I RADAR DOPPLER AN / APY 1 e 2 WESTINGHOUSE dell'E-3 SENTRY AWACS

La società statunitense Northrop Grumman Corporation ha di recente ospitato un evento speciale per onorare il 40° anniversario del radar Airborne Warning and Control System (AWACS), uno dei programmi più longevi dell'azienda e una parte vitale del più importante velivolo di comando e controllo strategico al mondo.

Il settore dei sistemi elettronici di Northrop Grumman basato su Linthicum (allora parte di Westinghouse Electric Corporation) venne selezionato per progettare e produrre il radar AWACS nel lontano 1972. Il primo radar di produzione, l'AN / APY-1, fu consegnato alla Boeing Company e quindi all’US Air Force nell'ottobre 1976; l'AWACS raggiunse la capacità operativa nel 1978. 

L’AWACS è stato ed è uno strumento chiave per sorveglianza aerea. L'azienda produttrice ha consegnato radar per aerei AWACS alla NATO, al Regno Unito, alla Francia, all’Arabia Saudita ed al Giappone. 

La grande innovazione tecnica alla base dello sviluppo del radar AWACS oltre 40 anni fa lo ha reso un elemento indispensabile nelle moderne operazioni aeree. Con costante dedizione, il team dell’attuale Northrop Grumman sta assicurando che il radar soddisfi i ruoli e le missioni in evoluzione dell'AWACS anche per gli anni a venire.

Il radar AWACS è considerato il sistema di sorveglianza aerea più capace al mondo in quanto fornisce una copertura tridimensionale, a lungo raggio, a 360 gradi e relative contromisure elettroniche; può rilevare fino a 200.000 miglia quadrate intorno all'aereo o 250 miglia in tutte le direzioni. Il radar è montato in una cupola rotante in cima a due versioni dell'aereo E-3 AWACS, forniti dalla Boeing.

Nel 1999, il primo velivolo AWACS fu sottoposto al Radar System Improvement Program (RSIP) che è un programma di sviluppo congiunto USA / NATO che include importanti modifiche hardware e software al sistema radar esistente. Il RSIP ha migliorato la capacità operativa e di contromisure elettroniche del radar ed ha migliorato l'affidabilità, la manutenibilità e la disponibilità del sistema: gli Stati Uniti prevedono di operare con tale sistema anche oltre il 2035.

Nel corso degli anni, l'AWACS è stato schierato durante le operazioni Desert Storm, Allied Force, Enduring Freedom, Iraqi Freedom e Noble Eagle, tra le altre azioni. Nel 21° secolo, l'AWACS supporta una varietà di missioni come operazioni di sostegno alla pace, operazioni di coalizione multinazionale, controllo aereo, difesa della patria, antidroga e ricerca e salvataggio in combattimento.

La Northrop Grumman è una delle principali società di sicurezza globale che fornisce sistemi, prodotti e soluzioni innovativi in sistemi senza pilota, sicurezza informatica, C4ISR e logistica e modernizzazione a clienti pubblici e commerciali di tutto il mondo.

IL RADAR DOPPLER AN/APY-1

L'AN / APY-1 è un sistema radar Doppler a impulsi montato su rotodomo sviluppato dalla Westinghouse per i velivoli E-3 Sentry Airborne Warning and Control System (AWACS). 

Ruotando sei volte al minuto, questo sistema radar ha la capacità di rilevare e tracciare bersagli oltre l'orizzonte, la superficie del mare e/o volare a bassa quota. Attualmente, la Northrop Grumman è responsabile della fornitura di supporto logistico a questo sistema radar che rimane in servizio con i primi velivoli E-3. Originariamente massiccio, l'AN / APY-1 è stato installato sui primi 25 velivoli Sentry di produzione.

Come già detto, il radar ha una portata di oltre 250 miglia (376 km) ed è combinato con un sottosistema di identificazione amico o nemico (IFF) in grado di rilevare, identificare e tracciare velivoli a bassa quota sia nemici che amici, eliminando i ritorni di disturbo a terra che confondono altri sistemi radar.

I SOTTOSISTEMI DELL’E-3 SENTRY

I principali sottosistemi dell'E-3 sono avionica, navigazione, comunicazioni, sensori (radar e rilevamento passivo) e strumenti di identificazione (IFF / SIF). L'aereo è equipaggiato con i radar Northrop Grumman (ex Westinghouse) AN / APY-1 e AN / APY-2. La suite della missione include console che visualizzano i dati elaborati dal computer in formato grafico e tabellare su schermi video. I membri dell'equipaggio della missione svolgono funzioni di sorveglianza, identificazione, controllo delle armi, gestione della battaglia e comunicazioni. L'equipaggio della missione è composto da 13 a 19 specialisti (varia a seconda della missione). L'E-3 ha un equipaggio di quattro persone.

I sottosistemi radar e computer dell'E-3 Sentry possono raccogliere e presentare informazioni ampie e dettagliate sul campo di battaglia. Ciò include la posizione e le informazioni di tracciamento su velivoli e navi nemiche + posizione e stato di velivoli e navi militari amiche. Le informazioni possono essere inviate ai principali centri di comando e controllo nelle aree posteriori oa bordo delle navi. A supporto delle operazioni aria-terra, il Sentry può fornire le informazioni dirette necessarie per l'interdizione, la ricognizione, il trasporto aereo e il supporto aereo ravvicinato per le forze di terra amiche. Può anche fornire informazioni ai comandanti delle operazioni aeree per ottenere e mantenere il controllo delle battaglie aeree.

1975: I PRIMI TEST E LA VALUTAZIONE OPERATIVA

L'ingegneria, i test e la valutazione iniziarono sul primo E-3 Sentry nell'ottobre 1975. Nel marzo 1977, il 552nd Airborne Warning and Control Wing, ora 552nd Air Control Wing, presso Tinker Air Force Base (AFB) in Oklahoma ricevette il primo E- 3s. L'ultimo E-3 della US Air Force è stato consegnato nel 1984. L’Air Combat Command ha 27 E-3 a Tinker AFB mentre le Pacific Air Forces hanno quattro E-3 Sentries alla base aerea di Kadena in Giappone e alla base congiunta Elemendorf-Richardson in Alaska. Inoltre, la NATO ha 17 E-3A con il primo aereo consegnato nel gennaio 1982.

LA CUPOLA RADAR 

La cupola radar ha un diametro di 9 m circa, uno spessore al centro di 1,8 m, ed è mantenuta ad un'altezza di 4,2 m dalla carlinga mediante due montanti. La cupola contiene un sistema di antenne ruotato idraulicamente che permette ad un radar AN/APY-1/2 di controllare lo spazio aereo dal terreno fino alla stratosfera. Con ognuno dei 4 motori è montato un generatore che fornisce 1 megawatt di potenza, necessario per l'apparato radar. Il radar Doppler ha un raggio di oltre 350 km per bersagli che volano a bassa quota, mentre il radar BTH (Beyond the Horizon, oltre l'orizzonte) ha un raggio di 640 km per bersagli che volano a quota medio/alta. La combinazione di radar e di SSR (Second Surveillance Radar, radar di sorveglianza secondario) permette al Sentry di identificare velivoli nemici a bassa quota, eliminando gli echi di ritorno del terreno.

Il rotodomo non pressurizzato ha un diametro di 30 piedi (9,1 m), uno spessore di 6 piedi (1,8 m) al centro ed è tenuto a 3,4 m (11 piedi) sopra la fusoliera da 2 montanti. È inclinato verso il basso nella parte anteriore per ridurre la sua resistenza aerodinamica, che diminuisce il suo effetto dannoso sui decolli e sulla resistenza. Questa inclinazione viene corretta elettronicamente sia dal radar che dagli sfasatori dell'antenna radar di sorveglianza secondaria. Il rotodomo utilizza aria di spurgo, porte di raffreddamento esterne e raffreddamento a piastra fredda a base di fluorocarburi per mantenere le temperature delle apparecchiature elettroniche e meccaniche. Il sistema di antenna a rotazione idraulica consente all' AN / APY-1  e all' AN / APY-2 di fornire sorveglianza sulla superficie terrestre fino alla stratosfera, sulla terraferma o sul mare.

Altri importanti sottosistemi in E-3 Sentry sono la navigazione, le comunicazioni e i computer; 14 console visualizzano i dati elaborati dal computer in formato grafico e tabellare su schermi. I suoi operatori svolgono funzioni di sorveglianza, identificazione, controllo delle armi, gestione della battaglia e comunicazioni. I dati possono essere trasmessi in tempo reale a qualsiasi centro di comando e controllo principale nelle aree posteriori o a bordo delle navi. In tempi di crisi, i dati possono anche essere trasmessi all'Autorità di comando nazionale negli Stati Uniti tramite RC-135 o task force della portaerei.

I generatori elettrici montati in ciascuno dei quattro motori dell'E-3 forniscono 1 megawatt di potenza elettrica richiesta dai radar e dall'elettronica dell'aereo.  Il suo radar doppler a impulsi ha una portata di oltre 250 mi (400 km) per bersagli a bassa quota alla sua altitudine operativa, e il radar a impulsi (BTH) ha una portata di circa 400 mi (650 km) per aeromobili che volano ad altitudini medio-alte. Il radar, combinato con un radar di sorveglianza secondario (SSR) e misure di supporto elettronico (ESM), fornisce una capacità di guardare verso il basso, per rilevare, identificare e tracciare gli aerei a bassa quota, eliminando i ritorni di disturbo al suolo.

AGGIORNAMENTI

Tra il 1987 e il 2001, gli E-3 dell’Usaf sono stati aggiornati nell'ambito del "Programma di modifica del blocco 30/35". 

Miglioramenti inclusi:

• L'installazione di ESM e di una capacità di sorveglianza elettronica, sia per i mezzi di rilevamento attivi che passivi.
• Installazione del JTIDS (Joint Tactical Information Distribution System), che fornisce comunicazioni rapide e sicure per la trasmissione di informazioni, comprese le posizioni dei bersagli e i dati di identificazione, ad altre piattaforme amichevoli.
• È stata aggiunta la funzionalità GPS (Global Positioning System).
• I computer di bordo sono stati revisionati per ospitare JTIDS, Link-16, i nuovi sistemi ESM e per consentire futuri miglioramenti.

Il Radar System Improvement Program (RSIP)

Il Radar System Improvement Program (RSIP) era un programma di sviluppo congiunto USA / NATO. Il RSIP ha aumentato la capacità operativa delle contromisure elettroniche dei radar E-3 e migliora l'affidabilità, la manutenibilità e la disponibilità del sistema. Essenzialmente, questo programma ha sostituito la vecchia logica transistor-transistor (TTL) e emettitore-logica di accoppiamento (MECL) componenti elettronici, lungo poiché fuori produzione, con off the shelf computer che utilizzava un linguaggio di alto livello invece del linguaggio assembly. Un miglioramento significativo è venuto dall'aggiunta della compressione dell'impulso nella modalità Pulse-Doppler.  Queste modifiche hardware e software migliorano le prestazioni dei radar dell’E-3, fornendo un rilevamento avanzato con un'enfasi verso bersagli a bassa sezione radar (RCS).

La RAF si era anche unita all'USAF aggiungendo RSIP per aggiornare i radar dell'E-3. L'adeguamento degli squadroni E-3 è stato completato nel dicembre 2000. Insieme all'aggiornamento RSIP è stata l'installazione del sistema di posizionamento globale / sistemi di navigazione inerziale che ha migliorato la precisione di posizionamento. Nel 2002, Boeing ha ottenuto un contratto per aggiungere RSIP al piccolo squadrone AWACS francese. L'installazione è stata completata nel 2006. 

IL Radar AWACS AN / APY-1/2

Il radar primario alloggiato nel rotodome rappresenta l'/ APY-1/2 Northrop Grumman AN AWACS radar. I trasmettitori radar, i computer e le stazioni di visualizzazione sono alloggiati all'interno della fusoliera.

Il radome esegue la scansione a sei giri al minuto. Quando il radar non è in funzione, la velocità di rotazione del radome è impostata su un giro ogni quattro minuti. Il radar è multimodale utilizzando potenti algoritmi di interleaving e de-interleaving.

Le principali modalità operative sono: 

• Pulse Doppler non-Elevation Scan (PDNES) per la sorveglianza di bersagli aerei; 
• scansione di elevazione del doppler a impulsi (PDES) per determinare l'elevazione del bersaglio; 
• modalità radar a impulsi oltre l'orizzonte; 
• modalità di sola ricezione per funzionamento passivo; 
• modalità standby; 
• e la modalità marittima, che utilizza una larghezza di impulso molto breve per il rilevamento delle navi di superficie.

La Boeing, con la divisione sensori e sistemi elettronici di Northrop Grumman in qualità di subappaltatore, ha eseguito un RSIP dell’E-3 AWACS, che ha migliorato la capacità del radar AN / APY-1/2 contro le minacce da piccoli bersagli radar a sezione trasversale, missili da crociera e contromisure  elettroniche.

Il miglioramento della sensibilità contro bersagli piccoli e furtivi si è ottenuta con l'installazione di un nuovo computer radar di sorveglianza (SRC) per sostituire il processore Doppler digitale e il correlatore radar, e la traduzione del software associato in linguaggio ADA. L'installazione del RSIP è stata completata sui velivoli Nato (17) e UK (sette) nel 2000, in Francia (quattro) nel 2006 e sui 33 E-3 AWACS dell’Usaf nell'aprile 2005.

L'interrogatore AN / APX-103, fornito dalla Telephonics Corporation, fornisce operazioni di identificazione di amici o nemici (IFF) sia civili che militari e fornisce istantaneamente un set di dati su tutti i bersagli nel raggio del radar. I dati includono lo stato IFF, la portata, l'azimut e la posizione di elevazione e l'identificazione del codice. La società Telephonics ha vinto un contratto nel marzo 2019 per costruire interrogatori IFF di prossima generazione AN / UPX-40 per l'aereo Saudi E-3 Sentry.

Aggiornamenti E-3 Sentry (AWACS)

Tutti gli AWACS E-3 sono sottoposti a un ciclo di manutenzione programmata quadriennale eseguita su base di un calendario ciclico per correggere i difetti identificati come non correggibili da una qualsiasi modifica e che si prevede si ripresenteranno per tutta la vita del sistema d'arma. I cicli di manutenzione vanno dalla rimozione o sostituzione completa all'ispezione e alla rilavorazione secondo necessità. Il completamento del ciclo mantiene gli aerei strutturalmente sani e idonei al volo. Il 2018 è l'ultimo anno di modifiche E-3 con tutti gli aeromobili tranne 5 ritirati nel 2025.

Nell'ottobre 1994, l'US Air Force Air Combat Command, in collaborazione con l'Electronic Systems Center dell’US Air Force, ha avviato Extend Sentry, un programma per aggiornare ed estendere la vita della flotta statunitense di E-3 AWACS all’anno 2025. Il concetto è stato quello di riparare / sostituire i sistemi dei velivoli che sono i più responsabili di alti tassi di guasto, alti tassi di interruzione, alti tassi di codice 3, e un gran numero di ore di manodopera di capacità operativa. La strategia di finanziamento è stata quella di dare la priorità a 66 progetti selezionati (con un costo compreso tra $ 300K e $ 120M) in ordine di maggior beneficio per il dollaro speso verso l'obiettivo. L'ACC POM FY98 ha applicato un'analisi "ginocchio della curva" per determinare un livello di finanziamento minimo.

L’Extend Sentry è una serie di oltre 100 progetti separati che aggiorneranno tutti i componenti dell'AWACS, dal software al velivolo stesso. L’Extend Sentry scompone i componenti dell'E-3 e dei suoi sistemi di missione in nove gruppi separati che influenzano tutte le aree di identificazione del combattimento e le prestazioni della missione. Affronta direttamente questioni critiche come i tempi e i problemi di riparazione e manutenzione, parti obsolete e mancanza di fornitori per i componenti chiave del sistema. La maggior parte dei componenti della E-3 risalgono agli anni '70 e hanno superato la loro vita utile. Nel 1995, la Boeing si è aggiudicata un contratto per eseguire il lavoro di Extend Sentry, del valore di oltre 400 milioni di dollari nel 2000. Il contratto prevedeva l'attuazione di 75 dei 138 progetti identificati sotto Extend Sentry.

Due terzi della flotta statunitense erano equipaggiati con il radar di sorveglianza Westinghouse AN / APY-1, mentre gli altri E-3 dal n. 25 in poi e tutti gli E-3 da esportazione erano equipaggiati con il radar AN / APY-2 di seconda generazione. L'APY-1 e -2 sono generalmente simili, a parte la piena capacità di ricerca marittima dell'APY-2. Operando entro la banda di lunghezza d'onda di 10 cm, i radar con capacità marittima hanno sei modalità operative insieme a un formato di test e manutenzione controllato da un tecnico radar. La disponibilità della memoria di riserva installata migliora la supportabilità del software. La memoria di riserva consente l'incorporazione di miglioramenti e la correzione di carenze latenti. L'effetto della memoria di riserva sulla supportabilità è stato calcolato per l'E-3 AWACS in cui sono stati forniti due radar simili con il 9% di memoria di riserva e il 34% di memoria di riserva, rispettivamente per l'APY-1 e l'APY-2. Le misurazioni hanno rivelato una differenza di 3 a 1 nel costo e nell'impatto del programma quando si effettuava la stessa modifica a entrambi i radar E-3.

Altri aggiornamenti

La formazione, ed i programmi di supporto e delle infrastrutture coprono una serie di programmi e attività trasversali a supporto dei programmi di modifica e miglioramento dell'AWACS. Questi programmi includono la gestione dell'infrastruttura di sviluppo AWACS, lo sviluppo delle apparecchiature di supporto, la pianificazione / analisi della modernizzazione e l'integrazione e la concorrenza tra trainer / simulatore. Il Radar Systems Integration Lab / Software Development Facility deve essere mantenuto, gestito e supportato per contratto per fornire ai clienti una configurazione radar APY 1/2 funzionante a supporto delle tecnologie delle apparecchiature di supporto di sviluppo, produzione e supporto AWACS e strategie di test per garantire capacità simultanee per sostenere le apparecchiature E-3 attuali, modificate e aggiornate. L'analisi e la definizione della concorrenza tra trainer / simulatore sono necessarie per garantire che trainer e simulatori siano aggiornati con la linea di base AWACS.

L'aereo testbed E-3 AWACS, Test System 3 (TS-3, numero di coda 73-1674) e l'Avionics Integration Laboratory (AIL) sono risorse gestite, mantenute e gestite dagli appaltatori. Queste risorse pronte per i test supportano la modernizzazione dell'AWACS, inclusi progetti avanzati e progetti di sostegno, e consentono all'AWACS di partecipare a test di volo operativi (ad esempio, Joint Expeditionary Force Experiment) e test di interoperabilità a terra attraverso l'AIL configurato con JDEP (Joint Distributed Engineering Plant) . Supportano anche diversi progetti internazionali di allarme e controllo precoce (AEW e C) internazionali a pagamento, tra cui Francia, RSAF, Regno Unito, Giappone e NATO.

NAVWAR (Navigation Warfare) è incaricato da CJCSI 6140.01A (31 marzo 2004) e richiede a tutti gli utenti DoD GPS di incorporare il modulo SAASM (Selective Availability Anti-Spoofing Module) dell'NSA, prevedere la transizione alle “chiavi nere”, eliminare i requisiti per l’acquisizione. I satelliti GPS utilizzano il segnale civile (Coarse Acquisition (codice C / A)) e incorporano la nuova tecnologia nel sensore di navigazione.

AMP (Avionics Modernization Program) completa gli aggiornamenti obbligatori del sistema di controllo del traffico aereo FAA / Organizzazione internazionale per l'aviazione civile (ICAO) / EUROCONTROL ed equipaggia la flotta E-3 con la piattaforma di volo e altre capacità avioniche che consentiranno all'AWACS di conformarsi alle prestazioni di navigazione richieste (RNP) globali obbligatorie, sorveglianza e standard di comunicazione. La non conformità comporterà restrizioni e dinieghi dello spazio aereo che avranno un impatto sulla capacità dell'AWACS di supportare risposte in tutto il mondo a situazioni che richiedono comando e controllo immediato sulla scena (gestione della battaglia C2). Le modifiche AMP alla cabina di pilotaggio includono l'aggiunta di comunicazioni di collegamento dati, l'aggiornamento o la sostituzione di tecnologie di localizzazione di emergenza, radio digitali voce e collegamento dati, display visivi migliorati e sistema di gestione del volo, nonché rapporti automatici di posizione tramite collegamento dati.

I progetti di comunicazione forniscono al sistema AWACS un metodo efficace per trasmettere e ricevere elettronicamente informazioni critiche sulla missione come l'Air Tasking Order (ATO). I progetti di Comm si concentreranno sull'ingegneria e sul retrofit dell'intera flotta.

ENGLISH

US-based Northrop Grumman Corporation recently hosted a special event to honour the 40th anniversary of the Airborne Warning and Control System (AWACS) radar, one of the company's longest-running programmes and a vital part of the world's most important strategic command and control aircraft.

Northrop Grumman's Linthicum-based Electronic Systems business (then part of Westinghouse Electric Corporation) was selected to design and manufacture the AWACS radar back in 1972. The first production radar, the AN / APY-1, was delivered to the Boeing Company and then to the US Air Force in October 1976; the AWACS reached operational capability in 1978. 

The AWACS was and is a key tool for aerial surveillance. The company has delivered AWACS aircraft radars to NATO, the UK, France, Saudi Arabia and Japan. 

The great technical innovation behind the development of AWACS radar over 40 years ago has made it an indispensable element in modern air operations. With unwavering dedication, today's Northrop Grumman team is ensuring that the radar meets the evolving roles and missions of AWACS for years to come.

The AWACS radar is considered the most capable airborne surveillance system in the world as it provides three-dimensional, long-range, 360-degree coverage and associated electronic countermeasures; it can detect up to 200,000 square miles around the aircraft or 250 miles in all directions. The radar is mounted in a rotating dome on top of two versions of the E-3 AWACS aircraft, supplied by Boeing.

In 1999, the first AWACS aircraft underwent the Radar System Improvement Program (RSIP) which is a joint US/NATO development programme that includes major hardware and software modifications to the existing radar system. The RSIP has improved the operational and electronic countermeasures capability of the radar and improved the reliability, maintainability and availability of the system: the US plans to operate the system beyond 2035.

Over the years, AWACS has been deployed during Operations Desert Storm, Allied Force, Enduring Freedom, Iraqi Freedom and Noble Eagle, among other actions. In the 21st century, AWACS supports a variety of missions such as peace support operations, multinational coalition operations, air control, homeland defence, anti-drug and combat search and rescue.

Northrop Grumman is a leading global security company providing innovative systems, products and solutions in unmanned systems, cyber security, C4ISR and logistics and modernisation to government and commercial customers worldwide.

THE AN/APY-1 DOPPLER RADAR

The AN / APY-1 is a rotodome-mounted pulsed Doppler radar system developed by Westinghouse for the E-3 Sentry Airborne Warning and Control System (AWACS) aircraft. 

Rotating six times per minute, this radar system has the ability to detect and track targets beyond the horizon, sea surface and/or fly at low altitude. Currently, Northrop Grumman is responsible for providing logistical support to this radar system, which remains in service with the first E-3 aircraft. Originally massive, the AN / APY-1 was installed on the first 25 production Sentry aircraft.

As mentioned above, the radar has a range of over 250 miles (376 km) and is combined with a Friend or Foe Identification (IFF) subsystem capable of detecting, identifying and tracking both enemy and friendly low-level aircraft, eliminating ground-based jamming returns that confuse other radar systems.

THE E-3 SENTRY SUBSYSTEMS

The main subsystems of the E-3 are avionics, navigation, communications, sensors (radar and passive detection) and identification tools (IFF / SIF). The aircraft is equipped with Northrop Grumman (formerly Westinghouse) AN / APY-1 and AN / APY-2 radars. The mission suite includes consoles that display computer-processed data in graphical and tabular formats on video screens. Mission crew members perform surveillance, identification, weapons control, battle management and communications functions. The mission crew consists of 13 to 19 specialists (varies depending on the mission). The E-3 has a crew of four.

The E-3 Sentry's radar and computer subsystems can collect and present extensive and detailed battlefield information. This includes position and tracking information on enemy aircraft and ships + position and status of friendly military aircraft and ships. Information can be sent to the main command and control centres in the rear or on board ships. In support of air-to-ground operations, the Sentry can provide direct information required for interdiction, reconnaissance, airlift and close air support for friendly ground forces. It can also provide information to air operations commanders to gain and maintain control of air battles.

1975: FIRST TESTS AND OPERATIONAL EVALUATION

Engineering, testing and evaluation began on the first E-3 Sentry in October 1975. In March 1977, the 552nd Airborne Warning and Control Wing, now the 552nd Air Control Wing, at Tinker Air Force Base (AFB) in Oklahoma received the first E- 3s. The last US Air Force E-3 was delivered in 1984. The Air Combat Command has 27 E-3s at Tinker AFB while the Pacific Air Forces have four E-3 Sentries at Kadena Air Base in Japan and at Joint Base Elemendorf-Richardson in Alaska. In addition, NATO has 17 E-3As with the first aircraft delivered in January 1982.

THE RADAR DOME 

The radar dome is approximately 9 m in diameter, 1.8 m thick at its centre, and is maintained at a height of 4.2 m from the nacelle by two struts. The dome contains a hydraulically rotated antenna system that allows an AN/APY-1/2 radar to monitor the airspace from the ground to the stratosphere. A generator is mounted with each of the four engines to provide 1 megawatt of power, which is needed for the radar apparatus. The Doppler radar has a range of over 350 km for targets flying at low altitude, while the BTH (Beyond the Horizon) radar has a range of 640 km for targets flying at medium to high altitude. The combination of radar and Second Surveillance Radar (SSR) allows the Sentry to identify enemy aircraft at low altitudes, eliminating ground return echoes.

The unpressurised rotodome is 30 feet (9.1 m) in diameter, 6 feet (1.8 m) thick in the centre and is held 3.4 m (11 ft) above the fuselage by 2 struts. It is tilted down at the front to reduce its drag, which decreases its detrimental effect on takeoffs and drag. This inclination is corrected electronically by both the radar and the secondary surveillance radar antenna phase shifters. The rotodome uses purge air, external cooling ports and fluorocarbon-based cold plate cooling to maintain the temperatures of the electronic and mechanical equipment. The hydraulically rotating antenna system allows the AN / APY-1 and AN / APY-2 to provide surveillance over the Earth's surface to the stratosphere, on land or at sea.

Other important subsystems in E-3 Sentry are navigation, communications and computers; 14 consoles display computer-processed data in graphical and tabular formats on screens. Its operators perform surveillance, identification, weapons control, battle management and communications functions. Data can be transmitted in real time to any main command and control centre in the rear or on board ships. In times of crisis, data can also be transmitted to the National Command Authority in the United States via RC-135 or carrier task forces.

Electric generators mounted in each of the E-3's four engines provide 1 megawatt of electrical power required by the aircraft's radars and electronics.  Its pulse doppler radar has a range of more than 250 mi (400 km) for low-altitude targets at its operational altitude, and the pulse (BTH) radar has a range of about 400 mi (650 km) for aircraft flying at medium to high altitudes. The radar, combined with a secondary surveillance radar (SSR) and electronic support measures (ESM), provides a downward-looking capability to detect, identify and track aircraft at low altitudes, eliminating jamming returns to the ground.

UPDATES

Between 1987 and 2001, Usaf E-3s were upgraded as part of the "Block 30/35 Modification Program." 

Improvements included:

• The installation of ESM and an electronic surveillance capability for both active and passive detection assets.
• Installation of the JTIDS (Joint Tactical Information Distribution System), which provides fast and secure communications for the transmission of information, including target positions and identification data, to other friendly platforms.
• Global Positioning System (GPS) functionality was added.
• On-board computers were overhauled to accommodate JTIDS, Link-16, the new ESM systems and to enable future enhancements.

The Radar System Improvement Program (RSIP)

The Radar System Improvement Program (RSIP) was a joint US/NATO development programme. The RSIP increased the operational capability of E-3 radar electronic countermeasures and improved system reliability, maintainability and availability. Essentially, this programme replaced the old transistor-transistor logic (TTL) and emitter-coupled logic (MECL) electronic components, long since discontinued, with off-the-shelf computers that used a high-level language instead of assembly language. A significant improvement came from the addition of pulse compression in Pulse-Doppler mode.  These hardware and software changes improved the E-3's radar performance, providing advanced detection with an emphasis on low radar cross-section (RCS) targets.

The RAF had also joined the USAF in adding RSIP to upgrade the E-3's radars. The upgrade of the E-3 squadrons was completed in December 2000. Along with the RSIP upgrade was the installation of the Global Positioning System / Inertial Navigation Systems which improved positioning accuracy. In 2002, Boeing was awarded a contract to add RSIP to the small French AWACS squadron. The installation was completed in 2006. 

The AWACS AN / APY-1/2 Radar

The primary radar housed in the rotodome is the / APY-1/2 Northrop Grumman AN AWACS radar. The radar transmitters, computers and display stations are housed inside the fuselage.

The radome scans at six revolutions per minute. When the radar is not operating, the radome's rotation speed is set to one revolution every four minutes. The radar is multi-mode using powerful interleaving and de-interleaving algorithms.

The main operating modes are: 

• Pulse Doppler non-Elevation Scan (PDNES) for surveillance of aerial targets; 
• Pulse Doppler Elevation Scan (PDES) for determining target elevation; 
• over-the-horizon pulsed radar mode; 
• receive-only mode for passive operation; 
• standby mode; 
• and maritime mode, which uses a very short pulse width for detecting surface ships.

Boeing, with Northrop Grumman's Sensors and Electronic Systems Division as a subcontractor, performed an RSIP of the E-3 AWACS, which improved the capability of the AN / APY-1/2 radar against threats from small cross-sectional radar targets, cruise missiles and electronic countermeasures.

Improved sensitivity against small and stealthy targets was achieved by installing a new surveillance radar computer (SRC) to replace the digital Doppler processor and radar correlator, and translating the associated software into ADA language. Installation of the RSIP was completed on NATO (17) and UK (seven) aircraft in 2000, France (four) in 2006 and USAF's 33 E-3 AWACS in April 2005.

The AN / APX-103 interrogator, supplied by Telephonics Corporation, provides both civilian and military friendly or enemy identification (IFF) operations and instantly provides a data set on all targets within radar range. The data includes IFF status, range, azimuth and elevation position and code identification. The Telephonics company won a contract in March 2019 to build AN / UPX-40 next-generation IFF interrogators for the Saudi E-3 Sentry aircraft.

E-3 Sentry upgrades (AWACS)

All E-3 AWACS are subject to a four-year scheduled maintenance cycle performed on a cyclic schedule to correct defects identified as uncorrectable by any modification and expected to recur throughout the life of the weapon system. Maintenance cycles range from complete removal or replacement to inspection and rework as required. Completion of the cycle keeps the aircraft structurally sound and fit for flight. 2018 is the last year of E-3 modifications with all but 5 aircraft retired in 2025.

In October 1994, the US Air Force Air Combat Command, in conjunction with the US Air Force Electronic Systems Center, initiated Extend Sentry, a programme to upgrade and extend the life of the US E-3 AWACS fleet to the year 2025. The concept was to repair/replace aircraft systems that are most responsible for high failure rates, high outage rates, high code 3 rates, and a large number of manpower hours of operational capability. The funding strategy was to prioritize 66 selected projects (costing between $300K and $120M) in order of greatest benefit per dollar spent toward the goal. The ACC POM FY98 applied a "knee of the curve" analysis to determine a minimum funding level.

The Extend Sentry is a series of over 100 separate projects that will upgrade all components of the AWACS, from the software to the aircraft itself. The Extend Sentry breaks down the components of the E-3 and its mission systems into nine separate groups that affect all areas of combat identification and mission performance. It directly addresses critical issues such as repair and maintenance time and problems, obsolete parts and lack of suppliers for key system components. Most of the E-3's components date back to the 1970s and have outlived their useful life. In 1995, Boeing was awarded a contract to perform the Extend Sentry work, worth over $400 million in 2000. The contract provided for the implementation of 75 of the 138 projects identified under Extend Sentry.

Two-thirds of the US fleet was equipped with the Westinghouse AN / APY-1 surveillance radar, while the remaining E-3s from No. 25 onwards and all export E-3s were equipped with the second-generation AN / APY-2 radar. The APY-1 and -2 are generally similar, apart from the full maritime search capability of the APY-2. Operating within the 10cm wavelength band, the maritime-capable radars have six operating modes along with a radar technician-controlled test and maintenance format. The availability of installed spare memory enhances software supportability. Back-up memory allows the incorporation of improvements and the correction of latent deficiencies. The effect of back-up memory on supportability was calculated for the E-3 AWACS where two similar radars were provided with 9% back-up memory and 34% back-up memory for the APY-1 and APY-2 respectively. Measurements revealed a 3 to 1 difference in cost and programme impact when making the same modification to both E-3 radars.

Other upgrades

The training, support and infrastructure programmes cover a range of cross-cutting programmes and activities to support the AWACS modification and improvement programmes. These programmes include AWACS development infrastructure management, support equipment development, modernisation planning/analysis and trainer/simulator integration and competition. The Radar Systems Integration Lab / Software Development Facility shall be maintained, operated and contractually supported to provide customers with a functioning APY 1/2 radar configuration to support AWACS development, production and support equipment technologies and test strategies to ensure concurrent capabilities to support current, modified and upgraded E-3 equipment. Analysis and definition of trainer/simulator competition is required to ensure that trainers and simulators are up to date with the AWACS baseline.

The E-3 AWACS testbed aircraft, Test System 3 (TS-3, tail number 73-1674) and the Avionics Integration Laboratory (AIL) are resources operated, maintained and managed by the contractors. These test-ready assets support AWACS modernisation, including advanced and sustainment projects, and enable AWACS to participate in operational flight tests (e.g., Joint Expeditionary Force Experiment) and ground-based interoperability testing through the AIL configured with JDEP (Joint Distributed Engineering Plant) . They also support several paid international Early Warning and Control (AEW and C) projects, including France, RSAF, UK, Japan and NATO.

NAVWAR (Navigation Warfare) is mandated by CJCSI 6140.01A (31 March 2004) and requires all DoD GPS users to incorporate NSA's Selective Availability Anti-Spoofing Module (SAASM), provide for transition to 'black keys', and eliminate acquisition requirements. GPS satellites use the civil signal (Coarse Acquisition (C/A code)) and incorporate the new technology into the navigation sensor.

AMP (Avionics Modernization Program) completes mandatory FAA / International Civil Aviation Organization (ICAO) / EUROCONTROL air traffic control system upgrades and equips the E-3 fleet with the flight platform and other avionics capabilities that will enable AWACS to comply with mandatory global navigation performance requirements (RNP), surveillance and communication standards. Non-compliance will result in airspace restrictions and denials that will impact AWACS' ability to support worldwide responses to situations requiring immediate command and control on scene (C2 battle management). AMP modifications to the cockpit include the addition of data link communications, the upgrade or replacement of emergency location technology, digital voice and data link radios, improved visual displays and flight management system, and automatic position reports via data link.

Communications projects provide the AWACS system with an effective method to electronically transmit and receive mission-critical information such as the Air Tasking Order (ATO). Comm's projects will focus on the engineering and retrofit of the entire fleet.

(Web, Google, Wikipedia, You Tube)