Бдително око: Фарове за боец

Амплитуда, изместване на фазата и дължина на вълната (честота) - основните характеристики на всяка вълна

По време на интерференция, в зависимост от дължината на вълната и разликата във фазите между тях, вълните взаимно се усилват или отслабват в различни точки в пространството

За първи път на изтребител: бордови радар на самолета Миг-31 с PFAR Zaslon

PFAR Irbis-E е инсталиран на самолети Су-35

Последно надникване: AFAR "Zhuk-AE" на MiG-35

Западните конкуренти имат свои собствени AFARs, например американската AN / APG-81, която се планира да бъде инсталирана на обещаващия F-35

Използвайки AFAR, можете също така да провеждате топографски проучвания на терена - без да се разсейвате от основната работа на радиолокационните радари (снимка, направена от AFAR AN / APG-81)

HEADLIGHTS се използват не само в самолети, но и на наземни радари (на снимката има многофункционален радар Don-2N) ...

... и на морски кораби - като четири 348 радара на китайския разрушител Хайкоу

Антени с фазова решетка (PAR) - най-важният инструмент за работа на съвременните радари и най-запаленото „око“ на съвременните изтребители. Заслужава да се отбележи, че FARs поставят два възможни типа на самолети - пасивни (например Zaslon - първият в света PFAR, инсталиран на изтребители Mig-31) и активни (например Zhuk-AE на новия Mig-35). Смята се, че AFAR е задължителен елемент на самолета от 5-то поколение. Но за да разберете какво е и как работи, трябва да започнете отдалеч.

Ключовата дума тук е „антена“. Спомнете си, че всяка антена е устройство за излъчване и приемане на радиовълни. Антените се използват както за комуникация, така и за откриване на вражеска техника. В най-простия случай антената работи по начин на прилеп, излъчвайки в космоса ултразвук, който не може да чуе ухото ни, което, отразявайки се от околните предмети, дава на животното представа за тях.

Така действаха първите радари, които защитаваха Британските острови от атаките на Луфтвафе: те излъчваха радио излъчване в космоса и „слушаха“ отразения сигнал. Според характеристиките на отражението е възможно математически да се изчислят някои свойства на обект, отразяващ радиовълна - например неговите координати. Оттогава обаче и науката, и технологиите направиха голяма крачка напред, а съвременните фарове не приличат повече на предците си, отколкото на нов компютър - криптографската машина Colossus (говорихме за това в статията „Британски колос“).

За разлика от обикновената антена, антенният масив представлява цял масив от стотици (а понякога и хиляди) отделни излъчватели. Всички тези излъчватели работят съгласувано, така че фазите на излъчваните от тях радиовълни се променят по сложен начин (оттук и дефиницията на „фазиран“).

Спомнете си, че радиовълната, както всяка друга вълна, е напречно трептене на електрическото и магнитното поле. И като всяко „прилично“ колебание, тя се характеризира с:

• Амплитуда, която определя "силата" на трептенията.

• Дължината на вълната и свързаната с нея честота на трептене. Тази стойност определя естеството на електромагнитната вълна. Радио вълните имат дължина на вълната от десети милиметър до десетки метра. За радари се използват дължини на вълната с дължина сантиметър, с честота около 3-30 GHz.

• Фаза - тоест състоянието на осцилаторната система в даден момент от време. Тъй като нашата дължина на вълната и честотата по принцип са постоянни, фазата на радарния сигнал показва текущото „положение“ на вълната в скалата на амплитудата.

От тези характеристики ни интересува особено фазата, или по-скоро разликата във фазите на трептенията. От училищния курс по физика си спомняме, че когато вълните се срещат в различни точки в пространството, те се намесват, тоест „рекомбинират“ помежду си в съответствие с разликата в техните фази в тези точки. Те могат едновременно взаимно да се подсилват и отслабват.

Завършете малко теоретично отклонение и се върнете към фаровете. Както си спомняме, всяка антена в масива излъчва отделно от останалите, но в хармония с тях - така че фазовата разлика на излъчваните от тях радиосигнали да може да се контролира - и следователно е възможно да се контролира намесата на вълните в точките в пространството, от което се нуждаем. По този начин веднага ще спечелим много предимства.

Първо, по наше желание можем да направим сигнала или широк, или много тясно фокусиран и по принцип да му дадем най-различната форма, от която се нуждаем. Това ни позволява значително да пестим енергия, засилвайки „сканирането“ само в области, които ни интересуват.

За да стесните лъча, можете, разбира се, да използвате обичайната хиперболична антена „чиния“, но инсталирането му в равнина е проблематично и контролирането на лъча изисква завъртане на цялата антена - и това не е лесна задача. Подобни антени по принцип се поставят на по-ранни самолети, но това е тромаво и бавно и ако започнете да въртите антената достатъчно бързо, неизбежно ще има проблеми с боравенето.

Това ни води до второто предимство на фаровете: за да променим посоката на радио лъча, не е необходимо да въртим самата фара: достатъчно е да променим фазовата разлика на сигналите, излъчвани от антените. Това означава, че не се изисква обемисто и сложно хидравлично оборудване, а загубата на време за завъртане на обемиста антена също се губи: фазовият контрол се контролира от електрониката, а тясно фокусираното „внимание“ на PARS е почти мигновено.

В същото време фара получава сигнал от всички посоки - но в някои от тях той става много по-чувствителен, което го прави особено полезен, да речем, за проследяване на открита цел. Това вече е нещо, което не е срамно да се слагате на който и да е самолет!

В началото за тази цел са използвани пасивни фазови антенни решетки (PFAR), които имат един емитер и един приемник. В клетките му са разположени не отделни излъчватели и приемници, а специални фазови превключватели, които, получавайки сигнал от емитера, променят фазата си при необходимост. Но по-модерен вариант е активен PAR (AFAR), всяка клетка от който има свой емитер и приемник, въпреки че, разбира се, всички работят под контрола на единен електронен център. Всяка клетка AFAR сама излъчва сигнал, контролиран от фаза и честота, а в най-сложните версии - по амплитуда.

За разлика от VFD, те са много по-чувствителни и надеждни: отказът на емитера или приемника не прави цялата AFAR безполезна купчина желязо, тя продължава да работи: в АФАР има стотици такива предаватели и приемници! Е, съвременните мощни компютри допълнително разширяват възможностите на този инструмент, което ви позволява едновременно да провеждате десетки цели, включително наземни - и дори да картографирате терена паралелно с основната работа.

Освен това става възможно да се работи с различна честота на излъчване, повишаване на имунитета срещу шум или, да речем, инсталиране на смущения с АФАР на противника: едната част от клетките работи като радар, а другата като заглушител. И накрая, те са по-икономични: при AFAR загубите на сигнал са големи по време на предаване към фазови превключватели, докато в AFAR те просто не са.

Разбира се, в това море от мед имаше място и доста дял катран. Основното главоболие за разработчиците на радари с AFAR е охлаждането. Такава маса излъчватели е изключително прегрята и дори при полет охлаждането на въздуха е напълно недостатъчно и трябва да използвате течна система, пълна със специални хладилни агенти.

Друг проблем е цената: в съвременните AFARs броят на отделните елементи от клетката достига стотици или дори 1-1, 5 хиляди. И ако всеки от тях не струва твърде много - да речем, няколко стотин долара - тогава общо взето всичко върви доста добре.

Препоръчано

Как да си направите машина за триониране: направете майсторски клас
2019
Какво крият: 7 тайни, които помагат да изплашат комарите
2019
Бактериите ще командват парада: на какво са способни микробите в нашето тяло
2019