Área de dispersión efectiva (ESR; en algunas fuentes, superficie de dispersión efectiva, ancho de dispersión efectivo, área de reflexión efectiva , tubo intensificador de imagen) en el radar : el área de alguna superficie plana ficticia ubicada normal a la dirección de la onda plana incidente y siendo un reemisor ideal e isotrópico que, al colocarse en la ubicación del objetivo, crea la misma densidad de flujo de potencia en la ubicación de la antena de la estación de radar que el objetivo real [1] .
RCS es una medida cuantitativa de la propiedad de un objeto para dispersar una onda electromagnética [2] . Junto con el potencial de energía de la ruta de transmisión-recepción y el KU de las antenas de radar, el RCS de un objeto se incluye en la ecuación del alcance del radar y determina el alcance en el que un radar puede detectar un objeto . Un valor de RCS mayor significa una mayor visibilidad de radar de un objeto, una disminución en RCS hace que sea difícil de detectar (ver tecnología sigilosa ).
El EPR de un objeto en particular depende de su forma, tamaño, material del que está hecho, de su orientación (vista) en relación con las antenas de las posiciones de transmisión y recepción del radar (incluida la polarización de las ondas electromagnéticas), de la longitud de onda de la señal de radio de sondeo. El RCS se determina en las condiciones de la zona lejana del dispersor, las antenas receptora y transmisora del radar.
Dado que el RCS es un parámetro introducido formalmente, su valor no coincide ni con el valor del área de superficie total del difusor ni con el valor de su área de sección transversal (ing. Sección transversal ). El cálculo de EPR es uno de los problemas de la electrodinámica aplicada , que se resuelve con diversos grados de aproximación analíticamente (solo para una gama limitada de cuerpos de forma simple, por ejemplo, una esfera conductora, un cilindro, una placa rectangular delgada, etc.) o métodos numéricos. La medición (control) de RCS se lleva a cabo en sitios de prueba y en cámaras anecoicas de radiofrecuencia utilizando objetos reales y sus modelos a escala.
RCS tiene la unidad de área y generalmente se da en m² o dBm . Para objetos de una forma simple, prueba, EPR generalmente se normaliza al cuadrado de la longitud de onda de la señal de radio de sondeo. La EPR de objetos cilíndricos extendidos se normaliza a su longitud (EPR lineal, EPR por unidad de longitud). El EPR de los objetos distribuidos en el volumen (por ejemplo, una nube de lluvia) se normaliza al volumen del elemento de resolución del radar (EPR/m³). El RCS de los objetivos de superficie (por regla general, una sección de la superficie terrestre) se normaliza al área del elemento de resolución del radar (EPR / m²). En otras palabras, el RCS de objetos distribuidos depende de las dimensiones lineales de un elemento de resolución específico de un radar específico, que dependen de la distancia entre el radar y el objeto.
EPR se puede definir de la siguiente manera (la definición es equivalente a la dada al principio del artículo):
El área de dispersión efectiva (para una señal de radio de prueba armónica) es la relación entre la potencia de emisión de radio de una fuente isotrópica equivalente (que crea la misma densidad de flujo de potencia de emisión de radio en el punto de observación que el dispersor irradiado) y la densidad de flujo de potencia (W /m²) de la emisión de radio de sondeo en la ubicación del dispersor.
El RCS depende de la dirección desde el dispersor hasta la fuente de la señal de radio de sondeo y la dirección hasta el punto de observación. Dado que estas direcciones pueden no coincidir (en el caso general, la fuente de la señal de sondeo y el punto de registro del campo disperso están separados en el espacio), entonces el EPR determinado de esta manera se denomina EPR biestático ( EPR de dos posiciones). , inglés biestático RCS ).
Diagrama de retrodispersión (DOR, EPR monoestático, EPR de posición única, RCS monoestático en inglés , RCS de retrodispersión ): el valor del EPR cuando las direcciones desde el dispersor hasta la fuente de la señal de sondeo y hasta el punto de observación coinciden. EPR a menudo se entiende como su caso especial: EPR monoestático, es decir, DOR (los conceptos de EPR y DOR se mezclan) debido a la baja prevalencia de radares biestáticos (multiposición) (en comparación con los radares monoestáticos tradicionales equipados con un solo transceptor). antena). Sin embargo, se debe distinguir entre EPR(θ, φ; θ 0 , φ 0 ) y DOR(θ, φ) = EPR(θ, φ; θ 0 =θ, φ 0 =φ), donde θ, φ es la dirección hasta el punto de registro del campo disperso; θ 0 , φ 0 es la dirección hacia la fuente de la onda de sondeo (θ, φ, θ 0 , φ 0 son los ángulos del sistema de coordenadas esféricas , cuyo origen está alineado con el dispersor).
En el caso general, para una onda electromagnética de sondeo con una dependencia temporal no armónica ( señal de sondeo de banda ancha en el sentido espaciotemporal) , el área de dispersión efectiva es la relación entre la energía de una fuente isotrópica equivalente y la densidad de flujo de energía (J/ m2) de la emisión de radio de sondeo en la ubicación del dispersor.
Considere la reflexión de una onda incidente sobre una superficie reflectante isotrópica con un área igual al RCS. La potencia reflejada desde dicho objetivo es el producto del RCS y la densidad del flujo de potencia incidente:
, | (una) |
donde es el RCS del objetivo, es la densidad de flujo de potencia de la onda incidente de una polarización dada en la ubicación del objetivo, es la potencia reflejada por el objetivo.
Por otro lado, la potencia radiada isotrópicamente
, | (2) |
donde es la distancia desde el radar hasta el objetivo, es la densidad de flujo de potencia de la onda de una polarización dada reflejada desde el objetivo en la ubicación del radar.
Sustituyendo la expresión (2) en (1), obtenemos una expresión para el RCS del objetivo:
. | (3) |
O, utilizando la intensidad de campo de la onda incidente en la ubicación del objetivo y la onda reflejada en la ubicación del radar:
. | (cuatro) |
Potencia de entrada del receptor:
, | (5) |
donde es el área efectiva de la antena .
Es posible determinar el flujo de potencia de una onda incidente en términos de la potencia radiada y la directividad de la antena para una dirección de radiación dada.
. | (6) |
Sustituyendo (6) y (2) en (5), por la potencia a la entrada del receptor de radar tenemos:
. | (7) |
O
, | (ocho) |
donde _
De este modo,
. | (9) |
EPR tiene la dimensión del área [ m² ], pero no es un área geométrica (!), sino que es una característica energética, es decir, determina la magnitud de la potencia de la señal recibida.
Analíticamente, RCS solo se puede calcular con fines simples. Para propósitos complejos, RCS se mide prácticamente en sitios de prueba especializados o en cámaras anecoicas .
El RCS del objetivo no depende de la intensidad de la onda emitida, ni de la distancia entre la estación y el objetivo. Cualquier aumento conduce a un aumento proporcional y su proporción en la fórmula no cambia. Al cambiar la distancia entre el radar y el objetivo, la relación cambia inversamente y el valor RCS permanece sin cambios.
El campo de toda la superficie S está determinado por la integral . Es necesario determinar E 2 y la relación a una distancia dada del objetivo ...
En todas partes debajo está la longitud de onda en centímetros.
, | (diez) |
donde k es el número de onda .
1) Si el objeto es pequeño, la distancia y el campo de la onda incidente se pueden considerar sin cambios. 2) La distancia R se puede considerar como la suma de la distancia al objetivo y la distancia dentro del objetivo:
Después:
, | (once) |
, | (12) |
, | (13) |
, | (catorce) |
Una superficie plana es un caso especial de una superficie curva convexa.
(quince) |
Si un avión con un área de 1 m² y una longitud de onda de 10 cm (3 GHz), entonces
Para una esfera, la primera zona de Fresnel será la zona delimitada por el ecuador.
(dieciséis) |
El reflector de esquina consta de tres planos perpendiculares. A diferencia de una placa, un reflector de esquina brinda un buen reflejo en una amplia gama de ángulos.
triangularesSi se usa un reflector de esquina con caras triangulares, entonces el EPR
(17) |
donde es la longitud de la arista.
cuadrangularSi el reflector de esquina está compuesto por caras cuadrangulares, entonces el EPR
(Dieciocho) |
Los reflectores de esquina se utilizan:
Los chaffs se utilizan para crear una interferencia pasiva con el funcionamiento del radar.
El valor del RCS de un reflector dipolo generalmente depende del ángulo de observación, pero el RCS para todos los ángulos:
Los chaffs se utilizan para enmascarar objetivos aéreos y terrenos, así como balizas de radar pasivas.
El sector de reflexión de la paja es de ~70°
RCS de objetos reales complejos se miden en instalaciones especiales, o rangos, donde se pueden lograr las condiciones de la zona de irradiación lejana .
# | Tipo de objetivo | [ m² ] |
---|---|---|
una | Aviación | |
1.1 | Avión de combate | 3—12 [3] |
1.2 | Luchador cauteloso | 0,3–0,4 [3] |
1.3 | bombardero de primera línea | 7-10 |
1.4 | Bombardero pesado | 13-20 |
1.4.1 | bombardero B-52 | 100 [4] |
1.4 | Aviones de transporte | 40-70 |
2 | buques | |
2.1 | Submarino en la superficie | varios metros cuadrados metros [5] |
2.2 | Cortando un submarino en la superficie | varios metros cuadrados metros [5] |
2.3 | barco | cincuenta |
2.4 | barco de misiles | 500 |
2.5 | Destructor | 10000 |
2.6 | Portaaviones | 50000 [6] |
3 | objetivos terrestres | |
3.1 | Automóvil | 3—10 (onda de aproximadamente 1 cm) [7] |
3.2 | Tanque T-90 (longitud de onda 3-8 mm) | 29 [8] [9] |
cuatro | Munición | |
4.1 | Misil de crucero ALCM (longitud de onda 8 mm) | <0.1 |
4.2 | La ojiva de un misil operacional-táctico | 0,15–1,6 [10] |
4.3 | Ojiva nuclear SLBM (TN-75/TN-71) | 0,01/0,1–0,25 [11] |
5 | Otros propósitos | |
5.1 | Humano | 0.8-1 |
6 | Aves [12] (alas plegadas, longitud de onda 5 cm) | (límite máximo EPR) |
6.1 | Grajo (Corvus frugilegus) | 0.0048 |
6.2 | Cisne mudo (Cygnus olor) | 0.0228 |
6.3 | Cormorán grande (Phalacrocorax carbo) | 0.0092 |
6.4 | Milano Real (Milvus Korshun ) | 0.0248 |
6.5 | Ánade real (Anas platyrhynchos) | 0.0214 |
6.6 | Ganso gris (Anser anser) | 0.0225 |
6.7 | Cuervo encapuchado (Corvus cornix) | 0.0047 |
6.8 | Gorrión de árbol (Passer montanus) | 0.0008 |
6.9 | Estornino común (Sturnus vulgaris) | 0.0023 |
6.10 | Gaviota Reidora (Larus ridibundus) | 0.0052 |
6.11 | Cigüeña blanca (Ciconia ciconia) | 0.0287 |
6.12 | Avefría (Vanellus vanellus) | 0.0054 |
6.13 | Buitre de Turquía (Cathartes aura) | 0.025 |
6.14 | Paloma bravía (Columba livia) | 0.01 |
6.15 | Gorrión común (Passer domesticus) | 0.0008 |
Un objetivo de dos puntos es un par de objetivos ubicados en el mismo volumen de resolución de radar. Usando la fórmula (4), podemos encontrar las amplitudes de los campos de la onda reflejada:
(19) | |
(veinte) |
Los retrasos de tiempo se pueden calcular:
De aquí:
(21) | |
(22) |
después:
(23) |
(24) | |
(25) | |
Como consecuencia,
(26) |
La dependencia del EPR del ángulo de reflexión se denomina diagrama de retrodispersión (BSD). DOR tendrá un carácter rugoso y claramente multipétalo. En este caso, los ceros del DOR corresponderán a la adición en antifase de las señales del objetivo en la ubicación del radar, y la corriente corresponderá al valor del modo común. En este caso, el RCS puede ser mayor o menor que el RCS de cada uno de los objetivos individuales. Si las ondas llegan en antifase, entonces se observará un mínimo, y si están en fase, entonces un máximo:
Sea entonces:
Los objetos reales tienen varios puntos de oscilación.
, lo que significa .Entonces el campo total:
— se define como un cambio en las estructuras de fase de la onda reflejada.El frente de fase de la onda reflejada difiere del esférico.
Un objetivo distribuido es un objetivo cuyas dimensiones van más allá del volumen de resolución del radar .
La violación de cualquiera de las condiciones introduce al objetivo en la clase de distribución
Aquí:
Es decir, las dimensiones lineales del objetivo deben estar completamente dentro del elemento de resolución del radar.
Si no es así, entonces en este caso el RCS del objetivo será la suma de los RCS de cada sección elemental del objetivo:
.Si un objeto distribuido consta de reflectores isotrópicos del mismo tipo con las mismas propiedades, entonces el RCS total se puede encontrar como el producto de RCS por el número de reflectores:
¡Pero la cantidad de elementos de dicho objetivo generalmente se desconoce!
En este caso, es recomendable introducir el RCS específico ( σ sp ) - este es el RCS de una unidad de área ( dS ) o una unidad de volumen ( dV ) de un objetivo distribuido.
(27) | |
(28) |
Aquí:
S y V están completamente determinados por el ancho del patrón de radiación y el elemento de resolución de rango, es decir, los parámetros de la señal emitida.
La medición del área de dispersión efectiva del diseño general de la aeronave se realiza de la siguiente manera:
estación del complejo de medición
avión de reconocimiento de gran altitud A-12
OTR " Sargento "
SLCM " Tomahawk "
Compartimiento de comando/servicio de la nave espacial Apolo