Hoje, a aviação é impensável sem radares. Uma estação de radar aerotransportado (BRLS) é um dos elementos mais importantes do equipamento rádio-eletrônico de uma aeronave moderna. De acordo com especialistas, em um futuro próximo as estações de radar continuarão sendo os principais meios de detectar, rastrear alvos e apontar armas guiadas para eles.
Tentaremos responder às dúvidas mais comuns sobre o funcionamento dos radares a bordo e contar como os primeiros radares foram criados e como as estações de radar promissoras podem surpreender.
1. Quando os primeiros radares apareceram a bordo?
A ideia de usar o radar em aviões surgiu alguns anos depois do surgimento dos primeiros radares terrestres. Em nosso país, a estação terrestre "Redut" tornou-se o protótipo da primeira estação de radar.
Um dos principais problemas era a colocação do equipamento no avião - o conjunto da estação com fontes de alimentação e cabos pesava cerca de 500 kg. Não era realista instalar tal equipamento em um caça monoposto daquela época, então foi decidido colocar a estação em um Pe-2 biposto.
A primeira estação de radar aerotransportada doméstica chamada "Gneiss-2" foi colocada em serviço em 1942. Em dois anos, mais de 230 estações Gneiss-2 foram produzidas. E no vitorioso 1945 Fazotron-NIIR, agora parte do KRET, começou a produção em série do radar de aeronaves Gneiss-5s. O alcance de detecção do alvo atingiu 7 km.
No exterior, o primeiro radar de aeronaves "AI Mark I" - britânico - foi colocado em serviço um pouco antes, em 1939. Devido ao seu grande peso, foi instalado em pesados caça-interceptores Bristol Beaufighter. Em 1940, um novo modelo, o AI Mark IV, entrou em serviço. Forneceu detecção de alvo a uma distância de até 5,5 km.
2. Em que consiste uma estação de radar aerotransportado?
Estruturalmente, o radar consiste em várias unidades removíveis localizadas no nariz da aeronave: um transmissor, um sistema de antena, um receptor, um processador de dados, um processador de sinal programável, consoles e controles e visores.
Hoje, quase todos os radares aerotransportados têm um sistema de antenas que consiste em um conjunto de antenas planas, Cassegrain e um conjunto de antenas em fase passiva ou ativa.
Os radares aerotransportados modernos operam em uma faixa de frequências diferentes e permitem a detecção de alvos aéreos com EPR (Effective Scattering Area) de um metro quadrado a uma distância de centenas de quilômetros, além de fornecer rastreamento de dezenas de alvos na passagem.
Além da detecção de alvos, hoje as estações de radar fornecem correção de rádio, atribuição de voo e designação de alvos para o uso de armas aerotransportadas guiadas, realizam mapeamento da superfície da Terra com resolução de até um metro e também resolvem tarefas auxiliares: seguindo o terreno, medindo sua própria velocidade, altitude, ângulo de deriva e outros. …
3. Como funciona um radar aerotransportado?
Hoje, os lutadores modernos usam radares Doppler de pulso. O próprio nome descreve o princípio de operação dessa estação de radar.
A estação de radar não funciona continuamente, mas com solavancos periódicos - impulsos. Nos localizadores de hoje, a transmissão de um pulso dura apenas alguns milionésimos de segundo, e as pausas entre os pulsos são de alguns centésimos ou milésimos de segundo.
Tendo encontrado qualquer obstáculo no caminho de sua propagação, as ondas de rádio se espalham em todas as direções e são refletidas de volta para a estação de radar. Ao mesmo tempo, o transmissor do radar é desligado automaticamente e o receptor de rádio começa a funcionar.
Um dos principais problemas com radares pulsados é livrar-se do sinal refletido de objetos estacionários. Por exemplo, para radares aerotransportados, o problema é que os reflexos da superfície da Terra obscurecem todos os objetos abaixo da aeronave. Essa interferência é eliminada usando o efeito Doppler, de acordo com o qual a frequência de uma onda refletida de um objeto que se aproxima aumenta e de um objeto que sai diminui.
4. O que as bandas X, K, Ka e Ku significam nas características do radar?
Hoje, a faixa de comprimentos de onda em que os radares aerotransportados operam é extremamente ampla. Nas características do radar, o alcance da estação é indicado em letras latinas, por exemplo, X, K, Ka ou Ku.
Por exemplo, o radar Irbis com um conjunto de antenas passivas em fase instalado em um caça Su-35 opera na banda X. Ao mesmo tempo, o alcance de detecção de alvos aéreos Irbis chega a 400 km.
A banda X é amplamente utilizada em aplicações de radar. Ele se estende de 8 a 12 GHz do espectro eletromagnético, ou seja, tem comprimentos de onda de 3,75 a 2,5 cm, por que tem esse nome? Existe uma versão que durante a Segunda Guerra Mundial a banda foi classificada e por isso recebeu o nome de X-band.
Todos os nomes de intervalos com a letra latina K no nome têm uma origem menos misteriosa - da palavra alemã kurz ("curto"). Essa faixa corresponde a comprimentos de onda de 1,67 a 1,13 cm. Em combinação com as palavras inglesas acima e abaixo, as bandas Ka e Ku receberam seus nomes, respectivamente, localizadas "acima" e "abaixo" da banda K.
Os radares de banda Ka são capazes de medições de curto alcance e resolução ultra-alta. Esses radares são frequentemente usados para controle de tráfego aéreo em aeroportos, onde a distância até a aeronave é determinada usando pulsos muito curtos - vários nanossegundos de comprimento.
A banda Ka é freqüentemente usada em radares de helicópteros. Como você sabe, para ser colocada em um helicóptero, uma antena de radar aerotransportado deve ser pequena. Diante desse fato, bem como da necessidade de uma resolução aceitável, utiliza-se a faixa de comprimento de onda milimetrada. Por exemplo, um helicóptero de combate Ka-52 Alligator está equipado com um sistema de radar Arbalet operando na banda Ka de oito milímetros. Este radar desenvolvido pela KRET oferece ao Alligator enormes oportunidades.
Assim, cada faixa tem suas próprias vantagens e, dependendo das condições de colocação e tarefas, o radar opera em diferentes faixas de frequência. Por exemplo, a obtenção de uma alta resolução no setor de visualização frontal realiza a banda Ka, e um aumento no alcance do radar de bordo torna a banda X possível.
5. O que é PAR?
Obviamente, para receber e transmitir sinais, qualquer radar precisa de uma antena. Para encaixá-lo em um avião, sistemas especiais de antena plana foram inventados, e o receptor e o transmissor estão localizados atrás da antena. Para ver diferentes alvos com o radar, a antena precisa ser movida. Como a antena do radar é bastante grande, ela se move lentamente. Ao mesmo tempo, o ataque simultâneo de vários alvos torna-se problemático, pois um radar com antena convencional mantém apenas um alvo no "campo de visão".
A eletrônica moderna tornou possível abandonar esse escaneamento mecânico em um radar aerotransportado. Está organizada da seguinte forma: uma antena plana (retangular ou circular) é dividida em células. Cada uma dessas células contém um dispositivo especial - um deslocador de fase, que pode alterar a fase da onda eletromagnética que entra na célula por um determinado ângulo. Os sinais processados das células são enviados ao receptor. É assim que você pode descrever o funcionamento de uma antena phased array (PAA).
Para ser mais preciso, um arranjo de antenas semelhante com muitos elementos de deslocamento de fase, mas com um receptor e um transmissor, é chamado de FAROL passivo. A propósito, o primeiro caça do mundo equipado com um radar passivo phased array é o nosso MiG-31 russo. Foi equipado com uma estação de radar "Zaslon" desenvolvida pelo Instituto de Pesquisa de Engenharia de Instrumentos. Tikhomirov.
6. Para que serve AFAR?
A antena de matriz ativa de fase (AFAR) é o próximo estágio no desenvolvimento do passivo. Em tal antena, cada célula da matriz contém seu próprio transceptor. Seu número pode ultrapassar mil. Ou seja, se um localizador tradicional é uma antena separada, receptor, transmissor, então em AFAR, o receptor com o transmissor e a antena são "espalhados" em módulos, cada um dos quais contém uma fenda de antena, um deslocador de fase, um transmissor e um receptor.
Anteriormente, se, por exemplo, um transmissor estivesse avariado, o avião ficaria “cego”. Se na AFAR uma ou duas células, mesmo uma dúzia, são afetadas, o resto continua a funcionar. Esta é a principal vantagem do AFAR. Graças a milhares de receptores e transmissores, a confiabilidade e a sensibilidade da antena são aumentadas, e também se torna possível operar em várias frequências ao mesmo tempo.
Mas o principal é que a estrutura do AFAR permite que o radar resolva vários problemas em paralelo. Por exemplo, não só para servir dezenas de alvos, mas em paralelo com o levantamento do espaço, é muito eficaz para se defender de interferências, para interferir em radares inimigos e para mapear a superfície, obtendo mapas de alta resolução.
Aliás, a primeira estação de radar aerotransportado da Rússia com AFAR foi criada na empresa KRET, na corporação Fazotron-NIIR.
7. Qual estação de radar estará no caça PAK FA de quinta geração?
Entre os desenvolvimentos promissores do KRET estão o conformal AFAR, que pode caber na fuselagem de uma aeronave, bem como a chamada "smart" airframe skin. Nos caças de última geração, incluindo o PAK FA, ele se tornará, por assim dizer, um único localizador transceptor, fornecendo ao piloto informações completas sobre o que está acontecendo ao redor da aeronave.
O sistema de radar PAK FA consiste em um promissor AFAR de banda X no compartimento do nariz, dois radares laterais e um AFAR de banda L ao longo dos flaps.
Hoje, o KRET também está trabalhando no desenvolvimento de um radar de rádio-fóton para o PAK FA. A preocupação pretende criar um modelo em escala real da estação de radar do futuro até 2018.
As tecnologias fotônicas permitirão expandir as capacidades do radar - reduzir a massa em mais da metade e aumentar a resolução em dez vezes. Esses radares com arranjos de antenas de fase radio-óptica são capazes de fazer uma espécie de "imagem de raio-X" de aeronaves localizadas a uma distância de mais de 500 quilômetros, e dar-lhes uma imagem tridimensional detalhada. Essa tecnologia permite que você olhe dentro de um objeto, descubra que equipamento ele carrega, quantas pessoas estão nele e até mesmo ver seus rostos.
