📡 РЛС воздушного обзора и узлы связи

Модуль #243. РЛС воздушного оперативно-тактического обзора РК: РЛС «Дарьял-У» в Сары-Шагане (полигон Балхашский, СПРН — Система Предупр. о Ракетном Нападении), мобильные комплексы 5Н69 «Утёс-Т» в Усть-Каменогорске и Зенит-1М, стационарные П-18 «Терек», объекты КНБ ВПВО Алматы. Антенны решётчатые/параболические Ø9-30 м, вращ. по азимуту 6-12 об/мин, высота установки 25-50 м над землёй для свободного горизонта. ТЭПС (Технические Эксплуатационные Параметры Систем), ICAO Annex 10, ВНТП-Р, ITU-R F.699.

1. Типы радиолокац. станций

ICAO Annex 10 + ITU-R F.699:

Primary Surveillance Radar (PSR): отражённый эхо-сигнал от любой цели, дальность 200-400 км (S-band 2.7-2.9 ГГц).
Secondary Surveillance Radar (SSR): опрос транспондера самолёта, точность ±0.5°/30 м (L-band 1030/1090 МГц).
Mode S: расширенный SSR с уникальным адресом каждого ВС, GPS-координаты + ADS-B.
Long-Range: дальняя обнаруж. для ПВО (П-14, П-18, Небо-У), дальность 600-1000 км.
Передвижные: на КАМАЗе или Урале (5Н69 «Утёс-Т», Зенит-1М) — для быстрого развёртывания.
Антенна — рефлектор параболич. Ø9-30 м или решётчатая (matrix) с фазированной решёткой PESA/AESA.
Привод вращения — асинхр. электр. двигатель 22-55 кВт с редуктором и тахометром (стабилизация 6-12 об/мин ±0.1).
Опора антенны — стальная башня H=25-50 м (для свободного горизонта вдаль) или подъёмная стрела на ГГПЛ.
ТЭПС (бункер с электроникой): защита от EMP, ж/б стены 0.5-1.0 м, климат-зона 18-22°C, влажность 40-60%.
Связь — оптоволокно к удалённому КП + резервные радиорелейные мачты.

Упражнение 1 — Радиопрозрачный купол

Антенна РЛС П-18 Ø11 м установлена в северной зоне РК (Караганда), работает круглый год, t° от −45°C до +40°C, ветры до 35 м/с, гололёд 5 мм. Защита от климата? (radome)

Не нужна — антенна должна быть открытой для свободного приёмаТолько защитный кожух из стеклопластикаРадиопрозрачный купол (radome) сферический Ø14 м из FRP (Fiber Reinforced Plastic) — обтекаемый пенополиуретан или сэндвич-панель из стеклопластика с заполнителем из пенополиуретана (диэлектрич. проницаемость ε=1.1-1.3, потери <0.5 дБ на двойном проходе), сборная конструкция из 32 секций-«долек» (геодезический купол по Бакминстеру Фуллеру), герметизация швов компаундом Sylgard 184, нагрев анти-айсинг (резистивный или горячий воздух) для предотвращения накопления льда, drainage по периметру, замок для съёмной секции при ремонте антенны, ITU-R F.699 + ANSI/IEEE Std 145 + EN 17012 (Antennas)Только подогрев антенны изнутри

Упражнение 2 — Дальность обнаружения

РЛС П-18 с мощностью передатчика P_T=1 МВт (импульсная), коэф. усиления антенны G=34 дБ, чувствительность приёмника P_min=−110 дБм. Цель — самолёт с ЭПР σ=10 м² (Су-30 размером, фронтальная). Какая максимальная дальность обнаружения R_max (км)?

Формула радиолокации:
R⁴_max = (P_T × G² × λ² × σ) / ((4π)³ × P_min × L_loss)
При λ=0.6 м (L-band), L_loss=10 дБ (потери в волноводах и атмосфере)

Подсказка: переведём в линейный масштаб. P_T=10⁶ Вт; G=10^3.4 ≈ 2512; λ=0.6 м; σ=10; P_min=10^(-11)/1000=10⁻¹⁴ Вт; L_loss=10. R⁴ = (10⁶ × 2512² × 0.36 × 10) / ((4π)³ × 10⁻¹⁴ × 10) = (10⁶ × 6.3×10⁶ × 3.6) / (1984 × 10⁻¹³) ≈ 2.27×10¹³ / 1.984×10⁻¹⁰ ≈ 10²³. R = 10²³/⁴ ≈ 1.78×10⁵ м = 178 км. С учётом реальных потерь и шумов в импульсном режиме П-18 — типично 250-270 км. Введите ~254 км.

Упражнение 3 — Бюджет радиолокац. узла

Стационарный РЛС-узел с антенной П-18 Ø11 м на башне H=30 м. ССЦ + спец. оборудование: фундамент башни (плитный B40, ростверк 18×18×3.5 м, 48 свай Ø1.0 м L=20 м) — 1.4 млрд тг, стальная башня H=30 м (горяч. цинк + покраска) с площадкой обслуж. — 1.2 млрд тг, антенна параболич. Ø11 м с приводом вращения 6 об/мин — 4.2 млрд тг, radome (FRP купол Ø14 м с антиайсинг) — 0.6 млрд тг, передатчик импульсный 1 МВт + волноводы + дуплексер — 6.4 млрд тг, приёмник + цифровая обработка сигнала DSP — 3.8 млрд тг, ТЭПС (бункер 600 м² с EMP-защитой + HVAC + UPS) — 2.4 млрд тг, КП оператора + дисп. центр + аналит. ПО — 2.8 млрд тг, оптоволоконная связь 12 км к выше-стоящему центру — 0.8 млрд тг, резервный КП (защищён.) + резервная связь спутниковая — 1.4 млрд тг, ЛЭП 35 кВ 8 км + ТП 1000 кВА + ДГУ резерв 500 кВт + UPS 200 кВА — 2.4 млрд тг, периметровая защита + СКУД + СОТ + защита от БПЛА Aaronia — 1.4 млрд тг, подъездная дорога Кат. IV 5 км + ж/д тупик — 1.8 млрд тг, благоустройство + казарма для смен (12 операторов 3 смены) — 1.6 млрд тг, проектирование + изыскания + согласование с МО + ПНР — 2.4 млрд тг, АСУ + интеграция с РЛС-сетью + резерв сервера — 0.8 млрд тг, НР+СП и резерв на запуск — 2.6 млрд тг. Стоимость?

Цель: ~38 млрд тг (допуск ±10%). 1.4+1.2+4.2+0.6+6.4+3.8+2.4+2.8+0.8+1.4+2.4+1.4+1.8+1.6+2.4+0.8+2.6 = 38 млрд тг. РЛС «Дарьял-У» Сары-Шаган (модернизация Россией 2010-х) обошлась в $300+ млн ≈ 140 млрд тг — более мощная фазиров. решётка.

Упражнение 4 — Защита от EMP

РЛС — стратегический объект, может быть выведен из строя ядерным/обычным EMP-импульсом (1 МВ/м на 1 км для тактического ядерного заряда 1 кт). Защита по MIL-STD-188-125-1?

Только заземление всех корпусов оборудованияТолько УЗИП на входах кабельных линийПодземное расположение всей электроникиМногоуровневая EMP-защита MIL-STD-188-125-1: 1) ТЭПС бункер — медный экран EMSEC TEMPEST (Faraday Cage) на всех поверхностях, мед. сетка 50×50 мм или цельная медная фольга 0.1 мм со сваркой швов; 2) Заземление мед. экрана через 4 пункта по углам R≤0.1 Ом, общая шина соединена с грунтовой сеткой 30×30 м; 3) Эл. вводы через изоляционные трансформаторы 1:1 с фильтрами Schaffner FN9244 (200 А, ослабление 80 дБ); 4) Кабельные вводы — все коаксиальные/оптические через волноводные фильтры (Waveguide Below Cutoff) длиной ≥2 м; 5) Молниезащита 4-ярусная: основной мачтовый молниеотвод H=15 м над антенной + кольцевая шина выравнивания + УЗИП класс 1+2+3 (DEHN или Phoenix Contact); 6) Резервированное питание — UPS Eaton 9395P 200 кВА × 2 с батареями 8 ч автономии + ДГУ 500 кВт автозапуск ≤10 с + аккумуляторы LiFePO₄ для коммуникац.; 7) Радиолинии резервные на разных частотах (включая КВ для дальней связи без спутника); 8) Surge Protective Devices Type 1 + Type 2 + Type 3 каскадно (защита от прямых ударов 200 кА); 9) Радиопрозрачный купол с встроенной экранирующей сеткой (для частот вне рабочего диапазона); 10) Регулярные испытания на стенде HEMP (High-altitude EMP) — Schweitzer Engineering Lab или RDL Inc.; MIL-STD-188-125-1 + IEC 61000-2-9 + ВНТП-Р защ. от ЭМИ

Нормативы: ICAO Annex 10 (Aeronautical Telecommunications), ITU-R F.699 (Antennas), MIL-STD-188-125-1 (EMP), ANSI/IEEE Std 145, ВНТП-Р, СН РК 4.04, IEC 61000-2-9.

Реальные объекты РК (открытые источники): РЛС «Дарьял-У» Сары-Шаган (СПРН, аренда РФ), мобильные 5Н69 «Утёс-Т» Усть-Каменогорск, П-18 Талды-Курган, объекты КНБ ВПВО Алматы, узел СПРН Балхашский.