역단층탐색기

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역단층 탐색기는 반능동 레이더 호밍의 일종으로, 이전 설계에 비해 상당한 장점을 제공한다.이 시스템은 세 신호를 한 번에 비교할 수 있는 전자장치를 필요로 하기 때문에 1970년대 초까지 이 설계가 사실상 가능하지 않았다.그러한 첫 번째 사례 중 하나는 1970년 미그-25P에 사용된 소련 R-40 공대공 미사일과 1978년 도입된 RAF의 스카이플래시 미사일로, 원래의 레이시온 탐색기를 마르코니의 단층형 모델로 대체한 AIM-7 스패로우(Sparrow)를 개조한 데 이어 셀레니아가 이탈리아를 위해 매우 유사한 변환을 한 것이다.질식하다.USAF는 AIM-7 Sparrow의 M 모델에 유사한 기술을 채택했고, 그러한 디자인은 오늘날 반능동 디자인에서 보편적이다.

개념

원뿔형 스캐닝

목표물에 도달하기 위해, 반능동 탐색자는 발사 항공기가 제공하는 레이더 신호의 반영에 의존한다.그런 신호를 원뿔모양의 반사처럼 표적에서 시각화할 수 있고, 미사일이 원뿔 안에 있으면 이 신호를 볼 수 있을 것이다.탄두의 치명적인 사정거리 내에서 표적에 접근하기 위해서는 미사일이 표적이 그 원뿔 모양의 영역 내에 어디에 있는지 구별할 수 있는 어떤 방법이 필요하다.

이 문제에 대한 전통적인 해결책은 원뿔형 스캔을 사용하는 것이다.이 시스템에서 수신기는 단일 수신기 안테나가 아니라 미사일의 중심선, 즉 보어라이트의 양쪽으로 약간 가리키는 두 개에 연결되어 있다.이 두 선 중 하나를 따라 표적이 바로 위치할 경우 신호가 더 강해지도록 배열되어 있다.만약 표적이 한쪽으로 쏠린다면, 오른쪽 안테나에서 나오는 신호가 왼쪽보다 더 강할 것이다.

미사일은 두 신호 중 더 강한 신호를 향해 방향을 틀면 스스로 방향을 잡을 수 있고, 목표물을 직접 가리키면 두 신호가 같아진다.2차원으로 유도하기 위해 안테나는 회전한다.언제라도 두 안테나는 수평이 될 수 있으며, 탐색자는 목표물을 향해 좌회전 또는 우회전을 명령할 것이다. 잠시 후 그들은 수직이 되고 위아래로 비행을 조정할 것이다.이런 식으로 미사일은 빠른 원형 동작으로 목표물을 찾는다.이것은 일반적으로 제어 시스템에서 평활화하여 지속적인 제어 입력을 제공한다.

이 추적 방법에는 수많은 문제점이 있다.첫째로, 그것은 두 안테나 사이의 신호 강도 차이에 의존한다. 두 안테나 사이의 신호 강도 차이는 오직 빔 내의 대상 위치 때문이다.예를 들어, 대상이 비를 뚫고 날아가는 동안, 이것이 사실이 아닐 수 있는 여러 가지 이유가 있다.

이 문제는 미사일이 목표물에 근접할수록 더욱 첨예해진다.근거리에서 안테나는 회전할 때 항공기의 일부만 보기 시작한다.예를 들어 안테나가 12시 위치에 있을 경우 항공기의 수직 꼬리로부터 강한 복귀를 받을 수 있지만, 3시 위치에 도달할 때까지 날개로부터의 반사가 지배할 수 있다.한 번의 완전한 회전 기간 동안, 그 신호는 현재 매우 가변적이며, 이는 글리트라고 알려진 효과다.이 효과로 이 방법의 정확도가 절대 최상으로 약 10m(33ft)로 제한되며, 그러한 탐색기를 가진 미사일은 매우 큰 탄두를 가질 것을 요구한다.

또 다른 심각한 문제는 탐색자가 항공기를 반사하는 신호와 다른 물체를 반사하는 신호의 차이를 구분할 수 없다는 점이다.이는 고도에서 일대일 전투에 큰 문제는 아니지만 발사기 아래의 목표물을 향해 미사일을 쏘면 결국 비행기와 주변의 지면을 더 이상 구분할 수 없는 지경에 이르게 된다.지면이 항공기보다 훨씬 크기 때문에 이 신호는 낮은 고도에서 사용될 때마다 탐색자를 압도할 수 있다.이는 선택된 거리 밖의 신호를 음소거하는 범위 게이트를 사용하여 어느 정도까지 해결할 수 있지만, 이것은 대상까지의 범위와 지면이 동일할 때 문제가 있다.

또한 대상 항공기는 글린트와 동일한 효과를 갖는 신호의 무작위 펄스를 방출할 수 있어 반사된 신호와 방해물을 구별할 방법이 없이 방해물로부터 반사된 신호를 보는 탐색자를 혼동시킬 수 있다.이것은 그러한 지원자들을 매우 쉽게 "걸리게" 만든다.채프는 대신 레이더의 시야에 여러 개의 신호를 생성해, 다시 한 번 탐색자를 구별할 방법이 없게 한다.

역단극기법

이러한 많은 문제를 피하는 한 가지 방법은 단극 레이더 기법을 사용하는 것이다.이들 시스템에서는 레이더 신호가 안테나로 전송되기 전에 둘로 쪼개진다.이 두 경로는 목표물을 반사해도 그대로 남아 있는 어떤 형태의 인코딩을 포함한다.양극화는 공통된 해결책이다.그런 다음 신호가 재혼합되어 안테나 밖으로 전송된다.

두 개의 안테나가 목표물을 반사한 후 혼합 신호를 수신한다.그런 다음 필터는 수신된 신호를 다시 두 구성 요소로 분할하고, 상대 강도의 비교를 이전과 같이 할 수 있다.그러나 양극화의 경우처럼 신호가 방향성이면 안테나를 회전할 필요가 없다. 신호 간의 차이를 사용하여 방향성을 결정할 수 있다.실제 시스템에서는 좌우를 비교하는 안테나가 2개, 상향식 안테나가 2개 사용된다.

이 기술의 주된 장점은 지상에서 반사되는 것이 신호의 양극화를 무작위로 발생시킨다는 것이다.일부는 "적절한" 양극화와 함께 반환되지만, 대다수는 결국 수신기에서 걸러질 것이다.대상 항공기에서 되돌아온 신호가 총 지상 반사량에 비해 작을 수 있지만 여과 후 다시 가시화된다.이를 통해 그러한 레이더가 전투기 아래의 표적을 추적할 수 있게 되어, "조망, 격추" 기능을 부여한다.

필터링은 또한 전자 대책이 효과적으로 작동하기 훨씬 더 어렵게 만든다.일치하는 극성을 가진 신호만 필터를 통과하므로 일반적인 비극성 펄스는 일반적으로 필터링된다.그러한 레이더에 대항하기 위해 방해물은 신호의 양극화와 일치하거나, 또는 너무 많은 신호를 방송해야 하기 때문에 필터를 통과할 수 있는 정확한 양극화와 함께 임의로 충분한 에너지를 가지고 있다.

마지막으로, 반짝임이 현저하게 감소한다.글린트는 안테나가 한 번에 한 방향으로만 민감하기 때문에 발생하며, 안테나가 회전하면서 항공기의 다른 부분에서 오는 신호를 보기 때문이다.단극 수신기는 회전하지 않으며, 항상 전체 리턴을 본다.여전히 위치별로 신호 강도가 다르지만 미사일이 목표물에 근접할 때 신호 강도는 바뀌지 않아 미사일의 방향 변경 명령이 지속적으로 내려지지 않고 있다.시험에서, 스카이플래시 미사일의 대다수는 목표 항공기를 직접 타격했는데, 이는 미사일을 20~30m(66–98ft) 이내로 만든 원래 AIM-7의 원뿔형 스캐닝 솔루션과 비교된다.또한, 그것은 추적 카메라가 표적을 볼 수 있도록 선택된 한계인 1,000피트(300m) 고도에서 비행하는 항공기를 공격할 수 있었다.이러한 테스트는 기술에 실질적인 저고도 한계가 없음을 입증했다.

역단층추구자의 단점은 두 가지다.우선 발사 플랫폼의 레이더에 단극 인코딩이 들어가도록 요구하거나, 그렇지 않으면 탐색자가 처리할 방향신호가 나오지 않는다.이는 그러한 미사일을 탐색자가 조정할 수 있는 어떤 레이더로도 사용할 수 있는 보다 일반적인 원뿔형 스캐닝 시스템보다 더 긴밀하게 항공기에 연결한다.더 중요한 것은 추구자가 더 복잡하고 더 많은 전자제품을 필요로 한다는 점인데, 진공관 전자제품 시대에는 불가능했고 1970년대에야 실용화됐다는 점이다.예를 들어, Skyflash 수신기는 하나의 고정 안테나를 가지고 있었지만, 3개의 신호를 생성하기 위해서는 대조기 전자 장치뿐만 아니라, 각 "채널"당 1개씩 4개의 수신기와 모든 신호의 합계를 가진 1개, 그리고 차이점을 가진 2개의 수신기가 필요했다.

참조

• Richardson, Doug (9 April 1977). "Sky Flash Countdown". Flight International. pp. 894–896.