Astăzi, aviația este de neconceput fără radare. O stație de radar aerian (BRLS) este unul dintre cele mai importante elemente ale echipamentelor radio-electronice ale unei aeronave moderne. Potrivit experților, în viitorul apropiat stațiile radar vor rămâne principalul mijloc de detectare, urmărire a țintelor și îndreptare către ele a armelor ghidate.
Vom încerca să răspundem la cele mai frecvente întrebări cu privire la funcționarea radarelor la bord și să spunem cum au fost create primele radare și cât de promițătoare pot stațiile radar.
1. Când au apărut primele radare la bord?
Ideea utilizării radarului pe avioane a venit la câțiva ani după ce au apărut primele radare terestre. La noi, stația de la sol „Redut” a devenit prototipul primei stații radar.
Una dintre principalele probleme a fost amplasarea echipamentului în avion - setul stației cu surse de alimentare și cabluri cântărea aproximativ 500 kg. Nu era realist să instalați astfel de echipamente pe un luptător cu un singur loc din acea vreme, așa că s-a decis plasarea stației pe un Pe-2 cu două locuri.
Prima stație radar aeriană internă numită „Gneiss-2” a fost pusă în funcțiune în 1942. În termen de doi ani, au fost produse peste 230 de stații Gneiss-2. Și în victoriosul 1945 Fazotron-NIIR, acum parte a KRET, a început producția în serie a radarului aeronavei Gneiss-5s. Gama de detectare a țintei a atins 7 km.
În străinătate, primul radar de aeronave „AI Mark I” - britanic - a fost dat în funcțiune puțin mai devreme, în 1939. Datorită greutății sale grele, a fost instalat pe interceptorii de luptă grea Bristol Beaufighter. În 1940, a intrat în funcțiune un nou model, AI Mark IV. Acesta a asigurat detectarea țintelor la o distanță de până la 5,5 km.
2. În ce constă o stație radar aeriană?
Structural, radarul este format din mai multe unități detașabile situate în nasul aeronavei: un transmițător, un sistem de antenă, un receptor, un procesor de date, un procesor de semnal programabil, console și comenzi și afișaje.
Astăzi, aproape toate radarele aeropurtate au un sistem de antene format dintr-o gamă de antene cu slot plat, antenă Cassegrain, antenă pasivă sau activă.
Radarele aeriene moderne funcționează într-o gamă de frecvențe diferite și permit detectarea țintelor aeriene cu un EPR (zona de dispersie eficientă) de un metru pătrat la o distanță de sute de kilometri și oferă, de asemenea, urmărirea a zeci de ținte din pasaj.
În plus față de detectarea țintelor, astăzi stațiile radar oferă corecție radio, atribuire de zbor și desemnarea țintei pentru utilizarea armelor aeriene ghidate, efectuează cartografierea suprafeței terestre cu o rezoluție de până la un metru și rezolvă, de asemenea, sarcini auxiliare: urmând teren, măsurându-și propria viteză, altitudine, unghi de derivă și altele …
3. Cum funcționează un radar aerian?
Astăzi, luptătorii moderni folosesc radare cu impuls Doppler. Numele în sine descrie principiul funcționării unei astfel de stații radar.
Stația radar nu funcționează continuu, ci cu impulsuri periodice. În localizatorii de astăzi, transmisia unui impuls durează doar câteva milionimi de secundă, iar pauzele dintre impulsuri sunt de câteva sutimi sau miimi de secundă.
După ce au întâmpinat orice obstacol pe calea propagării lor, undele radio se împrăștie în toate direcțiile și sunt reflectate de la acesta înapoi la stația radar. În același timp, emițătorul radar este oprit automat și receptorul radio începe să funcționeze.
Una dintre principalele probleme cu radarele pulsate este scăparea semnalului reflectat de obiectele staționare. De exemplu, pentru radarele aeropurtate, problema este că reflexiile de pe suprafața pământului ascund toate obiectele de sub avion. Această interferență este eliminată folosind efectul Doppler, conform căruia crește frecvența unei unde reflectate de la un obiect care se apropie, iar de la un obiect de ieșire scade.
4. Ce înseamnă benzile X, K, Ka și Ku în caracteristicile radarului?
Astăzi, gama de lungimi de undă în care funcționează radarele aeriene este extrem de largă. În caracteristicile radarului, gama stației este indicată cu litere latine, de exemplu, X, K, Ka sau Ku.
De exemplu, radarul Irbis cu o matrice de antene pasive cu fază instalat pe un luptător Su-35 funcționează în banda X. În același timp, raza de detectare a obiectivelor aeriene Irbis atinge 400 km.
Banda X este utilizată pe scară largă în aplicații radar. Se extinde de la 8 la 12 GHz din spectrul electromagnetic, adică are lungimi de undă de la 3,75 la 2,5 cm. De ce este numit așa? Există o versiune conform căreia, în timpul celui de-al doilea război mondial, trupa a fost clasificată și, prin urmare, a primit numele X-band.
Toate numele gamelor cu litera latină K în nume au o origine mai puțin misterioasă - din cuvântul german kurz („scurt”). Această gamă corespunde lungimilor de undă de la 1,67 la 1,13 cm. În combinație cu cuvintele englezești de deasupra și dedesubt, benzile Ka și Ku și-au primit numele, respectiv, situate „deasupra” și „sub” banda K.
Radarele cu bandă Ka sunt capabile de măsurători cu rezoluție scurtă și ultra-înaltă. Astfel de radare sunt adesea folosite pentru controlul traficului aerian în aeroporturi, unde distanța până la aeronavă este determinată folosind impulsuri foarte scurte - lungime de câteva nanosecunde.
Banda Ka este adesea utilizată în radarele elicopterului. După cum știți, pentru plasarea pe elicopter, o antenă radar aeriană trebuie să fie mică. Având în vedere acest fapt, precum și necesitatea unei rezoluții acceptabile, se folosește lungimea de undă milimetrică. De exemplu, un elicopter de luptă aligator Ka-52 este echipat cu un sistem radar Arbalet care funcționează în banda Ka de opt milimetri. Acest radar dezvoltat de KRET oferă Aligatorului oportunități extraordinare.
Astfel, fiecare gamă are propriile avantaje și, în funcție de condițiile de plasare și sarcini, radarul funcționează în diferite intervale de frecvență. De exemplu, obținerea unei rezoluții ridicate în sectorul de vizionare directă realizează banda Ka și o creștere a gamei radarului de bord face posibilă banda X.
5. Ce este PAR?
Evident, pentru a primi și a transmite semnale, orice radar are nevoie de o antenă. Pentru a-l încadra într-un avion, au fost inventate sisteme speciale de antene plate, iar receptorul și emițătorul sunt situate în spatele antenei. Pentru a vedea diferite ținte cu radarul, antena trebuie mutată. Deoarece antena radar este destul de masivă, se mișcă încet. În același timp, atacul simultan al mai multor ținte devine problematic, deoarece un radar cu o antenă convențională păstrează o singură țintă în „câmpul vizual”.
Electronica modernă a făcut posibilă abandonarea unei astfel de scanări mecanice într-un radar aerian. Este dispus astfel: o antenă plană (dreptunghiulară sau circulară) este împărțită în celule. Fiecare astfel de celulă conține un dispozitiv special - un schimbător de fază, care poate schimba faza undei electromagnetice care intră în celulă cu un unghi dat. Semnalele procesate de la celule sunt trimise către receptor. Acesta este modul în care puteți descrie funcționarea unei antene cu matrice fazată (PAA).
Pentru a fi mai precis, o matrice de antene similară cu multe elemente schimbătoare de fază, dar cu un receptor și un transmițător, se numește FAR de pas. Apropo, primul luptător din lume echipat cu un radar cu matrice pasivă în fază este MiG-31 rus. Acesta a fost echipat cu o stație radar „Zaslon” dezvoltată de Institutul de Cercetări pentru Ingineria Instrumentelor. Tikhomirov.
6. Pentru ce este AFAR?
Antena cu fază activă activă (AFAR) este următoarea etapă în dezvoltarea pasivului. Într-o astfel de antenă, fiecare celulă a matricei conține propriul transceptor. Numărul lor poate depăși o mie. Adică, dacă un localizator tradițional este o antenă, un receptor, un transmițător separat, atunci în AFAR, receptorul cu transmițătorul și antena sunt „împrăștiate” în module, fiecare dintre acestea conținând o fantă de antenă, un schimbător de fază, un transmițător și un receptor.
Anterior, dacă, de exemplu, un emițător nu funcționa, avionul devenea „orb”. Dacă în AFAR sunt afectate una sau două celule, chiar și o duzină, restul continuă să funcționeze. Acesta este avantajul cheie al AFAR. Datorită mii de receptoare și emițătoare, fiabilitatea și sensibilitatea antenei sunt crescute și devine, de asemenea, posibilă funcționarea la mai multe frecvențe simultan.
Dar principalul lucru este că structura AFAR permite radarului să rezolve mai multe probleme în paralel. De exemplu, nu numai pentru a servi zeci de ținte, dar în paralel cu supravegherea spațiului, este foarte eficient să vă apărați împotriva interferențelor, să interferați cu radarele inamice și să mapați suprafața, obținând hărți de înaltă rezoluție.
Apropo, prima stație radar aeriană din Rusia cu AFAR a fost creată la întreprinderea KRET, în corporația Fazotron-NIIR.
7. Ce stație radar va fi pe cea de-a cincea generație de luptător PAK FA?
Printre evoluțiile promițătoare ale KRET se numără AFAR conform, care se poate încadra în fuselajul unei aeronave, precum și așa-numita piele a cadrului de aer "inteligent". În luptătorii de generația următoare, inclusiv PAK FA, va deveni, ca să zicem, un singur localizator de emisie-recepție, oferind pilotului informații complete despre ceea ce se întâmplă în jurul aeronavei.
Sistemul de radar PAK FA constă dintr-un promițător de bandă X în compartimentul nasului, două radare cu aspect lateral și un AFAR de bandă L de-a lungul clapelor.
Astăzi, KRET lucrează, de asemenea, la dezvoltarea unui radar de fotoni radio pentru PAK FA. Preocuparea intenționează să creeze un model pe scară largă al stației radar a viitorului până în 2018.
Tehnologiile fotonice vor face posibilă extinderea capacităților radarului - reducerea masei cu mai mult de jumătate și creșterea rezoluției de zece ori. Astfel de radare cu antene radio-optice în fază sunt capabile să facă un fel de „imagine cu raze X” a aeronavelor situate la o distanță de peste 500 de kilometri și să le ofere o imagine detaliată, tridimensională. Această tehnologie vă permite să priviți în interiorul unui obiect, să aflați ce echipamente transportă, câți oameni sunt în el și chiar să-și vadă fețele.
