Локатор это что в авиации простыми словами
Значение слова «локатор»
[От лат. locare — размещать, помещать]
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
Локатор сначала излучает определённый вид энергии (например, ультразвук или радиоволны) в сторону предполагаемого объекта, а затем по полученным отражённым сигналам (эхо) пытается получить как можно больше информации об объекте. Чем сильнее излучённый импульс и чем выше чувствительность приёмника, тем точнее будет результат.
лока́тор
1. устройство, определяющее местоположение объекта (по электромагнитному излучению, отражению звука и др.) ◆ Локатор на станции, управляющей полетом ракеты, изображает самолет в виде светящейся яркой точки. Клара Скопина, «Пауэрс: 43 года после провокации // «Наш современник»», 2003 г. ◆ Зрительный зал — этот коллективный локатор, воспринимающий биотоки, несущиеся со сцены, — будет работать в чуть-чуть ином режиме, и тонкий нервный аппарат актера тут же перестроится на заданный залом манер. Семен Лунгин, «Виденное наяву», 1998 г. (цитата из НКРЯ)
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова гипертрофический (прилагательное):
Меньше, мощнее и эффективнее. Радиофотонные локаторы
Последний к настоящему времени прорыв в области радиолокации состоялся несколько десятилетий назад и был обеспечен активными фазированными антенными решетками. В последние годы назрела необходимость нового подобного прорыва, и наука уже имеет необходимые наработки. Дальнейшее развитие радиолокационных систем связывают с освоением и применением т.н. радиофотонных локаторов. Эта концепция предлагает существенную перестройку РЛС, за счет которой может быть получен значительный прирост всех основных характеристик.
Согласно опубликованным данным, радиофотонная РЛС может показывать определенные преимущества перед «традиционными». За счет роста коэффициента полезного действия возможно увеличение дальности обзора и точности сопровождения целей. Также имеется возможность упрощенного опознавания обнаруженной цели. Перспективные станции должны отличаться сокращенными габаритами, что дает новые возможности компоновочного характера. Впрочем, получение практически значимых результатов в новой области пока остается делом отдаленного будущего.
Концепция радиофотонного локатора обсуждалась на уровне теории в течение нескольких последних лет, однако до определенного времени дальше разговоров дело не шло. Ситуация изменилась сравнительно недавно: с конца 2016 года российские научные организации стали регулярно рассказывать о проведении новых исследований и разработке перспективных проектов. Последние сообщения о радиофотонных РЛС появились всего несколько недель назад.
В самом конце 2016 года российский Фонд перспективных исследований впервые представил макет радиофотонного приемно-передающего модуля и широкополосного излучателя для принципиально новой РЛС. Макетный образец использовал волны УКВ-диапазона и смог показать примечательные характеристики. Так, разрешение по дальности достигло 1 м – подобные показатели недостижимы для «традиционных» РЛС того же диапазона.
В дальнейшем работы были продолжены. Как стало известно позже, в перспективной программе принимает участие Концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ). В июле 2017 года о разработке радиофотонных РЛС рассказал советник первого заместителя генерального директора КРЭТ Владимир Михеев. Он раскрыл некоторые технические подробности всей концепции и нового проекта, а также рассказал о текущих работах и планах на ближайшее будущее.
К тому времени в КРЭТ был создан экспериментальный образец новой РЛС, предназначающейся для использования на будущих самолетах-истребителях шестого поколения. В рамках научно-исследовательской работы были построены основные компоненты локатора. С их помощью осуществлялись необходимые исследования, при помощи которых планировалось найти оптимальные варианты конструкции. Также велось создание полноценного макетного образца радио-оптической фотонной антенной решетки. Этот образец был необходим для отработки облика и характеристик будущей серийной аппаратуры.
Параллельно с проработкой общих аспектов нового проекта осуществлялся поиск оптимальных конструкций отдельных элементов РЛС. Такие работы затрагивали излучатель, т.н. фотонный кристалл, приемный тракт и другие компоненты станции. В дальнейшем все эти работы должны будут привести к появлению полноценных работоспособных образцов, пригодных для установки на носители.
В июле 2018 года стало известно, что тематикой радиофотонных локаторов также занимается концерн «РТИ». Сообщалось, что до конца текущего года организация планирует завершить научно-исследовательскую работу по созданию макета новой радиолокационной станции X-диапазона. Разрабатываемое изделие предназначается для использования на боевых самолетах тактического звена. При этом, как и в случае с проектом КРЭТ, речь идет не только о проектировании РЛС, но и об освоении выпуска отдельных ее компонентов.
Согласно июльским новостям, концерн «РТИ» успел запустить первую в стране технологическую линию по выпуску т.н. вертикально-излучающих лазеров. Подобные устройства являются одним из главных компонентов радиофотонной РЛС и прямо влияют на ее характеристики и возможности. Таким образом, российская промышленность получает возможность в ближайшем будущем наладить производство перспективных станций.
Руководство концерна также рассказало о планах на обозримое будущее. Предприятие «РТИ» будет развивать достигнутые успехи и намерено создавать новые версии радиофотонных РЛС. Прежде всего, планируется создать новые станции, работающие в диапазонах K, Ka и Q. Кроме того, необходимо сокращать габариты изделий, благодаря чему должны появиться сверхширокополосные бортовые РЛС новых типов.
В конце ноября концерн «РТИ» вновь рассказал о своих работах по перспективному проекту. Был изготовлен экспериментальный образец РЛС, при помощи которого специалисты провели необходимые проверки. Пока существующая станция не отличается высокими характеристиками, а кроме того, имеет массу ограничений по эксплуатации. Тем не менее, работы в рамках проекта продолжаются, и в будущем перспективная РЛС избавится от выявленных проблем, что позволит ей дойти до эксплуатации.
Лазер вместо полупроводника
Предлагаемая концепция радиофотонной РЛС или радио-оптической фотонной антенной решетки предлагает отказ от традиционных компонентов локатора в пользу новых, позволяющих получить повышенные характеристики. Современные радиолокационные станции генерируют электромагнитное излучение при помощи электровакуумных или полупроводниковых приборов. КПД таких устройств не превышает 30-40 проц. Соответственно, около двух третей электроэнергии превращается в тепло и пропадает впустую. Радиофотонная станция должна использовать иные средства генерации сигнала, обеспечивающие резкий рост КПД.
Еще в прошлом году В. Михеев, рассказывая о новой разработке КРЭТ, указал на основные особенности перспективных станций. Главное новшество предлагаемых проектов заключается в замене полупроводниковых или ламповых устройств передатчиком на основе когерентного лазера и специального фотонного кристалла. Излучение лазера с требуемыми характеристиками направляется на кристалл, который преобразует его в электромагнитные волны. КПД такого передатчика должен превышать 60-70 проц. Таким образом, новый излучатель примерно вдвое эффективнее традиционного.
Прочие открытые источники позволяют сформировать более полную картину. Аппаратура РЛС, отвечающая за выдачу, прием и обработку сигналов, должна управлять лазером, определяя его мощность, модуляцию и другие параметры излучения. Применение оптической аппаратуры, передающей сигнал по оптическому волокну, позволяет получить некоторый выигрыш в быстродействии систем в сравнении с иной аппаратурой и проводкой. Кроме того, как показывают проведенные опыты, излучатель на основе лазера и фотонного кристалла преобразовывает в электромагнитные волны больше энергии, чем иные приборы.
В теории радиофотонная архитектура локатора позволяет резко увеличить рабочие диапазоны и создать станцию сверхширокополосного класса. За счет этого перспективная РЛС способна взять на себя задачи сразу нескольких традиционных систем разных диапазонов. Кроме того, обеспечивается повышенная помехозащищенность и устойчивость при активном радиоэлектронном противодействии со стороны противника.
Ранее упоминалось, что сверхширокополосная станция не только устойчива к воздействию помех, но и сама может создавать их. Передатчик повышенной мощности с возможностью работы в разных диапазонах способен взять на себя роль постановщика помех. Полноценная реализация такого потенциала РЛС позволяет сократить состав бортовой аппаратуры РЭБ или вообще отказаться от другого оборудования такого назначения. Это приводит к экономии массы и объемов внутри носителя.
Повышенные характеристики и возможность работы в разных диапазонах должны привести к получению новых характерных возможностей. Так, в прошлом году В. Михеев рассказывал, что РЛС нового типа сможет не только определить местоположение цели, но и составить точное ее изображение, пригодное для опознания. К примеру, станция сможет определить координаты воздушной цели, вычислить тип обнаруженного самолета и затем распознать, какие ракеты подвешены под его крылом.
Ранее сообщалось, что проект радиофотонной РЛС от Концерна «Радиоэлектронные технологии» разрабатывается в контексте истребителей следующего шестого поколения. В КРЭТ справедливо полагают, что подобные самолеты должны иметь набор разнообразных средств обнаружения, работающих в разных диапазонах и использующей широкий спектр принципов локации. Вместе с прочими системами истребитель будущего должен иметь и радио-оптическую фотонную антенную решетку. При этом возможно использование нескольких антенных устройств, распределенных по всей поверхности планера и обеспечивающих круговой обзор пространства.
Схожие принципы уже реализованы в современном проекте истребителя пятого поколения Су-57, и их следует развивать при создании следующего поколения. Вероятно, к моменту завершения основных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по перспективным РЛС авиационная промышленность будет готова приступить к разработке принципиально новых истребителей.
Концерн «РТИ» тоже разрабатывает свои проекты с прицелом на военную авиацию, однако проявляет интерес иному сектору. Перспективные локаторы могут иметь сокращенные габариты и массу, что может представлять интерес для конструкторов беспилотных летательных аппаратов. Первые образцы сверхлегких и малоразмерных радиофотонных станций для БПЛА планируется создать в течение нескольких следующих лет.
Появление новых средств наблюдения и обнаружения должно оказать большое влияние на дальнейшее развитие беспилотной авиации. Габариты и масса современных авиационных РЛС ограничивают круг их носителей, фактически исключая из него существующие и перспективные отечественные БПЛА. При появлении легких и компактных радиофотонных РЛС ситуация должна будет измениться.
Благодаря этому армия сможет получить средние или тяжелые летательные аппараты, способные осуществлять разведку или пилотирование не только при помощи оптико-электронных средств. Положительные последствия появления таких БПЛА очевидны. Беспилотники с высокоэффективными радиолокаторами могут найти применение в самых разных сферах, от разведки до поиска и уничтожения назначенных целей.
Будут ли перспективные РЛС внедряться в сухопутной технике – пока не уточнялось. Новая аппаратура может найти применение в стационарных и мобильных локаторах, на зенитных системах и в других областях. Тем не менее, пока представители отечественной промышленности не говорили о возможности использования радиофотонных РЛС за пределами авиации.
Согласно новостям последних лет, сразу несколько ведущих предприятий российский радиоэлектронной промышленности ведут научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по новому направлению. Уже выполнены и испытаны несколько макетных образцов различных составляющих перспективных радиолокационных станций, и с учетом полученных данных проводится разработка следующих изделий. Разработчики новой аппаратуры в лице концернов КРЭТ и «РТИ» определились со своими планами и продолжают разработку проектов с четкими целями в контексте развития нашей военной техники.
Однако текущие проекты отличаются сложностью, что сказывается на сроках их реализации. Так, концерн «РТИ» планирует завершить разработку практически применимой РЛС в течение нескольких следующих лет. КРЭТ, в свою очередь, создает собственный проект с прицелом на шестое поколение истребителей. Таким образом, появление готовых новых радиофотонных локаторов, пригодных для эксплуатации на технике, является делом средней или отдаленной перспективы.
Впрочем, ожидаемые сроки появления перспективной аппаратуры не являются проблемой. У нашей промышленности и армии уже есть высокоэффективные современные радиолокационные станции, способные решать все поставленные задачи. С их помощью армия сможет иметь все требуемые возможности вплоть до появления принципиально новых систем. Кроме того, вряд ли следует ожидать, что появление радиофотонных станций приведет к остановке развития «традиционных» систем. Таким образом, в будущем войска смогут своевременно получать все необходимые системы обнаружения, как уже освоенные, так и принципиально новые.
Самолетные радиолокаторы
Радиолакацией называется область радиотехники, использующая для обнаружения и определения местоположение воздушных, надводных и наземных объектов явления отражения и излучения электромагнитных волн этими объектами.
Методы радиолокации
Импульсное излучение. При таком методе периодически посылаются кратковременные сигналы с большими паузами между ними и затем принимаются отраженные сигналы от объекта в периоды между очередными посылками сигналов (импульсов).
Импульсный метод характеризуется: длительностью импульса т; периодом Т или частотой F повторения импульсов; энергией в импульсе; мощностью в импульсе и средней мощностью.
Минимальная дальность обнаружения радиолокационной станции
Энергию, переносимую импульсом радиоволн, называют энергией в импульсе. Мощность, развиваемая передатчиком в течение длительности импульса, называется мощностью в импульсе Р.
Средней мощностью передатчика является мощность, которую он развивал бы, работая непрерывно, при сохранении той же энергии радиоволн
Непрерывное излучение заключается в том, что передатчик и приемник работает по частоте, причем степень отличия зависит от расстояния до объекта. Для уменьшения влияния передатчика на приемник в подобных станциях применяются две антенны: одна для передачи, другая для приема.
Явление Допплера заключается в том, что при перемещении передатчика относительно приемника или же приемника относительно неподвижного передатчика воспринимаемая приемником частота колебаний не совпадает с частотой излучаемых радиоволн.
Разностная частота
Путем измерения можно определить обнаруженного объекта. При помощи этого метода можно находить только движущиеся объекты, но нельзя определять расстояние до объекта и количество находящихся в нем других более мелких объектов.
Этот принцип используется в самолетных радионавигационных станциях для определения путевой скорости самолета и угла сноса. Формула для определения путевой скорости самолета по частоте Допплера имеет вид:
Угол сноса (УС) определяют поворотом антенного устройства в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси при постоянном угле между левым и правым лучами, добиваясь равенства частот отраженных сигналов.
Бортовые радиолокаторы дают возможность решения всех задач самолетовождения.
Опознавать наземные ориентиры удобнее всего при масштабах работы радиолокаторов, близких к масштабам полетных карт. Например, при радиусе экрана 55 мм масштаб изображения 1 : 1 000 000 получается при масштабе дальности 55 км в радиусе экрана.
При применении карт масштаба 1:2 000 000 удобнее всего использовать масштаб радиолокатора, если он предусмотрен конструкцией радиолокатора, если же не предусмотрен, то используют масштаб 100 км.
При помощи подбора контрастности раздельным усилением сигналов высокого и низкого уровней, выбором угла наклона антенны и яркости луча развертки добиваются наиболее четкого выделения радиолокационных ориентиров на экране радиолокатора.
Место самолета (МС) определяется при помощи радиолокатора кругового обзора с вращающейся шкалой пеленгов прокладкой на карте пеленга и дальности от ориентира до самолета с учетом поправки на схождение меридианов, если разность долгот ориентира и МС значительны.
Если на борту стоит радиолокатор секторного обзора, то пеленг самолета получается в результате суммирования курсового угла ориентира и курса самолета.
Поскольку радиолокатор измеряет не горизонтальную, а наклонную дальность, при расстояниях до ориентироз, меньших пятикратной высоты полета, в измерения следует вносить поправку AR. Эта поправка всегда имеет отрицательный знак. Для внесения этих поправок рекомендуется использовать.
Когда наклонная дальность равна высоте полета, то горизонтальная дальность равна нулю. Этим объясняется появление в центре экрана радиолокатора темного пятна с резко обозначенной границей, удаление которой от центра экрана равно истинной высота полета над пролетаемой местностью. Поэтому это пятно называется альмиметральным.
Бортовой радиолокатор может служить непосредственно для определения ортодромическнх координат МС. С этой целью шкалу пеленгов индикатора следует установить по углу упреждения (УУ) самолета относительно его заданного ортодромического путевого угла (ПУ).
Зная ортодромические координаты ориентира относительно промежуточного пункта маршрута ППМ), а также путевой пеленг и расстояние от самолета до ориентира, на линейке можно рассчитать ортодромические координаты самолета относительно последнего ППМ. Для этого треугольный индекс шкалы совмещают с дальностью ориентира от самолета R на шкале 5. Визирную нить совмещают на шкале 3 со значением 90° — ПП и на шкале 5 читают значение R sin (90° — ПП); затем визирную нить совмещают со значением ПП, читая на шкале 5 значение R sin ПП. После этого первое полученное значение вычитают из координаты ориентира хор, а второе — из zop и получают х и z самолета.
Эта же задача, но значительно проще и с большей точностью решается при пролете траверза ориентира.
Такой частный случай решения задачи редко встречается при пользовании радиолокаторами секторного обзора.
При использовании радиолокатора секторного обзора для определения ортодромических координат самолета путевой пеленг ориентира вычисляется по формуле и задача решается так же, как для радиолокатора кругового обзора. При этом рекомендуется визировать ориентиры под возможно большими курсовыми углами.
Наиболее просто путевую скорость полета и угол сноса самолета можно определить по последовательным МС, но этот способ часто недостаточно оперативен для определения УС, так как требует значительной базы для измерений.
Можно использовать несколько других способов, если в поле зрения имеются неопознанные визирные точки, не дающие возможности определить МС.
Визирование точки вблизи курсовой черты. Если хорошо заметная на экране радиолокатора визирная точка ^перемещается вблизи линии курса, то W и УС можно измерить визированием бега этой точки. Такое визирование рекомендуется выполнять в пределах дальности от 60 до 30 км, чтобы избежать высотных погрешностей.
В момент пересечения точкой метки дальности 60 км засекается время и шкала пеленгов точкой «0» устанавливается против курсовой черты, а нить визира — параллельно перемещению точки. Когда точка пересекает метку дальности 30 км, снова засекают время и отсчитывают время пролета базы, после чего определяют W, прибавляя к длине базы поправку за высоту полета для дальности 30 км. Углы сноса отсчитывают по шкале пеленгов, причем отрицательные углы берутся как дополнение до 360°.
Этот способ достаточно точен для измерения углов сноса. Путевая скорость из-за слишком короткой базы измерений определяется с большими погрешностями. Например, при скорости полета 900 км/ч ошибка в измерении времени пролета базы 4 сек дает погрешность в измерении W до 30 км/ч.
Способ прямоугольного треугольника. Этот способ более точен и удобен, чем визирование точки вблизи курсовой черты, и дает больше возможностей для выбора ориентиров для визирования. Ориентиры могут быть не обязательно вблизи курсовой черты.
Установив нуль на шкале пеленгов против курсовой черты и измерив при помощи визира курсовой угол ориентира, а по кольцевым меткам — его дальность, следует включить секундомер. После этого, не меняя положения визирного устройства, необходимо следить за перемещением ориентира на экране до пересечения этим ориентиром перпендикулярной нити визира. В этот момент секундомер останавливают и вновь определяют дальность ориентира по кольцевым меткам. После этого, введя в обе измеренные наклонные дальности поправки за высоту полета из таблицы, рассчитывают на НЛ-10 угол а между положением визирной нити и направлением движения ориентира, а также длину базы измерения S; а и S можно также рассчитать по формулам:
В этом случае угол сноса определяется как разность первого курсового угла ориентира и угла путевая скорость как отношение длины базы ко времени ее пролета
Двукратное пеленгование визирной точки при равных наклонных дальностях. Этот способ является наиболее точным при определении УС и W методом визирования, но требует большей затраты времени, чем предыдущие.
При прохождении хорошо заметной визирной точкой какой-либо кольцевой метки дальности в передней части экрана включают секундомер и измеряют курсовой угол этой точки.
В момент вторичного пересечения этой визирной точкой того же самого кольца дальности в задней части поля обзора секундомер выключают и вторично определяют курсовой угол визирной точки.
После введения в наклонные дальности поправки за высоту полета длину базы измерения определяют по формуле, а путевая скорость W — обычным способом на НЛ-10.
Определение УС по вторичному допплеровскому эффекту методом «остановленная антенна». При некотором опыте в подборе усиления приемника и угла наклона антенны УС этим способом можно измерить за несколько секунд, тем более, что некоторые бортовые радиолокаторы секторного обзора имеют для этой цели специальный режим и дополнительную индикацию. Сущность этого способа заключается в том, что при круговом вращении антенны биения частот не заметны для глаза, так как каждая светящаяся точка быстро проходится лучом развертки и изображается на экране единичной вспышкой с последующим послесвечением. Слабое зрительное впечатление от вторичного допплеровского эффекта остается и при неподвижной антенне радиолокатора в случае значительного несовпадения направления ее излучения с направлением движения самолета. В этом, случае мерцание точек происходит с большой частотой и сглаживается послесвечением экрана. Но если медленно приближать направление антенны к направлению движения самолета, то светящиеся точки начинают вспыхивать все меньшей частотой и с возрастающей амплитудой.
Таким образом, наиболее медленное, но яркое вспыхивание светящихся точек на экране указывает па совпадение направления антенны с направлением движения самолета.
Угол сноса определяется как угол между положением линии развертки на экране при максимальном вторичном допплеровском эффекте и курсовой чертой.
Примечание. При определении УС любым из четырех рассмотренных здесь способов шкалу пеленгов можно устанавливать не на нуль, а по курсу самолета. В этом случае во всех вычислениях КУО заменяется пеленгами ориентиров и в результате решения получится не УС. а фактический путевой угол (ФПУ) самолета (например, ортодромический ФПУ самолета, если шкалу пеленгов установить по ортодромическому курсу самолета).
Авиация России
Гражданская авиация, пассажирские и боевые самолеты и вертолеты России, новости и история российской и советской авиации.
Как работает авиационная БРЛС
Мы попытаемся ответить на самые распространенные вопросы о работе РЛС на борту и рассказать, как создавались первые радары и чем смогут поразить воображение перспективные радиолокационные станции.
Когда появились первые радары на борту?
К идее использования радиолокационных средств на самолётах пришли несколько лет спустя после того, как появились первые наземные РЛС. У нас в стране прототипом первой БРЛС стала наземная станция «Редут».
Одной из основных проблем стало размещение аппаратуры на самолёте – комплект станции с источниками питания и кабелями весил примерно 500 кг. На одноместном истребителе того времени установить такую аппаратуру было нереально, поэтому станцию было решено разместить на двухместном Пе-2.
Первая отечественная бортовая радиолокационная станция под названием «Гнейс-2» была принята на вооружение в 1942 году. В течение двух лет было выпущено более 230 станций «Гнейс-2». А в победном 1945 году «Фазотрон-НИИР», ныне входящий в КРЭТ, начал серийный выпуск самолётной радиолокационной станции «Гнейс-5с». Дальность обнаружения цели достигала 7 км.
Bristol Beaufighter Mk.VIf 1943. (U.S. Air Force photo)
За рубежом первая авиационная РЛС «AI Mark I» – британская – была передана на вооружение немного раньше, в 1939 году. Из-за большого веса её устанавливали на тяжёлые истребители-перехватчики Bristol Beaufighter. В 1940 году на вооружение поступила новая модель – «AI Mark IV». Она обеспечивала обнаружение целей на дальности до 5,5 км.
Из чего состоит бортовая РЛС?
Конструктивно БРЛС состоит из нескольких съёмных блоков, расположенных в носовой части самолёта: передатчика, антенной системы, приёмника, процессора обработки данных, программируемого процессора сигналов, пультов и органов управления и индикации.
Сегодня практически у всех бортовых РЛС антенная система представляет собой плоскую щелевую антенную решетку, антенну Кассегрена, пассивную или активную фазированную антенную решетку.
Современные БРЛС работают в диапазоне различных частот и позволяют обнаруживать воздушные цели с ЭПР (эффективная площадь рассеяния) в один квадратный метр на дальности в сотни километров, а также обеспечивают сопровождение на проходе десятки целей.
Как работает бортовой радиолокатор?
На современных истребителях используются импульсно-доплеровские РЛС. В самом названии описан принцип действия такой радиолокационной станции.
Радиолокационная станция работает не непрерывно, а периодическими толчками – импульсами. В сегодняшних локаторах посылка импульса длится всего лишь несколько миллионных долей секунды, а паузы между импульсами – несколько сотых или тысячных долей секунды.
Встретив на пути своего распространения какое-либо препятствие, радиоволны рассеиваются во все стороны и отражаются от него обратно к радиолокационной станции. При этом, передатчик радара автоматически выключается, и начинает работать радиоприёмник.
Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов. Например, для бортовых РЛС проблема в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта. Эти помехи устраняют, используя эффект Доплера, согласно которому частота волны, отраженной от приближающегося объекта, увеличивается, а от уходящего объекта – уменьшается.
Что означают Х, К, Ка и Кu диапазоны в характеристиках РЛС?
Сегодня диапазон длин волн, в котором работают бортовые радиолокационные станции чрезвычайно широк. В характеристиках РЛС диапазон станции указывается латинскими буквами, к примеру, Х, К, Ка или Кu.
РЛС «Ирбис» с ПФАР
Например, РЛС «Ирбис» с пассивной фазированной антенной решёткой, установленная на истребителе Су-35, работает в X-диапазоне. При этом дальность обнаружения воздушных целей «Ирбиса» достигает 400 км.
X-диапазон широко используется в радиолокации. Он простирается от 8 до 12 ГГц электромагнитного спектра, то есть, это длины волн от 3,75 до 2,5 см. Почему он назван именно так? Есть версия, что во время Второй Мировой войны диапазон был засекречен и поэтому получил название X-диапазона.
Все названия диапазонов с латинской буквой К в названии имеют менее загадочное происхождение – от немецкого слова kurz («короткий»). Этот диапазон соответствует длинам волн от 1,67 до 1,13 см. В сочетании с английскими словами above и under, свои названия получили диапазоны Ka и Ku, соответственно находящиеся «над» и «под» K-диапазоном.
Радары Ka-диапазона способны работать на коротких расстояниях и производить измерения сверхвысокого разрешения. Такие радиолокаторы часто применяются для управления воздушным движением в аэропортах, где с помощью очень коротких импульсов – длиной в несколько наносекунд – определяется дистанция до самолёта.
РЛС «Арбалет» вертолёта Ка-52
Часто Ка-диапазон используется в вертолётных радарах. Как известно, для размещения на вертолёте антенна БРЛС должна иметь небольшие размеры. Учитывая этот факт, а также необходимость приемлемой разрешающей способности, применяется миллиметровый диапазон длин волн. К примеру, на боевом вертолёте Ка-52 «Аллигатор» установлен радиолокационный комплекс «Арбалет», работающий в восьмимиллиметровом Ка-диапазоне. Этот радиолокатор разработки КРЭТ обеспечивает «Аллигатору» огромные возможности.
Таким образом, каждый диапазон имеет свои преимущества и в зависимости от условий размещения и задач, БРЛС работает в различных диапазонах частот. Например, получение высокой разрешающей способности в переднем секторе обзора реализует Ка-диапазон, а увеличение дальности действия БРЛС делает возможным Х-диапазон.
Что такое ФАР?
Очевидно, для того чтобы принимать и излучать сигналы, любому радару нужна антенна. Чтобы уместить её в самолёт, придумали специальные плоские антенные системы, а приёмник и передатчик находятся за антенной. Чтобы увидеть разные цели радаром, антенну нужно двигать. Так как антенна радара достаточно массивная, двигается она медленно. При этом, становится проблематична одновременная атака нескольких целей, ведь радар с обычной антенной держит в «поле зрения» только одну цель.
РЛС «Заслон» перехватчика МиГ-31
Современная электроника позволила отказаться от такого механического сканирования в БРЛС. Устроено это следующим образом: плоская (прямоугольная или круглая) антенна разделена на ячейки. В каждой такой ячейке находится специальный прибор – фазовращатель, который может на заданный угол изменять фазу электромагнитной волны, которая попадает в ячейку. Обработанные сигналы из ячеек поступают на приёмник. Именно так можно описать работу фазированной антенной решётки (ФАР).
А если точнее, подобная антенная решётка со множеством элементов-фазовращателей, но с одним приёмником и одним передатчиком называется пассивной ФАР. Кстати, первый в мире истребитель, оснащенный радиолокатором с пассивной ФАР, – наш российский МиГ-31. На нём была установлена РЛС «Заслон» разработки НИИ приборостроения им. Тихомирова.
Для чего нужна АФАР?
Активная фазированная антенная решётка (АФАР) является следующим этапом в развитии пассивной. В такой антенне каждая ячейка решётки содержит свой приемопередатчик. Их количество может превысить одну тысячу. То есть, если традиционный локатор – это отдельные антенна, приёмник, передатчик, то в АФАР приёмник с передатчиком и антенна «рассыпаются» на модули, каждый из которых содержит щель антенны, фазовращатель, передатчик и приёмник.
Раньше, если, например, вышел из строя передатчик, самолёт становился «слепым». Если в АФАР будут поражены одна-две ячейки, даже десяток, остальные продолжают работать. В этом и есть ключевое преимущество АФАР. Благодаря тысячам приёмникам и передатчикам повышается надёжность и чувствительность антенны, а также появляется возможность работать на нескольких частотах сразу.
Но главное, что структура АФАР позволяет РЛС параллельно решать несколько задач. Например, не только обслуживать десятки целей, но и параллельно с обзором пространства очень эффективно защищаться от помех, ставить помехи радарам противника и картографировать поверхность, получая карты высокого разрешения.
Кстати, первую в России бортовую радиолокационную станцию с АФАР создали на предприятии КРЭТ, в корпорации «Фазотрон-НИИР».
Какая РЛС будет на истребителе пятого поколения ПАК ФА?
Радиолокационный комплекс Ш-121 истребителя Т-50
Среди перспективных разработок КРЭТ – конформные АФАР, которые смогут вписываться в фюзеляж летательного аппарата, а также так называемая «умная» обшивка планера. В истребителях следующего поколения, в том числе и ПАК ФА, она станет как бы единым приёмо-передающим локатором, предоставляющим пилоту полную информацию о происходящем вокруг самолёта.
Радиолокационная система ПАК ФА состоит из перспективной АФАР X-диапазона в носовом отсеке, двух радаров бокового обзора, а также АФАР L-диапазона вдоль закрылков.
Сегодня КРЭТ также работает над созданием радиофотонного радара для ПАК ФА. Концерн намерен создать натурный образец радиолокационной станции будущего до 2018 года.
Фотонные технологии позволят расширить возможности радара – снизить массу более чем вдвое, а разрешающую способность увеличить в десятки раз. Такие БРЛС с радиооптическими фазированными антенными решётками способны делать своеобразный «рентгеновский снимок» самолётов, находящихся на удалении более 500 километров, и давать их детализированное, объёмное изображение. Эта технология позволяет заглянуть внутрь объекта, узнать, какую технику он несёт, сколько людей в нём находится, и даже разглядеть их лица.