A modern háború gyors és gyors. Gyakran a csatában a győztes az, aki az első, aki képes észlelni a potenciális fenyegetést, és megfelelően reagál rá. Több mint hetven éve a rádióhullámok kibocsátásán alapuló radarmódszert és a különböző tárgyakról való visszaverődésük nyilvántartását használták fel ellenség felkutatására a szárazföldön, a tengeren és a levegőben. Az ilyen jeleket küldő és fogadó eszközöket radarállomásoknak (radaroknak) vagy radaroknak nevezik.
A "radar" kifejezés egy angol rövidítés (rádió-észlelés és tartomány), amelyet 1941-ben indítottak el, de már régóta független szóvá vált, és a világ legtöbb nyelvén lépett be.
A radar feltalálása minden bizonnyal fontos esemény. A modern világot radarállomások nélkül nehéz elképzelni. A légi közlekedésben, a tengeri szállításban a radar időjárás előrejelzésével a közlekedési szabályok megsértőit észlelik, a föld felszínét szkennelik. A radarrendszerek (RLK) alkalmazását az űripar és a navigációs rendszerek használják.
A katonai ügyekben leggyakrabban használt radar. Meg kell mondani, hogy ezt a technológiát eredetileg katonai szükségletekre hozták létre, és a második világháború kezdete előtt elérték a gyakorlati megvalósítás szakaszát. Az ebben a konfliktusban részt vevő legnagyobb országok aktívan (és nem eredmény nélkül) használtak radarokat az ellenséges hajók és repülőgépek felderítésére és felderítésére. Nyilvánvaló, hogy a radar használata több ikonikus csatát eredményezett mind Európában, mind a csendes-óceáni ellenséges színházban.
Ma a radarokat a katonai feladatok rendkívül széles körének megoldására használják, a kontinentális ballisztikus rakéták és a tüzérségi felderítés nyomon követésétől. Minden repülőgép, helikopter, hadihajó saját radar komplexummal rendelkezik. A radarok a légvédelmi rendszer alapja. Az ígéretes orosz tartályba "Armata" kerül telepítésre a legújabb lépcsős antennacsomaggal rendelkező radarkomplexum. Általában a modern radar sokszínűsége elképesztő. Ezek teljesen különböző eszközök, amelyek méretük, jellemzőik és céljuk szerint különböznek.
Nyilvánvaló, hogy ma Oroszország a világ egyik vezető vezetője a radarállomások fejlesztésében és gyártásában. Mielőtt azonban a radarrendszerek fejlesztésének trendjeiről beszélnénk, néhány szót kell mondani a radar működésének alapelveiről, valamint a radarrendszerek történetéről.
Hogyan működik a radar
A hely egy olyan módszer (vagy folyamat), amely meghatározza valami helyét. Ennek megfelelően a radiolokáció egy objektum vagy tárgy térben történő detektálására szolgáló módszer rádióhullámok segítségével, amelyeket egy radar vagy radar nevű eszköz sugároz és fogad.
Az elsődleges vagy passzív radar működésének fizikai elve meglehetősen egyszerű: rádióhullámokat közvetít az űrbe, amelyek a környező tárgyakból visszaverődnek és visszaverődő jelek formájában visszatérnek hozzá. Ezek elemzésével a radar képes érzékelni egy tárgyat a tér egy bizonyos pontján, és megmutatni annak főbb jellemzőit is: sebesség, magasság, méret. Bármely radar egy összetett rádiómérnöki eszköz, amely számos összetevőből áll.
A radarok összetétele három fő elemet tartalmaz: a jeladó, az antenna és a vevő. Minden radarállomás két nagy csoportra osztható:
- Switching;
- folyamatos cselekvés.
Az impulzus radar adó egy rövid időre (egy másodperces töredék) elektromágneses hullámokat bocsát ki, a következő jelet csak az első impulzus visszatérése után küldi, és belép a vevőbe. Impulzus ismétlési frekvencia - a radar egyik legfontosabb jellemzője. Az alacsony frekvenciájú radarok percenként több száz impulzust küldnek.
Az impulzus radar antennája mind a vétel, mind az átvitel során működik. Miután a jelet kibocsátották, a távadó egy ideig kikapcsol, és a vevő be van kapcsolva. Fogadása után a fordított folyamat.
Az impulzus radarnak hátrányai és előnyei is vannak. Meg tudják határozni több célpont tartományát egyszerre, egy ilyen radar könnyen elvégezhető egy antennával, az ilyen eszközök jelzői egyszerűek. Az ilyen radar által kibocsátott jelnek azonban meglehetősen nagy erővel kell rendelkeznie. Azt is hozzáadhatja, hogy az összes modern nyomkövető radar az impulzus mintázattal történik.
Az impulzusos radarállomásoknál a magnetronok vagy az utazóhullámú lámpák általában jelforrásként használatosak.
A radarantenna az elektromágneses jelet fókuszálja, és elküldi, felveszi a visszavert impulzust és továbbítja azt a vevőnek. Vannak olyan radarok, amelyekben a jelek fogadását és továbbítását különböző antennák teszik, és egymástól jelentős távolságra helyezhetők el. A radarantenna elektromágneses hullámokat bocsáthat ki egy körben, vagy egy adott szektorban dolgozhat. A radar sugár spirálisan vagy kúp alakú lehet. Szükség esetén a radar figyelemmel kíséri a mozgó célt, és speciális rendszerek segítségével folyamatosan mutat rá.
A vevőkészülék feladata a fogadott információ feldolgozása és átadása a képernyőn, amelyről az operátor leolvassa.
Az impulzusos radaron kívül folyamatos radarok is vannak, amelyek folyamatosan elektromágneses hullámokat bocsátanak ki. Az ilyen radarállomások munkájukban Doppler hatást használnak. Az a tény, hogy az elektromágneses hullám frekvenciája, amely a jelforrás felé közelít, egy nagyobb távolságra van, mint egy mozgó tárgyról. A kibocsátott impulzus frekvenciája változatlan marad. Az ilyen típusú radarok nem rögzítik a rögzített objektumokat, a vevőkészülék csak a kibocsátottnál nagyobb vagy alacsonyabb frekvenciát veszi fel.
Egy tipikus Doppler radar egy radar, amelyet a közlekedési rendőrök használnak a járművek sebességének meghatározására.
A folyamatos működésű radarok fő problémája az, hogy nem lehet őket használni az objektum távolságának meghatározásához, de működésük során a radar és a célpont között, illetve mögötte nincsenek interferenciák. Emellett a Doppler radar egy meglehetősen egyszerű eszköz, amely elegendő az alacsony teljesítményű jelek működtetéséhez. Azt is meg kell jegyezni, hogy a folyamatos sugárzással rendelkező modern radarállomások képesek meghatározni az objektum távolságát. Ez úgy történik, hogy a radar frekvenciáját működés közben megváltoztatja.
Az impulzus radar működésének egyik fő problémája a rögzített tárgyakból eredő interferenciák - általában ez a föld felszíne, hegyei, dombjai. Amikor a repülőgépek levegőben lévő impulzus-radarjai működnek, az összes alábbi objektumot „eltakarja” a föld felszínéről visszavert jel. Ha a talajról vagy a hajóról származó radar komplexekről beszélünk, akkor ez a probléma az alacsony magasságban repülő célok felderítésében nyilvánul meg. Az ilyen interferencia kiküszöbölésére ugyanazt a Doppler hatást használjuk.
Az elsődleges radaron kívül vannak ún. Másodlagos radarok is, amelyeket a repülőgépek használnak a repülőgépek azonosítására. Az ilyen radarrendszerek összetétele, az adó, az antenna és a vevőeszköz mellett, egy repülőgép-transzpondert is tartalmaz. Az elektromágneses jelzéssel történő besugárzás esetén a válaszadó további információkat ad a magasságról, az útvonalról, a tábla számáról és állampolgárságáról.
Továbbá a radarállomások megoszthatók a hullám hosszával és gyakoriságával, amelyen működnek. Például a Föld felszínének tanulmányozásához, valamint a jelentős távolságokra való munkához 0,9-6 m hullámokat (50-330 MHz frekvencia) és 0,3-1 m (300-1000 MHz frekvencia) használnak. A 7,5–15 cm-es hullámhosszúságú radart a légiforgalmi irányításhoz használják, és a rakétavezető érzékelőállomások horizonton kívüli radarja 10–100 méter hosszú hullámokon működik.
A radar története
A radar ötlete szinte azonnal a rádióhullámok felfedezése után jelent meg. 1905-ben a Siemens német Christian Hülsmeier egy olyan készüléket hozott létre, amely rádióhullámok segítségével képes felismerni a nagy fémtárgyakat. A feltaláló azt javasolta, hogy hajókra telepítsék, hogy elkerüljék az ütközéseket a rossz láthatósági körülmények között. A hajózási társaságok azonban nem érdeklik az új eszközt.
A kísérleteket radarral végezték Oroszországban. A 19. század végén az orosz tudós Popov felfedezte, hogy a fémtárgyak megakadályozzák a rádióhullámok terjedését.
A 20-as évek elején Albert Taylor és Leo Yang amerikai mérnökök rádióhullámokkal sikerült észlelni egy elhaladó hajót. A rádióipar állapota ekkor azonban olyan volt, hogy nehéz volt radarállomások ipari mintáit létrehozni.
Az első radarállomások, amelyek a gyakorlati problémák megoldására használhatók, Angliában a harmincas évek közepén jelentek meg. Ezek az eszközök nagyon nagyok voltak, csak szárazföldön vagy nagy hajók fedélzetén lehetett felszerelni. Csak 1937-ben jött létre egy miniatűr radar prototípusa, amely egy repülőgépre telepíthető. A második világháború elején a britek egy fejlett láncú radarállomásokkal rendelkeztek, amelyeket Chain Home-nak hívnak.
Németországban ígéretes új irányba jár. Sőt, sikertelenül meg kell mondani. Már 1935-ben a német flotta főparancsnoka, Reder, működőképes radart mutatott elektron-sugárzó kijelzővel. Később, annak alapján készültek a radar sorozatmintái: Seetakt a haditengerészeti erők és a Freya számára a légvédelmi célokra. 1940-ben a német hadseregbe kezdett áramlani a Würzburgi radar tűzvédelmi rendszer.
A német tudósok és mérnökök nyilvánvaló eredményei ellenére azonban a német hadsereg később a britek radarjait kezdte használni. Hitler és a Reich teteje a radarokat kizárólag védekező fegyvereknek tartotta, amelyekre a győztes német hadsereg nem volt szükség. Éppen ezért a németeknek csak nyolc Freya radarja volt a britek elleni küzdelem elején, bár jellemzőik tekintetében legalább olyan jóak voltak, mint a brit társaik. Általánosságban elmondható, hogy éppen a radar sikeres használata nagyrészt meghatározta a Nagy-Britanniából érkező csata eredményét és az azt követő konfrontációt a Luftwaffe és a Szövetséges Légierő között az európai égboltban.
Később a würzburgi rendszer alapján a németek létrehoztak egy légvédelmi vonalat, amelyet "Kammuber vonalnak" neveztek. Speciális erők segítségével a szövetségesek képesek voltak felbomlani a német radar munkájának titkait, ami lehetővé tette, hogy hatékonyan elakadjanak.
Annak ellenére, hogy a britek az amerikaiak és a németek később léptek be a "radar" versenyre, képesek voltak legyőzni őket a célvonalon, és a második világháború elejéhez közeledni a legfejlettebb repülőgép-radar érzékelő rendszerrel.
Már 1935 szeptemberében a britek megkezdték a radarállomások hálózatának kiépítését, amely háború előtt húsz radárt tartalmazott. Teljesen megakadályozta a megközelítést a brit szigetekre az európai parttól. 1940 nyarán brit mérnökök hoztak létre egy rezonáns magnetronot, amely később az amerikai és brit repülőgépekre telepített légi sugárállomások alapja lett.
A katonai radar területén végzett munkát a Szovjetunióban végezték. A szovjetunióban a radar használatával kapcsolatos első sikeres kísérleteket a 30-as évek közepén hajtották végre. 1939-ben az elsõ RUS-1 radarot a Vörös Hadsereg fogadta el, 1940-ben pedig az RUS-2. Mindkét állomás tömeggyártásra került.
A második világháború egyértelműen megmutatta a radarállomások magas hatékonyságát. Ezért az új radarok kifejlesztése után a katonai felszerelések fejlesztésének egyik prioritásává vált. Idővel a levegőben levő radarok kivétel nélkül minden katonai repülőgépet és hajót kaptak, és a radar lett a légvédelmi rendszerek alapja.
A hidegháború alatt az Egyesült Államok és a Szovjetunió új romboló fegyverrel rendelkezett - interkontinentális ballisztikus rakéták. E rakéták elindításának felderítése élet és halál kérdése. A szovjet tudós, Nikolai Kabanov azt javasolta, hogy rövid rádióhullámokat használjanak az ellenséges repülőgépek hosszú távú észlelésére (akár 3000 km). Elég egyszerű volt: Kabanov rájött, hogy a 10-100 méter hosszú rádióhullámok képesek az ionoszféra visszapattanására és a földfelszínen lévő célpontok besugárzására, ugyanúgy visszatérve a radarra.
Később, ennek az elképzelésnek a alapján, kidolgozták a ballisztikus rakéták elindításának horizonton kívüli radarfelismerését. Ilyen radar például "Daryal" lehet - egy radarállomás, amely több évtizede volt a szovjet rakétavédelmi rendszer alapja.
Jelenleg a radar technológia fejlesztésének egyik legígéretesebb területe a fázis-tömb radar (PAR) létrehozása. Az ilyen radarok nem rendelkeznek egyetlen, hanem több száz rádióhullám-kibocsátóval, amelyeket egy erős számítógép működtet. A HEADLIGHTS-ben a különböző források által kibocsátott rádióhullámok erősíthetik egymást, ha egybeesnek a fázisban, vagy fordítva, gyengülnek.
A fokozatosan elrendezett radarjelet bármilyen kívánt alakhoz lehet adni, a térben anélkül lehet mozgatni, hogy az antenna helyzete megváltozik, különböző sugárzási frekvenciákkal dolgozik. A fáziscsoportos radar sokkal megbízhatóbb és érzékenyebb, mint egy hagyományos antennával rendelkező radar. Ezeknek a radaroknak azonban vannak hátrányai: egy nagy probléma a radar hűtése a FÉNYSZÓRÓL, emellett nehezen állítható elő és drága.
Az ötödik generációs harci fúvókákra új fázisú tömbös radarállomásokat telepítenek. Ezt a technológiát az amerikai rakétavédelmi rendszerben használják. A legújabb orosz „Armata” tartályba telepítjük a fokozatos tömbökkel ellátott radarkomplexumot. Meg kell jegyezni, hogy Oroszország a világ egyik vezetője a radarok fejlesztésében a PAR-val.
