بررسی رادار AN/AWG-۹ و AN/APG-۷۱ تامکت

هواپیمای F-۱۴ Tomcat بیشتر به دلیل سیستم تسلیحاتی و راداری اش بسیار مشهور است. به طوری که سیستم راداری با قدرت رادار به کار رفته در هواپیمای تامکت در زمینه تعداد هدف در یک زمان، در هیج هواپیمای دیگری یافت نشده است.
این رادار در حقیقت برای هدایت و کنترل موشک های قدرتمند فینیکس به وجود آمد. ترکیب چنین سیستم راداری مقتدری با سامانه تسلحاتی AIM-۵۴ Phoenix به تامکت امکان این را می داد که به راحتی از ناو هواپیمابر حامل آن دور شود، بدون آن که برای آن ترسی از وجود دشمن نهفته باشد. با این سیستم راداری تامکت القابی چون Mini AWACS نیز پیدا کرد و حتی در نیروی هوایی کشورمان، این جنگنده بارها در نقش شناسایی جنگنده ها به عنوان هواپیمای پیش اخطار در معیت فانتوم ها بدون هیچ اسلحه ای پرواز کرده است. در مقاله زیر به تحلیل چگونگی طراحی AN/AWG-۹ و خصوصیات آن خواهیم پرداخت:
AN/AWG-۹ طرحی انقلابی برای زمان خود بود. قبل از معرفی این سیستم راداری، خدمه پروازی هواپیما های جنگنده می بایست انبوهی از سیگنال های برگشت خورده را که بر روی سکوپ رادار خودنمایی می کرد، از هم تمیز داده و هدف اصلی را کشف می کردند. AN/AWG-۹ از نخستین سیستم های راداری بود که مجهز به یک پردازنده سیگنال مستقل برای فیلتر اطلاعات برگشتی و شناسایی دقیق هدف بود. چنین سیستمی به دستیابی خدمه به تصویری بسیار واضح تر از آنچه آسمان می گذشت، کمک بسیاری می کرد. سیستم کلی AN/AWG-۹ متشکل از دو قسمت تامین برق، سه قسمت کامپیوتر همه منظوره، پنج پردازنده سیگنال، چهار بخش کنترل رادار، سه قسمت فرستنده، سه بخش هدایت موشک، پنج یونیت مرتبط با دستگاه های نمایش دهنده رادار در کاکپیت و آنتن رادار است. آنتن این رادار به شکل دایره ای توری شکل است که قطری در حدود یک متر دارد. قسمت های IFF یا تشخیص دوست از دشمن در جلوی این آنتن که به صورت دو ردیفی است به خوبی مشاهده می شود. قدرت خروجی رادار AN/AWG-۹ در حدود ۱۰ کیلووات است. قسمت فرستنده این رادار می تواند امواج ادامه دار یا CW، امواج پالسی و امواج پالس دوپلر PD را تولید نماید. مزیت اینکه AN/AWG-۹ مجهز به پردازنده سیگنال است غیر از ارائه تصویری واضح از اوضاع بیرون هواپیما، می تواند در قابلیت Look Down-Shoot Down یا نگاه به پایین- شلیک به پایین نیز در نظر گرفته شود. وجود پردازنده سیگنال به رادار کمک می کند که به راحتی امواج بازگشتی حاصل از برخورد با زمین را از امواج حاصل از برگشت از یک هواپیما تمیز داده و بدین ترتیب، با نگاه به پایین قادر به جستجو و اسکن فضای زیر هواپیما و ارتفاعات پایین تر نیز باشد که این مسئله در هواپیماهای رهگیر بسیار حائز اهمیت است. ویژگی نگاه به پایین برای شناسایی موشک های ضد کشتی ملقب به Sea-Skimming که در ارتفاع بسیار پایین پرواز می کنند نیز بسیار موثر می نماید. سیستم راداری AN/AWG-۹ قادر به تشخیص اهداف در ارتفاعات بسیار پایین، حتی در ارتفاع بیست متری و هدف هایی در ارتفاعات بسیار بالا مانند ارتفاع بیست و پنج کیلومتری است. در حالت عادی و شرایط بهینه، برد این رادار به ۳۴۰ کیلومتر می رسد که گفته می شود قدرت رادار AN/AWG-۹ بسیار فرارتر از این مقادیر بوده و به حدود ۷۰۰ کیلومتر می رسد و برد کم عملیاتی آن به دلیل محدودیت دید آنتن رادار در فضای مخروطی کوچک جلوی هواپیماست.
بزرگترین و قابل توجه ترین توانایی رادار AN/AWG-۹ در تشخیص همزمان تعداد ۲۴ عدد هدف پرنده در سرعت ها و ارتفاعات مختلف است که البته، تامکت با کمک چنین راداری می تواند شش عدد از این بیست و چهار هدف را درگیر کرده و دریک زمان به همه آن ها با موشک های فینیکس حمله ور شود. شرکت هیوز در سال های اولیه تولید و تست موشک فینیکس دست به آزمایش مشابهی زد. در این تست، شش هدف پرنده یا درون، که چند فروند از آنان نقش جنگنده های دشمن و چند عدد دیگر نقش هواپیماهای بمب افکن دشمن را ایفا می کردند به پرواز درآمدند. رادار F-۱۴ به به راحتی هر شش هدف را که با سرعت های مختلف زیر صوت و بالای صوت پرواز می کردند شناسایی نمود و موشک های فینیکس را در یک زمان روانه اهداف کرد. از شش موشک فینیکس، چهار فروند آن ها به اهداف برخورد کرده هدف ها را با کلاهک جنگی خود به طور کامل نابود کردند. دلیل عدم برخورد موشک فینیکس به اهداف دیگر چنان بیان شد که در یکی از شلیک ها اشکالی برای موشک فینیکس پیش آمده بود که مانع از برخورد شد و در مورد دیگر اعلام شد که عدم برخورد به دلیل استفاده از هدف پرنده یا Drone بوده است که امواج راداری را نمی توانسته به خوبی منعکس نماید و اگر در شرایط واقعی هواپیمایی واقعی به پرواز در آمده بود، به طور قطع موشک بدان برخورد می کرد. مانند بسیاری از رادارهای امروز، AN/AWG-۹ نیز به حالت TWS-Track While Scan مجهز است. در این حالت رادار برای هر هدف فایل مشخصی در کامپیوتر درونی ایجاد می کند که این فایل حاوی فاصله هدف تا هواپیما و موقعیت آن است. هر لحظه که رادار امواج جدیدی از سوی هدف دریافت کند، رادار آن را با اطلاعات قبلی مقایسه کرده و در صورت مشاهده تغییر فایل مربوط بدان هدف را Update و به روز رسانی خواهد کرد. این خاصیت به رادار کمک می کند که تنها قفل کردن آن متوجه یک هدف نباشد و رادار به راحتی بتواند اهداف دیگر را نیز در یک زمان اسکن نماید.
روشی مشابه به رادار کمک می کند که چندین موشک فینیکس شلیک شده را به درستی با انتقال فایل های حاوی اطلاعات هدف به آن ها هدایت کند. همچنین، رادار AN/AWG-۹ قادر است که با توجه به اطلاعاتی که گردآوری کرده، خطرناک ترین و تهدیدآمیز ترین هدفها را شناسایی کرده و موشک ها را ابتداً به سمت آن ها شلیک نماید. همین ویژگی جالب به بقاپذیری بیشتر هواپیمای لانچر یا شلیک کننده در یک محیط جنگی پرخطر کمک زیادی می نماید. حالت های دیگری نیز وجود دارد که خلبان را در هدف گیری مقابل هواپیماهای مهاجم یاری می نماید. حالت جستجوی پالس دوپلر یا PDS اطلاعاتی از قبیل فاصله تا هدف و سمت آن را برای خلبان فراهم می کند. حالت دیگری نیز برای یافتن اطلاعات فاصله تا هدف وجود دارد که بدان RWS نیز می گویند. در این حالت رادار با تولید امواجی با فرکانس بسیار بالا، می تواند نرخ تغییر فاصله و زمانی که طی آن هدف به یک میزان مشخص به هواپیما نزدیک می شود را نیز پیدا کرده و به این شکل داده های دقیقی از موقعیت هدف را به خلبان گزارش می کند. حالت Pulse Doppler Single Target Track یا PDSTT نیز برای مواقعی به کمک خلبان می آید که هدف او در حال انجام مانورهای شدید بوده و به وسیله حالت اسکن عادی قابل تراک کردن نباشد. در این حالت اگرچه رادار تنها بر روی یک هدف قفل است، اما تعقیب هدف در چنین شرایطی بسیار قابل اعتماد بوده و امکان گم کردن هدف بسیار کم است. همچنین در این حالت سیستم JAT یا Jam Angle Track نیز فعال می باشد که برای تعقیب هدف هایی که از سیستم های اخلالگر الکترونیکی ECM استفاده می کنند کاربرد گسترده ای دارد. رادار AN/AWG-۹ دارای فرستنده امواج دنباله دار نیز هست چرا که موشک AIM-۷ Sparrow به دلیل سیستم هومینگ نیمه فعالش برای هدایت نیاز به چنین امواجی دارد. حالت Vertical Scan Lock-on یا VSL نیز برای نبرد های نزدیک بسیار کار آمد است. در این حالت جستجو، می تواند به صورت عمودی چهل درجه از فضای مقابل هواپیما را اسکن نماید. در دورزدن های سریع که در نبرد های داگفایت به وجود می آید، هواپیما تقریباً به حالت گردش روی یک بال در می آید که در چنین شرایطی، اسکن VSL می تواند تمام فضای جلوی هواپیما را برای قفل کردن روی هدفی که در نزدیکی هواپیما قرار دارد پوشش دهد. حالت Pilot Rapid Location یا PRL هم یک حالت قفل راداری است. در این حالت، خلبان روی صفحه HUD محدودی ای دایره ای شکل را می بیند که این محدوده در حقیقت همان محدود امواج رادار هستند. برای هدف گیری و قفل روی هدف، خلبان باید هواپیمای هدف را به صورت بصری درون این دایره به اصطلاح گیر بیندازد، یعنی هواپیما را به سمتی که هدف در آن قرار دارد متمایل کند. این حالت در نبرد های نزدیک که هواپیمای دشمن به طور چشمی قابل روئیت است کاربرد زیادی دارد. حالت دیگری نیز برای رادار توانای AN/AWG-۹ وجود دارد که به Infra Red Search and Track یا IRST مشهور است. در این حالت خلبان رادار را خاموش می کند و به کمک سیستم جستجوی مادون قرمز به دنبال رد حرارتی گرمای موتورهای هواپیماهای دشمن می گردد. مزیت این حالت این است که چون رادار خاموش است و هیچ موجی منتشر نمی شود، هیچگاه خلبان دشمن نمی تواند پی به وجود هواپیمای خودی پی ببرد. در صورت یافتن امواج مادون قرمز حرارتی هواپیمای دشمن، رادار به صورت اتوماتیک روشن شده و روی هدف قفل می گردد و در این حالت، خلبان می تواند قبل از اینکه دشمن قادر به انجام کاری باشد یا مثلاً سیستم های ضد عمل الکترونیکی خود را فعال نماید، موشک خود را روانه هدف کند.
هواپیمای جنگنده F-۱۴ تامکت، جنگنده رهگیری بود که مختص رهگیری هدف های هوایی و دفاع هوایی از ناو های هواپیمابر آمریکایی طراحی شده بود. اما این جنگنده، علاوه بر پتانسیل بالایی که در رهگیری هوایی داشت، می توانست با اندکی تغییر و تکمیل، جنگنده ای مناسب حال حمله های هوابه زمین نیز شود. این تغییر نظر نیروی دریایی را نیز برای در اختیار داشتن جنگنده ای ناونشین با قابلیت های چند منظوره تامین می کرد و او را از خرید جنگنده های جدید و هزینه های ناشی از افزودن چنین جنگنده هایی به اسکادران های موجود، بی نیاز می نمود. بر همین اساس بود که طرح های اولیه برای ارتقای تامکت به یک هواپیمای نسبتاً چند منظوره که توانایی های هوا به زمین نیز داشت ریخته شد. با تغییرات اندک ظاهری، سرانجام هواپیمای F-۱۴D با توانایی های تازه متولد گشت. ارتقای این جنگنده به هواپیمایی که قادر به حمل بمب ها و راکت های معینی باشد، تنها بهبود موجود در مدل D نبود. بلکه آن چه که این مدل را کاملاً از مدل های قبلی متمایز می کرد، نصب سیستم جدید راداری AN/APG-۷۱ بود. با معرفی مدل D تامکت، رادار قدیمی AN/AWG-۹ که شاید طراحی نخستین آن مربوط به سال ۱۹۶۸ می شد دستخوش تغییرات نسبی زیادی گشته و به جز سیستم تامین نیروی برق و فرستنده رادار، کلیه اجزای دیگر رادار قدیمی تعویض شده و به مدل های جدید تغییر یافتند. بر خلاف رادار AN/AWG-۹ که پردازش آن بیشتر بر اساس پردازش آنالوگ بود، رادار جدید AN/APG-۷۱ از پردازنده سیگنال رقمی بهره می جوید که علاوه بر بهبود عملکرد، امواج ساطع شده از سوی این رادار خطر کمتری برای شناسایی شدن توسط هواپیماهای دشمن را دارند. سرعتی که رادار در آن به پردازش اطلاعات می پرداخت، در رادار AN/APG-۷۱ به میزان شش برابر افزایش یافته است. می دانیم که هنگام پرواز چند جنگنده در فرمیشن یا آرایش پروازی نزدیک به هم، امواج راداری تنها می توانند یک برخورد را تشخیص دهند. درنتیجه چنین عملی، روی صفحه سکوپ رادار به جای نشان دادن چند جنگنده در حال پرواز در کنار یکدیگر، به دلیل نزدیکی جنگنده ها تنها یک نشان از وجود جنگنده دیده می شود که خود مشکل بزرگی در شناسایی توانایی های هدف محسوب می شود. در حالت عادی برای برگشت امواج جداگانه و تشخیص جداگانه اهداف، می بایست فاصله بین اهداف حداقل ۱۵۰ متر باشد. اما سیستم راداری AN/APG-۷۱ به مدد بهره گیری از سامانه های افزایش وضوح دید رادار دارای قدرت بیشتری در شناسایی اهداف بوده می تواند از کوچکترین فضا برای تشخیص جنگنده های مختلف استفاده نماید و بدین شکل، یکی از مشکلات عمده رادار های نسل قبل را مرتفع کند. البته باید این مسئله را نیز در نظر داشت که چنین قوه تشخیصی، به فاصله پنجاه مایلی محدود می شود و در فواصل بیشتر این سیستم همانند یک رادار معمولی عمل خواهد کرد و قادر به تشخیص جداگانه جنگنده های در حال پرواز در کنار هم نخواهد بود. همچنین، سیستم رادار AN/APG-۷۱ می تواند از عوارض زمین نیز برای رهاسازی دقیق مهمات بر روی تجهیزات زمینی نقشه برداری نماید که با توجه به نقش جانبی تامکت مدل D، چندان هم دور از انتظار نیست. گفتنی است کل رادار AN/APG-۷۱ دارای وزنی بالغ بر ۵۰۰ کیلوگرم است. این رادار به دلیل تولید فرکانس های قوی موج های راداری گرمای زیادی تولید می کند که به وسیله سیستم تهویه هوا خنک می شود. رادار AN/APG-۷۰ که در هواپیمای F-۱۵E Strike Eagle به کار رفته است، در حقیقت یکی از مدل های AN/APG-۷۱ است که به تولید رسیده است و هم اکنون تحت عنوان های مختلفی چه برای نیروی هوایی آمریکا چه برای نیروی هوایی کشورهایی مانند اسرائیل با کد I و عربستان صعودی با کد S تولید می شود. بد نیست بدانید که در مدل S که در هواپیماهای F-۱۵E عربستان صعودی نصب شده است، توانایی نقشه برداری عوارض زمین وجود ندارد.
● سیستم شناسایی هوابرد TARPS
سامانه هوابرد شناسایی تاکتیکی یا Tactical Airborne Reconnaisance Pod System که به تارپس مشهور است بدون شک یکی از مهمترین و قابل توجه ترین سیستم های جانبی است که با راحتی می تواند روی تامکت سوار شود. پس از به خدمت گرفتن تامکت در USN، با توجه به قدیمی شدن هواپیماهای RF-۴ که فانتوم هایی بوند که در نقش شناسایی انجام وظیفه می کردند، نیروی دریایی آمریکا به خوبی خلاء موجود را برای یک هواپیمای شناسایی جدید احساس کرد. هزینه برای طراحی یک هواپیمای شناسایی جدید بسیار زیاد بود و از سوی دیگر، هواپیمای شناسایی قابلی هم دیگر در نیروی دریایی در حال خدمت نبود. بنابراین، باز نگاه ها به تامکت دوخته شد. آیا این هواپیما می توانست در نقش یک پرنده شناسایی هم خدمت کند؟ جواب آری بود. هر چند امکان نصب سیستم های درون ساخته یا Built-in بر روی تامکت ها وجود نداشت، اما با طراحی و تولید سیستمی جداگانه که در بیرون از هواپیما نصب می شد، هواپیماهای تامکت مجهز به سیستم TARPS، با نام RF-۱۴ شناخته شده و وارد خدمت شدند. سیستم شناسایی تامکت شامل سه دوربین با قابلیت های ویژه و همچنین حدود یک کیلومتر نوار فیلم مورد استفاده دوربین ها بود که در محفظه آلومینیومی آیرودینامیکی در زیر هواپیما نصب می شد!
این سیستم که در هنگام نصب در زیر تامکت در جایگاه موشک فینیکس زیر بدنه نصب می شود، بیشتر شباهت به یک مخزن سوخت اضافه دارد. در هنگام نصب این سیستم در سمت راست زیر بدنه در قسمت عقب، نباید در کنار آن هیچ موشکی نصب گردد. کل این سیستم در حدود شش متر طول، در حدود هشتاد سانتی متر قطر و وزنی بالغ بر پانصد کیلوگرم دارد. سه دوربینی که در این سیستم وجود دارند، کارائی کاملاً متفاوت و البته مورد استفاده متفاوتی نیز دارند. این سه دوربین به هواپیمای RF-۱۴ کمک می کند تا در یک سورتی، قادر به انجام یک ماموریت شناسایی کلی باشد، بدون آن که نیاز به پرواز های بعدی شناسایی احساس شود. در جلویی ترین نقطه این سیستم، دوربین KS-۸۷ قرار گرفته است. ورودی لنز این دوربین به شکل ذوزنقه است. لنز این دوربین می تواند در طول محور عمودی، به سمت بالا یا پایین چرخیده و میدان دید مناسبی را فراهم نماید. این سیستم بیشتر در ارتفاع و هنگامی که مکان و موقعیت هدف معلوم است کارائی خود را نشان می دهد. در نقطه وسط سیستم دوربین KA-۹۹ قرار گرفته که قادر به تهیه تصاویر با وضوح بالا خصوصاً در مواقعی که هواپیما در ارتفاع پایین و با سرعت بالا در حال پرواز است می باشد. این دوربین می تواند از هر دو سمت راست و چپ هواپیما عکس بردای کند. برای شرایط آب و هوایی که چندان برای عکاسی شناسایی جالب نیست می توان از دوربین مادون قرمز AAD-۵ استفاده کرد. این دوربین با استفاده از امواج گرمایی ساطع شده از اجسام سطح زمین به خصوص تجهیزاتی چون ماشین ها و تانک های زره پوش دشمن می تواند تصاویری با وضوح بالا تهیه نماید. حساسیت این دوربین به کوچک ترین امواج مادون قرمز از نکات قابل توجه در مورد این دوربین به شمار می آید.
در قسمت عقب سیستم TARPS، خط انتقال اطلاعات AN/ASQ-۱۷۲ قرار گرفته است که تمامی تصاویر تهیه شده به وسیله دوربین های شناسایی را می تواند به کابین عقب که مسئول RIO قرار گرفته است منتقل نماید. بدین وسیله خلبانان RF-۱۴ می توانند درصد موفقیت و همچنین کیفیت تصاویر تهیه شده را در طی ماموریت سنجیده و در صورت عدم رضایت اقدام به تکرار عملیات شناسایی نمایند. بد نیست بدانید که تمام مدل های F-۱۴ قادر به حمل سیستم تارپس نیستند. اگر چه مدل های D به صورت پیشفرض دارای امکانات نصب تارپس می باشند، اما مدل های A و B می بایست از نو سیم کشی شوند تا بتوانند این سیستم را حمل کنند. به صورت معمول، در هر اسکادران می بایست چهار فروند از هواپیماها، RF-۱۴ های مجهز به TARPS باشند. اولین استفاده از سیستم تارپس به سال ۱۹۸۱ باز می گردد که برای نخستین بار در چهار هواپیمای تامکت اسکادران VF-۸۴ جولی راجرز نصب شد.
چه در عملیات طوفان صحرا و چه در عملیات یوگسلاوی، سیستم TARPS بارها به کمک نیروهای آمریکایی آمده و اطلاعات ارزشمندی را برای آنان گردآوری کرد. پس از فرود یک تامکت بازگشته از یک ماموریت شناسایی فیلم مصرف شده از سیستم جدا شده و تا زمان چاپ تصاویر، زمانی حدود ۳۰ دقیقه می بایست طی شود. در مواقعی که برنامه ریزان نبرد نیاز به به روزترین اطلاعات دارند، شاید همین نیم ساعت هم زمان زیادی باشد، به همین دلیل گونه جدیدی از سیستم تارپس توسعه یافته که مجهز به دوربین های دیجیتالی ویژه بوده و قادر است که هر تصویر را ظرف مدت سی ثانیه به مرکز اطلاعات منتقل نماید. البته برد این انتقال به برد رادار F-۱۴ که در حدود ۳۴۰ کیلومتر است محدود می شود. گفتنی است که این مدل از سیستم تارپس، TARPS DI یعنی سیستم تارپس با امکان تصویربرداری دقیق دیجیتالی از اهداف زمینی نامیده می شود.

منبع : پایگاه گروه هوا فضای مرکز مطالعات دانشگاه صنعتی شریف