RU2392191C1 - Early radar detection airplane - Google Patents
Early radar detection airplane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2392191C1 RU2392191C1 RU2009106155/11A RU2009106155A RU2392191C1 RU 2392191 C1 RU2392191 C1 RU 2392191C1 RU 2009106155/11 A RU2009106155/11 A RU 2009106155/11A RU 2009106155 A RU2009106155 A RU 2009106155A RU 2392191 C1 RU2392191 C1 RU 2392191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuselage
- antenna
- aircraft
- wings
- wing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к области радиолокации, а в частности к конструкции самолета, позволяющей улучшить размещение антенн.The device relates to the field of radar, and in particular to the design of the aircraft, which allows to improve the placement of antennas.
Наиболее распространенной конструкцией самолета дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО) является схема с размещением антенны в «грибе» над фюзеляжем. Такой самолет, Е3 системы АВАКС, изображен на Фиг.1 [Военная авиация. Кн.1, Минск: Попурри, 1999].The most common design of early warning radar aircraft (AWACS) is the scheme with the antenna in the "mushroom" above the fuselage. Such an aircraft, E3 of the AWACS system, is depicted in Figure 1 [Military aircraft. Book 1, Minsk: Potpourri, 1999].
Недостатками такой схемы являются:The disadvantages of this scheme are:
- «гриб» ухудшает аэродинамику самолета;- “mushroom” affects the aerodynamics of the aircraft;
- площадь антенны, размещаемой в «грибе», оказывается недостаточной для обнаружения целей на дальностях, соответствующих дальности радиогоризонта;- the area of the antenna placed in the "mushroom" is insufficient to detect targets at ranges corresponding to the range of the radio horizon;
- хвостовой киль затеняет сектор в задней полусфере и не позволяет получить круговой обзор;- the tail keel obscures the sector in the rear hemisphere and does not allow to obtain a circular view;
- антенна и «гриб» вращаются механически, что увеличивает массу оборудования, снижая длительность патрулирования.- the antenna and the “mushroom” rotate mechanically, which increases the mass of equipment, reducing the duration of the patrol.
Прототипом предлагаемого устройства является более новый самолет ДРЛО с РЛС PHALCON [Военная авиация. Кн.1. Минск: Попурри, 1999, стр.505], который имеет антенну в виде нескольких прямоугольных активных фазированных антенных решеток (ФАР). В зависимости от проекта таких ФАР может быть от 3 до 6. Размещение боковых антенн РЛС, изображенных в виде прямоугольников, показано на Фиг.2. Недостатком этой схемы является то, что в качестве носителя использован тот же самолет Боинг-707, что и у АВАКСа. В результате:The prototype of the proposed device is a newer aircraft DRLO with radar PHALCON [Military aircraft. Book 1. Minsk: Potpourri, 1999, p. 505], which has an antenna in the form of several rectangular active phased array antennas (PAR). Depending on the project, such headlights can be from 3 to 6. The placement of the side radar antennas shown in the form of rectangles is shown in Figure 2. The disadvantage of this scheme is that the same Boeing-707 aircraft was used as the carrier, as at AWACS. As a result:
- расположение крыла в середине фюзеляжа не позволяет разместить антенну вдоль всего борта носителя, т.е. антенна имеет примерно ту же площадь, что и антенна РЛС АВАКС;- the location of the wing in the middle of the fuselage does not allow you to place the antenna along the entire side of the carrier, i.e. the antenna has approximately the same area as the AWACS radar antenna;
- из-за наличия крыла в середине корпуса и двигателей, расположенных на крыле, передняя боковая антенна может сканировать лучом только в передней полусфере и малой части задней полусферы (все углы, упоминаемые в данной заявке, отсчитываются в системе координат, связанной с корпусом самолета). При приближении луча к крылу и двигателям луч искажается, и работа РЛС становится невозможной. В результате, для обзора остальной части задней полусферы, сзади крыла устанавливается вторая антенна, что увеличивает массу РЛС;- due to the presence of a wing in the middle of the hull and engines located on the wing, the front side antenna can only scan with a beam in the front hemisphere and a small part of the rear hemisphere (all angles mentioned in this application are counted in the coordinate system associated with the aircraft body) . When the beam approaches the wing and the engines, the beam is distorted, and the radar becomes impossible. As a result, to review the rest of the rear hemisphere, a second antenna is installed behind the wing, which increases the mass of the radar;
- округлость формы фюзеляжа не позволяет разместить на нем антенну требуемой высоты. В результате ширина луча в вертикальной плоскости оказывается ≈8°. При обнаружении целей на дальностях 500-700 км размер луча по высоте оказывается равным 60-100 км. Учитывая то, что высота полета целей не превосходит, как правило, 12-15 км, получаем, что большая часть энергии в луче излучается напрасно, так как облучает пространство, в котором цели отсутствуют. В итоге, дальность обнаружения типовой цели снижается до ≈300 км.- the roundness of the shape of the fuselage does not allow placing the antenna of the required height on it. As a result, the beam width in the vertical plane is ≈8 °. When targets are detected at ranges of 500-700 km, the beam size in height is equal to 60-100 km. Given that the altitude of the targets does not exceed, as a rule, 12-15 km, we find that most of the energy in the beam is emitted in vain, since it irradiates a space in which there are no targets. As a result, the detection range of a typical target is reduced to ≈300 km.
Целью изобретения является увеличение дальности обнаружения и уменьшение массы самолета.The aim of the invention is to increase the detection range and reduce the mass of the aircraft.
Поставленная цель достигается тем, что вместо гражданского носителя используется специализированный, форма которого позволяет размещать антенны, площадь которых максимально приближена к площади соответствующей поверхности фюзеляжа. Для этого боковые поверхности фюзеляжа выполнены плоскими, а крыло разделено на два, и одно из крыльев установлено в передней верхней, а второе в задней верхней части фюзеляжа. Для того чтобы переднее крыло не затеняло сектор обзора боковой антенны, оно имеет обратную стреловидность.This goal is achieved by the fact that instead of a civilian carrier, a specialized one is used, the shape of which allows you to place antennas, the area of which is as close as possible to the area of the corresponding surface of the fuselage. To do this, the side surfaces of the fuselage are made flat, and the wing is divided into two, and one of the wings is installed in the front upper, and the second in the rear upper part of the fuselage. So that the front wing does not obscure the sector of view of the side antenna, it has the opposite sweep.
Максимизация площади боковой антенны произведена за счет занятия почти всей боковой поверхности фюзеляжа. При этом крайние части антенн оказываются под крыльями, что позволяет использовать их только при сканировании нижней полусферы, при сканировании верхней полусферы они отключаются.The maximization of the area of the side antenna was made by occupying almost the entire side surface of the fuselage. In this case, the extreme parts of the antennas are under the wings, which allows them to be used only when scanning the lower hemisphere, when scanning the upper hemisphere they are turned off.
На Фиг.1 изображен общий вид самолета АВАКС, на Фиг.2 - самолета PHALCON, на Фиг.3 - виды сверху, сбоку и спереди предлагаемого самолета, где:In Fig.1 shows a General view of the aircraft AWACS, Fig.2 - PHALCON aircraft, Fig.3 - top, side and front views of the proposed aircraft, where:
1 - фюзеляж1 - fuselage
2 - переднее крыло2 - front wing
3 - заднее крыло3 - rear wing
4 - левая боковая антенна4 - left side antenna
5 - передняя антенна5 - front antenna
6 - правая боковая антенна6 - right side antenna
7 - задняя антенна7 - rear antenna
8 - киль8 - keel
9 - двигатели.9 - engines.
На Фиг.4 приведена функциональная блок-схема РЛС, гдеFigure 4 shows the functional block diagram of the radar, where
4 - левая боковая антенна4 - left side antenna
5 - передняя антенна5 - front antenna
6 - правая боковая антенна6 - right side antenna
7 - задняя антенна7 - rear antenna
10 - блок управления лучами антенн10 - antenna beam control unit
11 - приемно-формирующий блок11 - receiving and forming unit
12 - коммутаторы.12 - switches.
Предлагаемый самолет состоит из фюзеляжа 1 и двух крыльев 2 и 3 (Фиг.3). Крыло 2 установлено в носовой части, а крыло 3 в хвостовой части самолета. Переднее крыло имеет обратную стреловидность, а заднее нормальную стреловидность. Крылья отклонены от фюзеляжа вверх на угол, превышающий ширину луча антенны по углу места.The proposed aircraft consists of a fuselage 1 and two wings 2 and 3 (Figure 3). Wing 2 is installed in the bow, and wing 3 in the rear of the aircraft. The front wing has a reverse sweep, and the rear has a normal sweep. The wings are deflected upward from the fuselage by an angle exceeding the antenna beam width in elevation.
В фюзеляже установлены четыре антенны - две боковые 4 и 6, передняя 5 и задняя 7. На фюзеляже находится киль 8 и двигатели 9.Four antennas are installed in the fuselage - two
Каждая боковая антенна имеет прямоугольную форму и разделена вдоль фюзеляжа на три части: две крайние находятся под крыльями, а средняя часть - в свободной от крыльев части фюзеляжа. Каждая из частей является самостоятельной активной ФАР. ФАР состоят из приемо-передающих модулей, которые работают или на прием, или на передачу. Блок-схема подключения ФАР к остальным блокам РЛС изображена на Фиг.4.Each side antenna has a rectangular shape and is divided along the fuselage into three parts: the two extreme ones are under the wings, and the middle part is in the fuselage-free part of the wings. Each of the parts is an independent active PAR. HEADLIGHTS consist of transceiver modules that operate on either reception or transmission. The block diagram of the connection of the HEADLIGHT to the remaining blocks of the radar is shown in Figure 4.
Все три части боковых ФАР имеют единую систему управления лучом 10 и приемо-формирующий блок. 11, к которому средние части подключены непосредственно, а крайние - через коммутатор 12.All three parts of the side headlights have a single
Боковые поверхности фюзеляжа наклонены под углом 5°÷10° от вертикали (Фиг.3, вид спереди), что обеспечивает улучшенный обзор нижней полусферы, в которой находится большинство обнаруживаемых целей. Передняя кромка переднего крыла и задняя кромка заднего крыла отклонены от строительной оси фюзеляжа на угол 45°÷60° (Фиг.3, вид сверху), что обеспечивает круговое сканирование при использовании всех четырех антенн.The lateral surfaces of the fuselage are inclined at an angle of 5 ° ÷ 10 ° from the vertical (Figure 3, front view), which provides an improved overview of the lower hemisphere, in which most of the detected targets are located. The front edge of the front wing and the rear edge of the rear wing are deflected from the construction axis of the fuselage by an angle of 45 ° ÷ 60 ° (Figure 3, top view), which provides circular scanning when using all four antennas.
Для того чтобы при установке луча на угол места, равный 0°, можно было бы использовать все три части боковой антенны, крылья отклонены от горизонтали вверх на угол, превышающий ширину луча антенны РЛС по углу места (Фиг.3, вид спереди).In order that when installing the beam at an elevation angle of 0 °, it would be possible to use all three parts of the side antenna, the wings are deviated from the horizontal upward by an angle exceeding the beam width of the radar antenna in elevation (Figure 3, front view).
Наилучшие технико-экономические характеристики получаются при беспилотном исполнении самолета. Операторы управляют полетом и работой РЛС по линии связи с наземного командного пункта. Передача информации на приемник командного пункта производится той антенной РЛС, в зоне действия которой находится командный пункт. Для этого блок управления 10 выделяет специальный интервал времени в циклограмме работы РЛС. Такой способ передачи информации обеспечивает высокую помехоустойчивость за счет направленности антенн и высокой мощности передатчиков.The best technical and economic characteristics are obtained with unmanned aircraft. Operators control the flight and operation of the radar via a communication line from a ground command post. Information is transmitted to the receiver of the command post by the radar antenna in the coverage area of which the command post is located. For this, the
При работе РЛС все 4 антенны работают независимо. Каждая антенна сканирует азимутальный сектор ±(45-60)°, чем обеспечивается круговой обзор. Из-за кривизны земли наиболее удаленные воздушные цели находятся в нижней полусфере. При полете вдоль границ наиболее важным является осмотр бокового сектора, поэтому для примера рассмотрим работу боковой антенны. Каждая из трех частей антенны является самостоятельной активной ФАР. Входные сигналы, принятые каждым приемопередающим модулем ФАР, суммируются внутри каждой ФАР и с выхода каждой ФАР подаются на 3 отдельных входа приемо-формирующего блока 11. Данный блок является типовым многоканальным приемником. Кроме того, в блоке 11 находится формирователь излучаемого сигнала. Излучаемый сигнал подается с выхода блока 11 на входы всех трех ФАР боковой антенны. Команды на включение ФАР и управления лучом поступают с выхода блока 10. При сканировании лучи всех трех ФАР перемещаются параллельно, а в пространстве образуется единый луч, идентичный лучу неразделенной боковой антенны. При приеме сигналы трех ФАР суммируются внутри блока 11, образуя аналогичный суммарный луч.During radar operation, all 4 antennas operate independently. Each antenna scans the azimuthal sector ± (45-60) °, which provides a circular view. Due to the curvature of the earth, the most distant aerial targets are in the lower hemisphere. When flying along the borders, the most important is the inspection of the side sector, therefore, for example, consider the operation of the side antenna. Each of the three parts of the antenna is an independent active PAR. The input signals received by each transceiver module of the headlamp are summed inside each headlamp and from the output of each headlamp are fed to 3 separate inputs of the receiving-forming
Во время сканирования нижней полусферы коммутаторы 12 размыкаются и крайние ФАР перестают работать, а луч образует только средняя ФАР. Таким образом, луч этой части боковой ФАР проходит мимо крыла, не задевая его и не искажаясь.During the scan of the lower hemisphere, the
Дальность обнаружения цели при отключении крайних ФАР уменьшается. Уменьшение считается допустимым, так как в верхней полусфере из-за кривизны земли цели появляются на меньших дальностях, чем в нижней.The detection range of the target when the extreme headlights are turned off decreases. The decrease is considered acceptable, since in the upper hemisphere due to the curvature of the earth targets appear at shorter ranges than in the lower.
Передняя и задняя ФАР работают аналогично средней части боковой ФАР, то есть без коммутации.The front and rear headlights work similarly to the middle part of the side headlights, that is, without switching.
Самолет Боинг - 707 PHALCON при массе 150-160 т имеет боковую антенну площадью ≈10 м2. Длина самолета равна 42 м, средний диаметр фюзеляжа 3,5 м, экипаж 15 человек.The Boeing - 707 PHALCON aircraft with a mass of 150-160 tons has a side antenna with an area of ≈10 m 2 . The length of the aircraft is 42 m, the average diameter of the fuselage is 3.5 m, the crew is 15 people.
Предположим, что для получения качественно новых дальностей обнаружения требуется иметь боковую антенну площадью 40 м2, например 16·2,5 м. Тогда предлагаемый самолет будет иметь фюзеляж длиной 20-21 м, высотой 3-3,5 м, шириной 2-2,5 м. Учитывая отсутствие необходимости, для беспилотного самолета, герметизировать кабину, массу самолета можно оценить в 50 т. При указанной высоте самолета высота антенны окажется не менее 2,5 м, и луч в вертикальной плоскости сузится в 1,5-1,6 раза. В результате, при одинаковой излучаемой мощности, дальность обнаружения возрастет в 1,6 раза. Увеличение размеров антенны позволяет уменьшить ширину луча и уровень боковых лепестков, что повышает помехозащищенность РЛС.Assume that to obtain a qualitatively new ranges of detection required to have an antenna side area of 40 m 2, such as 2.5 · 16 m. Then the proposed fuselage of the aircraft will have a length of 20-21 m and a height of 3-3.5 m, width 2-2 , 5 m. Given the absence of need for an unmanned aircraft to seal the cockpit, the mass of the aircraft can be estimated at 50 tons. At the indicated height of the aircraft, the antenna height will be at least 2.5 m, and the beam in the vertical plane will narrow in 1.5-1 6 times. As a result, with the same radiated power, the detection range will increase 1.6 times. Increasing the size of the antenna allows you to reduce the beam width and the level of the side lobes, which increases the noise immunity of the radar.
В боевых условиях самолеты ДРЛО летают под охраной истребителей. Повышение дальности обнаружения и беспилотное исполнение позволяет для предлагаемого самолета отказаться от охраны, что дополнительно существенно уменьшает эксплуатационные расходы.In combat conditions, AWACS aircraft fly under the protection of fighters. Increasing the detection range and unmanned execution allows the proposed aircraft to abandon protection, which further significantly reduces operating costs.
Производство и эксплуатация беспилотного самолета массой 50 т должна обходиться в 3-5 раз дешевле, чем для прототипа. Такие показатели позволят организовать его серийное производство, что окупит затраты на разработку.The production and operation of an unmanned aircraft weighing 50 tons should cost 3-5 times cheaper than for the prototype. Such indicators will allow to organize its mass production, which will pay back the development costs.
Промышленная реализуемость обеспечивается тем, что самолет изготавливается по тем же технологиям, что и прототип, с изменением только формы. Крыло с обратной стреловидностью известно давно и используется, например, в самолете Су-37. Возможность последовательной установки двух крыльев также подтверждается формой Су-37, где большое хвостовое оперение можно рассматривать как второе крыло. Уменьшенная крейсерская скорость самолета облегчает, по сравнению с прототипом, решение аэродинамических задач.Industrial feasibility is ensured by the fact that the aircraft is manufactured using the same technologies as the prototype, with a change in shape only. A wing with reverse sweep has been known for a long time and is used, for example, in the Su-37 aircraft. The possibility of installing two wings in series is also confirmed by the shape of the Su-37, where the large tail can be considered as a second wing. The reduced cruising speed of the aircraft makes it easier, in comparison with the prototype, to solve aerodynamic problems.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106155/11A RU2392191C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Early radar detection airplane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106155/11A RU2392191C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Early radar detection airplane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2392191C1 true RU2392191C1 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=42682663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106155/11A RU2392191C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Early radar detection airplane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2392191C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499740C2 (en) * | 2012-02-10 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Таганрогский Авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева" | Shipborne and land-base radar patrol and guidance aircraft |
RU2499730C1 (en) * | 2012-10-02 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Shipborne awacs aircraft |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106155/11A patent/RU2392191C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ. Кн.1. - Минск: ПОПУРРИ, 1999, стр.505. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499740C2 (en) * | 2012-02-10 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Таганрогский Авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева" | Shipborne and land-base radar patrol and guidance aircraft |
RU2499730C1 (en) * | 2012-10-02 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Shipborne awacs aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200341132A1 (en) | Mechanically assisted phased array for extended scan limits | |
US9213097B2 (en) | Aircraft comprising an onboard weather radar antenna provided with inclined panels | |
US8258998B2 (en) | Device, system and method of protecting aircrafts against incoming threats | |
CN107094062B (en) | A kind of array device and full airspace unmanned plane directional jamming system | |
US9568602B1 (en) | Radar system and method of due regard/detect and avoid sensing and weather sensing | |
KR101779900B1 (en) | Active electronically scanned array radar | |
KR20080024119A (en) | Radar system for aircraft | |
CN111562573B (en) | Ultra-low altitude defense radar detection system and method | |
RU96664U1 (en) | MOBILE THREE ORDER DETECTION RADAR | |
US20170276782A1 (en) | Secondary radar able to detect targets at high elevation | |
Kinghorn et al. | Recent advances in airborne phased array radar systems | |
US4343000A (en) | Aircraft self-protection radar | |
RU2392191C1 (en) | Early radar detection airplane | |
US11353580B2 (en) | Proximity radar method and system for a rotary-wing aircraft | |
US20230131377A1 (en) | Uav and uav operator detector | |
DK2811315T3 (en) | System, device and method for the protection of airplanes against incoming threats | |
CN110783693A (en) | Antenna layout method based on amphibious aircraft | |
Otten et al. | Circular micro-SAR for mini-UAV | |
RU2499730C1 (en) | Shipborne awacs aircraft | |
CN206038902U (en) | Radar early warning system | |
CN107450065A (en) | A kind of inexpensive SUAV surveillance radar | |
RU2714450C1 (en) | Ground-based radar detector | |
RU82044U1 (en) | ALTITUDE DETECTOR - BBO | |
CN205303685U (en) | A microstrip antenna array row for detecting low latitude, at a slow speed, little target radar | |
RU2285932C1 (en) | System for determining spatial position of object |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110225 |
|
RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150225 |