Idag är luftfarten otänkbar utan radar. En luftburet radarstation (BRLS) är en av de viktigaste delarna av den radioelektroniska utrustningen i ett modernt flygplan. Enligt experter kommer radarstationerna inom en snar framtid att förbli det viktigaste sättet att upptäcka, spåra mål och rikta styrda vapen mot dem.
Vi kommer att försöka svara på de vanligaste frågorna om hur radar fungerar ombord och berätta hur de första radarna skapades och hur lovande radarstationer kan överraska.
1. När dök de första radarna upp ombord?
Idén att använda radar på flygplan kom några år efter att de första markbaserade radarna dök upp. I vårt land blev markstationen "Redut" prototypen för den första radarstationen.
Ett av huvudproblemen var placeringen av utrustningen på planet - stationens uppsättning med strömförsörjningar och kablar vägde cirka 500 kg. Det var orealistiskt att installera sådan utrustning på en dålig stridsflygplan av den tiden, så det beslutades att placera stationen på en två-sits Pe-2.
Den första inhemska luftburna radarstationen "Gneiss-2" togs i bruk 1942. Inom två år producerades mer än 230 Gneiss-2-stationer. Och i det segrande 1945 startade Fazotron-NIIR, nu en del av KRET, serieproduktion av Gneiss-5s flygplanets radar. Måldetekteringsområdet nådde 7 km.
Utomlands togs den första flygplanets radar "AI Mark I" - brittisk - i bruk lite tidigare, 1939. På grund av sin tunga vikt installerades den på tunga jaktflygare Bristol Beaufighter. År 1940 togs en ny modell, AI Mark IV, i bruk. Det gav måldetektering på ett avstånd av upp till 5,5 km.
2. Vad består en luftradarstation av?
Strukturellt består radarn av flera flyttbara enheter som är placerade i flygplanets näsa: en sändare, ett antennsystem, en mottagare, en dataprocessor, en programmerbar signalprocessor, konsoler och kontroller och displayer.
Idag har nästan alla luftburna radarer ett antennsystem som består av en platt slitsad antennmatris, Cassegrain -antenn, passiv eller aktiv fasad antennmatris.
Moderna luftburna radar fungerar i en rad olika frekvenser och gör det möjligt att detektera luftmål med en EPR (Effektivt spridningsområde) på en kvadratmeter på ett avstånd av hundratals kilometer, och ger också spårning av dussintals mål i passagen.
Förutom måldetektering tillhandahåller radarstationer i dag radiokorrigering, flygtilldelning och målbeteckning för användning av guidade luftburna vapen, utför kartläggning av jordens yta med en upplösning på upp till en meter och löser även hjälpuppgifter: att följa terräng, mäter sin egen hastighet, höjd, drivvinkel och andra. …
3. Hur fungerar en luftburen radar?
Idag använder moderna krigare pulsdopplerradar. Själva namnet beskriver principen för drift av en sådan radarstation.
Radarstationen fungerar inte kontinuerligt, men med periodiska ryck - impulser. I dagens lokaliserare varar överföringen av en puls bara några miljoner miljondels sekund, och pauserna mellan pulserna är några hundradelar eller tusendelar av en sekund.
Efter att ha mött något hinder på vägen för deras förökning sprider sig radiovågorna i alla riktningar och reflekteras från den tillbaka till radarstationen. Samtidigt stängs radarsändaren av automatiskt och radiomottagaren börjar fungera.
Ett av huvudproblemen med pulserande radar är att bli av med signalen som reflekteras från stationära föremål. Till exempel för luftburna radar är problemet att reflektioner från jordens yta döljer alla föremål under flygplanet. Denna interferens elimineras med hjälp av Doppler -effekten, enligt vilken frekvensen för en våg som reflekteras från ett närmande objekt ökar, och från ett utgående objekt minskar den.
4. Vad betyder X-, K-, Ka- och Ku -banden i radaregenskaperna?
Idag är utbudet av våglängder där luftburna radar fungerar extremt brett. I radarens egenskaper anges stationsområdet med latinska bokstäver, till exempel X, K, Ka eller Ku.
Till exempel fungerar Irbis-radaren med en passiv fasad antennmatris installerad på en Su-35-jaktplan i X-bandet. Samtidigt når detektionsområdet för Irbis luftmål 400 km.
X-bandet används ofta i radarapplikationer. Det sträcker sig från 8 till 12 GHz av det elektromagnetiska spektrumet, det vill säga det är våglängder från 3,75 till 2,5 cm. Varför heter det så? Det finns en version att bandet under andra världskriget klassificerades och därför fick namnet X-band.
Alla namn på intervall med den latinska bokstaven K i namnet har ett mindre mystiskt ursprung - från det tyska ordet kurz ("kort"). Detta intervall motsvarar våglängder från 1,67 till 1,13 cm. I kombination med de engelska orden ovan och under fick Ka- och Ku-banden sina namn, respektive placerade "ovanför" och "under" K-bandet.
Ka-band-radar kan mäta kort räckvidd och ultrahög upplösning. Sådana radar används ofta för flygtrafikstyrning på flygplatser, där avståndet till flygplanet bestäms med mycket korta pulser - flera nanosekunder i längd.
Ka-bandet används ofta i helikopterradar. Som du vet måste en luftburet radarantenn för placering på en helikopter vara liten. Med tanke på detta faktum, liksom behovet av en acceptabel upplösning, används millimetervåglängdsområdet. Till exempel är en Ka-52 Alligator-stridshelikopter utrustad med ett Arbalet-radarsystem som arbetar i Ka-bandet på åtta millimeter. Denna radar som utvecklats av KRET ger Alligator enorma möjligheter.
Således har varje område sina egna fördelar, och beroende på placeringsförhållanden och uppgifter fungerar radarn i olika frekvensområden. Till exempel förverkligar Ka-bandet att få en hög upplösning i framåtblickssektorn, och en ökning av intervallet för inbyggd radar gör X-bandet möjligt.
5. Vad är PAR?
Självklart behöver varje radar en antenn för att ta emot och överföra signaler. För att passa in i ett flygplan uppfanns speciella platta antennsystem och mottagaren och sändaren är placerade bakom antennen. För att se olika mål med radarn måste antennen flyttas. Eftersom radarantennen är ganska massiv rör den sig långsamt. Samtidigt blir samtidig attack av flera mål problematisk, eftersom en radar med en konventionell antenn bara håller ett mål i "synfältet".
Modern elektronik har gjort det möjligt att överge sådan mekanisk skanning i en luftburen radar. Den är ordnad enligt följande: en platt (rektangulär eller cirkulär) antenn är uppdelad i celler. Varje sådan cell innehåller en speciell enhet - en fasskiftare, som kan ändra fasen för den elektromagnetiska vågen som kommer in i cellen med en given vinkel. De bearbetade signalerna från cellerna skickas till mottagaren. Så här kan du beskriva driften av en fasad matrisantenn (PAA).
För att vara mer exakt, kallas en liknande antennmatris med många fasskiftelement, men med en mottagare och en sändare, en passiv HEADLIGHT. Förresten, världens första fighter utrustad med en passiv fasad radar är vår ryska MiG-31. Den var utrustad med en radarstation "Zaslon" utvecklad av Research Institute of Instrument Engineering. Tikhomirov.
6. Vad är AFAR för?
Aktiv fasad matrisantenn (AFAR) är nästa steg i utvecklingen av passiv. I en sådan antenn innehåller varje cell i matrisen sin egen sändtagare. Deras antal kan överstiga tusen. Det vill säga, om en traditionell lokalisator är en separat antenn, mottagare, sändare, då i AFAR, är mottagaren med sändaren och antennen "utspridda" i moduler, som var och en innehåller en antennslits, en fasskiftare, en sändare och en mottagare.
Tidigare, om till exempel en sändare var ur funktion, skulle planet bli”blind”. Om en eller två celler, till och med ett dussin, påverkas i AFAR, fortsätter resten att fungera. Detta är den största fördelen med AFAR. Tack vare tusentals mottagare och sändare ökar antennens tillförlitlighet och känslighet, och det blir också möjligt att arbeta med flera frekvenser samtidigt.
Men det viktigaste är att strukturen på AFAR gör att radarn kan lösa flera problem parallellt. Till exempel, inte bara för att betjäna dussintals mål, utan parallellt med undersökningen av rymden är det mycket effektivt att försvara sig mot störningar, att störa fiendens radar och att kartlägga ytan, att få högupplösta kartor.
Förresten, den första i Rysslands luftburna radarstation med AFAR skapades på KRET-företaget, i Fazotron-NIIR-företaget.
7. Vilken radarstation kommer att finnas på den femte generationen PAK FA -jaktplan?
Bland den lovande utvecklingen av KRET finns konforma AFAR, som kan passa in i flygplanskroppen, såväl som den så kallade "smarta" flygplanshuden. I nästa generations stridsflygplan, inklusive PAK FA, blir det liksom en enda mottagarlokaliserare som ger piloten fullständig information om vad som händer runt flygplanet.
PAK FA-radarsystemet består av ett lovande X-band AFAR i näsfacket, två radar som ser ut i sidled och ett L-band AFAR längs flikarna.
Idag arbetar KRET också med utvecklingen av en radiofotonradar för PAK FA. Oron avser att skapa en fullskalig modell av framtidens radarstation senast 2018.
Fotonisk teknik kommer att göra det möjligt att utöka radarens möjligheter - att minska massan med mer än hälften och att upplösningen tiofaldigas. Sådana radarer med radio-optiska fasade antennuppsättningar kan skapa en slags "röntgenbild" av flygplan som ligger på ett avstånd av mer än 500 kilometer och ge dem en detaljerad, tredimensionell bild. Denna teknik låter dig titta inuti ett föremål, ta reda på vilken utrustning den bär, hur många människor som finns i den och till och med se deras ansikten.
