Pokładowy radar wielofunkcyjny

Historia zastosowania radaru pokładowego sięga roku 1939. Wtedy to po raz pierwszy na wyposażenie nocnych myśliwców brytyjskich wprowadzono radary oznaczone jako AI Mk-IV lub AI Mark IV. Pozwalały one na wykrywanie dużych celów powietrznych, np. bombowców, z odległości rzędu 3 do 4 mil. W nocy 7 listopada 1940 roku brytyjski pilot Ashfield pilotując myśliwiec Bristol Beaufighter dokonał pierwszego w historii zestrzelenia przy wykorzystaniu radaru pokładowego.

Z biegiem lat początkowo duże i toporne urządzenia podlegały licznym modyfikacjom. Krokiem milowym w rozwoju radarów pokładowych było zastosowanie magnetronów w konstrukcjach nadajników radiolokacyjnych. Pozwoliło to zmniejszyć rozmiary i masę radarów oraz rozszerzyło ich możliwości. Ogromny postęp technologiczny pozwala współczesnym radarom pokładowym realizować szereg różnorodnych funkcji, wśród których wykrywanie celów i kierowanie uzbrojeniem w czasie ich niszczenia jest tylko jednym z wielu możliwych wariantów działania. Pełna, dumna nazwa współczesnego radaru bojowych statków powietrznych brzmi pokładowy wielofunkcyjny radar impulsowo-dopplerowski. Jest on jednym z najistotniejszych i najdroższych elementów systemu awioniki samolotu bojowego.

Nazewnictwo poszczególnych funkcji realizowanych przez te radary jest zróżnicowane, każdy producent stara się wymyślić nowe funkcje i nazywa je po swojemu, dlatego trudno jest je usystematyzować. Poniżej prezentuję jeden z wariantów, podzieliłem funkcje na dwie grupy: powietrze - powietrze i powietrze - ziemia.

Funkcje w relacji powietrze – powietrze

MULTIMODE SEARCH – przeszukiwanie przestrzeni z wykorzystaniem optymalnej, ze względu na prawdopodobieństwo wykrycia, częstotliwości powtarzania impulsów (przy obserwacji górnej półsfery mała częstotliwość powtarzania ok. 1 kHz, przy dolnej średnia 10 ÷ 30 kHz lub wysoka 200 ÷ 300 kHz).

SINGLE TARGET TRACKING – śledzenie pojedynczego celu. Ten rodzaj pracy stosowany jest głównie w małej odległości od celu.

MULTIPLE TARGET TRACKING – zwany również pod nazwą TRACK PRIORITY, automatyczne śledzenie wielu celów, najczęściej 10. Konwencjonalne skanowanie sektora przestrzeni jest tu zastąpione przez skanowanie wielu mniejszych sektorów. Przy zastosowaniu tej techniki, trasy śledzonych celów są uaktualniane co kilka sekund.

AIR-TO-AIR RANGING – pomiar odległości do celu.

RANGE-WHILE-SEARCH – pomiar odległości do celu w trakcie obserwacji. Poprzez przełączanie wysokiej i średniej częstotliwości powtarzania, radar wykorzystuje wysoką częstotliwość do wykrywania celów w dużych odległościach, a średnią – do pomiaru odległości.

TRACK WHILE SCAN (TWS) – śledzenie w czasie obserwacji. Automatyczne śledzenie wykrytych celów realizowane jednocześnie z obserwacją całego sektora przestrzeni. Położenia każdego celu są prognozowane na jeden okres obserwacji naprzód i uaktualniane po dokonaniu kolejnego pomiaru.

VELOCITY SEARCH – poszukiwanie celu w prędkości. Zasadnicze poszukiwanie celu dokonywane drogą analizy częstotliwościowej ze zgrubnym określaniem odległości. Stosowana jest wysoka częstotliwość powtarzania, zapewniająca największy możliwy zasięg wykrywania celów na kursach czołowych. Jest to funkcja pomocnicza dla funkcji MULTIMODE SEARCH służąca zwiększeniu prawdopodobieństwa wykrycia na większych odległościach.

IDENTIFICATION FRIEND OR FOE (IFF) – rozpoznawanie przynależności wykrytych obiektów przy współpracy z transponderem.

RAID ASSESSMENT – inne nazwy to SITUATION AWARENESS lub TARGET RECOGNITION. Rozpoznawanie celów na podstawie charakterystyk odbieranych sygnałów echa. W innych rodzajach pracy radaru, formacja kilku blisko siebie lecących statków powietrznych może być zinterpretowana i zobrazowana jako pojedynczy cel, szczególnie na dużych odległościach. Przetwarzanie sygnałów echa pozwala rozdzielić formację na pojedyncze samoloty.

AIR COMBAT – inaczej DOGFIGHT MODE. Jest to ogólne określenie dla rodzajów pracy stosowanych na krótkich dystansach, podczas walki manewrowej. Często jest to związane z automatycznym odpalaniem uzbrojenia (DOGFIGHT WEAPON LAUNCH). Sektor skanowania przestrzeni może być ustalony, lub ruchomy, aby przewidywać manewry celu. Najczęściej stosowane rodzaje pracy z tej grupy, to HUD, BORESIGHT i VERTICAL SEARCH.

HUD – zwany też SUPERSEARCH. Radar automatycznie przeszukuje sektor HUD (Head-Up Display czyli wskaźnik przezierny na wysokości oczu pilota) i automatycznie rozpoczyna śledzenie najbliższego celu.

BORESIGHT – wiązka antenowa jest skierowana wzdłuż osi podłużnej samolotu. Pilot manewruje tak, aby trafić wiązką w cel. Śledzenie jest inicjowane manualnie.

VERTICAL SEARCH – szczególnie użyteczna funkcja, gdy walczące samoloty manewrują w płaszczyźnie pionowej. Radar skanuje przestrzeń w pionie, zamiast w płaszczyźnie poziomej.

WEATHER AVOIDANCE AND MAPPING – wykrywanie i zobrazowanie obiektów meteorologicznych. Umożliwia ostrzeżenie pilota i ominięcie zaburzeń meteorologicznych.

WEAPON CONTROL – sterowanie uzbrojeniem. Niektóre pociski rakietowe (np. Sparrow) są półaktywne (semiactive). Oznacza to, że cel musi być podświetlany wiązką radaru po odpaleniu pocisku.

Funkcje w relacji powietrze – ziemia

REAL-BEAM GROUND MAPPING – lub krócej GROUND MAPPING. Zobrazowanie terenu z niską rozdzielczością, uwarunkowaną rzeczywistą szerokością charakterystyki antenowej (wiązki) radaru. Przemiatając wiązką teren przed sobą, radar tworzy jego obraz. Funkcja ta może być wykorzystana do wykrywania celów naziemnych lub do uaktualniania danych systemu nawigacji.

DOPPLER BEAM SHARPENING (DBS) – dopplerowskie zawężanie wiązki. Zobrazowanie terenu ze średnią rozdzielczością, oparte na wykorzystaniu filtracji dopplerowskiej do obróbki sygnału echa od fragmentów terenu położonych więcej niż 15° od kierunku lotu. Zapewnia rozróżnialność rzędu 8 miliradianów w azymucie i 100 metrów w odległości.

SYNTHETIC APERTURE RADAR (SAR) – radar z syntetyczną aperturą. Zobrazowanie terenu z dużą rozdzielczością, oparte o efekt syntetyzowania apertury anteny. Zdolność rozdzielcza w azymucie rzędu 1 miliradiana, w odległości 20 metrów i mniej.

GROUND MOVING TARGET INDICATION – przetwarzając dopplerowskie przesunięcie częstotliwości sygnałów echa od celów poruszających się po powierzchni ziemi z prędkościami większymi niż 2 ÷ 5 km/godz, radar jest w stanie wydzielić je spośród silnych zakłóceń terenowych. Jakość przetwarzania MTI ulega pogorszeniu przy dużych prędkościach nosiciela radaru.

SEA SEARCH – przeszukiwanie powierzchni morza. W przeciwieństwie do lądu, powierzchnia morza jest ruchoma (fale), co utrudnia wyróżnienie celów pływających po jego powierzchni. Ten rodzaj pracy jest zoptymalizowany do wykrywania i śledzenia celów nawodnych.

SCAN FREEZE – zamrożone zobrazowanie. Obraz powierzchni ziemi jest uzyskiwany okresowo, utrwalany i przemieszczany na wskaźniku (wyświetlaczu) na podstawie danych z systemu inercjalnego. Krótkotrwała emisja fal EM pozwala na skrytość działania nosiciela radaru.

EXPANDED BEAM – pozwala pilotowi wybrać mały fragment mapy terenu i powiększyć jego zobrazowanie.

AIR-TO-GROUND RANGING – pomiar odległości do wykrytych celów naziemnych (nawodnych) wzdłuż linii obserwacji, wykorzystywany do celów rozpoznawczych i celowniczych.

TERRAIN AVOIDANCE – omijanie przeszkód terenowych. Funkcja ta umożliwia lot w mocno urozmaiconym terenie na małej wysokości z zobrazowaniem przekroju terenu w szerokim zakresie kątów azymutu.

TERRAIN FOLLOWING – lot wzdłuż rzeźby terenu. Automatyczne omijanie przeszkód terenowych zapewniające lot na małej i stałej wysokości wzdłuż zaplanowanej trasy.

BEACON – radiolatarnia. Umożliwia wykrywanie i śledzenie radiolatarni, pobudzanej do pracy odpowiednio zakodowanym sygnałem radaru. Funkcja wykorzystywana również do ułatwienia spotkania z samolotem - cysterną.

PRECISION VELOCITY UPDATE – precyzyjny pomiar wektora prędkości i kąta znoszenia. Funkcja wykorzystywana do korekcji inercjalnych systemów nawigacyjnych, gdy w składzie awioniki nie występuje nawigacyjny radar dopplerowski.