Danes je letalstvo nepredstavljivo brez radarjev. Radarska postaja v zraku (BRLS) je eden najpomembnejših elementov radio-elektronske opreme sodobnega letala. Po mnenju strokovnjakov bodo v bližnji prihodnosti radarske postaje ostale glavno sredstvo za odkrivanje, sledenje ciljem in usmerjanje orožja proti njim.
Poskušali bomo odgovoriti na najpogostejša vprašanja o delovanju radarjev na krovu in povedati, kako so nastali prvi radarji in kako lahko obetajoče radarske postaje presenetijo.
1. Kdaj so se na krovu pojavili prvi radarji?
Zamisel o uporabi radarja na letalih se je pojavila nekaj let po tem, ko so se pojavili prvi zemeljski radarji. Pri nas je zemeljska postaja "Redut" postala prototip prve radarske postaje.
Eden glavnih problemov je bila postavitev opreme na letalo - komplet postaje z napajalniki in kabli je tehtal okoli 500 kg. Namestitev takšne opreme na enosedežnega lovca tistega časa je bilo nerealno, zato je bilo odločeno, da postajo postavijo na dvosedežni Pe-2.
Prva domača radarska postaja v zraku, imenovana "Gneiss-2", je bila dana v uporabo leta 1942. V dveh letih je bilo izdelanih več kot 230 postaj Gneiss-2. V zmagovitem letu 1945 je Fazotron-NIIR, ki je zdaj del KRET-a, začel serijsko proizvodnjo letalskega radarja Gneiss-5s. Doseg cilja je dosegel 7 km.
V tujini je bil prvi letalski radar "AI Mark I" - britanski - v uporabi nekaj prej, leta 1939. Zaradi velike teže je bil nameščen na težkih lovilnih prestreznikih Bristol Beaufighter. Leta 1940 je začel delovati nov model AI Mark IV. Omogočal je zaznavanje ciljev na razdalji do 5,5 km.
2. Iz česa je sestavljena radarska postaja v zraku?
Strukturno je radar sestavljen iz več odstranljivih enot, ki se nahajajo v nosu letala: oddajnika, antenskega sistema, sprejemnika, podatkovnega procesorja, programabilnega signalnega procesorja, konzol in krmilnikov ter prikazov.
Danes imajo skoraj vsi radarji v zraku antenski sistem, sestavljen iz antene z ravno režo, antene Cassegrain, pasivne ali aktivne fazne antene.
Sodobni radarji v zraku delujejo v različnih frekvencah in omogočajo odkrivanje zračnih ciljev z EPR (efektivno območje razprševanja) enega kvadratnega metra na razdalji več sto kilometrov, prav tako pa omogočajo sledenje več deset ciljem v prehodu.
Danes poleg odkrivanja ciljev radarske postaje zagotavljajo radijsko korekcijo, dodelitev letenja in označevanje cilja za uporabo vodenega zračnega orožja, izvajajo kartiranje zemeljske površine z ločljivostjo do enega metra in rešujejo tudi pomožne naloge: terena, ki meri lastno hitrost, nadmorsko višino, kot odklona in drugo.
3. Kako deluje radar v zraku?
Danes sodobni lovci uporabljajo pulzne Dopplerjeve radarje. Že samo ime opisuje načelo delovanja takšne radarske postaje.
Radarska postaja ne deluje neprekinjeno, ampak z občasnimi sunki - impulzi. V današnjih lokatorjih prenos impulza traja le nekaj miljontin sekunde, pavze med impulzi pa so nekaj stotink ali tisočink sekunde.
Ko so na poti njihovega širjenja naleteli na kakršno koli oviro, se radijski valovi razpršijo v vse smeri in se od njih odbijajo nazaj do radarske postaje. Hkrati se radarski oddajnik samodejno izklopi in radijski sprejemnik začne delovati.
Ena od glavnih težav pri impulznih radarjih je odstranjevanje signala, ki se odbija od mirujočih predmetov. Na primer za radarje v zraku je problem v tem, da odsevi z zemeljske površine zakrivajo vse predmete pod letalom. Te motnje se odpravijo z Dopplerjevim učinkom, po katerem se frekvenca vala, ki se odbija od približujočega se predmeta, poveča, od odhajajočega pa zmanjša.
4. Kaj pomenijo pasovi X, K, Ka in Ku v značilnostih radarja?
Danes je razpon valovnih dolžin, v katerih delujejo radarji v zraku, izredno širok. V značilnostih radarja je doseg postaje označen z latinskimi črkami, na primer X, K, Ka ali Ku.
Na primer, radar Irbis s pasivno fazno antensko rešetko, nameščeno na lovcu Su-35, deluje v pasu X. Hkrati doseg zaznavanja zračnih ciljev Irbis doseže 400 km.
Pas X se pogosto uporablja v radarskih aplikacijah. Razteza se od 8 do 12 GHz elektromagnetnega spektra, to je valovne dolžine od 3,75 do 2,5 cm. Zakaj se tako imenuje? Obstaja različica, da je bila skupina med drugo svetovno vojno tajna in je zato prejela ime X-band.
Vsa imena območij z latinsko črko K v imenu imajo manj skrivnosten izvor - iz nemške besede kurz ("kratko"). To območje ustreza valovnim dolžinam od 1,67 do 1,13 cm. V kombinaciji z angleškimi besedami zgoraj in spodaj sta pasu Ka in Ku dobila ime, ki se nahajata "nad" in "pod" K-pasom.
Radarji v pasu Ka so zmožni meritev kratkega dosega in ultra visoke ločljivosti. Takšni radarji se pogosto uporabljajo za kontrolo zračnega prometa na letališčih, kjer se razdalja do letala določi z zelo kratkimi impulzi - dolžino več nanosekund.
Ka-pas se pogosto uporablja v helikopterskih radarjih. Kot veste, mora biti radarska antena v zraku majhna za namestitev na helikopter. Glede na to dejstvo in potrebo po sprejemljivi ločljivosti se uporablja milimetrski razpon valovnih dolžin. Na primer, bojni helikopter Ka-52 Alligator je opremljen z radarskim sistemom Arbalet, ki deluje v osem milimetrskem pasu Ka. Ta radar, ki ga je razvil KRET, ponuja Aligatorju ogromne priložnosti.
Tako ima vsak doseg svoje prednosti, radar pa glede na pogoje umestitve in naloge deluje v različnih frekvenčnih območjih. Na primer, pridobitev visoke ločljivosti v sektorju za ogled naprej uresničuje pas Ka, povečanje dosega vgrajenega radarja pa omogoča X-pas.
5. Kaj je PAR?
Očitno je, da za sprejem in prenos signalov vsak radar potrebuje anteno. Za vgradnjo v letalo so bili izumljeni posebni ravni antenski sistemi, sprejemnik in oddajnik pa se nahajata za anteno. Za ogled različnih ciljev z radarjem je treba anteno premakniti. Ker je radarska antena precej velika, se premika počasi. Hkrati postane hkratni napad več ciljev problematičen, saj radar s konvencionalno anteno v "vidnem polju" zadrži le en cilj.
Sodobna elektronika je omogočila opustitev takšnega mehanskega skeniranja v radarju v zraku. Urejena je tako: ravna (pravokotna ali krožna) antena je razdeljena na celice. Vsaka taka celica vsebuje posebno napravo - fazni premik, ki lahko spremeni fazo elektromagnetnega vala, ki vstopi v celico za določen kot. Obdelani signali iz celic se pošljejo sprejemniku. Tako lahko opišete delovanje antene s faznim nizom (PAA).
Natančneje, podobno antensko polje z veliko elementi faznega zamika, vendar z enim sprejemnikom in enim oddajnikom, imenujemo pasivna žaromet. Mimogrede, prvi borec na svetu, opremljen z radarjem s pasivnimi faznimi nizi, je naš ruski MiG-31. Opremljen je bil z radarsko postajo "Zaslon", ki jo je razvil Raziskovalni inštitut za instrumentalno tehniko. Tihomirov.
6. Za kaj je AFAR?
Aktivna fazna antenska antena (AFAR) je naslednja stopnja v razvoju pasivne. V takšni anteni vsaka celica niza vsebuje svoj oddajnik. Njihovo število lahko preseže tisoč. Se pravi, če je tradicionalni lokator ločena antena, sprejemnik, oddajnik, se v AFAR sprejemnik z oddajnikom in anteno "razprši" v module, od katerih vsak vsebuje antensko režo, fazni premik, oddajnik in sprejemnik.
Prej bi, če na primer oddajnik ne bi deloval, letalo postalo »slepo«. Če je v AFAR prizadeta ena ali dve celici, celo ducat, preostale še naprej delujejo. To je ključna prednost AFAR -a. Zahvaljujoč tisočem sprejemnikov in oddajnikov se povečata zanesljivost in občutljivost antene, postane pa tudi možnost delovanja na več frekvencah hkrati.
Toda glavna stvar je, da struktura AFAR radarju omogoča, da vzporedno reši več težav. Na primer, ne samo za strežbo na desetine tarč, ampak je vzporedno s pregledovanjem prostora zelo učinkovito braniti se pred motnjami, posegati v sovražnikove radarje in preslikati površino ter pridobiti zemljevide visoke ločljivosti.
Mimogrede, prva v Rusiji letalska radarska postaja z letalom AFAR je nastala v podjetju KRET v korporaciji Fazotron-NIIR.
7. Katera radarska postaja bo na lovcu pete generacije PAK FA?
Med obetajočimi razvoji KRET-a so konformni AFAR, ki se lahko prilega trupu letala, in tako imenovana "pametna" obloga letalske konstrukcije. Pri lovcih nove generacije, vključno s PAK FA, bo tako rekoč postal en sam oddajni lokator, ki bo pilotu zagotovil popolne informacije o dogajanju okoli letala.
Radarski sistem PAK FA je sestavljen iz obetavnega XAR-pasu AFAR v predelu za nos, dveh radarjev s stranskim pogledom in AFAR v pasu L vzdolž zavihkov.
Danes KRET dela tudi na razvoju radijsko-fotonskega radarja za PAK FA. Koncern namerava do leta 2018 ustvariti celovit model radarske postaje prihodnosti.
Fotonske tehnologije bodo omogočile razširitev zmogljivosti radarja - zmanjšati maso za več kot polovico in desetkrat povečati ločljivost. Takšni radarji z radijsko-optičnimi faznimi antenskimi nizi lahko naredijo nekakšno "rentgensko sliko" letal, ki se nahajajo na razdalji več kot 500 kilometrov, in jim dajo podrobno, tridimenzionalno sliko. Ta tehnologija vam omogoča, da pogledate v predmet, ugotovite, kakšno opremo nosi, koliko ljudi je v njem in celo vidite njihove obraze.
