Aujourd'hui, l'aviation est impensable sans radars. Une station radar aéroportée (BRLS) est l'un des éléments les plus importants de l'équipement radio-électronique d'un aéronef moderne. Selon les experts, dans un avenir proche, les stations radar resteront le principal moyen de détecter, de suivre les cibles et de pointer des armes guidées sur elles.
Nous tenterons de répondre aux questions les plus courantes sur le fonctionnement des radars à bord et raconterons comment les premiers radars ont été créés et comment des stations radar prometteuses peuvent surprendre.
1. Quand les premiers radars sont-ils apparus à bord ?
L'idée d'utiliser des radars dans les avions est venue quelques années après l'apparition des premiers radars au sol. Dans notre pays, la station au sol "Redut" est devenue le prototype de la première station radar.
L'un des principaux problèmes était le placement de l'équipement dans l'avion - l'ensemble de la station avec les alimentations et les câbles pesait environ 500 kg. Il n'était pas réaliste d'installer un tel équipement sur un chasseur monoplace de l'époque, il a donc été décidé de placer la station sur un Pe-2 biplace.
La première station radar aéroportée domestique appelée « Gneiss-2 » a été mise en service en 1942. En deux ans, plus de 230 stations Gneiss-2 ont été produites. Et en 1945, le Fazotron-NIIR, qui fait maintenant partie de KRET, a commencé la production en série du radar d'avion Gneiss-5s. La portée de détection de la cible a atteint 7 km.
A l'étranger, le premier radar d'avion "AI Mark I" - britannique - a été mis en service un peu plus tôt, en 1939. En raison de son poids élevé, il a été installé sur les chasseurs-intercepteurs lourds Bristol Beaufighter. En 1940, un nouveau modèle, l'AI Mark IV, est entré en service. Il a permis de détecter des cibles à une distance allant jusqu'à 5,5 km.
2. En quoi consiste une station radar aéroportée ?
Structurellement, le radar se compose de plusieurs unités amovibles situées dans le nez de l'avion: un émetteur, un système d'antenne, un récepteur, un processeur de données, un processeur de signal programmable, des consoles, des commandes et des affichages.
Aujourd'hui, presque tous les radars aéroportés ont un système d'antenne composé d'un réseau d'antennes à fentes plates, d'une antenne Cassegrain, d'un réseau d'antennes passives ou actives en phase.
Les radars aéroportés modernes fonctionnent dans une gamme de fréquences différentes et permettent de détecter des cibles aériennes avec un EPR (Effective Scattering Area) d'un mètre carré à une distance de centaines de kilomètres, et assurent également le suivi de dizaines de cibles dans le passage.
En plus de la détection de cibles, les stations radars fournissent aujourd'hui une correction radio, une affectation de vol et une désignation de cible pour l'utilisation d'armes aéroportées guidées, effectuent une cartographie de la surface de la Terre avec une résolution allant jusqu'à un mètre et résolvent également des tâches auxiliaires: suivre les terrain, en mesurant sa propre vitesse, altitude, angle de dérive et autres. …
3. Comment fonctionne un radar aéroporté ?
Aujourd'hui, les chasseurs modernes utilisent des radars Doppler à impulsions. Le nom lui-même décrit le principe de fonctionnement d'une telle station radar.
La station radar ne fonctionne pas en continu, mais avec des à-coups périodiques - des impulsions. Dans les localisateurs d'aujourd'hui, la transmission d'une impulsion ne dure que quelques millionièmes de seconde, et les pauses entre les impulsions sont de quelques centièmes ou millièmes de seconde.
Après avoir rencontré un obstacle sur le chemin de leur propagation, les ondes radio se dispersent dans toutes les directions et sont réfléchies par celle-ci vers la station radar. Dans le même temps, l'émetteur radar s'éteint automatiquement et le récepteur radio commence à fonctionner.
L'un des principaux problèmes des radars pulsés est de se débarrasser du signal réfléchi par les objets fixes. Par exemple, pour les radars aéroportés, le problème est que les réflexions de la surface de la terre obscurcissent tous les objets sous l'avion. Cette interférence est éliminée grâce à l'effet Doppler, selon lequel la fréquence d'une onde réfléchie par un objet qui s'approche augmente, et d'un objet sortant elle diminue.
4. Que signifient les bandes X, K, Ka et Ku dans les caractéristiques radar ?
Aujourd'hui, la gamme de longueurs d'onde dans lesquelles fonctionnent les radars aéroportés est extrêmement large. Dans les caractéristiques du radar, la portée de la station est indiquée en lettres latines, par exemple, X, K, Ka ou Ku.
Par exemple, le radar Irbis avec un réseau d'antennes passives en phase installé sur un chasseur Su-35 fonctionne dans la bande X. Dans le même temps, la portée de détection des cibles aériennes Irbis atteint 400 km.
La bande X est largement utilisée dans les applications radar. Il s'étend de 8 à 12 GHz du spectre électromagnétique, c'est-à-dire des longueurs d'onde de 3,75 à 2,5 cm. Pourquoi est-il ainsi nommé ? Il existe une version selon laquelle pendant la Seconde Guerre mondiale, le groupe a été classé et a donc reçu le nom de X-band.
Tous les noms de gammes avec la lettre latine K dans le nom ont une origine moins mystérieuse - du mot allemand kurz ("court"). Cette gamme correspond à des longueurs d'onde de 1,67 à 1,13 cm. En combinaison avec les mots anglais ci-dessus et en dessous, les bandes Ka et Ku ont obtenu leurs noms, respectivement, situés "au-dessus" et "au-dessous" de la bande K.
Les radars en bande Ka sont capables d'effectuer des mesures à courte portée et à ultra-haute résolution. De tels radars sont souvent utilisés pour le contrôle du trafic aérien dans les aéroports, où la distance à l'avion est déterminée à l'aide d'impulsions très courtes - plusieurs nanosecondes de longueur.
La bande Ka est souvent utilisée dans les radars d'hélicoptères. Comme vous le savez, pour être placée sur un hélicoptère, une antenne radar aéroportée doit être petite. Compte tenu de ce fait, ainsi que de la nécessité d'une résolution acceptable, la gamme de longueurs d'onde millimétriques est utilisée. Par exemple, un hélicoptère de combat Ka-52 Alligator est équipé d'un système radar Arbalet fonctionnant dans la bande Ka de huit millimètres. Ce radar développé par KRET offre à l'Alligator de formidables opportunités.
Ainsi, chaque gamme a ses propres avantages, et selon les conditions de placement et les tâches, le radar fonctionne dans différentes gammes de fréquences. Par exemple, l'obtention d'une haute résolution dans le secteur de la vision vers l'avant réalise la bande Ka, et une augmentation de la portée du radar embarqué rend la bande X possible.
5. Qu'est-ce que le PAR ?
Évidemment, pour recevoir et transmettre des signaux, tout radar a besoin d'une antenne. Pour l'installer dans un avion, des systèmes spéciaux d'antenne plate ont été inventés, et le récepteur et l'émetteur sont situés derrière l'antenne. Pour voir différentes cibles avec le radar, l'antenne doit être déplacée. Comme l'antenne radar est assez massive, elle se déplace lentement. Dans le même temps, l'attaque simultanée de plusieurs cibles devient problématique, car un radar avec une antenne classique ne garde qu'une seule cible dans le "champ de vision".
L'électronique moderne a permis d'abandonner un tel balayage mécanique dans un radar aéroporté. Elle est agencée comme suit: une antenne plate (rectangulaire ou circulaire) est divisée en cellules. Chacune de ces cellules contient un dispositif spécial - un déphaseur, qui peut changer la phase de l'onde électromagnétique qui pénètre dans la cellule selon un angle donné. Les signaux traités des cellules sont envoyés au récepteur. Voici comment vous pouvez décrire le fonctionnement d'une antenne à réseau phasé (PAA).
Pour être plus précis, un réseau d'antennes similaire avec de nombreux éléments déphaseurs, mais avec un récepteur et un émetteur, est appelé PHARE passif. Soit dit en passant, le premier chasseur au monde équipé d'un radar à commande de phase passif est notre MiG-31 russe. Il était équipé d'une station radar "Zaslon" développée par le Research Institute of Instrument Engineering. Tikhomirov.
6. A quoi sert l'AFAR ?
L'antenne réseau à commande de phase active (AFAR) est la prochaine étape dans le développement du passif. Dans une telle antenne, chaque cellule du réseau contient son propre émetteur-récepteur. Leur nombre peut dépasser mille. C'est-à-dire que si un localisateur traditionnel est une antenne, un récepteur et un émetteur séparés, alors dans AFAR, le récepteur avec l'émetteur et l'antenne sont "dispersés" en modules, dont chacun contient une fente d'antenne, un déphaseur, un émetteur et un récepteur.
Auparavant, si, par exemple, un émetteur était en panne, l'avion devenait « aveugle ». Si en AFAR une ou deux cellules, voire une dizaine, sont touchées, les autres continuent de fonctionner. C'est l'atout majeur de l'AFAR. Grâce à des milliers de récepteurs et d'émetteurs, la fiabilité et la sensibilité des antennes sont augmentées, et il devient également possible de fonctionner à plusieurs fréquences à la fois.
Mais l'essentiel est que la structure de l'AFAR permette au radar de résoudre plusieurs problèmes en parallèle. Par exemple, non seulement pour desservir des dizaines de cibles, mais parallèlement au relevé de l'espace, il est très efficace pour se défendre contre les interférences, interférer avec les radars ennemis et cartographier la surface, en obtenant des cartes à haute résolution.
Soit dit en passant, la première station radar aéroportée en Russie avec AFAR a été créée dans l'entreprise KRET, dans la société Fazotron-NIIR.
7. Quelle station radar sera sur le chasseur PAK FA de cinquième génération ?
Parmi les développements prometteurs de KRET figurent l'AFAR conforme, qui peut s'intégrer dans le fuselage d'un avion, ainsi que la peau de cellule dite « intelligente ». Dans les chasseurs de prochaine génération, y compris le PAK FA, il deviendra, pour ainsi dire, un seul localisateur d'émetteur-récepteur, fournissant au pilote des informations complètes sur ce qui se passe autour de l'avion.
Le système radar PAK FA se compose d'un AFAR en bande X prometteur dans le compartiment du nez, de deux radars latéraux et d'un AFAR en bande L le long des volets.
Aujourd'hui, KRET travaille également au développement d'un radar radio-photon pour le PAK FA. L'entreprise entend créer une maquette grandeur nature de la station radar du futur d'ici 2018.
Les technologies photoniques permettront d'étendre les capacités du radar - de réduire la masse de plus de moitié, et de décupler la résolution. De tels radars avec des réseaux d'antennes radio-optiques en phase sont capables de faire une sorte d'« image aux rayons X » d'avions situés à une distance de plus de 500 kilomètres, et de leur donner une image tridimensionnelle détaillée. Cette technologie vous permet de regarder à l'intérieur d'un objet, de savoir quel équipement il transporte, combien de personnes s'y trouvent et même de voir leurs visages.
