כיום תעופה בלתי נתפסת ללא מכ"מים. תחנת מכ"ם מוטסת (BRLS) היא אחד המרכיבים החשובים ביותר בציוד הרדיו-אלקטרוני של מטוס מודרני. לדברי מומחים, בעתיד הקרוב תחנות המכ"ם יישארו האמצעי העיקרי לגילוי, מעקב אחר מטרות והכוונת אליהם נשק מודרך.
ננסה לענות על השאלות הנפוצות ביותר אודות הפעלת המכ"מים על הסיפון ולספר כיצד נוצרו המכ"מים הראשונים וכיצד תחנות מכ"ם מבטיחות יכולות להפתיע.
1. מתי הופיעו המכ מים הראשונים על הסיפון?
הרעיון להשתמש במכ"ם במטוסים הגיע כמה שנים לאחר הופעת המכ"מים הראשונים על הקרקע. בארצנו, תחנת הקרקע "Redut" הפכה לאב הטיפוס של תחנת המכ"ם הראשונה.
אחת הבעיות העיקריות הייתה הצבת הציוד במטוס - סט התחנה עם ספקי כוח וכבלים שקל כ -500 ק ג. לא היה מציאותי להתקין ציוד כזה על לוחם חד מושבי באותה תקופה, ולכן הוחלט למקם את התחנה על פי 2 מושבים.
תחנת המכ"ם הביתית הראשונה בשם "Gneiss-2" הוכנסה לשירות בשנת 1942. בתוך שנתיים הופקו יותר מ -230 תחנות Gneiss-2. ובמנצח Fazotron-NIIR 1945, כיום חלק מ- KRET, החל בייצור סדרתי של מכ"ם מטוסי Gneiss-5s. טווח גילוי היעד הגיע ל -7 ק"מ.
בחו"ל, מכ"ם המטוסים הראשון "AI Mark I" - בריטי - הועלה לשירות מעט קודם לכן, בשנת 1939. בשל משקלו הכבד, הוא הותקן על מיירטים לוחמים כבדים בריסטול ביופייטר. בשנת 1940 נכנס דגם חדש, ה- AI Mark IV, לשירות. הוא סיפק זיהוי מטרות במרחק של עד 5.5 ק"מ.
2. ממה מורכבת תחנת מכ ם מוטסת?
מבחינה מבנית המכ ם מורכב מכמה יחידות נשלפות הממוקמות באף המטוס: משדר, מערכת אנטנה, מקלט, מעבד נתונים, מעבד אותות הניתן לתכנות, קונסולות ובקרות ותצוגות.
כיום, כמעט בכל המכ מים המוטסים יש מערכת אנטנות המורכבת ממערך אנטנות מחורץ שטוח, אנטנת Cassegrain, מערך אנטנות פאסיבי או פעיל.
מכ מים מודרניים מוטסים פועלים בטווח תדרים שונים ומאפשרים לזהות מטרות אוויר עם EPR (שטח פיזור אפקטיבי) של מטר מרובע במרחק של מאות קילומטרים, ומספקות גם מעקב אחר עשרות מטרות במעבר.
בנוסף לאיתור מטרות, כיום תחנות מכ ם מספקות תיקון רדיו, הקצאת טיסה וייעוד מטרה לשימוש בנשק מוטס מונחות, מבצעות מיפוי של פני כדור הארץ ברזולוציה של עד מטר, וגם פותרות משימות עזר: בעקבות שטח, מדידת המהירות, הגובה, זווית הסחף שלו, ואחרים.
3. כיצד פועל מכ ם מוטס?
כיום, לוחמים מודרניים משתמשים במכ"מים של דופלר. השם עצמו מתאר את עקרון הפעולה של תחנת מכ"ם כזו.
תחנת המכ ם אינה פועלת ברציפות, אלא עם טלטולים תקופתיים - דחפים. באתרים כיום העברת הדופק נמשכת רק כמה מיליונים של שנייה, וההפסקות בין הפולסים הן כמה מאיות או אלפיות השנייה.
לאחר שפגשו כל מכשול בדרך להתפשטותם, גלי הרדיו מתפזרים לכל הכיוונים ומשתקפים ממנו חזרה לתחנת המכ"ם. במקביל, משדר המכ"ם נכבה אוטומטית ומקלט הרדיו מתחיל לפעול.
אחת הבעיות העיקריות עם מכ"מים דופקים היא להיפטר מהאות המוחזר מאובייקטים נייחים. לדוגמה, עבור מכ"מים מוטסים, הבעיה היא שהשתקפויות מפני כדור הארץ מסתירות את כל האובייקטים שמתחת למטוס. הפרעה זו מתבטלת באמצעות אפקט הדופלר, שלפיו תדירות הגל המשתקף מאובייקט מתקרב, ואובייקט יוצא היא פוחתת.
4. מה המשמעות של להקות X, K, Ka ו- Ku במאפייני המכ ם?
כיום, טווח אורכי הגל בהם פועלים מכ"מים מוטסים רחב ביותר. במאפייני המכ"ם, טווח התחנות מצוין באותיות לטיניות, למשל, X, K, Ka או Ku.
לדוגמה, מכ"ם אירביס עם מערך אנטנות פאסיבי בשלבים המותקן על לוחם Su-35 פועל בפס ה- X. במקביל, טווח הגילוי של מטרות האוויר של אירביס מגיע ל -400 ק"מ.
פס ה- X נמצא בשימוש נרחב ביישומי מכ"ם. הוא משתרע מ -8 עד 12 גיגה -הרץ של הספקטרום האלקטרומגנטי, כלומר הוא באורכי גל שבין 3.75 ל -2.5 ס"מ. מדוע הוא נקרא כך? יש גרסה שבמהלך מלחמת העולם השנייה הלהקה סווגה ולכן קיבלה את השם X-band.
לכל שמות הטווחים עם האות הלטינית K בשם יש מקור פחות מסתורי - מהמילה הגרמנית kurz ("קצר"). טווח זה מתאים לאורכי גל מ -1.67 עד 1.13 ס"מ. בשילוב עם המילים באנגלית למעלה ומתחת, להקות Ka ו- Ku קיבלו את שמותיהן בהתאמה, ממוקמות "מעל" ו"מתחת "להקת K.
מכ"מים מסוג Ka-band מסוגלים למדוד טווח קצר ומדידות ברזולוציה גבוהה במיוחד. מכ"מים כאלה משמשים לרוב לבקרת תעבורה אווירית בשדות תעופה, שם המרחק למטוס נקבע באמצעות פולסים קצרים מאוד - באורך מספר ננו -שניות.
להקת Ka משמשת לעתים קרובות במכ"מי מסוקים. כידוע, למיקום במסוק, אנטנת מכ"ם מוטסת חייבת להיות קטנה. בהתחשב בעובדה זו, כמו גם הצורך ברזולוציה מקובלת, טווח אורך הגל מילימטר משמש. לדוגמא, מסוק קרב תנין מסוג Ka-52 מצויד במערכת מכ"ם ארבלט הפועלת ברצועת קא-שמונה מילימטרים. מכ"ם זה שפותח על ידי KRET מספק לתנין הזדמנויות אדירות.
לפיכך, לכל טווח יתרונות משלו, ובהתאם לתנאי המיקום והמשימות, המכ"ם פועל בטווחי תדרים שונים. לדוגמה, השגת רזולוציה גבוהה בתחום הצפייה קדימה מממשת את ה- Ka-band, ועלייה בטווח המכ"ם המשולב מאפשרת את פס ה- X אפשרי.
5. מהו PAR?
ברור שכדי לקבל ולשדר אותות, כל מכ"ם צריך אנטנה. כדי להתאים אותו למטוס, הומצאו מערכות אנטנות שטוחות מיוחדות, והמקלט והמשדר ממוקמים מאחורי האנטנה. כדי לראות מטרות שונות עם המכ"ם, יש להזיז את האנטנה. מכיוון שאנטנת המכ"ם היא מסיבית למדי, היא נעה לאט. במקביל, ההתקפה בו זמנית של מספר מטרות הופכת לבעייתית, כי מכ"ם עם אנטנה קונבנציונלית שומר רק מטרה אחת ב"שדה הראייה ".
האלקטרוניקה המודרנית אפשרה לנטוש סריקה מכנית כזו במכ ם מוטס. הוא מסודר כדלקמן: אנטנה שטוחה (מלבנית או עגולה) מחולקת לתאים. כל תא כזה מכיל מכשיר מיוחד - מחליף פאזה, שיכול לשנות את שלב הגל האלקטרומגנטי שנכנס לתא בזווית נתונה. האותות המעובדים מהתאים נשלחים למקלט. כך תוכל לתאר את פעולתה של אנטנת מערך בשלבים (PAA).
ליתר דיוק, מערך אנטנות דומה עם אלמנטים רבים לשינוי פאזה, אך עם מקלט אחד ומשדר אחד, נקרא HEADLIGHT פסיבי. אגב, הלוחם הראשון בעולם המצויד במכ"ם מערך פאסיבי הוא ה- MiG-31 הרוסי שלנו. הוא היה מצויד בתחנת מכ"ם "זסלון" שפותחה על ידי מכון המחקר להנדסת מכשירים. טיכומירוב.
6. לשם מה נועד AFAR?
אנטנת מערך פעיל בשלבים (AFAR) היא השלב הבא בהתפתחות פסיבית. באנטנה כזו, כל תא במערך מכיל מקלט משדר משלו. מספרם עשוי לעלות על אלף. כלומר, אם איתור מסורתי הוא אנטנה נפרדת, מקלט, משדר, אז ב- AFAR "המקלט עם המשדר והאנטנה" מפוזרים "למודולים, שכל אחד מהם מכיל חריץ אנטנה, מחליף פאזה, משדר ו מקלט.
בעבר, אם למשל משדר לא תקין, המטוס יהפוך ל"עיוור ". אם ב- AFAR אחד או שניים תאים, אפילו תריסר, מושפעים, השאר ממשיכים לעבוד. זהו היתרון העיקרי של AFAR. הודות לאלפי מקלטים ומשדרים, האמינות והרגישות של האנטנות גדלות, וניתן גם לפעול במספר תדרים בו זמנית.
אך העיקר הוא שמבנה ה- AFAR מאפשר לרדאר לפתור מספר בעיות במקביל. למשל, לא רק לשרת עשרות מטרות, אלא במקביל לסקר החלל, הוא יעיל מאוד להתגונן מפני הפרעות, להפריע למכ מים של האויב ולמפות את פני השטח, קבלת מפות ברזולוציה גבוהה.
אגב, תחנת המכ ם האווירית הראשונה ברוסיה עם AFAR נוצרה במפעל KRET, בתאגיד Fazotron-NIIR.
7. איזו תחנת מכ ם תהיה בדור החמישי לוחם PAK FA?
בין ההתפתחויות המבטיחות של KRET ניתן למצוא את AFAR הקונפורמלית, שיכולה להתאים לגוף המטוס, כמו גם לעור מסגרת המטוס ה"חכמה ". בלוחמי הדור הבא, כולל ה- PAK FA, הוא יהפוך, כביכול, לאתר איתור מקלט יחיד, המספק לטייס מידע מלא על המתרחש סביב המטוס.
מערכת המכ"מים PAK FA מורכבת מ- AFAR פס-אקס מבטיח בתא האף, שני מכ"מים במבט צד, ו- L-band AFAR לאורך הדשים.
כיום KRET עובדת גם על פיתוח מכ"ם רדיו-פוטון עבור ה- PAK FA. החשש מתכוון ליצור מודל בקנה מידה מלא של תחנת המכ"ם של העתיד עד 2018.
טכנולוגיות פוטוניות יאפשרו להרחיב את יכולות המכ"ם - להפחית את המסה ביותר ממחצית ולהגדיל את הרזולוציה פי עשרה. מכ"מים כאלה עם מערכי אנטנות שלב רדיו-אופטי מסוגלים ליצור מעין "תמונת רנטגן" של מטוסים הממוקמים במרחק של יותר מ -500 קילומטרים, ולתת להם תמונה מפורטת בתלת מימד. טכנולוגיה זו מאפשרת לך להסתכל בתוך אובייקט, לברר איזה ציוד הוא נושא, כמה אנשים נמצאים בו ואפילו לראות את פניהם.
