I dag er luftfarten utænkelig uden radarer. En luftbåren radarstation (BRLS) er et af de vigtigste elementer i det radio-elektroniske udstyr i et moderne fly. Ifølge eksperter vil radarstationer i den nærmeste fremtid forblive det vigtigste middel til at opdage, spore mål og rette guidede våben mod dem.
Vi vil forsøge at besvare de mest almindelige spørgsmål om betjening af radarer om bord og fortælle, hvordan de første radarer blev oprettet, og hvor lovende radarstationer kan overraske.
1. Hvornår dukkede de første radarer ombord?
Ideen om at bruge radar på fly kom et par år efter, at de første jordbaserede radarer dukkede op. I vores land blev grundstationen "Redut" prototypen på den første radarstation.
Et af hovedproblemerne var placeringen af udstyret på flyet - stationens sæt med strømforsyninger og kabler vejede cirka 500 kg. Det var urealistisk at installere sådant udstyr på en enkelt-sæders jagerfly på den tid, så det blev besluttet at placere stationen på en to-sæders Pe-2.
Den første indenlandske luftbårne radarstation kaldet "Gneiss-2" blev taget i brug i 1942. Inden for to år blev der produceret mere end 230 Gneiss-2 stationer. Og i den sejrrige 1945 startede Fazotron-NIIR, nu en del af KRET, serieproduktion af Gneiss-5s flyradar. Måldetektionsområdet nåede 7 km.
I udlandet blev den første flyradar "AI Mark I" - britisk - taget i brug lidt tidligere, i 1939. På grund af sin tunge vægt blev den installeret på tunge jagerfly-aflytning Bristol Beaufighter. I 1940 kom en ny model, AI Mark IV, i drift. Det gav målregistrering i en afstand på op til 5,5 km.
2. Hvad består en luftbåren radarstation af?
Strukturelt består radaren af flere flytbare enheder placeret i flyets næse: en sender, et antennesystem, en modtager, en databehandler, en programmerbar signalprocessor, konsoller og kontroller og displays.
I dag har næsten alle luftbårne radarer et antennesystem bestående af et fladt slidset antennematrix, Cassegrain -antenne, passiv eller aktiv faset antennearray.
Moderne luftbårne radarer opererer i en række forskellige frekvenser og gør det muligt at detektere luftmål med en EPR (Effective Scattering Area) på en kvadratmeter i en afstand af hundredvis af kilometer og giver også sporing af snesevis af mål i passagen.
Ud over måldetektering leverer radarstationer i dag radiokorrektion, flyvetildeling og målbetegnelse til brug af guidede luftbårne våben, udfører kortlægning af jordens overflade med en opløsning på op til en meter og løser også hjælpeopgaver: at følge terræn, måler sin egen hastighed, højde, drivvinkel og andre. …
3. Hvordan fungerer en luftbåren radar?
I dag bruger moderne krigere pulsdopplerradarer. Selve navnet beskriver driftsprincippet for en sådan radarstation.
Radarstationen fungerer ikke kontinuerligt, men med periodiske ryk - impulser. I dagens lokalisatorer varer transmissionen af en puls kun et par milliontedele af et sekund, og pauserne mellem pulser er et par hundrededele eller tusindedele af et sekund.
Efter at have mødt enhver hindring på deres forplantnings vej spredes radiobølgerne i alle retninger og reflekteres fra den tilbage til radarstationen. Samtidig slukkes radarsenderen automatisk, og radiomodtageren begynder at fungere.
Et af hovedproblemerne med pulserende radarer er at slippe af med signalet, der reflekteres fra stationære objekter. For eksempel for luftbårne radarer er problemet, at refleksioner fra jordoverfladen skjuler alle objekter under flyet. Denne interferens elimineres ved hjælp af Doppler -effekten, ifølge hvilken frekvensen af en bølge, der reflekteres fra et nærliggende objekt, stiger, og fra et udgående objekt falder den.
4. Hvad betyder X-, K-, Ka- og Ku -båndet i radaregenskaberne?
I dag er rækkevidden af bølgelængder, hvor luftbårne radarer fungerer, ekstremt bred. I radarens egenskaber angives stationsområdet med latinske bogstaver, for eksempel X, K, Ka eller Ku.
For eksempel opererer Irbis-radaren med et passivt faset antenne-array installeret på en Su-35-jager i X-båndet. På samme tid når detektionsområdet for Irbis luftmål 400 km.
X-båndet er meget udbredt i radarapplikationer. Det strækker sig fra 8 til 12 GHz af det elektromagnetiske spektrum, det vil sige, det er bølgelængder fra 3,75 til 2,5 cm. Hvorfor hedder det sådan? Der er en version af, at bandet under anden verdenskrig blev klassificeret og derfor modtog navnet X-band.
Alle navne på områder med det latinske bogstav K i navnet har en mindre mystisk oprindelse - fra det tyske ord kurz ("kort"). Dette område svarer til bølgelængder fra 1,67 til 1,13 cm. I kombination med de engelske ord ovenfor og under fik Ka- og Ku-båndene deres navne henholdsvis placeret "over" og "under" K-båndet.
Ka-band radarer er i stand til målinger af kort rækkevidde og ultrahøj opløsning. Sådanne radarer bruges ofte til lufttrafikkontrol i lufthavne, hvor afstanden til flyet bestemmes ved hjælp af meget korte impulser - flere nanosekunder i længden.
Ka-bandet bruges ofte i helikopterradarer. Som du ved, for placering på en helikopter, skal en luftbåren radarantenne være lille. I betragtning af dette faktum samt behovet for en acceptabel opløsning bruges millimeterbølgelængdeområdet. For eksempel er en Ka-52 Alligator kamphelikopter udstyret med et Arbalet radarsystem, der opererer i det otte millimeter Ka-bånd. Denne radar udviklet af KRET giver Alligatoren enorme muligheder.
Hvert område har således sine egne fordele, og afhængigt af placeringsbetingelserne og opgaverne opererer radaren i forskellige frekvensområder. For eksempel realiserer Ka-båndet ved at opnå en høj opløsning i sektoren fremadrettet, og en stigning i rækkevidden af den indbyggede radar gør X-båndet muligt.
5. Hvad er PAR?
For at modtage og transmittere signaler har enhver radar naturligvis brug for en antenne. For at passe det ind i et fly blev specielle flade antennesystemer opfundet, og modtageren og senderen er placeret bag antennen. For at se forskellige mål med radaren skal antennen flyttes. Da radarantennen er ret massiv, bevæger den sig langsomt. På samme tid bliver det samtidige angreb på flere mål problematisk, fordi en radar med en konventionel antenne kun holder et mål i "synsfeltet".
Moderne elektronik har gjort det muligt at opgive sådan mekanisk scanning i en luftbåren radar. Det er arrangeret som følger: en flad (rektangulær eller cirkulær) antenne er opdelt i celler. Hver sådan celle indeholder en særlig enhed - en faseskift, som kan ændre fasen i den elektromagnetiske bølge, der kommer ind i cellen med en given vinkel. De behandlede signaler fra cellerne sendes til modtageren. Sådan kan du beskrive betjeningen af en phased array antenne (PAA).
For at være mere præcis, kaldes et lignende antennearray med mange faseskiftelementer, men med en modtager og en sender, et passivt HEADLIGHT. I øvrigt er verdens første jagerfly udstyret med en passiv faset radarradar vores russiske MiG-31. Den var udstyret med en radarstation "Zaslon" udviklet af Research Institute of Instrument Engineering. Tikhomirov.
6. Hvad er AFAR til?
Aktiv faset array -antenne (AFAR) er det næste trin i udviklingen af passiv. I en sådan antenne indeholder hver celle i arrayet sin egen transceiver. Deres antal kan overstige tusind. Det vil sige, hvis en traditionel lokaliseringsanordning er en separat antenne, modtager, sender, så er AFAR i modtageren "spredt" modtageren med senderen og antennen i moduler, der hver indeholder en antenneslids, en faseskift, en sender og en modtager.
Tidligere, hvis f.eks. En sender var ude af drift, ville flyet blive "blint". Hvis en eller to celler, selv et dusin, påvirkes i AFAR, fortsætter resten med at fungere. Dette er den vigtigste fordel ved AFAR. Takket være tusindvis af modtagere og sendere øges antennens pålidelighed og følsomhed, og det bliver også muligt at betjene ved flere frekvenser på én gang.
Men det vigtigste er, at strukturen i AFAR tillader radaren at løse flere problemer parallelt. For eksempel, ikke kun for at betjene snesevis af mål, men parallelt med undersøgelsen af rummet er det meget effektivt at forsvare sig mod interferens, forstyrre fjendens radarer og at kortlægge overfladen og opnå kort i høj opløsning.
Forresten, den første i Rusland luftbårne radarstation med AFAR blev oprettet på KRET-virksomheden i Fazotron-NIIR-selskabet.
7. Hvilken radarstation vil være på femte generationens PAK FA -jager?
Blandt de lovende udviklinger i KRET er konform AFAR, som kan passe ind i flyets skrog, samt den såkaldte "smarte" flyrammehud. I næste generations jagerfly, herunder PAK FA, vil det sådan set blive en enkelt transceiverlokalisator, der giver piloten fuldstændig information om, hvad der sker omkring flyet.
PAK FA-radarsystemet består af et lovende X-bånds AFAR i næserummet, to radarer, der ser ud og et L-bånds AFAR langs flapperne.
I dag arbejder KRET også på udviklingen af en radio-fotonradar til PAK FA. Bekymringen har til hensigt at skabe en model i fuld skala af fremtidens radarstation inden 2018.
Fotoniske teknologier vil gøre det muligt at udvide radarens muligheder - at reducere massen med mere end halvdelen og at øge opløsningen ti gange. Sådanne radarer med radio-optiske fasede antennearays er i stand til at lave en slags "røntgenbillede" af fly placeret i en afstand på mere end 500 kilometer og give dem et detaljeret, tredimensionelt billede. Denne teknologi giver dig mulighed for at kigge inde i et objekt, finde ud af hvilket udstyr det bærer, hvor mange mennesker der er i det og endda se deres ansigter.
