امروزه هوانوردی بدون رادار غیرقابل تصور است. ایستگاه راداری هوابرد (BRLS) یکی از مهمترین عناصر تجهیزات رادیویی الکترونیکی هواپیماهای مدرن است. به گفته کارشناسان ، در آینده نزدیک ایستگاه های راداری اصلی ترین ابزار تشخیص ، ردیابی اهداف و نشانه گیری سلاح های هدایت شونده به سمت آنها خواهد بود.
ما سعی می کنیم به رایج ترین سوالات در مورد عملکرد رادارها در کشتی پاسخ دهیم و بگوییم که چگونه اولین رادارها ایجاد شده اند و چگونه ایستگاه های راداری امیدوارکننده می تواند شگفت انگیز باشد.
1. اولین رادارها در چه زمانی روی کشتی ظاهر شدند؟
ایده استفاده از رادار در هواپیماها چند سال پس از ظهور اولین رادارهای زمینی به وجود آمد. در کشور ما ، ایستگاه زمینی "ردوت" نمونه اولیه اولین ایستگاه راداری شد.
یکی از مشکلات اصلی قرار دادن تجهیزات در هواپیما بود - مجموعه ایستگاه با منبع تغذیه و کابل حدود 500 کیلوگرم وزن داشت. نصب چنین تجهیزاتی بر روی جنگنده تک نفره آن زمان غیر واقعی بود ، بنابراین تصمیم گرفته شد که ایستگاه را بر روی Pe-2 دو نفره قرار دهیم.
اولین ایستگاه راداری داخلی هوابرد با نام "Gneiss-2" در سال 1942 به بهره برداری رسید. در عرض دو سال ، بیش از 230 ایستگاه Gneiss-2 تولید شد. و در سال 1945 پیروزمندانه Fazotron-NIIR ، که اکنون بخشی از KRET است ، تولید سری رادار هواپیمای Gneiss-5s را آغاز کرد. برد شناسایی هدف به 7 کیلومتر رسید.
در خارج از کشور ، اولین رادار هواپیما "AI Mark I" - انگلیسی - کمی زودتر ، در سال 1939 ، به خدمت درآمد. به دلیل وزن زیاد ، بر روی جنگنده های رهگیر سنگین بریستول بوفایتر نصب شد. در سال 1940 ، یک مدل جدید ، AI Mark IV ، وارد خدمت شد. این سیستم تشخیص هدف را در فاصله حداکثر 5.5 کیلومتر ارائه کرد.
2. یک ایستگاه راداری هوایی از چه چیزی تشکیل شده است؟
از نظر ساختاری ، رادار شامل چندین واحد قابل جابجایی است که در بینی هواپیما واقع شده اند: فرستنده ، سیستم آنتن ، گیرنده ، پردازنده داده ، پردازنده سیگنال قابل برنامه ریزی ، کنسول ها و کنترل ها و نمایشگرها.
امروزه تقریباً تمام رادارهای هوابرد دارای یک سیستم آنتن متشکل از آرایه آنتن شکاف تخت ، آنتن Cassegrain ، آرایه آنتن مرحله ای فعال یا فعال هستند.
رادارهای مدرن هوابرد در محدوده فرکانس های مختلف عمل می کنند و امکان شناسایی اهداف هوایی با EPR (منطقه پراکندگی موثر) یک متر مربع در فاصله صدها کیلومتر را فراهم می کنند و همچنین ردیابی ده ها هدف را در گذرگاه فراهم می کند.
علاوه بر تشخیص هدف ، امروزه ایستگاه های راداری تصحیح رادیویی ، تعیین پرواز و تعیین هدف برای استفاده از سلاح های هوایی هدایت شونده را انجام می دهند ، نقشه برداری از سطح زمین را با وضوح حداکثر یک متر انجام می دهند و همچنین کارهای کمکی را حل می کنند: زمین ، اندازه گیری سرعت ، ارتفاع ، زاویه رانش و موارد دیگر. …
3. رادار هوابرد چگونه کار می کند؟
امروزه جنگنده های مدرن از رادارهای پالس داپلر استفاده می کنند. نام خود اصل عملکرد چنین ایستگاه راداری را توصیف می کند.
ایستگاه رادار به طور مداوم کار نمی کند ، اما با تکان های دوره ای - تکانه ها کار می کند. در مکان یاب های امروزی ، انتقال پالس تنها چند میلیونیم ثانیه طول می کشد و مکث بین پالس ها چند صدم یا هزارم ثانیه است.
امواج رادیویی با برخورد با هرگونه مانع در مسیر انتشار خود ، در همه جهات پراکنده شده و از آن به ایستگاه رادار باز می گردند. در همان زمان ، فرستنده رادار به طور خودکار خاموش می شود و گیرنده رادیو شروع به کار می کند.
یکی از مشکلات اصلی رادارهای پالس ، خلاص شدن از سیگنال منعکس شده از اجسام ثابت است. به عنوان مثال ، در مورد رادارهای هوایی ، مشکل این است که بازتاب از سطح زمین همه اجسام زیر هواپیما را مبهم می کند. این تداخل با استفاده از اثر داپلر ، که بر اساس آن فرکانس موج منعکس شده از یک جسم نزدیک شده افزایش می یابد ، و از یک جسم خروجی کاهش می یابد ، حذف می شود.
4- نوارهای X ، K ، Ka و Ku در ویژگی های رادار چه معنایی دارند؟
امروزه دامنه طول موج هایی که رادارهای هوایی در آنها کار می کنند بسیار گسترده است. در ویژگی های رادار ، محدوده ایستگاه با حروف لاتین نشان داده می شود ، به عنوان مثال ، X ، K ، Ka یا Ku.
به عنوان مثال ، رادار Irbis با مجموعه آنتن مرحله ای منفعل نصب شده بر روی جنگنده Su-35 در باند X عمل می کند. در عین حال ، محدوده تشخیص اهداف هوایی ایربیس به 400 کیلومتر می رسد.
باند X به طور گسترده ای در برنامه های راداری مورد استفاده قرار می گیرد. طول آن از 8 تا 12 گیگاهرتز از طیف الکترومغناطیسی است ، یعنی طول موج آن از 3.75 تا 2.5 سانتی متر است. چرا نام آن چنین است؟ نسخه ای وجود دارد که در طول جنگ جهانی دوم گروه طبقه بندی شد و بنابراین نام X-band را دریافت کرد.
همه نامهای محدوده با حرف لاتین K در نام منشاء کمتری دارند - از کلمه آلمانی kurz ("کوتاه"). این محدوده مربوط به طول موج های 1.67 تا 1.13 سانتی متر است. در ترکیب با کلمات انگلیسی بالا و زیر ، نوارهای Ka و Ku به ترتیب نام خود را در "بالا" و "پایین" نوار K قرار دادند.
رادارهای Ka-band قادر به اندازه گیری برد کوتاه و وضوح فوق العاده بالا هستند. چنین رادارهایی اغلب برای کنترل تردد هوایی در فرودگاه ها استفاده می شود ، جایی که فاصله با هواپیما با استفاده از پالس های بسیار کوتاه - چند نانو ثانیه طول تعیین می شود.
باند Ka اغلب در رادارهای هلیکوپتر استفاده می شود. همانطور که می دانید ، برای قرار دادن بر روی هلیکوپتر ، آنتن رادار هوابرد باید کوچک باشد. با توجه به این واقعیت و همچنین نیاز به وضوح قابل قبول ، از محدوده طول موج میلی متر استفاده می شود. به عنوان مثال ، یک بالگرد رزمی Ka-52 Alligator مجهز به یک سیستم راداری Arbalet است که در نوار Ka 8 میلی متری کار می کند. این رادار که توسط KRET توسعه یافته است ، فرصت های فوق العاده ای را در اختیار تمساح قرار می دهد.
بنابراین ، هر برد مزایای خاص خود را دارد و بسته به شرایط و وظایف قرارگیری ، رادار در محدوده فرکانس های مختلف عمل می کند. به عنوان مثال ، به دست آوردن وضوح بالا در بخش نمای رو به جلو ، Ka-band را درک می کند و افزایش برد رادار روی برد ، باند X را ممکن می سازد.
5- PAR چیست؟
بدیهی است که برای دریافت و انتقال سیگنال ها ، هر راداری به آنتن نیاز دارد. برای قرار دادن آن در هواپیما ، سیستمهای آنتن مسطح مخصوص اختراع شد و گیرنده و فرستنده در پشت آنتن قرار دارند. برای مشاهده اهداف مختلف با رادار ، آنتن باید جابجا شود. از آنجایی که آنتن رادار بسیار عظیم است ، به آرامی حرکت می کند. در عین حال ، حمله همزمان چندین هدف مشکل ساز می شود ، زیرا یک رادار با آنتن معمولی تنها یک هدف را در "میدان دید" نگه می دارد.
وسایل الکترونیکی مدرن این امکان را فراهم کرده است که از چنین اسکن مکانیکی در رادار هوایی صرف نظر کرد. به ترتیب زیر مرتب شده است: یک آنتن مسطح (مستطیلی یا دایره ای) به سلول ها تقسیم می شود. هر یک از این سلولها دارای یک دستگاه خاص است - تغییر فاز ، که می تواند فاز موج الکترومغناطیسی را که با زاویه معینی وارد سلول می شود ، تغییر دهد. سیگنال های پردازش شده از سلول ها به گیرنده ارسال می شوند. به این ترتیب می توانید عملکرد یک آنتن آرایه مرحله ای (PAA) را توصیف کنید.
به طور دقیق تر ، یک آرایه آنتن مشابه با بسیاری از عناصر تغییر دهنده فاز ، اما با یک گیرنده و یک فرستنده ، HEADLIGHT منفعل نامیده می شود. به هر حال ، اولین جنگنده جهان مجهز به رادار آرایه مرحله ای منفعل ، MiG-31 روسی ما است. مجهز به ایستگاه راداری "Zaslon" بود که توسط موسسه تحقیقات مهندسی ابزار توسعه یافته بود. تیخومیروف.
6. AFAR برای چیست؟
آنتن آرایه فاز فعال (AFAR) مرحله بعدی توسعه پسیو است. در چنین آنتن ، هر سلول آرایه حاوی فرستنده گیرنده مخصوص خود است. تعداد آنها ممکن است از هزار نفر تجاوز کند. به این معنا که اگر یک مکان یاب سنتی یک آنتن ، گیرنده ، فرستنده جداگانه باشد ، در AFAR ، گیرنده با فرستنده و آنتن در ماژول هایی "پراکنده" می شوند که هر کدام دارای شکاف آنتن ، تغییر دهنده فاز ، فرستنده و یک گیرنده
قبلاً ، برای مثال ، اگر یک فرستنده از کار افتاده باشد ، هواپیما "کور" می شود. اگر در AFAR یک یا دو سلول ، حتی دوازده ، تحت تأثیر قرار گیرند ، بقیه به کار خود ادامه می دهند. این مزیت اصلی AFAR است. به لطف هزاران گیرنده و فرستنده ، قابلیت اطمینان و حساسیت آنتن افزایش می یابد و همچنین می توان همزمان در چندین فرکانس کار کرد.
اما نکته اصلی این است که ساختار AFAR به رادار اجازه می دهد چندین مشکل را به صورت موازی حل کند. به عنوان مثال ، نه تنها برای خدمت به دهها هدف ، بلکه به موازات بررسی فضا ، دفاع در برابر تداخل ، مداخله در رادارهای دشمن و نقشه برداری سطح ، بدست آوردن نقشه های با وضوح بالا بسیار مثر است.
به هر حال ، اولین ایستگاه راداری هوایی در روسیه با AFAR در شرکت KRET ، در شرکت Fazotron-NIIR ایجاد شد.
7. چه ایستگاه راداری روی جنگنده نسل پنجم PAK FA خواهد بود؟
از جمله پیشرفتهای امیدوار کننده KRET ، AFAR مطابق با آن است که می تواند در بدنه هواپیما قرار بگیرد ، و همچنین پوست چارچوب به اصطلاح "هوشمند". در جنگنده های نسل بعدی ، از جمله PAK FA ، مانند یک گیرنده گیرنده گیرنده اطلاعاتی کامل در مورد آنچه در اطراف هواپیما اتفاق می افتد در اختیار خلبان قرار می دهد.
سیستم راداری PAK FA شامل یک AFAR نوار امیدوارکننده در قسمت بینی ، دو رادار با نمای جانبی و یک AFAR با باند L در امتداد فلپ ها است.
امروز KRET همچنین در حال توسعه رادار رادیو فوتونی برای PAK FA است. این نگرانی قصد دارد تا سال 2018 یک مدل کامل از ایستگاه رادار آینده ایجاد کند.
فناوری های فوتونی امکان افزایش قابلیت های رادار را فراهم می کند - جرم را بیش از نصف کاهش می دهد و وضوح تصویر را ده برابر افزایش می دهد. چنین رادارهایی با آرایه های آنتن مرحله ای رادیویی-نوری قادر به ایجاد نوعی "تصویر اشعه ایکس" از هواپیماهایی هستند که در فاصله بیش از 500 کیلومتری واقع شده اند و تصویری دقیق و سه بعدی در اختیار آنها قرار می دهند. این فناوری به شما این امکان را می دهد که درون یک شیء را بررسی کنید ، دریابید که چه وسایلی در آن وجود دارد ، چند نفر در آن هستند و حتی چهره آنها را ببینید.
