اليوم ، لا يمكن تصور الطيران بدون الرادارات. تعد محطة الرادار المحمولة جواً (BRLS) أحد أهم عناصر المعدات الإلكترونية اللاسلكية للطائرة الحديثة. وفقًا للخبراء ، ستظل محطات الرادار في المستقبل القريب الوسيلة الرئيسية لكشف الأهداف وتعقبها وتوجيه الأسلحة الموجهة إليها.
سنحاول الإجابة على الأسئلة الأكثر شيوعًا حول تشغيل الرادارات على متن الطائرة ونخبر كيف تم إنشاء الرادارات الأولى وكيف يمكن لمحطات الرادار الواعدة أن تفاجئ.
1. متى ظهرت أول الرادارات على متن الطائرة؟
جاءت فكرة استخدام الرادار على الطائرات بعد سنوات قليلة من ظهور أول رادارات أرضية. في بلدنا ، أصبحت المحطة الأرضية "Redut" النموذج الأولي لمحطة الرادار الأولى.
كانت إحدى المشكلات الرئيسية هي وضع المعدات على متن الطائرة - كانت مجموعة المحطة المزودة بمصادر طاقة وكابلات تزن حوالي 500 كجم. لم يكن من الواقعي تثبيت مثل هذه المعدات على مقاتلة ذات مقعد واحد في ذلك الوقت ، لذلك تقرر وضع المحطة على مقعد من طراز Pe-2.
تم تشغيل أول محطة رادار محلية محمولة جواً تسمى "Gneiss-2" في عام 1942. في غضون عامين ، تم إنتاج أكثر من 230 محطة Gneiss-2. وفي عام 1945 ، بدأت شركة Fazotron-NIIR ، التي أصبحت الآن جزءًا من KRET ، الإنتاج التسلسلي لرادار الطائرات Gneiss-5s. وصل مدى كشف الهدف إلى 7 كيلومترات.
في الخارج ، تم وضع أول رادار للطائرات "AI Mark I" - بريطاني - في الخدمة قبل ذلك بقليل ، في عام 1939. نظرًا لوزنها الثقيل ، تم تثبيتها على طائرات اعتراضية ثقيلة من طراز Bristol Beaufighter. في عام 1940 ، دخل نموذج جديد ، AI Mark IV الخدمة. قدمت الكشف عن الهدف على مسافة تصل إلى 5.5 كم.
2. مم تتكون محطة الرادار المحمولة جواً؟
من الناحية الهيكلية ، يتكون الرادار من عدة وحدات قابلة للإزالة تقع في مقدمة الطائرة: جهاز إرسال ونظام هوائي وجهاز استقبال ومعالج بيانات ومعالج إشارة قابل للبرمجة ووحدات تحكم وأجهزة عرض.
اليوم ، تحتوي جميع الرادارات المحمولة جواً تقريبًا على نظام هوائي يتكون من صفيف هوائي مشقوق مسطح أو هوائي Cassegrain أو صفيف هوائي على مراحل سلبية أو نشطة.
تعمل الرادارات الحديثة المحمولة جواً في مجموعة من الترددات المختلفة وتسمح باكتشاف الأهداف الجوية باستخدام EPR (منطقة التشتت الفعال) بمساحة متر مربع واحد على مسافة مئات الكيلومترات ، كما توفر تتبع عشرات الأهداف في الممر.
بالإضافة إلى الكشف عن الهدف ، توفر محطات الرادار اليوم تصحيحًا لاسلكيًا وتخصيص رحلة وتعيين هدف لاستخدام الأسلحة المحمولة جواً ، وتنفيذ خرائط لسطح الأرض بدقة تصل إلى متر واحد ، وكذلك حل المهام الإضافية: التضاريس ، وقياس سرعتها ، والارتفاع ، وزاوية الانجراف ، وغيرها. …
3. كيف يعمل الرادار المحمول جوا؟
اليوم ، يستخدم المقاتلون الحديثون رادارات دوبلر النبضية. يصف الاسم نفسه مبدأ تشغيل محطة الرادار هذه.
لا تعمل محطة الرادار بشكل مستمر ، ولكن مع هزات دورية - نبضات. في محددات الموقع اليوم ، يستمر انتقال النبضة بضعة أجزاء من المليون من الثانية ، وتبلغ فترات التوقف المؤقت بين النبضات بضع مئات أو أجزاء من الألف من الثانية.
بعد أن واجهت أي عقبة في مسار انتشارها ، تنتشر الموجات الراديوية في جميع الاتجاهات وتنعكس منها عائدة إلى محطة الرادار. في نفس الوقت ، يتم إيقاف تشغيل جهاز إرسال الرادار تلقائيًا ، ويبدأ جهاز استقبال الراديو في العمل.
تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في الرادارات النبضية في التخلص من الإشارة المنعكسة من الأجسام الثابتة. على سبيل المثال ، بالنسبة للرادارات المحمولة جواً ، تكمن المشكلة في أن الانعكاسات من سطح الأرض تحجب جميع الكائنات الموجودة أسفل الطائرة. يتم التخلص من هذا التداخل باستخدام تأثير دوبلر ، والذي بموجبه يزداد تردد الموجة المنعكسة من جسم يقترب ، وينخفض من جسم صادر.
4. ماذا تعني نطاقات X و K و Ka و Ku في خصائص الرادار؟
اليوم ، نطاق الأطوال الموجية التي تعمل فيها الرادارات المحمولة جواً واسع للغاية. في خصائص الرادار ، يُشار إلى نطاق المحطة بأحرف لاتينية ، على سبيل المثال ، X أو K أو Ka أو Ku.
على سبيل المثال ، يعمل رادار Irbis المزود بمجموعة هوائي مرحلي سلبي مثبت على مقاتلة Su-35 في النطاق X. في نفس الوقت يصل مدى الكشف عن الأهداف الجوية Irbis إلى 400 كم.
يستخدم النطاق X على نطاق واسع في تطبيقات الرادار. يمتد من 8 إلى 12 جيجا هرتز من الطيف الكهرومغناطيسي أي أطوال موجية من 3.75 إلى 2.5 سم لماذا سميت بهذه الطريقة؟ هناك نسخة تم تصنيفها خلال الحرب العالمية الثانية ، وبالتالي حصلت على اسم X-band.
جميع أسماء النطاقات التي تحتوي على الحرف اللاتيني K في الاسم لها أصل أقل غموضًا - من الكلمة الألمانية kurz ("قصيرة"). يتوافق هذا النطاق مع الأطوال الموجية من 1.67 إلى 1.13 سم ، وبالاقتران مع الكلمات الإنجليزية أعلاه وتحت ، حصل نطاقي Ka و Ku على أسمائهم ، على التوالي ، تقع "أعلى" و "أسفل" النطاق K.
رادارات النطاق Ka قادرة على إجراء قياسات قصيرة المدى وعالية الاستبانة. غالبًا ما تستخدم هذه الرادارات لمراقبة الحركة الجوية في المطارات ، حيث يتم تحديد المسافة إلى الطائرة باستخدام نبضات قصيرة جدًا - يبلغ طولها عدة نانوثانية.
غالبًا ما يستخدم النطاق Ka في رادارات الهليكوبتر. كما تعلم ، لوضعه على طائرة هليكوبتر ، يجب أن يكون هوائي الرادار المحمول جواً صغيراً. بالنظر إلى هذه الحقيقة ، بالإضافة إلى الحاجة إلى قرار مقبول ، يتم استخدام نطاق الطول الموجي المليمتر. على سبيل المثال ، تم تجهيز طائرة هليكوبتر قتالية من طراز Ka-52 Alligator بنظام رادار Arbalet يعمل في النطاق Ka البالغ قطره ثمانية مليمترات. يوفر هذا الرادار الذي طورته كريت فرصًا هائلة للتمساح.
وبالتالي ، فإن كل نطاق له مزاياه الخاصة ، واعتمادًا على ظروف التنسيب والمهام ، يعمل الرادار في نطاقات تردد مختلفة. على سبيل المثال ، الحصول على دقة عالية في قطاع الرؤية الأمامية يحقق النطاق Ka ، وزيادة نطاق الرادار الموجود على متن الطائرة يجعل النطاق X ممكنًا.
5. ما هو PAR؟
من الواضح ، من أجل استقبال الإشارات وإرسالها ، يحتاج أي رادار إلى هوائي. لتلائمها في طائرة ، تم اختراع أنظمة خاصة للهوائي المسطح ، ويقع جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال خلف الهوائي. لرؤية أهداف مختلفة بالرادار ، يجب تحريك الهوائي. نظرًا لأن هوائي الرادار ضخم جدًا ، فإنه يتحرك ببطء. في الوقت نفسه ، يصبح الهجوم المتزامن لعدة أهداف مشكلة ، لأن الرادار بهوائي تقليدي يبقي هدفًا واحدًا فقط في "مجال الرؤية".
جعلت الإلكترونيات الحديثة من الممكن التخلي عن مثل هذا المسح الميكانيكي في الرادار المحمول جواً. يتم ترتيبها على النحو التالي: هوائي مسطح (مستطيل أو دائري) مقسم إلى خلايا. تحتوي كل خلية من هذه الخلايا على جهاز خاص - ناقل طور ، يمكنه تغيير طور الموجة الكهرومغناطيسية التي تدخل الخلية بزاوية معينة. يتم إرسال الإشارات المعالجة من الخلايا إلى جهاز الاستقبال. هذه هي الطريقة التي يمكنك بها وصف تشغيل هوائي صفيف مرحلي (PAA).
لكي نكون أكثر دقة ، فإن صفيف الهوائي المماثل الذي يحتوي على العديد من عناصر ناقل الحركة ، ولكن مع مستقبل واحد وجهاز إرسال واحد ، يسمى مصباح HEADLIGHT. بالمناسبة ، أول مقاتلة في العالم مجهزة برادار صفيف مرحلي سلبي هو ميج 31 الروسي. وقد تم تجهيزها بمحطة رادار "زاسلون" التي طورها معهد بحوث هندسة الآلات. تيخوميروف.
6. ما هو AFAR ل؟
هوائي صفيف مرحلي نشط (AFAR) هو المرحلة التالية في تطوير المنفعل. في مثل هذا الهوائي ، تحتوي كل خلية في المصفوفة على جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بها. قد يتجاوز عددهم ألف. أي ، إذا كان محدد الموقع التقليدي هو هوائي منفصل ، وجهاز استقبال ، وجهاز إرسال ، فعندئذٍ في AFAR ، يتم "تناثر" جهاز الاستقبال مع المرسل والهوائي في وحدات ، كل منها يحتوي على شق هوائي ، ومغير طور ، وجهاز إرسال و جهاز استقبال.
في السابق ، على سبيل المثال ، إذا كان جهاز الإرسال معطلاً ، فستصبح الطائرة "عمياء". إذا تأثرت خلية أو خليتان في AFAR ، حتى عشرات الخلايا ، فإن الباقي يستمر في العمل. هذه هي الميزة الرئيسية لـ AFAR. بفضل الآلاف من أجهزة الاستقبال وأجهزة الإرسال ، زادت موثوقية الهوائي وحساسيته ، وأصبح من الممكن أيضًا العمل على عدة ترددات في وقت واحد.
لكن الشيء الرئيسي هو أن هيكل AFAR يسمح للرادار بحل العديد من المشاكل بشكل متوازٍ. على سبيل المثال ، ليس فقط لخدمة عشرات الأهداف ، ولكن بالتوازي مع مسح الفضاء ، فإنه فعال للغاية للدفاع ضد التداخل ، والتدخل في رادارات العدو ورسم خريطة للسطح ، والحصول على خرائط عالية الدقة.
بالمناسبة ، تم إنشاء أول محطة رادار محمولة جواً في روسيا مع AFAR في مؤسسة KRET ، في شركة Fazotron-NIIR.
7. أي محطة رادار ستكون على الجيل الخامس من مقاتلات PAK FA؟
من بين التطورات الواعدة لشركة KRET هي AFAR المطابقة ، والتي يمكن أن تتناسب مع جسم الطائرة ، وكذلك ما يسمى بجلد هيكل الطائرة "الذكي". في مقاتلات الجيل التالي ، بما في ذلك PAK FA ، سيصبح ، كما كان ، محددًا واحدًا لجهاز الإرسال والاستقبال ، مما يوفر للطيار معلومات كاملة حول ما يحدث حول الطائرة.
يتكون نظام الرادار PAK FA من نطاق X-band AFAR واعد في مقصورة الأنف ، ورادارات ذات مظهر جانبي ، و L-band AFAR على طول اللوحات.
تعمل كريت اليوم أيضًا على تطوير رادار الفوتون الراديوي لـ PAK FA. يعتزم القلق إنشاء نموذج كامل النطاق لمحطة الرادار في المستقبل بحلول عام 2018.
ستجعل التقنيات الضوئية من الممكن توسيع قدرات الرادار - لتقليل الكتلة بأكثر من النصف ، وزيادة الدقة عشرة أضعاف. تستطيع هذه الرادارات المزودة بمصفوفات هوائيات طور الراديو والبصرية أن تصنع نوعًا من "صورة الأشعة السينية" للطائرات الواقعة على مسافة تزيد عن 500 كيلومتر ، وتعطيها صورة مفصلة ثلاثية الأبعاد. تسمح لك هذه التقنية بالنظر داخل شيء ما ، ومعرفة المعدات التي يحملها ، وعدد الأشخاص بداخلها ، وحتى رؤية وجوههم.
