المقطع العرضي للرادار

المقطع العرضي الراداري ( RCS )، ويرمز له بـ σ ، ويُسمى أيضاً بالبصمة الرادارية ، هو مقياس لمدى سهولة رصد جسم ما بواسطة الرادار . يشير المقطع العرضي الراداري الأكبر إلى سهولة رصد الجسم. ^{[ 1 ]}

يعكس الجسم كمية محدودة من طاقة الرادار إلى المصدر. وتشمل العوامل المؤثرة في ذلك ما يلي: ^{[ 1 ]}

المادة التي يُصنع منها الهدف؛
حجم الهدف بالنسبة لطول موجة إشارة الرادار المضيئة؛
الحجم المطلق للهدف؛
زاوية السقوط (الزاوية التي يصطدم بها شعاع الرادار بجزء معين من الهدف، والتي تعتمد على شكل الهدف واتجاهه بالنسبة لمصدر الرادار)؛
زاوية الانعكاس (الزاوية التي يغادر عندها الشعاع المنعكس الجزء المصاب من الهدف؛ وهي تعتمد على زاوية السقوط)؛
استقطاب الإشعاع المرسل والمستقبل بالنسبة لاتجاه الهدف.

على الرغم من أهميتها في اكتشاف الأهداف، فإن قوة الباعث والمسافة ليستا من العوامل التي تؤثر على حساب RCS لأن RCS هي خاصية من خصائص انعكاسية الهدف.

يُستخدم المقطع الراداري للكشف عن الطائرات ضمن نطاقات متنوعة. فعلى سبيل المثال، تتميز الطائرات الشبحية (المصممة لتقليل إمكانية رصدها) بخصائص تصميمية تُقلل من مقطعها الراداري (مثل الطلاء الماص، والأسطح المستوية، والأسطح المصممة بزوايا محددة لعكس الإشارة بعيدًا عن مصدرها)، على عكس طائرات الركاب التي تتميز بمقطع راداري مرتفع (معدن مكشوف، وأسطح مستديرة تضمن عكس جزء من الإشارة إلى مصدرها، والعديد من النتوءات مثل المحركات والهوائيات، إلخ). يُعد المقطع الراداري عنصرًا أساسيًا في تطوير تقنية التخفي الراداري ، لا سيما في التطبيقات التي تشمل الطائرات والصواريخ الباليستية . ^{[ 2 ]} وتُصنف بيانات المقطع الراداري للطائرات العسكرية الحالية في الغالب ضمن البيانات السرية للغاية.

في بعض الحالات، يكون من المهم النظر إلى منطقة على الأرض تحتوي على العديد من الأجسام. في هذه الحالات، من المفيد استخدام كمية ذات صلة تسمى المقطع العرضي الراداري المعياري ( NRCS )، والمعروف أيضًا باسم معامل التشتت التفاضلي أو معامل التشتت الراداري العكسي ، ويرمز له بـ σ ⁰ أو σ ₀ ("سيجما صفر")، وهو متوسط المقطع العرضي الراداري لمجموعة من الأجسام لكل وحدة مساحة:

\sigma ^{0}=\left\langle {\sigma \over {A}}\right\rangle

أين:

σ هو المقطع العرضي الراداري لجسم معين، و
A هي المنطقة على الأرض المرتبطة بذلك الجسم. ^{[ 3 ]}

يستخدم نظام NRCS وحدات المساحة لكل مساحة، أو ⁠ م ² / م ² ⁠ في وحدات MKS .

التركيبة

بصورة غير رسمية، يُعرَّف المقطع العرضي الراداري (RCS) لجسم ما بأنه مساحة المقطع العرضي لكرة عاكسة تمامًا تُنتج انعكاسًا بنفس قوة انعكاس الجسم المعني. (كلما زاد حجم هذه الكرة الافتراضية، زادت قوة الانعكاس). لذا، يُعدّ المقطع العرضي الراداري مفهومًا مجردًا: فمساحة المقطع العرضي الراداري لجسم ما لا ترتبط بالضرورة ارتباطًا مباشرًا بمساحة مقطعه العرضي الفعلي، بل تعتمد على عوامل أخرى. ^{[ 4 ]}

بصورة أقل رسمية، فإن المقطع الراداري لهدف الرادار هو منطقة فعالة تعترض طاقة الرادار المرسلة ثم تشتت تلك الطاقة بشكل متساوي الخواص عائدة إلى جهاز استقبال الرادار.

بتعبير أدق، فإن المقطع الراداري لهدف راداري هو المساحة الافتراضية اللازمة لاعتراض كثافة الطاقة المرسلة عند الهدف، بحيث إذا أُعيد إشعاع إجمالي الطاقة المعترضة بشكل متساوي الخواص، فإن كثافة الطاقة التي تُلاحظ فعليًا عند جهاز الاستقبال ستكون هي نفسها. ^{[ 5 ]} يمكن فهم هذه العبارة من خلال دراسة معادلة الرادار أحادي الاستاتيكية (حيث يكون جهاز الإرسال والاستقبال الراداريان متجاورين) حدًا حدًا.

P_{r}={{P_{t}G_{t}} \over {4\pi r^{2}}}\sigma {{1} \over {4\pi r^{2}}}A_{\mathrm {eff} }

أين

$P_{t}$ = قدرة الإدخال لجهاز الإرسال (بالواط)
$G_{t}$ = كسب هوائي إرسال الرادار (بدون وحدة)
$r$ = المسافة من الرادار إلى الهدف (بالأمتار)
$\sigma$ = المقطع العرضي الراداري للهدف (متر مربع)
$A_{\mathrm {eff} }$ = المساحة الفعالة لهوائي استقبال الرادار (متر مربع)
$P_{r}$ = الطاقة التي يستقبلها الرادار من الهدف (بالواط)

ال ${\textstyle {{P_{t}G_{t}} \over {4\pi r^{2}}}}$ يمثل الحد في معادلة الرادار كثافة الطاقة (واط لكل متر مربع) التي ينتجها جهاز إرسال الرادار عند الهدف. يتم اعتراض كثافة الطاقة هذه بواسطة الهدف ذي المقطع العرضي الراداري. ${\textstyle \sigma }$ ، والتي تُقاس وحداتها بالمساحة (متر مربع). وبالتالي، فإن الناتج ${\textstyle {{P_{t}G_{t}} \over {4\pi r^{2}}}\sigma }$ له أبعاد القدرة (بالواط)، ويمثل إجمالي القدرة الافتراضية التي يعترضها هدف الرادار. أما الثاني ${\textstyle {{1} \over {4\pi r^{2}}}}$ يمثل هذا المصطلح الانتشار المتساوي الخواص لهذه الطاقة المعترضة من الهدف عائدةً إلى جهاز استقبال الرادار. وبالتالي، فإن الناتج ${\textstyle {{P_{t}G_{t}} \over {4\pi r^{2}}}\sigma {{1} \over {4\pi r^{2}}}}$ يمثل هذا كثافة الطاقة المنعكسة عند مستقبل الرادار (بالواط لكل متر مربع). ثم يقوم هوائي المستقبل بتجميع كثافة الطاقة هذه بمساحة فعالة ${\textstyle A_{\mathrm {eff} }}$ ، مما ينتج عنه الطاقة التي يستقبلها الرادار (بالواط) كما هو موضح في معادلة الرادار أعلاه.

إن تشتت طاقة الرادار الساقطة على هدف راداري لا يكون متجانسًا أبدًا (حتى بالنسبة لهدف كروي)، ومقطع التشتت الراداري (RCS) هو مساحة افتراضية. في هذا السياق، يمكن اعتبار مقطع التشتت الراداري (RCS) عامل تصحيح يجعل معادلة الرادار "تعمل بشكل صحيح" بالنسبة للنسبة المرصودة تجريبيًا لـ ${\textstyle P_{r}/P_{t}}$ مع ذلك، فإن المقطع الراداري (RCS) خاصيةٌ خاصة بالهدف وحده، ويمكن قياسه أو حسابه. وبالتالي، يسمح المقطع الراداري بتحليل أداء نظام الرادار مع هدفٍ مُحدد، بمعزلٍ عن معايير الرادار والاشتباك. وبشكلٍ عام، يُعد المقطع الراداري دالةً لاتجاه الرادار والهدف. ويعتمد المقطع الراداري للهدف على حجمه، وانعكاسية سطحه، واتجاهية الإشارة الرادارية المرتدة الناتجة عن شكله الهندسي.

عوامل

مقاس

كقاعدة عامة، كلما كبر حجم الجسم، زادت قوة انعكاسه الراداري، وبالتالي زادت مساحته المقطعية الرادارية. كما أن رادار نطاق ترددي واحد قد لا يرصد أجسامًا ذات أحجام معينة. على سبيل المثال، يستطيع رادار نطاق 10 سم (النطاق S) رصد قطرات المطر، لكنه لا يستطيع رصد السحب التي تكون قطراتها صغيرة جدًا.

مادة

تتميز مواد مثل المعادن بقدرتها العالية على عكس إشارات الرادار، مما يؤدي إلى إنتاج إشارات قوية. أما الخشب والقماش (كما كان شائعًا في صناعة أجزاء الطائرات والبالونات) أو البلاستيك والألياف الزجاجية، فهي أقل انعكاسًا للرادار، بل قد تكون شفافة له، مما يجعلها مناسبة لصنع أغطية الرادار . حتى طبقة رقيقة جدًا من المعدن كفيلة بجعل الجسم عاكسًا قويًا للرادار. غالبًا ما تُصنع الرقائق المعدنية من البلاستيك أو الزجاج المطلي بالمعدن (على غرار الرقائق المعدنية المستخدمة في تغليف المواد الغذائية) مع طبقات رقيقة جدًا من المعدن.

كما أن بعض الأجهزة مصممة لتكون نشطة مع الرادار، مثل هوائيات الرادار، وهذا من شأنه أن يزيد من المقطع الراداري.

طلاء ماص للرادار

طُليت طائرة SR-71 بلاك بيرد وغيرها من الطائرات بطلاء خاص يُسمى " طلاء الكرات الحديدية "، ويتكون من كرات صغيرة مطلية بمعدن. يتم تحويل طاقة الرادار المُستقبلة إلى حرارة بدلاً من انعكاسها.

الشكل والاتجاهية والتوجيه

صُممت أسطح طائرة F-117A لتكون مسطحة ومائلة بزاوية حادة. ينتج عن ذلك أن شعاع الرادار يسقط بزاوية كبيرة (بالنسبة للشعاع العمودي ) ثم يرتد بزاوية انعكاس عالية مماثلة؛ أي أنه يتشتت للأمام. الحواف حادة لمنع الأسطح المستديرة التي تكون عمودية في نقطة ما على مصدر الرادار. وبما أن أي شعاع يسقط على طول العمودي سينعكس على طوله، فإن الأسطح المستديرة تُنتج إشارة انعكاس قوية. ^{[ 2 ]}

من الجانب، تُشكّل الطائرة المقاتلة مساحة أكبر بكثير من مساحة رصدها من الأمام. وبافتراض تساوي جميع العوامل الأخرى، ستكون إشارة الطائرة أقوى من الجانب مقارنةً بالأمام؛ لذا فإنّ اتجاه الهدف بالنسبة لمحطة الرادار يُعدّ عاملاً مهماً.

أسطح ملساء

قد تحتوي تضاريس السطح على تجاويف تعمل كعاكسات زاوية ، مما يزيد من المقطع الراداري من اتجاهات متعددة. وقد ينشأ هذا من حُجيرات القنابل المفتوحة ، ومداخل المحركات، وأبراج الذخائر، والوصلات بين الأجزاء المُنشأة، وما إلى ذلك. كما قد يكون من غير العملي طلاء هذه الأسطح بمواد ماصة للرادار .

قياس

يُقاس حجم صورة الهدف على الرادار بالمقطع العرضي الراداري (RCS)، والذي يُرمز له عادةً بالرمز σ ويُقاس بالمتر المربع. ولا يُساوي هذا المقطع المساحة الهندسية. فعلى سبيل المثال، كرة موصلة تمامًا بمساحة مقطع عرضي مسقطة 1 متر ^مربع (أي قطرها 1.13 متر) سيكون لها مقطع عرضي راداري (RCS) مقداره 1 متر مربع ^. وبالنسبة لأطوال موجات الرادار الأقصر بكثير من قطر الكرة، يكون المقطع العرضي الراداري (RCS) مستقلًا عن التردد. في المقابل، فإن صفيحة مربعة مسطحة مساحتها 1 متر مربع سيكون لها مقطع عرضي راداري (RCS) مقداره σ = 4πA² / λ²⁽^حيث A = المساحة ، ^λ = الطول الموجي ) ، أو 139.62 متر ^مربع عند تردد 1 جيجاهرتز إذا كان الرادار عموديًا على السطح المستوي. ^{[ 2 ]} عند زوايا السقوط غير العمودية ، تنعكس الطاقة بعيدًا عن جهاز الاستقبال، مما يُقلل من المقطع العرضي الراداري (RCS). يقال إن الطائرات الشبحية الحديثة لها مقطع راداري قابل للمقارنة مع الطيور الصغيرة أو الحشرات الكبيرة، ^{[ 6 ]} على الرغم من أن هذا يختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الطائرة والرادار.

إذا كانت قيمة المقطع الراداري مرتبطة مباشرة بمساحة المقطع العرضي للهدف، فإن الطريقة الوحيدة لتقليلها هي تصغير حجمه. ولكن بدلاً من ذلك، يحقق الهدف مقطعًا راداريًا أصغر عن طريق عكس جزء كبير من الإشعاع أو امتصاصه. ^{[ 7 ]}

يُجرى قياس المقطع الراداري (RCS) للهدف في نطاق قياس انعكاسية الرادار أو نطاق قياس التشتت . النوع الأول هو نطاق خارجي يُوضع فيه الهدف على دعامة مصممة خصيصًا ذات مقطع راداري منخفض، على مسافة معينة من أجهزة الإرسال. يُغني هذا النطاق عن وضع مواد امتصاص الرادار خلف الهدف، إلا أنه يجب الحد من التداخلات متعددة المسارات مع الأرض.

تُستخدم الغرفة عديمة الصدى بشكل شائع أيضًا. في هذه الغرفة، يُوضع الهدف على عمود دوّار في المركز، وتُغطى الجدران والأرضيات والسقف بطبقات من مواد ماصة للرادار. تمنع هذه المواد الماصة تشويش القياس الناتج عن الانعكاسات. أما المدى الصغير فهو عبارة عن غرفة عديمة الصدى مزودة بعاكس لمحاكاة ظروف المجال البعيد.

القيم النموذجية لرادار الموجات السنتيمترية هي: ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

الحشرة: 0.00001 متر ^مربع
الطائر: 0.01 متر ^مربع
الطائرات الشبحية : <0.1 متر ^مربع (على سبيل المثال F-117A : 0.001 متر ^مربع )
صاروخ أرض-جو : ≈0.1 متر ^مربع
الإنسان: 1 متر ^مربع
طائرات قتالية صغيرة: 2-3 متر ^مربع
طائرات قتالية كبيرة: 5-6 متر ^مربع
طائرات الشحن: حتى 100 متر ^مربع
سفينة تجارية ساحلية (طولها 55 متراً): 300-4000 متر ^مربع
عاكس زاوية بطول حافة 1.5 متر: ≈20,000 متر ^مربع^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}
الفرقاطة (طولها 103 أمتار): 5000–100000 متر ^مربع
سفينة حاويات (طولها 212 مترًا): 10000–80000 متر ^مربع

حساب

كمياً، يتم حساب RCS في ثلاثة أبعاد على النحو التالي ^{[ 4 ]}

\sigma =\lim _{r\to \infty }4\pi r^{2}{\frac {S_{s}}{S_{i}}}

أين $\sigma$ هو RCS، $S_{i}$ هي كثافة القدرة الساقطة المقاسة عند الهدف، و $S_{s}$ هي كثافة الطاقة المتناثرة التي تُرى على مسافة $r$ بعيدًا عن الهدف.

في التحليل الكهرومغناطيسي، يُكتب هذا أيضًا بشكل شائع على النحو التالي ^{[ 2 ]}

\sigma =\lim _{r\to \infty }4\pi r^{2}{\frac {|E_{s}|^{2}}{|E_{i}|^{2}}}

أين $E_{s}$ و $E_{i}$ تمثل شدة المجال الكهربائي المتناثر في المجال البعيد وشدة المجال الكهربائي الساقط ، على التوالي.

في مرحلة التصميم، يُفضّل غالبًا استخدام الحاسوب للتنبؤ بشكل المقطع الراداري قبل تصنيع أي جسم فعلي. يمكن إجراء العديد من عمليات التنبؤ هذه في وقت قصير وبتكلفة منخفضة، بينما يُعدّ استخدام نطاق القياس عمليةً تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة وعرضةً للأخطاء. إنّ خطية معادلات ماكسويل تجعل حساب المقطع الراداري أمرًا بسيطًا نسبيًا باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب التحليلية والرقمية، إلا أن تغيّر مستويات الاهتمام العسكري والحاجة إلى السرية قد جعلا هذا المجال مليئًا بالتحديات.

يُطلق على مجال حل معادلات ماكسويل باستخدام الخوارزميات العددية اسم الكهرومغناطيسية الحاسوبية ، وقد طُبقت العديد من أساليب التحليل الفعّالة على مشكلة التنبؤ بالمقطع الراداري. غالبًا ما تُشغّل برامج التنبؤ بالمقطع الراداري على حواسيب عملاقة ضخمة ، وتستخدم نماذج تصميم بمساعدة الحاسوب عالية الدقة لأهداف رادارية حقيقية.

تُستخدم تقريبات التردد العالي مثل البصريات الهندسية ، والبصريات الفيزيائية ، والنظرية الهندسية للحيود ، والنظرية الموحدة للحيود، والنظرية الفيزيائية للحيود عندما يكون الطول الموجي أقصر بكثير من حجم الميزة المستهدفة.

تشمل النماذج الإحصائية نماذج مربع كاي ، ورايس ، والنموذج اللوغاريتمي الطبيعي للأهداف. تُستخدم هذه النماذج للتنبؤ بالقيم المحتملة لمقطع التشتت الراداري (RCS) بناءً على قيمة متوسطة، وهي مفيدة عند إجراء محاكاة مونت كارلو للرادار .

إن الطرق العددية البحتة مثل طريقة العناصر الحدودية ( طريقة العزوم )، وطريقة المجال الزمني للفروق المحدودة ( FDTD )، وطرق العناصر المحدودة محدودة بأداء الكمبيوتر لأطوال موجية أطول أو ميزات أصغر.

على الرغم من أن نطاقات الطول الموجي لهذين النوعين من الطرق تتداخل بشكل كبير في الحالات البسيطة، إلا أنه بالنسبة للأشكال والمواد الصعبة أو الدقة العالية جدًا، يتم دمجها في أنواع مختلفة من الطرق الهجينة .

تخفيض

يُعدّ خفض المقطع الراداري (RCS) ذا أهمية بالغة في تقنيات التخفي للطائرات والصواريخ والسفن والمركبات العسكرية الأخرى. فمع انخفاض المقطع الراداري، تستطيع المركبات التهرب بشكل أفضل من رصد الرادار، سواءً من المنشآت الأرضية أو الأسلحة الموجهة أو المركبات الأخرى. كما يُحسّن تصميم البصمة الرادارية المنخفضة من قدرة المنصات على البقاء بشكل عام من خلال تعزيز فعالية تدابيرها المضادة للرادار. ^{[ 2 ]}

توجد عدة طرق. تختلف المسافة التي يمكن عندها رصد هدف ما، وفقًا لتكوين راداري معين، باختلاف الجذر الرابع لمقطعه الراداري (RCS). ^{[ 12 ]} لذا، لتقليص مسافة الرصد إلى عُشر المسافة، يجب تقليل المقطع الراداري بمعامل 10000. ورغم أن هذا التحسين يمثل تحديًا، إلا أنه غالبًا ما يكون ممكنًا عند التأثير على المنصات خلال مرحلة التصميم، والاستعانة بالخبراء ومحاكاة البرامج الحاسوبية المتقدمة لتطبيق خيارات التحكم الموضحة أدناه.

صياغة الغاية

في تقنية التشكيل المُوجّه، يُصمّم شكل الأسطح العاكسة للهدف بحيث تعكس الطاقة بعيدًا عن مصدرها. والهدف عادةً هو إنشاء "مخروط صمت" حول اتجاه حركة الهدف. وبسبب انعكاس الطاقة، يُمكن التحايل على هذه الطريقة باستخدام الرادارات السلبية (متعددة المواقع) .

يتجلى مفهوم التصميم المُوجّه نحو الغرض في تصميم الأسطح المُضلّعة لطائرة الهجوم الشبحية F-117A نايت هوك . هذه الطائرة، التي صُممت في أواخر سبعينيات القرن الماضي، ولكن لم يُكشف عنها للجمهور إلا في عام 1988، تستخدم عددًا كبيرًا من الأسطح المستوية لعكس طاقة الرادار الساقطة بعيدًا عن مصدرها. ويشير يو ^{[ 13 ]} إلى أن محدودية القدرة الحاسوبية المتاحة خلال مرحلة التصميم ساهمت في تقليل عدد الأسطح إلى الحد الأدنى. وقد استفادت قاذفة القنابل الشبحية B-2 سبيريت من زيادة القدرة الحاسوبية، مما مكّنها من تصميم أشكالها الانسيابية وتقليل المقطع الراداري بشكل أكبر. وتواصل طائرتا F-22 رابتور و F-35 لايتنينغ II هذا التوجه في التصميم المُوجّه نحو الغرض، وتَعِدُان بمقطع راداري أحادي الاستاتيكية أصغر.

إعادة توجيه الطاقة المتناثرة دون تشكيلها

تُعدّ هذه التقنية حديثة نسبيًا مقارنةً بالتقنيات الأخرى، لا سيما بعد اختراع الأسطح الفائقة . ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]} وكما ذُكر سابقًا، فإن الهدف الأساسي من تغيير الشكل الهندسي هو إعادة توجيه الموجات المتناثرة بعيدًا عن اتجاه ارتدادها (أو المصدر). مع ذلك، قد يؤثر ذلك سلبًا على الأداء من حيث الديناميكا الهوائية. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 17 ]} أحد الحلول الممكنة، والذي خضع لدراسة مستفيضة مؤخرًا، هو استخدام الأسطح الفائقة التي يمكنها إعادة توجيه الموجات المتناثرة دون تغيير شكل الهدف. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]} يمكن تصنيف هذه الأسطح الفائقة بشكل أساسي إلى فئتين: (أ) الأسطح الفائقة ذات الشكل الشطرنجي، (ب) الأسطح الفائقة ذات معامل الانكسار المتدرج.

إلغاء نشط

في تقنية الإلغاء النشط، يُصدر الهدف إشارة رادار مساوية في شدتها، ولكنها معاكسة في الطور، للإشارة المنعكسة المتوقعة لإشارة الرادار الساقطة (على غرار سماعات إلغاء الضوضاء). يُحدث هذا تداخلاً هداماً بين الإشارات المنعكسة والمُصدرة، مما يُؤدي إلى تقليل المقطع الراداري. ولتطبيق تقنيات الإلغاء النشط، يجب معرفة الخصائص الدقيقة لشكل الموجة وزاوية وصول إشارة الرادار الساقطة، لأنها تُحدد طبيعة الطاقة المُولدة اللازمة للإلغاء. باستثناء أنظمة الرادار البسيطة أو منخفضة التردد، يُعد تطبيق تقنيات الإلغاء النشط بالغ الصعوبة نظراً لمتطلبات المعالجة المعقدة وصعوبة التنبؤ بالطبيعة الدقيقة لإشارة الرادار المنعكسة على مساحة واسعة من طائرة أو صاروخ أو أي هدف آخر.

مادة ماصة للرادار

يمكن استخدام المواد الماصة للرادار (RAM) ^{[ 2 ]} في البناء الأصلي، أو كإضافة إلى الأسطح العاكسة للغاية. يوجد على الأقل ثلاثة أنواع من المواد الماصة للرادار: الرنانة، وغير الرنانة المغناطيسية، وغير الرنانة ذات الحجم الكبير.

تُستخدم مواد رنانة، وإن كانت ذات فقدٍ نسبي، على الأسطح العاكسة للهدف. ويتناسب سُمك هذه المواد مع ربع طول موجة الرادار المتوقعة ( شاشة سالزبوري ). تنعكس طاقة الرادار الساقطة من السطحين الخارجي والداخلي للمادة العاكسة، مُحدثةً نمط تداخل موجي هدّام، ما يؤدي إلى إلغاء الطاقة المنعكسة. يُسبب الانحراف عن التردد المتوقع فقدًا في امتصاص الرادار، لذا فإن هذا النوع من المواد العاكسة لا يُجدي نفعًا إلا ضد الرادارات ذات التردد الواحد، الشائع، والثابت.
تستخدم تقنية امتصاص الرادار المغناطيسي غير الرنيني جزيئات الفريت المعلقة في الإيبوكسي أو الطلاء لتقليل انعكاسية السطح لموجات الرادار الساقطة. ولأن هذه التقنية تبدد طاقة الرادار الساقطة على مساحة سطح أكبر، فإنها عادةً ما تؤدي إلى ارتفاع طفيف في درجة حرارة السطح، وبالتالي تقليل المقطع العرضي الراداري دون زيادة في البصمة الحرارية. ومن أهم مزايا هذه التقنية أنها فعالة ضمن نطاق واسع من الترددات، بينما تقتصر تقنية امتصاص الرادار الرنيني على نطاق ضيق من ترددات التصميم.
عادةً ما تُضاف مواد الكربون المقاومة إلى هياكل الطائرات المصنوعة من الألياف الزجاجية سداسية الخلايا أو إلى مكونات أخرى غير موصلة، وذلك لتوفير سعة كبيرة من المواد المقاومة للصدمات. كما يمكن إضافة زعانف من مواد مقاومة. وقد تكون الصفائح المقاومة الرقيقة المفصولة برغوة أو هلام هوائي مناسبة للمركبات الفضائية.

تتميز الطبقات الرقيقة المصنوعة من المواد العازلة والموصلات فقط بنطاق امتصاص محدود للغاية، لذلك يتم استخدام المواد المغناطيسية عندما يسمح الوزن والتكلفة بذلك، سواء في ذاكرة الوصول العشوائي الرنانة أو كذاكرة وصول عشوائي غير رنانة.

أساليب التحسين

يمكن نمذجة الطلاءات الرقيقة غير الرنانة أو ذات الرنين الواسع باستخدام شرط ليونتوفيتش للممانعة الحدية (انظر أيضًا الممانعة الكهربائية ). وهي نسبة المجال الكهربائي المماسي إلى المجال المغناطيسي المماسي على السطح، وتتجاهل المجالات المنتشرة على طول السطح داخل الطلاء. يُعد هذا مفيدًا بشكل خاص عند استخدام حسابات طريقة العناصر الحدية . يمكن حساب ممانعة السطح واختبارها بشكل منفصل. بالنسبة للسطح المتجانس، تساوي ممانعة السطح المثالية ممانعة الفراغ الحر البالغة 377 أوم . بالنسبة للطلاءات غير المتناحية ( غير المتناحية )، يعتمد الطلاء الأمثل على شكل الهدف واتجاه الرادار، ولكن الازدواجية، أي تناظر معادلات ماكسويل بين المجالين الكهربائي والمغناطيسي، تخبر المرء أن الطلاءات المثلى لها η ₀ × η ₁ = 377 ² Ω ² ، حيث η ₀ و η ₁ هما المكونان العموديان لممانعة السطح غير المتناحية، والمتوافقان مع الحواف و/أو اتجاه الرادار.

الموصل الكهربائي المثالي لديه تشتت خلفي أكبر من الحافة الأمامية للاستقطاب الخطي مع المجال الكهربائي الموازي للحافة، وأكثر من الحافة الخلفية مع المجال الكهربائي العمودي على الحافة، لذلك يجب أن تكون مقاومة السطح العالية موازية للحواف الأمامية وعمودية على الحواف الخلفية، لأكبر اتجاه لتهديد الرادار، مع نوع من الانتقال السلس بينهما.

لحساب المقطع الراداري لجسمٍ متخفٍّ كهذا، تُجرى عادةً حسابات انعكاس أحادية البعد لحساب مقاومة السطح، ثم حسابات عددية ثنائية الأبعاد لحساب معاملات حيود الحواف، وحسابات ثلاثية الأبعاد صغيرة لحساب معاملات حيود الزوايا والنقاط. بعد ذلك، يُمكن حساب المقطع الراداري باستخدام معاملات الحيود، مع تطبيق النظرية الفيزيائية للحيود أو أي طريقة أخرى عالية التردد، بالإضافة إلى البصريات الفيزيائية لإدراج مساهمات الأسطح الملساء المضاءة، وحسابات فوك لحساب الموجات الزاحفة التي تدور حول أي أجزاء ملساء مظللة.

تتم عملية التحسين بترتيب عكسي. تبدأ بحسابات الترددات العالية لتحسين الشكل وتحديد أهم خصائصه، ثم حسابات صغيرة لإيجاد أفضل معاوقات سطحية في المناطق التي بها مشكلة، ثم حسابات الانعكاس لتصميم الطلاءات. قد تستغرق الحسابات العددية الكبيرة وقتًا طويلاً جدًا للتحسين العددي، أو قد تشتت انتباه العاملين عن الجوانب الفيزيائية، حتى مع توفر قدرة حاسوبية هائلة.

المقطع الراداري للهوائي

في حالة الهوائي، يمكن تقسيم المقطع الراداري الكلي إلى مُكوّنين منفصلين: المقطع الراداري للنمط الهيكلي والمقطع الراداري لنمط الهوائي. يرتبط هذان المُكوّنان بظاهرتي التشتت اللتين تحدثان عند الهوائي. فعندما تسقط إشارة كهرومغناطيسية على سطح الهوائي، يتشتت جزء من الطاقة الكهرومغناطيسية عائدًا إلى الفضاء، ويُسمى هذا التشتت بالتشتت بالنمط الهيكلي. أما الجزء المتبقي من الطاقة فيُمتص بفعل تأثير الهوائي. ويتشتت جزء من الطاقة الممتصة عائدًا إلى الفضاء مرة أخرى بسبب عدم تطابق المعاوقة، ويُسمى هذا التشتت بالتشتت بنمط الهوائي. ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}

المقطع العرضي الراداري ثنائي الاستقرار

في نظام الرادار ثنائي الاستقرار - حيث يكون المرسل والمستقبل منفصلين (غير متجاورين) - يكون المقطع العرضي الراداري ثنائي الاستقرار ( BRCS ) دالةً لكلٍ من اتجاه المرسل بالنسبة للهدف واتجاه المستقبل بالنسبة للهدف. ويمكن أيضاً تعريف مقطع عرضي راداري ثنائي الاستقرار مُعَيَّر ( NBRCS ) أو مقطع عرضي راداري ثنائي الاستقرار مُعَيَّر ( BNRCS )، على غرار المقطع العرضي الراداري أحادي الاستقرار (NRCS ) .

انظر أيضاً

مراجع

1 2 "المقطع العرضي الراداري، النظرية البصرية، تقريب البصريات الفيزيائية، الإشعاع الناتج عن مصادر خطية" على يوتيوب
1 2 3 4 5 6 نوت، يوجين؛ شيفر، جون. تولي ، مايكل (1993). المقطع العرضي للرادار، الطبعة الثانية . شركة آرتك هاوس، ص. 231. ردمك 978-0-89006-618-8.
↑ أولابي، فواز (1986). الاستشعار عن بعد بالميكروويف: النشط والسلبي، المجلد 2. دار أرتيك هاوس للنشر، ص 463. ISBN 978-0-89006-191-6.
1 2 C. A. Balanis, "Advanced Engineering Electromagnetics", 2nd ed. New York, NY, USA: Wiley, 2012.
↑ سكولنيك، إم آي، مقدمة في أنظمة الرادار، ماكجرو هيل، 1980.
↑ طائرة إف-22 رابتور الشبحية GlobalSecurity.org
↑ بيل سويتمان، سلاح غير تقليدي: ما تعلمناه عن تكنولوجيا التخفي من المسيرة القتالية للطائرة إف-117 ، مجلة سميثسونيان للطيران والفضاء، 1 يناير 2008
↑ قياسات المقطع العرضي للرادار (8-12 جيجاهرتز)
↑ جدول RCS للسفن
↑ www.radartutorial.eu (المقطع العرضي الراداري (RCS))
↑ م. سكولنيك: مقدمة في أنظمة الرادار. الطبعة الثانية، ماكجرو هيل، 1980، ص 44
↑ سويتمان، بيل (1991). المقاتلات التكتيكية المتقدمة YF-22 وYF-23: التخفي والسرعة وخفة الحركة لتحقيق التفوق الجوي . أوسولا، ويسكونسن، الولايات المتحدة: موتوربوكس إنترناشونال. ISBN 978-0-87938-505-7.
↑ مجلة التكنولوجيا (2001). "اكتشاف قاذفة القنابل الشبحية B-2 وتاريخ موجز عن "التخفي""تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 10 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2016 .
١ ٢ أ. ي. مودي؛ م. أ. اليحيى؛ س. أ. بالانيس؛ س. ر. بيرتشر، "طريقة قائمة على الأسطح الفوقية لتقليل المقطع العرضي الراداري واسع النطاق لعواكس الزاوية ثنائية السطوح ذات الانعكاسات المتعددة"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد 67، العدد 12، الصفحات -، ديسمبر 2019. doi : 10.1109/TAP.2019.2940494
١ ٢ ٣ أ. ي. مودي؛ سي. أ. بالانيس؛ سي. آر. بيرتشر؛ هـ. شامان، "فئة جديدة من الأسطح الفوقية لتقليل المقطع العرضي الراداري تعتمد على إلغاء التشتت باستخدام نظرية المصفوفات"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد ٦٧، العدد ١، الصفحات ٢٩٨-٣٠٨، يناير ٢٠١٩. doi : 10.1109/TAP.2018.2878641
١ ٢ أ. ي. مودي؛ سي. أ. بالانيس؛ سي. آر. بيرتشر؛ هـ. شامان، "تصميم مبتكر لأسطح تقليل المقطع العرضي الراداري فائق النطاق العريض باستخدام موصلات مغناطيسية اصطناعية"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد ٦٥، العدد ١٠، الصفحات ٥٤٠٦-٥٤١٧، أكتوبر ٢٠١٧. doi : 10.1109/TAP.2017.2734069
↑ Appl. Phys. Lett. 104, 221110 (2014). doi : 10.1063/1.4881935
↑ جيه إيه ماكنتي (1957). "تقنية لقياس فتحة التشتت وفتحة الامتصاص للهوائي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2009 .
↑ دار نشر سايتك (2004)، المقطع العرضي للرادار
↑ معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار (2008). "طريقة لقياس معلمات المقطع العرضي الراداري للهوائيات". معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 56 (11): 3494-3500 . Bibcode : 2008ITAP...56.3494S . doi : 10.1109/TAP.2008.2005541 . S2CID 24624809 .

للمزيد من القراءة

شايفر، تولي، ونوت. المقطع العرضي الراداري . دار سايتك للنشر، 2004. رقم ISBN 1-891121-25-1.
هارينغتون، روجر ف. المجالات الكهرومغناطيسية المتوافقة زمنيًا . ماكجرو هيل، 1961. ISBN 0-471-20806-X
بالانيس، قسطنطين أ. الهندسة الكهرومغناطيسية المتقدمة . وايلي، 1989. ISBN 0-471-62194-3.
"طريقة هجينة تعتمد على التبادلية لحساب الانعراج بواسطة الحواف الخلفية" ديفيد ر. إنجام، معاملات IEEE للهوائيات والانتشار ، 43 رقم 11، نوفمبر 1995، ص 1173-82.
"طرق التكامل المنقحة في إجراء غاليركين BoR" ديفيد ر. إنجام، مجلة جمعية الكهرومغناطيسية الحسابية التطبيقية (ACES) 10 العدد 2، يوليو 1995، ص 5-16.
"نهج هجين للحواف الخلفية والنهايات الخلفية" ديفيد ر. إنجام، وقائع ندوة ACES ، 1993، مونتيري.
"استقراء المجال الزمني إلى المجال البعيد بناءً على حسابات FDTD" كين يي ، ديفيد إنجام وكورت شلاجر، IEEE Trans. Antennas Propagat. ، 39 رقم 3، مارس 1991، ص 410-413.
"الحساب العددي لانعراج الحافة، باستخدام التبادلية" ديفيد إنجام، وقائع المؤتمر الدولي للهوائيات والانتشار ، الرابع، مايو 1990، دالاس، ص 1574-1577.
"استقراء المجال الزمني إلى المجال البعيد بناءً على حسابات FDTD" كين يي، ديفيد إنجام وكورت شلاجر، ورقة بحثية مدعوة، وقائع مؤتمر URSI ، 1989، سان خوسيه.

روابط خارجية

المقطع العرضي الراداري، النظرية البصرية، التقريب في البصريات الفيزيائية، الإشعاع الناتج عن مصادر خطية لمحاضرة مفصلة حول مقدمة عن المقطع العرضي الراداري (RCS).
معادلات سريعة لحساب التشتت العكسي للموجات الرادارية عالية التردد؛ ورقة مرجعية مفيدة (ملف PDF)
طريقة لقياس معلمات المقطع العرضي الراداري للهوائيات
بوما-إي إم: برنامج كهرومغناطيسي عالي الأداء، متوازي، ومفتوح المصدر، يعتمد على طريقة العزوم / طريقة الأقطاب المتعددة السريعة متعددة المستويات
دورة تقليل المقطع العرضي الراداري: دورة من معهد جورجيا للتكنولوجيا موجهة نحو التقنيات المستخدمة لتقليل البصمة الرادارية
يقدم برنامج تعليمي عن الرادار صورًا رائعة لـ RCS

[ReferenceA-1] 1 2 "المقطع العرضي الراداري، النظرية البصرية، تقريب البصريات الفيزيائية، الإشعاع الناتج عن مصادر خطية" على يوتيوب

[:0-2] 1 2 3 4 5 6 نوت، يوجين؛ شيفر، جون. تولي ، مايكل (1993). المقطع العرضي للرادار، الطبعة الثانية . شركة آرتك هاوس، ص. 231. ردمك 978-0-89006-618-8.

[3] أولابي، فواز (1986). الاستشعار عن بعد بالميكروويف: النشط والسلبي، المجلد 2. دار أرتيك هاوس للنشر، ص 463. ISBN 978-0-89006-191-6.

[Balanis_12-4] 1 2 C. A. Balanis, "Advanced Engineering Electromagnetics", 2nd ed. New York, NY, USA: Wiley, 2012.

[5] سكولنيك، إم آي، مقدمة في أنظمة الرادار، ماكجرو هيل، 1980.

[6] طائرة إف-22 رابتور الشبحية GlobalSecurity.org

[7] بيل سويتمان، سلاح غير تقليدي: ما تعلمناه عن تكنولوجيا التخفي من المسيرة القتالية للطائرة إف-117 ، مجلة سميثسونيان للطيران والفضاء، 1 يناير 2008

[8] قياسات المقطع العرضي للرادار (8-12 جيجاهرتز)

[9] جدول RCS للسفن

[10] www.radartutorial.eu (المقطع العرضي الراداري (RCS))

[11] م. سكولنيك: مقدمة في أنظمة الرادار. الطبعة الثانية، ماكجرو هيل، 1980، ص 44

[Sweetman-12] سويتمان، بيل (1991). المقاتلات التكتيكية المتقدمة YF-22 وYF-23: التخفي والسرعة وخفة الحركة لتحقيق التفوق الجوي . أوسولا، ويسكونسن، الولايات المتحدة: موتوربوكس إنترناشونال. ISBN 978-0-87938-505-7.

[13] مجلة التكنولوجيا (2001). "اكتشاف قاذفة القنابل الشبحية B-2 وتاريخ موجز عن "التخفي""تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 10 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2016 .

[A._Modi_19_2-14] ١ ٢ أ. ي. مودي؛ م. أ. اليحيى؛ س. أ. بالانيس؛ س. ر. بيرتشر، "طريقة قائمة على الأسطح الفوقية لتقليل المقطع العرضي الراداري واسع النطاق لعواكس الزاوية ثنائية السطوح ذات الانعكاسات المتعددة"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد 67، العدد 12، الصفحات -، ديسمبر 2019. doi : 10.1109/TAP.2019.2940494

[A._Modi_19-15] ١ ٢ ٣ أ. ي. مودي؛ سي. أ. بالانيس؛ سي. آر. بيرتشر؛ هـ. شامان، "فئة جديدة من الأسطح الفوقية لتقليل المقطع العرضي الراداري تعتمد على إلغاء التشتت باستخدام نظرية المصفوفات"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد ٦٧، العدد ١، الصفحات ٢٩٨-٣٠٨، يناير ٢٠١٩. doi : 10.1109/TAP.2018.2878641

[A._Modi_17-16] ١ ٢ أ. ي. مودي؛ سي. أ. بالانيس؛ سي. آر. بيرتشر؛ هـ. شامان، "تصميم مبتكر لأسطح تقليل المقطع العرضي الراداري فائق النطاق العريض باستخدام موصلات مغناطيسية اصطناعية"، في معاملات IEEE للهوائيات والانتشار، المجلد ٦٥، العدد ١٠، الصفحات ٥٤٠٦-٥٤١٧، أكتوبر ٢٠١٧. doi : 10.1109/TAP.2017.2734069

[17] Appl. Phys. Lett. 104, 221110 (2014). doi : 10.1063/1.4881935

[18] جيه إيه ماكنتي (1957). "تقنية لقياس فتحة التشتت وفتحة الامتصاص للهوائي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2009 .

[19] دار نشر سايتك (2004)، المقطع العرضي للرادار

[20] معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار (2008). "طريقة لقياس معلمات المقطع العرضي الراداري للهوائيات". معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 56 (11): 3494-3500 . Bibcode : 2008ITAP...56.3494S . doi : 10.1109/TAP.2008.2005541 . S2CID 24624809 .

[ 1 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗