Hatékony szórási terület (ESR; egyes forrásokban - effektív szórási felület , effektív szórási szélesség , effektív visszaverő terület , képerősítő cső) radarban - valamilyen fiktív sík felület területe, amely merőleges a beeső síkhullám irányára és egy ideális és izotróp re-emitter, amely a célhelyre helyezve a radarállomás antennájának helyén ugyanolyan teljesítménysűrűséget hoz létre, mint a valódi célpont [1] .
Az RCS egy tárgy elektromágneses hullámot szóró tulajdonságának kvantitatív mértéke [2] . Az adás-vételi út energiapotenciáljával és a radarantennák KU -jával együtt egy objektum RCS-je is benne van a radar hatótávolság-egyenletében , és meghatározza azt a tartományt, amelyen belül egy objektumot a radar észlelhet . A megnövekedett RCS érték nagyobb radarláthatóságot jelent egy objektum számára, az RCS csökkenése megnehezíti az észlelést (lásd: lopakodó technológia ).
Egy adott tárgy EPR-je függ annak alakjától, méretétől, anyagától, amelyből készült, a radar adó- és vételi helyzetének antennáihoz viszonyított orientációjától (nézetétől) (beleértve az elektromágneses hullámok polarizációját is), a szondázó rádiójel hullámhossza. Az RCS-t a szórás távoli zónájának, a radar vevő- és adóantennájának feltételei határozzák meg.
Mivel az RCS egy formálisan bevezetett paraméter, értéke nem egyezik sem a diffúzor teljes felületének értékével, sem a keresztmetszeti területének értékével (eng. Cross-metszet ) . Az EPR számítása az alkalmazott elektrodinamika egyik problémája , amelyet változó közelítéssel analitikusan (csak korlátozott számú egyszerű alakú testre, pl. vezető gömbre, hengerre, vékony téglalap alakú lemezre stb.) oldanak meg, ill. numerikus módszerek. Az RCS mérése (ellenőrzése) vizsgálati helyszíneken és rádiófrekvenciás visszhangmentes kamrákban történik valós objektumok és azok léptékű modelljei segítségével.
Az RCS területegysége, és általában m²-ben vagy dBm -ben adják meg . Egyszerű formájú objektumok esetén - teszt - az EPR-t általában a vizsgáló rádiójel hullámhosszának négyzetére normalizálják. A kiterjesztett hengeres objektumok EPR-je hosszukra normalizálva van (lineáris EPR, EPR egységnyi hosszonként). A térfogatban elosztott objektumok (például esőfelhő) EPR-jét a radarfelbontási elem térfogatára (EPR / m³) normalizálják. A felszíni célok RCS-je (általában a földfelszín egy része) a radarfelbontási elem területére normalizálva (EPR / m²). Más szóval, az elosztott objektumok RCS-e egy adott radar egy adott felbontási elemének lineáris méreteitől függ, amelyek a radar és az objektum távolságától függenek.
Az EPR a következőképpen definiálható (a definíció megegyezik a cikk elején megadottal):
Az effektív szórási terület (harmonikus szondázó rádiójel esetén) egy ekvivalens izotróp forrás (amely a megfigyelési ponton ugyanazt a rádióemissziós teljesítmény fluxussűrűséget hozza létre, mint a besugárzott szóró) rádiósugárzási teljesítményének a teljesítményfluxussűrűséghez (W ) viszonyított aránya. /m²) a szondázó rádiósugárzásból a szóró helyén.
Az RCS attól függ, hogy a szórófejtől a szondázó rádiójel forrásáig milyen irány és a megfigyelési pont iránya. Mivel ezek az irányok nem feltétlenül esnek egybe (általában a szondázó jel forrása és a szórt mező regisztrációs pontja térben elválik), ezért az így meghatározott EPR-t bistatikus EPR -nek ( két pozíciós EPR , angol bistatic RCS ).
Visszaszórási diagram (DOR, monostatic EPR , single- position EPR , angol monostatic RCS , back-scattering RCS ) - az EPR értéke, amikor a szórótól a szondázó jel forrásáig és a megfigyelési pontig tartó irányok egybeesnek. Az EPR-t gyakran speciális eseteként értelmezik - monosztatikus EPR, azaz DOR (az EPR és a DOR fogalma keveredik), mivel a bisztatikus (több pozíciós) radarok alacsony elterjedtsége miatt (az egyetlen adó-vevővel felszerelt hagyományos monosztatikus radarokhoz képest) antenna). Különbséget kell tenni azonban az EPR(θ, φ; θ 0 , φ 0 ) és a DOR(θ, φ) = EPR(θ, φ; θ 0 =θ, φ 0 =φ) között, ahol θ, φ az irány. a szórt mező regisztrációs pontjához; θ 0 , φ 0 a tapintóhullám forrásának iránya (θ, φ, θ 0 , φ 0 a gömbkoordináta-rendszer szögei , amelyek origója egy vonalba esik a szóróval).
Általános esetben egy nem-harmonikus időfüggő ( szélessávú vizsgálójel tér- és időbeli értelemben) vizsgáló elektromágneses hullám esetén az effektív szórási terület egy ekvivalens izotróp forrás energiájának az energiaáram-sűrűséghez viszonyított aránya (J/ m2) a szondázó rádiósugárzásból a szóró helyén.
Tekintsük egy olyan hullám visszaverődését, amely egy izotróp fényvisszaverő felületre esik, amelynek területe megegyezik az RCS-vel. Az ilyen célpontról visszaverődő teljesítmény az RCS és a beeső teljesítményáram sűrűségének szorzata:
, | (egy) |
ahol a célpont RCS-e, adott polarizációjú beeső hullám teljesítménysűrűsége a célhelyen, a cél által visszavert teljesítmény.
Másrészt az izotróp módon kisugárzott erő
, | (2) |
ahol a radar és a cél távolsága, az adott polarizációjú hullám teljesítménysűrűsége a célpontról visszaverve a radar helyén.
A (2) kifejezést (1) behelyettesítve egy kifejezést kapunk a cél RCS-ére:
. | (3) |
Vagy használja a beeső hullám térerősségét a célhelyen és a visszavert hullámot a radar helyén:
. | (négy) |
Vevő bemeneti teljesítménye:
, | (5) |
hol van az antenna hatásos területe .
Meghatározható egy beeső hullám teljesítményfluxusa a kisugárzott teljesítmény és az antenna irányítottsága alapján egy adott sugárzási irányhoz.
. | (6) |
A (6) és (2) helyett (5) a radarvevő bemeneti teljesítménye :
. | (7) |
Vagy
, | (nyolc) |
ahol .
Ily módon
. | (9) |
Az EPR a terület mérete [ m² ], de nem geometriai terület (!), hanem energiajellemző, azaz meghatározza a vett jel teljesítményének nagyságát.
Analitikailag az RCS-t csak egyszerű célokra lehet kiszámítani. Komplex célokra az RCS-t gyakorlatilag speciális vizsgálati helyszíneken vagy visszhangmentes kamrákban mérik .
A célpont RCS-je nem függ a kibocsátott hullám intenzitásától, sem az állomás és a cél közötti távolságtól. Bármilyen növekedés arányos növekedéshez vezet, és arányuk a képletben nem változik. A radar és a cél közötti távolság megváltoztatásakor az arány fordítottan változik , és az RCS értéke változatlan marad.
A teljes S felületről származó mezőt az integrál határozza meg Meg kell határozni az E 2 -t és az arányt egy adott távolságban a céltól ...
Lent mindenhol a hullámhossz centiméterben van megadva.
, | (tíz) |
ahol k a hullámszám .
1) Ha a tárgy kicsi, akkor a beeső hullám távolsága és tere változatlannak tekinthető. 2) Az R távolság a célpont távolságának és a célon belüli távolság összegének tekinthető:
Akkor:
, | (tizenegy) |
, | (12) |
, | (13) |
, | (tizennégy) |
A sík felület az ívelt konvex felület speciális esete.
(tizenöt) |
Ha egy sík, amelynek területe 1 m² és hullámhossza 10 cm (3 GHz), akkor
Egy gömb esetében az 1. Fresnel zóna az egyenlítő által határolt zóna lesz.
(16) |
A sarokreflektor három egymásra merőleges síkból áll. A lemezekkel ellentétben a sarokreflektor jó visszaverődést biztosít széles szögtartományban.
HáromszögletűHa háromszög alakú sarokreflektort használnak, akkor az EPR
(17) |
hol van az él hossza.
NégyszögletűHa a sarokreflektor négyszögletes felületekből áll, akkor az EPR
(tizennyolc) |
Sarok reflektorokat használnak:
A pelyvakat a radar működésében való passzív interferencia létrehozására használják.
A dipólus reflektor RCS értéke általában a megfigyelési szögtől függ, de az RCS minden szögre:
A pelyva a légi célpontok és a terep elfedésére szolgál, valamint a passzív radarjelzők.
A pelyva reflexiós szektora ~70°
Az összetett valós objektumok RCS-jét speciális létesítményekben, vagy tartományokban mérik, ahol a távoli besugárzási zóna feltételei elérhetőek.
# | Céltípus | [ m² ] |
---|---|---|
egy | Repülés | |
1.1 | Vadászrepülőgép | 3–12 [3] |
1.2 | lopakodó harcos | 0,3–0,4 [3] |
1.3 | frontbombázó | 7-10 |
1.4 | Nehéz bombázó | 13-20 |
1.4.1 | B-52 bombázó | 100 [4] |
1.4 | Szállító repülőgép | 40-70 |
2 | hajókat | |
2.1 | Tengeralattjáró a felszínen | több négyzetméter méter. [5] |
2.2 | Tengeralattjáró vágása a felszínen | több négyzetméter méter. [5] |
2.3 | hajó | ötven |
2.4 | rakétahajó | 500 |
2.5 | Romboló | 10000 |
2.6 | Repülőgép hordozó | 50000 [6] |
3 | Földi célok | |
3.1 | Autó | 3-10 (hullám kb. 1 cm) [7] |
3.2 | Tank T-90 (hullámhossz 3-8 mm) | 29 [8] [9] |
négy | Lőszer | |
4.1 | ALCM cirkálórakéta ( hullámhossz 8 mm) | <0.1 |
4.2 | Egy hadműveleti - taktikai rakéta robbanófeje | 0,15–1,6 [10] |
4.3 | Nukleáris robbanófej SLBM (TN-75/TN-71) | 0,01/0,1–0,25 [11] |
5 | Egyéb célokra | |
5.1 | Emberi | 0,8-1 |
6 | Madarak [12] (összecsukott szárnyak, hullámhossz 5 cm) | (maximális EPR határ) |
6.1 | Bástya (Corvus frugilegus) | 0,0048 |
6.2 | bütykös hattyú (Cygnus olor) | 0,0228 |
6.3 | Nagy kárókatona (Phalacrocorax carbo) | 0,0092 |
6.4 | Vörös sárkány (Milvus Korshun) | 0,0248 |
6.5 | Tőkés réce (Anas platyrhynchos) | 0,0214 |
6.6 | Szürke liba (Anser anser) | 0,0225 |
6.7 | Csuklyás varjú (Corvus cornix) | 0,0047 |
6.8 | Veréb (Passer montanus) | 0,0008 |
6.9 | Közönséges seregély (Sturnus vulgaris) | 0,0023 |
6.10 | Feketefejű sirály (Larus ridibundus) | 0,0052 |
6.11 | Fehér gólya (Ciconia ciconia) | 0,0287 |
6.12 | cickány (Vanellus vanellus) | 0,0054 |
6.13 | Pulykakeselyű (Cathartes aura) | 0,025 |
6.14 | Sziklagalamb (Columba livia) | 0,01 |
6.15 | házi veréb (Passer domesticus) | 0,0008 |
A kétpontos cél egy olyan célpár, amely ugyanazon a radarfelbontású térfogatban található. A (4) képlet segítségével megtalálhatjuk a visszavert hullám mezőinek amplitúdóit:
(19) | |
(húsz) |
Az időkésések kiszámíthatók:
Innen:
(21) | |
(22) |
akkor:
(23) |
(24) | |
(25) | |
Következésképpen,
(26) |
Az EPR visszaverődési szögtől való függését visszaszórási diagramnak (BSD) nevezzük . A DOR masszív karakterű és egyértelműen többszirmú lesz. Ebben az esetben a DOR nullái megfelelnek a célpontból érkező jelek antifázisú hozzáadásának a radar helyén, az áram pedig a közös módú értéknek felel meg. Ebben az esetben az RCS lehet nagyobb vagy kisebb, mint az egyes célpontok RCS-je. Ha a hullámok ellenfázisban érkeznek, akkor egy minimumot, és ha fázisban, akkor a maximumot figyeljük meg:
Akkor hadd :
A valós tárgyaknak több oszcilláló pontja van.
, ami azt jelenti .Ezután a teljes mező:
— a visszavert hullám fázisstruktúráinak változásaként definiálható.A visszavert hullám fázisfrontja eltér a gömb alakútól.
Az elosztott célpont olyan cél, amelynek mérete meghaladja a radar felbontási térfogatát .
Bármely feltétel megsértése bevezeti a célpontot az elosztott osztályba
Itt:
Vagyis a célpont lineáris méreteinek teljes mértékben a radarfelbontási elemen belül kell lenniük.
Ha nem ez a helyzet, akkor ebben az esetben a cél RCS-je a cél minden elemi szakaszának RCS-jének összege lesz:
.Ha egy elosztott objektum azonos típusú, azonos tulajdonságú izotróp reflektorokból áll, akkor a teljes RCS az RCS szorzataként megtalálható a reflektorok számával:
De egy ilyen cél elemeinek száma általában nem ismert!
Ebben az esetben célszerű bevezetni a specifikus RCS -t ( σ sp ) - ez egy egységnyi terület ( dS ), vagy egy elosztott cél egységnyi térfogatának ( dV ) RCS-e.
(27) | |
(28) |
Itt:
S -t és V - t teljes mértékben a sugárzási minta szélessége és a tartományfelbontási elem, azaz a kibocsátott jel paraméterei határozzák meg.
A repülőgép teljes elrendezésének effektív szórási területének mérése a következőképpen történik:
mérőkomplexum állomása
nagy magasságú felderítő repülőgép A-12
OTR " őrmester "
SLCM " Tomahawk "
Az Apollo űrhajó parancsnoki/szolgáltatási tere