắp thêm AESA có thể giải quyết những thiếu sót này, cung cấp một con đường tiết kiệm chi phí cho một số lực lượng không quân để tận dụng các khả năng mở rộng và tăng tính liên quan.
Ở một đầu của thang đo, AN/APG-82 (trước đây được gọi là APG-63(V)4) được thiết kế riêng cho việc hiện đại hóa phi đội F-15E của USAF, kết hợp ăng-ten của AN/APG-63(V)3 và bộ xử lý nâng cấp của APG-79. APG-82 cũng được sử dụng trên F-15I của IDF/AF và các bản nâng cấp F-15J của JASDF.
Việc cải tiến F-16 có lẽ là thị trường sinh lợi nhất. Raytheon Advanced Combat Radar (RACR) hay AN/APG-84 là phiên bản thu nhỏ của AN/APG-79 (đã hoạt động trên F/A-18E/F Super Hornet và EA-18G Growler), và được chọn để nâng cấp F-16 ban đầu của Không quân Hàn Quốc (RoKAF). Bản nâng cấp này sau đó đã bị hủy bỏ, và APG-84 không thực sự thu hút được sự chú ý kể từ đó.
Radar APG-79 AESA của Raytheon được gắn trên mũi của máy bay F/A-18 Hornet.
Ngược lại, đối thủ Northrop Grumman Scalable Agile Beam Radar (SABR) hay AN/APG-83 đã đạt được thành công thương mại lớn hơn, tạo thành cơ sở cho Block 70 F-16 mới nhất và bản nâng cấp F-16V. Có nguồn gốc từ APG-77 của F-22 và APG-81 của F-35, SABR được thiết kế để phù hợp với máy bay F-16 mà không cần sửa đổi về công suất, cấu trúc hoặc làm mát.
Trung sĩ Jackie Zheng, tham mưu trưởng Không quân Hoa Kỳ, bên trái, chuyên gia điện tử hàng không, Phi đoàn 113, Vệ binh Quốc gia Quận Columbia (DCNG), đang báo cáo với Trung tướng Michael A. Loh, bên phải, giám đốc Vệ binh Quốc gia Không quân, về radar đang được thay thế bằng radar Mảng quét điện tử chủ động (AESA) hiện được trang bị trên máy bay F-16 Fighting Falcon được giao cho DCNG tại Căn cứ chung Andrews, Maryland, ngày 9 tháng 6 năm 2022.
Đối với thị trường nâng cấp F/A-18 Heritage Hornet (F/A-18A-D), phiên bản thu nhỏ của AN/APG-79, (V)4 đang được cung cấp. (V)4 đã được thử nghiệm bay vào tháng 5 năm 2022 và đang được sử dụng để nâng cấp 'Heritage Hornets' của USMC. Radar mới sử dụng công nghệ Gallium Nitride (GaN), mang lại tầm hoạt động xa hơn và hiệu suất được cải thiện. Radar mới đã được Malaysia lựa chọn để nâng cấp F/A-18C/D Hornet và cho FA-50 Golden Eagle mới được phát triển.
Hệ thống radar AESA APG-79(v)4 của Raytheon đã được lắp đặt trên phi đội máy bay chiến đấu Hornet cổ điển F/A-18C/D của Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ.
Radar AESA Aselsan MURAD của Thổ Nhĩ Kỳ đang được lắp đặt lại cho khoảng 35-36 máy bay F-16 Block 30 như một phần của Dự án nâng cấp F-16 ÖZGÜR và dự kiến sẽ được sử dụng cho chương trình máy bay chiến đấu MMU mới. Aselsan cho biết họ hy vọng radar mới của mình sẽ có hiệu suất tương tự như Northrop AN AESA được sử dụng cho bản nâng cấp F-16V Viper và máy bay F-16 Block-70/72 mới chế tạo, nhưng có phạm vi phát hiện tốt hơn và khả năng nhắm mục tiêu chính xác hơn.
Mặc dù máy bay Gripen-E mới của Thụy Điển sử dụng radar Leonardo Raven, Saab đã phát triển một radar AESA băng tần X dựa trên GaN mới mà họ đã thử nghiệm trên máy bay Gripen-D hai chỗ ngồi vào tháng 4 năm 2020 và đã cung cấp như một tùy chọn nâng cấp cho Gripen-C/D.
Công ty ELTA của Israel đã sản xuất radar AESA EL/M-2052 chủ yếu cho thị trường cải tiến và đã bán hệ thống này cho Ấn Độ để nâng cấp DARIN III Jaguar và lắp đặt trên máy bay chiến đấu Tejas nội địa.
Sau khi 'bỏ lỡ cơ hội' với RACR (AN/APG-84), nỗ lực tiếp theo của Raytheon trong việc tạo ra radar AESA nhẹ, giá thành thấp hơn là một sáng kiến và cấp tiến, và hứa hẹn sẽ là một sự phá vỡ. PhantomStrike của Raytheon Intelligence & Space có trọng lượng dưới 100 pound (nhẹ hơn một nửa trọng lượng của các radar AESA hiện đại khác), có giá thành thấp hơn 50 phần trăm trong khi sử dụng 65 phần trăm công suất của các radar tương đương. Nó đạt được điều này bằng cách sử dụng thiết kế làm mát bằng không khí đầu tiên thuộc loại này, công suất GaN và một gói cải tiến của bộ thu/bộ kích thích kỹ thuật số và bộ xử lý.
PhantomStrike được thiết kế để không phụ thuộc vào nền tảng, có thể tích hợp vào bất kỳ nền tảng nào, bao gồm máy bay chiến đấu, máy bay tấn công hạng nhẹ, máy bay cánh quạt, máy bay không người lái và thậm chí cả nền tảng cố định như tháp di động.
Radar hạng nhẹ PhantomStrike mới của Raytheon có trọng lượng dưới 100lb (45kg) và có thể tích hợp vào nhiều loại nền tảng, từ máy bay tấn công hạng nhẹ và trực thăng đến máy bay không người lái và thậm chí cả nền tảng mặt đất như tháp di động.
Raytheon dường như đã cung cấp một AESA có kích thước nhẹ nhất từ trước đến nay và được cho là có hiệu suất mạnh mẽ cần thiết để nhận thức tình huống trên không gian chiến đấu vượt trội.
Các loại radar như PhantomStrike chắc chắn cung cấp sự kết hợp giữa chi phí/khả năng cho phép mở rộng thực sự khả năng AESA, cho phép các nền tảng nhỏ hơn, nhẹ hơn có thể triển khai radar AESA thực sự.
vnexpress.net
By quocphong
