De moderne oorlog is snel en vluchtig. Vaak is de winnaar in een gevecht degene die als eerste een potentiële bedreiging kan detecteren en daarop adequaat kan reageren. Al meer dan zeventig jaar wordt een radarmethode gebruikt die is gebaseerd op de uitzending van radiogolven en de registratie van hun reflecties door verschillende objecten om een vijand op land, op zee en in de lucht te vinden. Apparaten die dergelijke signalen verzenden en ontvangen, worden radarstations (radars) of radars genoemd.
De term "radar" is een Engelse afkorting (radio-detectie en -bereik), die werd gelanceerd in 1941, maar die lang onafhankelijk is geworden en in de meeste talen van de wereld is ingevoerd.
De uitvinding van de radar is zeker een mijlpaal. De moderne wereld is moeilijk voorstelbaar zonder radarstations. Ze worden gebruikt in de luchtvaart, in zeetransport, met behulp van radarweer wordt voorspeld, overtreders van verkeersregels worden gedetecteerd, het aardoppervlak wordt gescand. Radarsystemen (RLK) hebben hun toepassing gevonden in de ruimtevaartindustrie en navigatiesystemen.
Echter, de meest gebruikte radar gevonden in militaire aangelegenheden. Deze technologie is oorspronkelijk gemaakt voor militaire doeleinden en bereikte het stadium van praktische implementatie vlak voor het begin van de Tweede Wereldoorlog. Alle grootste landen die actief deelnemen aan dit conflict (en niet zonder resultaat) gebruikten radars voor verkenning en detectie van vijandelijke schepen en vliegtuigen. Het is veilig om te zeggen dat het gebruik van radar de uitkomst van verschillende iconische veldslagen heeft beslist, zowel in Europa als in het Pacific-theater van vijandelijkheden.
Tegenwoordig worden radars gebruikt om een extreem breed scala aan militaire taken op te lossen, van het volgen van de lancering van intercontinentale ballistische raketten tot artillerie verkenning. Elk vliegtuig, elke helikopter, oorlogsschip heeft zijn eigen radarcomplex. Radars zijn de basis van het luchtverdedigingssysteem. Het nieuwste radarcomplex met een gefaseerde antenne-array zal worden geïnstalleerd op de veelbelovende Russische tank "Armata". Over het algemeen is de diversiteit van moderne radar verbazingwekkend. Dit zijn compleet verschillende apparaten, die verschillen in grootte, kenmerken en doel.
Het is veilig om te zeggen dat Rusland vandaag een van de erkende wereldleiders is in de ontwikkeling en productie van radarstations. Voordat we echter spreken over trends in de ontwikkeling van radarsystemen, moeten we een paar woorden zeggen over de principes van radarwerking en over de geschiedenis van radarsystemen.
Hoe werkt radar?
Een locatie is een methode (of proces) om de locatie van iets te bepalen. Dienovereenkomstig is radiolocatie een methode voor het detecteren van een object of object in de ruimte met behulp van radiogolven, die worden uitgezonden en ontvangen door een apparaat dat radar of radar wordt genoemd.
Het fysieke werkingsprincipe van de primaire of passieve radar is vrij eenvoudig: het zendt radiogolven de ruimte in, die worden gereflecteerd door omringende objecten en keren terug in de vorm van gereflecteerde signalen. Door ze te analyseren, kan de radar een object op een bepaald punt in de ruimte detecteren en ook de belangrijkste kenmerken ervan weergeven: snelheid, hoogte, grootte. Elke radar is een complex radiografisch apparaat dat uit vele componenten bestaat.
De samenstelling van elke radar omvat drie hoofdelementen: de signaalzender, antenne en ontvanger. Alle radarstations kunnen in twee grote groepen worden verdeeld:
- Schakelen;
- continue actie.
Een pulsradarzender zendt gedurende een korte tijd (een fractie van een seconde) elektromagnetische golven uit, het volgende signaal wordt pas verzonden nadat de eerste puls terugkeert en de ontvanger binnengaat. Pulsherhalingsfrequentie - een van de belangrijkste kenmerken van de radar. Radars met lage frequentie zenden enkele honderden pulsen per minuut.
De antenne van een pulsradar werkt zowel bij de ontvangst als bij de overdracht. Nadat het signaal is uitgezonden, wordt de zender een tijdje uitgeschakeld en wordt de ontvanger ingeschakeld. Na zijn ontvangst is het omgekeerde proces.
Pulse radar heeft zowel nadelen als voordelen. Ze kunnen het bereik van meerdere doelen tegelijk bepalen, zoals een radar eenvoudig kan doen met één antenne, de indicatoren van dergelijke apparaten zijn eenvoudig. Het signaal van een dergelijke radar zou echter een vrij groot vermogen moeten hebben. Je kunt ook toevoegen dat alle moderne volgradar wordt uitgevoerd door het pulspatroon.
In gepulseerde radarstations worden meestal magnetrons of bewegende golflampen als signaalbron gebruikt.
De radarantenne stelt het elektromagnetische signaal scherp en verzendt het, neemt de gereflecteerde puls op en verzendt deze naar de ontvanger. Er zijn radars waarin de ontvangst en transmissie van een signaal worden gemaakt door verschillende antennes, en ze kunnen zich op een aanzienlijke afstand van elkaar bevinden. Radarantenne kan elektromagnetische golven in een cirkel uitzenden of in een bepaalde sector werken. De radarstraal kan spiraalvormig of kegelvormig zijn. Indien nodig kan de radar het bewegende doel volgen en er voortdurend op wijzen met behulp van speciale systemen.
De functie van de ontvanger is om de ontvangen informatie te verwerken en over te zetten naar het scherm van waaruit de operator het leest.
Naast gepulseerde radar zijn er continue radars die constant elektromagnetische golven uitstralen. Dergelijke radarstations gebruiken in hun werk het Doppler-effect. Het ligt in het feit dat de frequentie van een elektromagnetische golf die wordt gereflecteerd door een object dat de signaalbron nadert hoger zal zijn dan van een wegschuifobject. De frequentie van de uitgezonden puls blijft ongewijzigd. Radars van dit type lossen geen vaste objecten op, hun ontvanger neemt alleen golven op met een frequentie die hoger of lager is dan wordt uitgezonden.
Een typische Doppler-radar is een radar die door de verkeerspolitie wordt gebruikt om de snelheid van voertuigen te bepalen.
Het hoofdprobleem van radars met continue actie is de onmogelijkheid om ze te gebruiken om de afstand tot het object te bepalen, maar tijdens hun werking is er geen interferentie van vaste objecten tussen de radar en het doelwit of erachter. Bovendien is de Doppler-radar een vrij eenvoudig apparaat, wat genoeg is om signalen met een laag vermogen te bedienen. Er moet ook worden opgemerkt dat moderne radarstations met continue straling de mogelijkheid hebben om de afstand tot het object te bepalen. Dit wordt gedaan door de frequentie van de radar tijdens bedrijf te wijzigen.
Een van de belangrijkste problemen bij de werking van gepulste radar zijn storingen die afkomstig zijn van vaste objecten - in de regel is dit het aardoppervlak, bergen, heuvels. Wanneer pulsradars in de lucht van vliegtuigen in werking zijn, worden alle onderliggende objecten "verdoezeld" door een signaal dat wordt gereflecteerd vanaf het aardoppervlak. Als we het hebben over grond- of scheepsradarcomplexen, dan komt dit probleem voor hen tot uiting in de detectie van doelen op lage hoogte. Om dergelijke interferentie te elimineren, wordt hetzelfde Doppler-effect gebruikt.
Naast de primaire radar zijn er ook zogenaamde secundaire radars, die in vliegtuigen worden gebruikt om vliegtuigen te identificeren. De samenstelling van dergelijke radarsystemen omvat, naast de zender, antenne en ontvangende inrichting, ook een vliegtuigtransponder. Wanneer bestraald met een elektromagnetisch signaal, geeft de respondent aanvullende informatie over de hoogte, route, bordnummer en de nationaliteit.
Radarstations kunnen ook worden gedeeld door de lengte en frequentie van de golf waarbij ze werken. Om bijvoorbeeld het aardoppervlak te bestuderen, maar ook om op grote afstanden te werken, worden golven van 0,9-6 m (frequentie 50-330 MHz) en 0,3-1 m (frequentie 300-1000 MHz) gebruikt. Radar met een golflengte van 7,5-15 cm wordt gebruikt voor luchtverkeersleiding, en radar over de horizon van raketlanceringsdetectieposten werkt op golven met een lengte van 10 tot 100 meter.
Geschiedenis van radar
Het idee van radar verscheen bijna onmiddellijk na de ontdekking van radiogolven. In 1905 creëerde Christian Hülsmeier van Siemens, een Duits bedrijf, een apparaat dat grote metalen objecten kon detecteren met behulp van radiogolven. De uitvinder stelde voor om het op schepen te installeren, zodat ze botsingen konden vermijden in omstandigheden met slecht zicht. Rederijen zijn echter niet geïnteresseerd in het nieuwe apparaat.
Experimenten werden uitgevoerd met radar in Rusland. Aan het einde van de 19e eeuw ontdekte de Russische wetenschapper Popov dat metalen voorwerpen de verspreiding van radiogolven verhinderen.
Aan het begin van de 20er jaren slaagden de Amerikaanse ingenieurs Albert Taylor en Leo Yang erin een passerend schip te detecteren met behulp van radiogolven. De toestand van de radio-industrie was in die tijd echter zodanig dat het moeilijk was om industriële ontwerpen van radarstations te maken.
De eerste radarposten die konden worden gebruikt om praktische problemen op te lossen, verschenen in Engeland rond de jaren dertig. Deze apparaten waren erg groot, ze konden alleen op het land of op het dek van grote schepen worden geïnstalleerd. Pas in 1937 werd een prototype van een miniatuurradar gemaakt, dat in een vliegtuig kon worden geïnstalleerd. Aan het begin van de Tweede Wereldoorlog hadden de Britten een ontwikkelde keten van radarstations genaamd Chain Home.
Bezig met een veelbelovende nieuwe richting in Duitsland. Bovendien moet het, tevergeefs, worden gezegd. Al in 1935 kreeg de opperbevelhebber van de Duitse vloot, Reder, een functionerende radar met een elektronenbundelbeeldscherm te zien. Later werden op basis daarvan seriemonsters van de radar gemaakt: Seetakt voor de zeemachten en Freya voor luchtverdediging. In 1940 begon het Würzburg-radarcontrolesysteem het Duitse leger binnen te stromen.
Ondanks de overduidelijke prestaties van Duitse wetenschappers en ingenieurs op het gebied van radiolokalisatie, begon het Duitse leger radars later de Britten te gebruiken. Hitler en de top van het Reich beschouwden radars als uitsluitend defensieve wapens, die het overwinnende Duitse leger niet echt nodig had. Om deze reden hadden de Duitsers slechts acht Freya-radars ingezet tegen het begin van de strijd om Groot-Brittannië, hoewel ze qua eigenschappen minstens even goed waren als hun Britse tegenhangers. Over het algemeen kunnen we zeggen dat juist het succesvolle gebruik van radar grotendeels de uitkomst van de strijd om Groot-Brittannië en de daaropvolgende confrontatie tussen de Luftwaffe en de geallieerde luchtmacht in het luchtruim van Europa bepaald heeft.
Later creëerden de Duitsers op basis van het Würzburg-systeem een luchtverdedigingslijn, die de "Kammuber-lijn" werd genoemd. Met behulp van speciale troepen konden de geallieerden de geheimen van het werk van de Duitse radar ontrafelen, waardoor ze effectief konden worden geblokkeerd.
Ondanks het feit dat de Britten later in de "radar" race door de Amerikanen en Duitsers terechtkwamen, waren ze in staat om ze in te halen aan de finish en het begin van de Tweede Wereldoorlog te naderen met het meest geavanceerde vliegtuigradardetectiesysteem.
Al in september 1935 begonnen de Britten een netwerk van radarstations te bouwen, waaronder twintig radars vóór de oorlog. Het heeft de toegang tot de Britse eilanden aan de Europese kust volledig geblokkeerd. In de zomer van 1940 werd een resonerende magnetron gemaakt door Britse ingenieurs, die later de basis werd van radarstations in de lucht die op Amerikaanse en Britse vliegtuigen waren geïnstalleerd.
Werkzaamheden op het gebied van militaire radar werden uitgevoerd in de Sovjet-Unie. De eerste succesvolle experimenten met het detecteren van vliegtuigen met behulp van radar in de USSR werden uitgevoerd in het midden van de jaren '30. In 1939 werd de eerste radar RUS-1 goedgekeurd door het Rode Leger en in 1940 - de RUS-2. Beide stations werden in massaproductie gezet.
De Tweede Wereldoorlog toonde duidelijk het hoge rendement van het gebruik van radarstations. Daarom is na de voltooiing ervan de ontwikkeling van nieuwe radars een van de prioriteiten voor de ontwikkeling van militair materieel geworden. Na verloop van tijd ontvingen radars uit de lucht zonder uitzondering alle militaire vliegtuigen en schepen en werd de radar de basis voor luchtverdedigingssystemen.
Tijdens de Koude Oorlog hadden de Verenigde Staten en de USSR een nieuw vernietigend wapen - intercontinentale ballistische raketten. Het detecteren van de lancering van deze raketten is een kwestie van leven en dood geworden. Sovjetwetenschapper Nikolai Kabanov stelde het idee voor om korte radiogolven te gebruiken om vijandelijke vliegtuigen op lange afstanden te detecteren (tot drieduizend km). Het was vrij eenvoudig: Kabanov ontdekte dat radiogolven met een lengte van 10-100 meter in staat zijn om tegen de ionosfeer te botsen en doelen op het aardoppervlak te bestraffen, en op dezelfde manier naar de radar terugkeren.
Later, op basis van dit idee, werd radarherkenning over de horizon van de lancering van ballistische raketten ontwikkeld. Een voorbeeld van een dergelijke radar kan dienen als "Daryal" - een radarstation dat gedurende tientallen jaren de basis was van het waarschuwingssysteem voor rakettenlancering door de Sovjet-Unie.
Momenteel is een van de meest veelbelovende gebieden voor de ontwikkeling van radartechnologie de creatie van een phased array-radar (PAR). Dergelijke radars hebben niet één, maar honderden zenders van radiogolven, die worden bediend door een krachtige computer. Radiogolven die door verschillende bronnen in de KOPLAMPEN worden uitgezonden, kunnen elkaar versterken als ze in fase samenvallen of, omgekeerd, verzwakken.
Het phased array-radarsignaal kan elke gewenste vorm krijgen, het kan in de ruimte worden bewogen zonder de positie van de antenne zelf te veranderen, waarbij met verschillende stralingsfrequenties wordt gewerkt. Phased array-radar is veel betrouwbaarder en gevoeliger dan een radar met een conventionele antenne. Deze radars hebben echter nadelen: een groot probleem is de koeling van de radar met de KOPLAMP, bovendien zijn ze moeilijk te fabriceren en zijn ze duur.
Nieuwe radarstations met gefaseerde array worden geïnstalleerd op straaljagers van de vijfde generatie. Deze technologie wordt gebruikt in het Amerikaanse waarschuwingssysteem voor vroegtijdige waarschuwing. Radarcomplex met gefaseerde arrays zal worden geïnstalleerd op de nieuwste Russische tank "Armata". Opgemerkt moet worden dat Rusland een van de wereldleiders is in de ontwikkeling van radar met PAR.
