Измерена површина радарског пресека (ПРП), за авион Даглас А-26, дијаграм у функцији угла азимута.|десно|мини|250п Површина радарског пресека (ПРП) () је мера детектовања објекта са радаром.
Осветљени објекат рефлектује ограничену количину енергије радара. Више фактора одређује ту количину враћене електромагнетне енергије, према извору њихове емисије, као што су: врста материјала од којих је направљен објекат; апсолутна величина објекта; релативна величина објекта (у односу на таласне дужине емисије радара); угао под којим сноп радара осветљава одређени део објекта, што зависи од његовог облика оријентације на радарски извор; угао рефлектованог таласа; врсте поларизације у односу облик и положај објекта.
Снага предајника и удаљеност објекта су важни за његово откривање, а нису за величину ПРП, јер је ПРП искључиво везан за карактеристике рефлексије радарских зрака.
Површина радарског пресека (ПРП) се користи за детекцију авиона у широком опсегу. Пример, карактеристику невидљивости авиона (који је пројектован тако да има ниско детекцију) ће имати пројекат који даје ниску ПРП (као што је упијајућа боја, глатка површина, површина правоуглог облика посебно рефлектује сигнал у неком другом правцу, а не према извору). Насупрот томе, путнички авиони имају висок ПРП, што доприноси метална структура, велике металне масе мотора, гондоле, велика површина крила и трупа, рефлектују велику количину радарског зрачења уназад, према извору, односно у пријемник радара. Параметар ПРП је саставни део развоја технологије смањене радарске уочљивости (стелт), посебно је важан за борбена средства, на првом месту за борбене авионе и балистичке ракете. Ти подаци о ПРП су веома поверљиви и чувају се као тајне. Површина радарског пресека (σ) авиона и других објеката зависи од тога под којим углом је радарски „осветљен“.|десно|мини|550п
Дефиниција Неформално, ПРП је површина пресека неког објекта, који идеално рефлектује радарску сферу, исте снаге као да је стварни одраз објекта у питању. ПРП је апстракција: површина радарског пресека не мора имати директну везу са физичком површином попречног пресека области тог објекта, пошто зависи и од других фактора.
Нешто мање неформално, ПРП радарског циља је ефикасна област која пресреће емитовану електромагнетну снага радара и онда је расипа, а део враћа назад радарском пријемнику.
Прецизније, ПРП радарског циља јесте хипотетичка област која изазива пресретање генерисане енергије радара на објекту, тако да ако би пресретнута била укупна снага, сва би се и вратила, иста би се показала на приказивачу пријемника.-{Skolnick, M.I}-., -{Introduction to Radar Systems}-, -{McGraw-Hill}-, 1980.
Способност, да циљ одражава енергију радара одређене величине, може се сажети у један појам, ПРП, који се обично обележава као σ, с мерном јединицом -{m²}-. У пракси, нека радарска електромагнетна енергија се апсорбује, а рефлектована се неравномерно простире од циља, у свим правцима. Дакле, површину радарског пресека је веома тешко проценити и обично се одређује експериментално, мерењем.
Површина радарског пресека зависи од: физичке геометрије објекта (циља) и његовог облика, правца осветљења радара, учесталости предајника радара и врсте коришћених материјала.
Сложена дефиниција ПРП се може лакше разумети увидом у функције радарских предајника и пријемника, у оквиру поступног развоја система радарских једначина, за стање у једном тренутку:
Где су: [W] = снага предајника [m] = удаљеност од радара до места циља = ефикасност предајне антене (бездимензионо) [m²] = површина радаског пресека [m²] = ефективна површина пријемне антене [W] = примљена снага повратног сигнала.
У претходној једначини део , представља густину снаге (-{W/m²}-), коју радарски предајник шаље у циљ. Ову густину снаге, пресрео је циљ са површином радарског пресека [m²]. Производ има димензију [m²], представља хипотетичку укупну снагу пресретнуту од радарског циља. Други део представља изотропно ширење овог пресретнутог радарског снопа од циља и враћени део назад на радарски пријемник.
Производ представља „ухваћену“ густину снаге на радарском пријемнику (-{W/m²}-). Пријемна антена затим скупља снагу ове густине са ефективном површином [m²], примајући рефлектовану радарску снагу (Pr) [W], као што је приказано у горњој једначини.
Расподела снаге радарског осветљења циља никада није изотропна (чак и за сферу), а ПРП је хипотетичка област. У том светлу, ПРП се може једноставно посматрати као фактор корекције коју сачињавају радарске једначине (приказују реалније) за експериментални испитивани однос Pr / Ps. Међутим, ПРП је изузетно вредан концепт, јер је карактеристика само циља и једино се може измерити или израчунати. Тако, ПРП омогућава перформансе од радарског система, са датим циљем, да се независно анализирају од радарских и употребе других параметара. У принципу, ПРП је јака функција оријентације радара и циља, односно, за случај да се радарски предајник и пријемник не налазе заједно, функција оријентације предајник-циљ и циљ-пријемник (види слику горе бр.2). ПРП зависи од величине циља, рефлексивности његове површине, усмерености радарског снопа и одраза, утицаја геометријског облика и положаја.
Фактори који утичу на ПРП Примери вредности површина радарског пресека, за карактеристичне циљеве ''' ЦиљПРП [m²]ПРП [dB]Џамбо-џет10020Млазни путнички авион20 … 4013 … 16Велики ловац67,8Хеликоптер34,7Млазни четворосед23Мали авион10„Стелт“ ловац0,1 … 0,01(-10 …-20)F-117 најтхок0,1(-10)B-2 спирит0,01(-20)Буба0,00001Птица0,01(-20)Човек1 0Кабина крстарице10 10Аутомобил100 20Камион200 23Угаони рефлектор 20.379 43,1 Величина По правилу, већи објекат, јачи је његов радарски одраз и на тај начин већа је његова ПРП. Такође, радар једног опсега не може ни детектовати објекте одређене величине. На пример, радар таласне дужине 10 -{cm}- (S-опсега), може да детектује капи кише, али не може облаке, чије су капљице превише мале.
Материјал
Материјали као што су метал снажно рефлектују радарске таласе и имају тенденцију да произведу јаке повратне сигнале. Дрво и платна (као што су делови авиона и балона се често користе) или пластика, фиберглас и композити мање рефлектују или су потпуно транспарентни радару, чинећи их погодним за радоме. Чак веома танак слој метала може направити објекат снажне радарске рефлексије. Плева се често прави од метализиране пластике, стакла, метализиране фолије и станиолских листића и с њима се прави радарска рефлексија лажних објеката.
Такође, неки уређаји су пројектовани да буду активни радар, као што су радарске антене, с повећаним ПРП. То су радари – мамци, за обману непријатеља и изазивање њиховог дејства са противрадарским системима по лажним циљевима, у војном сукобу.
Боје упијају радарске зраке Lokid SR-71 и неки други „стелт“ авиони су премазани посебном „металном кугличном бојом“. Она се састоји од малих металних, бојом премазаних, куглица. Радарска енергија, у додиру с њима, претвара се у топлоту, а не рефлектује се. То су први кораци у примени „стелт“ технологије, односно смањене радарске уочљивости. Његов је ПРП око 10 -{m²}-, што је значајно више од наредног „стелт“ авиона F-117 најтхок.-{Rich and Janos}- (1994). стр. 36.
Облик, усмереност и оријентација
Површине авиона су F-117A су пројектоване да буду равне и међусобно веома искошене, под углом. Ово има за последицу да ће њихово радарско осветљење бити под великим углом, што ће изазвати рефлексију исто под различитим великим угловима, слично светлосном огледалу под великим углом. Оштре ивице такође доприносе већем расипању, пошто заобљене површине имају неки делове површине нормалне на радарски извор. У томе сегменту, као и сваки зрак послат дуж нормалног правца на површину, рефлектоваће се назад, по истом правцу и то ће направити јак повратни сигнал.
Бочно, борбени авион поседује много већу површину него чеоно из смера и правца репа. При свим осталим једнаким факторима, авион ће имати јачи сигнал са бочне стране него с предње, таква оријентација између радарске станице и циља је важна.
Глатке површине Површински рељеф објекта циља може садржати удубљења (глаткоћа оплате авиона), што делује као појединачни угаони рефлектори који повећавају ПРП, правећи различита усмерења. Ово може настати од отворених скровишта за бомбе, усисници мотора, спољних носача терета авиона, зглобова између кинематских делова, итд. Практикује се пресвлачење оплата са материјалим који упијају радарске зраке, с чиме се смањује ПРП.
Мерење
Мерење ПРП неког циља врши се у познатом опсегу радарске рефлексивности или опсега расипања. Први тип опсега је спољни опсег где је циљ постављен на посебно обликованим ниском носачу, на извесној удаљености даље од предајника. Такав низ елиминише потребу за постављање радара амортизера иза циља, међутим, више путања интеракције са земљом мора бити ублажено.
Лабораторија, опитна комора (анексоик), такође се често користи. У таквој просторији, „циљ“ је постављен на ротирајућем стубу у центру, а зидови, подови и плафони просторије су покривени наслагама материјала који апсорбује радарске зраке. Ови амортизери спречавају „корупцију“ мерења услед рефлексије зидова, патоса и таванице лабораторије. Компактна интегрција „анексоик“ коморе је са рефлектором за симулирање радарске рефлексије за далеке теренске услове. ПРП је технички дефинисана као фиктиван појам, те се може и мерити на основу адекватног принципа баждарења система (експериментално се утврди однос величина с еталоном). Савршен рефлектор електромагнетних таласа који би одражавао исту количину емитоања / пријема на радарској антени враћене енергије, као што би био од стварног циља, усваја се као еталон мера, за мерење у дотичној лабораторији.
300п460пПостава баждарног мерења.Шема мерења ПРП циља.
Примљена снага повратног сигнала [W] (приказана у првом поглављу), може бити представљена и у другом облику радарске математике:
;Где су:
[W] = примљена снага повратног сигнала [W] = снага предајника [m²] = површина радарског пресека [m] = таласна дужина [m] = удаљеност од радара до циља = ефикасност антене
Овај облик једначине указује да примљена повратна снага је управно пропорционална емитованој, ефикасности антене, учесталости радарских таласа и од односа ПРП и четвртог степена растојања од радара до циља. На основу ове чињенице, могу се, у току процеса баждарења, одредити непознате вредности делова једначине. Посебно је интерес да се експериментално одредити део који је карактеристичан за систем и поставу мерења:
Тај процес се извршава са више баждарних мерења еталон рама, на више различитих растојања. У томе експиременту је познато за еталон плочу и растојања на која се поставља. Тако да се при емитованој енергији и истој учесталости и познатим односима статистички утврди остали део једначине. Ове вредности, добијене током баждарења, остају исте и за потребе мерења ПРП циља, с тим да се испуне исти услови.
Прорачун Површина радарског пресека је мера способности циља да рефлектује радарске сигнале у правцу и смеру радарског пријемника, то јест, то је мера односа густине повратних сигнала од циља према радару и густине сигнала које је пресрео циљ. Пошто се емитовање енергије дистрибуира у облику сфере, мали њен део () може бити враћен и примљен пријемним делом радара.
Површина радарског пресека σ је дефинисана као: Где су: [m²] = површина радаског пресека [W/m²] = густина снаге коју је пресрео и рефлектовао циљ [m] = удаљеност од радара до места циља [W/m²] = специфична снага предаје, на растојању -{R}- од циља
Површина радарског пресека се може посматрати као поређење снаге рефлектованог сигнала од циља са рефлектованим сигналом из савршено глатког сферног попречног пресека од 1 -{m²}-.
Формула за прорачун ПРП зависи од облика тела осветљеног радарским зрацима.
Примери прорачуна за типична геометријска тела250п Рефлексија сигнала од тела сферног облика 250п Рефлексија сигнала од цилиндра250п Рефлексија сигнала од равне плоче250п