رادارهای هواپایه

حسگر اصلی و چشمان یک جنگنده رادار نصب شونده در دماغه آن محسوب می‌شود بدون این حسگر دید یک جنگنده به دید بصری خلبان محدود خواهد شد! نخستین تلاش‌های بشر برای بکارگیری رادار در هواگردها به دوارن طلایی جنگ جهانی دوم باز می‌گردد در جایی که آلمانی‌ها به کمک رادارهای لیختنشتاین "Lichtenstein" و آمریکایی‌ها به کمک رادارهای APS-3 در واقع سعی داشتند هواگردهای دشمن را در نبردهای شبانه شناسایی کنند چراکه در این نبردها دید بصری خلبان عملاً ارزش عملیاتی برابری با دید یک موش کور پیدا می‌کردند!

رادار لیختنشتاین مجهز به آنتن‌های دایپل با طول موج کاری 70 الی 90 سانتیمتر

رادار APS-3 مجهز به آنتن سهموی با طول موج کاری 3 سانتیمتر

رادارهای هواپایه یا مستقر در فضا SBR با توجه به مانورپذیری بسیار بالا و نیز افق دید وسیع دارای برتری‌های فراون نسبت به رادارهای زمینی بوده و قادرند اهداف پروازی در ارتفاع پایین را که خارج از دید رادارهای زمینی حرکت می‌کنند و حتی اهداف زمینی را کشف و رهگیری کنند. یک رادار زمینی به طور معمول برد حداکثری 400 کیلومتری را در افق دیدی محدود پوشش می‌دهد در حالی که یک رادار هواپایه قادر است با افق دیدی مناسب بردی معادل 800 کیلومتر را پوشش دهد!

با این وجود این رادارها با توجه به محدودیت سازه‌ی مورد استفاده دارای محدودیت بوده و بکارگیری آنها به سادگی رادارهای زمینی و دریایی نیست. برخی محدودیت‌های بکارگیری رادارهای هواپایه عبارت‌اند از:
• محدودیت توان تولیدی توسط هواگرد
• دشواری خنک سازی رادار
• نیاز به طراحی خاص پوشش دماغه (رادوم) هواگرد (مقاومت مکانیکی، طراحی آیرودینامیک، عدم تضعیف امواج در ارسال و دریافت)
• حفظ سامانه از تغییرات شدید محیطی (دما، رطوبت و ...)
• نیاز به درجه اطمینان بسیار بالا
• محدودیت حجمی و وزنی سامانه با توجه به محدودیت ذاتی هواگردها

 

با توجه به محدودیت حجمی رادارها نمی‌توان هر باند فرکانسی دلخواهی را در رادارهای هواپایه بکار گرفت. در اکثر رادارهای هواپایه از باند فرکانسی X استفاده می‌شود. در تصویر زیر تفاوت تیوب فرستنده برای موج 300 و 80 میلیمتری را مشاهده می‌کنید:

علاوه بر آنچه گفته شد کلاتر بازگشتی به سمت رادارهای هواپایه بسیار قدرتمندتر از آن چیزی است که در رادارهای زمینی دیده می‌شوند علاوه بر این کلاتر در رادارهای هواپایه دارای گستره‌ی فرکانسی بزرگی است در حالی که در رادارهای زمین پایه فرکانس کلاتر تقریبا با فرکانس پالس‌های ارسالی یکسان است. (چرا؟) برای رهگیری اهداف در وجود چنین کلاتری دو مد کاری ویژه در این رادارها پیش بینی می‌شود که عبارت اند از:
• رهگیر اهداف زمینی Ground moving target indication GMTI
• رهگیر اهداف هوایی یا Airborne moving target indication AMTI
علاوه بر این رادارهای هواپایه قادرند به تصوریر برداری از عوارض و اهداف زمینی به کمک تکنیک‌ SAR بپردازند و یا به عنوان رادار نقشه برداری Ground mapping به کار گرفته شوند که در این حالت کلاتر عوارض زمینی برعکس سایر حالات مطلوب خواهد بود. ترکیب تکنیک SAR و GMTI در سال‌های اخیر جهشی اساسی در کنترل صحنه‌ی نبرد بوجود آورده است. این فن آوری کارکرد فوق العاده خود را در نبردهای معاصر من جمله عملیات طوفان صحرا به خوبی اثبات کرده است در جایی ایالات متحده قادر بود کوچکترین تحرک نیروی زمینی عراق را کشف کرده و نسبت به بمباران منطقه حضور آنها اقدام کند.

تکنیک GMTI بکار رفته جهت شناسایی تحرکات زمینی عراق

برای تهیه‌ی یک نقشه دقیق از زمین و عوارض موجود در آن لازم است از یک آنتن طویل استفاده کنیم اما همچنان که بیان کردیم هواگردها دارای محدودیات ذاتی وزن سازه هستند برای رفع این مشکل از تکنیک ردار دریچه مصنوعی یا SAR استفاده می‌شود. در این تکنیک هواگرد در حال حرکت اقدام به ارسال دریافت امواج کرده و بدین ترتیب یک آنتن طویل شبیه سازی می‌شود.

در تکنیک GMTI یا همان Ground moving target indication اهداف زمینی متحرک با توجه به شیفت داپلر فرکانس رادار و یا از طریق تشخیص امواج بازگشتی کشف و رهگیری می‌شوند. شایان ذکر است به علت سرعت بسیار پایین اهداف زمینی در مقایسه با هواگردها برای کشف این اهداف برخی تکنیک های خاص بکار گرفته می‌شود.

ترکیب GMTI و SAR

اما آنچه در سالهای اخیر تحولی مهم در رادارهای هواپایه بوجود آورده است متولد شدن رادارهای هواپایه‌ی آرایه فازی اسکن الکترونیکی فعال یا Active Electronically Scanned Arrays (AESA) است. رادارهایی که نیازی به چرخاندن پرتو به واسطه‌ی چرخش مکانیکی آنتن ندارند فلذا به سرعت زوایای مختلف را می‌کاوند، قادرند همزمان چندین پرتو مجزا در چندین راستا تولید کنند و چندین هدف را رهگیری کنند. در چنین حالتی گریز از دید رادار با انجام مانورهای سنگین ممکن نخواهد بود. این رادارها قادرند به طور همزمان اعمال ناوبری، جست و جو و رهگیری را انجام دهند به نقشه برداری از عوارض زمینی بپردازند اهداف زمینی و هوایی را رهگیری کنند و همزمان به کاوش محیط پیرامونی بپردازند.

رادار اسکن مکانیکی

رادار اسکن الکترونیکی

جهت انجام عملیاتهای مراقبتی و نظارتی معمولاً هواپیماهایی مجهز به رادارهایی ویژه طراحی می‌شوند. برخی از این هواپیماها که به آواکس یا همان Airborne Warning and Control System (AWACS) معروف هستند از یک آنتن چرخنده نسبتاً بزرگ استفاده می‌کنند که دیدی 360 درجه‌ای را برای آنها فراهم می‌آورد. با توجه به نوع آنتن بکار رفته در این رادارها پرتو تولیدی دارای عرضی باریک خواهد بود. (چرا؟) این رادارها مشابه رادارهای جست‌وجوی زمینی بوده و قادر به کارکرد در مد رهگیری کاوش همزمان یا TWS هستند.

دسته‌ی دیگری از رادارهای نظارتی هواپایه به رادارهای JSTAR یا همان Joint Surveillance and Target Attack Radar معروف هستند. این رادارها رادارهای آرایه فازی هستند که در بدنه‌ی هواپیما نصب می‌شوند. در این رادارها نیز با توجه به آنتن مورد استفاده عرض افقی بیم باریک و عرض عمودی آن معمولاً گسترده است. (چرا؟) این رادارها به نحوی طراحی می‌شوند که 60± درجه از دو طرف یا یک طرف هواپیما را پوشش می‌دهند. این رادارها نقش بسزایی در تعیین اهداف متحرک زمینی دارند و به کمک تکنیک SAR/GMTI قادرند دست برتر را در فرماندهی صحنه نبرد و بمباران دقیق و استراتژیک ایفا کنند. به عنوان مثال رادار AN/APY-7 بکار رفته در هواپیمای E-8 قادر است تا 600 هدف متحرک زمینی در عمق بیش از 250 کیلومتری از خاک دشمن را کشف و رهگیری کند. این امر به ویژه در شناسایی و رهگیری لانچرهای موشک بالستیک متحرک بسیار پراهمیت است.

میلیتاری