Šiuolaikinis karas yra greitas ir trumpalaikis. Dažnai nugalėtojas mūšyje yra tas, kuris pirmą kartą gali aptikti galimą grėsmę ir tinkamai reaguoti į ją. Jau daugiau nei septyniasdešimt metų radijo metodu, pagrįstu radijo bangų emisija ir jų atspindžių įrašymu iš įvairių objektų, buvo ieškoma priešo sausumoje, jūroje ir ore. Prietaisai, siunčiantys ir priimantys tokius signalus, vadinami radarų stotimis (radarais) arba radarais.
Terminas „radaras“ - tai anglų kalbos santrumpa (radijo aptikimas ir diapazonas), kuri buvo pradėta 1941 m., Bet jau seniai tapo nepriklausomu žodžiu ir pateko į daugelį pasaulio kalbų.
Radaro išradimas tikrai yra svarbus įvykis. Šiuolaikinį pasaulį sunku įsivaizduoti be radarų stočių. Jie naudojami aviacijoje, jūrų transportu, numatant radaro orą, aptinkami eismo taisyklių pažeidėjai, nuskaitomas žemės paviršius. Radarų sistemos (RLK) nustatė, kad jos taikomos kosmoso pramonėje ir navigacijos sistemose.
Tačiau karo reikaluose dažniausiai naudojamas radaras. Reikia pasakyti, kad ši technologija iš pradžių buvo sukurta kariniams poreikiams ir pasiekė praktinio įgyvendinimo etapą prieš pat Antrojo pasaulinio karo pradžią. Visos didžiosios šalys, dalyvaujančios šiame konflikte, aktyviai (o ne be rezultatų) naudojo radarus žvalgybos ir priešų laivų bei orlaivių aptikimui. Galima teigti, kad radaro naudojimas nusprendė dėl kelių ikoninių mūšių Europoje ir Ramiojo vandenyno priešiškumo teatre.
Šiandien radarai naudojami labai įvairiems kariniams uždaviniams spręsti, nuo tarpkontinentinių balistinių raketų paleidimo iki artilerijos žvalgybos. Kiekvienas orlaivis, sraigtasparnis, karo laivas turi savo radaro kompleksą. Radarai yra oro gynybos sistemos pagrindas. Naujausias radarų kompleksas su fazine antena bus įrengtas perspektyvioje Rusijos talpykloje „Armata“. Apskritai šiuolaikinių radarų įvairovė yra nuostabi. Tai visiškai skirtingi prietaisai, kurie skiriasi pagal dydį, charakteristikas ir paskirtį.
Galima sakyti, kad šiandien Rusija yra viena iš pripažintų pasaulio lyderių radarų stočių kūrimo ir gamybos srityje. Tačiau, prieš kalbėdami apie radarų sistemų plėtros tendencijas, reikėtų pasakyti keletą žodžių apie radaro veikimo principus, taip pat apie radarų sistemų istoriją.
Kaip veikia radaras
Vietovė - tai metodas (arba procesas), nustatantis kažko vietą. Atitinkamai, radiolokacija yra objekto arba objekto aptikimo erdvėje būdas, naudojant radijo bangas, kurias skleidžia ir priima prietaisas, vadinamas radaru.
Fizinis pirminio ar pasyvaus radaro veikimo principas yra gana paprastas: jis perduoda radijo bangas į kosmosą, kuris atsispindi iš aplinkinių objektų ir grįžta į jį atsispindėjusių signalų pavidalu. Analizuodamas radarą, jis gali aptikti objektą tam tikrame erdvės taške ir parodyti jo pagrindines charakteristikas: greitį, aukštį, dydį. Bet koks radaras yra sudėtingas radijo inžinerijos įrenginys, sudarytas iš daugelio komponentų.
Bet kurio radaro sudėtis apima tris pagrindinius elementus: signalo siųstuvą, anteną ir imtuvą. Visos radarų stotys gali būti suskirstytos į dvi dideles grupes:
- impulsas;
- nuolatinis veiksmas.
Impulsinis radaro siųstuvas trumpą laiką (sekundės daliai) skleidžia elektromagnetines bangas, kitas signalas siunčiamas tik po to, kai grįžta į pirmąjį impulsą ir įeina į imtuvą. Impulsų pasikartojimo dažnis - viena iš svarbiausių radaro charakteristikų. Žemo dažnio radarai siunčia kelis šimtus impulsų per minutę.
Impulso radaro antena veikia tiek priimant, tiek persiunčiant. Kai signalas skleidžiamas, siųstuvas tam tikrą laiką išjungiamas ir imtuvas įjungiamas. Po jo priėmimo yra atvirkštinis procesas.
Impulso radaras turi tiek trūkumų, tiek privalumų. Jie gali nustatyti keleto taikinių diapazoną vienu metu, toks radaras gali būti lengvai atliekamas su viena antena, tokių prietaisų indikatoriai yra paprasti. Tačiau tokio radaro skleidžiamas signalas turi turėti gana didelę galią. Taip pat galite pridėti, kad visi modernūs sekimo radarai, atliekami pagal impulso modelį.
Impulsinių radarų stotyse dažniausiai kaip signalo šaltinis naudojami magnetronai arba kelio bangos lempos.
Radaro antena fokusuoja elektromagnetinį signalą ir siunčia jį, surenka atspindėtą impulsą ir perduoda jį imtuvui. Yra radarų, kuriuose signalo priėmimas ir perdavimas yra atliekamas skirtingų antenų pagalba, ir jie gali būti išdėstyti dideliu atstumu vienas nuo kito. Radaro antena gali skleisti elektromagnetines bangas apskritime arba dirbti tam tikrame sektoriuje. Radaro spindulys gali būti spiralinis arba kūgio formos. Jei reikia, radaras gali stebėti judantį taikinį, nuolat jį nukreipdamas specialiomis sistemomis.
Imtuvo funkcija yra apdoroti gautą informaciją ir perkelti ją į ekraną, iš kurio jis skaito operatorių.
Be impulsinio radaro, yra nuolatinių radarų, kurie nuolat skleidžia elektromagnetines bangas. Tokios radiolokacinės stotys savo darbe naudoja Doplerio efektą. Tai yra tai, kad elektromagnetinės bangos, atsispindinčios iš signalo šaltinio, objektas, dažnumas bus didesnis nei judančio objekto. Skleidžiamo impulso dažnis lieka nepakitęs. Šio tipo radarai neužfiksuoja fiksuotų objektų, jų imtuvas ima tik bangas, kurių dažnis yra didesnis ar mažesnis nei išleidžiamas.
Tipiškas Doplerio radaras yra radaras, kurį eismo policija naudoja transporto priemonių greičiui nustatyti.
Pagrindinė tęstinio veikimo radarų problema yra tai, kad jų neįmanoma nustatyti, kad būtų galima nustatyti atstumą iki objekto, tačiau jų veikimo metu nėra radikalių objektų trukdžių tarp radaro ir taikinio ar už jo. Be to, Doplerio radaras yra gana paprastas įrenginys, kurio pakanka mažos galios signalams valdyti. Taip pat reikėtų pažymėti, kad šiuolaikinės radiolokacinės stotys su nuolatine spinduliuote turi galimybę nustatyti atstumą iki objekto. Tai daroma keičiant radaro dažnį veikimo metu.
Viena iš pagrindinių pulso radaro veikimo problemų yra trukdžiai, kilę iš fiksuotų objektų - paprastai tai yra žemės paviršius, kalnai, kalvos. Kai veikia orlaivių lėktuvo impulsiniai radarai, visi žemiau esantys objektai yra „užtemdyti“ signalu, atsispindinčiu nuo žemės paviršiaus. Jei kalbame apie žemės ar laivo radarų kompleksus, tada ši problema pasireiškia nustatant tikslus, plaukiojančius mažuose aukštyje. Siekiant pašalinti tokį trukdymą, naudojamas tas pats Doplerio efektas.
Be pirminio radaro, taip pat yra vadinamieji antriniai radarai, kurie orlaiviuose naudojami orlaivių atpažinimui. Tokių radarų sistemų sudėtis, be siųstuvo, antenos ir priėmimo įrenginio, taip pat apima orlaivio atsakiklį. Apšvitinus elektromagnetiniu signalu, respondentas pateikia papildomos informacijos apie aukštį, maršrutą, valdybos numerį ir pilietybę.
Be to, radaro stotys gali būti padalintos iš bangos, kurioje jie veikia, ilgio ir dažnio. Pavyzdžiui, norint ištirti Žemės paviršių, taip pat dirbti dideliais atstumais, naudojamos 0,9–6 m bangos (dažnumas 50–330 MHz) ir 0,3–1 m (dažnis 300–1000 MHz). 7,5–15 cm bangos ilgio radaras naudojamas oro eismo kontrolei, o raketų paleidimo aptikimo stočių per horizonto radarą veikia nuo 10 iki 100 metrų ilgio bangos.
Radaro istorija
Radaro idėja atsirado beveik iš karto po radijo bangų atradimo. 1905 m. Vokietijos kompanijos „Christian“ Christianas Hülsmeieris sukūrė prietaisą, galintį aptikti didelius metalinius objektus radijo bangomis. Išradėjas pasiūlė jį įdiegti laivuose, kad jie galėtų išvengti susidūrimų esant blogam matomumui. Tačiau laivybos kompanijos nėra suinteresuotos nauju įrenginiu.
Eksperimentai buvo atlikti su radaru Rusijoje. XIX a. Pabaigoje Rusijos mokslininkas Popovas sužinojo, kad metaliniai objektai neleidžia plisti radijo bangoms.
20-ojo dešimtmečio pradžioje amerikiečiai inžinieriai Albert Taylor ir Leo Yang sugebėjo aptikti praeinantį laivą radijo bangomis. Tačiau tuo metu radijo pramonės būklė buvo tokia, kad buvo sunku sukurti radarų stočių pramoninį dizainą.
Pirmieji radarų stotys, kurios galėtų būti panaudotos praktinėms problemoms spręsti, pasirodė Anglijoje apie trisdešimties viduryje. Šie įrenginiai buvo labai dideli, juos galima įrengti tik ant žemės arba didelių laivų denyje. Tik 1937 m. Buvo sukurtas miniatiūrinio radaro prototipas, kuris galėtų būti įrengtas orlaivyje. Antrojo pasaulinio karo pradžioje britai turėjo išsivysčiusią radarų stočių grandinę, pavadintą Chain Home.
Vokietijoje žadėjo nauja perspektyva. Be to, reikia pasakyti, nesėkmingai. Jau 1935 m. Vokietijos laivyno vadui „Reder“ buvo rodomas veikiantis radaras su elektronų pluošto ekranu. Vėliau, remiantis jo pagrindu, buvo sukurti radaro serijiniai pavyzdžiai: Seetakt karinių jūrų pajėgų ir Freya oro gynybos srityje. 1940 m. Į Vokietijos kariuomenę pradėjo tekėti Würzburgo radaro priešgaisrinės apsaugos sistema.
Tačiau, nepaisant akivaizdžių Vokietijos mokslininkų ir inžinierių pasiekimų radiolokacijos srityje, vokiečių armija pradėjo naudoti radarus vėliau britų. Hitleris ir Reicho viršūnė radarus laikė išimtinai gynybiniais ginklais, kurių nugalėtojas Vokietijos kariuomenė tikrai neturėjo. Būtent dėl šios priežasties vokiečiai turėjo tik aštuonius Freya radarus, kurie buvo pradėti karo pradžioje dėl Didžiosios Britanijos, nors jų savybių atžvilgiu jie buvo bent jau tokie pat geri kaip jų britai. Apskritai galime pasakyti, kad būtent sėkmingas radaro naudojimas iš esmės nulėmė mūšio dėl Didžiosios Britanijos rezultatus ir vėlesnę konfrontaciją tarp Luftwaffe ir sąjungininkų oro pajėgų Europos danguje.
Vėliau vokiečiai, remdamiesi Würzburg sistema, sukūrė oro gynybos liniją, vadinamą „Kammuber“ linija. Naudodamiesi specialiomis jėgomis, sąjungininkai galėjo atskleisti vokiečių radaro darbo paslaptis, leidžiančias jas veiksmingai užstrigti.
Nepaisant to, kad britai vėliau pateko į amerikiečių ir vokiečių „radaro“ lenktynes, jie galėjo juos nugalėti finišo linijoje ir kreiptis į Antrojo pasaulinio karo pradžią su pažangiausia lėktuvų radarų aptikimo sistema.
Jau 1935 m. Rugsėjo mėn. Britai pradėjo statyti radarų stočių tinklą, kuriame iki karo buvo dvidešimt radarų. Ji visiškai užblokavo požiūrį į Britų salas iš Europos pakrantės. 1940 m. Vasarą britų inžinieriai sukūrė rezonansinį magnetroną, kuris vėliau tapo oro ir radijo stočių, įrengtų JAV ir Britanijos orlaiviuose, pagrindu.
Darbas karinio radaro srityje vyko Sovietų Sąjungoje. Pirmieji sėkmingi orlaivių, naudojančių radarus, aptikimo SSRS eksperimentai buvo atlikti 30-ojo dešimtmečio viduryje. 1939 m. Pirmasis radaras RUS-1 buvo priimtas Raudonosios armijos, o 1940 m. - RUS-2. Abi šios stotys buvo panaudotos masinei gamybai.
Antrasis pasaulinis karas aiškiai parodė aukštą radarų stočių naudojimo efektyvumą. Todėl po jo sukūrimo naujų radarų kūrimas tapo vienu iš karinės įrangos plėtros prioritetų. Laikui bėgant orlaiviai radarai gavo be išimčių visus karinius orlaivius ir laivus, o radaras tapo oro gynybos sistemų pagrindu.
Šaltojo karo metu JAV ir SSRS turėjo naują destruktyvų ginklą - tarpkontinentinius balistinius raketus. Šių raketų paleidimo aptikimas tapo gyvybės ir mirties klausimu. Sovietų mokslininkas Nikolajus Kabanovas pasiūlė naudoti trumpąsias radijo bangas, kad aptiktų priešo lėktuvus ilgais atstumais (iki 3 000 km). Tai buvo gana paprasta: Kabanovas sužinojo, kad radijo bangos, kurių ilgis yra 10–100 metrų, gali atsimušti nuo jonosferos ir apšviesti taikinius ant žemės paviršiaus, taip pat sugrįždami į radarą.
Vėliau, remiantis šia idėja, buvo sukurtas per horizonto radarų aptikimas balistinių raketų paleidimui. Tokio radaro pavyzdys gali būti „Daryal“ - radaro stotis, kuri keletą dešimtmečių buvo Sovietų raketų paleidimo įspėjimo sistemos pagrindas.
Šiuo metu viena iš perspektyviausių sričių kuriant radarų technologiją yra fazinės matricos (PAR) sukūrimas. Tokie radarai turi ne vieną, o šimtus radijo bangų teršėjų, kuriuos valdo galingas kompiuteris. Radijo bangos, kurias skleidžia įvairių šaltinių HEADLIGHTS, gali sustiprinti viena kitą, jei jos sutampa fazėje arba, priešingai, susilpnėja.
Fazinio matrico radijo signalui gali būti suteikta bet kokia norima forma, ji gali būti perkeliama erdvėje nekeičiant pačios antenos padėties, dirbant su skirtingais spinduliuotės dažniais. Fazinės matricos radaras yra daug patikimesnis ir jautresnis nei radaras su įprastine antena. Tačiau šie radarai turi trūkumų: didelė problema yra radaro aušinimas su priekiniu žibintu, be to, juos sunku gaminti ir yra brangūs.
Penktosios kartos naikintuvuose įrengtos naujos radarų stotys su fazine masyvu. Ši technologija naudojama amerikiečių raketų ankstyvo įspėjimo sistemoje. Naujausiame rusiškame „Armata“ bake bus įrengtas radarų kompleksas su fazių matricomis. Pažymėtina, kad Rusija yra viena iš pasaulio lyderių kuriant radarą su PAR.
