Moderná vojna je rýchla a prchavá. Často víťaz v boji je ten, kto je prvý, ktorý dokáže odhaliť potenciálnu hrozbu a adekvátne reagovať na nej. Viac ako sedemdesiat rokov sa radarová metóda založená na emisii rádiových vĺn a registráciu ich odrazov z rôznych objektov použila na hľadanie nepriateľa na zemi, v mori a vo vzduchu. Zariadenia, ktoré vysielajú a prijímajú takéto signály, sa nazývajú radarové stanice (radary) alebo radary.
Termín "radar" je anglická skratka (rádiová detekcia a meranie vzdialenosti), ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 1941, ale už dlho sa stala samostatným slovom a vstúpila do väčšiny jazykov sveta.
Vynález radaru je určite medzníkom. Moderný svet je ťažké si predstaviť bez radarových staníc. Používajú sa v leteckej doprave, v námornej doprave, predpovedá radarové počasie, zistia sa porušovatelia dopravných predpisov, skenuje sa zemský povrch. Radarové systémy (RLK) našli svoju aplikáciu v kozmickom priemysle a navigačných systémoch.
Najpoužívanejší radar sa však nachádza vo vojenských záležitostiach. Treba povedať, že táto technológia bola pôvodne vytvorená pre vojenské potreby a dosiahla štádium praktickej implementácie tesne pred začiatkom druhej svetovej vojny. Všetky najväčšie krajiny zúčastňujúce sa na tomto konflikte aktívne (a nie bez výsledku) používali radary na prieskum a detekciu nepriateľských lodí a lietadiel. Je bezpečné povedať, že používanie radaru rozhodlo o výsledkoch niekoľkých kultových bojov v Európe aj v tichomorskom divadle nepriateľstva.
Dnes sú radary používané na riešenie veľmi širokého spektra vojenských úloh, od sledovania spustenia medzikontinentálnych balistických rakiet na delostrelecké prieskumy. Každé lietadlo, vrtuľník, vojenská loď má vlastný radarový komplex. Radary sú základom systému protivzdušnej obrany. Najnovší radarový komplex s fázovaným anténnym poľom bude inštalovaný na sľubnom ruskom tanku "Armata". Vo všeobecnosti je rozmanitosť moderného radaru úžasná. Jedná sa o úplne odlišné zariadenia, ktoré sa líšia veľkosťou, vlastnosťami a účelom.
Je bezpečné povedať, že dnes Rusko je jedným z uznávaných svetových lídrov vo vývoji a výrobe radarových staníc. Predtým, než hovoríme o trendoch vo vývoji radarových systémov, treba povedať niekoľko slov o zásadách radarovej prevádzky, ako aj o histórii radarových systémov.
Ako funguje radar
Miesto je metóda (alebo proces) určovania polohy niečoho. Podľa toho je rádiolokácia metóda detekcie objektu alebo objektu v priestore pomocou rádiových vĺn, ktoré sú vysielané a prijímané zariadením nazývaným radar alebo radar.
Fyzikálny princíp fungovania primárneho alebo pasívneho radaru je pomerne jednoduchý: prenáša rádiové vlny do priestoru, ktoré sa odrážajú od okolitých objektov a vrátia sa do neho vo forme odrazených signálov. Pri analýze je radar schopný detegovať objekt na určitom mieste v priestore a tiež zobraziť jeho hlavné charakteristiky: rýchlosť, nadmorskú výšku, veľkosť. Každý radar je komplexné rádiové zariadenie pozostávajúce z mnohých komponentov.
Kompozícia akéhokoľvek radaru obsahuje tri hlavné prvky: signálny vysielač, anténu a prijímač. Všetky radarové stanice možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín:
- prepínanie;
- kontinuálna činnosť.
Pulzný radarový vysielač vysiela elektromagnetické vlny na krátku dobu (zlomok sekundy), ďalší signál sa vysiela až po návrate prvého impulzu a vniknutí do prijímača. Frekvencia opakovania impulzov - jedna z najdôležitejších vlastností radaru. Nízkofrekvenčné radary posielajú niekoľko stoviek impulzov za minútu.
Anténa pulzného radaru funguje ako pri príjme, tak pri prenose. Po vyslaní signálu sa vysielač na chvíľu vypne a prijímač sa zapne. Po jeho prijatí je opačný proces.
Pulzný radar má obe nevýhody a výhody. Môžu určiť rozsah niekoľkých cieľov naraz, takýto radar môže ľahko robiť s jednou anténou, ukazovatele takýchto zariadení sú jednoduché. Signál vysielaný takýmto radarom by však mal mať dosť veľkú silu. Môžete tiež dodať, že všetky moderné sledovacie radar vykonané pulzným vzorom.
V pulzných radarových staniciach sa zvyčajne používajú ako zdroj signálu magnetróny alebo lampy s pohyblivou vlnou.
Radarová anténa sústreďuje elektromagnetický signál a odošle ho, zoberie odrazený impulz a odovzdá ho do prijímača. Existujú radary, v ktorých je príjem a prenos signálu vytvorené rôznymi anténami a môžu byť umiestnené v značnej vzdialenosti od seba. Radarová anténa môže vyžarovať elektromagnetické vlny v kruhu alebo pracovať v určitom sektore. Radarový lúč môže mať špirálový alebo kužeľovitý tvar. Ak je to potrebné, radar môže sledovať pohyblivý terč, neustále naň ukazovať pomocou špeciálnych systémov.
Funkcia prijímača je spracovávať prijaté informácie a prenášať ich na obrazovku, z ktorej ich obsluha číta.
Okrem pulzného radaru existujú kontinuálne radary, ktoré neustále vyžarujú elektromagnetické vlny. Také radarové stanice v práci používajú Dopplerov efekt. Spočíva v tom, že frekvencia elektromagnetickej vlny odrazenej od objektu, ktorý pristupuje k zdroju signálu, bude vyššia ako frekvencia pohybujúceho sa objektu. Frekvencia vyžarovaného impulzu zostáva nezmenená. Radary tohto typu nefixujú fixné objekty, ich prijímač zachytáva len vlny s vyššou alebo nižšou frekvenciou, než je vyžarovaná.
Typický Dopplerov radar je radar, ktorý používa dopravná polícia na určenie rýchlosti vozidiel.
Hlavným problémom radarov s nepretržitým pôsobením je nemožnosť ich použitia na určenie vzdialenosti od objektu, ale počas ich činnosti nedochádza k rušeniu pevných objektov medzi radarom a terčom alebo za ním. Naviac, Dopplerov radar je pomerne jednoduché zariadenie, ktoré stačí na ovládanie signálov s nízkym výkonom. Treba tiež poznamenať, že moderné radarové stanice s nepretržitým žiarením majú schopnosť určiť vzdialenosť od objektu. Toto sa vykonáva zmenou frekvencie radaru počas prevádzky.
Jedným z hlavných problémov pri prevádzke pulzného radaru sú interferencie, ktoré pochádzajú z pevných objektov - spravidla je to zemský povrch, hory, kopce. Keď pracujú palubné rádiolokátory lietadiel, všetky nižšie uvedené objekty sú "zakryté" signálom odrazeným od zemského povrchu. Ak hovoríme o pozemných alebo lodných radarových komplexoch, potom sa pre nich tento problém prejavuje v detekcii cieľov lietajúcich v nízkych nadmorských výškach. Na odstránenie takéhoto rušenia sa používa ten istý dopplerovský efekt.
Okrem primárneho radaru sú tu aj tzv. Sekundárne radary, ktoré sa používajú v lietadlách na identifikáciu lietadiel. Zloženie takýchto radarových systémov obsahuje okrem vysielača, antény a prijímacieho zariadenia aj transpondér lietadla. Pri ožiarení elektromagnetickým signálom respondent vydá ďalšie informácie o výške, trase, čísle dosky a jej národnosti.
Rovnako radarové stanice môžu byť rozdelené podľa dĺžky a frekvencie vlny, na ktorej pracujú. Napríklad na štúdium povrchu Zeme a na prácu na významných vzdialenostiach sa používajú vlny 0,9-6 m (frekvencia 50-330 MHz) a 0,3-1 m (frekvencia 300-1000 MHz). Na riadenie letovej prevádzky sa používa radar s vlnovou dĺžkou 7,5 - 15 cm a radar rozprašovacích staníc detekcie rakiet nad horizontom pracuje na vlnách s dĺžkou od 10 do 100 metrov.
História radaru
Myšlienka radaru sa objavila takmer okamžite po objavení rádiových vĺn. V roku 1905 vytvoril nemecký podnik Christian Hülsmeier spoločnosť Siemens, ktorá dokáže detekovať veľké kovové predmety pomocou rádiových vĺn. Vynálezca navrhol nainštalovať ho na lodiach, aby sa vyhli kolíziám v podmienkach slabej viditeľnosti. Námorné spoločnosti však nemajú záujem o nové zariadenie.
Experimenty boli vykonané s radarom v Rusku. Na konci 19. storočia zistil ruský vedec Popov, že kovové predmety zabraňujú šíreniu rádiových vĺn.
Na začiatku 20. storočia dokázali americkí inžinieri Albert Taylor a Leo Yang odhaliť prechádzajúcu loď pomocou rádiových vĺn. Avšak stav rozhlasového priemyslu v tom čase bol taký, že bolo ťažké vytvoriť priemyselné vzory radarových staníc.
Prvé radarové stanice, ktoré by mohli byť použité na riešenie praktických problémov, sa objavili v Anglicku okolo polovice tridsiatych rokov. Tieto zariadenia boli veľmi veľké, mohli byť inštalované iba na pevnine alebo na palube veľkých lodí. Iba v roku 1937 bol vytvorený prototyp miniatúrneho radaru, ktorý by mohol byť inštalovaný na lietadle. Na začiatku druhej svetovej vojny mali Britskí vyvinuté reťazce radarových staníc s názvom Chain Home.
Začal sľubným novým smerom v Nemecku. Navyše, musíme povedať, neúspešne. Už v roku 1935 bol vrchný veliteľ nemeckej flotily Reder preukázaný funkčný radar s displejom s elektrónovým lúčom. Neskôr na základe toho boli vytvorené sériové vzorky radaru: Seetakt pre námorné sily a Freya pre vzdušnú obranu. V roku 1940 sa do nemeckej armády dostal radarový systém riadenia požiaru v meste Würzburg.
Napriek zjavným úspechom nemeckých vedcov a inžinierov v oblasti rádiolokácie však nemecká armáda začala používať radary neskôr Britov. Hitler a vrchol Ríše považovali radary za výlučne obranné zbrane, ktoré viktoriánska armáda skutočne nepotrebovala. Práve z tohto dôvodu mali Nemci len osem freyských radarov rozmiestnených na začiatku bitky o Britániu, hoci z hľadiska ich vlastností boli aspoň tak dobrí ako ich britskí protějšky. Vo všeobecnosti možno povedať, že to bolo práve úspešné používanie radaru, ktoré do veľkej miery určilo výsledok bitky o Britániu a následnú konfrontáciu medzi Luftwaffe a spojeneckými vzdušnými silami v Európe.
Neskôr si Nemci na základe systému Würzburg vytvorili leteckú obrannú linku, ktorá sa nazývala "linka Kammüber". Pomocou špeciálnych síl mohli spojenci odhaliť tajomstvá nemeckého radaru, čo im umožnilo efektívne zaseknúť.
Napriek tomu, že Briti vstúpili do radarového preteku neskôr Američania a Nemci, dokázali ich predbehnúť na cieľovej čiare a pristupovali k začiatku druhej svetovej vojny s najpokročilejším detekčným systémom lietadiel.
Už v septembri 1935 Brit začali budovať sieť radarových staníc, ktoré pred vojnou zahŕňali dvadsať radarov. Úplne zablokoval prístup na britské ostrovy z európskeho pobrežia. V lete 1940 vytvoril rezonančný magnetrón britskí inžinieri, ktorí sa neskôr stali základom vzdušných radarových staníc inštalovaných na amerických a britských lietadlách.
Práca v oblasti vojenského radaru prebiehala v Sovietskom zväze. Prvé úspešné pokusy o detekcii lietadiel pomocou radaru v ZSSR boli vykonané v polovici 30. rokov. V roku 1939 prijal prvý radar RUS-1 červená armáda av roku 1940 RUS-2. Obe tieto stanice boli umiestnené do sériovej výroby.
Druhá svetová vojna jasne ukázala vysokú efektivitu používania radarových staníc. Preto sa po jeho dokončení stáva vývoj nových radarov jednou z priorít rozvoja vojenského vybavenia. V priebehu času letecké rádiolokátory získali bez výnimky všetky vojenské lietadlá a lode a radar sa stal základom systémov protivzdušnej obrany.
Počas studenej vojny mali Spojené štáty a ZSSR novú deštruktívnu zbraň - medzikontinentálne balistické strely. Zistenie, že sa tieto rakety objavili, sa stalo záležitosťou života a smrti. Sovietský vedec Nikolai Kabanov navrhol myšlienku používať krátke rádiové vlny na detekciu nepriateľských lietadiel na dlhé vzdialenosti (až 3 tisíc km). Bolo to celkom jednoduché: Kabanov zistil, že rádiové vlny s dĺžkou 10-100 metrov sú schopné odraziť ionosféru a ožarovať ciele na povrchu zeme, vrátiť sa rovnako k radaru.
Neskôr sa na základe tejto myšlienky vyvinul radarový detekčný systém pri spustení balistických rakiet cez horizont. Príklad takého radaru môže slúžiť ako "Daryal" - radarová stanica, ktorá bola už niekoľko desaťročí základom varovného systému sovietskeho spustenia rakiet.
V súčasnosti je jednou z najsľubnejších oblastí rozvoja radarovej technológie vytvorenie radarov s fázovým zoskupením (PAR). Také radary nemajú ani jeden, ale stovky vysielačov rádiových vĺn, ktoré sú ovládané silným počítačom. Rádiové vlny vyžarované rôznymi zdrojmi v SVETLOMETÁCH sa môžu navzájom zosilňovať, ak sa zhodujú vo fáze alebo naopak oslabujú.
Radarový signál s fázovým zoskupením môže byť daný akýmkoľvek požadovaným tvarom, môže sa pohybovať v priestore bez toho, aby sa zmenila poloha samotnej antény, pracujúca s rôznymi frekvenciami žiarenia. Radar s postupným zoskupením je oveľa spoľahlivejší a citlivejší ako radar s bežnou anténou. Avšak tieto radary majú nevýhody: veľkým problémom je chladenie radaru s HEADLIGHT, navyše sa ťažko vyrábajú a sú drahé.
Nové radarové stanice s fázovým poľom sú inštalované na piatej generácii stíhacích lietadiel. Táto technológia sa používa v americkom systéme včasného varovania proti raketám. Radarový komplex s fázovými poliami bude inštalovaný na najnovšej ruskej nádrži "Armata". Treba poznamenať, že Rusko je jedným zo svetových lídrov vo vývoji radarov s PAR.
