hệ thống radar và ứng dụng

Ông nêu khả năng dùng hiện tượng này để phát hiệncác vật ngoài khả năng quan sát của mắt thường đêm tối, sương mù, cự li xa....Radar là tiếng viết tắt của tiếng Anh “Radio Dectection and

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐIỆN TỬ ĐIỆN LẠNH HÀ NỘI

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH 2

Các hệ thống định vị đóng một vai trò quan trọng trong xã hội Hệ thống định vị có mặt hầu hết trong các lĩnh vực quân sự và dân sự Trong các hệ thống định vị, chúng ta không thể không nhắc đến radar Radar có rất nhiều ứng dụng trong thực tế Trong dân sự nó được dùng để dự báo thời tiết, đo nhiệt độ, áp xuất, trong hàng không và trong tàu biển Trong lĩnh vực quân sự, ứng dụng của radar là điều không cẩn phải bàn cãi nhất là trong công cuộc phát hiện và chống các thiết bị tàng hình

Qua tìm hiểu các thông tin trên mạng, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo – Thạc Sĩ Nguyễn Thị Nga, đến nay chúng em đã hoàn thành xong đề tài “hệ thống radar và ứng dụng ” Trong khuôn khổ nội dung của

đề tài, chúng em xin trình bày về sự ra đời, lịch sử phát triển, cấu tạo và các ứng dụng trong phát hiện các thiết bị tàng hình Đặc biệt là ứng dụng của radar trong dự báo thời tiết Bài báo cáo của nhóm em gồm những phần sau:

Chương 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RADAR

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3: ỨNG DỤNG RADAR TRONG PHÁT HIỆN CÁC

THIẾT BỊ TÀNG HÌNH

Chương 4: ỨNG DỤNG CỦA RADAR TRONG DỰ BÁO THỜI TIẾT

Trong quá trình tìm hiểu tài liệu và nghiên cứu, chúng em tự nhận thấy kiến thức còn nhiều hạn chế nên đề tài của chúng em không tránh khỏi thiếu xót Chúng em mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và cácbạn

Nhóm em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

MỤC LỤC……… 2

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHÓM………3

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RADAR……… 4

1.1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ CỦA RADAR………4

1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA RADAR……… 5

1.3 RADA Ở VIỆT NAM ……… 8

1.4 ĐỊNH HƯỚNG RADA TRONG TƯƠNG LAI ……… 9

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT……… 11

2.1 KHÁI NIỆM ……… 11

2.2: SƠ ĐỒ KHỐI ……… 12

2.3: PHÂN LOẠI RADAR……… 15

2.4: CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HOẠT ĐỘNG CỦA………… 16

2.5: RSC CỦA MỘT SỐ VẬT THẾ ……… 19

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG RADAR TRONG PHÁT HIỆN CÁC THIẾT BỊ TÀNG HÌNH 21 3.1: CÔNG NGHỆ TÀNG HÌNH………21

3.2: KỸ THUẬT TÀNG HÌNH CỦA CÁC THIẾT BỊ……… 27

3.2.1: KỸ THUẬT TÀNG HÌNH CỦA PHƯƠNG TIỆN BAY……….27

3.2.2: KỸ THUẬT TÀNG HÌNH ĐỐI VỚI XE TĂNG VÀ XE CHIẾN ĐẤU 34

3.2.3: KỸ THUẬT TÀNG HÌNH ĐỐI VỚI TÀU CHIẾN……….41

3.3: CÁC LOẠI RADAR CHỐNG TÀNG HÌNH ……….45

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG CỦA RADAR TRONG DỰ BÁO THỜI TIẾT ……….52

4.1: Lịch sử phát triển của hệ thống radar thời tiết ……….52

4.2: Hệ thống radar thời tiết ……… 54

4.3 : Ứng dụng của radar thời tiết ở Việt Nam hiện nay……….56

KẾT LUẬN ……… 59

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHÓM

STT HỌ VÀ TÊN NGÀY SINH MÃ SỐ SINH

53 Đoàn Văn Long 18/05/1991 3610010341

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RADAR

1.1) SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ CỦA RADAR

Năm 1865, Maxwell đó đưa ra lí thuyết về sóng điện từ

Năm 1867, Henry Hertz đó chứng minh được sóng điện từ bằng thực nghiệm.Năm 1895, nhà vật lý người Nga Popop đó phỏt minh ra dụng cụ thu được cáchiện tượng phóng điện trong không gian cách xa 30m, dự báo khả năng dụng cụ

đó có thể gửi tin tức đi xa éõy là năm đánh dấu phát minh to lớn của nhân loại:

Vô tuyến điện

Ý đồ xây dựng các đài radar do Popop nêu ra đầu tiên Năm 1897, khi tiến hànhthí nghiệm liên lạc vô tuyến giữa hai con tàu "Châu Âu" và "Châu Phi", ôngnhận thấy liên lạcx bỗng bị đứt khi chiếc tuần dương hạm "Trung uý I-lin" đi xenvào giữa Sau khi chiếc tuần dương hạm đi qua, liên lạc được nối lại Vỡ sao liờnlạc bị đứt? Ông cho rằng sóng vô tuyến đó bị chiếc tuần dương hạm chắn mất và

có thể được phản xạ trở lại Ông nêu khả năng dùng hiện tượng này để phát hiệncác vật ngoài khả năng quan sát của mắt thường (đêm tối, sương mù, cự li xa ).Radar là tiếng viết tắt của tiếng Anh “Radio Dectection and Ranging” có nghiã

là phương tiện dùng sóng vô tuyến điện để phát hiện và định vị mục tiêu.Tên này

là do Hải quân Mỹ đặt ra trong đại chiến thế giới lần thứ hai , tuy chưa đủ nghĩalắm nhưng đã trở nên thông dụng trên toàn thế giới.Tuy nhiên trên thế giới đếnnhững năm 1925 trở đi thì Radar bắt đầu phát triển rộng rãi Năm 1925 ở Mỹdùng Radar để nghiên cứu tầng điện ly.Năm 1935 Radar phát xung đầu tiên củaNga bắt đầu phát sóng,đến năm 1938 Radar của Nga đã phát hiện mục tiêu ở xa100-200Km.Do tính ưu việt của Radar nên nhiều nước đã tập trung ngiên kứu vàphát triển Radar ở Đức năm 1936 đài Radar phát sóng met đầu tiên ra đời ởPháp năm 1935 chế tạo ra Radar làm việc ở bước sóng 16cm Kỹ thuật Radar

phát triển rất nhanh chónh.Lúc đầu chỉ là Radar sống met tiếp theo là Radar sóngdm,cm cự ly phát hiện đã lên rất nhiều

Nhưng phải gần 40 năm sau, loài người mới chế tạo được Radar Chiến tranh thếgiới lần 2, Radar được phát triển mạnh và nổi bật trong chiến tranh vô tuyến điện

tử giữa các nước tham chiến éầu năm 1940, nước Anh đó cú khoảng 250.000người làm việc trong lĩnh vực này éến giai đoạn cuối chiến tranh thế giới hai,mỗi tháng Mĩ đó chi 100 triệu USD vào việc thiết kế, sản xuất các đài Radar mới

và các thiết bị chống nhiễu cho Radar

1 2:QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA RADAR

Tháng Tám năm 1917,Nikola Tesla đã đưa ra một khái niệm cho các đơn vị radarnguyên thủy.Ông nói, "[ ] sóng điện từ [đứng] của họ sử dụng chúng tôi có thểsản xuất theo ý muốn, từ một trạm gửi, một hiệu ứng điện trong bất kỳ đặc biệttrong khu vực trên thế giới, [mà] chúng ta có thể xác định vị trí tương đối củamột đối tượng đang di chuyển, chẳng hạn như một tàu trên biển, khoảng cáchngang bằng như nhau, hoặc tốc độ của nó "

Trong 1922 A Hoyt Taylor và Leo C Young , các nhà nghiên cứu làm việcvới Hải quân Mỹ, phát hiện ra rằng khi những đợt sóng phát thanh được phátsóng ở 60 MHz nó đã có thể xác định phạm vi và chịu lực của tàu gần đó ở sôngPotomac Mặc dù đề nghị của Taylor rằng phương pháp này có thể được sử dụngtrong bóng tối và tầm nhìn thấp, Hải quân đã không ngay lập tức tiếp tục côngviệc Bắt đầu từ tám năm sau họ mới phát hiện ra rằng radar có thể được sử dụng

để theo dõi máy bay

Trước Chiến tranh thế giới thứ hai, các nhà nghiên cứu ở Pháp, Đức, Ý,Nhật Bản, Hà Lan, Liên Xô, Anh, và Hoa Kỳ, độc lập và bí mật tuyệt vời, côngnghệ phát triển đã dẫn đến phiên bản hiện đại của Radar.Ở Úc ,Canada, New

Zealand và Nam Phi trước chiến tranh Anh, và Hungary đã phát triển tương tựtrong chiến tranh.

Trong cùng một năm1935, kỹ sư quân sự Liên Xô PKOschepkov, phối hợpvới Viện Electrophysical Leningrad, sản xuất một thiết bị thử nghiệm, RAPID,

có khả năng phát hiện một máy bay trong vòng 3 km của người nhận các hệthống của Pháp và Liên Xô, tuy nhiên , đã liên tục sóng hoạt động và không thểcung cấp cho việc thực hiện đầy đủ mà cuối cùng ở trung tâm của radar hiện đại

Radar phát triển như một hệ thống xung, và bộ máy cơ bản đầu tiên như vậy

đã được chứng minh trong tháng 12 năm 1934 người Mỹ Robert M., làm việc tạiPhòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân năm sau khi quân đội Mỹ thử nghiệmthành công một bề mặt nguyên thủy để bề mặt radar nhằm mục đích đèn pin tìmkiếm ven biển vào ban đêm Điều này được theo sau bởi một hệ thống xungchứng minh tháng năm 1935 bởi Rudolf Kühnhold và các công ty Gema ở Đức

và sau đó trong tháng 6 năm 1935 của bộ Air nhóm nghiên cứu bởi Robert A.Watson Watt ở Vương quốc Anh Trong năm 1943,Radar đã được cải thiện rấtnhiều với kỹ thuật monopulse sau đó đã được sử dụng trong nhiều năm ở hầu hếtcác ứng dụng radar

Anh là nước đầu tiên khai thác đầy đủ radar như một bảo vệ chống lại tấn côngmáy bay Công việc này được thúc đẩy bởi lo ngại rằng người Đức đã phát triểncác tia tử vong Bộ không yêu cầu các nhà khoa học Anh vào năm 1934 để điềutra khả năng tuyên truyền năng lượng điện từ và ảnh hưởng có thể Sau mộtnghiên cứu kết luận rằng một tia tử vong là không thực tế, nhưng nó phát hiệnmáy bay xuất hiện là khả thi.Nhòm nghiên cứu Robert Watson Watt đã chứngminh cho cấp trên của mình khả năng của một mẫu thử nghiệm làm việc và sau

đó cấp bằng sáng chế các thiết bị Nó phục vụ như là cơ sở cho mạng Trang chủ

Chain of radar đẻ bảo vệ Vương quốc Anh Trong tháng 4 năm 1940, PopularScience cho thấy một ví dụ của một đơn vị Radar bằng cách sử dụng bằng sángchế Watson-Watt trong một bài viết về phòng không, nhưng không biết rằngquân đội Hoa Kỳ và Hải quân Mỹ đang làm việc trên các hệ thống Radar vớicùng một nguyên tắc, quy định, "Đây không phải là thiết bị quân đội Mỹ Ngoài

ra, vào cuối năm 1941 Popular Mechanics đã có một bài báo trong đó một nhà

khoa học Mỹ gợi những gì ông tin rằng hệ thống cảnh báo sớm Anh trên bờ biểnphía đông nước Anh rất có thể trông giống như đã rất gần những gì nó thực sự

và làm thế nào nó đã làm việc về nguyên tắc

Cuộc chiến là kết quả nghiên cứu để tìm độ phân giải tốt hơn, tính di động nhiềuhơn, và thêm nhiều tính năng cho Radar, bao gồm cả bổ sung hệ thống định vịnhư Oboe được sử dụng bởi Pathfinder của RAF

Tuy nhiên, trên thế giới đến những năm 1925 trở đi thì Radar mới bắt đầu pháttriển rộng rãi Năm 1925, ở Mỹ dùng Radar để nghiên cứu tầng điện ly Năm

1935, Radar phát xung đầu tiên của Nga bắt đầu phát sóng, đến năm 1938, Radarcủa Nga đã phát hiện mục tiêu ở khoảng cách 100-200Km Do tính ưu việt củaradar nên nhiều nước đã tập trung nghiên cứu và phát triển Radar Ở Đức vàonăm 1936, đài Radar phát sóng met đầu tiên ra đời Ở Pháp năm 1935, chế tạo raRadar làm việc ở 16cm Kỹ thuật Radar phát triển rất nhanh chóng Lúc đầu chỉ

là Radar sóng met, tiếp theo là Radar sóng dm,cm, cự ly phát hiện đã tăng lên rấtnhiều Có nhiều loại Radar phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau đã ra đời :Radar làm nhiệm vụ thám không, Radar cảnh giới, Radar dẫn đường.kiểm soátkhông lưu, theo dõi thời tiết, kỹ thuật đo sao , và kiểm soát tốc độ đường…

Hình ảnh về Radar trong thực tế

1.3) RADAR Ở VIỆT NAM

ở Việt Nam Radar đầu tiên được ứng dụng trong lĩnh vực quân sự Tháng 8năm 1958 các lớp học đầu tiên về Radar đã được tổ chức Ngày1 tháng 3 năm

1959 các đài Radar của ta được chính thức phát phát sóng trên bầu trời Ngày 3tháng 3 năm 1959 Radar của ta phát hiện được chiếc máy bay C17 của khôngquân Mỹ-nguỵ xâm phạm bầu trời phía tây tỉnh Thanh Hoá.Ngày 5 tháng 8 năm

1964 Radar phòng không đã phát hiện ra máy bay của Mỹ vào đánh phá miềnBắc ,tạo điều kiện cho các đơn vị hoả lợc đánh trả có hiệu lực các máy bay của

Mỹ

Vào hồi 18h 20 phút ngày 18 tháng 12 năm 1972 phát hiện được tốp máybay B52 và F111 vào đánh Hà Nội,Hải Phòng taọ điều kiện cho tên lửa và khôngquân ta chủ đông tiêu diệt địch Sự bảo đảm của Radar chính xác kịp thời đã gópphần cùng quân dân cả nước lầm nên chiến thắng Điện Biên Phủ trênkhông,đánh bại cuộc chiến tranh phá hịa của Mỹvà chở thành nước đầu tiên đánhthắng B52 của Mỹ.Tuy chưa chế tạo được Radar nhưng người Việt Nam với chíthông minh và lòng yêu nước đã biết phát huy tính năng và làm chủ các đàiRadar được trang bị khiến cho kẻ thù bất ngờ và những người chế tạo ra Radarkhâm phục

1.4: ĐỊNH HƯỚNG RADAR TRONG TƯƠNG LAI

Với sự phát triển của khoa học, công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tinngày nay đó tạo ra tiền dề mới cho sự phát triển của Radar Những Radar mớinhất hiện nay trên thế giới có những tính năng cực kỳ ưu việt: cự ly phát hiện xa,

độ phân giải mục tiêu cao, thiết bị gọnnhẹ, hệ thống xử lý tớn hiệu và hiển thị số,nhiều khõu xử lý tớn hiệu được tự động hoá rất thuận lợi cho người sử dụng

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 : Khái niệm

Radar (Radio Detiction and Ranging): là một bộ cảm ứng sóng vô tuyến, nóichung (nhưng không hoàn toàn) hoạt động ở dải tần số microwave( >1GHZ), và làmột bộ cảm biến cực “nhạy” Ở đây, “nhạy” chỉ ra rằng : bộ cảm biến phát nănglượng ( sóng điện từ ) vào môi trường xung quanh và thu về thông tin thông quaphân tích phản xạ trở lại

Radar có thể được hiểu như 1 cặp kết nối truyền thông chỉ trên một đường, với kếtnối trở về là sóng phản xạ

Bộ phận phát và thu đều được đặt cùng vị trí và tín hiệu thu về là tín hiệu phản xạ

Hệ thống Radar điển hình bao gồm : 1 máy phát và thu sóng vô tuyến đặt cùngvị trí,thường sử dụng chung 1 ăngten

Sóng được phát đi và sau đó máy thu sẽ thu tín hiệu trở về

Radar xác định khoảng cách tới đích nhờ vào trễ thời gian từ khi phát đi cho tớikhi nhận được sóng phản xạ trở lại

Radar hoạt động dựa trên sự phát hiện và phủ sóng radio ( khoảng cách baotrùm từ 1cm đến 10000km)

Radar thường sử dụng bước sóng 10cm, ứng với tần số 3GHZ

2.2 : Sơ đồ khối

2.2.1 : Khối phát sóng (transmitter)

Tạo sóng radio và điều chế nó với dãy xung tạo từ bộ đồng bộ

Khuyếch đại tín hiệu lên mức năng lượng cao để phát ra môi trường2.2.2 : Khối thu (recever)

Rất nhạy với khoảng tần số máy phát

Khuyếch đại tín hiệu phản hồi trở lại

Phát hiện tín hiệu phản hồi nhờ Background noise ( nhiễu nền ) thôngqua tỉ số signal to noise (S/N)

.Background noise được xác định bằng giá trị noise equivalent power(NEP) NEP là năng lượng trung bình của nhiễu

Đặc tính của máy thu:

Tích hợp xung: lấy giá trị trung bình của nhiều xung Nhiễu ngẫunhiên không xuất hiện trong mỗi xung > xác định được nhiễu với mục tiêu

Điều khiển thời gian nhạy( STC) : giảm bớt sự tác động từ trạngthái biển

Hằng số thời gian nhanh( FTC) : giảm bớt hiệu ứng thời gian phản

xạ trong mưa

2.2.3 : Khối nguồn (Power supply)

Cung cấp năng lượng cho tất cả các khối khác

Nguồn cung cấp năng lượng tiêu thụ nhỏ hơn năng lượng phát xung

Năng lượng cần cho mỗi khối phát xung là lớn (vài kw) Năng lượng sẽ được tích tụ trong khoảng thời gian reset time Sửdụng trong phát xung

2.2.4: Khối đồng bộ (Synchronizer)

Điều chỉnh tốc độ xung gửi

Tín hiệu từ đồng bộ gửi tới máy phát

Gửi 1 xung mới đến màn hình để reset lại quét màn hình

2.2.5: Bộ chuyển mạch (Duplexer)

Chuyển mạch thay đổi kết nối từ máy phát hoặc máy thu đến ăngtenBảo vệ máy thu từ năng lượng cao phát ra từ bộ phát

Khi phát kết nối máy phát với ăngten trong thời gian phát xung

Sau đó nó kết nối máy thu với ăngten

Khi phát dãy xung mới thì kết nối anten lại được thiết lập

Khi năng lượng phát sóng thấp thì bộ chuyển mạch là không cần thiết2.2.6 : Ăngten (antenna)

Nhận xung từ máy phát và truyền ra môi trường

Tập trung năng lượng thành một chùm tia

Tăng năng lượng Xác định hướng của 1 mục tiêu

Có nhiều hệ thống anten không thay đổi hướng vật lý nhưng có hệ thốnglái tia điện tử

Beam width ( độ rộng tia) : phạm vi góc của năng lượng bức xạ lớn nhất

.Độ rộng tia theo trục ngang Độ rộng tia theo trục đứng2.2.7: Khối hiển thị (Display)

Rất đa dạng nhưng mục đích chính là thể hiện thông tin nhận được

Dạng thể hiện cơ bản là A-scan

Mối quan hệ giữa biên dộ với thời gian.Trục đứng là biên độ tín hiệu phản hồi, trục ngang là thời gian.Không cho biết hướng của mục tiêu

A-ScanKhối hiển thị chung nhất là PPI (plane position indicator- chỉ vị trí trênmặt phẳng)

.Thông tin của A-scan được thể hiện cùng với hướng độ sáng củaanten

.Cho ta quan sát từ đỉnh xuống: khoảng cách từ gốc đến đối tượng.Màn hình tự nhiên nhất cho sự điều hành

.Ứng dụng rộng rãi

Bộ đồng bộ khởi tạo lại vết quét bằng cách gửi một xung

2.3 PHÂN LOẠI RADAR

Người ta có thể phân loại Radar ra theo nhiều cách khác nhau,các cách phânloại này chỉ có tính tương đối

Theo lý thuyết có loại Radar làm việc theo kiểu phát sóng liên tục và phát sóngxung

Theo dài sóng phát có các lọai sóng m,dm,cm,mm

Theo phương pháp định vị có lọai Radar chủ động, nửa chủ động và thụđộng

Theo vị chí đặt của Radar có thể đặt dưới đất, trên tàu ,trên máy bay Radarngoài đường chân trời

Theo phương pháp sử lý có Radar sử lý tín hiệu có loại Radar sử lý tín hiệutương tự có Radar sử lý tín hiệu kỹ thuật số

Theo chức năng và phương pháp chiến đấu là có Radar phòng không ,khôngquân ,hải quân ,lục quân

Theo phương pháp điều chỉnh tín hiệu Radar sóng điện từ,hồng ngoại

2.4 : Các tham số ảnh hưởng đến sự hoạt động của Radar

Khoảng cách (xung quanh đích Radar) không xác định mục tiêu Rres

.Rres tương đương với khoảng cách của độ rộng xung.Rres = c PW/2

Pwmin = ½ B (B là băng tần của máy phát)

Rres(min) = c/4B

Khoảng cách nhỏ nhất mà Radar xác định được mục tiêu

Rmin = c PW/2Khoảng không quan sát được trên màn hình sẽ là vùng bỏ trống

2.4.2: Tần số lặp lại xung (PRF)

Tần số PRF ảnh hưởng đến khoảng cách cực đại có thể bắt được mụctiêu

Khi sự phản xạ lại từ xa không tới máy thu trong khoảng thời gian trướckhi phát xung mới sẽ không được hiển thị chính xác

Khi bộ đếm màn hình khởi tạo lại => khoảng cách hiển thị nhỏ hơnkhoảng cách thực

Khoảng cách chính xác cực đại mà có thể hiển thị là Runamr

Runamr = cPRT/2 = c/(2PRF)2.4.3: Tần số radio

Tần số sóng màn radio cũng có ảnh hưởng đến sự phát xạ chùm tiaRadar

Tần số cực thấp: chùm tia radar bị khúc xạ ở tầng khí quyển và bị giữ lạilàm tăng khoảng cách

Tần số cực cao: chùm tia như là ánh sáng nhìn thấy và mất năng lượng

=> không phù hợp cho Radar tầm xa

Tần số cũng ảnh hưởng đến beam – width

Cùng một kích thước anten tần số thấp hơn sẽ có beam – width lớn hơnNếu giữa beam – width = constant ở tần số thấp thì phải tăng kích thướcanten

2.4.4: Một số chú ý khác

Khi quét, Radar cần điều chỉnh tỉ lệ quét => sẽ có một số xung được truyền để

sự phát hiện tin cậy

Ít xung : khó phân biệt mục tiêu sai với mục tiêu thật

Mục tiêu sai : có thể hiển thị trong 1 hay 2 xung nhưng không thể trong 10ahy 20 xung

Để tỷ lệ phát hiện sai số xung lớn khoảng trên 10 xung

Khi PRF lớn thì chùm quay nhanh nên tốc độ quét lớn

.Dễ dàng phát hiện mục tiêu ở hướng nào

2.4.5 : Ảnh hưởng của nhiễu và các điều kiện tự nhiên

Radar chịu ảnh hưởng của khí quyển, mưa, áp xuất… Ngoài ra, Radartrên tàu biển còn chịu ảnh hưởng của 1 số loại nhiễu sau

.Vùng mù: là vùng bị cấu trúc của tàu như ống khói, cần cẩu…che không cho sóng của Radar vượt qua dẫn tới toàn bộ khu vực phía sau cáccấu trúc đó không nhận được sóng Radar Do đó Radar không phát hiện đượccác mục tiêu nằm trong khu vực đó

.Vùng râm: là vùng cũng do ảnh hưởng của cấu trúc trên tàu nênsóng Radar bức xạ rất yếu, dẫn tới việc Radar lúc phát hiện được, lúckhông phát hiện được mục tiêu nằm trong khu vực đó

.Góc chết: do tàu đi gần những vật thể hay mục tiêu có kích thướclớn ngăn không cho sóng Radar vượt qua dẫn tới Radar không phát hiệnđược các mục tiêu nằm sau vật thể đó.Góc bị ngăn bởi mục tiêu màRadar không phát hiện được gọi là góc chết

.Vùng chết: là 1 vùng nằm xung quanh tàu mà búp phát antenkhông chụp xuống được, nên radar không phát hiện được các mục tiêunằm trong vùng đó

2.5: RSC của một số vật thể

RSC (mặt phẳng cắt ngang radar) của một mục tiêu là sự so sánh nănglượng sóng phản xạ của mục tiêu với sự phản xạ của một hình cầu trơn tuyệtđối trên 1m2 nằm ngang

RSC không bao gồm tất cả năng lượng bức xạ rơi của mục tiêu

Projected cross section: diện tích mặt cắt ngang của đối tượng

Hướng phản xạ của một số vật thể theo góc

Hình cầu phản xạ theo tất cả các hướng là như nhau

Flat plate (tấm kim loại phẳng) phản xạ hầu hết theo hướng đặtradar

Sự phản xạ của một góc cũng lớn như của một mặt phẳng nhưngtheo góc rộng hơn ± 60 độ Sự phản xạ của góc sẽ tương tự như sự phản xạcủa mặt phẳng được đặt vuông góc với máy hướng thu

Các mục tiêu như tàu biển, máy bay sẽ có hiệu ứng góc

Sự phản xạ của góc có thể được dùng để xác định kích thước củamục tiêu

Sự phản xạ của một máy bay rất phức tạp Nó có nhiều hình dáng

và thành phần phản xạ RSC thay đổi theo hướng chiếu của rada

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG RADAR TRONG PHÁT HIỆN CÁC

THIẾT BỊ TÀNG HÌNH

3.1 : CÔNG NGHỆ TÀNG HÌNH

Công nghệ tàng hình là tổng hợp của rất nhiều công nghệ tiên tiến khác nhauthuộc các lĩnh vực vật lý kỹ thuật, vật liệu mới, điện tử, công nghệ thông tin,động lực, tự động hoá, năng lượng Hiện nay, kỹ thuật tàng hình được coi làmột kỹ thuật tổng hợp tiên tiến nhất đối chọi lại các thủ đoạn trinh sát, thăm dòcủa radar, điện tử, hồng ngoại, sóng âm thanh và thường được gọi là kỹ thuậttàng hình radar, kỹ thuật tàng hình điện tử, kỹ thuật tàng hình các nguồn sáng cóthể phát hiện được và kỹ thuật tàng hình sóng âm thanh Tuy nhiên, thực chất

kỹ thuật tàng hình là sự phát triển của kỹ thuật ngụy trang truyền thống theohướng công nghệ cao Trong kỹ thuật tàng hình, vật liệu tàng hình được coi làyếu tố then chốt Hiện nay trên thế giới đã và đang phát triển một số vật liệu tànghình sau:

- Vật liệu polyme:

Loại vật liệu này mới được phát triển trong những năm gần đây nhờ có kết cấu

đa dạng, đặc tính cơ lý-hóa học độc đáo Phức hợp vật liệu polyme dẫn điện vớivật liệu vô cơ tổn hao từ, hoặc các hạt cực nhỏ có thể phát triển thành một loạivật liệu kiểu mới, nhẹ, hấp thụ sóng viba dải tần rộng Sản phẩm kết hợp polymedẫn là Contex, một loại sợi do hãng Milliken & Co, sản xuất từ năm 1990 Sợiđược phủ lớp vật liệu polyme dẫn được gọi là Polypyrrole và có thể dệt thànhthảm chống tĩnh điện, đã được Mỹ sử dụng cùng với những tấm Card trên máybay để triệt tiêu năng lượng đến của radar

- Chất hấp thụ sợi thép đa tinh thể:

Công ty Gamma của châu Âu đã phát triển một loại sơn hấp thụ sóng ra-đa kiểumới, sử dụng sợi xenlulô thép đa tinh thể làm vật liệu hấp thụ Đây là một loạivật liệu hấp thụ ra-đa từ tính, hiệu quả cao trong băng tần rất rộng trong khi trọnglượng giảm tới 40-60%; khắc phục được khuyết điểm quá nặng của đa số vật liệuhấp thụ từ tính

- Vật liệu Chiral:

Chiral là một loại hiện tượng mà vật thể và ảnh đối xứng qua gương của nókhông tồn tại tính đối xứng về hình học; không thể sử dụng bất cứ phương phápnào để làm cho vật thể và ảnh đối xứng qua gương của nó tồn tại tính đối xứng

về hình học, cũng không thể sử dụng bất cứ phương pháp nào để làm cho vật thể

và ảnh đối xứng qua gương trùng hợp được với nhau Bắt đầu từ những năm

1950, các công trình nghiên cứu cho thấy vật liệu Chiral có thể làm giảm phản xạcủa sóng điện từ chiếu vào, đồng thời có thể hấp thụ sóng điện từ Đến nhữngnăm 1980, nghiên cứu đặc tính hấp thụ và phản xạ sóng viba của vật liệu Chiralđược thực sự coi trọng Hiện nay, vật liệu Chiral hấp thụ sóng radar là hỗn hợpvật chất có kết cấu dựa trên vật liệu cơ bản để tạo thành vật liệu phức hợp

- Vật liệu tàng hình thông minh:

Vật liệu tàng hình thông minh là một trong những ứng dụng của kỹ thuật cao,mới được phát triển từ những năm 1980 Đây là một loại vật liệu và kết cấu cóchức năng nhận biết, xử lý thông tin, tự ra quyết định và hòa trộn tín hiệu, tạo rakhả năng tàng hình thông minh Hiện nay, kỹ thuật tàng hình đang phát triển theo

hướng vận dụng tổng hợp, cân bằng tính năng tàng hình và các tính năng khác;

mở rộng phạm vi tần số và phạm vi ứng dụng, hạ thấp giá thành

- Sơn tàng hình:

Sơn tàng hình là loại sơn phức tạp có thể hấp thụ các loại sóng cao tần, vi ba,sóng milimét Thành phần của nó có “nội bào” chứa lớp bọc kim loại hoặc nhữnghạt hình cầu nhỏ đường kính cỡ 5µm- 75µm Sau khi tạo lớp sơn bảo vệ, lớp sơncuối cùng sẽ làm cho vũ khí trang bị dày thêm vài micrômét Các hạt hình cầunhỏ li ti rất thích hợp để phủ lên bất kỳ kết cấu nào Các nhà khoa học đã tạo rađược nhiều loại sơn thẩm thấu hình cầu liti để phối hợp với nhau nhằm tạo nêncác công cụ khác nhau, bao gồm cả chống nhiễu điện tử, hấp thụ sóng ra-đa,sóng hồng ngoại và ngụy trang hồng ngoại Sử dụng chất sơn hạt hình cầu liticòn có ưu điểm giá thành hạ, và thời gian sử dụng kéo dài

Ngay trên một loại vũ khí trang bị, cũng có thể sử dụng các loại sơn khác nhau

ở các bộ phận khác nhau.Trên xe tăng hoặc các loại xe bọc thép có thể sơn lênnóc xe, phía trước và hai bên thành xe một loại sơn phức hợp có thể làm choradar bám theo và các hệ thống tìm mục tiêu trên các phương tiện tiến công củađối phương bị sai lạc; còn các bộ phận khá nóng của xe, như khoang động cơ và

hệ thống thải khí, lại thích hợp hơn với sơn hấp thụ hồng ngoại hoặc sơn ngụytrang phức hợp So với các loại sợi dệt tàng hình, sử dụng sơn hạt cầu liti không

chỉ là một phương pháp giải quyết tàng hình bền hơn, mà giá thành thấp hơn(mỗi xe tăng chỉ cần từ 5.000 đến 8.000 USD).

Trong không quân, các nước còn dùng sơn phản quang, có màu sắc phù hợp vớinền trời như xám, bạc, xanh, đen để máy bay lẫn chìm vào màu sắc bầu trời lúcbuổi sáng, buổi trưa hoặc tối Mỹ đang sử dụng một loại sơn cao su silicon đặcbiệt hấp thụ rất mạnh sóng điện từ để sơn lên bề mặt các vũ khí trang bị nhằmchống lại sự phát hiện của radar đối phương, vì loại sơn này hấp thụ sóng điện

từ, làm giảm diện tích phản xạ hiệu dụng của radar Thực nghiệm cho thấy sơnmàu ngụy trang có hiệu quả tàng hình khá tốt Thí dụ, khi dùng thiết bị nhìn đêmmức sáng thấp để quan sát ở cách 1.000m, thì xác suất phát hiện khi không sơnngụy trang là 77,5%, có sơn ngụy trang chỉ còn 33% Sơn ngụy trang hiện đạicòn có tác dụng hấp thụ bức xạ, không chỉ cho phép giảm xác suất phát hiệnphương tiện vũ khí trang bị bằng mắt, mà còn giảm bức xạ hồng ngoại của cácphương tiện này

- Vật liệu Nanômét

Sự ra đời của của tàng hình Nanômét đã mở ra hướng phát triển vũ khí tàng hìnhthông minh trong tương lai Các nước như Mỹ, Pháp, Đức, Nhật, Nga coi kỹthuật Nanômét là kỹ thuật tàng hình thế hệ mới Vật liệu Nanômét là loại vật liệu

do các hạt siêu nhỏ (1- 15 Nanômét) của kim loại, hợp kim, vật liệu vô cơ hoặccủa vật liệu polyme qua ép nén, liên kết hoặc phun tạo thành Vi hạt Nanômét cókích thước nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của tia hồng ngoại và sóng radar nêntính truyền sóng qua và tỷ lệ hấp thụ sóng điện từ lớn hơn nhiều so với các loạivật liệu thông thường, đặc biệt nó có đặc tính tổn hao từ lớn, nên có thể làm vậtliệu tàng hình Vi hạt Nanômét có tính hấp thụ sóng tốt trong phạm vi phổ tầnkhá rộng, được coi gần như vật "siêu đen" tuyệt đối, nhất là thể rắn Nanômét củacác loại chất ô xy có tính hấp thụ tốt đối với sóng hồng ngoại, làm vật liệu tànghình tổng hợp với kênh phổ rộng dùng cho cả sóng hồng ngoại và radar, làm cho

kỹ thuật tàng hình phát triển mạnh theo phương hướng từ kênh sóng đơn nhấtsang kênh phổ tần rộng Một đặc tính của vật liệu nanô mà các vật liệu kháckhông thể so sánh được, là đặc điểm có tính hấp thụ sóng rất mạnh, hoạt tính cao

và dễ phân tán, nên rất dễ tạo thành lớp phủ tàng hình nhẹ, siêu mỏng Như vậy,lớp phủ tàng hình dày hàng chục micrômét như hiện nay sẽ được thay thế bởi lớpphủ dày chỉ mấy chục Nanômét Điều này làm cho trọng lượng giảm đi rất nhiều,

và nâng cao tính năng tàng hình của vũ khí, trang bị Các nhà khoa học quân sự

đã nghiên cứu chế tạo được ''bột siêu đen'' chất sơn tẩm Nanômét có thể hấp thụ99% sóng radar, có khả năng nhận biết, tự xử lý các mệnh lệnh chỉ huy và tintức

- Kỹ thuật tàng hình Plasma

Công nghệ tàng hình Plasma (còn gọi là tàng hình đẳng ion) có tính kinh tế, rẻtiền hơn tất cả các công nghệ tàng hình đã có, nhưng lại có hiệu quả tàng hình rất

cao Bản chất của công nghệ tàng hình Plasma là cân đối giữa hiệu quả khí độnghọc và tính tàng hình của vật thể Đó là công nghệ tàng hình khác hoàn toàn vớicác công nghệ tàng hình truyền thống Thực chất plasma có nghĩa là nguyên tửcủa nó chứa nhiều động năng tới mức các điện tử hóa trị được giải phóng donhững va đập giữa các nguyên tử Một tín hiệu vô tuyến gặp phải luồng Plasma

sẽ dễ dàng bị phân tán Sóng điện từ gặp phải Plasma cũng sẽ bị năng lượng hóacao và đổi hướng làm cho máy thu không thu được tín hiệu phản hồi, vì thế radarkhông phát hiện được sự hiện diện của vũ khí trang bị Cũng có khả năng làplasma sẽ đánh lừa và tiêu tán năng lượng sóng vô tuyến bằng cách hút tín hiệuxung quanh nó cho tới khi tín hiệu bị triệt tiêu, do đó không phản hồi lại radar.Khi sử dụng luồng Plasma, sẽ làm tăng tính tàng hình mà không phải trả giá vềmặt khí động và thậm chí đạt hiệu quả cao Trung tâm nghiên cứu khoa họcKeldysh của Nga là cơ quan đầu tiên đề xuất ý tưởng plasma, từ tháng 3 năm

1999, họ đã chào hàng xuất khấu một thiết bị tàng hình dạng lắp ghép có khảnăng làm cho máy bay thông thường trở nên vô hình đối với radar Hệ thống này

sẽ tạo ra một lớp khí ion hóa hay Plasma bao quanh máy bay Hiện nay, côngtrình nghiên cứu một hệ thống giảm khả năng quan sát thế hệ ba đang được tiếnhành Hệ thống này nặng dưới 100kg tiêu thụ vài chục kw điện Bằng cách lắp hệthống này cho máy bay, tiết diện phản xạ radar của một máy bay thông thường

có thể giảm đi trên trăm lần, bằng tiết diện phản xạ radar của máy bay tàng hìnhchuyên dụng Công trình nghiên cứu phát triển sử dụng công nghệ tàng hìnhPlasma của Nga còn nhằm giảm khoảng 30% sức cản của máy bay Theo ý kiếncủa các nhà khoa học Nga, một trong những công nghệ khí động Plasma dândụng đã làm giảm đáng kể tiết diện phản xạ radar của máy bay Sự hấp thụ sóng

vô tuyến của Plasma đã được biết đến qua hiện tượng mất liên lạc mà tàu vũ trụluôn gặp phải khi quay về tầng khí quyển Nguyên nhân là do hiệu ứng che chắncủa Plasma Tất nhiên, điều này luôn xảy ra ở phía trước tàu vũ trụ khi nó lao

vào tầng khí quyển của Trái Đất và va đập với không khí làm nhiệt độ tăng cao.Nguyên lý này đã được áp dụng để hấp thụ năng lượng radar Mặc dù khi dùngcác máy phát Plasma xung quanh máy bay, có thể máy bay sẽ bừng sáng lên nhưsao băng, nhưng trên màn hình radar dường như lại vô hình Theo ý kiến của cácnhà thiết kế thuộc Viện Thiết kế Mikoyan và Sukhoi của Nga, sự tốn kém củacông nghệ tàng hình hiện đang áp dụng vượt quá hiệu quả mà nó mang lại Vìvậy, chọn công nghệ tàng hình Plasma sẽ là giải pháp cân đối giữa hiệu quả khíđộng và tính tàng hình trong các thiết kế máy bay thế hệ mới nhất trong tương laigần.

Các máy phát Plasma thế hệ đầu tiên và thế hệ thứ hai đã được thử trên mặt đất

và thử bay Hiện nay đang nghiên cứu một hệ thống thuộc thế hệ thứ ba dựa trênnhững nguyên tắc vật lý mới, và có thể tham khảo sử dụng năng lượng tĩnh điệnbao quanh thân máy bay để giảm tiết diện phản xạ radar Hệ thống tàng hìnhPlasma trên những tương tác của Plasma và sóng điện từ, nhưng theo một hướngrất khác lạ Thiết bị Plasma tàng hình sẽ tạo ra một trường Plasma xung quanhmáy bay Trường này, một mặt tiêu tán năng lượng điện từ của đối phương hoặclàm đổi hướng của chúng, làm giảm tiết diện phản xạ radar xuống hơn 100 lần.Hiệu ứng tiêu tán và làm đổi hướng tín hiệu điện từ trong trường Plasma đã đượcphát hiện từ nhiều thập kỷ trước Hệ thống tàng hình mới này không có thay đổi

gì mới về mặt lý thuyết, nhưng lại có những điểm mới về kỹ thuật của máyPlasma Các nhà thiết kế máy bay sử dụng một máy phát Plasma che chắn chocác máy bay có tốc độ trên siêu âm Trong ứng dụng này, Plasma có thể đượcphát ra bằng một la de Plasma mạnh và đóng vai trò như một lớp che chắn nhiệtcho máy bay Một ưu điểm của công nghệ tàng hình Plasma đem lại đó là có thểứng dụng cho các loại vũ khí, khí tài hiện nay mà không cần phải thay đổi cấutrúc hình dạng, chỉ cần lắp trên vũ khí, khí tài đó một máy phát plasma để tạo ramột trường plasma bao quanh

- Kỹ thuật chỉ thị truyền sóng viba

Kỹ thuật này sử dụng máy tính dự đoán mức độ truyền sóng radar trong khíquyển Sự thay đổi của khí quyển (như độ ẩm, nhiệt độ ) có thể làm cho cự lytác dụng của sóng radar biến đổi, ngoài khu vực che phủ, radar sẽ sinh ra các''khoảng trống" (tức vùng mù của sóng radar) Đồng thời, sóng radar khi truyền

đi trong khí quyển phải hình thành đường truyền sóng, bên ngoài đường truyềnsóng hầu như không có năng lượng Nếu vũ khí tàng hình tiến công ở trong

"khoảng trống'' hoặc ngoài ''đường truyền sóng'' của khu vực bao phủ radar, thì

có thể sẽ thoát ra khỏi sự phát hiện của radar đối phương

3.2 KỸ THUẬT TÀNG HÌNH CỦA CÁC THIẾT BỊ

3.2.1: Kỹ thuật tàng hình đối với các phương tiện bay:

Để hạn chế sự phát hiện bằng âm thanh, mắt thường hoặc khí tài quang học, bằngnhiễu loạn áp suất, bằng nhiệt, và bằng bức xạ điện từ, người ta tìm mọi giảipháp giảm thiểu các đặc điểm do máy bay gây ra Tổng hợp các giải pháp đó tạonên công nghệ tàng hình Máy bay tàng hình thông thường áp dụng ba biện pháp:một là, thay đổi kết cấu ngoại hình để giảm diện tích phản xạ hiệu dụng; hai là,

áp dụng vật liệu phi kim loại, bởi vì vật liệu phi kim loại có lượng phản xạ sóngđiện rất nhỏ, trên máy bay tàng hình có khoảng 60% vật liệu sử dụng là phi kimloại; ba là, sử dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ giảm thiểu năng lượng sóngđiện phản xạ lại

Bên cạnh các biện pháp thay đổi hình dáng kết cấu bên ngoài máy bay, bố trí lạicác chi tiết kỹ thuật nằm ở trên bề mặt hoặc bên ngoài máy bay, để giảm diện