dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Вчера французские ВВС потеряли первый Rafale. Истребитель разбился во время тренировочного полёта, пилот, вероятно, погиб.

На этот раз вооружили робот-вертолёт, выпускаемый Neural Robotics: на борт робота установили AA12 – это такой автоматический дробовик, 12-го калибра, 360 выстрелов в минуту:

Робот летает, стреляет в цель одиночными и очередями. Всё это на видео (ссылка под картинкой):

То же видео есть на Youtube, но там качество хуже.

Вот АРМС-ТАСС пишет:

ВВС Индии намерены модернизировать имеющийся парк многоцелевых истребителей Мираж-2000H (индийское обозначение “Ваджра”) до стандарта пятого поколения, сообщают индийские СМИ.

Дальше рассказывают, что планируется оснастить “Мираж” новым электронным оборудованием и навесить более современное вооружение (типа ракет “Питон-5”). А вот модернизировать планер и двигатели – не планируется.

Что тут можно сказать?

Во-первых, если понимать “пятое поколение” в сложившейся терминологии, то модернизировать до него никакой истребитель прошлого поколения не выйдет – самолёт нужно проектировать заново. Почему? Потому, что для пятого поколения нужен крейсерский сверхзвук+сверхманевренность (а это двигатель) и малая радиолокационная заметность, “Стелс” (а это новый планер, особенно если говорить о “Мираже 2000”).

(Mirage 2000-5 Mk2)

Во-вторых, модернизацией радиоэлектронного оборудования вполне можно достичь всех остальных характеристик “пятого поколения”. (Модернизация радиоэлектронного оборудования уже очень хорошо зарекомендовала себя на практике.) Например, одна только замена старой бортовой РЛС на современный радар с АФАР даёт удивительный рост возможностей истребителя. При этом, если ещё дополнить истребитель самыми современными ракетами, то и сверхманевренность оказывается не нужна. А если истребитель предназначен для ПВО собственной территории, а не для преодоления чужой ПВО, то и “Стелс” больше не является ключевым моментом.

Если продолжить рассуждения, то вот что получается: составить неплохую конкуренцию пятому поколению можно, оснастив истребители четвертого поколения самой современной радиоэлектроникой и вооружив их ракетами нового поколения. Особенно хороший результат выйдет, если в качестве платформы для модернизации использовать хорошо доведённые за три десятка лет образцы, типа Су-30. А от пятого поколения тогда можно отказаться. Но не просто так, а с прицелом на будущее, то есть с прицелом на беспилотники.

Всё равно “шестое поколение” будет беспилотным, а для разработки и проектирования ударных беспилотников нужно время и ресурсы. Эти ресурсы можно получить, перепрыгнув через пятое поколение истребителей. При этом особой пользы от каких-то специфических достижений пятого поколения при создании ударных беспилотников будущего ожидать не приходится. Потому что эти летающие роботы без живого пилота внутри – изделия иного порядка, они ближе к ракетам.

На фотографии ниже – два авианосца, типичных, так сказать, для изготовивших их стран. Один – штатовский, класса Nimitz; второй – из Великобритании, класса Invincible. Думаю, понятно, что авианосец из Великобритании на фото – это тот небольшой игрушечный кораблик, чем-то похожий на странный рыболовецкий траулер. Впрочем, водоизмещение этого “траулера” свыше 20000 тонн, а мелким он выглядит лишь потому, что рядом оказался штатовский плавучий аэродром (“90000 тонн дипломатии”):

(Фото: DID)

Сейчас в Штатах готовят очередное поколение авианосцев. Корабль переходного типа (между поколениями) уже почти в строю – это “Джорж Буш” (George H. W. Bush). Первым образцом нового типа должен стать авианосец “Джеральд Форд” (Gerald Ford), по планам его спустят на воду в 2014-м году (он должен сменить самый первый атомный авианосец флота США – “Энтерпрайз”, который уже служит полвека).

Интересно, что “Форд” сразу проектируют с учётом базирования на нём большого количества беспилотников разного назначения. То есть на этом авианосце уже предусмотрены системы для запуска и приёма беспилотников, и для взаимодействия с ними. Более того, по заказу флота Northrop Grumman проектируют беспилотный комплекс, включающий в себя X-47B, как раз для оснащения авианосцев.

Судя по всему, “Форд” – авианосец водоизмещением свыше 100000 тонн – обойдётся в сумму не менее 12 млрд долларов.

Появление разнообразных микро- и даже нанотехнологий приводит к миниатюризации всего и вся. Например, мы уже читали про радиоприёмное устройство наномасштаба. При движении в этой канве, как скоро появятся самонаводящиеся пули (по аналогии с ракетами)?

Видимо, довольно скоро. По крайней мере, DARPA (агентство перспективных технологий минобороны США) недавно объявило тендер на создание пуль пятидесятого калибра, способных обеспечить высокую точность попаданий при стрельбе на большую дистанцию по движушейся цели. Известно, что при таких вводных задачу снайпера осложняют прежде всего атмосферные условия: при больших расстояниях очень сложно учесть влияние ветра и разнообразных “воздушных флуктуаций” на полёт пули.

Тендер DARPA сразу предусматривает создание “всепогодной” системы наведения и активной пули, с этой системой взаимодействующей.

Автоматические необитаемые подводные аппараты (так сказать, подводные беспилотники) полезны во многих задачах, и особенно хороши в качестве помошников для подводных лодок. На днях корпорация “Боинг” продемонстрировала на практике, что подобного подводного робота субмарина уже может выпустить “на задание”, а по выполнении задания – принять обратно.

Автономного робота AN/BLQ-11 выпустили из торпедного аппарата. Робот, успешно выполнив какие-то тестовые операции, вернулся к подводной лодке и та подобрала аппарат на борт, с помощью, как пишут, специального манипулятора. Всё в подводном положении.

То есть, не только новый авианосец США “Форд” изначально проектируется с учётом того, что на нём будут базироваться беспилотники, но и подводные лодки учатся выпускать и принимать подводных хитрых роботов.

Про АФАР (это Активная Фазированная Антенная Решётка) сейчас в популярной прессе пишут то и дело, в основном применительно к истребителю пятого поколения. Правда, даже минимальные технологические аспекты обычно остаются за кадром. Что за АФАР? Зачем? Как она работает? В общем, эта заметка поможет окинуть взглядом – конечно, в очень упрощённом виде – некоторые базовые принципы, стоящие за особенностями АФАР.

Начать придётся издалека. Известно, что радар (за некоторыми исключениями) сперва излучает зондирующий импульс – современные радары обычно импульсные – в окружающее пространство, а потом “слушает”, не последует ли отражений. Если отражённый импульс удалось принять, то по его характеристикам, имея “в уме” параметры соответствующего излучённого импульса, можно вычислить некоторую информацию о цели. Ну, по крайней мере, дальность и скорость (а хотелось бы ещё координаты, тип и тому подобные штуки).

Чтобы принимать/излучать сигналы, радару нужна антенна. Для эффективного использования энергии нужно, чтобы эта антенна обладала узкой “направленностью”. Грубо говоря, требуется, чтобы “был луч” (и по приёму, и по излучению импульсов). Создавать лучи научились разными способами. Самый банальный – использовать отражающую “тарелку-гиперболоид”: примеры подобных зеркальных антенн можно наблюдать в системах спутникового телевидения.

Правда, такую тарелку в самолёт запихивать сложно, да и управляться с ней неудобно. Поэтому придумали специальные антенные системы, которые действуют подобно тарелке, но при этом они плоские, а приёмник и передатчик находятся за антенной. Основной элемент таких антенн – очень сложная система волноводов, приводящих к приёмнику сигналы от разных “фрагментов” наружной части антенны таким образом, что “суммарный” результат получается аналогичным “отражающей” системе. Здесь “кривизна” отражающей тарелки оказывается преобразована в различное время прохождения сигналом различных волноводов системы. (Подробный разбор того, как и почему такая антенна работает, мы пока оставим за рамками нашей заметки.)

Итак, предположим, что в радаре есть один приёмник, один передатчик (генератор импульсов) и хитрая плоская антенна, подобная “отражающей тарелке”, формирующая луч. Оказывается, для того чтобы увидеть разные цели таким радаром, антенну придётся двигать, обычно в двух плоскостях. Тут уместна аналогия с фонариком в тёмной комнате: осветить стену целиком луч не может, и чтобы стену осмотреть, нужно “просканировать” её светлым пятном от луча. То есть для осмотра нашим радаром сколь-нибудь широкого сектора на практически важной дистанции потребуется механическое сканирование. Тяжёлой “тарелкой” придётся вертеть с помощью гидравлики. В большинстве современных истребителей как раз используются подобные радары с механическим сканированием.

Но механическое сканирование очень неудобно, прежде всего потому, что антенна движется медленно. Двигать ей быстро нельзя: сама антенна обычно очень массивная, если даже и удастся затолкать на борт истребителя мощную гидравлику, то при большой частоте сканирования самолёт просто начнёт рыскать и определённо развалится под воздействием механических напряжений. Поэтому обзор больших секторов происходит медленно. А, например, для атаки цели истребителем радар приходится переключать в специальный режим, в котором луч держит в “поле зрения” одну, выбранную пилотом, цель. С одновременной атакой нескольких целей возникают очень большие проблемы (и это не единственные проблемы радаров с механическим сканированием).

Так вот, от механического сканирования возможно отказаться, перейдя на электронное. Физика, стоящая за этой возможностью, не простая. А основной принцип – управление фазами сигналов. Оказывается, сформировать нужный луч можно, изменяя фазы сигналов, принятых (или излучённых) разными частями антенны. Правда, при этом антенну сперва нужно разделить на части.

Логичный вариант: плоская (прямоугольная или круглая) антенна разделена на ячейки, образующие регулярную решётку. В каждой такой ячейке находится специальный прибор – фазовращатель, который может на заданный угол изменять фазу “упавшей” в ячейку электромагнитной волны. “Обработанные” сигналы из ячеек поступают по волноводам на приёмник – понятно, что сигнал на входе приёмника образуется “суммированием” сигналов из ячеек решётки. Так получается ФАР – фазированная антенная решётка. (Для излучения сигналов антенна работает аналогично.)

Если в ФАР согласованно отрегулировать изменения фаз в разных ячейках, то можно, например, получить максимум усиления антенны в одном заданном направлении, аналогично зеркальной антенне с тарелкой. Так происходит, в общем, потому, что сигналы, принимаемые разными ячейками решётки (неподвижной!) с заданного направления, из-за изменения их фаз складываются с “максимальной энергией” (то же самое при излучении). Важно заметить, что в реальности ситуация сложнее, но подробный её разбор мы сейчас проводить не будем.

Ещё важнее заметить, что антенна всё равно принимает сигналы со всех направлений (даже изнутри самолёта), “по направлениям” различается только степень чувствительности.

Управление фазовращателями, конечно, должно быть электронным и центральным. В этом случае, согласованно регулируя настройки фазовращателей, можно обеспечить электронное управление перемещением луча. Правда, угловой диапазон этих перемещений будет ощутимо ограничен. Но так как при “перебросе” луча не используется механическое перемещение антенны, то в рамках доступных углов сканирование будет почти мгновенным (понятно, конечно, что в реальных системах небольшая инерционность всё равно присутствует). ФАР также позволяет формировать сразу несколько лучей. Для расширения углов обзора ФАР может использовать механическое сканирование в дополнение к электронному.

Антенная решётка, подобная только что описанной системе, со множеством элементов-фазовращателей, с одним приёмником и одним передатчиком, называется пассивной ФАР. Первый в мире истребитель, оснащённый РЛС с пассивной ФАР – МиГ-31 (система “Заслон”):

Активная ФАР (АФАР, ради которой и затеяна вся большая заметка) – это следующий шаг в развитии пассивной. В активной антенне каждая ячейка решётки содержит свой приёмо-передатчик (возможны и “половинчатые” варианты, например только приёмник), имеющий центральное управление характеристиками. Ключевые преимущества полноценной АФАР такие: гораздо выше надёжность (много независимых передатчиков и приёмников), появляется возможность работать на нескольких частотах сразу (приёмо-передатчики независимы), выше чувствительность (потому что сигнал “детектируется” сразу приёмником в базовом элементе).

(Рисунок РЛС с АФАР Raytheon AN/APG-63(V)3 – из рекламки Raytheon)

АФАР гораздо сложнее пассивной ФАР и просто требует других технологий для своего создания.

Современные радары с АФАР очень “вычислительные”, основная часть обработки сигналов производится в цифровой форме, мощным компьютером. Компьютер же занимается вычислением “параметров передачи” сигналов. Самое интересное тут то, что, имея большое количество отдельных приёмников в АФАР, можно вычислять одновременно сигналы от многих конкретных целей на основе компьютерного анализа изменений фаз излучения заданной частоты во времени на множестве приёмников (то есть можно не вращать фазы в приёмниках, а только записывать их значения). Да и вообще, используя такую систему приёма-передачи сигнала, можно очень многое вычислить из характеристик принятого излучения (об этом как-нибудь в другой раз подробности).

Поэтому радары с АФАР не только с лёгкостью обеспечивают полноценную работу одновременно по множеству целей (10-20-30, можно ещё больше, с одновременным же сопровождением и атакой), но и попутно могут проводить картографирование поверхности под самолётом (с обнаружением наземных целей), очень эффективно отстраиваться от помех и тут же ставить помехи радарам противника.

Основной технологической проблемой в создании АФАР является микроэлектронная начинка активного элемента. Есть несколько разных технологий, позволяющих добиться нужных характеристик. Но самые перспективные – это появившиеся недавно компактные интегрированные твердотельные СВЧ-элементы, так сказать, приёмник и передатчик в одном миниатюрном полупроводниковом изделии.

Кстати, радары с АФАР используются не только и не столько на истребителях. Напротив, АФАР давно применяют в комплексах ПВО, а кроме того – на прочей наземной технике, на кораблях и даже на таких экзотических устройствах, о которых популярная пресса почему-то не пишет, как, например, загоризонтные радиолокаторы. Очень эффективны и полезны АФАР, установленные на спутниках.

Читайте, также, продолжение темы:

Преимущества АФАР для современных самолётов;
АФАР и бортовые РЛС малозаметных самолётов;
РЛС с синтезированной апертурой антенны.

Солдатам будущего нужны экзоскелеты – они помогают нести тяжёлую броню и мощное оружие (а тяжелая пехота страшна; например, для танков).

Оказывается, недавно Raytheon приобрела у компании Sarcos её робото-технологический бизнес. Raytheon входит в число ключевых поставщиков военных технологий вооружённым силам США.

Как связано такое приобретение с экзоскелетами? Вот как: Sarcos уже демонстрировали опытный образец действующего экзоскелета. Видео с этой демонстрацией – по ссылке под картинкой:

(видео)

Пока что появлению подобного снаряжения на поле боя мешает отсутствие одной (только одной) ключевой технологии: нет компактных, мощных и надёжных источников энергии, которые можно было бы прицепить к такому “костюмчику”. Исследования, правда, движутся.

(Via)

“Би-Би-Си” сообщают, что вплоть до 1998-го года некоторые образцы британского ядерного оружия можно было перевести в боевое положение без преодоления всяких защитных систем (ну, скажем, ввода секретных кодов и синхронного применения двух терминалов). А ранее – отсутствие защитных систем вообще являлось нормой. Никаких хитростей, всё делалось проще, при помощи одного элементарного ключа, типа ключа от велосипедного замка. Тривиальная система: повернул ключ и – готово. Понятно, что это данные “Би-Би-Си”, но тем не менее, осадок остался. (via)

На незабвенной “Ленте” публикуют сообщение “США разрабатывают орбитальный бомбардировщик”. Например, “Лента” пишет забавное:

Проект нового оружия предусматривает создание спутника, с которого будет запускаться гиперзвуковая ракета с неядерной боеголовкой дальностью действия около 17 тысяч километров.

Исходным поводом для сообщения “Ленты” послужила статья Washington Post, в которой, правда, об орбитальных бомбардировщиках нет ничего, как ничего нет и о выводе “гиперзвуковых ракет” на “спутниках в космос”.

Washington Post пишет о дополнительном финансировании довольно старых программ DARPA (им уже несколько лет, несмотря на то, что газета называет их новыми), связанных с созданием систем для тактических ударов с “глобальной дальностью действия”. Например, есть такая программа DARPA Falcon. В ней речь о разработке ракетной системы, которая могла бы с континентальной территории США доставлять около пяти тонн “полезной нагрузки” на расстояние около 17-ти тысяч километров (это число перекочевало в сообщение “Ленты”) менее, чем за два часа. И сам ударный аппарат при этом должен возвращаться обратно, выполнив задачу по доставке. Так вот, разгонная ракета от гипотетического Falcon может использоваться для выведения на околоземную орбиту небольших спутников (ну, такое дополнительное применение) – видимо, это второй аспект, создавший “спутники с ракетами” в сообщении “Ленты”.

Вообще, генеральная линия подобных программ – это гиперзвуковые ударные аппараты (крылатые ракеты), имеющие большой радиус действия. В развитии хотят получить систему, позволяющую выполнять миссии, которые сейчас поручают ударной авиации.

А упомянутая статья Washington Post интересна тем, что в ней озвучивают и финансирование программ по созданию наземных систем для прикрытия военной спутниковой группировки США от перспективного противоспутникового оружия. Как раз для решения этой задачи Штаты разворачивают “якобы ПРО”.

(На странное сообщение “Ленты” навёл Sergepolar.)

На картинке ниже – кокпит F-35 (по крайней мере, что-то очень близко похожее на вариант кокпита). Что за особенность бросается в глаза на этой картинке? Особенность такая: там нет ИЛС (устройство, обеспечивающее индикацию на фоне лобового стекла). А нет ИЛС потому, что у F-35 эта индикация обеспечивается с помощью шлема, прямо, так сказать, в “глаза лётчику”. Обещают, что шлем будет отображать не только всякие “линии-окружности”, но и вообще синтезированную картинку, формируемую на основе данных с сенсоров самолёта, при этом сам кокпит становится “невидимым”. То есть, например, пилот сможет видеть то, что находится под самолётом, просто повернув голову (изображение для такого вида обеспечит оптико-электронная система, расположенная под фюзеляжем).

(Картинка отсюда.)