Kaasaegne sõda on kiire ja lühike. Tihti on võitja võitja esimene, kes suudab potentsiaalset ohtu avastada ja sellele piisavalt reageerida. Enam kui seitsekümmend aastat on maa-, mere- ja õhu vaenlase leidmiseks kasutatud radarlainet, mis põhineb raadiolainete emissioonil ja nende peegelduste registreerimisest erinevatest objektidest. Selliseid signaale saatvaid ja vastuvõtvaid seadmeid nimetatakse radaripunktideks (radariteks) või radariteks.
Termin "radar" on ingliskeelne lühend (raadio avastamine ja ulatus), mis käivitati 1941. aastal, kuid on juba ammu saanud iseseisvaks sõnaks ja sisenenud enamikku maailma keeltest.
Radari leiutamine on kindlasti maamärk. Kaasaegne maailm on ilma radarijaamata raske ette kujutada. Neid kasutatakse lennunduses, meretranspordis prognoositakse radari ilmastikuolude abil liiklusreeglite rikkujaid, skaneeritakse maa pinda. Radarsüsteemid (RLK) on leidnud oma rakenduse kosmosetööstuses ja navigatsioonisüsteemides.
Kuid kõige laialdasemalt kasutatav radar, mis leidis aset sõjalistes küsimustes. Tuleb öelda, et see tehnoloogia loodi algselt sõjaliste vajaduste jaoks ja jõudis praktilise rakendamise etappi vahetult enne Teise maailmasõja algust. Kõik selles konfliktis osalevad suurimad riigid kasutasid aktiivselt (mitte tulemusteta) vaenlase laevade ja õhusõidukite avastamiseks ja avastamiseks radareid. On ohutu öelda, et radari kasutamine otsustas mitme ikoonilise lahingu tulemusena nii Euroopas kui ka Vaikse ookeani vaenutegevuse teatris.
Tänapäeval kasutatakse radareid äärmiselt laia sõjaliste ülesannete lahendamiseks, alates kontinentidevaheliste ballistiliste rakettide käivitamise jälgimisest suurtükiväe avastamisele. Igal lennukil, helikopteril, sõjalaeval on oma radarikompleks. Radarid on õhukaitsesüsteemi aluseks. Loodetavasse Venemaa tanki "Armata" paigaldatakse uusim faasilise antennimassiga radarikompleks. Üldiselt on kaasaegse radari mitmekesisus hämmastav. Need on täiesti erinevad seadmed, mis erinevad suuruse, omaduste ja eesmärgi poolest.
On ohutu öelda, et täna on Venemaa üks tunnustatud maailma juhtivaid radarjaamade arendamisel ja tootmisel. Kuid enne, kui räägime radarsüsteemide arendamise suundumustest, tuleks paar sõna öelda radari toimimise põhimõtete ning radarsüsteemide ajaloo kohta.
Kuidas töötab radar
Asukohaks on meetodi (või protsessi), mis määrab millegi asukoha. Niisiis on radiolokatsioon objekt või objekti avastamiseks ruumis raadiolainete abil, mida kiirgab ja võtab vastu seade, mida nimetatakse radariks või radariks.
Primaarse või passiivse radari füüsiline tööpõhimõte on üsna lihtne: see edastab raadiolaineid kosmosesse, mis peegelduvad ümbritsevatest esemetest ja pöörduvad tagasi peegeldunud signaalidena. Neid analüüsides on radar võimeline avastama objekti teatavas ruumi punktis ja näitama ka selle peamisi omadusi: kiirust, kõrgust, suurust. Iga radar on keeruline raadioseadme seade, mis koosneb paljudest komponentidest.
Mis tahes radari koosseis sisaldab kolme põhielementi: signaali saatja, antenn ja vastuvõtja. Kõiki radarijaamu saab jagada kaheks suureks rühmaks:
- impulss;
- pidev tegevus.
Impulssradari saatja kiirgab elektromagnetlainet lühikese aja jooksul (sekundi murdosa), järgmine signaal saadetakse alles pärast esimese impulsi tagastamist ja sisenemist vastuvõtjasse. Impulsi kordamise sagedus - radari üks olulisemaid omadusi. Madala sagedusega radarid saadavad mitu sadu impulsse minutis.
Impulssradari antenn töötab nii vastuvõtmisel kui ka ülekandmisel. Pärast signaali väljastamist lülitub saatja mõneks ajaks välja ja vastuvõtja on sisse lülitatud. Pärast tema vastuvõttu on vastupidine protsess.
Impulssradaril on nii puudusi kui ka eeliseid. Nad võivad määrata mitme sihtmärgi ulatuse korraga, selline radar saab hõlpsasti teha ühe antenniga, selliste seadmete indikaatorid on lihtsad. Sellise radari poolt väljastataval signaalil peaks siiski olema suhteliselt suur võimsus. Samuti saate lisada, et kõik kaasaegsed jälgimissadarid, mida teostab impulssmuster.
Impulss-radarjaamades kasutatakse signaali allikana tavaliselt magnetoneid või reisilaine.
Radari antenn fokuseerib elektromagnetilise signaali ja saadab selle, tõmbab peegeldunud pulsi ja edastab selle vastuvõtjale. On radareid, kus signaali vastuvõtmist ja edastamist teevad erinevad antennid ning need asuvad üksteisest kaugel. Radari antenn võib kiirgada elektromagnetilisi laine või töötada konkreetses sektoris. Radari tala võib olla spiraalselt või koonuse kujuline. Vajadusel võib radar liikuvat sihtmärki jälgida, suunates seda pidevalt spetsiaalsete süsteemide abil.
Vastuvõtja ülesandeks on saadud informatsiooni töötlemine ja edastamine ekraanile, millest operaator seda lugeb.
Lisaks impulssradarile on olemas pidevad radarid, mis kiirgavad pidevalt elektromagnetilisi laineid. Sellised nende radarjaamad kasutavad Doppleri efekti. See seisneb selles, et signaali allikale lähenevast objektist peegelduva elektromagnetilise laine sagedus on kõrgem kui liikuvast objektist. Väljuva impulsi sagedus jääb muutumatuks. Seda tüüpi radarid ei fikseeri fikseeritud objekte, nende vastuvõtja võtab üles ainult laineid, mille sagedus on kõrgem või madalam kui kiirgus.
Tüüpiline Doppleri radar on radar, mida liikluspolitsei kasutab sõidukite kiiruse määramiseks.
Pideva toimega radarite peamiseks probleemiks on võimatus neid kasutada objekti kauguse määramiseks, kuid nende töötamise ajal ei ole radari ja sihtmärgi vahel ega selle taga asuvaid fikseeritud objekte. Lisaks on Doppleri radar üsna lihtne seade, mis on piisav väikese võimsusega signaalide käitamiseks. Samuti tuleb märkida, et pideva kiirgusega kaasaegsed radarijaamad on võimelised määrama objekti kauguse. Seda tehakse radari sageduse muutmise ajal.
Üks peamisi probleeme pulseeriva radari töös on häired, mis tulenevad fikseeritud objektidest - reeglina on see maa pind, mäed, mäed. Kui lennukite õhurünnaku radarid töötavad, on kõik allpool olevad objektid maapinnalt peegelduva signaaliga varjatud. Kui me räägime maapinnast või laeva radarikompleksidest, siis ilmneb nende probleem väikeste kõrguste all lendavate sihtmärkide avastamisel. Selliste häirete kõrvaldamiseks kasutatakse sama Doppleri efekti.
Lisaks primaarsele radarile on olemas ka nn sekundaarradarid, mida kasutatakse õhusõidukite identifitseerimiseks. Selliste radarsüsteemide koostis sisaldab lisaks saatjale, antennile ja vastuvõtuseadmele ka õhusõiduki transponderit. Elektromagnetilise signaaliga kiiritades annab vastaja lisateavet kõrguse, marsruudi, juhatuse numbri ja kodakondsuse kohta.
Samuti võib radarjaamu jagada selle laine pikkuse ja sagedusega, milles nad töötavad. Näiteks selleks, et uurida Maa pinda, samuti töötada märkimisväärsetel kaugustel, kasutatakse 0,9-6 m (sagedus 50-330 MHz) ja 0,3-1 m (sagedus 300-1000 MHz) laineid. Lennuliikluse juhtimiseks kasutatakse radarit, mille lainepikkus on 7,5–15 cm, ning rakettide avastamise avastamisseadmete üle horisondi radarid töötavad lainetel, mille pikkus on 10–100 meetrit.
Radari ajalugu
Radari idee ilmus peaaegu kohe pärast raadiolainete avastamist. Aastal 1905 lõi Christian Hülsmeier, saksakeelne ettevõte Siemens, seadme, mis võis raadiolainete abil tuvastada suuri metallesemeid. Leiutaja tegi ettepaneku paigaldada see laevadele, et nad saaksid vältida kokkupõrkeid halva nähtavuse tingimustes. Samas ei huvita laevandusettevõtted uuest seadmest.
Katsed viidi läbi radariga Venemaal. 19. sajandi lõpus avastas Vene teadlane Popov, et metallobjektid takistavad raadiolainete levikut.
20-ndate alguses suutis Ameerika insenerid Albert Taylor ja Leo Yang tuvastada mööduva laeva raadiolainete abil. Siiski oli raadiosektori olukord sel ajal selline, et radarijaamade tööstusdisainilahendusi oli raske luua.
Esimesed radarjaamad, mida saaks kasutada praktiliste probleemide lahendamiseks, ilmusid Inglismaal kolmekümnendate keskel. Need seadmed olid väga suured, neid saab paigaldada ainult maale või suurte laevade tekile. Alles 1937. aastal loodi miniatuurse radari prototüüp, mida saab paigaldada õhusõidukile. Teise maailmasõja alguseks oli britidel välja töötatud radarjaamade kett, mida nimetatakse keti koduks.
Osalenud paljulubavas uues suunas Saksamaal. Pealegi tuleb seda ebaõnnestuvalt öelda. Juba 1935. aastal näidati Saksa laevastiku ülemjuhataja Rederile toimivat radarit, millel oli elektronkiire kuva. Hiljem loodi selle põhjal radari seerianäidised: Seetakt merevägedele ja Freya õhukaitseks. 1940. aastal hakkas Saksa armeesse voolama Würzburgi radari tuletõrjesüsteem.
Kuid vaatamata Saksa teadlaste ja inseneride ilmsetele saavutustele radiolokatsiooni valdkonnas hakkas Saksa armee kasutama radareid hiljem Briti. Hitler ja Reichi ülemine pool pidasid radareid eranditult kaitsvaks relvaks, mida võitnud saksa armee tegelikult ei vaja. Sel põhjusel oli sakslastel vaid kaheksa Freya radarit, mis olid Briti jaoks lahingu alguses kasutusel, kuigi nende omaduste poolest olid nad vähemalt sama head kui Briti kolleegid. Üldiselt võime öelda, et just radari edukas kasutamine määras suures osas Suurbritannia lahingu tulemuse ja sellele järgnenud vastasseisu Luftwaffe ja liitlasvägede vahel Euroopa taevas.
Hiljem lõid Würzburgi süsteemi alusel sakslased õhukaitseliini, mida nimetati "Kammuberi liiniks". Kasutades erilisi jõude, suutsid liitlased Saksa radari töö saladusi lahti lasta, mis võimaldas neil tõhusalt ummistada.
Hoolimata asjaolust, et britid sisenesid hiljem "radari" võistlusse ameeriklaste ja sakslaste poolt, suutsid nad neid finišijoone ületada ja läheneda II maailmasõja algusele kõige arenenumate lennukite radarite avastamise süsteemiga.
Juba septembris 1935 hakkasid britid ehitama radarjaamade võrgustikku, mis sisaldas enne sõda 20 radarit. See blokeeris täielikult lähenemisviisi Briti saartele Euroopa rannikust. 1940. aasta suvel loodi Briti inseneride resonantsmagnetron, mis hiljem sai aluseks Ameerika ja Briti õhusõidukitele paigaldatud õhu radarjaamadele.
Sõjalise radari valdkonnas toimus töö Nõukogude Liidus. Esimesed edukad katsed õhusõidukite avastamiseks NSV Liidus toimusid 30-ndate aastate keskel. 1939. aastal võttis Punane armee vastu esimese radari RUS-1 ja 1940. aastal RUS-2. Mõlemad jaamad pandi massitootmisse.
Teine maailmasõda näitas selgelt radarjaamade kasutamise suurt tõhusust. Seetõttu on uute radarite väljatöötamine pärast selle valmimist muutunud sõjalise varustuse arendamise üheks prioriteediks. Aja jooksul saadi ilma sõjaliste õhusõidukite ja laevade poolt ilma eranditult õhuradarid ja radarist sai õhukaitsesüsteemide alus.
Külma sõja ajal oli Ameerika Ühendriikidel ja NSV Liidul uus hävitav relv - kontinentidevahelised ballistilised raketid. Nende rakettide käivitamise tuvastamine on muutunud elu ja surma küsimuseks. Nõukogude teadlane Nikolai Kabanov pakkus välja idee kasutada lühikesi raadiolaineid vaenlase lennukite avastamiseks pika vahemaa tagant (kuni 3 000 km). See oli üsna lihtne: Kabanov leidis, et 10-100 meetri pikkused raadiolained on võimelised ionosfääri põrkama ja kiirendama sihtmärke maa pinnale, tagastades samal viisil radari.
Hiljem, selle idee põhjal, töötati välja ballistiliste rakettide käivitamise üle horisondi radarite avastamine. Sellise radari näide võib olla "Daryal" - radarjaam, mis on aastakümneid olnud aluseks nõukogude raketikivi käivitamise hoiatussüsteemile.
Praegu on radaritehnoloogia arendamise üks kõige lootustandvamaid valdkondi faas-massiivi radari (PAR) loomine. Sellistel radaritel ei ole ühte, vaid sadu raadiolainete kiirgajaid, mida haldab võimas arvuti. HEADLIGHTSi erinevatest allikatest kiirgavad raadiolained võivad üksteist võimendada, kui nad langevad faasi või vastupidi nõrgenevad.
Faseeritud massiivi radari signaalile võib anda mistahes soovitud kuju, seda saab liigutada ruumis ilma antenni enda asendit muutmata, töötades erinevate kiirguse sagedustega. Phase-array radar on palju usaldusväärsem ja tundlikum kui tavalise antenniga radar. Neil radaritel on aga puudusi: suur probleem on radari jahutamine HEADLIGHT'iga, lisaks on neid raske valmistada ja need on kallid.
Viienda põlvkonna hävituslennukitele on paigaldatud etapiviisiliselt uued radarjaamad. Seda tehnoloogiat kasutatakse Ameerika rakettide varajase hoiatamise süsteemis. Uusima Vene tanki "Armata" paigaldatakse etapiviisiliste massiividega radarikompleks. Tuleb märkida, et Venemaa on üks maailma juhtivaid radarite arendamisel PAR-ga.
