La courbure de la surface de la Terre et les irrégularités du terrain limitent considérablement les capacités des systèmes de défense aérienne au sol et navals à détecter et à neutraliser les armes d'attaque aérienne (LAS) volant à basse altitude. Comment garantir efficacement la possibilité de tirer un système de défense aérienne sur des cibles volant à basse altitude ?
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Une des options est de placer le radar sur un dispositif de levage et de mât (PMU). Si nous plaçons le radar à une altitude de 15 mètres, alors la portée de visibilité d'un avion se déplaçant à une altitude de 50 mètres au-dessus de la surface sera de 41 km. Une augmentation de la hauteur de l'UGP à 50 mètres n'augmentera la portée de visibilité théorique que de 13 km (jusqu'à 54 km), tandis que la complexité et l'encombrement d'un tel équipement augmenteront beaucoup plus.
Il semblerait que ce soit tout à fait normal pour un système de défense aérienne à courte portée de type Pantsir-SM ? Mais en pratique, les irrégularités du terrain, les forêts, les bâtiments et autres obstacles naturels et artificiels réduiront plusieurs fois cette valeur.
Quelle est la hauteur minimale pour relever le radar afin d'assurer la détection des cibles volant à basse altitude ?
La hauteur à laquelle il est nécessaire de surélever les moyens de détection pour compenser les irrégularités du terrain peut varier dans chaque cas. Dans la plupart des cas, la différence de hauteur sur le territoire plat de la Russie dans une plage de 100 à 200 km ne dépasse pas 100 à 200 mètres. Dans les zones montagneuses, la différence peut être nettement plus importante et il est difficile d'indiquer une valeur spécifique.
Classiquement, pour un système de défense aérienne à courte portée (jusqu'à 40-50 km), vous pouvez prendre la hauteur nécessaire pour compenser les irrégularités du terrain de 100 mètres, pour un système de défense aérienne à moyenne portée (jusqu'à 50- 150 km), la hauteur nécessaire pour compenser les irrégularités du terrain sera de 200 mètres.
Ainsi, la hauteur minimale du radar, pour détecter les cibles volant à basse altitude, pour les systèmes de défense aérienne à courte portée sera d'environ 200 mètres, pour les systèmes de défense aérienne à moyenne portée, d'environ 700 mètres. L'altitude de la station radar pour assurer le fonctionnement au-dessus de l'horizon du système de missile de défense aérienne à longue portée doit être comparable à l'altitude de vol de l'avion AWACS, environ 10 000 m, dans ce cas le terrain est d'une importance bien moindre
Les hauteurs indiquées rendent l'utilisation du PMU impossible, mais il existe plusieurs autres façons de "regarder au-delà de l'horizon".
Radar aérostat
L'une de ces méthodes est l'utilisation de ballons. Le projet JLENS est mis en œuvre aux États-Unis. Dans le cadre de ce projet, il est prévu de déployer des équipements de reconnaissance radar et optique sur des ballons fixés en certains points du pays, et destinés à détecter des missiles de croisière volant à basse altitude. L'altitude des ballons est de 3 à 4, 5 km, la masse de la charge utile est d'environ trois tonnes. La portée de détection des cibles aériennes devrait être d'environ 550 km, celle des cibles au sol d'environ 225 km. En plus de la détection, le ballon JLENS devrait fournir une désignation de cible au-dessus de l'horizon pour les missiles sol-air. Pour maintenir le ballon en position et échanger des données, il est proposé d'utiliser un câble comprenant des câbles d'alimentation et des câbles de transmission de données à fibres optiques dans une gaine en carbone.
Dans le cadre de la tâche que nous envisageons, ce projet présente plusieurs inconvénients: le ballon n'est pas très pratique pour un déplacement constant par la route, et, si possible, doit être attaché à un certain point, ce qui exclut la possibilité de changer de position avec le mobile. systèmes de défense aérienne et est inacceptable. De plus, la taille énorme du ballon (plus de 70 mètres de long) peut théoriquement gêner son fonctionnement dans des conditions de vents forts en rafales.
D'un autre côté, le concept lui-même est assez prometteur. Les stations radar placées sur des ballons peuvent protéger les objets fixes de l'impact de l'EHV volant à basse altitude, principalement comme les mines pour missiles balistiques intercontinentaux (ICBM), les bases de sous-marins, les porte-missiles balistiques, les aérodromes de bombardiers stratégiques, les centrales nucléaires et d'autres éléments critiques du pays forces armées et infrastructures. …
Ainsi, malgré le fait que les ballons ne sont pas le moyen optimal pour fournir aux systèmes de défense aérienne la possibilité de toucher des cibles au-delà de l'horizon, ils peuvent jouer un rôle important en couvrant des objets fixes particulièrement importants d'une frappe soudaine par la défense aérienne ennemie volant à basse altitude. systèmes. Leur principal avantage est la possibilité de séjour quasi-continu dans l'air sans consommation importante de carburant et d'électricité
En Russie, ces ballons sont développés par RosAeroSystems. En particulier, vous pouvez considérer le ballon captif de grand volume "PUMA". Le ballon Puma a été développé en tant que porteur radar pour une surveillance radar 24 heures sur 24 à une altitude allant jusqu'à 5 km pendant 30 jours sans atterrissage.
Le rayon estimé de détection et de poursuite des cibles aériennes sera de 300 à 350 km. Le ballon doit résister à des vents d'ouragan jusqu'à 46 m/s et à des coups de foudre directs. L'aérostat est maintenu par un câble-câble lors de la montée, de la descente et du stationnement à hauteur de travail; il assure également l'alimentation électrique des systèmes embarqués et des charges utiles d'une puissance allant jusqu'à 40 kW, ainsi que l'évacuation de la foudre et de l'électricité statique.. La charge utile du ballon PUMA peut atteindre 2 250 kg.
Apparemment, les forces armées de la Fédération de Russie travaillent dans cette direction:
En juillet 2015, Vladimir Mikheev, conseiller du premier directeur général adjoint du groupe "Technologies radioélectroniques" (KRET), a informé RIA Novosti du début des travaux sur un projet de dirigeable pour les besoins de la défense antimissile du pays. Il peut devenir un élément à part entière du système d'alerte aux attaques de missiles (EWS), qui se compose aujourd'hui de deux échelons - une constellation de satellites orbitale et des stations radar au sol.
C'est au souci d'Almaz-Antey, il faut que les ballons et les dirigeables puissent non seulement avertir de la menace d'une attaque aérienne, mais aussi des missiles guidés anti-aériens directs (SAM) équipés d'un autodirecteur radar actif (ARGSN) à les cibles identifiées.
Décollage et atterrissage verticaux de quadricoptères et autres véhicules aériens sans pilote (UAV)
Revenons au système de défense aérienne. Pour commencer, considérons les systèmes de défense aérienne à courte et moyenne portée, pour lesquels il est nécessaire d'élever le radar à une hauteur de 200 et 700 mètres, respectivement.
Début 2018, Boeing a dévoilé un prototype de drone cargo sans pilote électrique quadrirotor. Ce drone est conçu pour tester et déboguer les technologies nécessaires à la construction de la prochaine génération d'avions cargo et passagers. La longueur du drone expérimenté est de 4,57 mètres, la largeur est de 5,49 mètres, la hauteur est de 1,22 mètre, le poids, y compris le poids des batteries, est de 339 kilogrammes. Charge utile - jusqu'à 226 kg. La conception comprend quatre moteurs électriques avec huit rotors.
Les quadrocopters-UAV électriques peuvent devenir une solution efficace pour détecter les EHV volant à basse altitude pour les systèmes de défense aérienne terrestres et maritimes
Un quadricoptère-UAV électrique doit être situé sur un véhicule porteur, un groupe électrogène diesel (DGU) doit également y être installé pour alimenter le drone en électricité. Malheureusement, pour le moment, la puissance des moteurs électriques du quadcopter expérimenté, le temps de charge de la batterie et le temps de vol sont inconnus.
Deux options peuvent être envisagées:
- dans la première version, aucune batterie n'est requise pour maintenir un long vol, l'alimentation est fournie par le véhicule du transporteur, il n'y a qu'une petite batterie de secours pour l'atterrissage d'urgence du drone, cette option peut vraisemblablement être considérée comme optimale;
- la deuxième option peut être utilisée si la masse du câble nécessaire pour fournir l'énergie nécessaire au quadricoptère s'avère trop importante, dans ce cas, le quadricoptère doit être équipé de batteries rechargeables ou de supercondensateurs (supercondensateurs) à charge rapide fonction.
Pour assurer la continuité d'être dans les airs sur quatre systèmes de défense aérienne à courte portée, au moins deux véhicules porteurs avec UAV sont nécessaires. Le temps passé par le drone dans les airs ne sera limité que par la disponibilité de carburant pour le groupe électrogène diesel.
Au lieu d'un quadricoptère électrique, des drones basés sur des moteurs à piston à essence ou diesel peuvent être mis en œuvre. En Russie, le développement et la production de telles solutions sont assurés par SKYF Technology, qui propose au client des drones à décollage et atterrissage verticaux SKYF. À l'heure actuelle, la capacité d'emport du drone SKYF est de 250 kilogrammes avec la perspective de l'augmenter à 400 kilogrammes. L'altitude de vol de ce drone peut aller jusqu'à 3000 mètres.
Auparavant, la société Gorizont avait annoncé un drone Gorizont Air S-100 de type hélicoptère avec un radar polyvalent basé sur le Schiebel Camcopter S-100 autrichien. Le radar Kolibri, monté sur ce drone, et installé dans la partie inférieure du fuselage, est développé conjointement avec l'Institut de recherche en radiophysique de Moscou. La masse totale de l'équipement radar ne doit pas dépasser 6,5 kg, la portée requise en mode d'observation panoramique (UAV en vol stationnaire) n'est pas inférieure à 200 km et en mode d'ouverture synthétique, d'au moins 20 km.
La charge utile de ce drone est trop faible (35 kg) pour accueillir un radar aux caractéristiques acceptables, mais en tant que concept cela peut être intéressant. Le temps de séjour continu dans l'air est de 6 heures.
Les exemples ci-dessus de quadricoptères UAV ne peuvent pas être directement utilisés pour placer le radar, car ils ont une charge utile relativement modeste, mais il ne fait aucun doute que leurs conceptions seront activement développées et améliorées. Tout d'abord, cela s'applique aux drones-UAV électriques.
Les principales exigences pour un UAV AWACS tel qu'un quadricoptère ou un UAV-AWACS de type hélicoptère devraient être une fiabilité élevée et la capacité de rester en l'air pendant une longue période, garantissant les performances de vol spécifiées (LTH), ainsi qu'une haute ressource opérationnelle et un faible coût d'une heure de vol
UAV à haute altitude
Pour les systèmes de défense aérienne à longue portée, les drones à décollage et atterrissage verticaux ne seront plus un moyen de reconnaissance efficace et suffisant, car la hauteur de la station radar, pour atteindre une portée de vue d'environ 400 km, doit dépasser 10 000 mètres.
Vraisemblablement, les UAV de longue durée de vol, de type d'avion, de moyenne ou de grande dimension peuvent être utilisés comme radar volant pour un système de défense aérienne à longue portée.
L'un des candidats au rôle de drone-AWACS prometteur peut être l'UAV Altair avec une masse au décollage de 5 tonnes et une charge utile de 1 à 2 tonnes. Ce drone est réalisé dans le cadre du projet de recherche et développement Altius-M au Sokol Design Bureau (Kazan) en collaboration avec la société Transas. La durée de son vol devrait aller jusqu'à 48 heures, la portée de vol est de 10 000 km. En 2018, le programme Altair UAV a été transféré à JSC Ural Civil Aviation Plant (UZGA). Les essais en vol du drone Altair devraient débuter en 2019.
Des dispositifs de ce type sont également en cours de développement dans d'autres pays. En particulier, la société chinoise CETC développe le drone JY-300. Le véhicule de taille moyenne devrait devenir porteur d'antennes conformes et servir d'AWACS sans pilote. Selon les données préliminaires, le drone JY-300 a une masse au décollage d'environ 1300 kg et peut transporter une charge utile de 400 kg. Il est capable d'effectuer des vols jusqu'à 12 heures, à des altitudes allant jusqu'à 7,6 km. Les radars intégrés à la conception de ce drone devraient permettre la détection de cibles aériennes et maritimes à longue distance.
Les drones russes de moyennes et grandes dimensions présentent de nombreux problèmes, notamment le manque de moteurs domestiques compacts, puissants et économiques, le manque d'avionique moderne. L'un des problèmes les plus importants est le manque de canaux de transmission de données satellitaires à haut débit avec une portée mondiale, qui permettraient de contrôler l'UAV et de recevoir des informations de reconnaissance de sa part à une grande distance du point de base.
L'utilisation d'un drone AWACS avec une longue durée de vol ne nécessite pas la présence de tels canaux. En termes généraux, le travail d'un ensemble de systèmes de défense aérienne à longue portée - UAV d'une longue durée de vol peut ressembler à ceci:
UAV AWACS de longue durée de vol décolle de l'aérodrome et pénètre dans la zone de patrouille au-dessus des positions de la défense aérienne en couches. Toutes les informations qui en découlent sont transmises aux opérateurs de systèmes de défense aérienne à longue portée, puis, via le point de contrôle de combat, aux opérateurs d'autres systèmes de défense aérienne faisant partie de la défense aérienne échelonnée combinée. Le vol en drone doit être effectué majoritairement en mode automatique le long d'une trajectoire donnée. Un système de défense aérienne à longue portée devrait comprendre deux drones AWACS. Dans ce cas, ils peuvent effectuer des missions de combat par équipes au-dessus des positions du système de missiles de défense aérienne pendant une durée de 36 à 48 heures, en fonction de l'éloignement de l'aérodrome d'origine.
Les exigences pour les UAV des AWACS avec une longue durée de vol sont les mêmes que pour les UAV pour les systèmes de défense aérienne à courte et moyenne portée - une ressource opérationnelle élevée et un faible coût d'une heure de vol
Une question peut se poser: dans le titre de l'article, il est dit du travail du système de missiles de défense aérienne sur des cibles volant à basse altitude sans l'implication de l'aviation de l'Air Force, et les drones d'une longue durée de vol sont clairement liés à l'aviation. Ici la question est plutôt d'affiliation départementale. Aux USA, selon l'accord Johnson-McConnell entre l'armée et l'armée de l'air, les hélicoptères n'appartiennent pas à l'armée de l'air et sont directement subordonnés à l'armée américaine, ils agissent dans son intérêt (la division des avions aux États-Unis entre l'armée et l'armée de l'air est bien écrit ici). Donc dans notre cas, le fait que l'UAV appartienne à un système de défense aérienne spécifique ne permettra pas à l'Air Force de l'utiliser à d'autres fins.
Défense aérienne en couches avec UAV AWACS
L'utilisation d'un drone AWACS de type quadricoptère et d'un drone AWACS d'une longue durée de vol permettra de créer une couverture radar dense du terrain et d'assurer la délivrance de désignation de cible aux missiles avec ARGSN et autodirecteur IR à portée maximale.
Vraisemblablement, pour deux systèmes de défense aérienne à courte portée, il devrait y avoir une machine avec un drone de type drone, ou deux machines pour quatre systèmes de défense aérienne. Le système de missile de défense aérienne à moyenne portée devrait comprendre deux machines avec un drone de type drone. Deux drones d'AWACS de longue durée de vol devraient appartenir à des systèmes de défense aérienne de longue portée.
En période de menace ou en cas de déclenchement des hostilités, les drones de longue durée de vol doivent effectuer des patrouilles continues au-dessus des positions des systèmes de missiles de défense aérienne. Les drones de type quadricoptère, issus de la composition des systèmes de défense aérienne à courte et moyenne portée, doivent être sur les véhicules porteurs prêts à démarrer immédiatement. En cas de détection d'une menace aérienne, le lancement d'un drone de type drone devrait être effectué en quelques minutes.
Le coût des drones eux-mêmes et leur temps de vol sont traditionnellement nettement inférieurs au coût des avions et hélicoptères pilotés, ce qui rend cette tâche économiquement intéressante. Techniquement, le concept proposé ne contient pas non plus de problèmes insurmontables.
Pour les objets fixes de grande importance, des ballons AWACS peuvent être utilisés. Dans le cas de la défense aérienne d'objets équipés de ballons AWACS, les UAV de longue durée de vol ne sont pas nécessaires et peuvent être exclus du système de défense aérienne à longue portée ou peuvent être sur l'aérodrome en préparation pour le départ en tant que reconnaissance de secours et désignation de cible moyens.
UAV AWACS pour la flotte
Auparavant, seule l'utilisation d'UAV AWACS était envisagée dans l'intérêt des systèmes de défense aérienne au sol. Mais pas moins, et peut-être une tâche plus importante est l'utilisation d'un drone AWACS de type quadricoptère et d'un drone à longue durée de vol dans l'intérêt de la défense aérienne des navires de la Marine. Étant donné que nous n'avons pas de porte-avions et, par conséquent, d'avions AWACS sur eux, les navires russes modernes sont mal protégés contre les attaques aériennes, quelle que soit la défense aérienne sur laquelle ils se trouvent, en raison des limitations physiques de la portée de détection des cibles volant à basse altitude..
L'utilisation d'un drone de type quadricoptère sur les navires de la marine russe repoussera considérablement la frontière de destruction des cibles volant à basse altitude. Et l'envoi d'un drone avec une longue durée de vol et une longue portée dans la zone où se trouvent les navires de guerre leur donnera des opportunités supplémentaires de reconnaissance des forces ennemies et de désignation de cible pour les missiles à longue portée.
Il est impossible d'exclure l'utilisation de ballons et de dirigeables AWACS dans l'intérêt de la Marine, d'autant plus qu'il existe des exemples historiques d'utilisation de ballons par la flotte russe.
conclusions
La défense aérienne au sol et de surface sans possibilité d'attaquer des cibles volant à basse altitude à une grande distance sera vaincue.
Pour résoudre ce problème, dans l'intérêt des systèmes de défense aérienne à courte et moyenne portée, il est nécessaire de créer un drone AWACS de type quadricoptère, de préférence alimenté par un câble depuis le véhicule porteur.
Pour un système de défense aérienne à longue portée, il est nécessaire d'intensifier le développement d'un drone AWACS avec une longue durée de vol.
Pour les objets fixes de grande importance, des ballons AWACS peuvent être utilisés.
Tous les systèmes ci-dessus (UAV AWACS de type quadricoptère, AWACS UAV de longue durée de vol et ballons AWACS) sont d'une grande importance pour augmenter l'efficacité et la survie non seulement des systèmes de défense aérienne au sol, mais aussi des navires de la marine russe..
