Nella seconda metà degli anni '60, divenne chiaro che il potenziale di modernizzazione dell'EC-121 Warning Star AWACS era praticamente esaurito. La cabina che perde e i motori a pistoni non consentivano pattuglie ad alta quota e il pieno potenziale dei radar di bordo. L'uso di due radar di diverso tipo per la visualizzazione degli emisferi inferiore e superiore ha ridotto significativamente la qualità aerodinamica dell'aeromobile e ha aumentato il peso dell'attrezzatura. Inoltre, per la manutenzione di diverse stazioni, erano necessari i propri operatori, quindi, nelle ultime modifiche della Warning Star, il numero di membri dell'equipaggio ha raggiunto 26 persone e la maggior parte di loro era solo impegnata nella manutenzione delle apparecchiature radar e di comunicazione. Sebbene negli anni '60 siano stati fatti tentativi per trasferire l'elemento base dell'apparecchiatura da dispositivi elettrovuoto a elementi semiconduttori, le stazioni radar create negli anni 40-50 contenevano un numero significativo di tubi elettronici, il che li rendeva molto ingombranti, ad alta intensità energetica e non molto affidabile.
All'inizio degli anni '70, i risultati nel campo della costruzione di aeromobili e dell'elettronica a stato solido hanno permesso di creare un pesante aereo AWACS in grado di pattugliare a lungo termine a un'altitudine di 7-9 km e utilizzare in modo ottimale le capacità di un radar di sorveglianza. I calcoli hanno mostrato che il radar a un'altitudine di 9000 m avrà un raggio di osservazione fino a 400 km. Come già accennato nella seconda parte, negli anni '60, gli aerei EC-121L AWACS con radar AN / APS-82, che avevano un'antenna rotante in una carenatura a forma di disco, furono testati negli Stati Uniti. Per una serie di motivi, questa versione non fu costruita in serie, ma anche allora divenne chiaro che il "picchetto radar aereo" con un'antenna rotante sopra la fusoliera aveva grandi prospettive.
A causa del fatto che negli anni '70 era stata raggiunta la parità missilistica nucleare tra le due superpotenze, gli strateghi occidentali non avevano più paura dei bombardieri a lungo raggio sovietici, il cui ruolo era passato in secondo piano, ma di una svolta da parte di divisioni di carri armati e fucili motorizzati della Direzione Affari Interni della Difesa della NATO in Europa. La superiorità dell'URSS e dei paesi del Patto di Varsavia nelle armi convenzionali era quella di respingere le armi nucleari tattiche e i cacciabombardieri. È chiaro che per sferrare attacchi aerei contro i carri armati sovietici che si precipitano nel Canale della Manica e distruggere le comunicazioni senza avere la superiorità aerea. era, per usare un eufemismo, difficile. Gli americani e i loro alleati avevano bisogno di un aereo AWACS con un potente radar, in grado di effettuare lunghi pattugliamenti ad alta quota e di notificare tempestivamente l'avvicinamento di aerei nemici e dirigere le azioni dei loro aerei da combattimento. Allo stesso tempo, la stessa attenzione è stata posta alle possibilità di utilizzo del velivolo come posto di comando aereo, quanto alle caratteristiche del complesso radar.
Come già accennato, l'EU-121 Warning Star è irrimediabilmente obsoleto e l'E-2 Hawkeye utilizzato dalla flotta americana per la scala del teatro europeo e la difesa aerea del Nord America aveva una portata e un'altitudine di volo insufficienti. Inoltre, le prime modifiche di Hokai hanno avuto seri problemi con l'affidabilità dell'avionica e l'esperienza di funzionamento dell'E-2A con il radar AN / APS-96 nel sud-est asiatico ha dimostrato l'incapacità di rilevare bersagli sullo sfondo della superficie terrestre.
Nella seconda metà degli anni '60, gli Stati Uniti lanciarono il programma Overland Radar Technology (ORT) per lo sviluppo di radar per il rilevamento di bersagli aerei sullo sfondo della terra. Nell'ambito di questo programma è stato creato un radar Doppler a impulsi, che funziona sul principio del confronto della velocità di ripetizione degli impulsi del segnale emesso con la frequenza del segnale di eco riflesso. In altre parole, la frequenza Doppler è stata estratta da un bersaglio in movimento sullo sfondo dei segnali riflessi dal suolo.
La creazione di radar in grado di lavorare efficacemente su bersagli a bassa quota a grande distanza è andata con grandi difficoltà. Il primo campione relativamente funzionante del radar Westinghouse AN / APY-1 aveva molte carenze. Oltre a problemi abbastanza prevedibili con scarsa affidabilità, la stazione ha fornito molti falsi serif da oggetti a terra. Ad esempio, in caso di vento, le chiome degli alberi ondeggianti erano percepite come bersagli a bassa quota. Per eliminare questo inconveniente era necessario utilizzare un computer molto potente per gli standard degli anni '70, in grado di selezionare bersagli e visualizzare solo oggetti aerei reali e le loro reali coordinate sugli schermi degli operatori.
La determinazione dell'azimut del bersaglio viene effettuata a seguito di diverse scansioni e confronto dei risultati ottenuti da diverse posizioni del bersaglio nel tempo e nello spazio. Questa modalità consente di ottenere la massima quantità di informazioni, ma l'intervallo è minimo. Quando il raggio di rilevamento di bersagli distanti è più importante delle informazioni sulla loro altitudine di volo, passa alla modalità di scansione Doppler a impulsi senza determinare l'angolo di elevazione e non avviene alcuna scansione verticale. La stazione può operare anche in modalità di ricognizione elettronica passiva, ricevendo segnali emessi dai radar di altri velivoli.
Inizialmente, per il nuovo velivolo pesante AWACS (Airborne Warning And Control System), per analogia con il ponte E-2 Hawkeye, era prevista la creazione di una nuova piattaforma specializzata con 8 motori turbofan General Electric TF34, raggruppati in coppia. Questi motori sono stati installati sull'aereo d'attacco A-10 Thunderbolt II e sull'aereo antisommergibile S-3 Viking lanciato nei primi anni '70 nella serie. Tuttavia, questa rotta è stata considerata troppo costosa, i calcoli hanno mostrato che l'attrezzatura, gli operatori e un'antenna radar esterna possono essere posizionati su modelli esistenti di aerei da trasporto militare o aerei di linea passeggeri a lungo raggio. Come base fu scelto il Boeing 707-320, ampiamente utilizzato in quel momento, con motori nativi Pratt & Whitney TF33-P-100 / 100A (JT3D). A quel tempo, l'aeronautica americana utilizzava già aerei cisterna, aerei da ricognizione, posti di comando dell'aria e veicoli da trasporto e passeggeri basati sul Boeing 707.
Con un peso massimo al decollo di circa 157.300 kg, l'aereo è in grado di rimanere in volo senza rifornimento di carburante per 11 ore. La velocità massima raggiunge gli 855 km/h. Il soffitto è di 12.000 metri. La portata tattica è di 1600 km. Il pattugliamento viene solitamente effettuato ad un'altitudine di 8000-10000 metri ad una velocità di 750 km / h.
I primi due prototipi costruiti sono conosciuti come EC-137D. L'aereo AWACS seriale ha ricevuto l'indice E-3A Sentry (inglese Sentry). La costruzione degli aeromobili del sistema AWACS è iniziata nel 1975. In soli 8 anni sono state costruite 34 macchine della modifica E-3A.
Sentinella E-3A
Il primo aereo nel 1977 è entrato nel 552nd Airborne Early Warning Wing operativo presso la Tinker Air Force Base in Oklahoma. Ventisette aerei AWACS sono stati assegnati a Tinker. Quattro di loro a turno pattugliavano l'Estremo Oriente ed erano di stanza alla base aerea di Kadena in Giappone, altri due alla base aerea di Elmendorf in Alaska. Dopo l'inizio delle consegne dell'E-3A, integrato con il sistema di difesa aerea degli Stati Uniti e del Canada, è iniziato il massiccio decommissioning degli obsoleti E-121 AWACS. Nonostante l'affidabilità inizialmente bassa del radar e i problemi con il collegamento al sistema di difesa aerea centralizzato del Nord America, il nuovo velivolo di preallarme e controllo inizialmente dimostrò un alto potenziale per rilevare i bombardieri sovietici e puntare loro caccia-intercettori.
Oltre all'aeronautica americana, gli AWACS della prima modifica furono forniti agli alleati della NATO; in totale, 18 E-3A furono inviati in Europa. 1984-1990 cinque E-3A con comunicazioni troncate e apparecchiature radar sono state vendute all'Arabia Saudita. Anche l'Iran alla fine degli anni '70 ordinò 10 AWACS, ma dopo il rovesciamento dello Scià, questo ordine non poté essere eseguito. Totale dal 1977 al 1992 Furono prodotti 68 velivoli della famiglia E-3 Sentry.
Nel 1982, gli aerei destinati alle operazioni nel teatro operativo europeo sono stati dotati di un sistema operativo per la trasmissione di informazioni tattiche JITIDS, che consente di scambiare non solo informazioni vocali, ma anche di trasmettere informazioni simboliche visualizzate visivamente a una distanza massima di 600 km. L'uso di questa attrezzatura ha notevolmente semplificato l'interazione con gli aerei da combattimento e ha permesso di controllare le azioni di diverse dozzine di intercettori.
La parte più evidente dell'aereo AWACS era una carenatura radar trasparente radiotrasparente a forma di disco rotante montata su due supporti di 3,5 metri sopra la fusoliera. All'interno di un disco di plastica del peso di circa 1,5 tonnellate, 9,1 metri di diametro e 1,8 metri di spessore, oltre a un array di antenne passive con scansione elettronica, sono installate antenne del sistema di riconoscimento amico o nemico e apparecchiature di comunicazione. L'antenna potrebbe compiere un giro completo in 10 secondi. Il raffreddamento dell'antenna principale del radar e di altre apparecchiature è stato effettuato dal flusso d'aria in arrivo attraverso fori speciali. Le apparecchiature radio e di comunicazione, i complessi informatici e le strutture di visualizzazione delle informazioni hanno consumato elettricità molte volte di più rispetto alle apparecchiature della base Boeing 707-320. A questo proposito, la potenza dei generatori sull'E-3A è stata aumentata a 600 kW.
Mezza carenatura radar
Sebbene l'aereo sia stato creato principalmente per operazioni al di fuori degli Stati Uniti, l'equipaggiamento includeva i sistemi SAGE e BUIC progettati per la guida automatizzata degli intercettori sul territorio del Nord America. Il sottosistema di elaborazione dati dei primi 23 velivoli, costruito sulla base di un computer IBM CC-1 con una velocità di elaborazione dati di 740.000 operazioni al secondo, fornisce un tracciamento stabile fino a 100 bersagli contemporaneamente. Le informazioni sull'obiettivo sono state visualizzate su 9 monitor. Il computer IBM CC-2 installato sul ventiquattresimo velivolo di produzione ha una memoria principale di 665.360 parole. Questo aereo ha anche introdotto un sistema integrato di scambio segreto di informazioni tattiche tra aerei AWACS, caccia e punti di controllo a terra. Fornisce canali di comunicazione veloci e sicuri per migliaia di utenti.
Posti di lavoro degli operatori della British Sentry AEW.1
Le postazioni di lavoro degli operatori radar e di comunicazione si trovano su tre file nella cabina immediatamente dietro la cabina di pilotaggio e il compartimento dell'avionica. Dietro di loro c'è il posto di lavoro dell'ufficiale di controllo e lo scompartimento dell'ingegnere di volo. Nella parte posteriore c'è una cucina e posti a sedere. Il numero dell'equipaggio può essere di 23 persone, di cui quattro sono personale di volo, il resto sono operatori e personale tecnico.
Ma anche con un potente radar e moderni sistemi informatici a quel tempo, la capacità del primo E-3A di vedere bersagli a bassa quota sullo sfondo della terra era bassa. Pertanto, l'equipaggiamento di bordo degli aeromobili AWACS è stato sottoposto a revisione. Il compito di armare efficacemente i bersagli aerei sullo sfondo della superficie terrestre è stato risolto dopo aver installato sull'aereo un radar migliorato con raggio di 10 cm AN / APY-2. Sul velivolo AWACS modernizzato, oltre ad aumentare il potenziale energetico del radar, è aumentata la potenza dei computer. La massa delle unità di elaborazione del segnale digitale era quasi il 25% del peso del radar stesso - più di 800 kg. Il peso totale dell'attrezzatura radar era di circa 3,5 tonnellate. Il radar AN / APY-2 ha un'elevata immunità al rumore a causa del basso livello dei lobi posteriori e laterali del modello direzionale dell'antenna.
Il radar AN/APY-2 può funzionare in diverse modalità:
1. Pulse-Doppler senza scansione del raggio sul piano verticale.
2. Pulse-Doppler con scansione del fascio in elevazione per stimare l'altitudine di volo dei bersagli aerei.
3. Ricerca oltre l'orizzonte, con interruzione del segnale sotto la linea dell'orizzonte senza selezione Doppler.
4. Rilievo della superficie dell'acqua con brevi impulsi (per sopprimere i riflessi dalla superficie del mare).
5. Rilevamento passivo della direzione delle fonti di interferenza nella gamma di frequenza del radar AN / APY-2.
È anche possibile combinare tutte le modalità di cui sopra in qualsiasi combinazione.
La versione modernizzata, denominata E-3B, è in costruzione dal 1984. 24 velivoli E-3A sono stati convertiti in questa modifica. Contemporaneamente al radar, sono stati sviluppati mezzi di rilevamento passivo, che registrano il funzionamento dei radar di bordo e di altri sistemi radiotecnici dell'aviazione.
L'aereo, aggiornato al livello AWACS Block 30/35, ha ricevuto una stazione di ricognizione elettronica AB / AYR-1. Visivamente, differiscono dalle precedenti modifiche per le antenne laterali (sui lati destro e sinistro), di circa 4x1 metro di dimensione, che sporgono di circa 0,5 metri oltre i contorni della fusoliera. Ci sono anche antenne nel muso e nella coda dell'aereo. La stazione è composta da 23 moduli con un peso totale di 850 kg. Dopo l'installazione della stazione RTR a bordo dell'aeromobile, è stato necessario attrezzare un posto di lavoro per un altro operatore. Oltre al velivolo dell'aeronautica statunitense, anche i velivoli NATO AWACS hanno subito una revisione simile.
La stazione è basata su due ricevitori digitali uniti da un'unità processore. I quali, oltre alla misura istantanea della frequenza, effettuano il rilevamento della direzione di ampiezza e il riconoscimento parametrico del tipo di sorgente di radiazione intercettata. Secondo i dati pubblicati in open source, il sistema di riconoscimento AB/AYR-1 è in grado di identificare più di 500 tipi di radar terrestri e aerei. La stazione, operante nella gamma di frequenze 2-18 GHz, fornisce scansione circolare in un settore di 360 gradi e rilevamento direzionale di sorgenti di emissione radio con un errore non superiore a 3 gradi a una distanza di 250 km. La sua performance è di circa 100 riconoscimento di sorgenti di radiazioni in 10 s. Il raggio operativo massimo dell'apparecchiatura radio da ricognizione AB / AYR-1 su potenti sorgenti di segnale supera i 500 km.
Dopo la variante E-3B, apparve l'E-3C, con un'avionica migliorata. Su questo modello, oltre a nuovi computer più performanti, sono stati installati il radar di navigazione APS-133 e l'apparecchiatura di comunicazione digitale AIL APX-103 IFF / TADIL-J. Su questa modifica è stata aggiornata anche l'attrezzatura per la visualizzazione delle informazioni radar. Tutti i monitor a tubo catodico sono stati sostituiti con pannelli al plasma o LCD.
Velivolo britannico AWACS Sentry AEW.1, accompagnato da intercettori Tornado F.3
La modifica con i motori CFM International CFM56-2A per la British Air Force ha ricevuto la designazione E-3D (Sentry AEW.1). Il primo velivolo è stato consegnato alla RAF nel marzo 1991; in totale, il Regno Unito ha ordinato 7 velivoli. Quattro velivoli AWACS E-3F con gli stessi motori ma avionica diversa sono stati acquistati dalla Francia.
Modernizzazione dell'E-3 Sentry alla base aerea di Tinker
Nel 2003, gli Stati Uniti hanno stanziato 2,2 miliardi di dollari per modernizzare la flotta Sentry esistente e nel 2007 sono iniziati i lavori pratici per la modifica del blocco 40/45 presso la base aerea di Tinker. Il primo E-3G dell'aeronautica statunitense ha raggiunto la piena prontezza al combattimento nel 2015. Si prevede di riequipaggiare tutti gli aerei americani del sistema AWACS con una risorsa di volo sufficiente in questa versione.
