Многофункциональная АФАР SAMPSON: Обзор и возможности

Введение

Многофункциональный, вращающийся радар AESA SAMPSON – многофункциональный двухсторонний радар с активной фазированной антенной решеткой, производимый компанией BAE Systems Maritime. Он является компонентом радара управления огнем морской системы противовоздушной обороны Sea Viper. Система Sea Viper также известна как PAAMS(S), что указывает на использование радара SAMPSON и отличает ее от системы PAAMS на фрегатах класса Franco-Italian Horizon. Многофункциональный радар SAMPSON способен обнаруживать воздушные и надводные цели на расстоянии до 300 км и одновременно отслеживать сотни целей. Sea Viper использует эту информацию для оценки и определения приоритетов целей, а также для расчета оптимального времени запуска ракет Aster.

История

SAMPSON является производным от многофункциональной электронно-сканируемой адаптивной радиолокационной программы (MESAR). Разработка MESAR 1 началась в 1982 году в рамках партнерства между компаниями Plessey, Roke Manor Research и Агентством по оценке и исследованиям в области обороны. Компания Plessey была приобретена Siemens в 1989 году и стала Siemens Plessey, которая, в свою очередь, была приобретена British Aerospace в 1998 году. British Aerospace стала BAE Systems в ноябре 1999 года. Испытания MESAR 1 проводились в период с 1989 по 1994 год. Королевский флот планировал развернуть многофункциональный радар SAMPSON (MFR) на своей версии фрегата класса Horizon (также известного как Common New Generation Frigate или CNGF) – результат сотрудничества с Францией и Италией по созданию кораблей противовоздушной обороны. Вследствие задержек и осложнений Великобритания вышла из программы и начала собственную программу Type 45. Эсминец типа 45 использует радар SAMPSON в комплексе с ракетной системой PAAMS, которая также разрабатывалась для фрегатов Horizon (французские и итальянские корабли должны быть оснащены EMPAR MFR). Радар SAMPSON производится в Коузе, на острове Уайт. В сентябре 2013 года эсминец типа 45 HMS Daring был позиционирован вблизи мест запуска ракет на атолле Кваджалейн, принадлежащем армии США, для участия в испытаниях, оценивающих способность SAMPSON обнаруживать и отслеживать баллистические ракеты – возможности, для которых он изначально не предназначался. В ходе испытаний система успешно обнаружила две имитированные баллистические ракеты средней дальности. Директор Центра противоракетной обороны Великобритании Саймон Павит заявил: «Эта работа повысила значимость потенциала противоракетной обороны [ ] и поддержит текущую программу Центра противоракетной обороны для дальнейшего изучения ключевых вопросов».

Операция

Обычные радары, состоящие из вращающегося передатчика и антенны, имеют ограниченную мощность, уязвимы к помехам противника и выполняют только одну функцию, поэтому для обнаружения, сопровождения и наведения на цель требуются отдельные комплексы. В качестве активной фазированной антенной решетки (АФАР) SAMPSON использует программное обеспечение для формирования и направления луча, что позволяет выполнять несколько функций одновременно и, благодаря адаптивному управлению формой сигнала, обеспечивает практически полную устойчивость к вражеским помехам. АФАР обладают большей дальностью и более высокой точностью по сравнению с обычными радарами. Программное обеспечение управления лучом использует сложные алгоритмы для планирования поиска, обеспечивая поддержание сотен потенциально активных целей с максимальной точностью. SAMPSON использует два плоских массива для обеспечения покрытия лишь части неба; полное покрытие достигается вращением массивов, аналогично работе традиционных радиолокационных систем. Это отличается от американских систем AN/SPY 1 (применяемой на и Flight IIA) и AN/SPY 6 (применяемой на эсминцах класса Flight III Arleigh Burke) или голландской системы APAR (применяемой на фрегатах Royal Netherlands Navy, немецкого военно-морского флота и Royal Danish Navy), которые используют несколько стационарных массивов для обеспечения непрерывного покрытия всего неба. Хотя радар SAMPSON не обеспечивает непрерывного покрытия в 360 градусов, он вращается со скоростью 30 оборотов в минуту, и благодаря двум массивам, расположенным спиной к спине, ни одна часть неба не остается без покрытия более чем на полсекунды в среднем (точное время может меняться, поскольку луч также может отклоняться электронным способом). Кроме того, использование меньшего количества массивов позволяет снизить вес системы, что обеспечивает размещение массивов на вершине высокой мачты, а не на борту надстройки, как на голландских или американских кораблях. Размещение любого радиолокационного излучателя на большей высоте увеличивает дальность видимости, повышая эффективность обнаружения низколетящих или идущих над волнами целей; SAMPSON расположен примерно вдвое выше над ватерлинией, чем массивы аналогичных кораблей в иностранных флотах. Хотя точные характеристики SAMPSON в этом отношении вряд ли будут опубликованы, эти факторы могут компенсировать недостатки меньшего количества массивов. Некоторые задачи сложно совмещать: например, объемный поиск (на большой дальности) требует значительных ресурсов радара, оставляя мало возможностей для других задач, таких как нацеливание. Объединение объемного поиска с другими задачами приводит либо к снижению скорости поиска, либо к ухудшению общего качества выполнения каждой задачи. Ключевыми параметрами радиолокационной эффективности являются время на цели или время наблюдения за лучом. Это привело к тому, что Королевский флот выбрал радар дальнего действия S1850M для дополнения SAMPSON на эсминцах Type 45. Это также стало основой для исследования системы противовоздушной обороны НАТО (NAAWS), в котором предпочтительной системой AAW была определена комбинация радиолокационного радара объемного поиска и многофункционального радара (МФР). Это дает дополнительное преимущество, поскольку две системы могут использовать разные радиолокационные частоты: одна оптимальна для поиска на большой дальности, а другая – для МФР (физические ограничения затрудняют одновременное выполнение обеих задач). Головной корабль Type 45, был спущен на воду 1 февраля 2006 года. В 2007 году корабль был оснащен радарами SAMPSON и S1850M и введен в эксплуатацию 23 июля 2009 года.

Conventional radars, consisting of a rotating transmitter and sensor, have limited power, are vulnerable to enemy jamming, and perform only one function—with separate units therefore required for surveillance, tracking, and targeting. As an active array, SAMPSON uses software to shape and direct its beam, allowing several functions to be carried out at once and, through adaptive waveform control, is virtually immune to enemy jamming. Active arrays have both longer range and higher accuracy than conventional radars. The beam directing software uses sophisticated algorithms to schedule searches so that the potentially hundreds of active tracks are maintained with maximum accuracy. The SAMPSON uses two planar arrays to provide coverage over only part of the sky; complete coverage is provided by rotating the arrays, similar to the way conventional radar systems operate. This is in contrast to the US AN/SPY 1 (as used on the and Flight I–IIA ) and AN/SPY 6 (as used on the Flight III Arleigh Burke class destroyer) or the Dutch APAR system (as used on the Royal Netherlands Navy's , the German Navy's , and the Royal Danish Navy's ), which use multiple arrays fixed in place to provide continuous coverage of the entire sky. Although the SAMPSON radar does not provide continuous 360 degree coverage, it rotates at 30 revolutions per minute, and with two back to back arrays, no part of the sky lacks coverage for more than half a second on average (the precise time varies as the beams can also be swept back and forth electronically). In addition, the use of a smaller number of arrays allows the system to be much lighter, allowing placement of the arrays at the top of a prominent mast rather than on the side of the superstructure as in the Dutch or US ships. Placing any radar emitter at a higher altitude extends the horizon distance, improving performance against low level or sea skimming targets; SAMPSON is at approximately double the height above the waterline than the arrays of equivalent ships in foreign navies. Although precise details of the SAMPSON's performance in this regard are unlikely to enter the public domain, such factors may mitigate the disadvantages of fewer arrays. Some tasks are difficult to combine: for example, (long range) volume search consumes substantial radar resources, leaving little room for other tasks like targeting. Combining volume search with other tasks also results either in slow search rates or in low overall quality per task. Driving parameters in radar performance is time on target or observation time per beam. This led to the Royal Navy selecting the S1850M long range radar to complement SAMPSON on the Type 45 destroyers. This also resulted in the NATO Anti Air Warfare System study (NAAWS) defining the preferred AAW system as consisting of a complementary Volume Search Radar and MFR. This gives the added advantage that the two systems can use two different radar frequencies; one being a good choice for long range search, the other a good choice for an MFR (physics makes both tasks difficult to combine). The first Type 45, , was launched on February 1, 2006. The ship was fitted with SAMPSON and S1850M radars in 2007 and was commissioned on 23 July 2009.