Dnes je letectví bez radarů nemyslitelné. Palubní radarová stanice (BRLS) je jedním z nejdůležitějších prvků radioelektronického vybavení moderního letadla. Podle odborníků v blízké budoucnosti zůstanou radarové stanice hlavním prostředkem detekce, sledování cílů a míření naváděných zbraní na ně.
Pokusíme se odpovědět na nejčastější otázky týkající se provozu radarů na palubě a povíme si, jak vznikly první radary a jak mohou nadějné radarové stanice překvapit.
1. Kdy se na palubě objevily první radary?
Myšlenka použití radaru v letadlech přišla několik let poté, co se objevily první pozemní radary. U nás se pozemní stanice „Redut“stala prototypem první radarové stanice.
Jedním z hlavních problémů bylo umístění zařízení do letadla - souprava stanice s napájecími zdroji a kabely vážila asi 500 kg. Bylo nereálné instalovat takové vybavení na jednomístný stíhač té doby, proto bylo rozhodnuto umístit stanici na dvoumístný Pe-2.
První tuzemská výsadková radarová stanice s názvem „Gneiss-2“byla uvedena do provozu v roce 1942. Během dvou let bylo vyrobeno více než 230 stanic Gneiss-2. A ve vítězném roce 1945 zahájil Fazotron-NIIR, nyní součást KRET, sériovou výrobu radaru letadla Gneiss-5s. Dosah detekce cíle dosáhl 7 km.
V zahraničí byl první letecký radar „AI Mark I“- britský - uveden do provozu o něco dříve, v roce 1939. Kvůli své velké hmotnosti byl instalován na těžké stíhací stíhače Bristol Beaufighter. V roce 1940 vstoupil do služby nový model AI Mark IV. Poskytoval detekci cíle na vzdálenost až 5,5 km.
2. Z čeho se skládá palubní radarová stanice?
Radar se strukturálně skládá z několika odnímatelných jednotek umístěných v přídi letadla: vysílač, anténní systém, přijímač, datový procesor, programovatelný signálový procesor, konzoly a ovládací prvky a displeje.
Dnes mají téměř všechny vzdušné radary anténní systém sestávající z plochého štěrbinového anténního pole, antény Cassegrain, pasivního nebo aktivního fázovaného anténního pole.
Moderní vzdušné radary fungují v řadě různých frekvencí a umožňují detekci vzdušných cílů s EPR (efektivní rozptylovou oblastí) jednoho metru čtverečního na vzdálenost stovek kilometrů a také umožňují sledování desítek cílů v průchodu.
Kromě detekce cílů dnes radarové stanice zajišťují rádiovou korekci, přiřazení letu a určení cíle pro použití naváděných vzdušných zbraní, provádějí mapování zemského povrchu s rozlišením až jeden metr a také řeší pomocné úkoly: terén, měření vlastní rychlosti, nadmořské výšky, úhlu driftu a dalších ….
3. Jak funguje palubní radar?
Moderní bojovníci dnes používají pulzní dopplerovské radary. Samotný název popisuje princip fungování takové radarové stanice.
Radarová stanice nepracuje nepřetržitě, ale s periodickým trháním - impulsy. V dnešních lokátorech přenos pulsu trvá jen několik miliónů sekundy a pauzy mezi impulsy jsou několik setin nebo tisícin sekundy.
Když se rádiové vlny setkají s jakoukoli překážkou na cestě jejich šíření, rozptýlí se do všech směrů a jsou od ní odraženy zpět na radarovou stanici. Současně se radarový vysílač automaticky vypne a rádiový přijímač začne fungovat.
Jedním z hlavních problémů pulzních radarů je zbavení se signálu odraženého od nepohyblivých objektů. Například u leteckých radarů je problém v tom, že odrazy od zemského povrchu zakrývají všechny objekty pod letadlem. Toto rušení je eliminováno pomocí Dopplerova jevu, podle kterého se frekvence vlny odražené od přibližujícího se objektu zvyšuje a od odchozího objektu klesá.
4. Co znamenají pásma X, K, Ka a Ku v charakteristikách radaru?
Dnes je rozsah vlnových délek, ve kterých vzdušné radary fungují, extrémně široký. V charakteristikách radaru je dosah stanice uveden latinskými písmeny, například X, K, Ka nebo Ku.
Například radar Irbis s pasivním fázovaným anténním polem instalovaným na stíhačce Su-35 pracuje v pásmu X. Detekční dosah vzdušných cílů Irbis přitom dosahuje 400 km.
Pásmo X je široce používáno v radarových aplikacích. Rozkládá se od 8 do 12 GHz elektromagnetického spektra, to znamená, že má vlnové délky od 3,75 do 2,5 cm. Proč se tak jmenuje? Existuje verze, že během druhé světové války byla skupina zařazena, a proto dostala název X-band.
Všechna jména rozsahů s latinským písmenem K v názvu mají méně záhadný původ - z německého slova kurz („krátký“). Tento rozsah odpovídá vlnovým délkám od 1,67 do 1,13 cm. V kombinaci s anglickými slovy výše a níže získaly pásma Ka a Ku svá jména, umístěná „nad“a „pod“pásmem K.
Radary Ka-band jsou schopné měření krátkého dosahu a ultra vysokého rozlišení. Takové radary se často používají k řízení letového provozu na letištích, kde se vzdálenost k letadlu určuje pomocí velmi krátkých pulzů - na délku několika nanosekund.
Ka-pásmo se často používá v radarech helikoptér. Jak víte, pro umístění na helikoptéru musí být vzdušná radarová anténa malá. Vzhledem k této skutečnosti a potřebě přijatelného rozlišení se používá rozsah milimetrových vlnových délek. Například bojová helikoptéra Ka-52 Alligator je vybavena radarovým systémem Arbalet pracujícím v osmimilimetrovém pásmu Ka. Tento radar vyvinutý společností KRET poskytuje Aligátoru obrovské příležitosti.
Každý rozsah má tedy své vlastní výhody a v závislosti na podmínkách umístění a úkolech pracuje radar v různých frekvenčních rozsazích. Například získání vysokého rozlišení v sektoru dopředného sledování realizuje pásmo Ka a zvýšení dosahu palubního radaru umožňuje použití pásma X.
5. Co je PAR?
Je zřejmé, že jakýkoli radar potřebuje k přijímání a vysílání signálů anténu. Aby se vešel do letadla, byly vynalezeny speciální ploché anténní systémy a přijímač a vysílač jsou umístěny za anténou. Chcete -li pomocí radaru vidět různé cíle, je třeba přesunout anténu. Protože je radarová anténa poměrně masivní, pohybuje se pomalu. Současně se stává problematickým souběžný útok více cílů, protože radar s konvenční anténou udrží v „zorném poli“pouze jeden cíl.
Moderní elektronika umožnila opustit takové mechanické skenování ve vzdušném radaru. Je uspořádán následovně: plochá (obdélníková nebo kruhová) anténa je rozdělena do buněk. Každá taková buňka obsahuje speciální zařízení - fázový měnič, který dokáže o daný úhel změnit fázi elektromagnetické vlny, která vstupuje do buňky. Zpracované signály z buněk jsou odeslány do přijímače. Tak lze popsat činnost fázové antény (PAA).
Přesněji řečeno, podobné anténní pole s mnoha prvky fázového měniče, ale s jedním přijímačem a jedním vysílačem, se nazývá pasivní HEADLIGHT. Mimochodem, první stíhačkou na světě vybavenou radarem s pasivním fázovým polem je náš ruský MiG-31. Byla vybavena radarovou stanicí „Zaslon“vyvinutou Výzkumným ústavem přístrojové techniky. Tichomirov.
6. K čemu je AFAR?
Aktivní fázovaná anténa (AFAR) je další fází vývoje pasivního. V takové anténě obsahuje každá buňka pole vlastní transceiver. Jejich počet může přesáhnout tisíc. To znamená, že pokud je tradičním lokátorem samostatná anténa, přijímač, vysílač, pak v AFAR jsou přijímač s vysílačem a anténou „rozptýleny“do modulů, z nichž každý obsahuje anténní štěrbinu, fázový měnič, vysílač a přijímač.
Dříve, pokud by například vysílač byl mimo provoz, letadlo by „osleplo“. Pokud je v AFAR zasažena jedna nebo dvě buňky, dokonce i tucet, zbytek pokračuje v práci. To je klíčová výhoda AFAR. Díky tisícům přijímačů a vysílačů se zvyšuje spolehlivost a citlivost antény a je také možné pracovat na několika frekvencích najednou.
Ale hlavní věc je, že struktura AFAR umožňuje radaru paralelně řešit několik problémů. Například nejen sloužit desítkám cílů, ale souběžně s průzkumem vesmíru je velmi efektivní bránit se proti rušení, zasahovat do nepřátelských radarů a mapovat povrch získáváním map s vysokým rozlišením.
Mimochodem, první v Rusku výsadková radarová stanice s AFAR byla vytvořena v podniku KRET, v korporaci Fazotron-NIIR.
7. Jaká radarová stanice bude na stíhačce PAK FA páté generace?
Mezi slibné novinky KRET patří konformní AFAR, který se vejde do trupu letadla, a také takzvaná „chytrá“kostra draku letadla. U stíhaček příští generace, včetně PAK FA, se stane jakoby jediným vyhledávačem transceiveru, který pilotovi poskytne kompletní informace o tom, co se kolem letadla děje.
Radarový systém PAK FA se skládá ze slibného X-band AFAR v nosní přihrádce, dvou bočně vyhlížejících radarů a L-band AFAR podél klapek.
Dnes KRET pracuje také na vývoji radiofotonového radaru pro PAK FA. Koncern hodlá do roku 2018 vytvořit plnohodnotný model radarové stanice budoucnosti.
Fotonické technologie umožní rozšířit možnosti radaru - snížit hmotnost o více než polovinu a desetkrát zvýšit rozlišení. Takové radary s radiooptickými fázovanými anténními soustavami jsou schopné vytvořit jakýsi „rentgenový obraz“letadel umístěných ve vzdálenosti více než 500 kilometrů a poskytnout jim podrobný, trojrozměrný obraz. Tato technologie vám umožňuje podívat se dovnitř objektu, zjistit, jaké vybavení v sobě nese, kolik lidí v něm je, a dokonce vidět jejich tváře.
