نظام الملاحة الجوية التكتيكية

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
موقع نموذجي لنظام TACAN التابع لسلاح الجو الأمريكي باستخدام هوائي TACAN من طراز 900E من شركة dB Systems

نظام الملاحة الجوية التكتيكية ، المعروف اختصارًا باسم TACAN ، هو نظام ملاحة صُمم في البداية للطائرات البحرية لتحديد مواقع منصات الهبوط المتحركة (مثل السفن)، ثم وُسّع استخدامه لاحقًا ليشمل طائرات عسكرية أخرى. يوفر هذا النظام للمستخدم معلومات الاتجاه والمسافة (المدى المائل أو الوتر) إلى محطة أرضية أو بحرية. ومن وجهة نظر المستخدم النهائي، يُعدّ TACAN نسخة أكثر دقة من نظام VOR / DME الذي يوفر معلومات الاتجاه والمدى للطيران المدني . يمكن للطائرات المجهزة بإلكترونيات TACAN استخدام هذا النظام للملاحة أثناء الرحلة، بالإضافة إلى عمليات الاقتراب غير الدقيقة من مهابط الطائرات.

يتوافق جزء قياس المسافة في نظام TACAN تمامًا مع نظام DME المدني، بينما لا يتوافق جزء قياس الاتجاه مع نظام VOR. تجمع محطات VORTAC بين نظام VOR ونظام TACAN، بحيث يمكن للطائرات المدنية استخدامها كنظام VOR/DME، بينما يمكن للطائرات العسكرية استخدامها كنظام TACAN. لا يمكن للطائرات المجهزة بنظام TACAN فقط استقبال معلومات الاتجاه من محطة VOR فقط.

تاريخ

رمز TACAN على الخرائط الملاحية

في عام 1945، بدأ تطوير النظام في مختبر الاتصالات الفيدرالي التابع لشركة ITT Inc. تحت إشراف هنري جي. بوسيغني . وقد تم تحديد نظام بتردد 1000 ميجاهرتز يستخدم نظام إحداثيات قطبية للاتجاه والمسافة كأهداف للمشروع.

في فبراير 1946، أصدر مركز رايت لتطوير الطيران دراسةً تُشير إلى أن نظام الإحداثيات القطبية بتردد 1000 ميجاهرتز، باستخدام أجهزة قياس المدى والمسافة الراديوية متعددة الاتجاهات، هو الأمثل للملاحة قصيرة المدى. وفي أبريل، مُنحت شركة ITT عقدًا لإنتاج جهاز الاستجواب المحمول جوًا AN/APN-34 وجهاز الإرسال الأرضي AN/GPN-4. وفي أغسطس، تم عرض نموذج أولي لنظام تحديد الاتجاه بتردد 3000 ميجاهرتز ونظام قياس المسافة بتردد 1000 ميجاهرتز.

في يونيو 1947، فازت شركة ITT بعقد من مختبر روما لتطوير جهاز قياس المدى اللاسلكي متعدد الاتجاهات بتردد 1000 ميجاهرتز من تصميم LA deRosa و L. Himmel، بدقة تحديد اتجاه تبلغ 0.5 درجة. وفي خريف ذلك العام، اقترح SH Dodington تدوير عاكس حول منارة قياس المسافة، لتوفير تحديد الاتجاه أيضًا.

في يونيو 1948، انخرط مكتب السفن التابع للبحرية ، بقيادة "أبو نظام تاكان الحديث" ج. لوب، في عملية التطوير عندما منح شركة ITT عقدًا لاستبدال منارتها YE/YG بمنارة AN/ARN-16 المحمولة جوًا ومنارة AN/URN-1 البحرية. وفي عام 1949، بدأ سلاح الجو في استلام منارة AN/APN-34، بينما قامت البحرية بتركيب واحدة على منارة AN/ARN-16 الخاصة بها.

بحلول نهاية عام 1950، اتفقت كل من القوات الجوية والبحرية على نظام مشترك لتحديد الاتجاه والمسافة. تضمنت مواصفات نظام AN/ARN-21 126 قناة، ودقة 0.75 درجة، ومدى يصل إلى 200 ميل بحري . في عام 1951، سلمت شركة ITT نظامي AN/ARN-21 وAN/URN-3 بخمسين قناة. وفي سبتمبر 1952، تم عرض النسخ ذات الـ 126 قناة. [ 1 ]

قدمت شركة هوفمان للإلكترونيات - قسم المنتجات العسكرية - خدماتها في الخمسينيات من القرن الماضي. [ 2 ]

عملية

يشتمل نظام الملاحة الجوية التكتيكية متعدد الاتجاهات بتردد 1000 ميجاهرتز، والذي يقيس المدى والاتجاه والمسافة، على أجهزة إرسال واستقبال ومنارات. تتكون وظيفة قياس المسافة بين الجو والأرض من 126 قناة ثنائية الاتجاه، تفصل بينها مسافة 1 ميجاهرتز، ضمن نطاق ترددي يتراوح بين 1025 و1150 ميجاهرتز. أما وظيفتي قياس الاتجاه والمسافة بين الأرض والجو، فتتكونان من 63 قناة ضمن نطاق ترددي يتراوح بين 962 و1024 ميجاهرتز، و63 قناة أخرى ضمن نطاق ترددي يتراوح بين 1151 و1213 ميجاهرتز. يُستخدم ترميز النبضات لزيادة متوسط ​​القدرة، ويتم دمج وظيفة قياس الاتجاه مع قناة قياس المسافة. [ 3 ]

نطاق

تعتمد وظيفة قياس المسافة على تقنية تحديد المدى بالرادار، ولكن بدلاً من استخدام الانعكاسات المعروضة على شاشة العرض، تقوم دوائر التوقيت بتحويل التأخير الزمني بين الاستجواب والرد إلى المسافة المقابلة على المتر. يرسل جهاز الإرسال المحمول جواً نبضات استجواب ضيقة ومتباعدة، نبضتان في الثانية عند التتبع، و150 نبضة في الثانية عند البحث. يختلف المعدل بشكل غير منتظم لكل طائرة، وذلك لمنع التداخل. تحدد عملية البحث على متن الطائرة التأخير الزمني لنبضة الرد الذي يتوافق مع معدل استجوابها. تتضمن دوائر التوقيت وظيفة ذاكرة تحافظ على مؤشر المسافة لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ دون رد، قبل بدء بحث جديد. يرسل منارة أرضية 2700 نبضة ثابتة في الثانية بغض النظر عن عدد الطائرات المستجوبة، بالإضافة إلى مُعرِّف شفرة مورس كل 75 ثانية. تتكون النبضات الـ 2700 الثابتة من نبضات قياس المسافة أو نبضات حشو عشوائية. يحتوي تعديل سعة النبضة على معلومات إضافية. [ 3 ]

محمل

يستخدم نظام تحديد الاتجاه هوائي إرسال أرضي رأسي. يحيط بهذا الهوائي أسطوانة معزولة دوارة قطرها 12.7 سم، تحتوي على عاكس رأسي يُحوّل نمط الإشعاع الدائري إلى نمط قلبي الشكل بتردد 15 دورة في الثانية ونسبة تعديل تتراوح بين 12 و30%. يُحدد الاتجاه بناءً على طور الإشارة المرسلة بالنسبة إلى إشارة مرجعية بتردد 15 دورة في الثانية تُرسل عندما يشير النمط القلبي إلى الشرق تمامًا. تتكون الإشارة المرجعية من 12 نبضة تفصل بينها 30 ميكروثانية، تلتقطها طائرة مزودة بجهاز فك تشفير مجموعات النبضات. قد يستغرق قياس الطور المرتبط بالبحث عن الاتجاه ما يصل إلى 20 ثانية، ولكن بعد تثبيت الإشارة المرجعية، ينتقل النظام إلى وضع التتبع. يبدأ البحث عن الاتجاه تلقائيًا بمجرد اختيار قناة منارة أرضية. تحتوي أسطوانة خارجية معزولة دوارة قطرها 84 سم على تسعة عواكس رأسية متساوية التباعد. تدور هذه الأسطوانة بنفس المعدل، مُنتجةً تسعة فصوص صغيرة على النمط القلبي، تُعرف باسم المكون التوافقي التاسع للموجة الجيبية للأسطوانة الداخلية. تتكون الإشارة المرجعية للأسطوانة الخارجية من 6 نبضات تفصل بينها مدة 24 ميكروثانية. يوفر التردد الأعلى البالغ 135 دورة في الثانية قياسًا دقيقًا للمحمل، مقارنةً بالقياس التقريبي البالغ 15 دورة في الثانية للأسطوانة الداخلية. [ 3 ]

أوضاع التشغيل

يتوفر نوعان أساسيان من تكوينات القنوات: X (التنفيذ الأصلي) وY (أُضيف في ستينيات القرن الماضي لتوسيع القنوات المتاحة وتقليل التداخل بين المحطات المتقاربة). يختلف هذان النوعان في عرض زوج النبضات، وتأخير استجابة جهاز الاستقبال الثابت، وقطبية إزاحة التردد عن قناة الاستجواب. يمكن لأجهزة استجواب TACAN العمل في أربعة أوضاع: الاستقبال (للحصول على معلومات الاتجاه/الهوية فقط)، والإرسال/الاستقبال (للحصول على معلومات الاتجاه والمدى والهوية)، وإصدارات جو-جو من الوضعين السابقين.

حصلت شركة روكويل إنترناشونال على براءة اختراع عام 1992 لتمكين الطائرات المجهزة بنظام TACAN من تحديد المسافة والاتجاه فيما بينها باستخدام نبضات تحديد المسافة فقط (دون الحاجة إلى نبضات مرجعية لتحديد الاتجاه)، مما يتيح الالتقاء جواً باستهلاك طاقة أقل. ولا يُعرف حالياً ما إذا كانت هذه التقنية قد طُبقت تجارياً. [ 4 ]

مواصفات تشغيل TACAN، المستمدة من MIL-STD-291C [ 5 ]
القناة / وضع التشغيلتردد جهاز الاستجواب (ميجاهرتز) / القناةانحراف تردد الاستجابة (±63 ميجاهرتز)عرض زوج نبضات جهاز الاستجواب (ميكروثانية)تباعد تأخير الاستجابة (ميكروثانية)عرض زوج نبضات الاستجابة (ميكروثانية)طول نبضة المرجع الرئيسي/المساعد (أزواج النبضات)تباعد أزواج النبضات المرجعية الرئيسية/المساعدة (ميكروثانية)نقطة تزامن النبضة المرجعية الرئيسية/المساعدة
قنوات X، جو-أرض1025-1150 (1-126)سلبي (1-63) إيجابي (64-127)12501212/612/24كانت ذروة إشارة AM موجبة متجهة نحو الشرق تمامًا عند بدء البث الرئيسي؛ وتزامن البث المساعد مع نفس الحدث، ولكن تم قمعه أثناء إرسال البث الرئيسي.
قنوات Y، جو-أرضإيجابي (1-63) سلبي (64-127)36743013/1330/15 (نبضة واحدة لكل منهما)
قنوات X، جو-جو1262نبضة واحدةكما هو الحال في الهجوم الجوي الأرضي، إذا كان مدعوماً
قنوات Y، جو-جو2474

الأداء والدقة

تركيب نظام DVORTAC في ألمانيا؛ هوائي TACAN مرتفع فوق هوائي DVOR المركزي على الثقل الموازن.

عند إطلاقها، صُممت TACAN لتوفير دقة اتجاه تبلغ ±0.22 درجة، استنادًا إلى دقة إشارة الاتجاه الرئيسية البالغة ±2 درجة والتصحيحات المُطبقة بواسطة إشارة الاتجاه المساعدة للتوافقي التاسع. [ 6 ] نظريًا، يُفترض أن توفر TACAN زيادة في الدقة بمقدار 9 أضعاف مقارنةً بـ VOR، ولكن الاستخدام العملي أظهر زيادة تقريبية بمقدار 3 أضعاف فقط. [ 7 ]

تبلغ دقة التشغيل لمكون  السمت بتردد 135 هرتز ±1 درجة أو ±63 مترًا عند مسافة 3.75  كيلومترًا. [ 8 ]

يذكر مصنّعو أجهزة TACAN إمكانية تتبع المحطات حتى مسافة 400 ميل بحري، مع العلم أن هذه الأنظمة تحدّ من مدى إشاراتها المُقاسة إلى حوالي 200 ميل بحري. [ 9 ] ووفقًا لمعلومات حجم الخدمة الرسمية الصادرة عن إدارة الطيران الفيدرالية، يُمكن ضمان استقبال موثوق لإشارات TACAN/DME حتى مسافة 130 ميلًا بحريًا على ارتفاع أقل من 45,000 قدم فوق سطح الأرض، وذلك بالنسبة للوحدات المعتمدة للاستخدام على الارتفاعات العالية. [ 10 ]

في أول رحلة لمكوك الفضاء ، أبلغ قائد العمليات جوزيف ب. ألين الطاقم بأن أجهزة TACAN الخاصة بهم قد التقطت إشارات القناة 111X في سانت بطرسبرغ ، فلوريدا، على مدى 250 ميلاً.

فوائد

هوائي تاكان مثبت على متن السفينة يو إس إس رالي (LPD-1) مع مانعة صواعق ممتدة فوقه

نظرًا لدمج وحدتي السمت والمدى في نظام واحد، يُسهّل نظام TACAN عملية التركيب. كما أنه يتطلب مساحة أقل من نظام VOR، الذي يحتاج إلى ثقل موازن كبير ونظام هوائي طوري معقد نسبيًا. نظريًا، يمكن وضع نظام TACAN على مبنى أو شاحنة كبيرة أو طائرة أو سفينة، وتشغيله في فترة وجيزة. يمكن استخدام مستقبل TACAN المحمول جوًا في وضع الاتصال الجوي لتحديد المسافة التقريبية بين طائرتين متزامنتين عن طريق اختيار قنوات بفاصل 63 قناة (على سبيل المثال، تضبط الطائرة رقم 1 القناة 29 في نظام TACAN الخاص بها، وتضبط الطائرة رقم 2 القناة 92). ولا يوفر هذا النظام معلومات عن الاتجاه النسبي.

العيوب

في الاستخدامات العسكرية، يتمثل العيب الرئيسي في عدم القدرة على التحكم في الانبعاثات ( EMCON ) والتخفي. صُممت عمليات نظام TACAN البحري بحيث تتمكن الطائرة من تحديد موقع السفينة والهبوط عليها. ونظرًا لعدم وجود تشفير، يمكن للعدو استخدام المدى والاتجاه المُقدمين لمهاجمة سفينة مُجهزة بنظام TACAN. تتمتع بعض أنظمة TACAN بالقدرة على استخدام وضع "الطلب فقط": حيث لا تُرسل البيانات إلا عند استجوابها من قِبل طائرة على نفس القناة. من المُرجح أن يتم استبدال نظام TACAN بنظام GPS تفاضلي مُشابه لنظام تعزيز المنطقة المحلية (JPALS). يتميز نظام الاقتراب والهبوط الدقيق المشترك ( JPALS ) باحتمالية اعتراض منخفضة لمنع رصد العدو، ويمكن استخدام نسخة منه على حاملات الطائرات لعمليات الهبوط الآلي .

تستخدم بعض الأنظمة في الولايات المتحدة هوائيًا دوارًا بسرعة 900 دورة في الدقيقة لتعديل الإشارة المرسلة. هذا الهوائي كبير الحجم نسبيًا، ويجب أن يدور على مدار الساعة، مما قد يُسبب مشاكل في الموثوقية. أما الأنظمة الحديثة، فتستخدم هوائيات تعتمد على الدوران الإلكتروني (بدلاً من الدوران الميكانيكي)، وبالتالي لا تحتوي على أجزاء متحركة.

التكامل مع أنظمة الملاحة الحديثة

دمج المستشعرات

في بعض العمليات العسكرية، يُستخدم نظام TACAN أيضاً بالتزامن مع أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي والملاحة عبر الأقمار الصناعية لتوفير نظام ملاحة متعدد المستشعرات احتياطي وتحسين الدقة. [ 11 ] [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ ساندريتو، بيتر (1956). “تطوير تاكان في مختبرات الاتصالات الفيدرالية، في الاتصالات الكهربائية، V 33، رقم 1” (PDF) . اي تي تي. ص 4 – 10 . تم الاسترجاع 19 ديسمبر 2025 . 
  2. ↑ الصواريخ والقذائف ، 20 يوليو 1959، المجلد 5، العدد 30، ص 127.
  3. 1 2 3 كولن، روبرت؛ دودنجتون، سفين (1956). "مبادئ تاكان، في الاتصالات الكهربائية، المجلد 33، رقم 1" (PDF) . اي تي تي. ص 11 – 25 . تم الاسترجاع 19 ديسمبر 2025 . 
  4. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 5128873 ، جون هـ. جيلمور، جون س. جودليسكي، راندولف ل. كارتر، باتريك ف. ديدييه، "التقاء الطائرات باستخدام معلومات اتجاه تاكان ثنائية الاتجاه ذات معدل بيانات منخفض"، صدرت في 7 يوليو 1992، ومُسجلة باسم شركة روكويل الدولية. 
  5. ↑ "MIL-STD-291 C إشارة الملاحة الجوية التكتيكية" . everyspec.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-03-2024 .
  6. ↑ عملية تاكان - فيلم تدريبي للبحرية الأمريكية 1955 ، 11 سبتمبر 2021 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مارس 2024
  7. ↑ هيلفريك، ألبرت د. (2007). مبادئ إلكترونيات الطيران ( الطبعة الرابعة). شركة اتصالات إلكترونيات الطيران. ص 62. ISBN   978-1-885544-26-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-05-2023 .
  8. ↑ وزارة النقل ووزارة الدفاع (25 مارس 2002). "أنظمة الملاحة الراديوية الفيدرالية لعام 2001" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 7 يوليو 2017. تم الاطلاع عليه في 27 نوفمبر 2005 .
  9. ↑ "TACAN+ | نظام الملاحة الجوية التكتيكية | L3Harris" . www.l3harris.com . تاريخ الاسترجاع: 18 مارس 2024 .
  10. ↑ "أجهزة الملاحة" . دليل المعلومات الملاحية . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-03-2024 .
  11. ↑ "ملخص تنفيذي لشبكة هيوز إيروسبيس PBN" (ملف PDF) . FAASafety.gov . يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 6 أكتوبر 2025 .
  12. ↑ "نظام توجيه قائم على الأداء (PBN) على غرار الطائرات التجارية للمروحيات" . مجلة إلكترونيات الطيران . فبراير 2019. تم الاطلاع عليه في 6 أكتوبر 2025 .