Ραντάρ MESA και 737AEW&C: Τα προβλήματα και οι λύσεις τους

4 Φεβρουαρίου 2011

Η κεραία του ραντάρ MESA στο πρώτο Boeing 737AEW&C της Τουρκικής Πολεμικής Αεροπορίας, στο Φάρνμπορο στις 22 Ιουλίου 2010. Τα στοιχεία ακτινοβολίας της διάταξης “endfire” βρίσκονται στο δάπεδο του οριζόντιου τμήματος του “Τ”. Τα τμήματα T/R βρίσκονται στην οροφή της ατράκτου του αεροσκάφους. («ΕΑ&Τ»/ Β.Α. Παγώτσης)

Τα αίτια των προβλημάτων του ραντάρ Διάταξης Ηλεκτρονικής Σάρωσης Πολλαπλού ρόλου (MESA) –το οποίο εξοπλίζει τα 4 αεροσκάφη έγκαιρης προειδοποίησης και ελέγχου Boeing 737AEW&C της Τουρκικής Πολεμικής Αεροπορίας υπό παραγγελία– απεκάλυψε η Northrop Grumman στο “Aviation Week & Space Technology”, καθώς η Βασιλική Αυστραλιανή Πολεμική Αεροπορία (RAAF) θέτει σε υπηρεσία τα αεροσκάφη του τύπου, με πενταετή καθυστέρηση. Η αποκάλυψη επιβεβαιώνει την υπόθεση του περιοδικού «Ελληνική Άμυνα» τον Ιανουάριο του 2009 (σελ. 68-73) κατά την οποία: «Πιθανή πηγή των προβλημάτων [...] είναι η εξωτική διάταξη τύπου “endfire” ή παράλληλης δέσμης, στην οροφή του “T” μήκους 10,8m και ύψους 3,35m.»

Η διάταξη “endfire” αποκαλείται από την NG «Ψηλό Καπέλο» (Top Hat) και χρησιμοποιείται για την κάλυψη του πρόσθιου και οπίσθιου τόξου 60°, παρέχοντας πλήρη σάρωση 360° σε συνδυασμό με τις δύο συμβατικές, επίπεδες διατάξεις πλευρικής εκπομπής (“broadside”) ηλεκτρονικής σάρωσης, οι οποίες καλύπτουν από 120°. Κατά την ανάρτηση του AW&ST ο μακρύς, στενός, κενός θόλος στην κορυφή της κεραίας διατομής σχήματος “T” ήταν προσεκτικά διαμορφωμένος για να συμβάλλει στον σχηματισμό της δέσμης, λειτουργώντας ως ηχείο. Ο αρχικός θόλος όμως ήταν 4in (101,4mm) χαμηλότερος από το απαιτούμενο, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση των σημάτων ραντάρ.

Διατάξεις “endfire” σπανιότατα χρησιμοποιούνται σε ραντάρ, επειδή η επίτευξη υψηλής απολαβής (gain) απαιτεί υπερβολικό μήκος. Έτσι, η θεωρία αναπτυσσόταν από τους μηχανικούς για την κατασκευή του συγκεκριμένου ραντάρ, του οποίου η κεραία “Τ” τροφοδοτείται από περισσότερα των 1.000 στοιχείων ακτινοβολίας (radiators). Οι σειρές εκατοντάδων στοιχείων ακτινοβολίας της διάταξης “endfire” εκπέμπουν απευθείας προς τα επάνω, από την «κλίνη νυχιών» στο δάπεδο του θόλου της κορυφής του “Τ”.

Το υπόδειγμα της κεραίας, το οποίο επινοήθηκε στα αρχικά στάδια του προγράμματος, «υπέδειξε πως χρειαζόταν να υπάρχει διαχωρισμός 10in [25,4cm] ανάμεσα στην ακτινοβόλα επιφάνεια και στην οροφή της κοιλότητας του θόλου», δήλωσε στο AW&ST ο Μπομπ Χέντριξ της NG. «Ο διαχωρισμός αυτός αποδείχθηκε ανεπαρκής στη διάρκεια των δοκιμών, προκαλώντας τον μερικό επανασχεδιασμό του θόλου και αναστάτωση στο πρόγραμμα.»

Στις συμβατικές διατάξεις, η εκπομπή από τα επιμέρους στοιχεία ακτινοβολίας σε φάση συνεπάγεται εποικοδομητική συμβολή των σημάτων και σχηματισμό της κύριας δέσμης, κάθετα στην πλατύτερη πλευρά της (“broadside”). Στην περίπτωση της διάταξης “endfire” κάθε εγκάρσια σειρά στοιχείων εκπέμπει εκτός φάσης –ή με διαφορά φάσης 180°– από την προηγούμενη, με αποτέλεσμα η συμβολή των σημάτων τους να είναι καταστροφική κάθετα και εποικοδομητική κατά μήκους του επιπέδου της προς αμφότερα τα άκρα. Στην προκειμένη περίπτωση, το υπερβολικά στενό διάστημα δεν επέτρεπε την ενίσχυση και τον κατάλληλο σχηματισμό της δέσμης από τις διαδοχικές σειρές στοιχείων ακτινοβολίας. Οι σχεδιαστές δημιούργησαν πρόγραμμα λογισμικού για την άνοδο της οροφής του θόλου, η οποία όμως προκάλεσε αεροδυναμική επίπτωση που έπρεπε να προσδιορισθεί και να αντισταθμισθεί, απαιτώντας πρόσθετες δοκιμές σε σήραγγα και προσθέτοντας στην καθυστέρηση.

«Αυτά τα τμήματα Τ/R [Εκπομπής/ Λήψης] L-ζώνης [1-2GHz] είναι πολύ υψηλής ισχύος επειδή πρέπει να βλέπουν εκατοντάδες μίλια προς όλες τις κατευθύνσεις», δήλωσε ο Χέντριξ. «Τα μαχητικά έχουν πιο περιορισμένη σάρωση και δεν χρειάζεται να κοιτάζουν τόσο βαθιά. Τώρα έχουμε πολύ σταθερό υλικό και λογισμικό έτσι ώστε να μπορούμε να κάνουμε πολλές βελτιώσεις –ίσως σε παράθυρο 10 ετών– με μετατροπές λογισμικού.»

Το δεύτερο, μεγαλύτερης διάρκειας πρόβλημα ήταν η τελειοποίηση του λογισμικού για τις βασικές αποστολές και ικανότητες του αυστραλιανού προγράμματος Wedgetail, οι οποίες εξελίσσονταν συνεχώς καθώς η τεχνολογία ραντάρ ηλεκτρονικής σάρωσης ωρίμαζε. Ο Χέντριξ δήλωσε σχετικά:

«Έπρεπε να βελτιστοποιήσουμε την επεξεργασία ραντάρ και IFF για να τραβά μικροσκοπικούς στόχους από υπόβαθρα [ανεπιθύμητων αντανακλάσεων]. Αντιμετωπίζεις πάντα την πρόκληση του ρυθμού ψευδών συναγερμών. Πρέπει να το μειώσεις αυτό για τους χειριστές επιτήρησης.»