Biến cánh máy bay thành radar cảnh báo sớm
Các nhà thiết kế máy bay quân sự Trung Quốc đề xuất phương án tích hợp radar cảnh báo sớm vào cánh máy bay, kết hợp các thao tác cơ động trên không với đội hình máy bay không người lái (UAV) phối hợp để mở rộng phạm vi giám sát trong tác chiến.
Thông thường, tiêm kích đặt radar chính phía sau chóp mũi máy bay, trong khi các máy bay cảnh báo sớm trên không truyền thống thường mang những cụm radar lớn trên lưng thân máy bay.
Dù cánh máy bay có diện tích bề mặt rộng, tiết diện tương đối mỏng khiến không gian bên trong bị hạn chế, gây khó khăn cho việc bố trí các thiết bị radar.
Các nhà thiết kế máy bay quân sự hàng đầu Trung Quốc hiện đề xuất một phương pháp mới nhằm tích hợp những cụm anten lớn vào cánh máy bay. Thiết kế này tận dụng các thao tác cơ động khi bay và đội hình UAV phối hợp để mở rộng phạm vi bao quát của radar.
Ý tưởng được trình bày trong một nghiên cứu đăng trực tuyến ngày 10/10 trên tạp chí khoa học chuyên ngành Công nghệ Đo lường và Điều khiển của Trung Quốc. Nghiên cứu giới thiệu radar gắn trên cánh như một hướng tiếp cận mới để phát triển các hệ thống cảnh báo sớm trên không đa chức năng, hiệu năng cao.
“Radar cảnh báo sớm gắn trên cánh là một loại tải trọng nhiệm vụ mới, được thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu cảnh báo sớm trong tác chiến đường không phân tán”, nhà nghiên cứu Ren Yunsong và các cộng sự viết. Nhóm tác giả mô tả ý tưởng này là “một hướng đi mới” để phát triển các hệ thống có năng lực phát hiện mạnh.
Ông Ren và nhóm nghiên cứu công tác tại Viện Thiết kế và Nghiên cứu Máy bay Thành Đô thuộc Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (AVIC). Đây là đơn vị phát triển tiêm kích tàng hình J-20 và được Bộ Quốc phòng Trung Quốc xác định là cơ quan thiết kế J-20S, biến thể hai chỗ ngồi được phát triển để phối hợp hoạt động với máy bay không người lái.
Tận dụng đội hình UAV để mở rộng phạm vi giám sát
Ý tưởng trên được xây dựng dựa trên khái niệm tác chiến đường không phân tán, một hướng tiếp cận chiến lược được Cơ quan Các dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến Mỹ (DARPA) đề xuất lần đầu vào năm 2014 nhằm nghiên cứu phương thức tác chiến trên không trong tương lai.
Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, mô hình này không thể chỉ dựa vào những máy bay cảnh báo sớm truyền thống, vốn sử dụng cụm radar lớn và hệ thống công suất cao. Thay vào đó, cần có nhiều UAV nhỏ hơn, chi phí thấp hơn phối hợp hoạt động để thực hiện nhiệm vụ giám sát.
Điều này đặt ra một thách thức kỹ thuật: làm thế nào đạt được năng lực phát hiện trên diện rộng khi từng nền tảng riêng lẻ có kích thước tương đối nhỏ?
Thiết kế được đề xuất tích hợp cụm anten, các bộ phận điều khiển và hệ thống liên quan vào bên trong kết cấu cánh. Bề mặt phát xạ radar hướng xuống dưới, trong khi lớp vỏ bảo vệ được tạo hình theo đường nét bên ngoài của máy bay.
Cách bố trí này giúp tăng khẩu độ anten hữu dụng mà không cần lắp một vòm radar lớn nhô lên khỏi thân máy bay như trên các hệ thống cảnh báo sớm truyền thống.
Để hướng radar về những khu vực khác nhau, nhóm nghiên cứu đề xuất thay đổi tư thế bay của máy bay.
Trong chế độ bay nghiêng sang bên được đề xuất, UAV lăn quanh trục dọc với góc lớn hơn 45 độ, khiến cụm radar gắn trên cánh chuyển từ hướng chúc xuống sang hướng quan sát ngang.
“Bằng cách điều chỉnh tư thế bay của UAV, chùm tia radar có thể được điều khiển linh hoạt, qua đó mở rộng vùng trời được bao quát phục vụ cảnh báo sớm”, ông Ren viết.
Thiết kế này hướng tới hỗ trợ hoạt động cảnh báo sớm trên không theo mô hình phân tán. Theo đó, nhiều UAV cỡ nhỏ cùng chia sẻ nhiệm vụ giám sát thay vì phụ thuộc vào một nền tảng lớn duy nhất.
“Nghiên cứu cung cấp một mô hình thiết kế có thể tái sử dụng và kiểm chứng để hiện thực hóa radar cảnh báo sớm gắn trên cánh, với triển vọng ứng dụng và khả năng mở rộng đầy hứa hẹn”, nhóm nghiên cứu của ông Ren nhận định.
Bốn chế độ hoạt động, từ giám sát đa hướng đến chống tác chiến điện tử
Nghiên cứu đề xuất bốn chế độ vận hành cho hệ thống, bao gồm phát hiện mọi hướng, phát hiện đa hướng và các phương thức phối hợp giữa nhiều máy bay. Trong những phương thức phối hợp này, các máy bay có thể đảm nhiệm giám sát trên diện rộng, tập trung phát hiện một số mục tiêu cụ thể hoặc hỗ trợ lẫn nhau để đối phó với hoạt động gây nhiễu điện tử.
“Khả năng phát hiện phối hợp giữa nhiều máy bay là công nghệ cốt lõi giúp hiện thực hóa khái niệm tác chiến ‘nền tảng nhỏ, năng lực lớn’”, nhóm nghiên cứu cho biết.
Các nhà nghiên cứu nhận định phương pháp này có thể mang lại năng lực cảnh báo sớm tiệm cận, thậm chí vượt một số khả năng của máy bay cảnh báo sớm truyền thống, mà không cần phụ thuộc vào những nền tảng cỡ lớn.
Theo ông Ren, thiết kế mới sẽ tạo nền tảng vững chắc về thu thập thông tin và nhận thức tình huống cho mô hình tác chiến đường không phân tán, trong đó có sự tham gia của các máy bay thế hệ tiếp theo.
Về tiềm năng ứng dụng, ý tưởng này có thể được xem xét cho các dòng máy bay chiến đấu tương lai của Trung Quốc, bao gồm tiêm kích J-20 và những thiết kế thế hệ mới được biết đến với tên gọi J-36 hoặc J-50. Tuy nhiên, nghiên cứu không xác nhận hệ thống radar được đề xuất đang được phát triển cho bất kỳ mẫu máy bay nào trong số này.
Nhóm nghiên cứu cũng xác định bốn kịch bản vận hành cốt lõi của hệ thống radar gắn trên cánh, gồm cất cánh, điều khiển tư thế bay, phát hiện mục tiêu và cảnh báo sớm, cùng hoạt động thử nghiệm và bảo dưỡng trên mặt đất.
Khung thiết kế của nhóm mô tả mối liên hệ giữa radar, các hệ thống trên máy bay, trạm mặt đất, trung tâm chỉ huy và người vận hành, qua đó định hướng quá trình tích hợp toàn bộ hệ thống trong tương lai.
“Quy trình này kết nối việc phân tích các kịch bản tác chiến với thiết kế chế độ vận hành, sau đó tiến tới thiết kế hệ thống, qua đó thúc đẩy hơn nữa việc ứng dụng radar gắn trên cánh vào thực tiễn kỹ thuật”, nhóm nghiên cứu kết luận.
Theo SCMP
