Chiến đấu cơ SU-30MK của Nga vô địch thế giới

[huyphuc1981_nb]

Các máy bay A-12/F-12/SR-71/MD-21, và máy bay F-117.... là những ví dụ về "máy bay thế hệ 5 kiểu Mỹ". Nếu như các lớp máy bay này không làm sắt vụn, thì F-22 là "máy bay thế hệ 7".

Mình ví dụ chút. Radar mảng pha phần tử tích cực AESA. Kiểu radar này không phải là mới như là các liệt não trên vtc hay trên các 4r khác như ttvnol.... thường suả nhặng sị nhậu. Nguyên lý Radar này được ứng dụng từ lâu trên các đài lớn. Ví dụ các đài phát hiện tên lửa đạn đạo của Liên Xô từ 196x-197x. Hay châu Âu sau đó dùng trên các đài tầu biển nhỏ hơn và gọi là APAR Active Phased Array Radar. Thế nhưng Mỹ đặt ra một cái tên mới là AESA để làm máy bay thế hệ 5. Ưu điểm của các radar này là tạo chùm nhanh, nhưng điều này chỉ thuận tiện duy nhất một điểm là vẽ bản đồ mặt đất, chứ không phải không chiến, nếu như so sánh với radar của Su-30. Có thể hiểu như sau, Su-30 có ăng ten thu phát trụ quay có khả năng tạo chùm xa nhau đến 200 chùm / giây - mỗi vòng mỗi chùm, trong khi khoảng cách 150km sóng đi về 1/1000 giây chưa kể xử lý, nên như thế là đủ. Với quét mặt đấy khoảng cách gần hơn thì lại quét ngang dọc theo mảng nên trụ quay phát nhiều chùm mỗi vòng (động tác scan, quét).

APAR hay AESA là radar dùng ăng ten mảng pha (phased array), ăng ten mảng pha là ăng ten phẳng, chia thành nhiều ô nhỏ nên gọi là mảng (array) các ô đó , mỗi ô là một phần tử (element) thu phát, các ô đó dao động cùng một tần số (frequently) nhưng lệch pha (phase) nhau, nhờ đó tạo nên các hiệu ứng phân kỳ, hội tụ, chùm song song, góc lệch. Ở ăng ten mảng pha trước đây, thì lệch pha (phased) được tạo bởi các ống dẫn sóng đến một đầu thu (reciver) phát (transmitter) duy nhất, chiều dài của các ống này khác nhau tạo khoảng cách khác nhau từ đầu thu phát đến các phần tử mảng, vì khoảng cách dài ngắn khác nhau nên thời gian dẫn sóng khác nhau tạo ra sự lệch pha. Các radar này các phần tử mảng không làm gì nên gọi là phần tử tiêu cực, điện tử tiêu cực (passive). Các ăng ten mảng pha trước đây của máy bay có một đầu thu phát duy nhất đó chia làm hai loại, một là đầu thu phát cố định, hai là đầu thu phát chuyển động. Ở loại đầu thu phát cố định thì góc lệch của chùm tia thu phát với mặt phẳng ăng ten là cố định, hay thay đổi góc nhỏ, phải lắc mặt ăng ten bằng khớp cơ học theo mục tiêu, nên tốc độ tạo hai chùm có góc khác nhau rộng rất chậm, chỉ đạt vài chùm / giây. Các ăng ten nhỏ 0,6 mét như của MiG-29 và F-15 thường sử dụng loại radar này, nó có mặt ăng ten rất nhẹ đúc bằng hợp kim Mg để tăng tốc độ lắc cơ học. Mặt sau của tấm mảng pha là các ống dẫn sóng dẹt để lọc tần sóng được sạch. Mạng ống dẫn sóng hình cây, nhiều lá nhập làm một cành chi, một số cành chi nhập vào một cành lớn hơn, rồi về đến gốc duy nhất.

Radar BARS của Su-30 cũng dùng các ống dẫn sóng, nhưng không nhập nhiều ống vào một hình cây, mà các ống rời nhau, mỗi ống dẫn từ một phần tử mảng đến một vị trí trên mặt một hình trụ, đầu thu phát duy nhất sẽ chuyển động quay tròn rất nhanh và có thể dịch chuyển theo trục một chút. Mỗi vị trí đầu thu phát này sẽ tạo khoảng cách từ nó đến miệng các ống dẫn khách nhau một sai số khác nhau, tạo thành mảng lệch pha khác nhau và góc lệch khac snhau của sóng với mặt ăng ten. Ở động tác quan sát kỹ một mục tiêu (bám-theo dõi, track) thì mỗi vòng quay sẽ phát một chùm. Ở động tác quét vùng rộng (scan - tìm kiếm - đo mặt đất), thì một vòng quay sẽ thu phát nhiều chùm. Tốc độ của trụ quay đại vài trăm vòng / giây và thường là tối thiểu 200. Tốc độ quay 200 cho phép track 200 xung / giây và quét mặt đất hàng ngàn xung / giây. Đồng thời, mỗi phần tử có khếch đại thu-phát riêng. Kiểu radar này có chức năng mà AESA cuĩng không có nổi, là track from scan (theo dõi từ động tác quét), tức là ăng ten chỉ quét liên tục, mỗi vòng đến vị trí một mục tiêu thì nó chuyển sang track cần chùm chụm hơn và gửi dữ liệu đến máy tính, số lượng mục tiêu phân tích-theo dõi cùng lúc chỉ phụ thuộc máy tính.

"The antenna is constructed using phase shifter and receiver 'stick' modules, a similar technology to early US AESAs" . "As such the BARS is a transitional design sitting in between Passive ESAs (PESA) and contemporary AESAs" là tầm bậy phỏng đoán sau khi người ta theo dõi chùm phát của Su-30 trước đây và kinh ngạc về tốc độ tạo lệch chùm kinh khủng của nó. Thật ra, BARS vẫn là radar mảng pha phần tử tiêu cực, chung một đầu thu phát, cái stick không làm lệch pha mà chỉ là ống lọc sóng/khếch đại sơ bộ.

Cấu tạo này có công suất phát rất mạnh, đường kính ăng ten Su-30 là 0,9 mét, MiG-29 là 0,6 mét, F-15 là hạng như MiG-29. Đồng thời, khếch đại và lọc sóng trong cái stick nâng 3 lần công suất phát tối đa, cũng như tương đương việc mở rộng mặt ăng ten 2 lần khi thu. Độ nhậy khu thi gấp 4 lần MiG-29 và F-15.

Đây là mặt lợi của những máy bay đã thiết kế để mang được ăng ten rất nặng. MiG-31 có ăng ten còn to hơn Su-30, và được đầu tư những ăng ten rất đắt tiền, kể cả ăng ten phần tử tích cực dùng bước sóng mm. Nhưng cơ mà Su-30 có ăng ten sau máy bay. Rất ít máy bay không chiến có ăng ten sau, nó đặc biệt quan trọng trong phòng thủ.

Ăng ten AGP-63 trước đây được trang bị cho F-15. Có thể quan sát các ống dẫn hình cây mặt sau ăng ten, ăng ten rất nhẹ và phải lắc bằng cơ học để tạo các chùm lệch nhau xa, chỉ đạt vài chùm / giây. Chính vì thế, nó thu được nhiều lợi ích khi chuyển sang AESA.


Ăng ten mảng pha tiêu cực ống dẫn hình cây của MiG-29


ăng ten của Su-30. Tốc độ tạo chùm tạo thành bởi một trục quay, có thể quay đầu thu phát hay quay gương, tạo thành tốc độ phát các chùm lệch nhau xa đến 200 chùm / giây, hàng ngàn chùm / giây khi quét mảng gần như đo mặt đất, quá thừa , nên không thu lợi nhiều khi chuyển sang AESA. CHỉ có mỗi lợi là AESA nhẹ hơn, điều này chỉ có lợi khi AESA đã lặp lại được những khả năng của PASE, nên Nga không vội gì thay cho Su-30.


===================





APAR Active Phased Array Radar (tên châu Âu), AESA (tên Mỹ) là ăng ten có các phần tử mảng là một mạch điện riêng, tự nó làm lệch pha và khếch đại thu-phát


AESA là loại radar mảng pha, hướng chùm và lái chùm bằng điện tử chứ không cần lắc cơ học. Các đài tìm tên lửa đạn đạo của Liên Xô phải dùng vì không thể lắc cái chảo dài 1km được. Vì lái chùm điện tử bằng lệnh số, nên nó đạt hàng ngàn chùm / giây Mà chúng ta biết, sóng radar 150km đã đi về hết 1/1000 giây, nên quá con số này là không cần thiết. Do đó, chuyển sang nguyên lý AESA không đem lại nhiều lợi ích cho Su-30.



Như thế, những máy bay như MiG-25 và Su-30 được thiết kế để mang radar lớn, loại radar đó bản thân nó đã tạo chùm đủ nhanh gần như tối đa. Khả năng tạo chùm nhanh của radar AESA chỉ hay ho với những loại máy bay có thiết kế mũi nhỏ nhẹ, như MiG-29 hay là các máy bay không chiến Mỹ.

Tất nhiên, khi bán dẫn phát triển, AESA (hay gọi theo tiếng châu Âu là APAR) sẽ tốt khi thu nhỏ đến mức đặt vừa trên máy bay không chiến. Nếu có loại radar đó mà không hy sinh tính năng nào, thì nó sẽ nhẹ hơn radar của Su-30 hay MiG-31 hiện nay, và thay thế là điều nên làm. Thế nhưng, F-22 thì mang AESA mà Su-MiG không nên làm.

Vấn đề là, AESA cần đồng bộ rất chính xác tần số và pha. Với tần số không chiến 10 tỷ Hz, thì người ta không dùng được các mạnh rời rạc như tần số âm thanh. Tức không băm mỗi sóng sin ra hàng trăm đoạn để số hóa way được, vì như thế sẽ lên cả tera Hz mà không linh kiện nào làm nổi. Các phần tử vẫn phải thu phát và khếch đại bằng thạch anh và LC tương tự. Ở LC to, người ta quấn dây, đo, thêm bớt, đo... cho đến khi chính xác. Nhưng LC của AESA là các vi mạch bán dẫn không thể hiệu chỉnh bằng thêm bớt vòng dây như thế, ít nhất là trong kỹ thuật làm F-22.

Radar không chiến phương Tây trước đây có công suất phát nhỏ hơn nhiều radar Su-MiG cùng cỡ. Đó là vì họ có cơ cấu lọc tần đặt trên ăng ten. Công suất nhỏ khó bị phát hiện bởi trinh sát điện tử. Đổi lại, Su-MiG dễ nhảy tần khi không chiến tránh nhiễu. Còn F-22 bỏ cái lưới lọc tần đó đi, vì đơn giản là tần của nó không đồng bộ. Chính vì thế, cái cao biền dậy non ấy nó nhòe nhoẹt cận thị.



Chính vì thế, châu Âu và Nga hoàn thiện APAR-AESA cả 10 năm sau rồi mới đem lên máy bay, trong khi trình độ radar của họ cao hơn nhiều Mèo Hoang. Thực tế, AESA chỉ là cái tên mới.Thứ này đã được Âu-Nga dùng từ lâu rồi. Ban đầu là những radar VHF tần số rất thấp 150 MHz và ăng ten to hàng km, không thể quay được ăng ten. Sau đó là các ăng ten mặt đất và tầu biển cỡ bước sóng dm (tỷ Hz). Rồi mới nỗ lực đem lên máy bay (10 tỷ Hz, 3cm).



Tính năng tàng hình cũng vậy. Thật ra, hầu hết các máy bay chiến đấu ngày nay đều được sơn một lớp hấp thụ sóng radar, nên đều là máy bay tàng hình. Nhưng để tàng hình thật là thàng hình, tức khả năng phản xạ sóng radar thật nhỏ, thì người ta phải bịt nốt những chỗ vẫn thò ra, như kính buồng lái, cửa hút, những khe cửa... Các máy bay cánh cố định thường dùng một cái ống chữ S phủ lớp hấp thụ sóng radar trước tuốc bin nén, và làm một khúc gấp ở cửa xả. Kính máy bay được làm tàng hình rất công phu, nó có nhiều lớp kim loại mỏng đến trong suốt bố trí thành các mạch điện xoắn sâu vào chiều dầy để hấp thụ sóng. Các mép cửa được làm răng cưa chứ không thẳng. Những điều đó làm máy bay to lớn, nặng nề, hình dang khí động không đúng. Chỉ riêng cái ống chữ S thôi đã làm thân máy bay rộng ra hơn là cái máy đẩy-động cơ. Và như thế, nếu như kỹ thuật tàng hình sơ khai chỉ là hấp thụ sóng ở vỏ, thì hy sinh đi rất nhiều khả năng vận động.

Người ta có nhiều cách hoàn thiện tàng hình. Ví dụ, những cửa hút khỏe mạnh trước đây không cần trang bị ống chữ S vẫn tàng hình, nếu như cải tiến lưới chống chim vẫn có trên Su-30/MiG-29/MiG-31, từ dạng lỗ hay song thẳng, biến thành dạng cửa chớp, xếp hai lớp chớp cách nhau vừa đủ làm bằng commposite tàng hình là máy bay vẫn gọn nhẹ cơ động khi tàng hình không cần cái ống chữ S. Hay tầng đầu tuốc bin nén làm bằng vật liệu tàng hình như thế. T-50 kết hợp cả hai , nó bớt đi một nửa cái ống chữ S, và tầng đầu tuốc bin nén hấp thụ sóng radar. Thật ra, cái tầng đầu tuốc bin nén cũng là một dạng cửa chớp, nó chẳng cần thiết kế để quay cũng được, chỉ cần đổi hướng không khí cho nó đập hiệu quả hơn vào tầng sau, nên làm bằng vật liệu rẻ tiền cũng được.

Cái giá phải trả của F-22 là nó bay chậm như rùa, tốc độ tối đa M1,8.



Cận thị, chậm như rùa.... nhưng tàng hình thì Su khá mệ nhở. MiG-31 thì không sợ tàng hình, nó rất đắt, và là máy bay đánh chặn chủ lực chứ Su là hạng đa năng kém thế hơn. Ăng ten MiG-31 ngày nay cũng đang thay sang mảng pha phần tử tích cực bán dẫn (Âu là apar mỹ là aesa đã nói trên), ăng ten này không như F-22, mà nó có nhiều chức năng hơn nhiều. MiG-31 vừa hoạt động được trong tần số 10 Ghz không chiến thường, vừa 100 Ghz (băng sóng mm) để liên lạc bí mật với đồng đội và đạn đang bay, vưad 1 Ghz (băng sóng đề xi mét) để vô hiệu hóa tàng hình. Bản chất mọi lớp hấp thụ sóng là càng tần số cao càng hấp thụ tốt cho đến cỡ 100 GHz (mm), các lớp hấp thụ băng sóng không chiến 3cm 10 GHz sẽ lồ lộ trên băng sóng 1 Ghz (dm). Sóng dài(tần số cao) thì khó định vị chính xác mục tiêu ? điều này không quan trọng với đạn tự hành, đạn được dẫn diệt máy bay, vì mẹ chỉ cần dẫn con vào gần mục tiêu, đến gần thì con tự bật radar lên tấn công, khi đó ở tầm gần thì có 10 cái áo tàng hình chồng lên.

MiG-31 bay M2,8, nhanh hơn F-22 một lần tốc độ âm thanh. Nên kể cả khi MiG-31 hết đạn thì F-22 cũng chỉ có thể ăn khói nó.

Ở các đài mặt đất thì ngay cả Vịt Nghèo nhà ta từ lâu cũng đủ trình bắn F-22 ở 50km. Vì băng sóng dm là xương sống của hệ thống đất đối không Nga từ hồi chiến tranh Việt Nam. Su-30 không mang theo đài khủng như MiG-31, nhưng nó cứ đie theo dẫn đường của các đài mặt đất. Thêm nữa, cần nhắc lại cho các bạn rằng, ở Trung Đông chưa lần nào đạn dẫn đường radar phương tây bắn trung một máy bay Nga sản xuất, toàn bằng đạn hồng ngoại. Đó là hệ thống tác chiến điện tử cực mạnh. Su-30 tấn công không mạnh bằng MiG-31, nhưng radar phòng thủ toàn diện bốn phía, trên thế giới chỉ có Su là dùng radar sau. Radar và hệ thống phân tích hồng ngoại sẽ phát hiện đạn bắn tới, tự động bật hệ thống tác chiến điện tử, ban đầu là gây nhiễu sóng bằng máy cố định trên máy bay, nếu đạn qua được đến gần hơn thì máy bay ném ra mồi radar. Mồi radar là một cái hộc khếch đại hình cầu, nó sẽ phản xạ sóng radar địch cực mạnh, trong khi máy bay mẹ gây nhiễu chìm trong chói trang của ông con, tên lửa địch sẽ đâm đầu vào cái hộc khếch đại đó.


Như thế, tính tàng hình của F-22 hầu như không có tác dụng tấn công một hệ thống phòng không và không chiến kiểu Nga từ lâu rồi. Cũng như F-117 tàng hình được nhồi sọ một thời, ra trận cái bị SAM-3 siêu cổ bắn rụng.



Cận thị, chậm như rùa, và tính năng tàng hình hầu như không có tác dụng. Các máy bay A-12/F-12/SR-71/MD-21, và máy bay F-117.... là những mẫu mực về máy bay thế hệ mới của Mỹ. Rồi lại thế thôi, mất 10 -20 năm phát triển máy bay theo đường sai, Mỹ lại học theo một biến thể nào đó của Nga, Âu, hay Trung Quốc....

Mà cái máy bay nào của Mỹ cũng chỉ là tấn công vào ngân sách. Nên máy bay Mỹ được thiết kế bởi những đàn chó dại như cái vtc nhà ta, chứ cần gì nghiên cứu khoa học.


Còn cái dạng F-35 bay chậm như rùa thì không cần nhiều. Su-30 không cần bật radar vẫn đánh thắng bằng hệ thống quat sát-đạn hồng ngoại.