Moderni rat je brz i prolazan. Često je pobjednik u bitci onaj koji je prvi u stanju otkriti potencijalnu prijetnju i na njega adekvatno reagirati. Već više od sedamdeset godina za traženje neprijatelja na kopnu, moru i zraku korištena je radarska metoda koja se temelji na emisiji radiovalova i registraciji njihovih refleksija iz različitih objekata. Uređaji koji šalju i primaju takve signale nazivaju se radarske stanice (radari) ili radari.
Pojam "radar" je engleska kratica (radio detekcija i rangiranje), koja je pokrenuta 1941., ali je odavno postala samostalna riječ i ušla u većinu svjetskih jezika.
Izum radara je zasigurno značajan događaj. Suvremeni svijet je teško zamisliti bez radarskih stanica. Koriste se u zrakoplovstvu, u pomorskom prijevozu, uz predviđanje radarskog vremena, otkrivaju prekršitelje prometnih propisa, skenira se zemljina površina. Radarski sustavi (RLK) pronašli su svoju primjenu u svemirskoj industriji i navigacijskim sustavima.
Međutim, najčešće korišten radar pronađen u vojnim poslovima. Treba reći da je ova tehnologija izvorno stvorena za vojne potrebe i dospjela u fazu praktične provedbe neposredno prije početka Drugog svjetskog rata. Sve najveće zemlje koje sudjeluju u ovom sukobu aktivno (a ne bez rezultata) koristile su radare za izviđanje i otkrivanje neprijateljskih brodova i zrakoplova. Može se sa sigurnošću reći da je korištenje radara odlučilo ishod nekoliko ikoničkih bitki kako u Europi, tako i na Pacifičkom teatru neprijateljstava.
Danas se radari koriste za rješavanje ekstremno širokog raspona vojnih zadataka, od praćenja lansiranja interkontinentalnih balističkih raketa do artiljerijskog izviđanja. Svaki zrakoplov, helikopter, ratni brod ima svoj radarski kompleks. Radari su temelj sustava protuzračne obrane. Najnoviji radarski kompleks s faznim antenskim nizom bit će instaliran na obećavajući ruski tenk "Armata". Općenito, raznolikost suvremenog radara je nevjerojatna. To su potpuno različiti uređaji koji se razlikuju po veličini, karakteristikama i svrsi.
Može se slobodno reći da je danas Rusija jedna od priznatih svjetskih lidera u razvoju i proizvodnji radarskih postaja. Međutim, prije nego što govorimo o trendovima u razvoju radarskih sustava, treba reći nekoliko riječi o principima rada radara, kao io povijesti radarskih sustava.
Kako radi radar
Lokacija je metoda (ili proces) određivanja lokacije nečega. Prema tome, radiolokacija je metoda otkrivanja objekta ili objekta u prostoru pomoću radiovalova, koji se emitiraju i primaju od uređaja nazvanog radar ili radar.
Fizički princip rada primarnog ili pasivnog radara je prilično jednostavan: prenosi radio valove u svemir, koji se reflektiraju od okolnih objekata i vraćaju se u njega u obliku reflektiranih signala. Analizirajući ih, radar je u stanju detektirati objekt na određenoj točki u prostoru, ali i pokazati svoje glavne karakteristike: brzinu, nadmorsku visinu, veličinu. Bilo koji radar je složeni radioinženjerski uređaj koji se sastoji od mnogih komponenti.
Sastav svakog radara uključuje tri glavna elementa: odašiljač signala, antenu i prijemnik. Sve radarske postaje mogu se podijeliti u dvije velike skupine:
- prebacivanje;
- kontinuirano djelovanje.
Pulsni radarski odašiljač emitira elektromagnetske valove kratko vrijeme (djelić sekunde), sljedeći signal šalje se tek nakon što se prvi impuls vrati i uđe u prijemnik. Frekvencija ponavljanja impulsa - jedna od najvažnijih karakteristika radara. Radari niske frekvencije šalju nekoliko stotina impulsa u minuti.
Antena impulsnog radara radi i na prijemu i na prijenosu. Nakon emitiranja signala, odašiljač se na neko vrijeme isključuje i prijemnik se uključuje. Nakon njegovog prijema je obrnuti proces.
Pulse radar ima i nedostatke i prednosti. Oni mogu odrediti raspon od nekoliko ciljeva odjednom, kao što radar lako može učiniti s jednom antenom, pokazatelji takvih uređaja su jednostavni. Međutim, signal koji emitira takav radar trebao bi imati prilično veliku snagu. Također možete dodati da su svi moderni radar za praćenje koji izvodi pulsni uzorak.
U pulsirajućim radarskim postajama kao izvor signala obično se koriste magnetroni ili svjetiljke s putujućim valovima.
Radarska antena fokusira elektromagnetski signal i šalje ga, prihvaća reflektirani puls i prenosi ga na prijemnik. Postoje radari u kojima su prijem i prijenos signala napravljeni od strane različitih antena, a mogu se nalaziti na značajnoj udaljenosti jedan od drugog. Radarska antena može emitirati elektromagnetske valove u krugu ili raditi u određenom sektoru. Radarska zraka može biti spiralno ili konusno oblikovana. Ako je potrebno, radar može pratiti pokretnu metu, stalno upućujući na nju uz pomoć posebnih sustava.
Funkcija prijemnika je obraditi primljene informacije i prenijeti ih na ekran s kojeg ga operater čita.
Osim pulsirajućeg radara, postoje kontinuirani radari koji stalno emitiraju elektromagnetske valove. Takve radarske postaje u svom radu koriste Doplerov efekt. Leži u činjenici da će frekvencija elektromagnetskog vala reflektiranog od objekta koji se približava izvoru signala biti viša nego od udaljenog objekta. Frekvencija emitiranog impulsa ostaje nepromijenjena. Radari ovog tipa ne popravljaju fiksne objekte, njihov prijemnik prima samo valove čija je frekvencija viša ili niža od emitirane.
Tipični Doppler radar je radar koji prometna policija koristi za određivanje brzine vozila.
Glavni problem radara s kontinuiranim djelovanjem je nemogućnost njihovog korištenja za određivanje udaljenosti do objekta, ali tijekom njihovog rada nema smetnji od fiksnih objekata između radara i cilja ili iza njega. Osim toga, Doppler radar je prilično jednostavan uređaj koji je dovoljan za upravljanje signalima male snage. Također treba napomenuti da moderne radarske postaje s kontinuiranim zračenjem imaju sposobnost utvrđivanja udaljenosti do objekta. To se postiže promjenom frekvencije radara tijekom rada.
Jedan od glavnih problema u radu pulsirajućeg radara su smetnje koje dolaze iz nepokretnih objekata - u pravilu, to je zemljina površina, planine, brda. Kada zračni pulsni radari zrakoplova rade, svi objekti ispod su "zaklonjeni" signalom koji se reflektira s površine Zemlje. Ako govorimo o tlu ili brodskim radarskim kompleksima, onda se za njih ovaj problem očituje u otkrivanju ciljeva koji lete na malim visinama. Da bi se uklonile takve smetnje, koristi se isti Dopplerov efekt.
Osim primarnog radara, postoje i tzv. Sekundarni radari koji se u zrakoplovu koriste za identifikaciju zrakoplova. Sastav takvih radarskih sustava, osim odašiljača, antene i prijemnog uređaja, također uključuje i transponder zrakoplova. Kada je ozračen elektromagnetskim signalom, ispitanik izdaje dodatne informacije o visini, ruti, broju ploče i nacionalnosti.
Također, radarske postaje mogu se podijeliti s duljinom i frekvencijom vala na kojem djeluju. Primjerice, za proučavanje površine Zemlje, kao i za rad na značajnim udaljenostima, koriste se valovi od 0.9-6 m (frekvencija 50-330 MHz) i 0.3-1 m (frekvencija 300-1000 MHz). Radar s valnom duljinom od 7,5-15 cm koristi se za kontrolu zračnog prometa, a radar za detekciju lansiranja rakete na horizontu radi na valovima dužine od 10 do 100 metara.
Povijest radara
Ideja o radaru pojavila se gotovo odmah nakon otkrića radio valova. Godine 1905. Christian Hülsmeier iz Siemensa, njemačka tvrtka, stvorila je uređaj koji bi radio-valovima mogao otkriti velike metalne predmete. Izumitelj je predložio ugradnju na brodove kako bi se izbjegli sudari u uvjetima slabe vidljivosti. Međutim, brodske tvrtke nisu zainteresirane za novi uređaj.
Pokusi su provedeni radarima u Rusiji. Krajem 19. stoljeća ruski znanstvenik Popov otkrio je da metalni objekti sprečavaju širenje radiovalova.
Ranih 20-ih godina američki inženjeri Albert Taylor i Leo Yang uspjeli su otkriti prolazni brod koristeći radiovalove. Međutim, stanje radio industrije u to vrijeme bilo je takvo da je bilo teško stvoriti industrijski dizajn radarskih postaja.
Prve radarske postaje koje su se mogle koristiti za rješavanje praktičnih problema pojavile su se u Engleskoj sredinom tridesetih godina. Ti su uređaji bili vrlo veliki, mogli su se instalirati samo na kopnu ili na palubi velikih brodova. Tek 1937. godine stvoren je prototip minijaturnog radara koji se može instalirati na zrakoplov. Do početka Drugog svjetskog rata Britanci su imali razvijen lanac radarskih stanica Chain Home.
Angažiran u novom smjeru u Njemačkoj. Štoviše, mora se reći, neuspješno. Već 1935. godine vrhovnom zapovjedniku njemačke flote, Rederu, prikazan je radarski radar s prikazom elektronskog snopa. Kasnije, na temelju toga su stvoreni serijski uzorci radara: Seetakt za pomorske snage i Freya za protuzračne obrane. Godine 1940. Würzburški radarski sustav kontrole vatre počeo je teći u njemačku vojsku.
Međutim, unatoč očitim postignućima njemačkih znanstvenika i inženjera na području radiolokacije, njemačka vojska je počela koristiti radare kasnije britanske. Hitler i vrh Reicha smatrali su radare isključivo obrambenim oružjem, koje pobjednička njemačka vojska nije trebala. Zbog toga su Nijemci imali samo osam Freya radara raspoređenih do početka bitke za Britaniju, iako su po svojim karakteristikama bili jednako dobri kao njihovi britanski kolege. Općenito možemo reći da je upravo uspješna uporaba radara u velikoj mjeri odredila ishod bitke za Britaniju i sukob između Luftwaffea i savezničkih zračnih snaga na nebu Europe.
Kasnije su Nijemci na temelju Würzburgskog sustava stvorili liniju protuzračne obrane, koja se nazivala "linija Kammuber". Koristeći specijalne snage, saveznici su mogli otkriti tajne rada njemačkog radara, što ih je omogućilo da ih učinkovito zaglavi.
Unatoč činjenici da su Britanci kasnije ušli u "radarsku" utrku Amerikanaca i Nijemaca, uspjeli su ih prestići na ciljnoj liniji i pristupiti početku Drugog svjetskog rata najnaprednijim sustavom detekcije zrakoplova.
Već u rujnu 1935. Britanci su počeli graditi mrežu radarskih stanica, koje su prije rata uključivale dvadeset radara. Potpuno je blokirao pristup britanskim otocima s europske obale. U ljeto 1940. britanski inženjeri stvorili su rezonantni magnetron, koji je kasnije postao temelj zrakoplovnih radarskih postaja instaliranih na američkim i britanskim zrakoplovima.
Rad u području vojnog radara proveden je u Sovjetskom Savezu. Prvi uspješni eksperimenti na otkrivanju zrakoplova korištenjem radara u SSSR-u provedeni su sredinom 30-ih godina. Godine 1939. prvi je radar RUS-1 usvojila Crvena armija, a 1940. RUS-2. Obje ove stanice stavljene su u masovnu proizvodnju.
Drugi svjetski rat jasno je pokazao visoku učinkovitost korištenja radarskih postaja. Stoga je, nakon njegova završetka, razvoj novih radara postao jedan od prioriteta za razvoj vojne opreme. S vremenom su zrakoplovni radari bez iznimke primili sve vojne zrakoplove i brodove, a radar je postao temelj sustava protuzračne obrane.
Tijekom Hladnog rata, Sjedinjene Države i SSSR imali su novo destruktivno oružje - interkontinentalne balističke rakete. Otkrivanje lansiranja tih raketa postalo je pitanje života i smrti. Sovjetski znanstvenik Nikolaj Kabanov predložio je ideju korištenja kratkih radiovalova za otkrivanje neprijateljskih zrakoplova na velikim udaljenostima (do 3 tisuće km). Bilo je sasvim jednostavno: Kabanov je otkrio da radio valovi duljine 10-100 metara mogu odbiti ionosferu i ozračiti mete na površini zemlje, vraćajući se na isti način radaru.
Kasnije, na temelju te ideje, razvijeni su horizontalni radari detekcije lansiranja balističkih raketa. Primjer takvog radara može poslužiti kao "Daryal" - radarska postaja koja je nekoliko desetljeća bila osnova sovjetskog sustava upozorenja za lansiranje raketa.
Trenutno je jedno od najperspektivnijih područja za razvoj radarske tehnologije stvaranje radara s faznim nizom (PAR). Takvi radari nemaju jedan, nego stotine emitera radiovalova, kojima upravlja moćno računalo. Radio-valovi koje emitiraju različiti izvori u prednjim svjetlima mogu se međusobno pojačati ako se poklapaju u fazi ili, obrnuto, slabe.
Radarski signal faznog niza može se dati bilo kojem željenom obliku, može se pomicati u prostoru bez mijenjanja položaja same antene, radeći s različitim frekvencijama zračenja. Radar s faznim nizom mnogo je pouzdaniji i osjetljiviji od radara s konvencionalnom antenom. Međutim, ti radari imaju nedostatke: veliki problem je hlađenje radara s prednjim svjetlom, pored toga, oni su teški za proizvodnju i skupi su.
Nove radarske postaje s faznim nizom ugrađene su na borbene zrakoplove pete generacije. Ta se tehnologija koristi u američkom sustavu ranog upozoravanja o raketama. Radarski kompleks s faznim nizovima bit će instaliran na najnoviji ruski tenk "Armata". Valja napomenuti da je Rusija jedan od svjetskih lidera u razvoju radara s PAR-om.
