محتويات هذا المقال ☟
الحرب الحديثة سريعة وعابرة. غالباً ما يكون الفائز في معركة هو الشخص الأول الذي يستطيع أن يكتشف تهديداً محتملاً ويتفاعل معه بشكل ملائم. لأكثر من سبعين عاما ، تم استخدام طريقة رادار تقوم على انبعاث موجات الراديو وتسجيل انعكاساتها من أجسام مختلفة للبحث عن عدو على البر والبحر والجو. تسمى الأجهزة التي ترسل وتستقبل مثل هذه الإشارات بمحطات رادار (رادارات) أو رادارات.
مصطلح “الرادار” هو اختصار باللغة الإنجليزية (كشف الراديو وتحديد المدى) ، والذي تم إطلاقه في عام 1941 ، ولكنه أصبح منذ فترة طويلة كلمة مستقلة ودخل إلى معظم لغات العالم.
إن اختراع الرادار هو بالتأكيد حدث بارز. من الصعب تخيل العالم الحديث بدون محطات الرادار. يتم استخدامها في الطيران ، في النقل البحري ، مع توقع الطقس الرادار ، يتم الكشف عن منتهكي قواعد المرور ، يتم مسح سطح الأرض. وقد وجدت أنظمة الرادار (RLK) تطبيقاتها في صناعة الفضاء ونظم الملاحة.
ومع ذلك ، فإن الرادار الأكثر استخداما وجدت في الشؤون العسكرية. يجب أن يقال أن هذه التقنية قد أنشئت أصلاً لتلبية الاحتياجات العسكرية ووصلت إلى مرحلة التنفيذ العملي قبل بداية الحرب العالمية الثانية.
استخدمت جميع الدول الكبرى المشاركة في هذا النزاع بنشاط (وليس بدون نتيجة) رادارات للاستطلاع والكشف عن سفن وطائرات العدو. من الأسلم أن نقول إن استخدام الرادار قرر نتيجة العديد من المعارك الشهيرة في كل من أوروبا وفي مسرح العمليات القتالية في المحيط الهادئ.
اليوم ، تستخدم الرادارات في حل مجموعة واسعة للغاية من المهام العسكرية ، من تتبع إطلاق الصواريخ الباليستية العابرة للقارات إلى عمليات استطلاع المدفعية. كل طائرة ، مروحية ، سفينة حربية لديها مجمع الرادار الخاص بها. الرادارات هي أساس نظام الدفاع الجوي. وسيتم تركيب أحدث مجمع للرادار مع صفيف هوائي على مراحل على الدبابة الروسية الواعدة “Armata”.
بشكل عام ، فإن تنوع الرادار الحديث مدهش. هذه الأجهزة مختلفة تمامًا ، والتي تختلف في حجمها وخصائصها وغرضها.
من الممكن أن نقول إن روسيا اليوم واحدة من قادة العالم المعترف بهم في تطوير وإنتاج محطات الرادار. ومع ذلك ، قبل أن نتحدث عن الاتجاهات في تطوير أنظمة الرادار ، ينبغي أن يقال بضع كلمات حول مبادئ تشغيل الرادار ، وكذلك حول تاريخ أنظمة الرادار.
كيف يعمل الرادار؟
هو طريقة (أو عملية) لتحديد موقع شيء ما. وبناءً على ذلك ، فإن التحديد الراديوي للموقع هو طريقة للكشف عن كائن أو شيء ما في الفضاء باستخدام موجات راديوية ، والتي يتم إرسالها واستقبالها بواسطة جهاز يسمى الرادار أو الرادار.
المبدأ البدني لتشغيل الرادار الأساسي أو السلبي بسيط للغاية: فهو ينقل الموجات الراديوية إلى الفضاء ، والتي تنعكس من الأشياء المحيطة وتعود إليها في شكل إشارات منعكسة. بتحليلها ، يستطيع الرادار كشف شيء ما في نقطة معينة في الفضاء ، وكذلك إظهار خصائصه الرئيسية: السرعة والارتفاع والحجم. أي رادار هو جهاز هندسة راديوية معقدة تتكون من العديد من المكونات.
يتضمن تكوين أي رادار ثلاثة عناصر رئيسية: مرسل الإشارة والهوائي وجهاز الاستقبال. يمكن تقسيم جميع محطات الرادار إلى مجموعتين كبيرتين:
التحول.
العمل المستمر.
يرسل مرسل رادار النبض الموجات الكهرومغناطيسية لفترة قصيرة من الوقت (جزء من الثانية) ، يتم إرسال الإشارة التالية فقط بعد عودة النبض الأول ويدخل المستقبل. تردد تكرار النبضات – واحدة من أهم خصائص الرادار. ترسل الرادارات منخفضة التردد عدة مئات من النبضات في الدقيقة.
يعمل هوائي الرادار النبضي على الاستقبال ، وعند النقل. بعد أن تصدر الإشارة ، يتم إيقاف تشغيل جهاز الإرسال لفترة من الوقت ويتم تشغيل جهاز الاستقبال. بعد استقباله هو عملية عكسية.
رادار النبض لديه عيوب ومزايا. يمكنهم تحديد نطاق عدة أهداف في وقت واحد ، مثل هذا الرادار يمكن بسهولة القيام به مع هوائي واحد ، فإن مؤشرات هذه الأجهزة بسيطة. ومع ذلك ، ينبغي أن يكون للإشارة المنبعثة من هذا الرادار طاقة كبيرة. يمكنك أيضا إضافة أن جميع الرادار تتبع الحديثة التي يقوم بها نمط النبض.
في محطات الرادار النبضية ، يتم استخدام المغنطرونات أو مصابيح الموجات المتنقلة عادة كمصدر للإشارة.
ويركز هوائي الرادار على الإشارة الكهرمغنطيسية ويرسلها ، ويلتقط النبضة المنعكسة وينقلها إلى المستقبل. توجد رادارات يتم فيها استقبال واستقبال الإشارة بواسطة هوائيات مختلفة ، ويمكن وضعها على مسافة بعيدة عن بعضها البعض. يمكن للهوائي الراداري أن يصدر موجات كهرومغناطيسية في دائرة أو يعمل في قطاع معين. شعاع الرادار يمكن أن يكون حلزونيا أو مخروطي الشكل. إذا لزم الأمر ، يمكن للرادار مراقبة الهدف المتحرك ، والإشارة إليه باستمرار بمساعدة أنظمة خاصة.
وتتمثل وظيفة المستقبِل في معالجة المعلومات المستلمة ونقلها إلى الشاشة التي يقرأها المشغل منها.
بالإضافة إلى الرادار النبضي ، هناك رادارات مستمرة تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية باستمرار.
وتستخدم مثل هذه المحطات الرادارية في عملهم تأثير دوبلر. إنها تكمن في حقيقة أن تردد موجة كهرومغناطيسية ينعكس من جسم يقترب من مصدر الإشارة سيكون أعلى من جسم متحرك بعيد المنال.
تردد النبضات المنبعثة يبقى بدون تغيير. ولا تقوم الرادارات من هذا النوع بإصلاح الأجسام الثابتة ، حيث يلتقط جهاز الاستقبال الخاص به موجات فقط بتردد أعلى أو أقل من المنبعثة.
رادار دوبلر نموذجي هو رادار تستخدمه شرطة المرور لتحديد سرعة المركبات.
والمشكلة الرئيسية لرادارات العمل المستمر هي استحالة استخدامها لتحديد المسافة إلى الجسم ، ولكن أثناء تشغيلها لا يكون هناك تداخل من الأشياء الثابتة بين الرادار والهدف أو خلفه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن رادار دوبلر هو جهاز بسيط إلى حد ما ، وهو ما يكفي لتشغيل إشارات الطاقة المنخفضة.
وتجدر الإشارة أيضا إلى أن محطات الرادار الحديثة ذات الإشعاع المستمر لديها القدرة على تحديد المسافة إلى الجسم. يتم ذلك عن طريق تغيير تردد الرادار أثناء التشغيل.
واحدة من المشاكل الرئيسية في تشغيل الرادار النبضي هي التدخلات التي تأتي من الأجسام الثابتة – كقاعدة عامة ، هذا هو سطح الأرض والجبال والتلال. عندما تعمل رادارات نبض الطائرات المحمولة جواً ، “تحجب” جميع الأجسام أدناه بواسطة إشارة تنعكس من سطح الأرض.
إذا تحدثنا عن معقدات رادارية أرضية أو محمولة على متن السفن ، فعندئذ تظهر هذه المشكلة في الكشف عن الأهداف التي تحلق على ارتفاعات منخفضة. للقضاء على هذا التداخل ، يتم استخدام نفس تأثير دوبلر.
وبالإضافة إلى الرادار الأساسي ، هناك أيضاً ما يسمى بالرادارات الثانوية ، التي تُستخدم في الطائرات لتحديد الطائرات. ويشمل تركيب أنظمة الرادار هذه ، بالإضافة إلى جهاز الإرسال والهوائي وجهاز الاستقبال ، جهاز إرسال مستجيب للطائرات. عندما يتم تشعيعها بإشارة كهرمغنطيسية ، تصدر الجهة المستجيبة معلومات إضافية حول الارتفاع والطريق ورقم اللوحة وجنسيتها.
كما يمكن تقسيم محطات الرادار على طول وتكرار الموجة التي تعمل عندها. على سبيل المثال ، لدراسة سطح الأرض ، وكذلك للعمل على مسافات كبيرة ، يتم استخدام موجات من 0.9-6 م (تردد 50-330 ميغاهيرتز) و 0.3-1 م (تردد 300-1000 ميغاهرتز). ويستخدم الرادار الذي يبلغ طوله 7.5 و 15 سم في مراقبة الحركة الجوية ، ويعمل الرادار فوق الأفقي لمحطات كشف إطلاق القذائف على أمواج يبلغ طولها من 10 إلى 100 متر.
تاريخ الرادار
ظهرت فكرة الرادار على الفور تقريبا بعد اكتشاف موجات الراديو. في عام 1905 ، ابتكر كريستيان هولزمير من شركة سيمنز الألمانية ، جهازًا يمكنه اكتشاف الأجسام المعدنية الكبيرة باستخدام موجات الراديو. اقترح المخترع تركيبها على السفن حتى تتمكن من تجنب الاصطدامات في ظروف ضعف الرؤية. ومع ذلك ، لا تهتم شركات الشحن بالجهاز الجديد.
أجريت تجارب مع الرادار في روسيا. في نهاية القرن التاسع عشر ، اكتشف العالم الروسي بوبوف أن الأجسام المعدنية تمنع انتشار موجات الراديو.
في أوائل العشرينات ، تمكن المهندسان الأمريكيان ألبرت تايلور وليو يانغ من اكتشاف سفينة عابرة باستخدام موجات الراديو. ومع ذلك ، فإن حالة صناعة الراديو في ذلك الوقت كانت إلى حد أن من الصعب إنشاء تصاميم صناعية لمحطات الرادار.
ظهرت أول محطات الرادار التي يمكن استخدامها لحل المشاكل العملية في إنجلترا في منتصف الثلاثينات. كانت هذه الأجهزة كبيرة جدًا ، ولا يمكن تثبيتها إلا على الأرض أو على سطح السفن الكبيرة. فقط في عام 1937 ، تم إنشاء نموذج أولي لرادار مصغر ، يمكن تركيبه على متن طائرة. في بداية الحرب العالمية الثانية ، كان لدى البريطانيين سلسلة متطورة من محطات الرادار تسمى Chain Home.
تشارك في اتجاه جديد واعد في ألمانيا. علاوة على ذلك ، يجب أن يقال ، دون جدوى. في وقت مبكر من عام 1935 ، تم عرض قائد القائد العام للأسطول الألماني ، Reder ، وهو رادار يعمل مع عرض شعاع الالكترون. في وقت لاحق ، على أساس أنها خلقت عينات مسلسلة من الرادار: Seetakt للقوات البحرية وفريا للدفاع الجوي. في عام 1940 ، بدأ نظام حرائق رادار فورتسبورج في التدفق إلى الجيش الألماني.
ومع ذلك ، على الرغم من الإنجازات الواضحة للعلماء الألمان والمهندسين الألمان في مجال تحديد المواقع ، بدأ الجيش الألماني في استخدام الرادارات في وقت لاحق من البريطانيين. اعتبر هتلر وأعلى الرايخ أن الرادارات هي أسلحة دفاعية حصرية ، والتي لم يكن الجيش الألماني المنتصر يحتاج إليها حقاً.
ولهذا السبب ، كان لدى الألمان ثمانية رادارات فريا فقط تم نشرها في بداية المعركة من أجل بريطانيا ، على الرغم من أنها كانت على الأقل جيدة مثل نظرائهم البريطانيين. بشكل عام ، يمكننا القول أنه كان الاستخدام الناجح للرادار هو الذي حدَّد إلى حد كبير نتيجة المعركة بالنسبة لبريطانيا والمواجهة التي تلت ذلك بين “فتوافا” و “سلاح الجو المتحالف” في سماء أوروبا.
في وقت لاحق ، أنشأ الألمان على أساس نظام فورتسبورغ خط دفاع جوي ، والذي كان يسمى “خط كامبر”. باستخدام قوات خاصة ، تمكن الحلفاء من كشف أسرار عمل الرادار الألماني ، مما سمح لهم بزجهم بشكل فعال.
على الرغم من حقيقة أن البريطانيين دخلوا سباق “الرادار” في وقت لاحق من قبل الأمريكيين والألمان ، فقد تمكنوا من تجاوزهم عند خط النهاية واقتراب بداية الحرب العالمية الثانية مع نظام كشف رادار الطائرات الأكثر تقدما.
بالفعل في سبتمبر 1935 ، بدأ البريطانيون في بناء شبكة من محطات الرادار ، والتي شملت عشرين رادارًا قبل الحرب. انها سدت تماما النهج إلى الجزر البريطانية من الساحل الأوروبي.
في صيف عام 1940 ، تم إنشاء مغنطرون رنان من قبل المهندسين البريطانيين ، والتي أصبحت فيما بعد أساسًا لمحطات الرادار المحمولة جواً على الطائرات الأمريكية والبريطانية.
تم إجراء العمل في مجال الرادار العسكري في الاتحاد السوفياتي. أجريت أول تجارب ناجحة على الكشف عن الطائرات باستخدام الرادار في الاتحاد السوفياتي في منتصف 30s. في عام 1939 ، اعتمد الرادار الأول RUS-1 من قبل الجيش الأحمر ، وفي عام 1940 – RUS-2. تم وضع كل من هذه المحطات في الإنتاج الضخم.
أظهرت الحرب العالمية الثانية بوضوح الكفاءة العالية لاستخدام محطات الرادار. لذلك ، بعد تطويره ، أصبح تطوير الرادارات الجديدة إحدى أولويات تطوير المعدات العسكرية. وفي الوقت المناسب ، أصبحت الرادارات المحمولة جواً دون استثناء جميع الطائرات والسفن العسكرية ، وأصبح الرادار الأساس لأنظمة الدفاع الجوي.
خلال الحرب الباردة ، كان لدى الولايات المتحدة والاتحاد السوفياتي سلاح مدمر جديد – الصواريخ الباليستية العابرة للقارات. أصبح اكتشاف إطلاق هذه الصواريخ مسألة حياة أو موت. اقترح العالم السوفيتي نيكولاي كابانوف فكرة استخدام موجات الراديو القصيرة لاكتشاف طائرات العدو لمسافات طويلة (حتى 3 آلاف كم). كان الأمر بسيطًا جدًا: اكتشف كابانوف أن موجات الراديو التي يبلغ طولها من 10 إلى 100 متر قادرة على الارتداد عن الأيونوسفير ، وتؤدي إلى تشعيع الأهداف على سطح الأرض ، والعودة بنفس الطريقة إلى الرادار.
وفي وقت لاحق ، وعلى أساس هذه الفكرة ، تم تطوير رادارات فوق الأفق لتتبع إطلاق القذائف التسيارية. مثال على مثل هذا الرادار يمكن أن يكون بمثابة “Daryal” – وهي محطة رادار شكلت لعدة عقود أساس نظام التحذير من إطلاق القذائف السوفييتية.
وفي الوقت الحالي ، يعد إنشاء رادار ذي صفيف مرحلي (PAR) أحد المجالات الواعدة لتطوير تكنولوجيا الرادار. مثل هذه الرادارات ليس لديها واحد ، ولكن المئات من بواعث موجات الراديو ، والتي يتم تشغيلها بواسطة كمبيوتر قوي. يمكن موجات الراديو المنبعثة من مصادر مختلفة في HEADLIGHTS تضخيم بعضها البعض إذا كانت تتزامن في المرحلة ، أو ، على العكس ، تضعف.
ويمكن إعطاء إشارة الرادار ذات المصفوفة المرحلية أي شكل مرغوب ، ويمكن نقلها في الفضاء دون تغيير موقع الهوائي نفسه ، مع العمل بترددات إشعاع مختلفة. رادار المراحل المرحلية هو أكثر موثوقية وحساسية بكثير من رادار لهوائي تقليدي. ومع ذلك ، هذه الرادارات لها عيوب: مشكلة كبيرة هي تبريد الرادار مع المصباح ، بالإضافة إلى ذلك ، يصعب تصنيعها وتكون غالية الثمن.
يتم تركيب محطات الرادار الجديدة ذات المراحل المرحلية على الطائرات المقاتلة من الجيل الخامس. يتم استخدام هذه التكنولوجيا في نظام الإنذار المبكر بالصواريخ الأمريكية. وسيتم تركيب مجمع الرادار مع صفائف على مراحل على أحدث دبابة روسية “أرماتا”. وتجدر الإشارة إلى أن روسيا هي واحدة من قادة العالم في تطوير الرادار مع PAR.