Šiandien aviacija neįsivaizduojama be radarų. Oro radaro stotis (BRLS) yra vienas iš svarbiausių šiuolaikinio orlaivio radioelektroninės įrangos elementų. Pasak ekspertų, artimiausiu metu radarų stotys išliks pagrindine priemone aptikti, sekti taikinius ir nukreipti į juos nukreiptus ginklus.
Pabandysime atsakyti į dažniausiai pasitaikančius klausimus apie radarų veikimą laive ir papasakosime, kaip buvo sukurti pirmieji radarai ir kuo gali nustebinti perspektyvios radarų stotys.
1. Kada laive pasirodė pirmieji radarai?
Idėja naudoti radarus lėktuvuose kilo praėjus keleriems metams po pirmųjų antžeminių radarų atsiradimo. Mūsų šalyje antžeminė stotis „Redut“tapo pirmosios radaro stoties prototipu.
Viena iš pagrindinių problemų buvo įrangos įdėjimas į lėktuvą - stoties komplektas su maitinimo šaltiniais ir kabeliais svėrė apie 500 kg. Įdiegti tokią įrangą ant to meto vienos vietos naikintuvo buvo nerealu, todėl buvo nuspręsta stotį pastatyti ant dviejų vietų „Pe-2“.
Pirmoji vidaus radaro stotis „Gneiss-2“buvo pradėta eksploatuoti 1942 m. Per dvejus metus buvo pagaminta daugiau nei 230 „Gneiss-2“stočių. Ir pergalingais 1945 m. „Fazotron-NIIR“, dabar priklausanti KRET, pradėjo serijinę „Gneiss-5“lėktuvų radaro gamybą. Tikslo aptikimo nuotolis pasiekė 7 km.
Užsienyje pirmasis lėktuvų radaras „AI Mark I“- britiškas - buvo pradėtas naudoti kiek anksčiau, 1939 m. Dėl didelio svorio jis buvo sumontuotas ant sunkiųjų naikintuvų-perėmėjų „Bristol Beaufighter“. 1940 m. Buvo pradėtas naudoti naujas modelis „AI Mark IV“. Tai leido aptikti taikinį iki 5,5 km atstumu.
2. Iš ko susideda ore esanti radaro stotis?
Struktūriškai radaras susideda iš kelių išimamų įrenginių, esančių orlaivio nosyje: siųstuvas, antenos sistema, imtuvas, duomenų procesorius, programuojamas signalų procesorius, konsolės ir valdikliai bei ekranai.
Šiandien beveik visi ore sklindantys radarai turi antenų sistemą, kurią sudaro plokščia plyšinė antena, „Cassegrain“antena, pasyvi arba aktyvi fazinė antena.
Šiuolaikiniai ore sklindantys radarai veikia įvairiais dažniais ir leidžia aptikti oro taikinius, kurių vieno kvadratinio metro EPR (efektyviosios sklaidos zona) yra šimtų kilometrų atstumu, taip pat leidžia stebėti keliasdešimt taikinių perėjoje.
Be taikinių aptikimo, šiandien radarų stotys teikia radijo korekciją, skrydžio priskyrimą ir taikinio žymėjimą, skirtą naudoti valdomus ore esančius ginklus, atlieka žemės paviršiaus kartografavimą iki vieno metro skiriamąja geba ir taip pat sprendžia pagalbines užduotis: reljefas, matuojantis savo greitį, aukštį, dreifo kampą ir kitus. …
3. Kaip veikia ore esantis radaras?
Šiandien šiuolaikiniai kovotojai naudoja impulsinius Doplerio radarus. Pats pavadinimas apibūdina tokios radaro stoties veikimo principą.
Radiolokacijos stotis neveikia nuolat, bet su periodiniais trūkčiojimais - impulsais. Šiuolaikiniuose lokatoriuose impulsų perdavimas trunka tik kelias milijonąsias sekundės dalis, o pauzės tarp impulsų yra kelios šimtosios arba tūkstantosios sekundės dalys.
Radimo bangos, susidūrusios su bet kokiomis kliūtimis jų sklidimo kelyje, išsisklaido į visas puses ir atsispindi nuo jų atgal į radaro stotį. Tuo pačiu metu radaro siųstuvas automatiškai išsijungia ir ima veikti radijo imtuvas.
Viena iš pagrindinių impulsinių radarų problemų yra atsikratyti signalo, atsispindėjusio nuo stacionarių objektų. Pavyzdžiui, ore esančių radarų problema yra ta, kad atspindžiai nuo žemės paviršiaus uždengia visus objektus, esančius žemiau orlaivio. Šie trukdžiai pašalinami naudojant Doplerio efektą, pagal kurį didėja nuo artėjančio objekto atsispindinčios bangos dažnis, o išeinančiame - mažėja.
4. Ką X, K, Ka ir Ku juostos reiškia radaro charakteristikose?
Šiandien bangų ilgių diapazonas, kuriame veikia ore esantys radarai, yra labai platus. Radaro charakteristikose stoties diapazonas nurodomas lotyniškomis raidėmis, pavyzdžiui, X, K, Ka arba Ku.
Pavyzdžiui, „Irbis“radaras su pasyvios fazinės antenos masyvu, sumontuotu naikintuve „Su-35“, veikia X juostoje. Tuo pačiu metu „Irbis“oro taikinių aptikimo diapazonas siekia 400 km.
X juosta plačiai naudojama radarų programose. Jis tęsiasi nuo 8 iki 12 GHz elektromagnetinio spektro, tai yra, jis yra bangos ilgis nuo 3,75 iki 2,5 cm. Kodėl jis taip pavadintas? Yra versija, kad Antrojo pasaulinio karo metu grupė buvo įslaptinta ir todėl gavo X grupės pavadinimą.
Visi diapazonų pavadinimai, kurių pavadinime yra lotyniška raidė K, yra mažiau paslaptingos kilmės - iš vokiško žodžio kurz („trumpas“). Šis diapazonas atitinka bangų ilgius nuo 1,67 iki 1,13 cm. Kartu su angliškais žodžiais aukščiau ir žemiau Ka ir Ku juostos gavo atitinkamai pavadinimus, esančius „virš“ir „žemiau“K juostos.
Ka juostos radarai gali matuoti mažą nuotolį ir ypač didelę skiriamąją gebą. Tokie radarai dažnai naudojami oro eismo valdymui oro uostuose, kur atstumas iki orlaivio nustatomas naudojant labai trumpus impulsus - kelių nanosekundžių ilgio.
„Ka-band“dažnai naudojama sraigtasparnių radarams. Kaip žinote, norint įdėti sraigtasparnį, ore esanti radaro antena turi būti maža. Atsižvelgiant į šį faktą, taip pat į priimtinos skiriamosios gebos poreikį, naudojamas milimetrų bangos ilgio diapazonas. Pavyzdžiui, koviniame sraigtasparnyje „Ka-52 Alligator“sumontuota aštuonių milimetrų Ka juostos juostoje veikianti „Arbalet“radarų sistema. Šis KRET sukurtas radaras „Alligator“suteikia milžiniškas galimybes.
Taigi kiekvienas diapazonas turi savo privalumų, ir, priklausomai nuo išdėstymo sąlygų ir užduočių, radaras veikia skirtingais dažnių diapazonais. Pavyzdžiui, pasiekus aukštą skiriamąją gebą žiūrėjimo į priekį sektoriuje, suvokiama Ka juosta, o padidinus borto radaro diapazoną galima padaryti X juostą.
5. Kas yra PAR?
Akivaizdu, kad norint priimti ir perduoti signalus, bet kuriam radarui reikia antenos. Kad jis tilptų į lėktuvą, buvo išrastos specialios plokščios antenos sistemos, o imtuvas ir siųstuvas yra už antenos. Norėdami pamatyti skirtingus taikinius radaru, anteną reikia perkelti. Kadangi radaro antena yra gana masyvi, ji juda lėtai. Tuo pačiu metu kelių taikinių ataka tampa problematiška, nes radaras su įprasta antena „regėjimo lauke“laiko tik vieną taikinį.
Šiuolaikinė elektronika leido atsisakyti tokio mechaninio nuskaitymo oro radare. Ji išdėstyta taip: plokščia (stačiakampė arba apskrito formos) antena padalinta į ląsteles. Kiekvienoje tokioje ląstelėje yra specialus įtaisas - fazių perjungiklis, kuris tam tikru kampu gali pakeisti į ląstelę patenkančios elektromagnetinės bangos fazę. Apdoroti signalai iš ląstelių siunčiami į imtuvą. Taip galite apibūdinti fazuotos matricos antenos (PAA) veikimą.
Tiksliau tariant, panaši antenos masyvas su daugybe fazių perjungimo elementų, tačiau su vienu imtuvu ir vienu siųstuvu, vadinamas pasyviu priekiniu žibintu. Beje, pirmasis pasaulyje naikintuvas, aprūpintas pasyviu fazių radaru, yra mūsų rusiškas „MiG-31“. Jame buvo įrengta prietaisų inžinerijos tyrimų instituto sukurta radaro stotis „Zaslon“. Tikhomirovas.
6. Kam skirtas AFAR?
Aktyvios fazių matricos antena (AFAR) yra kitas pasyvaus vystymosi etapas. Tokioje antenoje kiekviena masyvo ląstelė turi savo siųstuvą -imtuvą. Jų skaičius gali viršyti tūkstantį. Tai yra, jei tradicinis lokatorius yra atskira antena, imtuvas, siųstuvas, tai AFAR imtuvas su siųstuvu ir antena yra „išsklaidyti“į modulius, kurių kiekviename yra antenos plyšys, fazės perjungiklis, siųstuvas ir imtuvas.
Anksčiau, jei, pavyzdžiui, siųstuvas buvo netinkamas, lėktuvas tapo „aklas“. Jei AFAR paveikia vieną ar dvi ląsteles, net keliolika, likusios toliau dirba. Tai yra pagrindinis AFAR pranašumas. Dėl tūkstančių imtuvų ir siųstuvų padidėja antenos patikimumas ir jautrumas, taip pat tampa įmanoma dirbti keliais dažniais vienu metu.
Tačiau svarbiausia yra tai, kad AFAR struktūra leidžia radarams lygiagrečiai išspręsti kelias problemas. Pavyzdžiui, ne tik aptarnauti dešimtis taikinių, bet kartu su erdvės tyrimu yra labai efektyvu apsiginti nuo trukdžių, trukdyti priešo radarams ir žemėlapiuoti paviršių, gaunant didelės skiriamosios gebos žemėlapius.
Beje, pirmoji Rusijoje oro radaro stotis su AFAR buvo sukurta KRET įmonėje, korporacijoje „Fazotron-NIIR“.
7. Kokia radaro stotis bus penktos kartos PAK FA naikintuve?
Tarp perspektyvių KRET pokyčių yra konforminis AFAR, kuris gali tilpti į orlaivio korpusą, taip pat vadinamoji „išmanioji“lėktuvo korpuso oda. Naujos kartos naikintuvuose, įskaitant PAK FA, jis taps tarsi vienu siųstuvo-imtuvo lokatoriumi, kuris pilotui suteiks išsamią informaciją apie tai, kas vyksta aplink orlaivį.
PAK FA radarų sistemą sudaro perspektyvus X juostos AFAR nosies skyriuje, du į šoną žiūrintys radarai ir L juostos AFAR išilgai sklendžių.
Šiandien KRET taip pat rengia PAK FA radijo fotonų radarą. Koncernas ketina iki 2018 metų sukurti visapusišką ateities radarų stoties modelį.
Fotoninės technologijos leis išplėsti radaro galimybes - sumažinti masę daugiau nei per pusę ir dešimt kartų padidinti skiriamąją gebą. Tokie radarai su radijo-optinių fazių antenų matricomis gali padaryti savotišką „rentgeno vaizdą“orlaiviams, esantiems daugiau nei 500 kilometrų atstumu, ir suteikti jiems išsamų, trimatį vaizdą. Ši technologija leidžia pažvelgti į objekto vidų, sužinoti, kokią įrangą jis neša, kiek žmonių jame yra ir net pamatyti jų veidus.
