Dnes je letectvo bez radarov nemysliteľné. Palubná radarová stanica (BRLS) je jedným z najdôležitejších prvkov rádioelektronického vybavenia moderného lietadla. Podľa odborníkov budú v blízkej budúcnosti radarové stanice hlavným prostriedkom na detekciu, sledovanie cieľov a zameriavanie navádzaných zbraní na ne.
Pokúsime sa odpovedať na najčastejšie otázky o prevádzke radarov na palube a povieme si, ako boli prvé radary vytvorené a ako môžu nádejné radarové stanice prekvapiť.
1. Kedy sa na palube objavili prvé radary?
Myšlienka používať radar v lietadlách prišla niekoľko rokov po tom, čo sa objavili prvé pozemné radary. V našej krajine sa pozemná stanica „Redut“stala prototypom prvej radarovej stanice.
Jedným z hlavných problémov bolo umiestnenie zariadenia v lietadle - súprava stanice s napájacími zdrojmi a káblami vážila asi 500 kg. Inštalácia takéhoto zariadenia na jednomiestny bojovník tej doby bola nerealistická, preto sa rozhodlo umiestniť stanicu na dvojmiestnom Pe-2.
Prvá domáca palubná radarová stanica s názvom „Gneiss-2“bola uvedená do prevádzky v roku 1942. Do dvoch rokov bolo vyrobených viac ako 230 staníc Gneiss-2. A vo víťaznom roku 1945 Fazotron-NIIR, teraz súčasť KRET, zahájil sériovú výrobu leteckého radaru Gneiss-5s. Dosah detekcie cieľa dosiahol 7 km.
V zahraničí bol prvý letecký radar „AI Mark I“- britský - uvedený do prevádzky o niečo skôr, v roku 1939. Vďaka svojej veľkej hmotnosti bol nainštalovaný na ťažké stíhacie stíhače Bristol Beaufighter. V roku 1940 vstúpil do služby nový model AI Mark IV. Poskytoval detekciu cieľa na vzdialenosť až 5,5 km.
2. Z čoho pozostáva palubná radarová stanica?
Štrukturálne sa radar skladá z niekoľkých odnímateľných jednotiek umiestnených v prednej časti lietadla: vysielač, anténny systém, prijímač, dátový procesor, programovateľný signálový procesor, konzoly a ovládacie prvky a displeje.
Dnes majú takmer všetky vzdušné radary anténny systém pozostávajúci z plochého štrbinového anténneho poľa, antény Cassegrain, pasívneho alebo aktívneho fázového anténneho poľa.
Moderné vzdušné radary pracujú v rozsahu rôznych frekvencií a umožňujú detekciu vzdušných cieľov s EPR (efektívna rozptylová oblasť) jeden meter štvorcový na vzdialenosť stoviek kilometrov a taktiež umožňujú sledovanie desiatok cieľov v priechode.
Okrem detekcie cieľa dnes radarové stanice poskytujú rádiovú korekciu, priradenie letu a určenie cieľa pre použitie navádzaných leteckých zbraní, vykonávajú mapovanie zemského povrchu s rozlíšením až jeden meter a riešia aj pomocné úlohy: terén, meranie vlastnej rýchlosti, nadmorskej výšky, uhla driftu a ďalších ….
3. Ako funguje palubný radar?
Moderní bojovníci dnes používajú pulzné dopplerovské radary. Samotný názov popisuje princíp činnosti takejto radarovej stanice.
Radarová stanica nepracuje nepretržite, ale s periodickým trhaním - impulzmi. V dnešných lokátoroch prenos impulzu trvá iba niekoľko milióntin sekundy a prestávky medzi impulzmi sú niekoľko stotín alebo tisícin sekundy.
Rádiové vlny, ktoré narazia na akúkoľvek prekážku na ceste svojho šírenia, sa rozptýlia do všetkých smerov a odrazia sa od nich späť na radarovú stanicu. Radarový vysielač sa súčasne automaticky vypne a rádiový prijímač začne pracovať.
Jedným z hlavných problémov impulzných radarov je zbavenie sa signálu odrazeného od stojacich predmetov. Napríklad pre vzdušné radary je problém v tom, že odrazy od zemského povrchu zakrývajú všetky objekty pod lietadlom. Táto interferencia je eliminovaná pomocou Dopplerovho efektu, podľa ktorého sa frekvencia vlny odrazenej od približujúceho sa objektu zvyšuje a od odchádzajúceho objektu klesá.
4. Čo znamenajú pásma X, K, Ka a Ku v charakteristikách radaru?
Dnes je rozsah vlnových dĺžok, v ktorých vzdušné radary pôsobia, extrémne široký. V charakteristikách radaru je dosah stanice označený latinkou, napríklad X, K, Ka alebo Ku.
Napríklad radar Irbis s pasívnou fázovou anténnou sústavou nainštalovaný na stíhačke Su-35 pracuje v pásme X. Detekčný dosah leteckých cieľov Irbis zároveň dosahuje 400 km.
Pásmo X je široko používané v radarových aplikáciách. Rozprestiera sa od 8 do 12 GHz elektromagnetického spektra, to znamená, že má vlnové dĺžky od 3,75 do 2,5 cm. Prečo sa tak nazýva? Existuje verzia, že počas druhej svetovej vojny bola skupina klasifikovaná, a preto dostala názov X-band.
Všetky názvy rozsahov s latinským písmenom K v názve majú menej záhadný pôvod - z nemeckého slova kurz („krátke“). Tento rozsah zodpovedá vlnovým dĺžkam od 1,67 do 1,13 cm V kombinácii s anglickými slovami hore a dole dostali pásma Ka a Ku názvy „nad“a „pod“pásmom K.
Radary v pásme Ka sú schopné merania krátkeho dosahu a ultra vysokého rozlíšenia. Takéto radary sa často používajú na riadenie letovej prevádzky na letiskách, kde sa vzdialenosť k lietadlu určuje pomocou veľmi krátkych impulzov - na dĺžku niekoľko nanosekúnd.
Pásmo Ka sa často používa v radaroch helikoptér. Ako viete, na umiestnenie na helikoptéru musí byť vzdušná radarová anténa malá. Vzhľadom na túto skutočnosť a potrebu prijateľného rozlíšenia sa používa rozsah vlnových dĺžok milimetrov. Bojová helikoptéra Ka-52 Alligator je napríklad vybavená radarovým systémom Arbalet, ktorý pracuje v osemmilimetrovom pásme Ka. Tento radar vyvinutý spoločnosťou KRET ponúka aligátorovi obrovské príležitosti.
Každý rozsah má teda svoje vlastné výhody a v závislosti od podmienok umiestnenia a úloh radar pracuje v rôznych frekvenčných pásmach. Napríklad získanie vysokého rozlíšenia v sektore dohľadu dopredu realizuje pásmo Ka a zvýšenie dosahu palubného radaru umožňuje pásmo X.
5. Čo je PAR?
Každý radar potrebuje na príjem a prenos signálov anténu. Aby sa zmestil do lietadla, boli vynájdené špeciálne ploché anténne systémy a prijímač a vysielač sú umiestnené za anténou. Aby ste radarom videli rôzne ciele, je potrebné posunúť anténu. Pretože je radarová anténa dosť masívna, pohybuje sa pomaly. Súčasne sa súčasný útok viacerých cieľov stáva problematickým, pretože radar s konvenčnou anténou drží v „zornom poli“iba jeden cieľ.
Moderná elektronika umožnila upustiť od takéhoto mechanického skenovania vo vzdušnom radare. Je usporiadaný nasledovne: plochá (obdĺžniková alebo kruhová) anténa je rozdelená na bunky. Každá taká bunka obsahuje špeciálne zariadenie - fázový posúvač, ktorý dokáže o daný uhol zmeniť fázu elektromagnetickej vlny, ktorá sa do bunky dostane. Spracované signály z buniek sú odoslané do prijímača. Takto môžete opísať činnosť fázovej antény (PAA).
Presnejšie povedané, podobné anténne pole s mnohými prvkami fázového radiča, ale s jedným prijímačom a jedným vysielačom, sa nazýva pasívne SVETLOMET. Mimochodom, prvým stíhačom na svete vybaveným radarom s pasívnym fázovým poľom je náš ruský MiG-31. Bol vybavený radarovou stanicou „Zaslon“vyvinutou Výskumným ústavom prístrojovej techniky. Tichomirov.
6. Na čo slúži AFAR?
Aktívna fázovaná anténa (AFAR) je ďalšou fázou vývoja pasívnej. V takejto anténe obsahuje každá bunka poľa svoj vlastný transceiver. Ich počet môže presiahnuť tisíc. To znamená, že ak je tradičným lokátorom samostatná anténa, prijímač, vysielač, potom v AFAR sú prijímač s vysielačom a anténou „roztrúsené“do modulov, z ktorých každý obsahuje anténnu štrbinu, fázový menič, vysielač a prijímač.
Predtým, ak by napríklad vysielač bol mimo prevádzky, lietadlo by „osleplo“. Ak v AFAR zasiahne jedna alebo dve bunky, dokonca aj tucet, ostatné pokračujú v práci. Toto je kľúčová výhoda AFAR. Vďaka tisícom prijímačov a vysielačov sa zvyšuje spoľahlivosť a citlivosť antény a je možné pracovať aj na niekoľkých frekvenciách naraz.
Ale hlavnou vecou je, že štruktúra AFAR umožňuje radaru paralelne riešiť niekoľko problémov. Napríklad nielen slúžiť desiatkam cieľov, ale súbežne s prieskumom vesmíru je veľmi účinné brániť sa proti rušeniu, zasahovať do nepriateľských radarov a mapovať povrch získavaním máp s vysokým rozlíšením.
Mimochodom, prvá radarová stanica v Rusku s AFAR bola vytvorená v podniku KRET v spoločnosti Fazotron-NIIR.
7. Aká radarová stanica bude na stíhačke PAK FA piatej generácie?
K sľubným vývojom KRET patrí konformný AFAR, ktorý sa zmestí do trupu lietadla, ako aj takzvaná „inteligentná“koža draku lietadla. V stíhačkách novej generácie, vrátane PAK FA, sa stane akoby jediným vyhľadávačom transceiveru, ktorý pilotovi poskytne úplné informácie o tom, čo sa deje okolo lietadla.
Radarový systém PAK FA pozostáva zo sľubného AF-pásma AFAR v priehradke na nos, dvoch bočne vyzerajúcich radarov a L-pásma AFAR pozdĺž klapiek.
Dnes KRET pracuje aj na vývoji rádiofotónového radaru pre PAK FA. Koncern má v úmysle do roku 2018 vytvoriť plnohodnotný model radarovej stanice budúcnosti.
Fotonické technológie umožnia rozšíriť možnosti radaru - znížiť hmotnosť o viac ako polovicu a desaťnásobne zvýšiť rozlíšenie. Také radary s rádiooptickými fázovanými anténnymi sústavami sú schopné vytvoriť akýsi „röntgenový obraz“lietadiel nachádzajúcich sa vo vzdialenosti viac ako 500 kilometrov a poskytnúť im podrobný, trojrozmerný obraz. Táto technológia vám umožňuje nazrieť do objektu, zistiť, aké zariadenie v sebe nesie, koľko ľudí sa v ňom nachádza, a dokonca vidieť aj ich tváre.
