Radarové stanice: historie a základní principy provozu

Moderní válka je rychlá a prchavá. Často vítězem v bitvě je ten, kdo jako první dokáže odhalit potenciální hrozbu a přiměřeně reagovat na ni. Po více než sedmdesát let byla radarová metoda založená na emisích radiových vln a evidenci jejich odrazů z různých objektů použita k hledání nepřítele na zemi, moři a vzduchu. Přístroje, které vysílají a přijímají takové signály, se nazývají radarové stanice (radary) nebo radary.

Termín "radar" je anglická zkratka (detekce a rozjížďování), která byla zahájena v roce 1941, ale již se stala samostatným slovem a vstoupila do většiny jazyků světa.

Vynález radaru je určitě orientační událostí. Moderní svět je těžké si představit bez radarových stanic. Používají se v letectví, v námořní dopravě, předpovídá se radarové počasí, zjistí se porušení dopravních pravidel, skenuje se zemský povrch. Radarové systémy (RLK) našly svou aplikaci v kosmickém průmyslu a navigačních systémech.

Nejrozšířenějším radarem nalezeným ve vojenských záležitostech. Je třeba říci, že tato technologie byla původně vytvořena pro vojenské potřeby a dosáhla stadia praktické implementace těsně před začátkem druhé světové války. Všechny největší země účastnící se tohoto konfliktu aktivně (a ne bez výsledku) používaly radary pro průzkum a odhalování nepřátelských lodí a letadel. Je bezpečné říci, že používání radaru rozhodlo o výsledku několika ikonických bojů v Evropě a v tichomořském divadle nepřátelství.

Dnes jsou radary používány k vyřešení extrémně širokého spektra vojenských úkolů, od sledování zahájení mezikontinentálních balistických raket k průzkumu dělostřelectva. Každé letadlo, vrtulník, válečná loď má vlastní radarový komplex. Radary jsou základem systému protivzdušné obrany. Nejnovější radarový komplex s fázovým anténním polem bude instalován na slibném ruském tanku "Armata". Obecně platí, že rozmanitost moderního radaru je úžasná. Jedná se o zcela odlišná zařízení, která se liší velikostí, vlastnostmi a účelem.

Je bezpečné říci, že dnes je Rusko jedním z uznávaných světových lídrů ve vývoji a výrobě radarových stanic. Předtím, než mluvíme o vývoji radarových systémů, je třeba říci pár slov o zásadách radarové operace, stejně jako o historii radarových systémů.

Jak funguje radar

Umístění je metoda (nebo proces) určující umístění něčeho. Podle toho je radiolokace metodou detekce objektu nebo objektu v prostoru pomocí rádiových vln, které jsou vysílány a přijímány zařízením nazývaným radar nebo radar.

Fyzikální princip fungování primárního nebo pasivního radaru je poměrně jednoduchý: vysílá radiové vlny do prostoru, které se odrážejí od okolních objektů a vracejí se do nich ve formě odražených signálů. Při jejich analýze je radar schopen detekovat objekt v určitém bodě prostoru a také ukázat jeho hlavní charakteristiky: rychlost, nadmořská výška, velikost. Jakýkoli radar je komplexní rádiové zařízení sestávající z mnoha komponent.

Kompozice libovolného radaru obsahuje tři hlavní prvky: vysílač signálu, anténu a přijímač. Všechny radarové stanice lze rozdělit do dvou velkých skupin:

  • impuls;
  • kontinuální akce.

Pulsní radarový vysílač vysílá elektromagnetické vlny na krátkou dobu (zlomek sekundy), další signál se vysílá teprve poté, co se první impuls vrátí a vstoupí do přijímače. Frekvence opakování impulsů - jedna z nejdůležitějších vlastností radaru. Nízkofrekvenční radary vysílají několik set pulzů za minutu.

Anténa pulzního radaru pracuje jak na recepci, tak na přenosu. Po vyslání signálu se vysílač po určitou dobu vypne a přijímač se zapne. Po jeho přijetí je reverzní proces.

Pulsní radar má jak nevýhody, tak i výhody. Mohou určovat rozsah několika cílů najednou, takový radar může snadno udělat s jednou anténou, ukazatele takových zařízení jsou jednoduché. Signál vysílaný tímto radarem by však měl mít spíše velkou sílu. Můžete také přidat, že všechny moderní sledovací radary prováděné pulsním vzorem.

V pulsních radarových stanicích se obvykle používají magnetrony nebo lampy s pojízdnými vlnami jako zdroj signálu.

Radarová anténa zaostří elektromagnetický signál a odešle jej, zvedne odražený puls a přenáší jej do přijímače. Tam jsou radary, v nichž přijímání a přenos signálu jsou vyrobeny různými anténami, a mohou být umístěny ve značně vzdálenosti od sebe. Radarová anténa může vyzařovat elektromagnetické vlny v kruhu nebo pracovat v určitém odvětví. Radarový paprsek může být spirálovitě nebo kuželovitě. V případě potřeby může radar sledovat pohyblivý terč a neustále na něj ukazovat pomocí speciálních systémů.

Funkce přijímače je zpracovávat přijaté informace a přenášet je na obrazovku, ze které je obsluha čte.

Kromě pulsního radaru existují kontinuální radary, které neustále vyzařují elektromagnetické vlny. Takové radarové stanice ve své práci používají Dopplerovský efekt. Spočívá v tom, že frekvence elektromagnetické vlny odrážející se od objektu, který se blíží k zdroji signálu, bude vyšší než u pohybujícího se objektu. Frekvence vyzařovaného impulzu zůstává nezměněna. Radary tohoto typu nepevňují pevné objekty, jejich přijímač přijímá pouze vlny s frekvencí vyšší nebo nižší než emise.

Typický Dopplerovský radar je radar, který používá dopravní policie k určení rychlosti vozidel.

Hlavním problémem radarů s nepřetržitým působením je nemožnost jejich použití k určení vzdálenosti objektu, ale během jejich provozu nedochází k rušení pevných objektů mezi radarem a cílem nebo za ním. Dopplerovský radar je navíc poměrně jednoduché zařízení, které stačí k provozu signálů s nízkým výkonem. Je třeba také poznamenat, že moderní radarové stanice s nepřetržitým zářením mají schopnost určit vzdálenost k objektu. To se provádí změnou frekvence radaru během provozu.

Jedním z hlavních problémů při provozu pulsního radaru jsou rušení, které přicházejí z pevných objektů - zpravidla to je povrch země, hory, kopce. Když pracují palubní radiolokátory letounů, všechny níže uvedené objekty jsou "zakryty" signálem odraženým od povrchu země. Když hovoříme o pozemních nebo plavebních radarových kompletech, pak se pro ně tento problém projevuje detekcí cílů létajících v malých nadmořských výškách. K odstranění takového rušení je použit stejný dopplerovský efekt.

Vedle primárního radaru existují také tzv. Sekundární radary, které se v letadlech používají k identifikaci letadel. Složení takových radarových systémů kromě vysílače, antény a přijímacího zařízení zahrnuje také transpondér letadla. Při ozařování elektromagnetickým signálem respondent vydává další informace o výšce, trase, čísle letadla a jeho národnosti.

Také radarové stanice mohou být děleny délkou a frekvencí vlny, na které pracují. Například pro studium povrchu Země a pro práci na významných vzdálenostech se používají vlny 0,9-6 m (frekvence 50-330 MHz) a 0,3-1 m (kmitočet 300-1000 MHz). Pro řízení letového provozu se používá radar s vlnovou délkou 7,5 až 15 cm a radar detekčních stanic na vypouštění střel přesahující horizont pracuje na vlnách o délce od 10 do 100 metrů.

Historie radaru

Myšlenka radaru se objevila téměř okamžitě po objevení rádiových vln. V roce 1905 vytvořil německý výrobce společnosti Siemens Christian Hülsmeier zařízení, které by mohlo detekovat velké kovové předměty pomocí rádiových vln. Vynálezce navrhl jeho instalaci na lodích, aby se vyhnuli kolizím v podmínkách špatné viditelnosti. Přepravní společnosti však nemají zájem o nové zařízení.

Experimenty byly prováděny s radarem v Rusku. Na konci 19. století objevil ruský vědec Popov, že kovové předměty brání šíření rádiových vln.

Na počátku 20. let se americkí inženýři Albert Taylor a Leo Yang podařilo odhalit průchodnou loď pomocí rádiových vln. Nicméně stav radio průmyslu v té době byl takový, že bylo obtížné vytvořit průmyslové návrhy radarových stanic.

První radarové stanice, které by mohly být použity k řešení praktických problémů, se objevily v Anglii kolem poloviny třicátých let. Tato zařízení byla velmi velká, mohly být instalovány pouze na zemi nebo na palubě velkých lodí. Teprve v roce 1937 byl vytvořen prototyp miniaturního radaru, který mohl být instalován na letadle. Na počátku druhé světové války měli Britové rozvinutý řetězec radarových stanic, nazvaný Chain Home.

Začínal slibným novým směrem v Německu. Navíc musí být řečeno neúspěšně. Již v roce 1935 byl velitelem německého loďstva Reder prokázán funkční radar s elektronovým paprskem. Později na základě toho byly vytvořeny sériové vzorky radaru: Seetakt pro námořní síly a Freya pro leteckou obranu. V roce 1940 začal do německé armády proudit radarový systém řízení radarů v Würzburgu.

Nicméně, navzdory zjevným úspěchům německých vědců a inženýrů v oblasti radiolokace, německá armáda začala používat radary později Britů. Hitler a vrchol říše považují radary za výhradně obranné zbraně, které vítězná německá armáda opravdu nepotřebovala. Právě z tohoto důvodu měli Němci na začátku bitvy o Británii pouze osm Freyových radarů, ačkoli pokud jde o jejich vlastnosti, byli alespoň stejně dobří jako jejich britští protějšky. Obecně lze říci, že právě úspěšné používání radaru značně ovlivnilo výsledek bitvy o Británii a následnou konfrontaci mezi Luftwaffe a spojeneckými leteckými silami na evropské obloze.

Později, Němci na základě systému Würzburg vytvořili linii protivzdušné obrany, která se nazvala linie "Kammuber". S využitím speciálních sil spojenci dokázali odhalit tajemství práce německého radaru, což jim umožnilo efektivně zablokovat.

Navzdory skutečnosti, že Britové vstoupili do "radarového" závodu později Američany a Němci, byli schopni předjet je na cílové čáře a přistupovat k začátku druhé světové války nejmodernějším detekčním systémem radaru.

Již v září 1935 začali Britové stavět síť radarových stanic, která před válkou zahrnovala dvacet radarů. Blokoval přístup k britským ostrovům z evropského pobřeží. V létě roku 1940 vytvořil rezonanční magnetron britští inženýři, kteří se později stali základem vzdušných radarových stanic instalovaných na amerických a britských letadlech.

Práce v oblasti vojenského radaru byla vedena v Sovětském svazu. První úspěšné pokusy o detekci letadel pomocí radaru v SSSR byly provedeny v polovině 30. let. V roce 1939 přijal první radar RUS-1 Rudá armáda a v roce 1940 RUS-2. Obě tyto stanice byly zařazeny do sériové výroby.

Druhá světová válka jasně ukázala vysokou účinnost používání radarových stanic. Proto se po jeho dokončení stala rozvoj nových radarů jednou z priorit rozvoje vojenského vybavení. Časem vysílající radary získaly bez výjimky všechny vojenské letadla a lodě a radar se stal základem pro systémy protivzdušné obrany.

Během studené války měly Spojené státy a SSSR novou destruktivní zbraň - mezikontinentální balistické střely. Detekce spuštění těchto raket se stala záležitostí života a smrti. Sovětský vědec Nikolai Kabanov navrhl myšlenku použití krátkých rádiových vln k detekci nepřátelských letounů na dlouhé vzdálenosti (až 3 tisíce km). Bylo to docela jednoduché: Kabanov zjistil, že rádiové vlny o délce 10-100 metrů jsou schopné odrazit ionosféru a ozařovat cíle na povrchu země a vrátit se stejným způsobem k radaru.

Později, na základě této myšlenky, bylo vyvinuto radarové rozpoznání startu balistických střel nad horizontem. Příklad takového radaru může sloužit jako "Daryal" - radarová stanice, která byla po několik desetiletí základem varovného systému sovětského startu raket.

V současné době je jednou z nejslibnějších oblastí pro vývoj radarové techniky vytvoření radarů s postupným uspořádáním (PAR). Takové radary nemají ani jeden, ale stovky vysílačů rádiových vln, které jsou ovládány výkonným počítačem. Rádiové vlny vysílané různými zdroji v SVĚTLOMETECH se mohou navzájem zesilovat, pokud se shodují ve fázi nebo naopak oslabují.

Radarový signál s fázovým uspořádáním může mít libovolný požadovaný tvar, může se pohybovat v prostoru bez změny polohy antény, pracující s různými frekvencemi záření. Radar s fázovým uspořádáním je mnohem spolehlivější a citlivější než radar s běžnou anténou. Nicméně tyto radary mají nevýhody: velkým problémem je chlazení radaru s HEADLIGHT, navíc jsou těžké vyrábět a jsou drahé.

Nové radarové stanice s fázovým polem jsou instalovány na stíhací stíhací letce páté generace. Tato technologie se používá v americkém systému včasného varování proti raketám. Radarový komplex s fázovými poli bude instalován na nejnovější ruský tank "Armata". Je třeba poznamenat, že Rusko je jedním z světových lídrů ve vývoji radaru s PAR.