Проблема ПВО и крылатых ракет. Кризис возможностей. Часть 2.

К сожалению работа над продолжением серии статей о ПВО и крылатых ракет была мной затянута. Многое пришлось переосмыслить и надеюсь картина покажется читателям более достоверной чем была в самом начале. В первой статье было рассмотрено то что всё новые страны становятся участниками "клуба крылатых ракет" и начинают располагать возможностями удара с их помощью по самым разнообразным объектам, незакрытый перечень которых также был приведён. Так что представленную сейчас вторую часть посвятим возможностям поиска крылатых ракет.

Начало статьи было давно и потому вкратце скажу что число стран-обладателей крылатых ракет растёт - всех трёх типов базирования. Ущерб ими может быть нанесён широкому спектру гражданских и военных объектов, хотя ставку только на них никто не делает.  С того времени Индия подошла ещё на один шаг к вступлению в клуб обладателей сего оружия - планируется испытания ракеты "Брахмос" на дальность 800 км., что может привести к обвинениям США в передаче ракетных технологий вопреки такому запрету. Кстати у нас "Оникс" якобы уже умеет летать на 1000 км.

Следует добавить про крылатые ракеты

Есть один аспект который не рассмотрен был в части про крылатые ракеты. Это - профиль полёта. Вообще он может быть переменным, например для преодоления горного массива. Но преобладает скорее низковысотный, особенно в зоне действия радаров противника. Сейчас общая тенденция к тому чтобы маршевая высота полёта была не более  100 метров, и вполне достигнуты значения в 30 метров для авиационных и морских стратегических крылатых ракет. Кстати именно 100 метров были маршевой высотой для "Калибров" выпущенных с Каспия - на такой высоте их видели над иранской территорией и над Сирией. Судя по всему зону ПВО крылатые ракеты преодолевают не на маршевой высоте, а на минимальной, например  для оперативно-тактических таких как JASSM она достигает и 15-20 метров. А рекордсменом и "олимпийским чемпионом" является крылатая ракета Р-500 из комплекса "Искандер" с высотой полёта в 7 метров, которую те же США подозревают в умении летать на дистанцию свыше 500 км. превышающую разрешённую РСМД (в принципе она скорее и может судя по открывшимся подробностям по выросшей дальности "Оникса" - по габаритам они вполне схожи).   А вдобавок к снижению высоты полёта имеется тенденция к тому чтобы уменьшить заметность ракет для радиолокаторов противника, что ещё больше затрудняет поиск атакующих ракет.  

Вот тут про это говорят так:

    Полёт тактических КР «LRASM» и «JASSM-ER» на высотах 20 метров над землёй или морем может быть обнаружен на относительно небольших дистанциях из-за низкой ЭПР (около 0,08 м²). Самолёт ДРЛО А-50У способен обнаружить группу таких средств воздушного нападения на дальности не более 80 – 100 км, при этом, ударный эшелон может состоять из 24 – 48 и более КР, что потребует вылета на перехват целой эскадрильи Су-30СМ, МиГ-31БМ или Су-35С.

То есть может оказаться не более 15 минут (если тот же А-50У обнаружит стаю ракет в 100 км. от себя и в 200 от их цели)  до того как ракеты достигнут целей, то есть истребители с аэродрома могут и не успеть сбить их, как и не окажется на пути ракет ЗРК.

Вот возьмём справочно данные по ракетам семейства Х-55  (правда остаётся загадкой при каком профиле полёта они достигают максимальной дальности и скорее всего высотный почти на  всём протяжении полёта и лишь (я не знаю точно, но предположу исходя из ТТХ множества радаров)последние, скажем, 500 километров - над землёй на минимальных высотах, чтобы не помогать обнаружению себя наземными локаторами да и самолётами ДРЛОиУ). 

Ниже под спойлером некоторые сведения о ракете Р-500 комплекса "Искандер".

ТТХ ракет семейства Х-55:

Скорость носителя в момент пуска - 540-1050 км/ч

Вот ещё новая крылатая ракета с ядерным и обычным исполнением у неё профиль полёта скорее секретен но его значения открыты.

ТТХ ракеты Х101 / Х-102:

Высота полета:
- минимальная - 30-70 м
- максимальная маршевая - 6000 м 

Вот у нас противокорабельная ракета "Оникс". Но она как оказалось может быть вполне себе оперативно-тактической. В Сирии ими поражены вполне себе не корабли а здания и интересны ТТХ комплекса:

Дальность действия:

- на малой высоте - 120 км

- при полете по смешанному профилю - 300 км
Удаление СПУ от береговой черты максимальное - 200 км

Скорость полета:

- 750 м/с (2.5 М, на высоте 14000м)

- 680 м/с (2 М, на малой высоте)

- 2.5-2.8 М / до 3500 км/ч (BrahMos)

Скорость к моменту окончания работы стартового РДТТ - 2 М

Высота полета по смешанному профилю - до 14000 м

Высота полета на конечном этапе:
- 5-15 м (видимо "Оникс")
- 10-15 м (видимо "Яхонт" - экспортная модель, прим Emp_IL)

Максимальный угол атаки при маневрировании - до 15 град.

Батарея комплексов может обеспечить защиту побережья на протяженности более 600 км.
Ракета может использовать несколько профилей полета:

- Lo-Hi-Lo (смешанный профиль) - после старта ракета набирает высоту 14000 м м перед поражением цели снижается до высоты 5-15 м.

- Lo-Lo-Lo (низковысотный профиль) - высота полета - несколько десятков метров, скорость ниже, дальность меньше.

Есть и инографика.Что удивляет, что явно энергозатратный подъём на 14000 метров позволяет в итоге лететь дальше.

А вот варианты профилей "Томагавк"а:

Таким образом возникает серьёзнейший вопрос о том как обнаруживать ракеты на минимальных высотах. Потому ниже - о радарах.

Обнаружение крылатых ракет.

Наземные РЛС.

Вследствие наличия формулы дальности обнаружения радиолокатором цели в зависимости от высоты антенны РЛС и высоты полёта цели есть серьёзная проблемы с обнаружением тех же КР наземными РЛС, потому в реальности дальность обнаружения летящих крылатых ракет не превышает десятки километров даже для "продвинутых" наземных РЛС. Проиллюстрирую это ниже.  Кстати стран имеющих  полноценные наземные "дальнобойные" РЛС обзора воздушной обстановки (не менее 300 км по высотным целям) не так много, к примеру в Южной Америке это три страны - Венесуэла (благодаря поставкам ЗРК с мощными обзорными РЛС из России) и второй оказался Эквадор благодаря закупке китайских 4 станций YLC-2. В Африке их скорее две в т.ч. и по  причине закупки Алжиром и Египтом наших ЗРК (хотя у Египта ещё есть 5 древних AN/TPS-59  производства США и новые "Противник-ГЕ" производства России). В Азии подобными системами обладают КНР, Иран, Пакистан, Индия,  Турция,  Саудовская Аравия, Израиль, Южная Корея, Тайвань,  Япония. Кто-то накупил более бюджетные и менее "дальнобойны" GroundMaster200 производства Thales.

Схема в общих чертах примерно такая. Но на самом деле линия радиогоризонта благодаря рефракции чуть кривая и позволяет "заглянуть" за горизонт прямой видимости.

Сама формула выглядит так:

Атмосферная рефракция и ее влияние на дальность радиолокации.

При работе РЛС вблизи земли появляется дополнительный путь распространения сигнала за счет переотражения, в результате чего диаграмма направленности антенны искажается. Максимальная дальность, вычисленная по приведенным ранее формулам, не всегда может быть реализована из-за сферичности земной поверхности. Если бы тропосфера была однородной, радиоволны распространялись бы прямолинейно  и предельная дальность радиолокации Дпред ограничивалась геометрической видимостью согласно формуле

Дпред[км]=3,57(корень квадратный (h) + корень квадратный (H)), где h - высота антенны РЛС, м; Н- высота цели, м.

В действительности тропосфера неоднородна: с высотой температур, давление и влажность воздуха изменяются, а это влечет за собой изменение показателя преломления и искривление лучей радиоволн. В нормальных атмосферных условиях лучи искривляются в сторону Земли таким образом, что при тех же высотах РЛС h а цели Н предельная дальность радиолокации возрастает на 17%:

Дпред[км]=4,1 (корень квадратный (h) + корень квадратный (H)), где h - высота антенны РЛС, м; Н- высота цели, м.

Отсюда видим на картинке ниже как с размещением радара на вышке увеличилась дальность обнаружения низколетящих целей:

Отсюда важны для обнаружения два параметра - высота антенны  РЛС и высота полёта цели. Как бы не хотелось но для радиоволн действуют законы физики. И потому для радара с высотой 5 м. (тут есть момент что мне как не-спецу неизвестно что применять надо - центр антенной решётки или её нижний край) и цели высотой 20 м. дальность обнаружения будет  23,948 км. или 27,5 км. в зависимости от погодных условий и того какой коэффициент рефракции применимо к ним брать.

Есть ещё и загоризонтные РЛС. Скорее у них с обнаружением подлёта крылатых ракет много лучше, даром что КНР имеет по некоторым данным порядка 20 таких станций на своём побережье. Но они крайне громоздкие и габаритные!!!! Хотя могут видеть разные объекты за линией горизонта и кривизной поверхности планеты  на дальности порядка 1000 км. Вот пример антенного поля(приёмник) нашей ЗГРЛС "Контейнер":

Кстати у неё заявлено 3000 км. дальности обнаружения. Кроме того они обнаруживают, но не способны дать целеуказание. Только сказать что что-то приближается... что именно - уже устанавливать будут другие средства. Ниже параметры для ЗГРЛС "Подсолнух", которая меньше "Контейнер"  но и параметры  много слабее.

Потому многие страны пришли к альтернативе для поиска низколетящих целей - использованию РЛС на самолётах дальнего радиолокационного дозора (и управления)!

Летающие радары.

ИМХО в первую очередь для обнаружения КР(да и прочих низколетящих целей) страны мира обзаводятся самолётами ДРЛОиУ (дальнего радиолокационного обнаружения и управления) позволяющими вести разведку на хорошем расстоянии в том числе и низколетящих КР и  наземных и надводных целей и наводить на них необходимые средства поражения. Множество стран в том числе большинство из тех что поименованы выше имеют самолёты ДРЛОиУ в количестве не менее 4 единиц (производства Швеции, США и Израиля). Единственная страна из претендующих на значимую роль в регионе, что не обладает, но пытается разработать - Иран. Кстати они потеряли свой бывший иракский самолёт ДРЛОиУ "Анадан-2" - у того оторвалась в полёте "тарелка" антенны и снесла у самолёта-носителя Ил-76 хвостовое  оперение и все погибли.  С одной стороны есть информация о том что цели с значением эффективной поверхности рассевания(далее ЭПР - фактор заметности для РЛС сильно влияющий на дальность обнаружения) в 1 м²  обнаруживались на дистанции не менее 200 км (наш А-50 и натовский Е-3). С другой стороны высота полёта ракет упала и значение ЭПР для тех же JASSM достигло  значения 0,08 м² , что должно уронить дальность обнаружения КР (выше было утверждение что могло обнаружение упасть до 80 км. для А-50У). И опять же на современные самолёты ДРЛОиУ ставятся РЛС с фазированной антенной решёткой (далее ФАР) повышающей их возможности найти КР. Кстати я надеюсь, что  вращающаяся антенна(в этом не уверен, но обтекатель похож) на нашем новейшем самолёте А-100 есть таки активная ФАР. ИМХО более продвинутой скорее была бы неподвижная антенна с ЦАР (цифровой антенной решёткой) c расположением на манер самолётов "Фалькон" (Израиль) или Е-7(США). Кстати у последнего несмотря на гребень антенны над кабиной обеспечена работа антенны и вперёд и назад. Ведь нечто подобное установили же на патрульный/противолодочный самолёт Ил-38! 

Кстати главной  функцией самолёта ДРЛОиУ является передача информации об обнаруженных целях ЗРК и истребителям для сопровождения и (если цели угрожают) их уничтожения.

Схематичное поле обозрения радара самолёта ДРЛОиУ и наземного радара. В принципе показаны возможности поиска ракет для ДРЛОиУ - чуть меньше 200 км. , корабли - чуть меньше 

Е-7 AEW&C Кстати турецких ВВС.

Ил-38Н

Попытки увеличить дальность обнаружения наземных РЛС.

СССР выступил передовиком в реализации и массовом внедрении такой идеи, что раз хотим видеть дальше то надо... поднять антенну! Как? А для начала для комплекса С-300 были разработаны вышки задирающие антенны аж на 39 метров над поверхностью. Что дало немного но всё таки дало. Чуть позже появились вышки/мачты с РЛС "Каста-2" и "Подлёт" в том числе специализированные для низколетящих целей. А теперь появилась мачта и для  ЗРК "Бук-М3". Конечно ничто не мешает в случае войны снять антенну и водрузить её вертолётом на высотное здание. 

Вот к примеру РЛС 96Л6Е "Всевысотный обнаружитель"  применяемый и к С-400 в развернутом положении, вариант исполнения на одном транспортном средстве 

Вот он же на вышке в 1 сегмент или 2 сегмента

Всевысотный обнаружитель готовится к подъёму на высоту:

А вот вариант с более громоздким радаром:

Есть интереснейшее описание новейшего "Бук-М3". 

Усовершенствованная система получила ранее нереализованную возможность противостоять низковысотным целям: в состав введена дополнительная МРЛС 9С36, антенный пост с ФАР которой поднимается на высоту 22 м с помощью специальной универсальной вышки. Новые СОУ 9А317 также куда более совершенны, чем ранние 9А310M1, за счёт применения в каждой ФАР, целеваяканальность каждой составила 4 воздушные цели, а в дивизионе предусмотрено четыре СОУ и две РПН 9С36. Низковысотные МРЛС 9С36 способны обнаруживать и «захватывать» воздушную цель типа AGM-158A “JASSM” (высота полёта 20 м, ЭПР в пределах 0,1 м²) на удалении 17 – 18 км, что ранее не было доступным ни для одной модификации ЗРК «Бук».

Станция тоже имеет 4 целевых канала и 10 каналов «завязки трасс» целей (режим СНП), таким образом, батарея в полном составе способна отслеживать 60 воздушных объектов и перехватывать 24 наиболее опасных из них. Данные параметры подтверждаются и по описанию параметров ПБУ комплекса 9С510: пропускная способность 60 воздушных целей, включая баллистические, при сопряжении со штатным РЛО 9С18М1-3 «Купол-М1-3», пропускная способность по обзору увеличивается с 60 до 80-100 целей.

Низковысотный многофункциональный радиолокатор 9С36 имеет антенный пост и тип ФАР, полностью унифицированной с СОУ 9А317(фото ниже), с той разницей, что поднимается на высоту 22м на специальной гидравлической мачте. С помощью него расчёт «Бук-М2/М3» сможет перехватить цель в 7-10 м над землёй на дальности до 35 км

Что мы видим? А то что для низковысотных КР потребовалось задрать специальную РЛС на выдвижную мачту на 22 метра, но другое тоже интересно - если только эта выдвижная мачта позволяет увидеть ракеты на дистанции 18 км. то как она позволит перехватить их на дальности 35 км.? Какая из цифр неверная?

Ниже моя попытка систематизировать значения высоты антенны и мачты и возможностей обнаружения цели при разных высотах антенны, высоты цели наличия или отсутствия мачты/вышки с помощью вышеприведённой формулы радиолокации:

Что интересно что самый лучший результата даёт мачта "Унжа" для РЛС "Каста-2". Другое дело что сильного ветра она не факт что переживёт. Ниже РЛС "Каста-2Е2" с мачтой 14 м.

Ниже - вот так выглядит комплекс "Подлёт" , новейшая система для обнаружения низколетящих целей.  Для самой её последней версии так и вообще публичных данных нет. 

А вот тут годный репортаж как можно полюбоваться на позицию ПВО в Крыму, где доступны для разглядывания аж три типа РЛС: https://lost-fortresses.livejournal.com/416059.html В том числе и более старая РЛС "Каста-2", предшественница "Подлёта". 

Задирать ввысь антенны РЛС решили и за рубежом. Ниже  шведская РЛС. Притом это далеко не первая РЛС линейки "Жираф" - первые были не ФАР и  им уже порядка 40 лет если не более.

РЛС Giraffe AMB-3D
Зенитный комплекс состоит из батарейного пункта управления с трехкоординатной РЛС обнаружения целей, и трех буксируемых пусковых установок MCLV (Missile Control and Launch Vehicles –управление наведение и пуском ракет) которые могут оснащаться на выбор заказчика зенитными ракетами BAMSE или RBS-70. ЗУР BAMSE имеют почти вдвое большую дальность пуска. Обзорная трехкоординатная моноимпульсная РЛС типа Giraffe AMB-3D с фазированной антенной решеткой способна обнаруживать цели на дальности до 100 км. Антенна РЛС с помощью мачтового устройства выдвигается на высоту до 12 м, что позволяет размещать пункт управления батареи в укрытии и в складках местности.

Нечто такое же есть у европейского концерна Thales.

GroundMASTER 200.

Но до высот взятых  российскими разработчиками средств ПВО они дотянуться не могут.  Что такое 8-12 метров против наших 22-39?!

Можно вспомнить и про другие моменты, как идеи поиска целей при помощи сот сотовой связи - и это не фантастика. Можно собрать всё что может обнаруживать в единую сеть, серьёзно уменьшив шансы на первый незаметный удар да и отразить последующие.Но пока этого нет ни у кого, но вполне возможно и появится. 

Ведь реализован же в США и проект аэростатной радиолокации для постоянного мониторинга и низковысотных целей.  Что характерно он не единственный в США.

В целом можно прочитать ещё по РЛС тут:

http://www.vko.ru/oruzhie/malovysotnye-rls-shag-za-shagom

Про ДРЛО - тут: 

http://integral-russia.ru/2017/05/23/aviatsiya-radiolokatsionnogo-dozora...

Окончание - следует.