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       Querverweis   :    Grundlagen  Fla  ,     Antennen    Strahlschwenkung und Grundlagen

 

Chaff wir zur Maskierung von Flugzeugen und Flugkörpern eingesetzt. Hinter dem Chaff können die Absichten und Angriffsformation nur unter technischem Aufwand beobachtet werden.

Durch den erzwungenen Einsatz von Störschutz nimmt die Vernichtungswahrscheinlichkeit der Fla Systeme ( Raketenabwehr ) ab. Zielkoordinatenbestimmung wird ungenau, die Vernichtungswahrscheinlichkeit nimmt ab. Die " Nichtsichtbarkeit " der Ziele im Chaff stellte in den Anfangsjahren die Hürde für RADAR dar und der Einsatz von Chaff zielte auf diesen Zweck.

Siehe auch :   Wie wird die Koordinatenbestimmung unter Chaff ( Düppel ) und Jamming  beeinflusst ?

Heute wird durch Chaff die Kill-Effizienz gedrückt. Funkzünder von Fla Raketen können durch Chaff vorzeitig detonieren. In der Vergangenheit wurde mit dem Einsatz von Chaff auch eigene Absicht verborgen , heute zielt Chaff mehr auf den Eigenschutz der angreifenden Flugzeuge ( oder Raketen gegen die Raketenabwehr )

Chaffeinsatz wirkt wie jamming psychologisch negativ auf die Kampfbesatzungen der Fla Systeme und sollte auch deswegen eingesetzt werden.

Chaff wurde von deutschen Radartechnikern im 2. Weltkrieg erfunden. ( Düppel , bei Berlin ) Die Bedeutung zur Niederhaltung von RADAR wurde sofort erkannt  und diese Erfindung sofort verborgen um dem Feind ( England ) keinen Hinweis zu geben. Beim der Bombardierung von Hamburg 1944 kam Chaff durch die Britten zum Einsatz.

Flugzeuge sind hinter dem Chaff wegen dessen Reflexionen nicht sichtbar. ( wenn die Düppeldichte und Pakete -Anzahl pro Flugmeter richtig gewählt werden ) Die Ziele können vor , hinter oder innerhalb der Wolke fliegen. Bei optimalem Einsatz des Chaff ( je Impuls des RADAR ein Packet), wird  das
Ziele optimal maskiert. 

Verschiedene Länder nutzen verschiedene Taktiken :

Von Russland ist der Einsatz in de vorderen Halbsphäre bekannt . Chaff wird über Rakete in den Bereich vor der anfliegenden Formation gebracht.

Bekannt ist der Einsatz von Metallpulver ( wirkt gegen alle Frequenzen und Aerosolen )

Neben der Maskierung und Beeinflussung von Funkzündern anfliegender Fla Raketen ( vorzeitige Detonation )  beeinflusst Chaff die Bestimmung der Koordinaten  des Luftzieles durch die Raketenleitstation / RADAR  negativ  und Erhöht die Ablage im Treffpunkt im Ziel.

Chaff bewirkt bei Anstrahlung Fluktuationen und Verzerrungen der Zielsignale . ( Ziel innerhalb der Chaff Wolke , oder hinter der Chaffwolke ). Die Zielbegleitung / Tracking wird unruhiger , die Ablage der Fla Rakete im Treffpunkt wird größer.

Chaff kann in Antennen mit digitaler ( Prozessor ) Zielzeichenbearbeitung überlasten. Bei genügend hoher Auflösung werden einzelne Düppel als einzelnes potentielles Zielzeichen wahrgenommen und bewertet. Auch mit intelligenten Algorithmen muss dem Prozessor erst einmal beigebracht werden ,  Chaff , Bodenclutter und Ziel voneinander zu unterschieden . Wirkungsvoll ist das beleuchten ( jamming ) von ausgeworfenem Chaff . Chaff / Düppel lassen sich auch durch gemahlenes Metallpulver oder Aerosole darstellen .

 

 

praktische Radartechnik  / Chaff und Düppel ,windows( engl. codename)

Düppel , Chaff oder Windows werden passive
Störungen bezeichnet , die von Raketen, 
Flugzeugen etc abgestoßen /abgeworfen werden
um sich gegen Radarstrahlung zu tarnen. 
Die Tarnung erfolgt nach dem Prinzip ,das 
das Flugzeug hinter der Reflexion an der 
Wolke nicht mehr sichtbar ist.

Genutzt werden : Plastikstreifen, Folie (aufge-
dampftes Metall, Folie, Metallpulver und
Aerosole.
Chaff (Düppel ) wird auch zum Eigenschutz
von Flugzeugen bei anfliegenden Fla Raketen
genutzt. Funkzünder (aktive) fassen die
Reflexionen an der Wolke auf und können
detonieren - das Flugzeug bleibt unbehelligt.
In Verbindung mit aktiven elektronischen 
Störungen (jamming) sind passive Störungen
(Düppel) sehr effektiv um Radarstationen 
der Luftverteidigung zu stören , zu  
unterdrücken und den Anflug von feindlichen 
Flugzeugen zu verbergen.

Das Feuerleitradar der Luftverteidigung wird durch Chaff beeinflusst , gestört bzw. unterdrückt.

Chaff ist ein Mittel der elektronischen Kriegsführung und der Taktik.

Neben Verringerung der Empfängerempfindlichkeit und Reichweitenverringerung kommt es 
zu Drehungen der Polarisationsebene der empfangenen  Wellen. Verringerung der 
effektiven Reflexionsfläche für Objekte in der Düppelwolke sind die Folge.
Das Spektrum der empfangenen Frequenzen/Wellen  nimmt zu.

Chaff wurde während amerikanischer Luftangriffe auf Nordvietnam ( linebaker II )
gegen die Luftverteidigung massiv eingesetzt. 1972

© 2004 Skarus  

 

                      

Flugzeuge sind hinter dem Chaff wegen dessen Reflexionen nicht sichtbar. ( wenn die Düppeldichte und Pakete -Anzahl pro Flugmeter richtig gewählt werden ) Die Ziele können vor , hinter oder innerhalb der Wolke fliegen. Bei optimalem Einsatz des Chaff   ( je Impuls des RADAR ein Packet), wird  das Ziele optimal maskiert. 

Verschiedene Länder nutzen verschiedene Taktiken :

Von Russland ist der Einsatz in de vorderen Halbsphäre bekannt . Chaff wird über Rakete in den Bereich vor der anfliegenden Formation gebracht. Bekannt ist der Einsatz von Metallpulver und Aerosolen ( wirkt gegen alle Frequenzen  )

Neben der Maskierung und Beeinflussung von Funkzündern anfliegender Fla Raketen ( vorzeitige Detonation )  beeinflusst Chaff die Bestimmung der Koordinaten  des Luftzieles durch die Raketenleitstation / RADAR  negativ und Erhöht die Ablage im Treffpunkt im Ziel.

Chaff bewirkt Fluktuationen und Verzerrungen der Zielsignale . ( Ziel innerhalb der Chaff Wolke , oder hinter der Chaffwolke ). Die Zielbegleitung / Tracking wird unruhiger , die Ablage der Fla Rakete im Treffpunkt wird größer.

Chaff kann in Antennen mit digitaler ( Prozessor ) Zielzeichenbearbeitung RADAR Systeme überlasten. Bei genügend hoher Auflösung werden einzelne Düppel als einzelnes potentielles Zielzeichen wahrgenommen und bewertet. Auch mit intelligenten Algorithmen muss dem Prozessor erst einmal beigebracht werden ,  Chaff , Bodenclutter und Ziel voneinander zu unterschieden . Systeme lassen sich überlasten und  verlangsamen .

 

             03/2008 Ska      1/2009


                                                                                     
                                                                                                                      

                   Chaff   Ausstoßer am Flugzeug     Bild : Autor. Wird heute ( 2005 ) so nicht mehr verwendet.

In optischen Systemen der Zielbegleitung 
(tracking über Radar . TV Kamera zur Kontrolle)
sind Pendelbewegungen um das Ziel zu 
beobachten. Die Vernichtungswahrscheinlichkeit
wird abnehmen.

 

   

Düppel müssen für jede Frequenz 
optimiert werden. Länge ca. 0,5 
Wellenlänge. In Abhängigkeit der 
Quermaße und Dicke liegt der Wert
bei 0,47. 

sO : effektive Reflexionsfläche des Düppel
in Abhängigkeit der Wellenlänge


Die Reflexionsfläche nimmt mit zunehmender
Sendefrequenz ab. Mit anderen Worten, für
ein Radar im dm Bereich benötigt man 
weniger Düppel (aber mit größeren Ausmaßen)
während für die Störung im cm Bereich die 
Anzahl der Düppel stark ansteigt.

Düppel können vor oder hinter dem Flugzeug
ausgebracht werden. (Russland gebraucht den
Begriff , der "vordere Sphäre") 

Die Wirkung ist wegen parasitärer Frequenzen,
und Verbreiterung des Spektrums ähnlich 
aktiver Störungen gegen das Radar. 

Durch die Reflexionen durch Chaff können 
Scheinziele erzeugt werden.
Die Reflexionsflächen können die von realen
Flugobjekten übersteigen .

Die Tatsache des Täuschen selbst
kann nicht verborgen werden. 
Chaff ist als Aufhellung ähnlich 
Regenwolken mit räumlichen Ausmaßen
immer erkennbar.

© 2004  Skarus  

                                

Bewegte Objekte erzeugen einen Phasenunterschied zwischen abgestrahlter und 
empfangener Welle bei Reflexion an einem bewegten Objekt.     Bild : Autor

Die Sinkgeschwindigkeit von Düppel bewegt sich
bei  60 - 80 m / min. 
      Quelle: Grundlagen der Funkortung, aus dem russ.
Verweildauer in der Luft im Minutenbereich ist
anzunehmen. Mit Bewegung in Windrichtung
kommt es zur Auflösung der Wolke.
Die Bewegung mit dem Wind und geringerer
Geschwindigkeit als das fliegende Objekt wird
zur Unterscheidung von Düppel und Flugziel 
genutzt. 

Die Änderung in der Phase bei Reflexion
am Flugzeug bzw. am Düppel sind unterschiedlich.

Digitale Systeme mit automatischer 
Signalauswertung können durch Chaff belastet 
und überlastet werden.

Die Polarisation der Reflexionen ändert
sich , es kommt zu zusätzlichen 
Fluktuationen der effektiven Reflexionsfläche.

 

 Grundsätzlicher Zusammenhang

Für Systeme mit sehr hoher Winkel- und 
Entfernungsauflösung und elektronischer 
Strahlschwenkung sind die Dipole als einzelne
Ziele erkennbar. Jedes einzelne muss 
klassifiziert und ständig beobachtet werden.

Bei genügender Auslastung lassen sich 
Einschränkungen für Suchsektoren oder
einzelne Radarfunktionen erwarten.

Mit unterschiedlichen Pulsformen , 
Verweildauer des Strahls auf dem Ziel , 
Polarisationsänderungen (zirkular) und
Geschwindigkeitsfiltern lassen
sich solche passiven Störungen kompensieren.

(MTI moving target indicator, SBZ Selektion
beweglicher Ziele)   Siehe auch Würzburg Gerät

Die Reflexionsfläche eines einzelnen Dipol
beträgt:

    s0 = 0,86  l2

Für Dipole als Wolke mit zufälliger
Verteilung und veränderlicher Polarisation
und Bewegung gilt:

   s0 = 0,17 l2

In der russ. sprachigen bzw. engl. spr. Literatur variieren diese Werte 
geringfügig.

© 2004  Skarus  

                          

Ein sich langsam bewegendes oder nicht bewegendes Objekt erzeugt geringfügige  Phasenverschiebungen.



Effizienter werden Düppel mit zeitlichem Abwurf
bzw. Ausstoß. in jedes Impulsvolumen.
(Impulsdauer) um den Effekt der Verwehung
und Entfernung von der Wolke durch das fliegende
Objekt zu verstärken.
die Impulsdauer hat ein bestimmtes
Äquivalent an Laufzeit und räumlicher Tiefe.
Bei der Länge eines Sendepulses im ýsec Bereich
ZB 100m. In diesen Abständen müssen die 
Düppel geworfen werden.

Wenn das Impulsvolumen 250 m beträgt, und ein 
Düppelpäckchen mit der effektiven  Reflexionsfläche 
des Flugzeuges geworfen wird , müssen  bei einer
Flugstrecke von 100 Km insgesamt 400 Päckchen
ausgestoßen werden.
Die Ausstoßgeschwindigkeit ist von der 
Impulsfolgeperiode und Impulsdauer der 
Radarstation abhängig.

Rechenaufgaben für Düppel,Chaff

© 2004  Skarus  

                                 

Flugziele sind auch vor der Wolke für das Radar nicht von den Reflexionen an der 
Chaffwolke zu unterscheiden  . Bild : Autor

rechnen und Chaff

  Eine Wolke aus 5000 Dipolreflektoren ( Chaff /Düppelstreifen)
 hat die effektive Reflexionsfläche von:   ?
 Wellenlänge des RADAR : 3 m 

       s0 = nD  *  sD 
  
s0  effektive Reflexionsfläche 
             n D Anzahl der Dipole
            sD = 0,17 
l2           effektive Reflexionsfläche eine Dipols (Mittelwert )     
           
Wellenlänge des Radar

      s0= 5000 * 0,17 * 32  m2  =  7,6 *103  m2     =   ca. 7000 m2  

  Wie ändert sich die Reflexionsfläche der Chaffwolke , wenn ein Radar mit 3 cm
 Wellenlänge diese anstrahlt ?    

       s0= 5000 * 0,17 * 0,032  m2  =  0,75  m2     =   ca. 1 m2  

 

Wie lang sollten die Düppelstreifen   sein, um eine Radarstation  auf 1 GHz zu stören?

Lösung :   3cm Wellenlänge     . Bei l /2 das Maximum an Reflexion zu erwarten (ca.  0,47 )

               1,5 cm Länge

                                                                                               Übungsaufgaben und Lösungen

                                                                                                      

 

                              Störschutz

 

 SBZ

SBZ    Selektion beweglicher Ziele , M T I   moving target indicator.

Es werden 3 Hauptgebiete für den Einsatz unterschieden:

-Selektion beweglicher Ziele ( Phasenunterschied ) aus den Reflexionen der Erdoberfläche.
-Selektion von sich bewegenden Zielen aus Wolken / passiven Störungen , hervorgerufen durch Düppel, Chaff etc.
-Selektion beweglicher Ziele aus Wolken und Störungen natürlichen Ursprunges , Regenwolken , Wolken etc.


Zielbegleitung gegen die reflektierende Erdoberfläche bei RADAR. Bewegte Ziele innerhalb der "örtlichen Rose " ( alter deutscher Begriff aus der RADAR -Technik ) werden mit ihrem Phasenunterschied in einem elektronischen System herausgefiltert und gegen die feste unbewegliche Erdoberfläche sichtbar gemacht.
Die Baugruppe Phasendetektor filtert diese Ziele aus . Diese werden im Empfänger weiter bearbeitet.

Solche Signale sind  verzerrt und mit Laufzeitfehlern behaftet. In analogen Systemen führen solche gefilterten Signale  zu zusätzlichen Lenkfehlern für den Raketenflug ( weil die Zielkoordinaten selbst ungenau geworden sind )

Im Antennenfolgesystem treten zusätzliche Schwingungen auf , dh. die Antenne folgt dem Ziel nicht nicht konstant und synchron. Die Antenne folgt dem Ziel unruhiger. ( Bei automatischer Zielbegleitung und Zuschalten des teleoptischen Kanals sind diese unruhigen Zielbegleitungen gut zu beobachten. ) Die Vernichtungszone geht bei Nutzung SBZ , MTI in der Entfernung zurück , dh.wird kleiner.

Bei digitalen Systemen lassen sich Verzerrungen etc. entfernen.

Aber : Bei analogen /digitalen Systemen nimmt die Empfängerempfindlichkeit ab.
Das führt entweder zu Verringerung der Auffassentfernung oder zur Verringerung des Auffassen von Zielen mit kleinerer effektiver Reflexionsfläche.

MTI / SBZ lässt sich in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen nutzen. Ziele lassen sich auch gegen Wolken filtern. Probleme treten durch unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Wolkenteile selbst auf. Möglicherweise lassen sich damit nicht alle Wolkenteile gleichzeitig kompensieren. Ziele hinter oder vor Störungen passiver Art ( Chaff / Düppel , Aerosole und Metallpulver ) lasen sich ebenfalls herausfiltern.

Bei Zielen ,die gegen passive Störungen fliegen lassen sich im teleoptischen Kanal die zusätzliche Ungenauigkeiten der Antennenbegleitung beobachten .Solche passive Störungen verringern ebenfalls die Empfängerempfindlichkeit . Zusätzlich kann die Arbeit der Funkzünder von anfliegenden Fla Raketen innerhalb der Chaff Wolke gestört werden.

Systeme , die Ziele aus Regenwolken filtern , können auch nach dem Prinzip der Polarisationsdrehung ( zirkular ) arbeiten.
Erstaunlicherweise lassen sich Störschutzsysteme gegen passive Störungen auch gegen aktive Störungen einsetzten. So ließen sich mit dem SBZ Rauschstörungen gegen die Raketenleitstation kompensieren. ( Russland , Schiessen 1987 ) Auch die Schaltung MARU ( S 125 NEVA , SA3) ist gegen aktive wie passive Störungen wirksam.

Am Waffensystem PATRIOT gab es lange Zeit ( bis ca. 1996 ) den "Weather Mode" . Hier wurde mit MTI und zirkularer Polarisation Wolken und Regeneinfluss kompensiert.

Trotz Digitalisierung der SBZ / MTI Systeme findet man bis heute mechanische Baugruppen im System :
       Laufzeitketten auf L-C oder Ultraschallbasis (mit Piezogebern )

Der Artikel wurde aus Sicht der bodengebundenen Luftverteidigung und Feuerleitradar geschrieben. Luftraumüberwachungsradar,Flugzeugradar etc. ) können durchaus andere Prinzipien und Verfahren nutzen.
 

  Rechenaufgaben

Der Autor  dieses Artikels hat  Chaff  in  Form von Metallpulver  und  modulierten Rauschstörungen auf
Schiessplatzaufenthalten in Russland  gegen  Feuerleitradar  SA3 selbst  erlebt.  link Schiessen in Russland

 

 © Peter Skarus    Dipl. Ing. ( FH )  2009      www.peters-ada.de