AN/SPS-48
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1. 개요
AN/SPS-48은 1956년 해군 전술 데이터 시스템(NTDS)의 요구 사항에 따라 개발된 3차원 대공 탐색 레이더이다. AN/SPS-48은 AN/SPS-39의 단점을 보완하기 위해 1960년에 개발이 시작되었으며, 여러 차례의 개량을 거쳐 AN/SPS-48E까지 발전했다. AN/SPS-48은 E 밴드 및 F 밴드의 주파수를 사용하며, 최대 460km의 탐지 거리를 가지고 있다. 2011년부터 2020년까지 AN/SPS-48E를 AN/SPS-48G로 개조하는 프로그램이 진행되었으며, 2050년까지 함대 3D 공중 탐색 요구 사항을 지원할 예정이다.
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| AN/SPS-48 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 일반 정보 | |
| 국가 | 미국 |
| 도입일 | 1966년 2월 21일 |
| 수량 | 39기 (-48E) |
| 종류 | 3차원 대공 탐색 레이더 |
| 역할 | 수색 및 포착 |
| 송신기 | 4단 고체화 송신기 (-48E) |
| 기술 사양 | |
| 주파수 | E 대역 및 F 대역 (2 ~ 4 GHz), S대역 (3.0±0.1 GHz) |
| 펄스 반복 빈도 (PRF) | 1,250 ~ 2,000 pps |
| 펄스 폭 | 3 마이크로초 |
| 이득 | 38.5 dB |
| 회전수 (RPM) | 7.5 또는 15 rpm |
| 안테나 유형 | 평면 배열형 |
| 소자 | 슬롯 안테나 (76단 -48C / 95단 -48E) |
| 안테나 크기 | 높이 5.2 m × 폭 5.33 m (17 ft × 17 ft 6 in) |
| 빔 폭 | 수직 1.5° × 수평 1.6° |
| 탐지 범위 | (250 해리 마일) |
| 탐지 고도 | (100,000 ft) |
| 방위각 | 0 ~ 360° |
| 앙각 | 0 ~ 65° (7 ~ 45° (-48C)) |
| 정밀도 | 거리: 210 m, 각도: 0.2도, 고도: 고도, 1/6° 방위각 |
| 해상도 | 거리: 460 m, 각도: 2도 |
| 첨두 전력 | 2.2 MW |
| 평균 전력 | 15 kW (-48C) / 35 kW (-48E) |
| 무게 | 전체: , 안테나: |
2. 역사
AN/SPS-48은 AN/SPS-39의 단점을 보완하기 위해 1960년에 개발이 시작되어, 1966년 2월 21일 미국 해군 작전 참모에 의해 정식으로 사용 승인을 받았다.[3][5][6]
AN/SPS-48은 미국 해군 함정에만 탑재되었으며, 레이더 시스템 자체는 외국에 수출되지 않았다. AN/SPS-48을 장비한 함정 중 타이완에 매각된 키드급 미사일 구축함을 제외하고는 모두 퇴역 후 미국 내에서 보관되거나 해체될 예정이다.
주로 테리어 시스템이나 타르타르 시스템을 탑재한 방공함 중 비교적 대형 미사일 유도 구축함(DLG / DLGN[18])에 장비되었으나, 1980년대부터 AN/SPY-1 다목적 레이더를 장비한 이지스함의 배치와 냉전 종결 후 군축에 따라 테리어/타르타르 시스템 탑재 함정은 2000년까지 모두 미국 해군에서 퇴역했다. 그 외에 항공모함이나 강습상륙함 등의 대형 함정에 장비되었으며, 이후 함정 자위 시스템(SSDS Mk.2)에 연결되어 주요 대공 수색 센서 중 하나로 사용되었다.
2. 1. 개발 배경
NTDS의 기술 및 운용 요구 사항에 따라, 1956년에 두 가지 레이더 시스템이 필요하게 되었다. 하나는 200해리 이상의 탐지 거리를 가진 3차원 탐색 레이더였고, 다른 하나는 250해리 이상의 거리에서 작은 표적을 탐지할 수 있는 2차원 장거리 탐색 레이더였다. 전자는 AN/SPS-48이 되었고, 후자는 AN/SPS-49가 되었다.[2][3][4][13]AN/SPS-48은 AN/SPS-39의 단점을 보완하기 위해 1960년에 개발이 시작되었다.[3][5] 1960년 6월에 두 가지 서비스 모델(XN-1, XN-2)에 대한 개발 계약이 체결되었다. XN-1은 1962년 4월에 시스템 테스트를 완료하고 12월까지 육상에서 운용되었다. XN-2는 1962년 7월에 인도되어 USS 프리블에 설치되어 함상 평가를 받았다.[6]
1963년 6월, 13개 레이더 생산 계약이 체결되었다. 6번 유닛은 USS 워든에 설치되어 1965년 3월부터 6월까지 신뢰성 테스트를 받았다. 긍정적인 테스트 결과로 1966년 2월 21일, AN/SPS-48은 해군 작전 참모에 의해 정식 사용 승인을 받았다.[6] 1967년부터 1975년까지 벨크냅급, 쿤츠급 및 리히급 함정에서 AN/SPS-39를 대체했다.[7]
2. 2. 초기 모델 (AN/SPS-48A)
AN/SPS-48A는 초기 모델이다.[2] SPS-48A로 업그레이드되면서 잡음과 기상 조건에서도 표적을 볼 수 있도록 이동 표적 지시자(MTI) 기능이 추가되었다. 이 업그레이드는 1968년에 평가되었다.[13]2. 3. 자동 탐지 및 추적 기능 추가 (AN/SPS-48C)
AN/SPS-48C는 AN/SPS-48 시스템에 자동 탐지 및 추적(ADT) 기능을 추가한 개량형이다. 1964년 중반, ADT 기능을 갖춘 첫 번째 프로토타입이 제작되었다. 이 프로토타입에는 스캔 간 비교를 통해 동일 위치 근처에 지속되는 블립(blipp, 레이더 상의 점)을 식별하고 저장하는 대용량 메모리를 가진 특수 목적 "파이프라인 프로세서"가 포함되었다.[4] 이 프로세서는 각 360도 스캔에서 클러터(clutter, 불필요한 반사파) 맵을 구축하고, 맵의 변화를 찾아 가능한 표적으로 저장했다.[4] 이렇게 저장된 블립과 클러터 변화는 NTDS로 전송되었고, NTDS는 추가적인 비교를 통해 선박 또는 항공기의 특성을 나타내는 움직임을 가진 것을 결정했다.[4] 이 시스템은 1967년에 운용 평가를 위해 해상에 투입되었고, 1975년까지 통합되었다.[4] AN/SPS-48C는 이동 표적 식별(MTI, Moving Target Indication) 기능도 갖추고 있다.[4]2. 4. 성능 향상 (AN/SPS-48E)
AN/SPS-48E는 1987년에 처음 도입되었다. AN/SPS-48C에 비해 부품 수가 280,000개에서 126,000개로 감소했고, 내장 테스트(BIT) 기능이 추가되어 평균 고장 간격(MTBF)과 인력 요구 사항이 감소했다.[12][13] 성능 개선 사항으로는 재밍 및 전자전에 대한 저항력 향상, 더 작은 표적 및 수평선상의 표적 탐지 능력 향상, 고각 추적, 외부 방공 시스템 또는 함상 전투 시스템으로부터 명령을 수락하고 실행하는 능력이 포함되었다. 이는 New Threat Upgrade의 일부였다.[12][13]AN/SPS-48C의 파생형으로 전파 출력이 2배로 강화되고 수신기 감도도 향상되었다. 4단계 고체식 송신기를 채택하여 부품 수를 AN/SPS-48C형의 절반으로 줄이는 동시에 조립 테스트 시 진단이 용이해졌다. 원래 스탠다드 SM-2의 발사 후 탐색(LOS) 기능을 지원하는 NTU 개수(New Threat Upgrade) 계획의 일환으로 개발되었기 때문에, 주로 NTU 개수를 받은 함선에 탑재되었다.
2. 5. 노후화 개선 (AN/SPS-48G)
AN/SPS-48G 프로그램은 레이더의 신뢰성, 유지보수성, 지원성을 개선하고 수명 주기 비용을 절감하기 위한 시스템 재설계이다. 장기적인 노후화 문제를 해결하기 위해 기술 개선, 개방형 아키텍처(OA) 설계, 향상된 물류 프로세스를 도입한다.[17][14] 데크 아래 유닛의 레이아웃에만 영향을 미친다.[17][14]기존 AN/SPS-48E를 2011년부터 2020년까지 SPS-48G 유닛으로 개조하는 계획이 진행되었다. 이들은 SPS-48G가 있는 함급에 대해 2050년까지, 그리고 그 이후에도 함대 3D 공중 탐색 요구 사항을 지원할 것이다.[17][14]
개선 사항은 다음과 같다.[17][14]
- 이전 1단계 및 2단계 RF 증폭기는 고체 트랜스미터로 교체
- 수신기, 프로세서 및 보조 탐지 프로세서는 개별 장비 캐비닛에 보관되었던 것이 단일 캐비닛으로 통합
- 최저 교체 가능 유닛의 수는 87% 감소
- 주요 고장 간 평균 시간은 AN/SPS-48E(V)보다 104% 향상
- 새로운 상용 기성품(COTS) 레이더 프로세서의 컴퓨팅 능력은 계획된 기술 갱신 프로그램을 통해 유지
또한, 보다 직관적이고 상호 작용적인 내장형 테스트 및 내장된 유지 보수 및 운영자 교육을 통해 모든 레이더 기술, 엔지니어링 및 물류 데이터를 사용할 수 있다. 원격 모니터링 및 원격 지원이 가능하며, 정확하고 시기 적절한 구성 관리를 보장한다.[17][14]
AN/SPS-48G는 구형 레이더 가용성 회복(ROAR, Radar Obsolescence, Availability Recovery) 계획에 기반한 개량형으로, 일부는 신조되지만, 나머지는 기존의 AN/SPS-48E를 개수하여 제조된다. 갑판 아래의 전자 장비를 오픈 아키텍처 방식으로 신형으로 교체함으로써, 신뢰성 향상과 훈련 시간 단축을 도모한다.[19]
3. 운용
AN/SPS-48 레이더는 3차원 레이더로, 표적의 방위각, 거리, 고도 정보를 제공한다. 안테나는 기계적으로 회전하며 방위각을 스캔하고, 빔은 전자적으로 조향되어 고도를 탐지한다.[17] 탐지 거리는 200nmi 이상이며, 최대 69도의 고도까지 표적을 추적할 수 있다.
AN/SPS-48은 함정의 무기 체계와 연결되어 공중 표적 요격에 사용될 수 있다. 이 레이더는 이지스 전투 시스템의 전신으로, AN/SPY-1 레이더가 위상 배열 방식인 반면, AN/SPS-48은 주파수 주사 방식을 사용한다. AN/SPS-48E는 다양한 주파수를 사용하여 표적 정보를 제공하며, 고, 중, 저의 세 가지 전력 모드를 가지고 있다. 서로 다른 주파수에서 여러 빔을 쌓아 고도 범위를 스캔한다.
AN/SPS-48은 미국 해군 함정에만 탑재되었으며, 단독으로 외국에 수출되지는 않았다. AN/SPS-48을 장비한 함정 중 중화민국(타이완)에 매각된 키드급 미사일 구축함을 제외하고는 모두 퇴역 후 해체되었거나 해체될 예정이다.
AN/SPS-48은 주로 테리어 미사일이나 타르타르 시스템을 탑재한 방공함에 장비되었으나, 1980년대 이후 이지스함 배치와 냉전 종결로 인해 2000년까지 미국 해군에서 퇴역했다. 이후 항공모함이나 강습상륙함 등 대형 함정에 장착되어 함정 자위 시스템(SSDS Mk.2)의 주요 센서로 사용되었다.
운용 함정
| 함종 | 함급 | 비고 |
|---|---|---|
| 미사일 순양함 | 롱비치 | 1980년대 SCANFAR에서 교체 |
| 미사일 구축함 | 파라것급(쿤츠급) | AN/SPS-39에서 교체 |
| 미사일 순양함 | 리히급 미사일 순양함 | NTU 개조 시 AN/SPS-39에서 교체 |
| 원자력 미사일 순양함 | 베인브리지 | AN/SPS-52에서 교체 |
| 미사일 순양함 | 벨크냅급 미사일 순양함 | |
| 원자력 미사일 순양함 | 트랙스턴 | |
| 미사일 구축함 | 미처급 구축함 | DDG 개조함에만 장비 |
| 구축함 | 포레스트 셔먼급 구축함 | DDG 개조함에만 장비 |
| 원자력 미사일 순양함 | 캘리포니아급 원자력 미사일 순양함 | |
| 원자력 미사일 순양함 | 버지니아급 원자력 미사일 순양함 | |
| 미사일 구축함 | 키드급 미사일 구축함 | |
| 항공모함 | 미드웨이급 항공모함 | 1980년경 장비 |
| 항공모함 | 포레스탈급 항공모함 | |
| 항공모함 | 키티호크급 항공모함 | |
| 원자력 항공모함 | 엔터프라이즈 | 1980년대 SCANFAR에서 교체 |
| 항공모함 | 니미츠급 항공모함 | |
| 강습 상륙함 | 타라와급 강습 상륙함 | |
| 강습 상륙함 | 와스프급 강습 상륙함 | |
| 강습 상륙함 | 아메리카급 강습 상륙함 | |
| 도크형 수송 상륙함 | 샌안토니오급 도크형 수송 상륙함 |
- 구축함 (키드급 미사일 구축함): 지룽급 구축함
4. 제원
- 종류: 3차원 대공 레이다
- 밴드 종류: E 밴드, F 밴드 (2 ~ 4 GHz)
- 크기: 5.2m x 5.33m
- 탑재함정: 키드급 구축함
4. 1. 레이다 탐지거리
AN/SPS-48 레이다의 탐지거리는 다음과 같다.| 탐지 대상 | 탐지 거리 |
|---|---|
| RCS 1m2 (4.5세대 전투기: 미쓰비시 F-2, 유로파이터) | 300km |
| RCS 5m2 (4세대 전투기: F-16) | 420km |
| 초대형 항공기 (보잉 737, B-52) | 370km |
| 최대 탐지거리 | 460km |
3차원 레이더는 360도 회전하는 기반에 장착되어 주어진 방위각에서 표적의 위치를 파악할 수 있다. 빔이 나가서 수신기로 돌아오는 데 걸리는 시간으로 표적의 거리를 식별하며, 해수면 위 표적의 높이도 감지할 수 있다. 이 세 가지 데이터를 통해 레이더의 중앙 처리 장치는 표적을 X, Y, Z 3차원 공간에 배치할 수 있다.[17]
SPS-48은 안테나가 기계적으로 회전하여 방위각을 스캔하는 동시에 빔은 전자적으로 조향되어 송신기 주파수를 변경하여 고도를 탐지한다. 약 2041.16kg 안테나는 7.5 또는 15rpm으로 회전할 수 있다.
ITT Exelis[1]에 따르면 이 시스템은 200nmi 이상의 탐지 범위를 가지며 최대 69도의 고도에서 표적을 추적할 수 있다. AN/SPS-48E는 E 밴드 및 F 밴드의 다양한 주파수를 사용하는 주파수 스캔 안테나를 사용하여 표적 거리, 방위각 및 고도 정보를 제공하며, 고, 중, 저의 세 가지 전력 모드를 가지고 있다. SPS-48 레이더는 서로 다른 주파수에서 일련의 펄스로 여러 빔을 쌓아, 서로 다른 고도 영역을 스캔하여 최대 69도의 고도를 커버할 수 있다.
5. 파생형
- AN/SPS-48A
: 초기형[18]
- AN/SPS-48B
: 상세 불명. AN/SPS-48C의 시제품일 가능성이 있음.[18]
- AN/SPS-48C
: AN/SPS-48A의 개량형. 자동 탐지 및 추적 기능을 추가하고, 이동 표적 식별(MTI, Moving Target Indication|무빙 타겟 인디케이션영어) 능력을 부여함.[18]
- AN/SPS-48D
: AN/SPS-48E의 시제품. 1980년대에 NTU 개수를 위한 테스트 베드로 사용된 마한에 탑재되어 운용 시험이 이루어짐.[18]
- AN/SPS-48E
: AN/SPS-48C의 파생형. 전파 출력이 2배로 강화되고, 수신기의 감도도 향상됨. 4단계의 고체식 송신기를 채택하여, 부품 수를 -48C형의 절반으로 줄이는 동시에 조립 테스트 시 진단이 용이해짐.
: 원래 스탠다드 SM-2의 발사 후 탐색(LOS, Launch On Search) 기능을 지원하는 NTU 개수(NTU, New Threat Upgrade|뉴 쓰렛 업그레이드영어) 계획의 일환으로 개발되었기 때문에, 주로 NTU 개수를 받은 함선에 탑재됨.[18]
- AN/SPS-48G
: 구형 레이더 가용성 회복(ROAR, Radar Obsolescence, Availability Recovery) 계획에 기반한 개량형으로, 일부는 신조되지만, 나머지는 기존의 AN/SPS-48E를 개수하여 제조됨. 갑판 아래의 전자 장비를 오픈 아키텍처 방식의 신형으로 교체함으로써, 신뢰성 향상과 훈련 시간 단축을 도모함.[19]
참조
[1]
웹사이트
ITT Exelis - The Power of Ingenuity
https://web.archive.[...]
Exelisinc.com
2011-10-27
[2]
웹사이트
Building the U.S. Navy's First Seagoing Digital System - Chapter 4 of the Story of the Naval Tactical Data System
https://ethw.org/Fir[...]
2021-05-12
[3]
웹사이트
Moving the Firing Key to NTDS - Chapter 6 of the Story of the Naval Tactical Data System
https://ethw.org/Fir[...]
2015-01-13
[4]
서적
When Computers Went to Sea: The Digitization of the United States Navy
Wiley-IEEE Computer Society Press
2003-04
[5]
서적
When Computers Went to Sea: The Digitization of the United States Navy
Wiley-IEEE Computer Society Press
2003-04
[6]
간행물
AN/SPS-48 Radar Development
https://books.google[...]
1966-09
[7]
간행물
Professional Notes
https://www.usni.org[...]
2023-02-13
[8]
서적
A Compendium of Armaments and Military Hardware
[9]
간행물
The U.S. Navy's Aircraft Carriers: A Pictorial Report
[10]
간행물
USS SPRUANCE (DD963) CLASS, DESIGNED FOR CHANGE—THE PAYOFF IS NOW
https://onlinelibrar[...]
1975-04
[11]
서적
U.S. Destroyers : an illustrated design history
http://worldcat.org/[...]
[12]
간행물
Coherent Data Collection and Analysis Capability for the AN/SPS-48E Radar
https://www.jhuapl.e[...]
[13]
서적
Hard Charger! The Story of the USS Biddle (DLG-34)
[14]
간행물
The AN/SPS-48G Radar System Sustainability Upgrade
https://www.navsea.n[...]
2023-02-13
[15]
간행물
Losing Out on Carrier Radar Improvements
https://www.usni.org[...]
1989-04
[16]
서적
The Naval Institute Guide to World Naval Weapons Systems
Naval Institute Press
[17]
웹사이트
United States Navy Factfile AN/SPS-48G
http://www.navy.mil/[...]
Naval Sea Systems Command
2012-10-24
[18]
문서
1975年の艦種類別変更により、比較的小型の[[ファラガット級駆逐艦 (1958年)|ファラガット級]]は[[ミサイル駆逐艦]](DDG)、その他の艦は[[ミサイル巡洋艦]](CG / CGN)に艦種が変更された
[19]
URL
http://www.navy.mil/[...]
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