A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL DESIGN AND DEVELOPMENT PHASES OF MEADS

Átírás

1 REPÜLİ MŐSZAKI DR. FORGON MIKÓS LAMPER LÁSZLÓ A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL DESIGN AND DEVELOPMENT PHASES OF MEADS A légvédelmi rakétakomplexum tervezése az elvárások megfogalmazásától a megvalósításig bonyolult és hosszú folyamat. Ennek a folyamatnak az állomásait mutatjuk be a MEADS légvédelmi és rakéta védelmi rendszer kifejlesztése kapcsán, amely a NA- TO közös fejlesztéső (USA, Németország, Olaszország) perspektivikus légvédelmi és rakéta védelmi rendszere. A MEADS-sel az elavult Patriot, Nike Hercules és HAWK légvédelmi rakéta komplexumokat kívánják helyettesíteni világszerte! A MEADS légvédelmi és rakéta védelmi komplexum képes lesz megsemmisíteni a jelenleg ismert és a következı generációs harcászati ballisztikus rakétákat (TBM) alacsony és nagy magasságokon, a forgó és merevszárnyas repülı eszközöket, a pilóta nélküli repülı eszközöket és a cirkáló rakétákat. Design and Development of new air defence system is a difficult and long process. I would like to introduce design and development phase of the Medium Extended Air Defence system (MEADS), in this article. A tri-national development of the United States, Germany and Italy, MEADS is planned to replace NIKE Hercules, Hawk and Patriot systems worldwide. MEADS will protect manoeuvring forces and fixed installations against attack by current and next-generation tactical ballistic missiles, low and high-altitude cruise missiles, remotely piloted vehicles, manoeuvring fixedwing aircraft and rotary wing aircraft. Bármely légvédelmi rakéta komplexum tervezése komplex feladat, amely akár két évtizedig is eltarthat, és óriási összegeket emészthetnek fel a kutatási költségek. Maga a légvédelmi rakéta ennek az összetett feladatnak csak egy - bár kétség kívül a legfontosabb és leglátványosabb - eleme. A légvédelmi rakéta komplexum tervezése során a megrendelıi igények, elvárások, követelmények, a gyártói és felhasználói észrevételek, visszajelzések szintézise alapján új eljárások, új 159

2 160 A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL technológiák, új ötletek felhasználásával valósul meg. A tervezési folyamat megindulását követıen egy ciklikusan ismétlıdı, egyre részletesebb kidolgozást megvalósító folyamat indul meg, ami végsı soron elvezet a prototípus elkészítéséhez. A prototípus elkészítése után még hónapokig, esetleg néhány évig tartó próba lövészeteken ellenırzik, hogy a légvédelmi rakéta komplexum teljesíti-e a vele szemben megfogalmazott elvárásokat. Minél összetettebb a feladat és nagyobbak az elvárások, annál hosszabb ideig tart a fejlesztés és annál magasabbak lesznek a fejlesztési költségek. A légvédelmi rakétakomplexum tervezésének vannak általánosan elfogadott lépései, amelyek a megvalósítás alapját jelentik. Az új légvédelmi rendszerrel szembeni elvárásoktól a megvalósításig a tervezés fıbb, egymást követı fázisai: koncepcionális tervezési fázis (Conceptual Design); elızetes tervezési fázis (Preliminary Design); részletezı tervezési fázis (Detail Design); felülvizsgáló tervezési fázis (Preliminary Design Review); kritikus tervezési felülvizsgálat fázisa (Critical Design Review). A koncepcionális tervezési fázis (Conceptual design) az új légvédelmi rakétakomplexumra vonatkozó elvárások megfogalmazásával indul. Itt a katonai-politikai vezetés megfogalmazza a hipotetikus elvárásait a jövı légvédelmi rakéta komplexumával szemben. Ennek során eldöntik, hogy a politikai és katonai elvárások összeegyeztethetıek-e a nemzetközi szerzıdésekkel. A megfogalmazott elvárásokat kiegészítik azok az ajánlások, amelyeket az elmúlt évek sikeres vagy sikertelen fejlesztéseinek eredményeként szabványokban rögzítettek. Ebben a fázisban a különbözı kutató mőhelyek deklarálják elképzeléseiket az elvárásokkal kapcsolatban, elkészítenek egy elızetes megvalósíthatósági tanulmányt és egy szakmai szimpózium elıtt bemutatják a projekteteket (Project demonstation/validation). A megrendelı joga, hogy ezek közül kiválassza azt, amelyik számára a leginkább biztosítja elvárásainak teljesítését. A kiválasztott kutató mőhellyel szerzıdést kötnek a további kutatások támogatására. A kutatási tevékenység elnyerése a jövıbeni gyártási lehetıség és profit lehetıség is, mert elég jól becsülhetı a várható rendelés igénye. Ez a fázis jellemzıen 2-3 éves idıintervallumban realizálódik.

3 REPÜLİ MŐSZAKI 1. ábra. A MEADS légvédelmi és rakéta védelmi rendszer fejlesztésének fontosabb állomásai A tervezési folyamatban ezt követi az elızetes tervezési fázis. Ekkor meghatározzák, hogy a már elızetesen kiválasztott fejlesztési elképzelések teljesítése elıtt milyen akadályok állnak, amelyeket meg kell oldani. Ebben az idıszakban a projekt kockázatának csökkentése (Risk Reduction Effort) érdekében elvégzik az alapvetı aerodinamikai számításokat és szélcsatorna vizsgálatokat, az alapvetı strukturális számításokat, a szabályozási és rávezetési rendszerek analízisét és szintézisét. Ezek a tesztek olyan alapvetı nemkívánatos jelenségek és stabilitási problémák feltérképezésére szolgálnak, amelyek megoldása nélkülözhetetlen az új légvédelmi rendszer kifejlesztése szempontjából. Ugyancsak az elızetes tervezési fázisban kerül sor a rakétarepülést kontrolláló célfelderítı és irányító rendszer elızetes tervezésére, amelynek során a fejlesztı mérnökök számítógépes program segítségével idı és komplex frekvencia tartományban ellenırzik a célfelderítı és irányító rendszer stabilitását a kinematikus röppályán való tartózkodás folyamán. Ebben a fázisban már más irányú fejlesztések (például: mobil standardizált indító állvány, technológiai jellegő berendezések, stb) is elkezdıdnek. Ezek kipróbálása és bemutatása folyamatos; ez történt 2005-ben a Berlin Air Show-n, ahol bemutatták egy szabványos indító állvány önrakodó képességét egy C130 típusú szállító repülıgépbe. Ezek után a szükséges realizálják 161

4 A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL (Risk Reduction Effort Modification). Végezetül meghatározzák, hogy a megrendelıi igények teljesítését várhatóan milyen idı intervallumban és milyen elızetes költségek mellett tudják biztosítani. Ennek során már meghatározzák a kifejlesztésre és a sorozatgyártásra jutó költségeket is. Ezután a politikai-katonai vezetésen múlik, hogy a költségek és a várható eredmények ismeretében eldöntse: igényt tart-e az új légvédelmi rakétarendszerre és elıteremti a szükséges költségeket, vagy leállítja a további kutatásokat. Amennyiben biztosítják a szükséges forrásokat, akkor elkezdıdhet a részletes tervezés. Ennek a fázisnak többnyire 4-6 év az idı tartama. A részletezı tervezési fázisban (Detail design vagy Design and Development Phase) a különbözı kutató fejlesztı mőhelyekben megtörténik a légvédelmi rakéta rendszer elemeinek a kifejlesztése. A komplexum fejlesztése során ezzel párhuzamosan a légvédelmi rakétán kívül a komplexum más elemeinek a továbbfejlesztése is elkerülhetetlen. A kutatások olyan eszközök kifejlesztésére irányulnak, amelyek képességei lényegesen meghaladják a meglévı eszközök képességeit, ezért is nevezik a MEADS-et a 21. század légvédelmi és rakéta védelmi fegyverének. A kifejlesztésre kerülı új eszközök: több funkciós 3D fázisvezérelt nagy zavarvédettségő tőzvezetı illetve felderítı radar; harcvezetési pont; rendszer mobilitását biztosító szabványos szállító gépjármővek, indító állványok; hálózatközpontú nyílt architektúrájú adat átviteli rendszer; nagypontosságú globális helymeghatározó rendszer; rakéta meghajtó rendszer; fedélzeti célfelderítı és követı rendszer az aktív lokátoros önrávezetı fejjel; aerodinamikai repülést vezérlı egység. Napjainkban a korszerő, 21. századi légvédelmi és rakéta védelmi rendszerekkel szemben megfogalmazott elvárások: nagy pontosságú önrávezetést biztosító rávezetı rendszer, amely képes a pilóta nélküli repülı eszközök (UAV 1 ), a harcászati rakéták (TBMs 2 ), a kis effektív visszaverı felülető cirkáló 1 Unmanned Aerial Vehicle 2 Tactical Ballistic Missile 162

5 REPÜLİ MŐSZAKI rakéták és egyéb hagyományos, illetve a nem hagyományos légi támadó eszközök és az új generációs légi támadó eszközök megsemmisítésére. A korszerő, 21. századi földi telepítéső légvédelem (GBAD) rakétái lényegesen különböznek a napjainkban használt légvédelmi rakétáktól. Ezeknek rakétáknak nincs robbanó feje és közelségi gyújtója, mert a légvédelmi rakéták találati pontosságát megnövelték és a rakéta kinetikus energiájával, közvetlen találattal semmisíti meg a célt (hit to kill). Ezt jelenleg a 3. generációs Ka hullámsávú, aktív önirányítású fedélzeti radarral rendelkezı PATRIOT légvédelmi rakéta (PAC-3), vagy a hozzá hasonló képességekkel rendelkezı német IRIS-T légvédelmi rakéta biztosítja; nagy sebességő hálózat központú, nyílt architektúrájú adatátviteli rendszer (plug and fight), amely biztosítja a vezetési, a felderítı rendszer és a rakéta indítást végrehajtó rendszer vezeték nélküli megbízható összekapcsolását egy számítógépes hálózaton belül. A nyílt architektúra azt jelenti, hogy a számítógépes hálózathoz csatlakoztatható eszközök száma nem meghatározott, ami nagy rugalmasságot biztosít a felhasználónak a harc és tőzvezetési rendszer kialakításánál. A vezeték nélküli számítógépes hálózat gerincét a nagy zavar védettségő és lehallgatás védett szoftver rádiók biztosítják; korszerő harcvezetési és kommunikációs központ (BMC4I 3 ), amelyet a harcászati irányító központban (TOC) terveznek elhelyezni; a stratégiai és harcászati légi szállítást biztosító, önrakodó (rollon/roll-off) képességő, nagy mobilitású és jó terepjáró képességő szállító jármővekkel, indító állványokkal biztosítják a manıverezı csapatok folyamatos, megbízható légvédelmét; több funkciós os felderítést biztosító tőzvezetı radar, illetve nagy túlélı képességő felderítı radar, amely képes a légi támadó eszközök (beleértve a harcászati rakéták és a kis effektív visszaverı felülető cirkáló rakéták) felderítésére és megbízható követésére. A felderítést az UHF sávú, 3D fázisvezérelt, nagy zavarvédettségő radar, a tőzvezetést az X sávú, multi funkciós, 3 Battle Management Command, Control, Communications, Computers and Intelligence 163

6 A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL nagy zavarvédettségő 3D tőzvezetı radar biztosítja. A felderítı radar oldalszögben forogva és helyszögben elektronikusan lengetve az irány karakterisztikát mőködik, a tőzvezetı radar oldalszögben (maximum 120 -os szektorban) és helyszögben is elektronikusan lengetve a sugárnyalábot deríti fel és követi a célokat. A felderítı radar egyidejőleg több mint 100 cél követését, légi célok fenyegetettségének kiértékelését és repülési útvonalának megjelenítését biztosítja; interoperabilitást biztosító harc és tőzvezetési rendszer, amely biztosítja, hogy a légvédelmi üteg gyorsan és egyszerően be tudjon integrálódni más légvédelmi és rakéta védelmi rendszerekbe. Ezen rendszereken belül megvalósul a vezetés egysége és a felderítési adatok cseréjének folyamatossága ábra. A MEADS légvédelmi és rakéta védelmi rendszer elemei. Az elızetes tervezést felülvizsgáló tervezési fázisban (Preliminary design review) a részegységeknél számba veszik az elért eredményeket és sikertelenségeket. Megkeresik a sikertelenségek okát; végre hajtják a szükséges átalakításokat, újratervezéseket. Jellemzı idıtartama 4-5 év. Az elızetes tervezést felülvizsgáló tervezési fázis után történik a prototípus elkészítése. A kritikus tervezést felülvizsgáló fázisban (Critical Design Review) kerül végrehajtásra a komplex rendszer tesztelése, ennek során mőködés közben ellenırzik, hogy a kifejlesztett

7 REPÜLİ MŐSZAKI rendszer képes-e a vele szemben támasztott követelmények teljesítésére. Ismételten számba veszik az elért eredményeket és sikertelenségeket. Megkeresik a sikertelenségek okát, elvégzik a szükséges átalakításokat, módosításokat. A tesztelés néhány évtıl akár több évig is tarthat, és ezt követıen végleges formába öntik és a sorozatgyártásra elıkészítik a légvédelmi rendszer valamennyi elemét. A Critical Design Review jellemzı idıtartama 2-3 év. A sorozatgyártás után az üzemeltetés során is felmerülhetnek olyan jelenségek, meghibásodások, amelyek ez idáig elkerülték a tervezık, fejlesztık figyelmét. Ezeket folyamatosan figyelemmel kísérik, és ha szükséges áttervezik a rendszert. A sorozatgyártásnál minden esetben felhasználják az üzemeltetés során szerzett tapasztalatokat és csak olyan termékkel folytatják a gyártást, amelynél az esetlegesen felmerülı problémákat megszüntették. A fejlesztések befejezésekor kerül sor az éles lövészetekre, ahol élesben azt ellenırzik, hogy a komplexum teljesíti-e a vele szembeni elvárásokat. Abban az esetben, amikor a poligon teszt eredményei nem megfelelıek, akkor a rendszer tökéletesítésére a megrendelık további idıt adhatnak a fejlesztı cégnek vagy konzorciumnak, illetve dönthetnek úgy, hogy nem érdemes további összegeket a projektre költeni és törlik annak további finanszírozását. Az elvárásokat kielégítı teszt eredmények esetén a tagállamok hadseregeinek megrendelésére elkezdıdik a komplexum sorozatgyártása. Ennek következtében a MEADS komplexumok egy rövid kiképzési idı után világszerte leváltják az elavulttá vált NIKE HERCULES, PATRIOT 1 és HAWK légvédelmi komplexumokat. 165

8 A KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FÁZISAI A MEADS LÉGVÉDELMI ÉS RAKÉTA VÉDELMI KOMPLEXUMNÁL Felhasznált irodalom 1. (2011.március) 2. en.wikipedia.org/wiki/medium_extended_air_defense_system (2011. március) 3. (2009. szeptember) 166