Nykyään ilmailua ei voi kuvitella ilman tutkoja. Ilmatutka-asema (BRLS) on yksi nykyaikaisen lentokoneen radioelektroniikkalaitteiden tärkeimmistä osista. Asiantuntijoiden mukaan tutka -asemat ovat lähitulevaisuudessa edelleen tärkein keino havaita, seurata kohteita ja osoittaa niihin ohjattuja aseita.
Yritämme vastata yleisimpiin kysymyksiin aluksella olevien tutkojen toiminnasta ja kertoa, kuinka ensimmäiset tutkat luotiin ja kuinka lupaavat tutka -asemat voivat yllättää.
1. Milloin ensimmäiset tutkat ilmestyivät alukselle?
Ajatus tutkan käyttämisestä lentokoneissa syntyi muutama vuosi sen jälkeen, kun ensimmäiset maanpäälliset tutkat ilmestyivät. Maassamme Redut -maa -asemasta tuli ensimmäisen tutka -aseman prototyyppi.
Yksi suurimmista ongelmista oli laitteiden sijoittaminen koneeseen - asemasarja virtalähteillä ja kaapeleilla painoi noin 500 kg. Oli epärealistista asentaa tällaisia laitteita tuon ajan yksipaikkaiseen hävittäjään, joten asema päätettiin sijoittaa kaksipaikkaiselle Pe-2: lle.
Ensimmäinen kotimainen ilmatutka "Gneiss-2" otettiin käyttöön vuonna 1942. Kahden vuoden aikana tuotettiin yli 230 Gneiss-2-asemaa. Ja voitokkaana vuonna 1945 Fazotron-NIIR, joka nyt kuuluu KRETiin, aloitti Gneiss-5-lentokoneiden tutkan sarjatuotannon. Kohteen havaitsemisalue saavutti 7 km.
Ulkomailla ensimmäinen lentokoneen tutka "AI Mark I" - brittiläinen - otettiin käyttöön hieman aikaisemmin, vuonna 1939. Suuren painonsa vuoksi se asennettiin raskaisiin hävittäjä-Bceptol Beaufighter -hävittäjiin. Vuonna 1940 uusi malli, AI Mark IV, otettiin käyttöön. Se tarjosi kohteen havaitsemisen jopa 5,5 km: n etäisyydeltä.
2. Mistä ilmatutka koostuu?
Rakenteellisesti tutka koostuu useista irrotettavista yksiköistä, jotka sijaitsevat lentokoneen nenässä: lähetin, antennijärjestelmä, vastaanotin, tietojen prosessori, ohjelmoitava signaaliprosessori, konsolit ja säätimet ja näytöt.
Nykyään lähes kaikissa ilmatutkissa on antennijärjestelmä, joka koostuu litteästä rakoantenniryhmästä, Cassegrain -antennista, passiivisesta tai aktiivisesta vaiheistetusta antenniryhmästä.
Nykyaikaiset ilmatutkat toimivat eri taajuuksilla ja mahdollistavat ilma -kohteiden havaitsemisen, joiden EPR (efektiivinen hajonta -alue) on yksi neliömetri satojen kilometrien etäisyydellä, ja ne myös seuraavat kymmeniä kohteita kulkureitillä.
Kohteen havaitsemisen lisäksi tutka -asemat tarjoavat nykyään radiokorjausta, lennonmääritystä ja kohteen nimeämistä ohjattujen ilma -aseiden käyttöä varten, suorittavat maanpinnan kartoittamisen jopa metrin tarkkuudella ja ratkaisevat myös lisätehtäviä: maasto, mittaa omaa nopeuttaan, korkeuttaan, drift -kulmaa ja muita ….
3. Miten ilmatutka toimii?
Nykyään nykyaikaiset hävittäjät käyttävät pulssi -Doppler -tutkaa. Nimi itsessään kuvaa tällaisen tutka -aseman toimintaperiaatetta.
Tutka -asema ei toimi jatkuvasti, mutta jaksoittaisilla nykäyksillä - impulsseilla. Nykypäivän paikannimissa pulssin lähetys kestää vain muutaman miljoonasosan sekunnin, ja pulssien väliset tauot ovat muutamia sadasosia tai tuhannesosa.
Kun radioaallot ovat kohdanneet leviämispolullaan olevat esteet, ne hajautuvat kaikkiin suuntiin ja heijastuvat siitä takaisin tutka -asemalle. Samaan aikaan tutkan lähetin sammuu automaattisesti ja radiovastaanotin alkaa toimia.
Yksi pulssitutkan suurimmista ongelmista on päästä eroon paikallaan olevista kohteista heijastuneesta signaalista. Esimerkiksi ilmatutkien ongelma on se, että heijastumat maan pinnalta peittävät kaikki lentokoneen alla olevat esineet. Tämä häiriö poistetaan käyttämällä Doppler -tehostetta, jonka mukaan lähestyvästä kohteesta heijastuvan aallon taajuus kasvaa ja lähtevästä kohteesta pienenee.
4. Mitä X-, K-, Ka- ja Ku -kaistat tarkoittavat tutkaominaisuuksissa?
Nykyään aallonpituusalue, jolla ilmatutkat toimivat, on erittäin laaja. Tutkan ominaisuuksissa asema -alue on merkitty latinalaisilla kirjaimilla, esimerkiksi X, K, Ka tai Ku.
Esimerkiksi Irbis-tutka, jossa on Su-35-hävittäjään asennettu passiivinen vaiheistettu antenniryhmä, toimii X-kaistalla. Samaan aikaan Irbis -ilmakohteiden havaitsemisalue saavuttaa 400 km.
X-kaistaa käytetään laajalti tutkasovelluksissa. Se ulottuu 8–12 GHz: n sähkömagneettisesta spektristä, eli sen aallonpituudet ovat 3,75–2,5 cm. Miksi se on nimetty tällä tavalla? On olemassa versio, että toisen maailmansodan aikana bändi luokiteltiin ja sai siksi nimen X-bändi.
Kaikilla alueiden nimillä, joiden nimessä on latinalainen kirjain K, on vähemmän salaperäinen alkuperä - saksalaisesta sanasta kurz ("lyhyt"). Tämä alue vastaa aallonpituuksia 1,67-1,13 cm. Yhdessä ylä- ja alapuolella olevien englanninkielisten sanojen kanssa Ka- ja Ku-kaistat saivat nimensä K-kaistan yläpuolella ja alapuolella.
Ka-kaistaiset tutkat pystyvät mittaamaan lyhyen kantaman ja erittäin korkean resoluution mittauksia. Tällaisia tutkoja käytetään usein lennonjohtoon lentokentillä, joissa etäisyys lentokoneeseen määritetään käyttämällä hyvin lyhyitä pulsseja - useita nanosekunteja.
Ka-kaistaa käytetään usein helikopteritutkoissa. Kuten tiedät, helikopteriin sijoittamista varten ilmassa olevan tutkatunnisteen on oltava pieni. Kun otetaan huomioon tämä tosiasia ja hyväksyttävän resoluution tarve, käytetään millimetrin aallonpituusaluetta. Esimerkiksi Ka-52-alligaattoritaisteluhelikopteri on varustettu Arbalet-tutkajärjestelmällä, joka toimii kahdeksan millimetrin Ka-kaistalla. Tämä KRET: n kehittämä tutka tarjoaa Alligatorille valtavia mahdollisuuksia.
Siten kullakin alueella on omat etunsa, ja sijoitusolosuhteista ja tehtävistä riippuen tutka toimii eri taajuusalueilla. Esimerkiksi korkean resoluution saavuttaminen eteenpäin katsovalla sektorilla toteuttaa Ka-kaistan, ja sisäisen tutkan kantaman lisääminen tekee X-kaistan mahdolliseksi.
5. Mikä on PAR?
Tietenkin mikä tahansa tutka tarvitsee antennin voidakseen vastaanottaa ja lähettää signaaleja. Sen sovittamiseksi lentokoneeseen keksittiin erityisiä litteitä antennijärjestelmiä, ja vastaanotin ja lähetin sijaitsevat antennin takana. Jos haluat nähdä erilaisia kohteita tutkan avulla, antennia on siirrettävä. Koska tutka -antenni on melko massiivinen, se liikkuu hitaasti. Samanaikaisesti useiden kohteiden samanaikainen hyökkäys tulee ongelmalliseksi, koska tutka, jossa on tavanomainen antenni, pitää vain yhden kohteen "näkökentässä".
Nykyaikainen elektroniikka on antanut mahdollisuuden luopua tällaisesta mekaanisesta skannauksesta ilmatutkassa. Se on järjestetty seuraavasti: litteä (suorakulmainen tai pyöreä) antenni on jaettu soluihin. Jokainen tällainen kenno sisältää erityisen laitteen - vaiheensiirtimen, joka voi muuttaa soluun tulevan sähkömagneettisen aallon vaihetta tietyllä kulmalla. Solujen käsitellyt signaalit lähetetään vastaanottimelle. Näin voit kuvata vaiheistetun matriisiantennin (PAA) toimintaa.
Tarkemmin sanottuna samanlaista antenniryhmää, jossa on monia vaihesiirtoelementtejä, mutta jossa on yksi vastaanotin ja yksi lähetin, kutsutaan passiiviseksi AJOVALOksi. Muuten, maailman ensimmäinen taistelija, joka on varustettu passiivisella vaiheistetutkalla, on venäläinen MiG-31. Se oli varustettu tutka -asemalla "Zaslon", jonka on kehittänyt Instrument Engineering Research Institute. Tikhomirov.
6. Mihin AFAR on tarkoitettu?
Aktiivinen vaiheistettu matriisiantenni (AFAR) on seuraava vaihe passiivisen kehityksessä. Tällaisessa antennissa ryhmän jokainen solu sisältää oman lähetinvastaanottimen. Niiden määrä voi olla yli tuhat. Toisin sanoen, jos perinteinen paikannin on erillinen antenni, vastaanotin, lähetin, niin AFARissa lähetinvastaanotin ja antenni ovat "hajallaan" moduuleihin, joissa kussakin on antennirako, vaihesiirto, lähetin ja vastaanotin.
Aiemmin, jos esimerkiksi lähetin oli epäkunnossa, koneesta tuli”sokea”. Jos AFAR -alueella vaikuttaa yksi tai kaksi solua, jopa tusinaa, loput jatkavat toimintaansa. Tämä on AFAR: n tärkein etu. Tuhansien vastaanottimien ja lähettimien ansiosta antennin luotettavuus ja herkkyys lisääntyvät, ja on myös mahdollista toimia useilla taajuuksilla kerralla.
Mutta tärkeintä on, että AFAR -rakenteen ansiosta tutka voi ratkaista useita ongelmia rinnakkain. Esimerkiksi kymmenien kohteiden palvelemiseen, mutta myös tilan kartoittamisen rinnalla, on erittäin tehokasta puolustaa häiriöitä vastaan, häiritä vihollisen tutkoja ja kartoittaa pintaa korkean resoluution karttojen avulla.
Muuten, Venäjän ensimmäinen AFAR-ilma-tutka-asema luotiin KRET-yrityksessä Fazotron-NIIR-yhtiössä.
7. Mikä tutka -asema tulee olemaan viidennen sukupolven PAK FA -hävittäjässä?
KRET: n lupaavia kehityssuuntauksia ovat konforminen AFAR, joka mahtuu lentokoneen runkoon, sekä niin sanottu "älykäs" lentokoneen runko. Seuraavan sukupolven hävittäjissä, mukaan lukien PAK FA, siitä tulee ikään kuin yksi lähetinvastaanottimen paikannin, joka antaa lentäjälle täydelliset tiedot lentokoneen ympärillä tapahtuvasta.
PAK FA-tutkajärjestelmä koostuu lupaavasta X-kaistaisesta AFAR: sta nenäosastossa, kahdesta sivulle päin olevasta tutasta ja L-kaistaisesta AFAR: sta läppiä pitkin.
Tänään KRET kehittää myös radiofotonitutkaa PAK FA: lle. Konserni aikoo luoda täysimittaisen mallin tulevaisuuden tutka-asemasta vuoteen 2018 mennessä.
Fotoniset tekniikat mahdollistavat tutkan ominaisuuksien laajentamisen - massan vähentämiseksi yli puoleen ja resoluution kymmenkertaistamiseen. Tällaiset radio-optisilla vaiheistetuilla antenniryhmillä varustetut tutkat pystyvät tekemään eräänlaisen "röntgenkuvan" yli 500 kilometrin etäisyydellä olevista lentokoneista ja antamaan niille yksityiskohtaisen kolmiulotteisen kuvan. Tämän tekniikan avulla voit katsoa esineen sisälle, selvittää, mitä laitteita se kuljettaa, kuinka monta ihmistä siinä on ja jopa nähdä heidän kasvonsa.