Модерната война е бърза и мимолетна. Често победител в битката е този, който първи може да открие потенциална заплаха и да реагира адекватно на него. В продължение на повече от седемдесет години за търсене на враг на сушата, морето и въздуха е използван радарен метод, основан на излъчването на радиовълни и записването на техните отражения от различни обекти. Устройства, които изпращат и получават такива сигнали, се наричат радарни станции (радари) или радари.
Терминът "радар" е английска абревиатура (радиолокация и радиолокация), която стартира през 1941 г., но отдавна се превърна в независима дума и влезе в повечето езици на света.
Изобретяването на радара със сигурност е забележително събитие. Съвременният свят е трудно да си представим без радарни станции. Те се използват в авиацията, в морския транспорт, с помощта на радарно време се предвижда, откриват се нарушители на правилата за движение, сканира се земната повърхност. Радарните системи (РЛК) са намерили своето приложение в космическата индустрия и навигационните системи.
Въпреки това, най-широко използваните радар намерени във военните дела. Трябва да се каже, че тази технология първоначално е била създадена за военни нужди и е достигнала етапа на практическа реализация точно преди началото на Втората световна война. Всички най-големи страни, участващи в този конфликт, активно (и не без резултат) използват радари за разузнаване и откриване на вражески кораби и самолети. Може със сигурност да се каже, че използването на радар реши резултата от няколко емблематични битки както в Европа, така и в Тихоокеанския театър на военните действия.
Днес радарите се използват за решаване на изключително широк спектър от военни задачи, от проследяване на стартирането на междуконтинентални балистични ракети до артилерийско разузнаване. Всеки самолет, хеликоптер, военен кораб има собствен радарен комплекс. Радарите са в основата на системата за противовъздушна отбрана. Най-новият радарен комплекс с фазова антенна решетка ще бъде инсталиран на обещаващия руски резервоар "Армата". Като цяло, разнообразието на съвременния радар е невероятно. Това са напълно различни устройства, които се различават по размер, характеристики и предназначение.
Може да се каже, че днес Русия е един от признатите световни лидери в разработването и производството на радарни станции. Въпреки това, преди да говорим за тенденциите в развитието на радарните системи, трябва да се каже няколко думи за принципите на радарната работа, както и за историята на радарните системи.
Как работи радарът
Мястото е метод (или процес) за определяне на местоположението на нещо. Съответно, радиолокацията е метод за откриване на обект или обект в пространството, използвайки радиовълни, които се излъчват и получават от устройство, наречено радар или радар.
Физическият принцип на работа на първичния или пасивния радар е доста прост: той предава радиовълни в космоса, които се отразяват от околните обекти и се връщат към него под формата на отразени сигнали. Анализирайки ги, радарът може да открие обект в определена точка в пространството, както и да покаже основните си характеристики: скорост, надморска височина, размер. Всеки радар е сложно радиотехническо устройство, състоящо се от много компоненти.
Съставът на всеки радар включва три основни елемента: предавател на сигнали, антена и приемник. Всички радарни станции могат да бъдат разделени на две големи групи:
- Преминаване;
- непрекъснато действие.
Импулсният радар предавател излъчва електромагнитни вълни за кратък период от време (част от секундата), следващият сигнал се изпраща само след като първият импулс се върне и влезе в приемника. Честотата на повторение на импулса - една от най-важните характеристики на радара. Нискочестотните радари изпращат няколко стотин пулса в минута.
Антената на импулсен радар работи както при приемане, така и при прехвърляне. След като сигналът се излъчи, предавателят се изключва за известно време и приемникът се включва. След неговото приемане е обратният процес.
Импулсният радар има както недостатъци, така и предимства. Те могат да определят обхвата на няколко цели едновременно, като този радар лесно може да направи с една антена, индикаторите на такива устройства са прости. Въпреки това, сигналът, излъчван от такъв радар, трябва да има доста голяма мощност. Можете също така да добавите, че всички съвременни радар за проследяване, изпълнявани от пулса модел.
В импулсни радарни станции обикновено се използват магнетрони или лампи с подвижна вълна като източник на сигнал.
Радарната антена фокусира електромагнитния сигнал и го изпраща, улавя отразения импулс и я предава на приемника. Има радари, в които приемането и предаването на сигнал се извършва от различни антени и те могат да бъдат разположени на значително разстояние един от друг. Радарната антена може да излъчва електромагнитни вълни в кръг или да работи в определен сектор. Радарният лъч може да бъде спираловидно или конусовиден. Ако е необходимо, радарът може да наблюдава движещата се цел, постоянно насочвайки към него с помощта на специални системи.
Функцията на приемника е да обработи получената информация и да я прехвърли на екрана, от който се чете от оператора.
В допълнение към импулсен радар има непрекъснати радари, които постоянно излъчват електромагнитни вълни. Такива радарни станции в своята работа използват ефекта на Доплер. Тя се състои във факта, че честотата на електромагнитна вълна, отразена от обект, който се приближава към източника на сигнала, ще бъде по-висока, отколкото от отдалечаващ се обект. Честотата на излъчения импулс остава непроменена. Радарите от този тип не фиксират фиксирани обекти, а приемникът им улавя само вълни с честота по-висока или по-ниска от излъчваната.
Типичен доплеров радар е радар, който се използва от пътната полиция за определяне скоростта на превозните средства.
Основният проблем на радарите с непрекъснато действие е невъзможността да се използват за определяне на разстоянието до обекта, но по време на експлоатацията им няма намеса от фиксирани обекти между радара и целта или зад нея. В допълнение, Доплеровият радар е доста просто устройство, което е достатъчно, за да работят сигнали с ниска мощност. Трябва също да се отбележи, че съвременните радарни станции с непрекъсната радиация имат способността да определят разстоянието до обекта. Това става чрез промяна на честотата на радара по време на работа.
Един от основните проблеми при работата на импулсни радари са смущения, които идват от фиксирани обекти - като правило това е земната повърхност, планини, хълмове. Когато въздушните пулсови радари на самолети работят, всички обекти по-долу са „скрити“ от сигнал, отразен от земната повърхност. Ако говорим за земни или корабни радарни комплекси, то за тях този проблем се проявява в откриването на цели, които летят на ниски височини. За да се елиминира такава интерференция, се използва същият Доплеров ефект.
В допълнение към първичния радар има и така наречените вторични радари, които се използват в самолета за идентифициране на въздухоплавателни средства. Съставът на такива радарни системи, в допълнение към предавателя, антената и приемащото устройство, също включва транспондер на самолет. Когато се облъчва с електромагнитен сигнал, респондентът издава допълнителна информация за височината, маршрута, номера на борда и неговата националност.
Също така, радарните станции могат да бъдат разделени по дължината и честотата на вълната, в която работят. Например, за изучаване на повърхността на Земята, както и за работа на значителни разстояния, се използват вълни от 0,9-6 m (честота 50-330 MHz) и 0,3-1 m (честота 300-1000 MHz). Радар с дължина на вълната 7,5-15 cm се използва за контрол на въздушното движение, а над хоризонталния радар на станциите за откриване на ракети работят на вълни с дължина от 10 до 100 метра.
История на радара
Идеята за радар се появи почти веднага след откриването на радиовълните. През 1905 г., германската компания Кристиан Хюлсмайер от Siemens, създава устройство, което може да открива големи метални обекти чрез радиовълни. Изобретателят предложи да го инсталира на кораби, така че да могат да избегнат сблъсъци при лоша видимост. Но корабоплавателните компании не се интересуват от новото устройство.
Експериментите са проведени с радар в Русия. В края на 19-ти век руският учен Попов открива, че металните предмети предотвратяват разпространението на радиовълни.
В началото на 20-те години американските инженери Албърт Тейлър и Лео Ян успяха да открият минаващ кораб, използвайки радиовълни. Въпреки това, състоянието на радиоиндустрията по това време е било такова, че е трудно да се създадат промишлени дизайни на радарни станции.
Първите радарни станции, които можеха да се използват за решаване на практически проблеми, се появиха в Англия около средата на тридесетте години. Тези устройства са много големи, те могат да бъдат инсталирани само на сушата или на палубата на големи кораби. Само през 1937 г. е създаден прототип на миниатюрен радар, който може да бъде инсталиран на самолет. До началото на Втората световна война британците имат развита верига от радарни станции, наречена "Верижна къща".
Занимава се с нова перспектива в Германия. Нещо повече, трябва да се каже, безуспешно. Още през 1935 г. на главнокомандващия на германската флота Редер бе показан функциониращ радар с дисплей с електронно лъчение. По-късно на базата на него бяха създадени серийни образци на радара: Seetakt за военноморските сили и Freya за противовъздушна отбрана. През 1940 г. в немската армия започна да тече система за контрол на огъня във Вюрцбург.
Въпреки очевидните постижения на германските учени и инженери в областта на радиолокацията, германската армия започва да използва радари по-късно британците. Хитлер и върхът на Райха смятаха, че радарите са изключително отбранителни оръжия, които победоносната германска армия наистина не се нуждаеше. Поради тази причина германците са разполагали само с осем радара на Фрея в началото на битката за Великобритания, въпреки че по отношение на характеристиките си те са били поне толкова добри, колкото и британските им колеги. Като цяло можем да кажем, че именно успешното използване на радара до голяма степен определя резултата от битката за Великобритания и последващата конфронтация между Луфтвафе и съюзническите военновъздушни сили в небето на Европа.
По-късно германците на базата на Вюрцбургската система създадоха линия за противовъздушна отбрана, която се наричаше "линия на Каммубер". Използвайки специални сили, съюзниците успяха да разгадаят тайните на работата на германския радар, което им позволи ефективно да ги заглушат.
Въпреки факта, че британците влязоха в "радарната" надпревара по-късно от американците и германците, те успяха да ги настигнат на финалната линия и да приближат началото на Втората световна война с най-модерната система за откриване на радарни самолети.
Още през септември 1935 г. британците започнаха да изграждат мрежа от радарни станции, които преди войната включваха двадесет радара. Той напълно блокира подхода към Британските острови от европейското крайбрежие. През лятото на 1940 г. британски инженери създали резонансен магнетрон, който по-късно станал основата на бордови радарни станции, инсталирани на американски и британски самолети.
Работата в областта на военния радар се проведе в Съветския съюз. Първите успешни експерименти за откриване на самолети с радар в СССР са проведени в средата на 30-те години. През 1939 г. първият радар RUS-1 е приет от Червената армия, а през 1940 г. - RUS-2. И двете станции бяха пуснати в масово производство.
Втората световна война ясно показа високата ефективност на използването на радарни станции. Следователно, след приключването му, разработването на нови радари се превърна в един от приоритетите за развитие на военно оборудване. С течение на времето въздушно-десантните радари получиха без изключение всички военни самолети и кораби, а радарът стана основа за системите за противовъздушна отбрана.
По време на Студената война Съединените щати и СССР имаха ново разрушително оръжие - междуконтинентални балистични ракети. Откриването на пускането на тези ракети стана въпрос на живот и смърт. Съветският учен Николай Кабанов предложи идеята да се използват къси радиовълни за откриване на вражески самолети на дълги разстояния (до 3 хил. Км). Беше съвсем просто: Кабанов установи, че радиовълните с дължина 10-100 метра са способни да отскачат от йоносферата и да излъчват цели по повърхността на земята, връщайки се по същия начин до радара.
По-късно, въз основа на тази идея, бе разработено надхерритоново радарно откриване на пускането на балистични ракети. Пример за такъв радар може да служи като "Daryal" - радарна станция, която от няколко десетилетия е била в основата на съветската система за предупреждение за изстрелване на ракети.
Понастоящем една от най-обещаващите области за разработване на радарни технологии е създаването на радар с фазирана решетка (PAR). Такива радари имат не един, а стотици излъчватели на радиовълни, които се управляват от мощен компютър. Радиовълните, излъчвани от различни източници в предните фарове, могат да се усилват взаимно, ако те съвпадат на фаза, или обратно, отслабват.
Радарният сигнал с фазова решетка може да се зададе с всякаква желана форма, той може да бъде преместен в пространството, без да се променя положението на самата антена, работеща с различни честоти на излъчване. Радарът с фазова решетка е много по-надежден и чувствителен от радар с конвенционална антена. Въпреки това, тези радари имат недостатъци: голям проблем е охлаждането на радара с HEADLIGHT, в допълнение, те са трудни за производство и са скъпи.
Нови радарни станции с фазирана решетка са монтирани на изтребители от пето поколение. Тази технология се използва в американската система за ранно предупреждение. Радарният комплекс с фазови масиви ще бъде инсталиран на най-новия руски резервоар "Армата". Трябва да се отбележи, че Русия е един от световните лидери в разработването на радар с PAR.
