Mūsdienās aviācija nav iedomājama bez radariem. Gaisa radaru stacija (BRLS) ir viens no svarīgākajiem mūsdienu lidmašīnas radioelektroniskā aprīkojuma elementiem. Pēc ekspertu domām, tuvākajā nākotnē radara stacijas joprojām būs galvenais līdzeklis, lai atklātu, izsekotu mērķus un norādītu uz tiem vadāmus ieročus.
Mēs centīsimies atbildēt uz visbiežāk uzdotajiem jautājumiem par radaru darbību uz kuģa un pastāstīsim, kā tika radīti pirmie radari un cik daudzsološas radara stacijas var pārsteigt.
1. Kad uz kuģa parādījās pirmie radari?
Ideja par radara izmantošanu lidmašīnās radās dažus gadus pēc pirmo zemes radaru parādīšanās. Mūsu valstī zemes stacija "Redut" kļuva par pirmās radara stacijas prototipu.
Viena no galvenajām problēmām bija aprīkojuma izvietošana lidmašīnā - stacijas komplekts ar barošanas avotiem un kabeļiem svēra aptuveni 500 kg. Uzstādīt šādu aprīkojumu uz tā laika viena sēdekļa iznīcinātāja bija nereāli, tāpēc tika nolemts staciju novietot uz divvietīga Pe-2.
Pirmā vietējā gaisa radaru stacija ar nosaukumu "Gneiss-2" tika nodota ekspluatācijā 1942. gadā. Divu gadu laikā tika saražotas vairāk nekā 230 Gneiss-2 stacijas. Un uzvarošajā 1945. gadā Fazotron-NIIR, kas tagad ietilpst KRET, sāka lidmašīnu radara Gneiss-5 sērijveida ražošanu. Mērķa noteikšanas diapazons sasniedza 7 km.
Ārzemēs pirmais lidmašīnu radars "AI Mark I" - britu - tika nodots ekspluatācijā nedaudz agrāk, 1939. gadā. Lielā svara dēļ tas tika uzstādīts uz smagajiem iznīcinātājiem-pārtvērējiem Bristol Beaufighter. 1940. gadā ekspluatācijā sāka jaunu modeli - AI Mark IV. Tas nodrošināja mērķa noteikšanu līdz 5,5 km attālumā.
2. No kā sastāv gaisa radara stacija?
Strukturāli radars sastāv no vairākām noņemamām vienībām, kas atrodas lidmašīnas degunā: raidītājs, antenu sistēma, uztvērējs, datu procesors, programmējams signālu procesors, konsoles un vadības ierīces un displeji.
Mūsdienās gandrīz visiem gaisa radariem ir antenu sistēma, kas sastāv no plakanas rievotas antenas masīva, Kassegraina antenas, pasīvās vai aktīvās fāzētās antenas.
Mūsdienu gaisa radari darbojas dažādās frekvencēs un ļauj noteikt gaisa mērķus ar EPR (efektīvo izkliedes zonu) vienu kvadrātmetru simtiem kilometru attālumā, kā arī nodrošina izsekošanu desmitiem mērķu ejā.
Papildus mērķa noteikšanai mūsdienās radara stacijas nodrošina radio korekciju, lidojumu piešķiršanu un mērķa noteikšanu vadāmu gaisa ieroču izmantošanai, veic zemes virsmas kartēšanu ar izšķirtspēju līdz vienam metram, kā arī risina palīgdarbus: reljefu, mērot savu ātrumu, augstumu, novirzes leņķi un citus. …
3. Kā darbojas gaisa radars?
Mūsdienās mūsdienu cīnītāji izmanto impulsa Doplera radarus. Pats nosaukums apraksta šādas radara stacijas darbības principu.
Radara stacija nedarbojas nepārtraukti, bet ar periodiskiem grūdieniem - impulsiem. Mūsdienu lokatoros impulsa pārraide ilgst tikai dažas miljonās sekundes daļas, un pauzes starp impulsiem ir dažas simtdaļas vai sekundes tūkstošdaļas.
Satikuši jebkādus šķēršļus to izplatīšanās ceļā, radioviļņi izkliedējas visos virzienos un tiek atstaroti no tiem atpakaļ uz radaru staciju. Tajā pašā laikā radara raidītājs tiek automātiski izslēgts, un radio uztvērējs sāk strādāt.
Viena no galvenajām problēmām ar impulsu radariem ir atbrīvošanās no signāla, kas atspoguļojas no stacionāriem objektiem. Piemēram, gaisa radariem problēma ir tā, ka atstarojumi no zemes virsmas aizēno visus objektus zem lidmašīnas. Šis traucējums tiek novērsts, izmantojot Doplera efektu, saskaņā ar kuru palielinās no tuvojošā objekta atstarotā viļņa frekvence, bet no izejošā - samazinās.
4. Ko radara raksturlielumos nozīmē X, K, Ka un Ku joslas?
Mūsdienās viļņu garumu diapazons, kurā darbojas gaisa radari, ir ārkārtīgi plašs. Radara raksturlielumos stacijas diapazons ir norādīts ar latīņu burtiem, piemēram, X, K, Ka vai Ku.
Piemēram, Irbis radars ar pasīvo fāzēto antenu bloku, kas uzstādīts iznīcinātājam Su-35, darbojas X joslā. Tajā pašā laikā Irbis gaisa mērķu noteikšanas diapazons sasniedz 400 km.
X joslu plaši izmanto radaru lietojumos. Tas stiepjas no 8 līdz 12 GHz elektromagnētiskā spektra, tas ir, tas ir viļņu garums no 3,75 līdz 2,5 cm. Kāpēc tas tā nosaukts? Pastāv versija, ka Otrā pasaules kara laikā grupa tika klasificēta un tāpēc saņēma nosaukumu X-band.
Visiem diapazonu nosaukumiem ar latīņu burtu K ir mazāk noslēpumaina izcelsme - no vācu vārda kurz ("īss"). Šis diapazons atbilst viļņu garumiem no 1,67 līdz 1,13 cm. Kombinācijā ar angļu vārdiem virs un zem joslas Ka un Ku saņēma attiecīgi savus nosaukumus, kas atrodas "virs" un "zem" K joslas.
Ka-band radari spēj veikt neliela attāluma un īpaši augstas izšķirtspējas mērījumus. Šādus radarus bieži izmanto gaisa satiksmes vadībai lidostās, kur attālumu līdz lidmašīnai nosaka, izmantojot ļoti īsus impulsus - vairāku nanosekundu garumā.
Ka-band bieži izmanto helikopteru radaros. Kā jūs zināt, lai novietotu helikopterā, gaisa radara antenai jābūt mazai. Ņemot vērā šo faktu, kā arī nepieciešamību pēc pieņemamas izšķirtspējas, tiek izmantots milimetru viļņu garuma diapazons. Piemēram, kaujas helikopters Ka-52 Alligator ir aprīkots ar Arbalet radaru sistēmu, kas darbojas astoņu milimetru Ka joslā. Šis KRET izstrādātais radars nodrošina aligatoram milzīgas iespējas.
Tādējādi katram diapazonam ir savas priekšrocības, un atkarībā no izvietošanas apstākļiem un uzdevumiem radars darbojas dažādos frekvenču diapazonos. Piemēram, augstas izšķirtspējas iegūšana priekšējā skatīšanās sektorā realizē Ka joslu, un iebūvētā radara diapazona palielināšana padara iespējamu X joslu.
5. Kas ir PAR?
Acīmredzot, lai saņemtu un pārraidītu signālus, jebkuram radaram ir nepieciešama antena. Lai to ievietotu lidmašīnā, tika izgudrotas īpašas plakanas antenu sistēmas, un uztvērējs un raidītājs atrodas aiz antenas. Lai ar radaru redzētu dažādus mērķus, antena ir jāpārvieto. Tā kā radara antena ir diezgan masīva, tā pārvietojas lēni. Tajā pašā laikā vairāku mērķu vienlaicīgs uzbrukums kļūst problemātisks, jo radars ar parasto antenu "redzes laukā" saglabā tikai vienu mērķi.
Mūsdienu elektronika ir ļāvusi atteikties no šādas mehāniskās skenēšanas ar gaisa radaru. Tas ir sakārtots šādi: plakana (taisnstūra vai apaļa) antena ir sadalīta šūnās. Katrā šūnā ir īpaša ierīce - fāzes pārslēdzējs, kas var mainīt elektromagnētiskā viļņa fāzi, kas šūnā nonāk noteiktā leņķī. Apstrādātie signāli no šūnām tiek nosūtīti uztvērējam. Tādā veidā jūs varat aprakstīt fāzētās masīvas antenas (PAA) darbību.
Precīzāk sakot, līdzīgu antenu masīvu ar daudziem fāzes pārslēdzēja elementiem, bet ar vienu uztvērēju un vienu raidītāju sauc par pasīvo GAISMAS GAISMU. Starp citu, pasaulē pirmais iznīcinātājs, kas aprīkots ar pasīvo fāzēto masīvu radaru, ir mūsu krievu MiG-31. Tas bija aprīkots ar Instrumentu inženierijas pētniecības institūta izstrādāto radara staciju "Zaslon". Tihomirovs.
6. Kam paredzēts AFAR?
Aktīvā fāzētā masīva antena (AFAR) ir nākamais posms pasīvās attīstības posmā. Šādā antenā katra masīva šūna satur savu uztvērēju. To skaits var pārsniegt vienu tūkstoti. Tas ir, ja tradicionālais lokators ir atsevišķa antena, uztvērējs, raidītājs, tad AFAR uztvērējs ar raidītāju un antenu ir "izkaisīti" moduļos, no kuriem katrs satur antenas spraugu, fāzes pārslēdzēju, raidītāju un uztvērējs.
Iepriekš, ja, piemēram, raidītājs nebija kārtībā, lidmašīna kļūs “akla”. Ja AFAR ietekmē viena vai divas šūnas, pat ducis, pārējās turpina strādāt. Šī ir galvenā AFAR priekšrocība. Pateicoties tūkstošiem uztvērēju un raidītāju, tiek palielināta antenas uzticamība un jutība, kā arī kļūst iespējams darboties vairākās frekvencēs vienlaikus.
Bet galvenais ir tas, ka AFAR struktūra ļauj radaram paralēli risināt vairākas problēmas. Piemēram, ne tikai desmitiem mērķu apkalpošanai, bet paralēli telpas apsekošanai ir ļoti efektīvi aizsargāties pret traucējumiem, traucēt ienaidnieka radariem un kartēt virsmu, iegūstot augstas izšķirtspējas kartes.
Starp citu, pirmā Krievijā radaru stacija ar AFAR tika izveidota KRET uzņēmumā, korporācijā Fazotron-NIIR.
7. Kāda radara stacija atradīsies piektās paaudzes PAK FA iznīcinātājā?
Starp daudzsološajiem KRET sasniegumiem ir konformālais AFAR, kas var ietilpt lidmašīnas korpusā, kā arī tā sauktā "viedā" lidmašīnas korpusa āda. Nākamās paaudzes iznīcinātājos, ieskaitot PAK FA, tas it kā kļūs par vienu raiduztvērēja lokatoru, kas pilotam sniegs pilnīgu informāciju par to, kas notiek ap lidmašīnu.
PAK FA radaru sistēma sastāv no daudzsološa X joslas AFAR deguna nodalījumā, diviem sānu radariem un L joslas AFAR gar atlokiem.
Šodien KRET strādā arī pie radio-fotonu radara izstrādes PAK FA. Koncerns iecerējis līdz 2018. gadam izveidot pilna mēroga nākotnes radaru stacijas modeli.
Fotoniskās tehnoloģijas ļaus paplašināt radara iespējas - samazināt masu vairāk nekā uz pusi un desmitkārtīgi palielināt izšķirtspēju. Šādi radari ar radiooptiskiem fāzes antenu blokiem spēj radīt sava veida "rentgena attēlu" no lidmašīnām, kas atrodas vairāk nekā 500 kilometru attālumā, un dot tām detalizētu, trīsdimensiju attēlu. Šī tehnoloģija ļauj ieskatīties objekta iekšienē, uzzināt, kādu aprīkojumu tas nes, cik cilvēku tajā atrodas un pat redzēt viņu sejas.
