Radar a bordo
Hoy aviación inconcebible sin radar. La estación de radar en el aire (BRLS) es uno de los elementos más importantes del equipo electrónico de una aeronave moderna. Según los expertos, en el futuro cercano los sistemas de radar seguirán siendo el principal medio para detectar, rastrear objetivos y guiarlos a un control armas.
Intentaremos responder las preguntas más comunes sobre el trabajo del radar a bordo y decirle cómo se crearon los primeros radares y cómo las estaciones de radar prometedoras pueden sorprenderlos.
1. ¿Cuándo apareció el primer radar a bordo?
La idea de usar el radar en los aviones surgió varios años después de que apareciera el primer radar en tierra. En nuestro país, la estación terrestre Redut se convirtió en el prototipo de la primera estación de radar.
Uno de los principales problemas fue la colocación del equipo en el avión: un conjunto de la estación con fuentes de alimentación y cables pesaban aproximadamente 500 kg. No era realista instalar dicho equipo en un caza de un solo asiento de esa época, por lo que se decidió colocar la estación en un doble Pe-2.
El primer radar aéreo nacional llamado Gneiss-2 se puso en servicio en el año 1942. Dentro de dos años, más de 230 Gneiss-2 estaciones fueron lanzadas. Y en el año victorioso de 1945, Phazotron-NIIR, ahora parte de KRET, comenzó la producción en serie del radar del avión Gneiss-5. El rango de detección de blancos alcanzado 7 km.
En el extranjero, el primer radar AI Mark I, el británico, se puso en servicio un poco antes, en 1939. Debido a su peso pesado, se instaló en los interceptores de caza pesados Bristol Beaufighter. En 1940, el nuevo modelo, "AI Mark IV", entró en servicio. Proporcionó detección de blancos a una distancia de hasta 5,5 km.
2. ¿Qué es el radar a bordo?
Estructuralmente, la estación de radar consta de varias unidades extraíbles ubicadas en la nariz de la aeronave: un transmisor, un sistema de antena, un receptor, un procesador de datos, un procesador de señales programable, consolas y controles y pantallas.
Hoy en día, casi todo el sistema de antena de radar aerotransportado es un conjunto de antenas de hendidura plana, una antena Cassegrain, un conjunto de antenas de fase pasiva o activa.
Los sistemas de radar modernos operan en un rango de diferentes frecuencias y permiten detectar objetivos aéreos con EPR (Área de dispersión efectiva) de un metro cuadrado a una distancia de cientos de kilómetros, y también brindan soporte para docenas de objetivos durante el paso.
Además de la detección de blancos, las radios de radares actuales brindan corrección de radio, misión de vuelo y designación de blancos para el uso de armas aerotransportadas guiadas, realizan mapas de la superficie de la tierra con una resolución de hasta un metro, y también resuelven tareas auxiliares: siguiendo el terreno, midiendo su propia velocidad, altitud, ángulo de deriva y otros .
3. ¿Cómo funciona un radar aerotransportado?
Hoy en día, los combatientes modernos utilizan el radar de pulso Doppler. El título en sí mismo describe el principio de funcionamiento de dicha estación de radar.
La estación de radar no funciona de manera continua, pero con choques periódicos - pulsos. En los localizadores de hoy, el envío de un impulso dura solo unas millonésimas de segundo, y las pausas entre pulsos duran unas pocas centésimas o milésimas de segundo.
Al encontrarse con cualquier obstáculo en el camino de su propagación, las ondas de radio se dispersan en todas las direcciones y se reflejan desde allí hacia la estación de radar. Al mismo tiempo, el transmisor de radar se apaga automáticamente y el receptor de radio comienza a funcionar.
Uno de los principales problemas del radar pulsado es deshacerse de la señal reflejada desde objetos fijos. Por ejemplo, para los radares aerotransportados, el problema es que el reflejo de la superficie de la tierra oscurece todos los objetos que se encuentran debajo del plano. Esta interferencia se elimina utilizando el efecto Doppler, según el cual aumenta la frecuencia de la onda reflejada desde un objeto que se aproxima, y desde el objeto saliente disminuye.
4. ¿Qué hacen los rangos X, K, Ka y Ku en las características del radar?
Hoy en día, el rango de longitudes de onda en las que operan las estaciones de radar aerotransportado es extremadamente amplio. En las características de la estación de radar, el rango se indica en letras latinas, por ejemplo, X, K, Ka o Ku.
Por ejemplo, el radar Irbis con un conjunto de antenas de fase pasiva, montado en el caza Su-35, opera en la banda X. Al mismo tiempo, el rango de detección de los objetivos aéreos de Irbis alcanza 400 km.
La banda X es ampliamente utilizada en el radar. Se extiende de 8 a 12 GHz del espectro electromagnético, es decir, estas son longitudes de onda de 3,75 a 2,5, ¿ven? ¿Por qué se llama así? Hay una versión que durante la Segunda Guerra Mundial, el rango se clasificó y, por lo tanto, recibió el nombre de banda X.
Todos los nombres de los rangos con la letra latina K en el nombre tienen un origen menos misterioso, de la palabra alemana kurz ("corto"). Este rango corresponde a las longitudes de onda de 1,67 a 1,13, ver. En combinación con las palabras en inglés de arriba y abajo, las bandas Ka y Ku, que están respectivamente "arriba" y "debajo" de la banda K, recibieron sus nombres.
Los radares de banda Ka pueden operar a distancias cortas y realizar mediciones de resolución ultraalta. Dichos radares se utilizan a menudo para controlar el tráfico aéreo en los aeropuertos, donde el uso de pulsos muy cortos, de unos pocos nanosegundos, determina la distancia a la aeronave.
A menudo la banda Ka se usa en el radar de un helicóptero. Como se sabe, para colocarlo en un helicóptero, la antena del radar debe ser pequeña. Dado este hecho, así como la necesidad de una resolución aceptable, se aplica el rango de longitud de onda milimétrica. Por ejemplo, el helicóptero de combate “Alligator” Ka-52 está equipado con el complejo de radar “Ballesta” que opera en la banda Ka de ocho milímetros. Este radar desarrollado por KRET brinda al cocodrilo grandes oportunidades.
Por lo tanto, cada rango tiene sus ventajas y, dependiendo de las condiciones de colocación y tareas, la estación de radar opera en diferentes rangos de frecuencia. Por ejemplo, obtener una alta resolución en el sector frontal de la revisión realiza la banda Ka, y aumentar el alcance del radar hace posible la banda X.
5. ¿Qué es PAR?
Obviamente, para recibir y emitir señales, cualquier radar necesita una antena. Para encajarlo en el avión, inventaron sistemas especiales de antena plana, y el receptor y el transmisor están ubicados detrás de la antena. Para ver diferentes objetivos con radar, la antena necesita ser movida. Dado que la antena del radar es lo suficientemente masiva, se mueve lentamente. Al mismo tiempo, el ataque simultáneo de varios objetivos se vuelve problemático, porque un radar con una antena convencional mantiene solo un objetivo en el "campo de visión".
La electrónica moderna ha permitido abandonar tal exploración mecánica en el radar. Se organiza de la siguiente manera: una antena plana (rectangular o redonda) se divide en celdas. En cada celda, hay un dispositivo especial, un cambiador de fase, que puede cambiar la fase de una onda electromagnética que ingresa a la celda en un ángulo dado. Las señales procesadas de las células llegan al receptor. Así es como puede describir el trabajo de una matriz de antenas en fase (PAA).
Y más precisamente, un conjunto de antenas similar con muchos desplazadores de fase, pero con un receptor y un transmisor, se denomina HEADLAMP pasivo. Por cierto, el primer caza del mundo equipado con un radar de una matriz en fase pasiva es nuestro MiG-31 ruso. Se instaló el radar "Barrera" desarrollado por el Instituto de Investigación de Ingeniería de Instrumentos. Tikhomirov.
6. ¿Para qué sirve AFAR?
La antena de matriz de fase activa (AFAR) es la siguiente etapa en el desarrollo de la tecnología pasiva. En una antena de este tipo, cada celda de la matriz contiene su propio transceptor. Su número puede exceder de mil. Es decir, si un localizador tradicional es una antena, un receptor, un transmisor, entonces, en AFAR, un receptor con un transmisor y una antena se "dispersan" en módulos, cada uno de los cuales contiene una ranura de antena, un cambiador de fase, un transmisor y un receptor.
Anteriormente, si, por ejemplo, el transmisor fallaba, el avión se volvía "ciego". Si una o dos células, incluso una docena, se ven afectadas en AFAR, el resto continuará trabajando. Esta es la ventaja clave de AFAR. Gracias a los miles de receptores y transmisores, la confiabilidad y la sensibilidad de la antena aumentan, y también es posible operar en varias frecuencias a la vez.
Pero lo más importante es que la estructura del AFAR permite que el radar resuelva simultáneamente varios problemas. Por ejemplo, no solo para servir a docenas de objetivos, sino también en paralelo con la revisión del espacio, es muy eficaz defenderse de las interferencias, interferir con los radares enemigos y mapear la superficie, obteniendo mapas de alta resolución.
Por cierto, el primer radar aerotransportado de Rusia con AFAR se creó en la empresa KRET, en la corporación Fazotron-NIIR.
7. ¿Qué radar estará en el jet de combate de quinta generación PAK FA?
Entre los desarrollos prometedores de KRET se encuentran los AFAR conformes que pueden caber en el fuselaje de la aeronave, así como también el llamado fuselaje "inteligente" del fuselaje. En la próxima generación de cazas, incluido el PAK FA, se convertirá en un localizador unificado de recepción-transmisión, que proporcionará al piloto información completa sobre lo que está sucediendo alrededor del avión.
El sistema de radar PAK FA consta de un AFAR de banda X en perspectiva en el compartimiento de la nariz, dos radares de vista lateral y un AFAR de banda L a lo largo de las aletas.
Hoy, KRET también está trabajando en la creación de un radar radiofotónico para el PAK FA. La preocupación pretende crear un modelo a gran escala de una estación de radar del futuro antes de 2018.
Las tecnologías fotónicas ampliarán las capacidades del radar, para reducir el peso más de dos veces y aumentar la capacidad de resolución diez veces. Dichos radares con matrices de antenas en fase radio-óptica son capaces de hacer una especie de "fotografía de rayos X" de aviones ubicados a una distancia de más de 500 kilómetros, y darles una imagen tridimensional detallada. Esta tecnología le permite mirar dentro del objeto, averiguar qué equipo lleva, cuántas personas hay en él e incluso ver sus caras.
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