التوجيه بالأشعة تحت الحمراء

التوجيه بالأشعة تحت الحمراء هو نظام توجيه سلبي للأسلحة يستخدم انبعاث الضوء تحت الأحمر من الهدف لتتبعه ومتابعته بسلاسة. [1] غالبًا ما يُشار إلى الصواريخ التي تستخدم البحث بالأشعة تحت الحمراء باسم "الباحثين عن الحرارة" لأن الأشعة تحت الحمراء تشع بقوة من الأجسام الساخنة. تولد العديد من الأشياء مثل الأشخاص ومحركات المركبات والطائرات الحرارة وتنبعث منها وبالتالي تكون مرئية بشكل خاص في أطوال الموجات تحت الحمراء للضوء مقارنة بالأشياء في الخلفية.
أجهزة البحث بالأشعة تحت الحمراء هي أجهزة سلبية، والتي، على عكس الرادار ، لا تقدم أي إشارة إلى أنها تتبع هدفًا. وهذا يجعلها مناسبة للهجمات الخاطفة أثناء المواجهات البصرية أو على مسافات أطول عندما يتم استخدامها مع الأشعة تحت الحمراء الموجهة للأمام أو نظام إشارة مماثل. أجهزة البحث الحرارية فعالة للغاية: 90٪ من جميع خسائر القتال الجوي للولايات المتحدة بين عامي 1984 و 2009 كانت بسبب صواريخ موجهة بالأشعة تحت الحمراء. [2] ومع ذلك، فهي تخضع لعدد من التدابير المضادة البسيطة، وأبرزها إسقاط الصواريخ المضيئة خلف الهدف لتوفير مصادر حرارة زائفة. لا ينجح هذا إلا إذا كان الطيار على علم بالصاروخ ونشر التدابير المضادة في الوقت المناسب. لقد أدى تطور أجهزة البحث الحديثة إلى جعل هذه التدابير المضادة غير فعالة بشكل متزايد.
تم إجراء التجارب الأولى على أجهزة الأشعة تحت الحمراء خلال الحرب العالمية الثانية . أثناء الحرب، كان المهندسون الألمان يعملون على الصواريخ الباحثة عن الحرارة والصمامات القريبة ولكن لم يكن لديهم الوقت لإكمال التطوير قبل نهاية الحرب. لم تصبح التصميمات العملية الحقيقية ممكنة حتى تم تقديم المسح المخروطي وأنابيب التفريغ المصغرة أثناء الحرب. بدأت أنظمة الأشعة تحت الحمراء المضادة للطائرات على محمل الجد في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي، ولكن الإلكترونيات ومجال الصواريخ بالكامل كانت جديدة جدًا لدرجة أنها تطلبت تطويرًا كبيرًا قبل دخول الأمثلة الأولى للخدمة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي. كانت الأمثلة المبكرة تعاني من قيود كبيرة وحققت معدلات نجاح منخفضة للغاية في القتال خلال الستينيات. حقق جيل جديد تم تطويره في السبعينيات والثمانينيات خطوات كبيرة وحسن بشكل كبير من قوتها القاتلة. تتمتع أحدث الأمثلة من التسعينيات وما بعدها بالقدرة على مهاجمة الأهداف خارج مجال رؤيتها (FOV) خلفها وحتى تحديد المركبات على الأرض.
كما أن أجهزة البحث بالأشعة تحت الحمراء هي الأساس للعديد من أسلحة التوجيه شبه الأوتوماتيكية إلى خط البصر (SACLOS). في هذا الاستخدام، يتم تثبيت جهاز البحث على منصة قابلة للتدريب على القاذف ويحافظ المشغل على توجيهه في الاتجاه العام للهدف يدويًا، وغالبًا ما يستخدم تلسكوبًا صغيرًا. لا يتتبع جهاز البحث الهدف، بل الصاروخ، وغالبًا ما يساعده إطلاق الصواريخ لتوفير إشارة واضحة. يتم إنشاء نفس إشارات التوجيه وإرسالها إلى الصاروخ عبر أسلاك رفيعة أو إشارات راديو، لتوجيه الصاروخ إلى مركز تلسكوب المشغل. تم استخدام أنظمة SACLOS من هذا النوع لكل من الصواريخ المضادة للدبابات والصواريخ أرض-جو ، بالإضافة إلى أدوار أخرى.
تُعرف حزمة مستشعر الأشعة تحت الحمراء الموجودة على رأس الصاروخ الباحث عن الحرارة باسم رأس الباحث . والرمز المختصر لحلف شمال الأطلسي لإطلاق صاروخ موجه بالأشعة تحت الحمراء جو-جو هو Fox Two . [3]
تاريخ
البحوث المبكرة

تم اكتشاف قدرة بعض المواد على إطلاق الإلكترونات عند اصطدامها بالضوء تحت الأحمر من قبل عالم الرياضيات الهندي الشهير جاغاديش تشاندرا بوس في عام 1901، والذي رأى التأثير في الغالينا ، والمعروف اليوم باسم كبريتيد الرصاص، PbS. كان هناك القليل من التطبيقات في ذلك الوقت، وسمح بانتهاء صلاحية براءة اختراعه لعام 1904. [4] في عام 1917، اكتشف ثيودور كيس ، كجزء من عمله على ما أصبح نظام صوت موفيتون ، أن مزيجًا من الثاليوم والكبريت كان أكثر حساسية بكثير، ولكنه كان غير مستقر كهربائيًا للغاية وثبت أنه قليل الفائدة ككاشف عملي. [5] ومع ذلك، فقد تم استخدامه لبعض الوقت من قبل البحرية الأمريكية كنظام اتصالات آمن. [6]
في عام 1930، قدم إدخال مضاعف الضوء Ag–O–Cs ( الفضة – الأكسجين – السيزيوم ) أول حل عملي للكشف عن الأشعة تحت الحمراء، وذلك بدمجه مع طبقة من الجالينا كمهبط ضوئي . وبتضخيم الإشارة المنبعثة من الجالينا، أنتج مضاعف الضوء ناتجًا مفيدًا يمكن استخدامه للكشف عن الأجسام الساخنة على مسافات طويلة. [5] وقد أثار هذا تطورات في عدد من الدول، ولا سيما المملكة المتحدة وألمانيا حيث كان يُنظر إليه على أنه حل محتمل لمشكلة الكشف عن القاذفات الليلية .
في المملكة المتحدة، كان البحث بطيئًا، حتى أن فريق البحث الرئيسي في مختبرات كافنديش أعرب عن رغبته في العمل على مشاريع أخرى، خاصة بعد أن أصبح من الواضح أن الرادار سيكون حلاً أفضل. ومع ذلك، ظل فريدريك ليندمان ، المفضل لدى ونستون تشرشل في لجنة تيزارد ، ملتزمًا بالراديو وأصبح معرقلًا بشكل متزايد لعمل اللجنة التي كانت تضغط من أجل تطوير الرادار. في النهاية قاموا بحل اللجنة وإعادة تشكيلها، وتركوا ليندمان خارج القائمة، [7] وشغلوا منصبه بخبير الراديو المعروف إدوارد فيكتور أبلتون . [8]
في ألمانيا، لم يتم تقديم نفس مستوى الدعم لأبحاث الرادار كما هو الحال في المملكة المتحدة، وتنافست مع تطوير الأشعة تحت الحمراء طوال ثلاثينيات القرن العشرين. قاد أبحاث الأشعة تحت الحمراء في المقام الأول إدغار كوتزشر في جامعة برلين [9] بالتعاون مع شركة AEG . [5] بحلول عام 1940، نجحوا في تطوير حل واحد؛ Spanner Anlage (نظام Peeping Tom تقريبًا) المكون من مضاعف ضوئي للكشف يوضع أمام الطيار، ومصباح بحث كبير مزود بفلتر للحد من الناتج إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء. وفر هذا ما يكفي من الضوء لرؤية الهدف على مسافة قصيرة، وتم تركيب Spanner Anlage على عدد صغير من مقاتلات Messerschmitt Bf 110 و Dornier Do 17 الليلية . أثبتت هذه عدم جدواها إلى حد كبير في الممارسة العملية واشتكى الطيارون من أن الهدف غالبًا ما يصبح مرئيًا فقط على مسافة 200 متر (660 قدمًا)، وعند هذه النقطة كانوا ليروا الهدف على أي حال. [10] تم بناء 15 طائرة فقط وتم إزالتها مع تحسن أنظمة الرادار المحمولة جواً الألمانية حتى عام 1942. [11]
كانت شركة AEG تعمل بنفس الأنظمة لاستخدامها في الدبابات ، ونشرت عددًا من النماذج خلال الحرب، مع إنتاج محدود من FG 1250 بدءًا من عام 1943. [5] بلغ هذا العمل ذروته في منظار البندقية Zielgerät 1229 Vampir الذي تم استخدامه مع بندقية StG 44 الهجومية للاستخدام الليلي. [12]
الباحثون الألمان
كانت الأجهزة المذكورة سابقًا كلها أجهزة كشف وليست باحثين. إما أنها تنتج إشارة تشير إلى الاتجاه العام للهدف، أو في حالة الأجهزة اللاحقة، صورة. كان التوجيه يدويًا بالكامل بواسطة مشغل ينظر إلى الصورة. كان هناك عدد من الجهود في ألمانيا أثناء الحرب لإنتاج نظام باحث آلي حقيقي، سواء للاستخدام المضاد للطائرات أو ضد السفن. كانت هذه الأجهزة لا تزال قيد التطوير عندما انتهت الحرب؛ على الرغم من أن بعضها كان جاهزًا للاستخدام، إلا أنه لم يكن هناك عمل على دمجها مع هيكل طائرة صاروخية وبقي جهد كبير قبل أن يصبح السلاح الفعلي جاهزًا للاستخدام. ومع ذلك، ذكر تقرير صدر في صيف عام 1944 لوزارة الطيران الألمانية أن هذه الأجهزة كانت متطورة بشكل أفضل بكثير من الأنظمة المنافسة القائمة على الرادار أو الأساليب الصوتية. [13]
وإدراكًا لمزايا التوجيه السلبي بالأشعة تحت الحمراء، بدأ برنامج البحث بعدد من الدراسات النظرية التي تتناول الانبعاثات من الأهداف. وقد أدى هذا إلى الاكتشاف العملي بأن الغالبية العظمى من ناتج الأشعة تحت الحمراء من طائرة بمحرك مكبس كان بين 3 و4.5 ميكرومتر. وكان العادم أيضًا باعثًا قويًا، لكنه برد بسرعة في الهواء بحيث لم يقدم هدف تتبع خاطئًا. [14] كما أجريت دراسات على التوهين الجوي، والتي أظهرت أن الهواء أكثر شفافية للأشعة تحت الحمراء بشكل عام من الضوء المرئي، على الرغم من أن وجود بخار الماء وثاني أكسيد الكربون أنتج عدة انخفاضات حادة في الانتقالية. [15] أخيرًا، نظروا أيضًا في قضية المصادر الخلفية للأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك الانعكاسات عن السحب والتأثيرات المماثلة، وخلصوا إلى أن هذه كانت مشكلة بسبب الطريقة التي تغيرت بها بقوة كبيرة عبر السماء. [16] اقترح هذا البحث أن الباحث بالأشعة تحت الحمراء يمكنه توجيه قاذفة ثلاثية المحركات على مسافة 5 كيلومترات (3.1 ميل) بدقة تبلغ حوالي 1 ⁄ 10 درجة، [17] مما يجعل الباحث بالأشعة تحت الحمراء جهازًا مرغوبًا للغاية.
طور فريق كوتشر نظامًا مع شركة Eletroacustic في كيل المعروفة باسم هامبورغ ، والذي كان جاهزًا للتثبيت في قنبلة Blohm & Voss BV 143 الانزلاقية لإنتاج صاروخ مضاد للشحن آليًا. سمحت نسخة أكثر تقدمًا بتوجيه الباحث خارج المحور بواسطة القاذف من أجل القفل على هدف على الجانبين، دون الطيران مباشرة نحوه. ومع ذلك، فقد قدم هذا مشكلة أنه عندما تم إطلاق القنبلة لأول مرة، كانت تسير ببطء شديد بحيث لا يمكن للأسطح الديناميكية الهوائية التحكم فيها بسهولة، وكان الهدف ينزلق أحيانًا من رؤية الباحث. تم تطوير منصة مستقرة لمعالجة هذه المشكلة. طورت الشركة أيضًا فتيل تقارب بالأشعة تحت الحمراء يعمل عن طريق وضع أجهزة كشف إضافية تشير شعاعيًا إلى الخارج من خط وسط الصاروخ. والذي تم تشغيله عندما بدأت قوة الإشارة في الانخفاض، وهو ما حدث عندما مر الصاروخ بالهدف. كان هناك عمل على استخدام مستشعر واحد لكلا المهمتين بدلاً من مستشعرين منفصلين. [18]
كما استفادت شركات أخرى من عمل شركة Eletroacustic وصممت طرق المسح الخاصة بها. استخدمت شركة AEG وKepka في فيينا أنظمة ذات لوحين متحركين يقومان بالمسح بشكل مستمر أفقيًا أو رأسيًا، وتحديد موقع الهدف من خلال توقيت اختفاء الصورة (AEG) أو ظهورها مرة أخرى (Kepka). كان نظام Kepka Madrid يتمتع بمجال رؤية لحظي (IFOV) يبلغ حوالي 1.8 درجة ومسح نمطًا كاملاً بزاوية 20 درجة. جنبًا إلى جنب مع حركة الباحث بالكامل داخل الصاروخ، يمكن أن يتتبع بزوايا تصل إلى 100 درجة. أنتجت شركة Rheinmetall-Borsig وفريق آخر في AEG أشكالًا مختلفة من نظام القرص الدوار. [19]
تصاميم ما بعد الحرب



في فترة ما بعد الحرب، ومع تزايد شهرة التطورات الألمانية، بدأت مجموعة متنوعة من مشاريع البحث في تطوير أجهزة البحث القائمة على مستشعر PbS. وقد تم دمجها مع التقنيات التي تم تطويرها أثناء الحرب لتحسين دقة أنظمة الرادار غير الدقيقة بطبيعتها، وخاصة نظام المسح المخروطي . تم تطوير أحد هذه الأنظمة التي طورتها القوات الجوية للجيش الأمريكي (USAAF)، والمعروفة باسم "Sun Tracker"، كنظام توجيه محتمل لصاروخ باليستي عابر للقارات . أدى اختبار هذا النظام إلى تحطم طائرة بوينج B-29 في بحيرة ميد عام 1948. [20]
تم منح مشروع القوات الجوية الأمريكية MX-798 لشركة Hughes Aircraft في عام 1946 لصاروخ تتبع بالأشعة تحت الحمراء. استخدم التصميم باحثًا شبكيًا بسيطًا ونظامًا نشطًا للتحكم في التدحرج أثناء الطيران. تم استبدال هذا في العام التالي بـ MX-904، مما دعا إلى إصدار أسرع من الصوت. في هذه المرحلة، كان المفهوم هو سلاح دفاعي يتم إطلاقه للخلف من أنبوب طويل في الطرف الخلفي للطائرة القاذفة . في أبريل 1949، تم إلغاء مشروع صاروخ Firebird وتم إعادة توجيه MX-904 ليكون سلاحًا مقاتلًا يطلق النار للأمام. [21] بدأت عمليات إطلاق الاختبار الأولى في عام 1949، عندما تم منحها تسمية AAM-A-2 (صاروخ جو-جو، سلاح الجو، الطراز 2) واسم Falcon. دخلت كل من إصدارات التوجيه بالرادار شبه النشط والأشعة تحت الحمراء (SARH) الخدمة في عام 1956، وأصبحت تُعرف باسم AIM-4 Falcon بعد عام 1962. كان Falcon نظامًا معقدًا يقدم أداءً محدودًا، وخاصةً بسبب افتقاره إلى فتيل القرب، وتمكن من تحقيق نسبة قتل 9٪ فقط في 54 عملية إطلاق خلال عملية الرعد المتدحرج في حرب فيتنام . [22] ومع ذلك، يجب تقدير معدل النجاح المنخفض نسبيًا هذا في سياق كل هذه القتلى التي تمثل ضربات مباشرة، وهو أمر لم يكن صحيحًا في كل عملية قتل بواسطة صواريخ جو-جو أمريكية أخرى.
في نفس عام MX-798، 1946، بدأ ويليام ب. ماكلين دراسات لمفهوم مماثل في محطة اختبار الذخائر البحرية، والمعروفة اليوم باسم محطة الأسلحة الجوية البحرية في بحيرة الصين . أمضى ثلاث سنوات في التفكير ببساطة في تصميمات مختلفة، مما أدى إلى تصميم أقل تعقيدًا بكثير من فالكون. عندما توصل فريقه إلى تصميم اعتقدوا أنه قابل للتنفيذ، بدأوا في محاولة ملاءمته لصاروخ زوني مقاس 5 بوصات الذي تم تقديمه حديثًا . قدموه في عام 1951 وأصبح مشروعًا رسميًا في العام التالي. يتذكر والي شيرا زيارة المختبر ومشاهدة الباحث يتبع سيجارته. [23] تم تسمية الصاروخ باسم سايدويندر على اسم ثعبان محلي؛ كان للاسم أهمية ثانية حيث أن سايدويندر هو أفعى حفرة ويصطاد بالحرارة، ويتحرك في نمط متموج لا يختلف عن الصاروخ. [24] دخل سايدويندر الخدمة في عام 1957، واستُخدم على نطاق واسع خلال حرب فيتنام. لقد ثبت أنه سلاح أفضل من فالكون: تمكنت نماذج B من تحقيق نسبة قتل بلغت 14%، بينما تمكنت نماذج D ذات المدى الأطول بكثير من تحقيق نسبة قتل بلغت 19%. أدى أداؤها وتكلفتها المنخفضة إلى اعتمادها من قبل القوات الجوية أيضًا. [22] [25]
كان أول صاروخ حراري تم بناؤه خارج الولايات المتحدة هو صاروخ دي هافيلاند فايرستريك في المملكة المتحدة . بدأ التطوير باسم OR.1056 Red Hawk ، ولكن تم اعتبار هذا متقدمًا للغاية، وفي عام 1951 تم إصدار مفهوم معدّل باسم OR.1117 وأعطي الاسم الرمزي Blue Jay . تم تصميم Blue Jay كسلاح مضاد للقاذفات، وكان أكبر وأثقل بكثير وكان أسرع من نظيراته الأمريكية، ولكن كان له نفس المدى تقريبًا. كان لديه باحث أكثر تقدمًا، باستخدام PbTe ومبرد إلى -180 درجة مئوية (-292.0 درجة فهرنهايت) بالأمونيا اللامائية لتحسين أدائه. كانت إحدى السمات المميزة هي مخروط الأنف المتعدد الأوجه، والذي تم اختياره بعد اكتشاف أن الجليد سيتراكم على قبة نصف كروية أكثر تقليدية. تم إجراء أول اختبار إطلاق في عام 1955 ودخل الخدمة مع سلاح الجو الملكي في أغسطس 1958. [26]
بدأ مشروع R.510 الفرنسي بعد Firestreak ودخل الخدمة التجريبية في عام 1957، ولكن سرعان ما تم استبداله بنسخة موجهة بالرادار، R.511. لم يكن أي منهما فعالًا للغاية وكان مداه قصيرًا في حدود 3 كم. تم استبدال كليهما بالتصميم الفرنسي الفعال الأول، R.530 ، في عام 1962. [27]
قدم السوفييت أول صاروخ موجه بالأشعة تحت الحمراء، وهو صاروخ Vympel K-13 في عام 1961، بعد إجراء هندسة عكسية لصاروخ Sidewinder الذي علق في جناح طائرة MiG-17 الصينية في عام 1958 أثناء أزمة مضيق تايوان الثانية . تم تصدير K-13 على نطاق واسع، وواجه ابن عمه فوق فيتنام طوال الحرب. لقد أثبت أنه أقل موثوقية من صاروخ AIM-9B الذي كان يعتمد عليه، حيث عانى نظام التوجيه والصمام من فشل مستمر. [22]
تصاميم لاحقة



مع كشف فيتنام عن الأداء الرهيب لتصميمات الصواريخ الحالية، بدأت عدد من الجهود لمعالجتها. في الولايات المتحدة، تم إجراء ترقيات طفيفة على سايدويندر في أسرع وقت ممكن، ولكن على نطاق أوسع تم تعليم الطيارين تقنيات الاشتباك المناسبة حتى لا يطلقوا النار بمجرد سماعهم لنغمة الصاروخ، وينتقلون بدلاً من ذلك إلى وضع حيث يكون الصاروخ قادرًا على الاستمرار في التتبع حتى بعد الإطلاق. أدت هذه المشكلة أيضًا إلى جهود لصنع صواريخ جديدة من شأنها أن تصيب أهدافها حتى لو تم إطلاقها في هذه المواضع غير المثالية. في المملكة المتحدة، أدى هذا إلى مشروع SRAAM ، والذي كان في النهاية ضحية لمتطلبات متغيرة باستمرار. [28] لقي برنامجان أمريكيان، AIM-82 و AIM-95 Agile ، مصيرًا مشابهًا. [29]
بدأت تصاميم الباحث الجديدة في الظهور خلال السبعينيات وأدت إلى سلسلة من الصواريخ الأكثر تقدمًا. بدأ ترقية رئيسية لـ Sidewinder، مما وفر لها باحثًا حساسًا بدرجة كافية للتتبع من أي زاوية، مما أعطى الصاروخ القدرة على جميع الجوانب لأول مرة. تم دمج هذا مع نمط مسح جديد ساعد في رفض المصادر المربكة (مثل انعكاس الشمس عن السحب) وتحسين التوجيه نحو الهدف. تم نقل عدد صغير من نماذج L الناتجة إلى المملكة المتحدة قبل مشاركتهم في حرب فوكلاند ، حيث حققوا نسبة قتل 82٪، وكانت الأخطاء عمومًا بسبب طائرة الهدف التي تحلق خارج النطاق. [23] لم تتمكن الطائرة الأرجنتينية، المجهزة بـ Sidewinder B و R.550 Magic ، من إطلاق النار إلا من الجانب الخلفي، والذي تجنبه الطيارون البريطانيون ببساطة من خلال الطيران دائمًا مباشرة نحوهم. كان L فعالًا للغاية لدرجة أن الطائرات سارعت إلى إضافة تدابير مضادة للصواريخ المضيئة، مما أدى إلى ترقية طفيفة أخرى لنموذج M لرفض الصواريخ المضيئة بشكل أفضل. لقد أصبحت النماذج L وM بمثابة العمود الفقري للقوات الجوية الغربية حتى نهاية حقبة الحرب الباردة .
وقد اتخذ السوفييت خطوة أكبر من خلال صاروخهم R-73 ، والذي حل محل صاروخ K-13 وغيره بتصميم محسن بشكل كبير. وقد قدم هذا الصاروخ القدرة على إطلاقه على أهداف خارج مجال رؤية الباحث تمامًا؛ فبعد إطلاقه، يوجه الصاروخ نفسه في الاتجاه الذي يشير إليه القاذف ثم يحاول القفل. وعند دمجه مع مشهد مثبت على خوذة ، يمكن توجيه الصاروخ واستهدافه دون الحاجة إلى توجيه طائرة الإطلاق نفسها أولاً نحو الهدف. وقد أثبت هذا أنه يوفر مزايا كبيرة في القتال، وتسبب في قلق كبير للقوات الغربية. [30]
كان الحل لمشكلة R-73 في البداية هو ASRAAM ، وهو تصميم أوروبي يجمع بين أداء R-73 وباحث التصوير. في اتفاق واسع النطاق، وافقت الولايات المتحدة على اعتماد ASRAAM لصاروخها الجديد قصير المدى، بينما سيتبنى الأوروبيون AMRAAM كسلاح متوسط المدى. ومع ذلك، سرعان ما واجه ASRAAM تأخيرات مستعصية حيث قررت كل دولة عضو أن مقياس أداء مختلف كان أكثر أهمية. انسحبت الولايات المتحدة في النهاية من البرنامج، وبدلاً من ذلك قامت بتكييف الباحثين الجدد الذين تم تطويرهم لـ ASRAAM على نسخة أخرى من Sidewinder، AIM-9X. هذا يطيل عمره بحيث يكون في الخدمة لمدة قرن تقريبًا عندما تخرج الطائرة الحالية من الخدمة. في النهاية، سلمت ASRAAM صاروخًا تم اعتماده من قبل عدد من القوات الأوروبية وظهرت العديد من نفس التقنيات في PL-10 الصيني و Python-5 الإسرائيلي .
أنظمة الدفاع الجوي المحمولة

استنادًا إلى نفس المبادئ العامة لـ Sidewinder الأصلي، بدأت شركة Convair في عام 1955 دراسات على صاروخ محمول صغير ( MANPADS ) والذي ظهر لاحقًا باسم FIM-43 Redeye . عند دخول الاختبار في عام 1961، أثبت التصميم الأولي ضعف الأداء، وتبع ذلك عدد من الترقيات الرئيسية. لم يتم وضع نسخة Block III في الإنتاج حتى عام 1968. [31]
بدأ السوفييت في تطوير سلاحين متطابقين تقريبًا في عام 1964، ستريلا-1 وستريلا-2. سار تطوير هذه الأسلحة بسلاسة أكبر، حيث دخل ستريلا-2 9K32 الخدمة في عام 1968 بعد سنوات أقل من التطوير من ريد آي. [32] في الأصل تصميم منافس، تم زيادة حجم ستريلا-1 9K31 بشكل كبير لتطبيقات المركبات ودخل الخدمة في نفس الوقت تقريبًا. بدأت المملكة المتحدة في تطوير أنبوب النفخ الخاص بها في عام 1975، لكنها وضعت الباحث على القاذف بدلاً من الصاروخ نفسه. استشعر الباحث كل من الهدف والصاروخ وأرسل تصحيحات إلى الصاروخ عبر رابط لاسلكي. أثبتت هذه الأسلحة المبكرة عدم فعاليتها، حيث فشل أنبوب النفخ في كل استخدام قتالي تقريبًا، [33] بينما كان أداء ريد آي أفضل إلى حد ما. كان أداء ستريلا-2 أفضل وحقق عددًا من الانتصارات في الشرق الأوسط وفيتنام. [34]
بدأ برنامج ترقية رئيسي لـ Redeye في عام 1967، باسم Redeye II. لم يبدأ الاختبار حتى عام 1975 وبدأت عمليات التسليم الأولى لـ FIM-92 Stinger التي أعيدت تسميتها الآن في عام 1978. تمت إضافة باحث محسن إلى طراز B في عام 1983، وتبع ذلك العديد من الترقيات الإضافية. تم إرسالهم إلى الحرب السوفيتية الأفغانية ، وزعموا أن معدل نجاحهم ضد المروحيات السوفيتية بلغ 79٪، [35] على الرغم من أن هذا الأمر محل جدال. [36] كما قام السوفييت بتحسين إصداراتهم الخاصة، حيث قدموا 9K34 Strela-3 في عام 1974، و 9K38 Igla ثنائي التردد المحسن بشكل كبير في عام 1983، وIgla-S في عام 2004. [30]
أنواع الباحثين
لا يستشهد هذا القسم بأي مصادر . ( سبتمبر 2018 ) |
المواد الرئيسية الثلاث المستخدمة في مستشعر الأشعة تحت الحمراء هي كبريتيد الرصاص (II) (PbS) وإنديوم أنتيمونيد (InSb) وتيلورايد كادميوم الزئبق (HgCdTe). تميل أجهزة الاستشعار القديمة إلى استخدام كبريتيد الرصاص، وتميل أجهزة الاستشعار الحديثة إلى استخدام إنستب أو زئبق كادميوم تيلوريد. تعمل جميعها بشكل أفضل عند تبريدها، حيث أنها أكثر حساسية وقادرة على اكتشاف الأجسام الأكثر برودة.
كانت أجهزة البحث بالأشعة تحت الحمراء المبكرة أكثر فعالية في اكتشاف الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية الأقصر، مثل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من محرك نفاث التي يبلغ طولها 4.2 ميكرومتر . وهذا جعلها مفيدة في المقام الأول في سيناريوهات مطاردة الذيل، حيث كان العادم مرئيًا وكان اقتراب الصاروخ يحمله نحو الطائرة أيضًا. في القتال، أثبتت هذه الأجهزة عدم فعاليتها للغاية حيث حاول الطيارون إطلاق النار بمجرد أن يرى الباحث الهدف، والإطلاق بزوايا حيث تم إخفاء محركات الهدف بسرعة أو طارت خارج مجال رؤية الصاروخ. تسمى هذه الأجهزة، الأكثر حساسية لنطاق 3 إلى 5 ميكرومتر، الآن أجهزة البحث أحادية اللون . أدى هذا إلى ظهور أجهزة بحث جديدة حساسة لكل من العادم بالإضافة إلى نطاق الطول الموجي الأطول من 8 إلى 13 ميكرومتر ، والذي يمتصه الغلاف الجوي بشكل أقل وبالتالي يسمح باكتشاف مصادر باهتة مثل جسم الطائرة نفسه. تُعرف مثل هذه التصميمات باسم الصواريخ "ذات الجوانب المتعددة". تجمع أجهزة البحث الحديثة بين العديد من أجهزة الكشف وتسمى أنظمة ثنائية اللون .
تميل أجهزة الاستشعار متعددة الجوانب أيضًا إلى طلب التبريد لمنحها الدرجة العالية من الحساسية المطلوبة للالتقاط الإشارات ذات المستوى الأدنى القادمة من مقدمة وجوانب الطائرة. يمكن للحرارة الخلفية من داخل المستشعر، أو نافذة المستشعر المسخنة ديناميكيًا هوائيًا، أن تتغلب على الإشارة الضعيفة التي تدخل المستشعر من الهدف. ( تعاني أجهزة اقتران الشحنات في الكاميرات من مشاكل مماثلة؛ فهي تنتج "ضوضاء" أكثر بكثير عند درجات حرارة أعلى). تستخدم الصواريخ متعددة الجوانب الحديثة مثل AIM-9M Sidewinder وStinger غازًا مضغوطًا مثل الأرجون لتبريد أجهزة الاستشعار الخاصة بها من أجل الالتقاط على الهدف في نطاقات أطول وجميع الجوانب. ( استخدمت بعض الصواريخ مثل AIM-9J والطراز المبكر R-60 مبردًا حراريًا كهربائيًا من نوع بيليتير ).
أنماط المسح والتعديل
كان الكاشف في أجهزة البحث المبكرة بالكاد اتجاهيًا، حيث كان يستقبل الضوء من مجال رؤية واسع جدًا (FOV)، ربما 100 درجة أو أكثر. ينتج الهدف الموجود في أي مكان داخل مجال الرؤية هذا نفس إشارة الإخراج. نظرًا لأن هدف الباحث هو إحضار الهدف داخل نصف القطر المميت لرأسه الحربي، فيجب تجهيز الكاشف بنظام ما لتضييق مجال الرؤية إلى زاوية أصغر. يتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق وضع الكاشف عند النقطة المحورية لتلسكوب من نوع ما.
يؤدي هذا إلى مشكلة متطلبات الأداء المتضاربة. فمع تقليص مجال الرؤية، يصبح الباحث أكثر دقة، وهذا يساعد أيضًا في التخلص من مصادر الخلفية التي تساعد في تحسين التتبع. ومع ذلك، فإن تقييده كثيرًا يسمح للهدف بالتحرك خارج مجال الرؤية وفقدانه للباحث. لكي تكون فعالة للتوجيه إلى نصف القطر القاتل، فإن زوايا التتبع التي تبلغ ربما درجة واحدة هي المثالية، ولكن لكي تتمكن من تتبع الهدف بأمان بشكل مستمر، فإن مجالات الرؤية في حدود 10 درجات أو أكثر مطلوبة. [ بحاجة لمصدر ]
يؤدي هذا الوضع إلى استخدام عدد من التصميمات التي تستخدم مجال رؤية واسع نسبيًا للسماح بالتتبع السهل، ثم معالجة الإشارة المستقبلة بطريقة ما للحصول على دقة إضافية للتوجيه. بشكل عام، يتم تثبيت مجموعة الباحث بالكامل على نظام محوري يسمح لها بتتبع الهدف من خلال زوايا واسعة، ويتم استخدام الزاوية بين الباحث والطائرة الصاروخية لإنتاج تصحيحات التوجيه.
يؤدي هذا إلى ظهور مفاهيم مجال الرؤية اللحظي (IFOV) وهو الزاوية التي يراها الكاشف، ومجال الرؤية الإجمالي، والمعروف أيضًا باسم زاوية الالتواء أو القدرة على الخروج عن خط التصويب ، والذي يتضمن حركة مجموعة الباحث بالكامل. نظرًا لأن المجموعة لا يمكنها التحرك على الفور، فقد يضيع الهدف الذي يتحرك بسرعة عبر خط طيران الصاروخ من مجال الرؤية اللحظي، مما يؤدي إلى ظهور مفهوم معدل التتبع ، والذي يتم التعبير عنه عادةً بالدرجات في الثانية.
المسح الخطي
استخدم بعض الباحثين الألمان الأوائل حل المسح الخطي، حيث تم تحريك الشقوق الرأسية والأفقية ذهابًا وإيابًا أمام الكاشف، أو في حالة مدريد ، تم إمالة ريشتين معدنيتين لحجب المزيد أو القليل من الإشارة. من خلال مقارنة وقت استقبال الفلاش بموقع الماسح الضوئي في ذلك الوقت، يمكن تحديد زاوية الانحراف الرأسية والأفقية. [19] ومع ذلك، فإن هذه الباحثين لديهم أيضًا عيب رئيسي وهو أن مجال رؤيتهم يتحدد من خلال الحجم المادي للشق (أو الشريط المعتم). إذا تم ضبط هذا على حجم صغير جدًا، فإن الصورة من الهدف تكون صغيرة جدًا لإنشاء إشارة مفيدة، بينما ضبطها على حجم كبير جدًا يجعلها غير دقيقة. لهذا السبب، فإن الماسحات الضوئية الخطية لها قيود دقة متأصلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحركة الترددية المزدوجة معقدة وغير موثوقة ميكانيكيًا، ويجب عمومًا استخدام كاشفين منفصلين.
المسح الدوراني
استخدم معظم الباحثين الأوائل ما يسمى بالمسح الدوراني أو المقطّع أو الباحث الشبكي . وتتكون هذه من لوحة شفافة مع سلسلة من المقاطع المعتمة المرسومة عليها والتي توضع أمام كاشف الأشعة تحت الحمراء. تدور اللوحة بمعدل ثابت، مما يتسبب في مقاطعة صورة الهدف بشكل دوري أو تقطيعها . [37]
نظام هامبورغ
كان نظام هامبورج الذي تم تطويره أثناء الحرب هو أبسط الأنظمة وأسهلها فهمًا. كانت المروحية مطلية باللون الأسود على نصفها بينما ترك النصف الآخر شفافًا. [38]
بالنسبة لهذا الوصف، نعتبر القرص يدور في اتجاه عقارب الساعة كما نراه من المستشعر؛ وسنسمي النقطة في الدوران عندما يكون الخط بين النصفين الداكن والمشرق أفقيًا ويكون الجانب الشفاف في الأعلى بموضع الساعة 12. يتم وضع خلية ضوئية خلف القرص في موضع الساعة 12. [38]
يقع الهدف فوق الصاروخ مباشرة. يبدأ المستشعر في رؤية الهدف عندما يكون القرص عند الساعة التاسعة، حيث يصبح الجزء الشفاف من المروحية المحاذي رأسيًا للهدف عند الساعة الثانية عشرة مرئيًا. يستمر المستشعر في رؤية الهدف حتى تصل المروحية إلى الساعة الثالثة. [38]
ينتج مولد الإشارة شكل موجة تيار متردد له نفس تردد معدل دوران القرص. يتم توقيته بحيث يصل الشكل الموجي إلى أقصى نقطة جهد موجب ممكنة عند موضع الساعة 12. وبالتالي، خلال الفترة التي يكون فيها الهدف مرئيًا للمستشعر، يكون الشكل الموجي للتيار المتردد في فترة الجهد الموجب، ويتراوح من الصفر إلى أقصى حد ثم يعود إلى الصفر. [38]
عندما يختفي الهدف، يقوم المستشعر بتشغيل مفتاح يعكس خرج إشارة التيار المتردد. على سبيل المثال، عندما يصل القرص إلى موضع الساعة الثالثة ويختفي الهدف، يتم تشغيل المفتاح. هذه هي نفس اللحظة التي يبدأ فيها شكل الموجة المتردد الأصلي جزء الجهد السالب من شكل الموجة، لذلك يعكس المفتاح هذا مرة أخرى إلى موجب. عندما يصل القرص إلى موضع الساعة التاسعة، تتحول الخلية مرة أخرى، ولم تعد تعكس الإشارة، والتي تدخل الآن مرحلتها الإيجابية مرة أخرى. الناتج الناتج من هذه الخلية هو سلسلة من موجات نصف الجيب، موجبة دائمًا. يتم بعد ذلك تنعيم هذه الإشارة لإنتاج خرج تيار مستمر، يتم إرساله إلى نظام التحكم ويأمر الصاروخ بالتدوير. [38]
تكتمل المنظومة بخلية ثانية موضوعة عند موضع الساعة الثالثة. وفي هذه الحالة، لا يحدث التبديل عند موضعي الساعة التاسعة والثالثة، بل عند موضعي الساعة الثانية عشرة والسادسة. وإذا أخذنا في الاعتبار نفس الهدف، ففي هذه الحالة يكون الشكل الموجي قد وصل للتو إلى أقصى نقطة موجبة عند موضع الساعة الثانية عشرة عندما يتم تبديله إلى سلبي. ويؤدي اتباع هذه العملية حول الدوران إلى سلسلة من الموجات الجيبية الموجبة والسلبية المقطوعة. وعندما يتم تمرير هذه الموجات عبر نفس نظام التنعيم، يكون الناتج صفرًا. وهذا يعني أن الصاروخ لا يتعين عليه التصحيح إلى اليسار أو اليمين. فإذا تحرك الهدف إلى اليمين، على سبيل المثال، فإن الإشارة ستكون موجبة بشكل متزايد من الخلية الأكثر تنعيمًا، مما يشير إلى زيادة التصحيحات إلى اليمين. وفي الممارسة العملية، لا تكون هناك حاجة إلى خلية ضوئية ثانية، بل يمكن استخراج كلتا الإشارتين من خلية ضوئية واحدة باستخدام تأخيرات كهربائية أو إشارة مرجعية ثانية خارج الطور بمقدار 90 درجة مع الأولى. [38]
ينتج هذا النظام إشارة حساسة للزاوية حول وجه الساعة، المحمل ، ولكن ليس الزاوية بين الهدف وخط وسط الصاروخ، زاوية الانحراف (أو خطأ الزاوية ). لم يكن هذا مطلوبًا للصواريخ المضادة للسفن حيث يتحرك الهدف ببطء شديد بالنسبة للصاروخ ويحاذي الصاروخ نفسه بسرعة مع الهدف. لم يكن مناسبًا للاستخدام جو-جو حيث كانت السرعات أكبر وكانت حركة التحكم أكثر سلاسة مطلوبة. في هذه الحالة، تم تغيير النظام قليلاً فقط بحيث تم تصميم القرص المعدّل على شكل قلبي يحجب الإشارة لفترة زمنية أطول أو أقل اعتمادًا على مدى بعده عن خط الوسط. استخدمت أنظمة أخرى قرص مسح ثانيًا بشقوق شعاعية لتوفير نفس النتيجة ولكن من دائرة إخراج ثانية. [39]
المفاهيم اللاحقة
طورت شركة AEG نظامًا أكثر تقدمًا أثناء الحرب، وشكل هذا الأساس لمعظم التجارب التي أجريت بعد الحرب. في هذه الحالة، تم نقش القرص بسلسلة من المناطق المعتمة، غالبًا في سلسلة من الخطوط الشعاعية التي تشكل نمط شريحة البيتزا. مثل هامبورغ ، تم إنشاء إشارة تيار متردد تتوافق مع التردد الدوراني للقرص. ومع ذلك، في هذه الحالة لا يتم تشغيل الإشارة وإيقافها بزاوية، بل يتم تشغيلها باستمرار وبسرعة كبيرة. يؤدي هذا إلى إنشاء سلسلة من النبضات التي يتم تنعيمها لإنتاج إشارة تيار متردد ثانية بنفس تردد إشارة الاختبار، ولكن يتم التحكم في طورها من خلال الموضع الفعلي للهدف بالنسبة للقرص. من خلال مقارنة طور الإشارتين، يمكن تحديد التصحيح الرأسي والأفقي من إشارة واحدة. تم إجراء تحسين كبير كجزء من برنامج Sidewinder، حيث يتم تغذية الإخراج إلى سماعة رأس الطيار حيث يخلق نوعًا من صوت الهدير المعروف باسم نغمة الصاروخ التي تشير إلى أن الهدف مرئي للباحث. [40]
في الأنظمة المبكرة، كانت هذه الإشارة تُغذى مباشرة إلى أسطح التحكم، مما يتسبب في حركات نقر سريعة لإعادة الصاروخ إلى المحاذاة، وهو نظام تحكم يُعرف باسم "بانج بانج". إن ضوابط بانج بانج غير فعّالة للغاية من الناحية الديناميكية الهوائية، خاصة عندما يقترب الهدف من خط الوسط وتستمر عناصر التحكم في النبض ذهابًا وإيابًا دون أي تأثير حقيقي. وهذا يؤدي إلى الرغبة في إما تنعيم هذه المخرجات، أو قياس زاوية الانحراف وتغذيتها في عناصر التحكم أيضًا. يمكن تحقيق ذلك بنفس القرص وبعض العمل على الترتيب المادي للبصريات. نظرًا لأن المسافة المادية بين القضبان الشعاعية أكبر في الموضع الخارجي للقرص، فإن صورة الهدف على الخلية الضوئية تكون أكبر أيضًا، وبالتالي يكون لها خرج أكبر. من خلال ترتيب البصريات بحيث يتم قطع الإشارة بشكل متزايد أقرب إلى مركز القرص، تختلف إشارة الإخراج الناتجة في السعة مع زاوية الانحراف. ومع ذلك، فإنها ستختلف أيضًا في السعة مع اقتراب الصاروخ من الهدف، لذلك هذا ليس نظامًا كاملاً في حد ذاته وغالبًا ما يكون هناك شكل من أشكال التحكم التلقائي في المكسب مرغوبًا فيه. [40]
تستطيع أنظمة المسح الدوراني القضاء على الإشارة من مصادر ممتدة مثل ضوء الشمس المنعكس من السحب أو رمال الصحراء الساخنة. وللقيام بذلك، يتم تعديل الشبكة عن طريق جعل نصف اللوحة مغطى ليس بخطوط ولكن بلون ناقل بنسبة 50%. والناتج من مثل هذا النظام هو موجة جيبية لنصف الدوران وإشارة ثابتة للنصف الآخر. ويتغير الناتج الثابت مع الإضاءة الكلية للسماء. والهدف الممتد الذي يمتد على عدة أجزاء، مثل السحابة، سوف يتسبب في إشارة ثابتة أيضًا، ويتم تصفية أي إشارة تقترب من الإشارة الثابتة. [40] [37]
إن المشكلة الكبيرة في نظام المسح الدوراني هي أن الإشارة عندما يكون الهدف بالقرب من المركز تنخفض إلى الصفر. وذلك لأن صورته الصغيرة تغطي عدة أجزاء حيث تضيق في المركز، مما ينتج إشارة مماثلة بدرجة كافية لمصدر ممتد بحيث يتم تصفيتها. وهذا يجعل مثل هذه الباحثين حساسين للغاية للصواريخ التي تتحرك بعيدًا عن الطائرة وبالتالي تنتج إشارة متزايدة باستمرار بينما تقدم الطائرة القليل أو لا شيء. بالإضافة إلى ذلك، عندما يقترب الصاروخ من الهدف، تكون التغييرات الأصغر في الزاوية النسبية كافية لتحريكه خارج منطقة المركز الخالية هذه والبدء في التسبب في إدخالات التحكم مرة أخرى. مع وجود وحدة تحكم بانج بانج، تميل مثل هذه التصميمات إلى البدء في المبالغة في رد الفعل خلال اللحظات الأخيرة من الاقتراب، مما يتسبب في مسافات خطأ كبيرة ويتطلب رؤوسًا حربية كبيرة. [37]
المسح المخروطي
إن التحسين الكبير الذي طرأ على مفهوم المسح الدوراني الأساسي هو الماسح المخروطي أو المسح المخروطي . في هذا الترتيب، يتم وضع شبكة ثابتة أمام الكاشف ويتم وضع كليهما عند نقطة التركيز في تلسكوب عاكس كاسيجرين صغير . يتم توجيه المرآة الثانوية للتلسكوب بعيدًا قليلاً عن المحور، وتدور. يتسبب هذا في دوران صورة الهدف حول الشبكة ، بدلاً من دوران الشبكة نفسها. [41]
لنتأمل مثالاً لنظام حيث تكون مرآة الباحث مائلة بمقدار 5 درجات، ويتعقب الصاروخ هدفًا متمركزًا حاليًا أمام الصاروخ. ومع دوران المرآة، يتسبب ذلك في انعكاس صورة الهدف في الاتجاه المعاكس، لذا في هذه الحالة تتحرك الصورة في دائرة على بعد 5 درجات من خط وسط الشبكة. وهذا يعني أنه حتى الهدف المتمركز يخلق إشارة متغيرة أثناء مروره فوق العلامات الموجودة على الشبكة. وفي نفس اللحظة، سينتج نظام المسح الدوراني خرجًا ثابتًا في نقطة الصفر المركزية. ستظل التوهجات مرئية بواسطة الباحث عن المسح المتزامن وتسبب ارتباكًا، لكنها لن تطغى على إشارة الهدف كما يحدث في حالة المسح الدوراني عندما يغادر التوهج نقطة الصفر. [41]
تتم عملية استخراج اتجاه الهدف بنفس الطريقة المتبعة في نظام المسح الدوراني، حيث تتم مقارنة إشارة الخرج بإشارة مرجعية يتم توليدها بواسطة المحركات التي تدير المرآة. ومع ذلك، فإن استخراج زاوية الانحراف أكثر تعقيدًا إلى حد ما. في نظام المسح الدوراني، يكون طول الوقت بين النبضات هو الذي يشفر الزاوية، عن طريق زيادة أو تقليل قوة إشارة الخرج. لا يحدث هذا في نظام المسح المستمر، حيث تكون الصورة متمركزة تقريبًا على الشبكة في جميع الأوقات. بدلاً من ذلك، فإن الطريقة التي تتغير بها النبضات على مدار دورة مسح واحدة هي التي تكشف عن الزاوية. [42]
لنفترض وجود هدف يقع على بعد 10 درجات إلى يسار خط الوسط. عندما تكون المرآة موجهة إلى اليسار، يبدو الهدف قريبًا من مركز المرآة، وبالتالي يسقط صورة على بعد 5 درجات إلى يسار خط الوسط للشبكة. عندما تدور لتشير إلى الأعلى مباشرة، تكون الزاوية النسبية للهدف صفرًا، لذا تظهر الصورة على بعد 5 درجات إلى أسفل من خط الوسط، وعندما تكون موجهة إلى اليمين، 15 درجة إلى اليسار. [42]
نظرًا لأن زاوية الانحراف على الشبكة تسبب في تغيير طول نبضة الإخراج، فإن نتيجة إرسال هذه الإشارة إلى الخلاط هي تعديل التردد (FM)، حيث ترتفع وتنخفض خلال دورة الدوران. ثم يتم استخراج هذه المعلومات في نظام التحكم للتوجيه. إحدى المزايا الرئيسية لنظام المسح الكوني هي أن إشارة FM تتناسب مع زاوية الانحراف، مما يوفر حلاً بسيطًا لتحريك أسطح التحكم بسلاسة، مما يؤدي إلى ديناميكا هوائية أكثر كفاءة. هذا يحسن أيضًا الدقة بشكل كبير؛ سيخضع صاروخ المسح الكوني الذي يقترب من الهدف لإشارات مستمرة مع تحرك الهدف للداخل والخارج من خط الوسط، مما يتسبب في توجيه أدوات التحكم في الانفجار الكوني للصاروخ في تصحيحات جامحة، في حين أن إشارة FM للمسح الكوني تقضي على هذا التأثير وتحسن احتمال الخطأ الدائري (CEP) إلى متر واحد فقط. [41]
تحاول معظم أنظمة المسح الضوئي أن تبقي صورة الهدف قريبة قدر الإمكان من حافة الشبكة، لأن هذا يتسبب في أكبر تغيير في إشارة الخرج مع تحرك الهدف. ومع ذلك، فإن هذا يتسبب أيضًا في كثير من الأحيان في تحرك الهدف بعيدًا عن الشبكة تمامًا عندما تكون المرآة موجهة بعيدًا عن الهدف. لمعالجة هذه المشكلة، يتم طلاء مركز الشبكة بنمط انتقال بنسبة 50%، لذلك عندما تعبرها الصورة يصبح الخرج ثابتًا. ولكن نظرًا لتحرك المرآة، فإن هذه الفترة قصيرة، ويبدأ المسح المتقطع الطبيعي عندما تبدأ المرآة في الإشارة نحو الهدف مرة أخرى. يمكن للباحث أن يخبر متى تكون الصورة في هذه المنطقة لأنها تحدث مباشرة مقابل النقطة التي تسقط فيها الصورة من الباحث تمامًا وتختفي الإشارة. من خلال فحص الإشارة عندما يكون معروفًا أنها تعبر هذه النقطة، يتم إنتاج إشارة AM مماثلة لباحث المسح الدوراني. وبالتالي، مقابل تكلفة الإلكترونيات الإضافية والمؤقتات، يمكن لنظام المسح الضوئي الحفاظ على التتبع حتى عندما يكون الهدف خارج المحور، وهي ميزة رئيسية أخرى مقارنة بمجال الرؤية المحدود لأنظمة المسح الدوراني. [42]
مجموعة الباحثين المتقاطعة
يحاكي الباحث ذو المصفوفة المتقاطعة حركة الشبكة في نظام المسح الضوئي المباشر من خلال التصميم المادي للكاشفات نفسها. عادة ما تكون الخلايا الضوئية الكلاسيكية مستديرة، ولكن التحسينات في تقنيات البناء وخاصة تصنيع الحالة الصلبة تسمح ببنائها بأي شكل. في نظام المصفوفة المتقاطعة (عادةً) يتم ترتيب أربعة كاشفات مستطيلة الشكل على شكل صليب (+). يتم إجراء المسح بشكل مماثل للمسح الضوئي المباشر، مما يتسبب في مسح صورة الهدف عبر كل من الكاشفات بدوره. [43]
بالنسبة للهدف المتمركز في مجال الرؤية، تدور الصورة حول الكواشف وتتقاطع معها في نفس النقطة النسبية. يتسبب هذا في أن تكون الإشارة من كل منها عبارة عن نبضات متطابقة في نقطة زمنية معينة. ومع ذلك، إذا لم يكن الهدف متمركزًا، فسيتم إزاحة مسار الصورة، كما كان من قبل. في هذه الحالة، تتسبب المسافة بين الكواشف المنفصلة في اختلاف التأخير بين إعادة ظهور الإشارة، حيث تكون أطول للصور الأبعد عن خط الوسط، وأقصر عندما تكون أقرب. تنتج الدوائر المتصلة بالمرايا هذه الإشارة المقدرة كعنصر تحكم، كما في حالة المسح الضوئي. ينتج عن مقارنة إشارة الكاشف بإشارة التحكم التصحيحات المطلوبة. [43]
تتمثل ميزة هذا التصميم في أنه يسمح برفض الوهج بشكل محسن إلى حد كبير. نظرًا لأن أجهزة الكشف رفيعة من جانب إلى آخر، فإنها تتمتع فعليًا بمجال رؤية ضيق للغاية، بغض النظر عن ترتيب مرآة التلسكوب. عند الإطلاق، يتم ترميز موقع الهدف في ذاكرة الباحث، ويحدد الباحث متى يتوقع رؤية تلك الإشارة تعبر أجهزة الكشف. منذ ذلك الحين، يمكن رفض أي إشارات تصل خارج الفترات القصيرة التي تحددها إشارة التحكم. نظرًا لأن الوهج يميل إلى التوقف في الهواء فورًا تقريبًا بعد إطلاقه، فإنه يختفي بسرعة من بوابات الماسح الضوئي. [43] الطريقة الوحيدة لتزييف مثل هذا النظام هي إطلاق الوهج باستمرار بحيث يكون بعضها دائمًا قريبًا من الطائرة، أو استخدام شعلة مقطور.
الباحثون عن الوردة
يستخدم الباحث عن الوردة ، المعروف أيضًا باسم جهاز التصوير الزائف ، الكثير من التصميم الميكانيكي لنظام المسح الضوئي، لكنه يضيف مرآة أو منشورًا آخر لإنشاء نمط أكثر تعقيدًا، مما يؤدي إلى رسم وردة . [44] بالمقارنة مع الزاوية الثابتة للمسح الضوئي، يتسبب نمط الوردة في مسح الصورة بزوايا أكبر. يتم تغذية المستشعرات الموجودة على أعمدة القيادة إلى خلاط ينتج إشارة FM عينة. يؤدي خلط هذه الإشارة مع الإشارة الصادرة عن الباحث إلى إزالة الحركة، مما ينتج عنه إشارة خرج مطابقة لتلك الصادرة عن المسح الضوئي. تتمثل الميزة الرئيسية في أن الباحث عن الوردة يمسح جزءًا أوسع من السماء، مما يجعل من الصعب على الهدف الخروج من مجال الرؤية. [43]
الجانب السلبي لمسح الوردة هو أنه ينتج مخرجات معقدة للغاية. تنتج الأشياء داخل مجال رؤية الباحث إشارات منفصلة تمامًا أثناء المسح حول السماء؛ قد يرى النظام الهدف والتوهجات والشمس والأرض في أوقات مختلفة. من أجل معالجة هذه المعلومات واستخراج الهدف، يتم إرسال الإشارات الفردية إلى ذاكرة الكمبيوتر . على مدار فترة المسح الكامل، ينتج عن ذلك صورة ثنائية الأبعاد، مما يمنحها اسم جهاز التصوير الزائف. [43] على الرغم من أن هذا يجعل النظام أكثر تعقيدًا، إلا أن الصورة الناتجة تقدم معلومات أكثر بكثير. يمكن التعرف على التوهجات ورفضها من خلال حجمها الصغير، والسحب لحجمها الأكبر، وما إلى ذلك. [44]
أنظمة التصوير
تستخدم الصواريخ الحرارية الحديثة الأشعة تحت الحمراء التصويرية (IIR)، حيث يكون مستشعر الأشعة تحت الحمراء/الأشعة فوق البنفسجية عبارة عن مجموعة من المستويات البؤرية القادرة على إنتاج صورة بالأشعة تحت الحمراء، تمامًا مثل جهاز الشحنة المقترنة (CCD) في الكاميرا الرقمية. يتطلب هذا معالجة إشارة أكثر بكثير ولكن يمكن أن يكون أكثر دقة وأصعب خداعًا باستخدام الطعوم. بالإضافة إلى كونها أكثر مقاومة للتوهج، فإن الباحثين الأحدث أقل عرضة للخداع في القفل على الشمس، وهي خدعة شائعة أخرى لتجنب الصواريخ الحرارية. باستخدام تقنيات معالجة الصور المتقدمة، يمكن استخدام شكل الهدف للعثور على الجزء الأكثر ضعفًا والذي يتم توجيه الصاروخ نحوه. [45] تستخدم جميع الصواريخ جو-جو قصيرة المدى الغربية مثل AIM-9X Sidewinder و ASRAAM باحثي الأشعة تحت الحمراء التصويرية، بالإضافة إلى PL-10 SRAAM الصيني و TC-1 التايواني و Python-5 الإسرائيلي و R-74M / M2 الروسي .
التدابير المضادة
هناك طريقتان رئيسيتان للتغلب على الباحثين عن الأشعة تحت الحمراء، باستخدام الصواريخ المضيئة أو أجهزة التشويش على الأشعة تحت الحمراء.
مشاعل
لم يتمكن الباحثون الأوائل من تصوير الهدف، وكان أي شيء ضمن مجال رؤيتهم من شأنه أن ينتج عنه مخرجات. يتسبب الوميض الذي يطلقه الهدف في ظهور إشارة ثانية ضمن مجال رؤيته، مما ينتج عنه مخرج زاوية ثانٍ، وفرصة أن يبدأ الباحث في التصويب على الوميض بدلاً من ذلك. كان هذا فعالاً للغاية ضد الباحثين الأوائل الذين يستخدمون المسح الدوراني لأن الإشارة من الهدف تم تقليلها خلال منتصف المسار، لذلك حتى الإشارة الخافتة من الوميض يمكن رؤيتها وتتبعها. بالطبع إذا حدث هذا، يختفي الوميض الآن عن الأنظار وتصبح الطائرة مرئية مرة أخرى. ومع ذلك، إذا تحركت الطائرة خارج مجال رؤيتها خلال هذا الوقت، وهو ما يحدث بسرعة، فلن يتمكن الصاروخ بعد الآن من إعادة اكتساب الهدف.
أحد الحلول لمشكلة التوهج هو استخدام جهاز بحث ثنائي التردد. استخدم الباحثون الأوائل جهازًا واحدًا حساسًا للأجزاء الساخنة جدًا من الطائرة وعادم الطائرة، مما يجعلها مناسبة لسيناريوهات مطاردة الذيل. للسماح للصاروخ بالتتبع من أي زاوية، تمت إضافة أجهزة كشف جديدة كانت أكثر حساسية في ترددات أخرى أيضًا. قدم هذا طريقة للتمييز بين التوهجات؛ رأى الباحثان مواقع مختلفة للطائرة المستهدفة - الطائرة نفسها على عكس عادمها - لكن التوهج ظهر في نفس النقطة على كلا الترددين. يمكن بعد ذلك القضاء على هذه.
تم استخدام أنظمة أكثر تعقيدًا مع المعالجة الرقمية، وخاصةً الباحث عن المصفوفات المتقاطعة والوردية. كانت هذه الأنظمة ذات مجالات رؤية لحظية ضيقة للغاية (IFOV) بحيث يمكن معالجتها لإنتاج صورة، بنفس طريقة الماسح الضوئي المكتبي . من خلال تذكر موقع الهدف من مسح إلى مسح، يمكن التخلص من الأشياء التي تتحرك بسرعات عالية بالنسبة للهدف. يُعرف هذا بالترشيح السينمائي . [46] يتم استخدام نفس العملية بواسطة أنظمة التصوير، والتي تقوم بالتصوير مباشرة بدلاً من المسح، ولديها القدرة الإضافية على التخلص من الأهداف الصغيرة عن طريق قياس حجمها الزاوي مباشرة.
أجهزة التشويش
كانت أنظمة البحث المبكرة تحدد الزاوية بالنسبة للهدف من خلال توقيت استقبال الإشارة. وهذا يجعلها عرضة للتشويش من خلال إطلاق إشارات خاطئة قوية للغاية بحيث يمكن رؤيتها حتى عندما يغطي شبك البحث المستشعر. استخدمت أجهزة التشويش المبكرة مثل AN/ALQ-144 كتلة ساخنة من كربيد السيليكون كمصدر للأشعة تحت الحمراء، وأحاطتها بمجموعة دوارة من العدسات التي ترسل الصورة كسلسلة من البقع التي تكتسح السماء. تستخدم الإصدارات الحديثة عادةً ليزر الأشعة تحت الحمراء الساطع على مرآة تدور بسرعة. عندما يرسم الشعاع الباحث، فإنه يتسبب في ظهور وميض من الضوء خارج التسلسل، مما يعطل نمط التوقيت المستخدم لحساب الزاوية. عندما تنجح، تتسبب أجهزة التشويش بالأشعة تحت الحمراء في تحليق الصاروخ بشكل عشوائي. [47]

إن أجهزة التشويش بالأشعة تحت الحمراء أقل نجاحًا بكثير ضد أجهزة البحث التصويرية الحديثة، لأنها لا تعتمد على التوقيت في قياساتها. في هذه الحالات، قد يكون جهاز التشويش ضارًا، لأنه يوفر إشارة إضافية في نفس موقع الهدف. تقوم بعض الأنظمة الحديثة الآن بتثبيت أجهزة التشويش الخاصة بها على حاويات تدابير مضادة مقطورات، وتعتمد على توجيه الصاروخ إلى الإشارة القوية، ولكن أنظمة معالجة الصور الحديثة يمكن أن تجعل هذا غير فعال وقد تتطلب أن تبدو الحاوية بقدر الإمكان مثل الطائرة الأصلية، مما يزيد من تعقيد التصميم. [47]
تزيل تقنية أكثر حداثة تعتمد على الليزر عملية المسح وتستخدم بدلاً من ذلك شكلًا آخر من أشكال الكشف لتحديد الصاروخ وتوجيه الليزر إليه مباشرة. يؤدي هذا إلى تعمي الباحث باستمرار، وهو مفيد حتى ضد الباحثين التصويريين الحديثين. تعتبر تدابير مكافحة الأشعة تحت الحمراء الاتجاهية هذه ( DIRCMs ) فعالة للغاية، كما أنها باهظة الثمن ولا تناسب عمومًا إلا الطائرات التي لا تقوم بالمناورة، مثل طائرات الشحن والمروحيات. يزداد تنفيذها تعقيدًا من خلال وضع مرشحات أمام جهاز التصوير لإزالة أي إشارات خارج التردد، مما يتطلب من الليزر ضبط نفسه على تردد الباحث أو المسح عبر نطاق. حتى أنه تم وضع بعض العمل في أنظمة بقوة كافية لإتلاف مخروط الأنف أو المرشحات بصريًا داخل الصاروخ، لكن هذا لا يزال يتجاوز القدرات الحالية. [47]
التتبع
تحتوي معظم الصواريخ الموجهة بالأشعة تحت الحمراء على باحثين مثبتين على محور . يسمح هذا للمستشعر بتوجيهه نحو الهدف عندما لا يكون الصاروخ كذلك. هذا مهم لسببين رئيسيين. الأول هو أنه قبل وأثناء الإطلاق، لا يمكن توجيه الصاروخ دائمًا نحو الهدف. بدلاً من ذلك، يوجه الطيار أو المشغل الباحث نحو الهدف باستخدام الرادار أو مشهد مثبت على خوذة أو مشهد بصري أو ربما عن طريق توجيه أنف الطائرة أو قاذف الصواريخ مباشرة نحو الهدف. بمجرد أن يرى الباحث الهدف ويتعرف عليه، فإنه يشير إلى ذلك للمشغل الذي "يحرر" الباحث عادةً (الذي يُسمح له بمتابعة الهدف). بعد هذه النقطة، يظل الباحث مثبتًا على الهدف، حتى لو تحركت الطائرة أو منصة الإطلاق. عند إطلاق السلاح، قد لا يكون قادرًا على التحكم في الاتجاه الذي يشير إليه حتى يطلق المحرك النار ويصل إلى سرعة عالية بما يكفي لزعانفه للتحكم في اتجاه سفره. حتى ذلك الحين، يحتاج الباحث المزود بمحور إلى أن يكون قادرًا على تتبع الهدف بشكل مستقل.
أخيرًا، حتى أثناء وجوده تحت السيطرة الإيجابية وفي طريقه لاعتراض الهدف، فمن المحتمل ألا يشير إليه مباشرة؛ ما لم يكن الهدف يتحرك مباشرة نحو أو بعيدًا عن منصة الإطلاق، فلن يكون أقصر مسار لاعتراض الهدف هو المسار الذي تم اتخاذه أثناء الإشارة إليه مباشرة، لأنه يتحرك جانبيًا فيما يتعلق برؤية الصاروخ. كانت الصواريخ الحرارية الأصلية تشير ببساطة نحو الهدف وتطارده؛ كان هذا غير فعال. الصواريخ الأحدث أكثر ذكاءً وتستخدم رأس الباحث ذو المحورين جنبًا إلى جنب مع ما يُعرف بالتوجيه النسبي لتجنب التذبذب والتحليق في مسار اعتراض فعال.
انظر أيضا
- التدابير المضادة للأشعة تحت الحمراء
- تدابير مضادة للأشعة تحت الحمراء الاتجاهية
- البحث والتتبع بالأشعة تحت الحمراء
مراجع
الاستشهادات
- ^ Wragg, David W. (1973). A Dictionary of Aviation (الطبعة الأولى). Osprey. ص 162. ISBN 9780850451634.
- ^ توربين، لوري (5 فبراير 2009). "التدابير المضادة للأشعة تحت الحمراء للطائرات الكبيرة-LAIRCM". الجناح الجوي رقم 440، القوات الجوية الأمريكية . مؤرشف من الأصل في 20 سبتمبر 2010.
- ^ رموز اختصار الخدمات المتعددة الجوية-الجوية، الجوية-السطحية، السطحية-الجوية (PDF) ، مركز التطبيقات الجوية والأرضية والبحرية (ALSA)، 1997، ص. 6، محفوظ من الأصل (PDF) في 2012-02-09 ، تم استرجاعه في 2008-02-23
- ^ موخيرج، ف (فبراير 1979). "بعض الجوانب التاريخية لأبحاث جاغادل تشاندرا بوس في مجال الموجات الدقيقة خلال الفترة 1895-1900". المجلة الهندية لتاريخ العلوم في كلكتا : 87-104.
- ^ أ ب ج د روجالسكي 2000، ص 3.
- ^ فيلدنج، رايموند (1967). التاريخ التكنولوجي للصور المتحركة والتلفزيون: مختارات من صفحات "مجلة جمعية الصور المتحركة والتلفزيون" . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ص 179.
- ^ هاستينجز 1999، ص 129.
- ^ باترسون، كليفورد؛ كلايتون، روبرت؛ ألجار، جوان (1991). حرب العلماء: مذكرات الحرب للسير كليفورد باترسون، 1939-1945. IET. ص 577. ISBN 9780863412189.
- ^ جونستون، شون (2001). تاريخ قياس الضوء واللون: العلم في الظلال. مطبعة سي آر سي. ص 224-225. رقم ISBN 9781420034776.
- ^ فورزيك، روبرت (2013). Bf 110 vs Lancaster: 1942-45 . Osprey Publishing. ص. 22.
- ^ جودروم، أليستير (2005). لا مكان للفروسية . جراب ستريت. ص 109.
- ^ McNab, Chris (2013). German Automatic Rifles 1941-45. Osprey. ص 63-64. ISBN 9781780963853.[ رابط ميت دائم ]
- ^ كوتشر 1957، ص 201.
- ^ كوتشر 1957، ص 204.
- ^ كوتشر 1957، ص 206.
- ^ كوتشر 1957، ص 207.
- ^ كوتشر 1957، ص 210.
- ^ كوتشر 1957، ص 215.
- ^ ab Kutzscher 1957، ص 216.
- ^ سميث، جوليان (أكتوبر 2005). "قاذفة قنابل الغوص". مجلة سميثسونيان .
- ^ O'Connor, Sean (June 2011). "Arming America's Interceptors: The Hughes Falcon Missile Family". Airpower Australia : 1. مؤرشف من الأصل في 2015-09-08 . تم الاسترجاع في 2015-09-14 .
- ^ abc Dunnigan, James; Nofi, Albert (2014). Dirty Little Secrets of the Vietnam War . Macmillan. ص 118-120.
- ^ بواسطة هولواي 2013.
- ^ ليرنر، بريستون (نوفمبر 2010). "Sidewinder". مجلة الهواء والفضاء . مؤرشف من الأصل في 2015-10-02 . استرجاع 2015-09-11 .
- ^ Size Knaak, Marcelle (1978). "F-4E". موسوعة طائرات وأنظمة الصواريخ التابعة للقوات الجوية الأمريكية . مكتب تاريخ القوات الجوية الأمريكية، دار نشر DIANE. ص 278.
- ^ جيبسون، كريس؛ باتلر، توني (2007). المشاريع السرية البريطانية: الطائرات فوق الصوتية، والطائرات النفاثة، والصواريخ . ميدلاند. ص 33-35.
- ^ "Matra R.511". Flight International : 714. 2 نوفمبر 1961.
- ^ "ASRAAM - صاروخ قتال جوي جديد من أوروبا". Flight International : 1742. 6 يونيو 1981. مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2018 . تم الاسترجاع 9 أكتوبر 2015 .
- ^ "مركز الأسلحة البحرية AIM-95 Agile". Flight International : 765. 8 مايو 1975.
- ^ ab "AA-11 ARCHER R-73". اتحاد العلماء الأمريكيين. 3 سبتمبر 2000. مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2016. تم الاسترجاع 9 أكتوبر 2015 .
- ^ كاجل، ماري (23 مايو 1974). تاريخ نظام الأسلحة ريدآي (PDF) (تقرير فني). القسم التاريخي، قيادة الصواريخ بالجيش. مؤرشف من الأصل (PDF) في 29 مارس 2016. تم الاسترجاع في 11 سبتمبر 2015 .
- ^ دفاع جوي بري لجينز 2005-2006.
- ^ جراو، ليستر؛ أحمد جلالي، علي (سبتمبر 2001). "الحملة من أجل الكهوف: معارك زهاور في الحرب السوفيتية الأفغانية". مجلة الدراسات العسكرية السلافية . 14 (3): 69-92. doi :10.1080/13518040108430488. S2CID 144936749. مؤرشف من الأصل في 2005-11-13.
13 صاروخًا من نوع Blowpipe أُطلِق دون إصابات
- ^ ""ستريلا-2" (9K32، SA-7، Grail)، مجمع صواريخ صحي دائم — أورتيز روستشي، وكلاء معلومات". الأسلحة-expo.ru. مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 26-01-2011 . تم الاسترجاع 2013/08/24 .
- ^ بوندز، راي؛ ميلر، ديفيد ل (13 فبراير 2003). دليل مصور للقوات الخاصة. دار فوييجر للنشر. ص 359. رقم ISBN 9780760314197.
- ^ ليشوك، ليونارد (2008). "صواريخ ستينغر في أفغانستان". مؤرشف من الأصل في 2017-12-26 . تم الاسترجاع في 2015-09-16 .
- ^ abc Deuerle 2003، ص 2401-2403.
- ^ abcdef Kutzscher 1957، ص 212.
- ^ كوتشر 1957، ص 214.
- ^ abc Chang 1994، ص 13-14.
- ^ abc Deuerle 2003، ص 2404-2405.
- ^ abc Deuerle 2003، ص 2405.
- ^ اي بي دي ديويرلي 2003، ص. 2407.
- ^ ab Strickland, Jeffrey (2012). محاكاة طيران الصواريخ . لولو. ص 21-22.
- ^ ديويرل 2003، ص 2407-2408.
- ^ نيري 2006، ص 247.
- ^ abc Neri 2006، ص 457.
فهرس
- تشانج، تينج لي (سبتمبر 1994). إجراءات مكافحة الصواريخ بالأشعة تحت الحمراء (تقرير فني). كلية الدراسات العليا البحرية.
- Deuerle, Craig (2003). "Reticle Based Missile Seekers". في Driggers, Ronald (محرر). موسوعة الهندسة البصرية . CRC Press. ص 2400-2408. ISBN 9780824742522.
- هاستينجز، ماكس (1999). Bomber Command. Pan. ISBN 978-0-330-39204-4.
- هولواي، دون (مارس 2013). "فوكس تو!". تاريخ الطيران .
- كوتشر، إدغار (1957). "التطوير المادي والتقني لأجهزة التوجيه بالأشعة تحت الحمراء". في بينيكي، ت. كويك، أ. (المحرران). تاريخ تطوير الصواريخ الموجهة الألمانية . حلف شمال الأطلسي.
- نيري، فيليبو (2006). مقدمة في أنظمة الدفاع الإلكترونية . دار نشر سايتك.
- روجالسكي، أنطونيو (2000). أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء . مطبعة CRC.
روابط خارجية
- توجيه الصواريخ الموجهة بالحرارة
- قصة سايدويندر
