Hatékony szórási terület

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. július 10-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

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.

EPR számítás

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 fizikai jelentése

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.

Közös pontcélok RCS-je

Konvex felület

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)
Lapos tányér

A sík felület az ívelt konvex felület speciális esete.

(tizenöt)

Ha egy sík, amelynek területe 1 m² és hullámhossza 10 cm (3 GHz), akkor

Shara

Egy gömb esetében az 1. Fresnel zóna az egyenlítő által határolt zóna lesz.

(16)

Sarok reflektor

A sarokreflektor három egymásra merőleges síkból áll. A lemezekkel ellentétben a sarokreflektor jó visszaverődést biztosít széles szögtartományban.

Háromszögletű

Ha háromszög alakú sarokreflektort használnak, akkor az EPR

(17)

hol  van az él hossza.

Négyszögletű

Ha a sarokreflektor négyszögletes felületekből áll, akkor az EPR

(tizennyolc)
Sarokreflektorok alkalmazása

Sarok reflektorokat használnak:

  • csaliként;
  • rádiókontraszt tereptárgyakként;
  • erős irányított sugárzással végzett kísérletek során.

Pelyva

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°

Összetett célok (valódi objektumok) EPR

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

Koncentrált célpont EPR-je

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)

Visszaszórási diagram

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 célok RCS-jének meghatározása

Az elosztott célpont  olyan cél, amelynek mérete meghaladja a radar felbontási térfogatát .

A cél elosztásának feltétele

Bármely feltétel megsértése bevezeti a célpontot az elosztott osztályba

Itt:

  •  - A radar felbontási térfogatának mérete a hatótávolságon belül;
  •  - A radar felbontási térfogatának nagysága szélességben (azimutszög);
  •  - A radar feloldó térfogatának mérete magasságban (magasságban);

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!

Specifikus RCS

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:

  •  - egyetlen felület specifikus RCS-je ;
  •  - egyetlen kötet specifikus RCS-je ;
  • S  - egyidejűleg fényvisszaverő felület
  • V  egyidejűleg tükröző térfogat.

S -t és V - t teljes mértékben a sugárzási minta szélessége és a tartományfelbontási elem, azaz a kibocsátott jel paraméterei határozzák meg.

Lásd még

Irodalom

Infrastruktúra

A repülőgép teljes elrendezésének effektív szórási területének mérése a következőképpen történik:

Jegyzetek

  1. Finkelstein M.I.  A radar alapjai. Proc. egyetemek számára. 2. kiadás / M.: Rádió és hírközlés, 1983. S. 126.
  2. Skolnik MI Radar kézikönyv. 2. kiadás McGraw-Hill Professional, 1990.
  3. 1 2 A STEALTH TECHNOLÓGIÁK ALAPVETŐ ÉS ALKALMAZOTT PROBLÉMÁI
  4. VÉDELMI TANULMÁNYOK MESTER KUTATÁSI PROJEKT PASSZÍV MULTISTATIKUS RADAROK AZ ELLENI LÉGVÉDELEMBEN
  5. ↑ 1 2 RCS nem lehet egyenlő nullával, de ebben az esetben elhanyagolható.
  6. SUV-VEP "Kard" fegyvervezérlő rendszer a Szu-27, Szu-30 sorozat vadászgépei számára
  7. A "Vizírt" be kellene tiltani! — 2009. március 19. — VICCEK AZ UTAKON
  8. Álcázás - Nedvszívó anyagok és bevonatok komplexe  (hozzáférhetetlen link)
  9. Sotnikov A. M., Sidorenko R. G., Rybalka G. V. Passzív védelemmel ellátott földi és levegő objektumok visszaverő tulajdonságainak értékelése kompozit radioizotópos bevonatok alapján (pdf). Harkovi Légierő Egyetem. I. Kozheduba, Harkov (2009.01.15.). — A kompozit radioizotópos bevonattal ellátott földi és levegő objektumok visszaverő tulajdonságaira vonatkozóan számszerű becsléseket kaptak. Az elvégzett numerikus vizsgálatok megmutatják a kompozit radioizotópos bevonatok alkalmazásának alapvető lehetőségét és célszerűségét a fegyverek és katonai felszerelések centiméteres és milliméteres hullámú radar-homing rendszerektől való védelmére. A számításokat kompozit radioizotópos bevonatok készítésére szolgáló egyrétegű és kétrétegű szerkezetre végeztük Hozzáférés dátuma: 2009. május 18. Archiválva : 2012. február 27.
  10. Kazakov E. L, Kazakov A. E. Az ellenség rakétavédelmének áttörésére való hamis célpontok felhasználásának megvalósíthatóságának elemzése (pdf)  (elérhetetlen link) . Harkovi Légierő Egyetem. I. Kozheduba, Kharkiv (2008. december 22.). Letöltve: 2009. május 18. Az eredetiből archiválva : 2017. július 30.
  11. Francia atomarzenál
  12. Matsyura A. V. Különféle radarok használata az ornitológiai kutatásokban (pdf). Melitopoli Állami Pedagógiai Egyetem (05.04.25). Letöltve: 2009. augusztus 23. Az eredetiből archiválva : 2012. február 27..

Linkek