Az AESA radarokat általában a taktikai radarrendszer leginnovatívabb és technológiailag legfejlettebb típusának tekintik, és szinte elengedhetetlenné váltak a modern vadászrepülőgépek számára. A 4.++ és a következő generációs vadászgépek aktív elektronikus letapogatású radarral – Active Electronically Scanned Array (AESA) – radarral készülnek és mellette sok régebbi vadászgépet utólag szerelnek fel AESA radarral.

A hagyományos M-scan vadászgép radarok mechanikusan mozgatják az antennát és ezzel a radar sugárnyalábot. Ehhez összetett és erőteljes mechanizmusra van szükség az antenna gyors és pontos mozgatásához, néha nagy túlterhelésű manőver közben. Ezek a hagyományos M-scan radarok egyetlen radarnyalábot állítanak elő és általában rögzített frekvenciákon működnek, gyakran viszonylag korlátozott frekvencia agilitással. Nem képesek egyszerre levegő-levegő és levegő-föld üzemmódban működni. A hagyományos radarok egyetlen adót/vevőt használnak, ami potenciálisan megbízhatósági probléma is.

Az elektronikusan letapogató AESA radarok elektronikus fáziseltolással – nagy sebességgel – mozgatják a radarsugár nyalábját, az egyes gallium-arzenid, vagy újabban gallium-nitrid – GaAs vagy GaN – félvezető elemektől érkező jelek közötti időbeli különbségeket használva a radarnyaláb kialakításához és irányításához, az antenna fizikai mozgatása helyett. Kétféle elektronikusan letapogató vagy fázisvezérelt radar létezik – passzív és aktív (PESA és AESA), de a PESA radarok viszonylag szerény hatótávolságúak, gyakran nehezek és hűtési problémáik vannak. A PESA radarokat ma már technológiai zsákutcának tekintik, és az AESA radarok uralják a vadászgép fedélzeti radarok piacát. Tehát mi az AESA radar, és miért válik az AESA technológia mindenütt elterjedtté?

Az első észlelés és első lövés lehetősége

A légiharc alapvetően az ellenséges gép lelövéséről szól anélkül, hogy a vadászgép önmagát kitenné az ellenség tüzének. Ez azt jelenti, hogy először meg kell látni az ellenséges repülőgépet, majd egy rakéta indításával meg kell semmisíteni a célt anélkül, hogy az ellenséges pilóta meglátna téged, és szintén rakétát indítana. Sokféle dolog épül be ebbe a képességbe, beleértve a saját gép radar-keresztmetszetét, a rakéta hatótávolságát és a bevetési szabályokat, de a radar alapvető fontosságú a fenti kifejezés „első észlelés” részében. A radarnak kellő pontossággal meg kell találnia az ellenséges repülőgépet a háromdimenziós térben, hogy képes legyen beavatkozni, biztosítva az úgynevezett „rakéta rávezetés minőségű célkövetést”. A szakemberek egyetértenek abban, hogy az AESA radarok ezt jobban teljesítik, mint a hagyományos mechanikusan pásztázó radarok.

A legtöbb AESA radar rögzített antennát használ, amely több GaAs, vagy GaN szilárdtest adó/vevő modul (TRM) mátrixából áll, amelyek mindegyike hatékonyan önálló antennaként működik, amely képes individuális jelet generálni és kisugározni. Az AESA radarantenna-rács részrácsokra osztható, amelyek képesek több független nyaláb generálására is. Ezek a nyalábok egymásba illeszthetők, így a radar több egyidejű radarmódot támogathat, beleértve a levegő-levegő keresést és követést, a földön mozgó cél jelzését és követését, a valós térképezést, a szintetikus apertúra radar (SAR) térképezését és a tengerfelszínen történő keresést. Egy kétüléses repülőgépen, mint például a Boeing F/A-18F Super Hornet, ez azt jelenti, hogy az első pilótafülkében lévő pilóta levegő-levegő feladatot végezhet, míg a hátsó pilótafülke fegyverrendszer-tisztje egyidejűleg levegő-föld támadást indíthat és a radar mindkettőjük munkáját támogatja.

Az AESA radar általában raszteres pásztázást végez, de vékony ceruzaméretű nyalábot használ, keskenyebb és nyújtottabb főszirmot biztosítva, mint egy tipikus mechanikusan pásztázó radar. Mivel nagyon nagy sebességgel tud szkennelni, több energiát tud kisugározni ebben a „sűrűbb” sziromban és rövidebb késleltetéssel. De mivel több nyalábot is képes előállítani, nem kell megvárnia, amíg egy pásztázó sugár újra végépásztázza a teret és elér egy célhoz. Ehelyett az AESA radar prioritást állíthat fel és pásztázhat az első észlelés körül, vagy „találhat”, és gyorsan összeállíthatja a célkövetési információkat, így jobb minőségű célkövetést biztosít nagyobb hatótávon. Alternatív megoldásként az egyik nyaláb folyamatosan egy célt követhet, ahelyett, hogy minden raszteres pásztázással visszatérne a célhoz, míg a többi nyaláb máshol pásztáz. Ez javítja a felbontást, és lehetővé teszi több cél folyamatos követését, vagy a térben elkülönülő célok követését a teljesítmény romlása nélkül.

Az AESA radar általában minden impulzussal megváltoztatja a frekvenciáját, általában véletlenszerű sorrendet használva és a jelkibocsátását szélesebb frekvencia-tartományra szétoszthatva, ami megnehezíti a kisugárzás észlelését, a radar helymeghatározását vagy a zavarását. Ez, valamint az a tény, hogy az AESA nem rendelkezik rögzített impulzusismétlési frekvenciával, alacsony valószínűséggel felderíthető radarrá teszi, vagyis lopakodóbb a hagyományos radarokhoz képest. Az egyes adó/vevő modulok viszonylag kis teljesítménnyel működnek, és gondosan testre szabhatók, nem használnak fel több átviteli teljesítményt, mint amennyi az egyes célokhoz szükséges információk megszerzéséhez szükséges. Ez szükségtelenné teszi a nagy feszültségű tápegységet, és tovább csökkenti annak esélyét, hogy a radar jeleit ellenséges erők észleljék. Mivel az egyes modulok egymástól függetlenül működnek, egyetlen adó/vevő modul meghibásodása nem lesz jelentős hatással a rendszer általános teljesítményére. Még számos modul meghibásodása sem akadályozza meg a radar működését, hanem a teljesítmény enyhe romlását eredményezi. A meghibásodás lehetősége pedig kisebb, mint egy hagyományos radar esetében, mivel a mozgó alkatrészek hiánya jelentősen javítja a megbízhatóságot és csökkenti a fenntartási költségeket.

Sok jelenlegi AESA radar nem sokkal nehezebb, mint a hagyományos mozgó radarok. Általában elmondható, hogy az AESA radarok közel állnak a plug-and-play frissítési lehetőséghez, bár ehhez a radarhoz némileg növelni kell a hűtés és elektromos kapacitást, valamint gyakran meg kell erősíteni a repülőgép törzs mellső részét. A modern vadászgép radaroktól azt várják, hogy többre legyenek képesek, mint egyszerűen megtalálni és azonosítani a levegőben lévő célokat, és támogatni a rakétákat repülés közben. Az AESA antennák nagy sávszélességű adatkapcsolatok létrehozására is használhatók repülőgépek és más rendszerek között. A fejlett AESA radarok hasznos elektronikai támadási képességet is kínálnak.

Az AESA radarnak van egy jelentős hátránya: korlátozott látómezeje (FOV). Jelenleg egy szabványos lapos fázisú AESA antenna maximális látószöge 120ﹾ körül van. Mechanikus mozgató rendszerrel kiegészítve az AESA radar korlátozott látószöge jelentősen növelhető.

Az Eurofighter lassan alkalmazkodott az AESA technológiához, valószínűleg azért, mert a mechanikusan pásztázó Captor radarja a világ legfejlettebb „M-scan” radarja volt, könnyű antennával, nagy és erős motorokkal és robusztus himbával, amelyek lehetővé tették az antenna nagy pontosságú és nagyon gyors mozgatását. A keresési mintát „visszahurkolással” tarkíthatja, hogy magas prioritású célpontokat érjen el, ahelyett, hogy állandó raszteres pásztázási mintában ragadna, mint sok hagyományos mechanikusan pásztázó radar. Az Eurofighter Typhoon megalkotásakor az Euroradar úgy gondolta, hogy az AESA még nem igazán áll készen, de a kereskedelmi rádiófrekvenciás technológia kevésbé költséges és hatékonyabb frissítési lehetőséget kínál, vagy új radarként a késői gyártású repülőgépek számára.

Egy tapasztalt Luftwaffe Typhoon pilóta még 2018 novemberében is azt mondta, hogy nem találta magát egyetlen egyszer sem olyan helyzetben, hogy E-scan radarra vágyott volna vagy szüksége lett volna rá. Kiemelte az M-scan radar kiváló teljesítményét és képességeit az Eurofighteren és hangsúlyozta, hogy szívesebben venné a passzív infravörös fedélzeti PIRATE IRST berendezést, amely hiányzott a német Eurofightereken, inkább kiegészítette volna a meglévő radart egy Litening lézer célmegjelölő berendezéssel, hogy passzív, nagy hatótávolságú vizuális azonosítási képességet biztosítson. Ezzel szemben az Egyesült Királyság légierejének (RAF) Typhoon pilótái közül néhány, akik már régóta rendelkeznek Pirate- és Litening berendezésekkel úgy vélik, hogy az M-scan radar a teljes elavulás szélén áll, mivel a mechanikusan pásztázó radarok eredendően sebezhetőbbek a zavarásokkal szemben, képtelenek teljes mértékben kiaknázni az új fegyverek teljesítményét és képességeit, beleértve a Meteor BVRAAM-ot is.

A Leonardo vállalat kifejlesztette a következő generációs ECRS.Mk 0-ás típusjelölésű Captor-E AESA radart, amely mechanikus himbával van felszerelve, hogy jobb szöglefedettséget és teljesítményt biztosítson. Ezzel a radarral szerelik fel a Qatari Typhoonokat is, valamint a továbbfejlesztett ECRS.Mk 1-es továbbfejlesztett német és spanyol, valamint minden újonnan épített német Typhoont.

Az Egyesült Királyság a még fejlettebb AESA radart alkalmazza egyes Tájfunjai fedélzetén. Bár a Leonardo ECRS.Mk 2-ét gyakran a Captor család tagjaként írják le, a korábban „Radar Two” néven ismert új radarnak nincs hardveres hasonlósága a korábbi változatokkal és a tápegységtől kezdve teljesen új.

A francia Rafale-t eredetileg a Thales RBE2-vel, egy PESA radarral szállították, amely mindazonáltal lenyűgöző képességet mutatott a levegő-levegő és levegő-föld üzemmódban egyidejű működéskor, valamint a mechanikusan pásztázó radarokhoz képest jó szervizelhetőségi és megbízhatóság előnyökkel bír. A PESA radar hátrányai azonban az RBE2AA gyors kifejlesztéséhez vezettek, amely az eredeti RBE2 PESA radar AESA variánsa, és ennek eredményeként a Rafale 2014-től már AESA radarral rendelkezik. A Rafale orrának kis mérete miatt csak körülbelül 830 adó/vevő modul fért el, ami nagyjából fele a Typhoon radarjában használt félvezető elemeknek. Bár a svéd Gripen-E a Leonardo Raven radart használja, a Saab kifejlesztett egy saját gyártású, GaN-alapú AESA radart, amely 2020 áprilisában repült, és amelyet a Gripen-C/D frissítéseként ajánlottak fel az üzemeltetőknek.

Oroszország mutatta be az első olyan szolgálatban lévő vadászgépet a Mikojan MiG-31 Foxhound-ot, amely a Tihomirov (NIIP) BRLS-8B Zaslon PESA radart használta, akárcsak a NIIP N011M Bars a Szu-30MKI vadászgépen és a Su-35BM-re szerelt N035 Irbis radar. A NIIR Fazotron számos AESA változatot fejlesztett ki Zsuk radarjából, de egyiket sem helyezték üzembe, míg a Tihomirov NIIP N036 Bjelka nem állt szolgálatba a Szuhoj Szu-57-es fedélzetén.

A kínai AESA radarprogramok pontos állapota nem világos. A Shenjang J-16 (Szu-27/30 másolat) AESA radarral rendelkezik, és az alkalmazási teszt és értékelés utolsó szakaszában van. Az izraeli segítséggel fejlesztett Chengdu J-10-es későbbi változatairól úgy gondolják, hogy NRIET KLJ-10 AESA radarral vannak felszerelve. A régebbi KLJ-7A (1478-as típusú) radar két AESA-változatát társították az új JF-17 Block-3-hoz, az egyiket mechanikus mozgatóval, a másikat pedig két kiegészítő oldalra néző antennával a látómező növelése érdekében. Hasonló módon használják a Type 1475-ös radart a Chengdu J-20-as lopakodó vadászgépen.

Hogy néz ki a jövő?

Egyelőre nem világos, hogy a továbbfejlesztett vadászgép-fedélzeti radarok új generációját látjuk-e, vagy egy teljesen újfajta, sokkal integráltabb érzékelőt. Ha figyelemmel kísérjük a radarok új verzióit, akkor azt várhatjuk, hogy a jelenlegi generáció legjobb és legfejlettebb képességeit testesítik meg és valószínűleg fokozottan használják a gallium-nitrid (GaN) félvezetőket, amelyek szélesebb erősítési tartománnyal bírnak, mint a gallium-arzenid (GaAs) félvezetők. A technológia fejlődésével a jövőbeli AESA radarok és más érzékelők a repülőgép különböző helyein a borításába ágyazva biztosítják a repülőgép körüli teljes szöglefedettséget. Mások azonban úgy vélik, hogy a következő generációs vadászgépek érzékelői valószínűleg szorosabban integrálódnak, ahogy ezt a Leonardo UK által vezetett Integrated Sensors And Non-Kinetic Effects and Integrated Communication System[1] (ISANKE & ICS) kutatások mutatják.

Az integrált érzékelők és nem kinetikus hatások rendszer, valamint integrált kommunikációs rendszer (ISANKE és ICS) lesz az Egyesült Királyság 6. generációs jövőbeli harci gépének a szíve. A hagyományos egyesített érzékelő rendszerekkel ellentétben az ISANKE többfunkciós rádiófrekvenciás (RF) és elektro-optikai (EO) érzékelő és nem kinetikus hatáscsomópontok teljesen integrált hálózata a teljes repülőgépvázon.

Ezek a csomópontok együttesen az elektromágneses spektrum egészéről gyűjtenek információkat, amelyeket aztán kifinomult fúziós algoritmusok segítségével kombinálnak. Az eredmény egy átfogó helyzetismeret kép, amely a pilóta számára komplex információt biztosít a csatatérről és valós információs előnyt biztosít a harcban.

Az ISANKE mellett a Tempest alapplatform egy teljesen integrált kommunikációs rendszerrel (ICS) is fel lesz szerelve, amely többféle taktikai kommunikációt és biztonságos adatkapcsolati rendszert foglal magában. Az ICS az a hálózat, amely lehetővé teszi a gyors információcserét a Tempest köteléken keresztül az ISANKE fúziós képességeinek kihasználása érdekében. Az ICS azt is lehetővé teszi a Tempest számára, hogy információkat osszon meg a szélesebb haderővel, ami információs előnyt jelent egy több tartományon átívelő művelet során.

Az ISANKE komplex érzékelő rendszer szorosan integrálva lesz az előre néző radarral. Ezt a radart eredetileg Multi-Function Radio Frequency System (MFRFS) néven is emlegették, amely négyszer olyan pontos, mint a meglévő radarok. Azt állították, hogy az új radar másodpercenként annyi adatot tud gyűjteni, mint Edinburgh város internetes forgalma. A radar által gyűjtött adatmennyiséget a nagy teljesítményű számítógépek feldolgozva átfogó képet készítenek a pilóta számára a harctérről.

Dobos Endre

Kép: Lockheed Martin