La guerre moderne est rapide et fugace. Dans une bataille, le vainqueur est souvent le premier à pouvoir détecter une menace potentielle et à y réagir adéquatement. Depuis plus de soixante-dix ans, une méthode radar basée sur l'émission d'ondes radio et l'enregistrement de leurs réflexions à partir de divers objets est utilisée pour rechercher un ennemi sur terre, sur mer et dans les airs. Les dispositifs qui envoient et reçoivent de tels signaux sont appelés stations radar (radars) ou radars.
Le terme "radar" est une abréviation anglaise (détection et télémétrie radio), qui a été lancée en 1941, mais est longtemps devenue un mot indépendant et est entrée dans la plupart des langues du monde.
L'invention du radar est certainement un événement marquant. Le monde moderne est difficile à imaginer sans stations radar. Ils sont utilisés dans l’aviation, dans les transports maritimes, à l’aide du radar météo, des infractions aux règles de la circulation sont détectés, la surface de la Terre est balayée. Les systèmes de radar (RLK) ont trouvé leur application dans l'industrie spatiale et les systèmes de navigation.
Cependant, le radar le plus largement utilisé se trouve dans les affaires militaires. Il faut dire que cette technologie a été créée à l'origine pour des besoins militaires et a atteint le stade de la mise en œuvre pratique juste avant le début de la Seconde Guerre mondiale. Tous les plus grands pays participant à ce conflit ont utilisé (et non sans résultat) des radars pour la reconnaissance et la détection des navires et des avions ennemis. Il est prudent de dire que l’utilisation du radar a décidé de l’issue de plusieurs batailles emblématiques en Europe et sur le théâtre des hostilités dans le Pacifique.
Aujourd'hui, les radars sont utilisés pour résoudre un très large éventail de tâches militaires, du suivi du lancement de missiles balistiques intercontinentaux à la reconnaissance de l'artillerie. Chaque avion, hélicoptère ou navire de guerre possède son propre complexe radar. Les radars sont la base du système de défense aérienne. Le plus récent complexe radar avec réseau d'antennes phasées sera installé sur le futur char russe "Armata". En général, la diversité des radars modernes est incroyable. Ce sont des appareils complètement différents, qui diffèrent par la taille, les caractéristiques et le but.
Il est permis de dire qu'aujourd'hui, la Russie est l'un des leaders mondiaux reconnus dans le développement et la production de stations radar. Cependant, avant de parler des tendances dans le développement des systèmes radar, il convient de dire quelques mots sur les principes de fonctionnement du radar, ainsi que sur l’histoire des systèmes radar.
Comment fonctionne le radar
Un emplacement est une méthode (ou un processus) permettant de déterminer l'emplacement de quelque chose. Par conséquent, la radiolocalisation est un procédé de détection d'un objet ou d'un objet dans l'espace à l'aide d'ondes radio qui sont émises et reçues par un dispositif appelé radar ou radar.
Le principe physique de fonctionnement du radar primaire ou passif est assez simple: il envoie des ondes radioélectriques dans l'espace, qui sont réfléchies par les objets environnants et y sont renvoyées sous forme de signaux réfléchis. En les analysant, le radar est capable de détecter un objet à un certain point de l’espace, mais aussi de montrer ses principales caractéristiques: vitesse, altitude, taille. Tout radar est un appareil d'ingénierie radio complexe composé de nombreux composants.
La composition de tout radar comprend trois éléments principaux: l'émetteur du signal, l'antenne et le récepteur. Toutes les stations radar peuvent être divisées en deux grands groupes:
- impulsion;
- action continue.
Un émetteur radar à impulsions émet des ondes électromagnétiques pendant une courte période (une fraction de seconde), le signal suivant n’est envoyé que lorsque la première impulsion est revenue et entre dans le récepteur. Fréquence de répétition des impulsions - une des caractéristiques les plus importantes du radar. Les radars basse fréquence envoient plusieurs centaines d'impulsions par minute.
L'antenne d'un radar à impulsions fonctionne à la fois en réception et en transfert. Une fois le signal émis, l'émetteur est éteint pendant un moment et le récepteur est allumé. Après sa réception est le processus inverse.
Le radar à impulsions présente des inconvénients et des avantages. Ils peuvent déterminer la distance de plusieurs cibles à la fois, un tel radar peut facilement faire avec une seule antenne, les indicateurs de tels dispositifs sont simples. Cependant, le signal émis par un tel radar devrait avoir une puissance assez importante. Vous pouvez également ajouter que tous les radars de poursuite modernes effectués par le modèle d'impulsions.
Dans les stations radar à impulsions, les magnétrons, ou lampes à ondes progressives, sont généralement utilisés comme source de signal.
L'antenne radar focalise le signal électromagnétique et l'envoie, capte l'impulsion réfléchie et la transmet au récepteur. Il existe des radars dans lesquels la réception et la transmission d'un signal sont effectuées par différentes antennes et peuvent être situées à une distance considérable les unes des autres. L'antenne radar peut émettre des ondes électromagnétiques dans un cercle ou travailler dans un secteur particulier. Le faisceau radar peut être en forme de spirale ou de cône. Si nécessaire, le radar peut surveiller la cible en mouvement, en la pointant constamment à l'aide de systèmes spéciaux.
Le récepteur a pour fonction de traiter les informations reçues et de les transférer sur l'écran à partir duquel elles sont lues par l'opérateur.
Outre le radar à impulsions, il existe des radars continus qui émettent en permanence des ondes électromagnétiques. De telles stations radar utilisent dans leur travail l’effet Doppler. Cela réside dans le fait que la fréquence d'une onde électromagnétique réfléchie par un objet qui s'approche de la source du signal sera plus élevée que par un objet éloigné. La fréquence de l'impulsion émise reste inchangée. Les radars de ce type ne fixent pas les objets fixes, leur récepteur ne capte que les ondes de fréquence supérieure ou inférieure à celle émise.
Un radar Doppler typique est un radar utilisé par la police de la circulation pour déterminer la vitesse des véhicules.
Le principal problème des radars à action continue est l'impossibilité de les utiliser pour déterminer la distance à l'objet, mais lors de leur fonctionnement, il n'y a pas d'interférence d'objets fixes entre le radar et la cible ou derrière celle-ci. De plus, le radar Doppler est un appareil assez simple, suffisant pour faire fonctionner des signaux de faible puissance. Il convient également de noter que les stations radar modernes à rayonnement continu ont la capacité de déterminer la distance à l’objet. Cela se fait en changeant la fréquence du radar pendant le fonctionnement.
L'un des principaux problèmes liés au fonctionnement du radar à impulsions concerne les interférences causées par des objets fixes. Il s'agit généralement de la surface de la Terre, de ses montagnes et de ses collines. Lorsque les radars aériens à impulsions des avions fonctionnent, tous les objets situés au-dessous sont «obscurcis» par un signal réfléchi par la surface de la Terre. Si nous parlons de complexes radar terrestres ou embarqués, ce problème se manifeste pour eux par la détection de cibles volant à basse altitude. Pour éliminer ces interférences, le même effet Doppler est utilisé.
En plus du radar primaire, il existe également ce que l'on appelle des radars secondaires, qui sont utilisés dans les aéronefs pour identifier les aéronefs. La composition de tels systèmes radar, en plus de l'émetteur, de l'antenne et du dispositif de réception, comprend également un transpondeur d'aéronef. Lorsqu’il est irradié par un signal électromagnétique, le répondant fournit des informations supplémentaires sur la hauteur, la route, le numéro du tableau et sa nationalité.
En outre, les stations radar peuvent être divisées par la longueur et la fréquence de la vague à laquelle elles opèrent. Par exemple, pour étudier la surface de la Terre et pour travailler à des distances significatives, des vagues de 0,9 à 6 m (fréquence 50-330 MHz) et de 0,3 à 1 m (fréquence 300-1 000 MHz) sont utilisées. Le radar d’une longueur d’onde de 7,5 à 15 cm est utilisé pour le contrôle du trafic aérien, tandis que les stations de détection au-dessus de l’horizon des stations de détection de lancement de missiles fonctionnent sur des vagues d’une longueur de 10 à 100 mètres.
Histoire du radar
L'idée du radar est apparue presque immédiatement après la découverte des ondes radio. En 1905, Christian Hülsmeier de Siemens, une société allemande, a créé un dispositif capable de détecter de gros objets métalliques à l'aide d'ondes radio. L'inventeur a proposé de l'installer sur des navires afin d'éviter tout risque de collision dans des conditions de visibilité réduite. Cependant, les sociétés de transport ne sont pas intéressées par le nouvel appareil.
Des expériences ont été menées avec un radar en Russie. À la fin du XIXe siècle, le scientifique russe Popov découvrit que les objets métalliques empêchaient la propagation des ondes radio.
Au début des années 20, les ingénieurs américains Albert Taylor et Leo Yang ont réussi à détecter un navire en train de passer en utilisant des ondes radio. Cependant, l’état de l’industrie radiophonique à cette époque était tel qu’il était difficile de créer des modèles industriels de stations radar.
Les premières stations radar pouvant être utilisées pour résoudre des problèmes pratiques sont apparues en Angleterre vers le milieu des années trente. Ces appareils étaient très gros, ils ne pouvaient être installés que sur terre ou sur le pont de grands navires. Seulement en 1937, un prototype de radar miniature a été créé, qui pourrait être installé sur un avion. Au début de la Seconde Guerre mondiale, les Britanniques avaient développé une chaîne de stations de radar appelée Chain Home.
Engagé dans une nouvelle direction prometteuse en Allemagne. De plus, il faut le dire, sans succès. Dès 1935, le commandant en chef de la flotte allemande, Reder, découvrit un radar en état de fonctionnement avec un affichage à faisceau électronique. Plus tard, des échantillons en série du radar ont été créés: Seetakt pour les forces navales et Freya pour la défense aérienne. En 1940, le système de contrôle de tir radar de Würzburg a commencé à affluer dans l'armée allemande.
Cependant, malgré les réalisations évidentes de scientifiques et d'ingénieurs allemands dans le domaine de la radiolocalisation, l'armée allemande a commencé à utiliser des radars plus tard que les Britanniques. Hitler et le sommet du Reich considéraient les radars comme des armes exclusivement défensives, ce dont l’armée allemande victorieuse n’avait pas vraiment besoin. C’est pour cette raison que les Allemands n’avaient déployé que huit radars Freya au début de la bataille pour la Grande-Bretagne, bien qu’ils soient au moins aussi performants que leurs homologues britanniques. En général, on peut dire que c’est précisément l’utilisation réussie du radar qui a largement déterminé l’issue de la bataille pour la Grande-Bretagne et la confrontation qui s’est ensuivie entre la Luftwaffe et l’armée de l’air alliée dans les cieux européens.
Plus tard, les Allemands, sur la base du système de Würzburg, ont créé une ligne de défense antiaérienne, appelée "ligne Kammuber". En utilisant des forces spéciales, les Alliés ont pu révéler les secrets du travail du radar allemand, ce qui a permis de les bloquer efficacement.
Malgré le fait que les Britanniques soient entrés plus tard dans la course "radar" par les Américains et les Allemands, ils ont été capables de les dépasser à la ligne d'arrivée et de s'approcher du début de la Seconde Guerre mondiale avec le système de détection radar d'aéronef le plus avancé.
Dès septembre 1935, les Britanniques ont commencé à mettre en place un réseau de stations radar comprenant une vingtaine de radars avant la guerre. Il a complètement bloqué l’approche des îles britanniques depuis la côte européenne. À l'été 1940, les ingénieurs britanniques ont créé un magnétron à résonance qui est devenu par la suite la base des stations radar aéroportées installées sur des aéronefs américains et britanniques.
Les travaux dans le domaine des radars militaires ont été effectués en Union soviétique. Les premières expériences réussies de détection d'aéronefs utilisant un radar en URSS ont été menées au milieu des années 30. En 1939, le premier radar RUS-1 fut adopté par l'Armée rouge et en 1940, le RUS-2. Ces deux stations ont été mises en production de masse.
La seconde guerre mondiale a clairement démontré la grande efficacité de l’utilisation des stations radar. Par conséquent, après son achèvement, le développement de nouveaux radars est devenu l’une des priorités du développement des équipements militaires. Avec le temps, les radars aériens ont reçu sans exception tous les avions et navires militaires, et le radar est devenu la base des systèmes de défense aérienne.
Pendant la guerre froide, les États-Unis et l'URSS avaient une nouvelle arme destructrice: les missiles balistiques intercontinentaux. Détecter le lancement de ces fusées est devenu une question de vie ou de mort. Le scientifique soviétique Nikolai Kabanov a proposé l’idée d’utiliser des ondes radio courtes pour détecter les avions ennemis à grande distance (jusqu’à 3 000 km). C’était très simple: Kabanov a découvert que des ondes radio d’une longueur de 10 à 100 mètres étaient capables de rebondir sur l’ionosphère et d’irradier des cibles à la surface de la Terre, renvoyant ainsi le radar au même sens.
Plus tard, sur la base de cette idée, une détection radar à l’horizon du lancement de missiles balistiques a été développée. Un exemple d'un tel radar peut servir de "Daryal" - une station radar qui a été pendant plusieurs décennies la base du système d'alerte de lancement de missile soviétique.
Actuellement, l'un des domaines les plus prometteurs pour le développement de la technologie radar est la création d'un radar à balayage de phase (PAR). Ces radars n’ont pas un, mais des centaines d’émetteurs d’ondes radio, exploités par un ordinateur puissant. Les ondes radio émises par différentes sources dans les PHARES peuvent s’amplifier si elles coïncident en phase ou, au contraire, s’affaiblissent.
Le signal radar à réseau phasé peut avoir toute forme souhaitée, il peut être déplacé dans l'espace sans changer la position de l'antenne elle-même, en travaillant avec des fréquences de rayonnement différentes. Le radar à réseau phasé est beaucoup plus fiable et sensible qu'un radar à antenne conventionnelle. Cependant, ces radars ont des inconvénients: un gros problème est le refroidissement du radar avec HEADLIGHT. De plus, ils sont difficiles à fabriquer et coûteux.
De nouvelles stations radar à multiéléments sont installées sur des avions de combat de cinquième génération. Cette technologie est utilisée dans le système d'alerte précoce des missiles américains. Un complexe de radars à matrices en phase sera installé sur le dernier char russe "Armata". Il convient de noter que la Russie est l’un des leaders mondiaux dans le développement du radar avec PAR.
