Vào nửa sau của những năm 60, rõ ràng là tiềm năng hiện đại hóa của EC-121 Warning Star AWACS trên thực tế đã cạn kiệt. Cabin và động cơ pít-tông bị rò rỉ không cho phép tuần tra ở độ cao lớn và toàn bộ tiềm năng của các radar trên tàu. Việc sử dụng hai loại radar khác nhau để quan sát bán cầu dưới và trên đã làm giảm đáng kể chất lượng khí động học của máy bay và làm tăng trọng lượng của thiết bị. Ngoài ra, để phục vụ cho các trạm khác nhau, cần có người điều hành riêng, do đó, theo những sửa đổi mới nhất của Ngôi sao cảnh báo, số lượng thành viên phi hành đoàn lên tới 26 người và hầu hết trong số họ chỉ tham gia bảo dưỡng thiết bị liên lạc và radar. Mặc dù trong những năm 60, người ta đã cố gắng chuyển phần tử cơ sở của thiết bị từ các thiết bị điện chân không sang các phần tử bán dẫn, các trạm radar được tạo ra trong những năm 40-50 chứa một số lượng đáng kể các ống điện tử, khiến chúng rất cồng kềnh, tốn nhiều năng lượng và không đáng tin cậy lắm.
Vào đầu những năm 70, những thành tựu trong lĩnh vực chế tạo máy bay và thiết bị điện tử thể rắn đã cho phép chế tạo máy bay AWACS hạng nặng có khả năng tuần tra dài ngày ở độ cao 7-9 km và sử dụng tối ưu khả năng của radar giám sát. Tính toán cho thấy radar ở độ cao 9000 m sẽ có tầm quan sát lên tới 400 km. Như đã đề cập ở phần thứ hai, vào những năm 60, máy bay EC-121L AWACS với radar AN / APS-82, có ăng-ten quay trong một bộ phận hình đĩa, đã được thử nghiệm tại Hoa Kỳ. Vì một số lý do, phiên bản này không được chế tạo hàng loạt, nhưng ngay cả sau đó, rõ ràng là "bộ lấy radar hàng không" với một ăng-ten xoay phía trên thân máy bay có triển vọng lớn.
Do thực tế rằng vào những năm 70 đã đạt được sự ngang bằng về tên lửa-hạt nhân giữa hai siêu cường, các nhà chiến lược phương Tây không còn sợ các máy bay ném bom tầm xa của Liên Xô, vốn đã mờ nhạt vai trò của họ, mà là sự đột phá của các sư đoàn xe tăng và súng trường cơ giới. của Ban Nội chính về quốc phòng của NATO ở Châu Âu. Sự vượt trội của Liên Xô và các nước Hiệp ước Warsaw về vũ khí thông thường là chống lại vũ khí hạt nhân chiến thuật và máy bay chiến đấu-ném bom. Rõ ràng là để thực hiện các cuộc không kích chống lại xe tăng Liên Xô đang lao tới eo biển Manche và phá vỡ thông tin liên lạc mà không cần có ưu thế trên không. nói một cách nhẹ nhàng thì thật là khó. Người Mỹ và đồng minh của họ cần một máy bay AWACS với radar mạnh, có khả năng thực hiện các cuộc tuần tra dài ngày ở độ cao lớn và thông báo kịp thời về sự tiếp cận của máy bay đối phương và chỉ đạo hành động của máy bay chiến đấu của họ. Đồng thời, người ta cũng chú ý đến các khả năng sử dụng máy bay như một đài chỉ huy trên không, cũng như các đặc điểm của tổ hợp radar.
Như đã đề cập, Ngôi sao Cảnh báo EU-121 đã lỗi thời một cách vô vọng và chiếc E-2 Hawkeye được hạm đội Mỹ sử dụng cho quy mô phòng không của châu Âu và phòng không của Bắc Mỹ không đủ tầm bay và độ cao bay. Ngoài ra, những sửa đổi đầu tiên của Hokai đã gặp phải những vấn đề nghiêm trọng về độ tin cậy của hệ thống điện tử hàng không, và kinh nghiệm vận hành E-2A với radar AN / APS-96 ở Đông Nam Á đã cho thấy khả năng phát hiện mục tiêu trên bề mặt trái đất không có khả năng phát hiện.
Trong nửa sau của những năm 60, Hoa Kỳ đã khởi động chương trình Công nghệ Radar Trên bộ (ORT) để phát triển các radar phát hiện các mục tiêu trên không so với nền của trái đất. Trong khuôn khổ chương trình này, một radar Doppler xung được tạo ra, hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh tốc độ lặp lại của các xung của tín hiệu phát ra với tần số của tín hiệu dội lại. Nói cách khác, tần số Doppler được trích xuất từ một mục tiêu chuyển động dựa trên nền của các tín hiệu phản xạ từ mặt đất.
Việc tạo ra các radar có khả năng hoạt động hiệu quả trên các mục tiêu tầm thấp ở khoảng cách xa gặp rất nhiều khó khăn. Mẫu radar Westinghouse AN / APY-1 tương đối khả thi đầu tiên có rất nhiều thiếu sót. Ngoài các vấn đề khá dễ đoán với độ tin cậy thấp, trạm đã đưa ra rất nhiều serifs sai từ các vật thể trên mặt đất. Ví dụ, trong thời tiết có gió, những tán cây đung đưa được coi là mục tiêu ở độ cao thấp. Để loại bỏ nhược điểm này, cần phải sử dụng một máy tính rất mạnh theo tiêu chuẩn của những năm 70, có khả năng chọn mục tiêu và chỉ hiển thị các vật thể trên không và tọa độ thực của chúng trên màn hình của người điều khiển.
Việc xác định góc phương vị mục tiêu được thực hiện qua nhiều lần quét và so sánh kết quả thu được từ các vị trí khác nhau của mục tiêu theo thời gian và không gian. Chế độ này cho phép bạn nhận được lượng thông tin tối đa, nhưng phạm vi là tối thiểu. Khi phạm vi phát hiện của các mục tiêu ở xa quan trọng hơn thông tin về độ cao bay của chúng, nó sẽ chuyển sang chế độ quét Doppler xung mà không xác định góc nâng và không xảy ra quét dọc. Trạm cũng có thể hoạt động ở chế độ trinh sát điện tử thụ động, nhận tín hiệu do radar từ các máy bay khác phát ra.
Ban đầu, đối với máy bay hạng nặng AWACS (Hệ thống kiểm soát và cảnh báo trên không) mới, tương tự với boong E-2 Hawkeye, người ta đã lên kế hoạch tạo ra một nền tảng chuyên dụng mới với 8 động cơ phản lực cánh quạt General Electric TF34, được nhóm thành từng cặp. Những động cơ này được lắp đặt trên máy bay cường kích A-10 Thunderbolt II và máy bay chống ngầm S-3 Viking ra mắt vào đầu những năm 70 trong loạt phim này. Tuy nhiên, tuyến đường này được coi là quá tốn kém, các tính toán cho thấy thiết bị, người điều khiển và ăng ten radar bên ngoài có thể được đặt trên các mẫu máy bay vận tải quân sự hoặc máy bay chở khách tầm xa hiện có. Máy bay Boeing 707-320, được sử dụng rộng rãi vào thời điểm đó, với động cơ Pratt & Whitney TF33-P-100 / 100A (JT3D) bản địa đã được chọn làm cơ sở. Vào thời điểm đó, Không quân Hoa Kỳ đã vận hành máy bay tiếp dầu, máy bay trinh sát, bộ chỉ huy trên không và các phương tiện vận tải và hành khách dựa trên Boeing 707.
Với trọng lượng cất cánh tối đa khoảng 157.300 kg, máy bay có khả năng ở trên không mà không cần tiếp nhiên liệu trong 11 giờ. Tốc độ tối đa đạt 855 km / h. Trần nhà là 12.000 mét. Phạm vi tác chiến là 1600 km. Tuần tra thường được thực hiện ở độ cao 8000-10000 mét với tốc độ 750 km / h.
Hai nguyên mẫu đầu tiên được chế tạo được gọi là EC-137D. Máy bay AWACS nối tiếp nhận được chỉ số E-3A Sentry (tiếng Anh là Sentry). Việc chế tạo máy bay của hệ thống AWACS bắt đầu vào năm 1975. Chỉ trong 8 năm, 34 chiếc máy cải tiến E-3A đã được chế tạo.
E-3A Sentry
Chiếc máy bay đầu tiên năm 1977 đi vào Cánh cảnh báo sớm trên không số 552 đang hoạt động tại Căn cứ Không quân Tinker ở Oklahoma. 27 máy bay AWACS đã được giao cho Tinker. Bốn trong số chúng trên cơ sở thay đổi tuần tra Viễn Đông và đóng tại căn cứ không quân Kadena ở Nhật Bản, hai chiếc nữa tại căn cứ không quân Elmendorf ở Alaska. Sau khi bắt đầu giao máy bay E-3A, tích hợp với hệ thống phòng không của Hoa Kỳ và Canada, việc ngừng hoạt động hàng loạt các máy bay E-121 AWACS lỗi thời bắt đầu. Mặc dù ban đầu có độ tin cậy thấp của radar và các vấn đề trong việc liên kết với hệ thống phòng không tập trung của Bắc Mỹ, máy bay điều khiển và cảnh báo sớm mới ban đầu đã chứng tỏ tiềm năng cao trong việc phát hiện máy bay ném bom Liên Xô và nhắm mục tiêu máy bay đánh chặn vào chúng.
Ngoài Không quân Mỹ, AWACS của lần sửa đổi đầu tiên đã được cung cấp cho các đồng minh NATO; tổng cộng, 18 chiếc E-3A đã được gửi tới châu Âu. 1984 đến 1990 5 chiếc E-3A với thiết bị liên lạc và radar bị cắt ngắn đã được bán cho Ả Rập Xê Út. Iran vào cuối những năm 70 cũng đã đặt hàng 10 chiếc AWACS, nhưng sau khi Shah bị lật đổ, đơn hàng này không thể thực hiện được. Tổng số từ năm 1977 đến năm 1992 68 chiếc thuộc dòng E-3 Sentry đã được sản xuất.
Năm 1982, các máy bay dự định hoạt động tại nhà hát tác chiến châu Âu được trang bị hệ thống vận hành để truyền thông tin chiến thuật JITIDS, giúp nó có thể trao đổi không chỉ thông tin bằng giọng nói mà còn truyền thông tin tượng trưng được hiển thị trực quan ở khoảng cách lên đến 600. km. Việc sử dụng thiết bị này giúp đơn giản hóa đáng kể sự tương tác với máy bay chiến đấu và giúp nó có thể kiểm soát hành động của hàng chục tên lửa đánh chặn.
Phần đáng chú ý nhất của máy bay AWACS là một tấm chắn radar trong suốt bằng nhựa hình đĩa quay được gắn trên hai giá đỡ 3,5 mét phía trên thân máy bay. Bên trong một đĩa nhựa nặng khoảng 1,5 tấn, đường kính 9,1 mét và dày 1,8 mét, ngoài một dải ăng-ten thụ động quét điện tử, các ăng-ten của hệ thống nhận dạng bạn-thù và thiết bị liên lạc được lắp đặt. Ăng-ten có thể hoàn thành một cuộc cách mạng hoàn toàn trong 10 giây. Việc làm mát ăng ten chính của radar và các thiết bị khác được thực hiện bằng luồng không khí tới qua các lỗ đặc biệt. Thiết bị vô tuyến và liên lạc, phức hợp máy tính và các phương tiện hiển thị thông tin tiêu thụ điện nhiều hơn nhiều lần so với thiết bị của chiếc Boeing 707-320 cơ sở. Về vấn đề này, công suất của máy phát điện trên E-3A đã được tăng lên 600 kW.
Half radar fairing
Mặc dù máy bay được tạo ra chủ yếu cho các hoạt động bên ngoài Hoa Kỳ, trang bị bao gồm các hệ thống SAGE và BUIC được thiết kế để dẫn đường tự động cho các máy bay đánh chặn trên lãnh thổ Bắc Mỹ. Hệ thống con xử lý dữ liệu của 23 máy bay đầu tiên, được xây dựng trên cơ sở máy tính IBM CC-1 với tốc độ xử lý dữ liệu 740.000 lần hoạt động mỗi giây, cung cấp khả năng theo dõi ổn định lên đến 100 mục tiêu cùng lúc. Thông tin mục tiêu được hiển thị trên 9 màn hình. Máy tính IBM CC-2 được cài đặt trên chiếc máy bay sản xuất thứ 24 có bộ nhớ chính là 665.360 từ. Máy bay này cũng đã giới thiệu một hệ thống tích hợp trao đổi bí mật thông tin chiến thuật giữa máy bay AWACS, máy bay chiến đấu và các điểm kiểm soát mặt đất. Nó cung cấp các kênh liên lạc nhanh chóng và an toàn cho hàng nghìn người dùng.
Nơi làm việc của nhà điều hành của British Sentry AEW.1
Các trạm làm việc của các nhà điều hành radar và thông tin liên lạc được đặt thành ba hàng ngang cabin ngay sau buồng lái và khoang điện tử hàng không. Phía sau họ là nơi làm việc của sĩ quan kiểm soát và khoang của kỹ sư bay. Ở phía sau có nhà bếp và các khu vực tiếp khách. Số lượng của phi hành đoàn có thể là 23 người, trong đó bốn nhân viên bay, còn lại là nhân viên điều hành và nhân viên kỹ thuật.
Nhưng ngay cả với một radar mạnh mẽ và hệ thống máy tính hiện đại vào thời điểm đó, khả năng chiếc E-3A đầu tiên nhìn thấy các mục tiêu bay thấp so với nền của trái đất là rất thấp. Do đó, các thiết bị trên máy bay AWACS đã trải qua quá trình sửa đổi. Nhiệm vụ trang bị vũ khí hiệu quả cho các mục tiêu trên không so với nền của bề mặt trái đất đã được giải quyết sau khi lắp đặt radar AN / APY-2 tầm 10 cm cải tiến trên máy bay. Trên các máy bay AWACS hiện đại hóa, ngoài việc tăng tiềm năng năng lượng của radar, sức mạnh của máy tính còn tăng lên. Khối lượng của các đơn vị xử lý tín hiệu kỹ thuật số gần bằng 25% trọng lượng của chính radar - hơn 800 kg. Tổng trọng lượng của thiết bị radar xấp xỉ 3,5 tấn. Radar AN / APY-2 có khả năng chống nhiễu cao do mức độ thấp của các thùy phía sau và bên của mẫu định hướng ăng ten.
Radar AN / APY-2 có thể hoạt động ở một số chế độ:
1. Pulse-Doppler mà không cần quét chùm tia trong mặt phẳng thẳng đứng.
2. Pulse-Doppler với chức năng quét tia ở độ cao để ước tính độ cao bay của các mục tiêu trên không.
3. Tìm kiếm trên đường chân trời, với tín hiệu bị cắt bên dưới đường chân trời mà không có lựa chọn Doppler.
4. Khảo sát mặt nước bằng xung ngắn (để triệt tiêu phản xạ từ mặt biển).
5. Tìm hướng thụ động của các nguồn gây nhiễu trong dải tần của radar AN / APY-2.
Cũng có thể kết hợp tất cả các chế độ trên trong bất kỳ tổ hợp nào.
Phiên bản hiện đại hóa, được chỉ định là E-3B, đã được xây dựng từ năm 1984. 24 máy bay E-3A đã được chuyển đổi thành sửa đổi này. Đồng thời với radar, các phương tiện phát hiện thụ động đã được phát triển, ghi lại hoạt động của các radar trên tàu và các hệ thống kỹ thuật vô tuyến hàng không khác.
Máy bay được nâng cấp lên cấp AWACS Block 30/35, nhận được một trạm trinh sát điện tử AB / AYR-1. Nhìn bề ngoài, chúng khác với những sửa đổi trước đó bởi ăng-ten bên cạnh (ở bên phải và bên trái), kích thước xấp xỉ 4x1 mét, nhô ra ngoài khoảng 0,5 mét so với đường viền thân máy bay. Ngoài ra còn có ăng-ten ở mũi và đuôi của máy bay. Nhà ga bao gồm 23 mô-đun với tổng trọng lượng 850 kg. Sau khi lắp đặt trạm RTR trên máy bay, cần phải trang bị nơi làm việc cho người điều hành khác. Ngoài các máy bay của Không quân Mỹ, các máy bay AWACS của NATO cũng trải qua một đợt sửa đổi tương tự.
Trạm này dựa trên hai máy thu kỹ thuật số được kết hợp bởi một bộ xử lý. Ngoài việc đo tần số tức thời, thực hiện tìm hướng biên độ và nhận dạng tham số của loại nguồn bức xạ bị đánh chặn. Theo dữ liệu được công bố trên các nguồn mở, hệ thống nhận dạng AB / AYR-1 có khả năng xác định hơn 500 loại radar mặt đất và trên không. Trạm hoạt động ở dải tần 2-18 GHz, cung cấp khả năng quét vòng tròn trong khu vực 360 độ và tìm hướng của các nguồn phát xạ vô tuyến với sai số không quá 3 độ ở khoảng cách 250 km. Hiệu suất của nó là khoảng 100 nhận dạng các nguồn bức xạ trong 10 s. Phạm vi hoạt động tối đa của thiết bị vô tuyến do thám AB / AYR-1 trên các nguồn tín hiệu mạnh vượt quá 500 km.
Tiếp theo biến thể E-3B, E-3C xuất hiện, có hệ thống điện tử hàng không cải tiến. Trên mô hình này, ngoài các máy tính mới, hiệu suất cao hơn, radar dẫn đường APS-133 và thiết bị liên lạc kỹ thuật số AIL APX-103 IFF / TADIL-J đã được lắp đặt. Trong lần sửa đổi này, thiết bị hiển thị thông tin radar cũng được cập nhật. Tất cả các màn hình ống tia âm cực đã được thay thế bằng các tấm plasma hoặc LCD.
Máy bay AWACS Sentry AEW.1 của Anh, đi kèm với máy bay đánh chặn Tornado F.3
Việc sửa đổi với động cơ CFM International CFM56-2A cho Không quân Anh nhận được ký hiệu E-3D (Sentry AEW.1). Chiếc đầu tiên được bàn giao cho RAF vào tháng 3 năm 1991, tổng cộng, Vương quốc Anh đã đặt mua 7 chiếc. Bốn máy bay AWACS E-3F có cùng động cơ nhưng khác hệ thống điện tử hàng không đã được Pháp mua.
Hiện đại hóa E-3 Sentry tại căn cứ không quân Tinker
Năm 2003, Hoa Kỳ đã phân bổ 2,2 tỷ USD để hiện đại hóa hạm đội Sentry hiện có. Chiếc E-3G đầu tiên của Không quân Mỹ đạt trạng thái sẵn sàng chiến đấu hoàn toàn vào năm 2015. Người ta có kế hoạch trang bị lại hệ thống AWACS cho tất cả các máy bay Mỹ một nguồn lực bay đủ vào phiên bản này.
