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                                               RADAR 

 

                            Thema: Probleme beim Schiessen in geringen Höhen

 

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                                                          Probleme beim Schiessen in geringen Höhen

 

Ziele in geringen Höhen  reflektieren die vom RADAR kommende HF Energie nicht nur zum RADAR zurück , sondern auch an den Erdboden . Nun gelangen die Zielreflexionen über diesen  Umweg zum RADAR zurück. Wegen der längeren Laufzeit erschient das Zielzeichen in seinen räumlichen Ausmaßen länger und  verzerrt. Durch Phasenveränderung am Erdboden , Fluktuationen mit Phasenveränderungen , Polarisationsfluktuationen , Veränderung der Sende / Empfangsfrequenz und Beugung wird das Zielsignal verzerrt.

Der Flugkörper wird im Ergebnis ungenauer gelenkt, je nach Leitmethode treten zusätzliche Fluktuationslastvielfache während des Fluges auf.    Ein weiteres  Problem ist die Erkennung sich bewegender Ziele    gegen die Reflexionen der Erdoberfläche  . ( örtliche Rose , Bodenclutter )

Über MTI ( moving target indicator , SBZ  Selektion beweglicher Ziele ) werden Ziele , die sich bewegen  ( mit Phasenveränderung )  bearbeitet.  Das Einbringen zusätzlicher Systeme verschlechtert insgesamt die Eigenschaften des Empfängers  ( Empfindlichkeit ) zusätzlich .

Zusätzliche Systeme - wie diese -  verschlechtern die genaue interne  Koordinatenbestimmung   ( Für das  System S 125 NEVA / SA3 als Beispiel   um 30 % )

        

2  Rechteckimpulse  ( Tor 1 und Tor 2 ) stehen auf dem Zielzeichen. Sind beide Flächeninhalte gleich groß , so stehen beide genau auf dem Ziel, ist bei einem der beiden die ( grüne ) Fläche größer erzeugt das eine Regelspannung , die über Verzögerungsschaltung den Impuls verschiebt. An der Rückflanke wird Messimpuls generiert. Dieser stellt für die jeweilige Ebene ( Seite , Höhe , Entfernung ) die Koordinate im RADAR dar.

Bei Nutzung von MTI stellt sich das Zielzeichen verzerrt dar. Zusätzlich gibt es fading. Der Messimpuls steht unruhig und pendelt über dem Zielzeichen.

 

Querverweis :

Ein Exkurs in die Koordinatenerarbeitung 

 

Weitere Probleme sind das Auffassen von tief fliegenden Zielen in der Entfernung . Nach der 4,18 Formel lassen sich Entfernungen für tief fliegende Ziele unter Berücksichtigung der Beugung in Erdnähe berechnen.  ( nein , das ist nicht die 4/3 grafische Diagramlösung der GEAG , Autor )

Für die fliegenden Flugkörper treten die gleichen Probleme auf. Antwortsignale an das RADAR (  BAKE ) werden nicht nur auf dem direkten Weg , sondern auch indirekt über den " Umweg " Erdoberfläche verzerrt. Wegen der Beugung des fokussierten RADARstrahles   ( beam )   wird die Beleuchtung des Ziels zwar gewährleistet , es gelangen " parasitäre " Anteile nach Reflexion am Ziel zum Suchkopf der Rakete.

Probleme ergeben sich für den Funkzünder der Fla Rakete.  Dieser soll nicht auf die Erdoberfläche ansprechen und vorzeitig detonieren. Man hebt die Flugbahn der Flugkörper deswegen an. Beim Angeben der Flugbahn ergibt sich ein erneutes Problem. Zum Treffpunkt wird ständig die genaue Entfernung benötigt. Das Entfernungsfolgesystem kann beim Fliegen durch den Bodenclutter ( Reflexionen an Festzielen , Erdoberfläche )  auf diese aufschalten. Der Flugkörper geht damit verloren. Schiessen ohne Entfernungsbestimmung ist aber möglich. Bei bestimmten Leitmethoden von Fla Raketen  ( ( Dreipunktemethode ) und Schiessen nach dem optischen Kanal wird die Entfernung nicht benötigt. Es besteht aber die Gefahr, das der Funkzünder auf die Erdoberfläche anspricht  .

 

        

Entstehung Spiegelsignal .   Das nachfolgend ankommende Signal wurde am Boden reflektiert : Spiegelsignal

 

Das Schiessen gegen Ziele in geringen Höhen gegen Marschflugkörper birgt weitere  Probleme.

Bei Nichtbeachtung der Fressellzone oder / und Hindernissen im Nahbereich am RADAR kann es für verschiedene  ( ! ) Seitenwinkel unterschiedlich ( ! ) tiefe Auffasszonen geben. Radare ab den 70er Jahren habe für die Nahziel- / Festzielunterdrückung Möglichkeiten diese entfernungsabhängig im Nahbereich zu unterdrücken. Bei ungünstigen Wetterlagen ( Nebel , nasser Boden nach Regen )  verstärken sich diese Effekte  .

Falscher Standort schafft im ungünstigsten Fall eine blinde Zone für tief fliegende Ziele und verschiedene  Seitenwinkel. Abhilfe schafft nur Erhöhung des RADAR oder Änderung des RADAR- Standortes um einige 50  m.  ( praktische Erfahrung am System SA 3 , Autor )  Systeme mit Pulskompression scheinen  dafür eine gewisse Schwäche zu haben.    ( Ludlow,  Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung 

( Ob die Russen bei Ihren ( digitalen ) Systemen  "chirpen " ist dem Autor nicht bekannt.)

In Wüstengebieten ( oä. ) mit starker Abkühlung / Erwärmung der Luft über dem Boden ( nach Beginn der Dämmerung , bzw. Tagesanbruch ) kommt es zur Verstärkung dieser Effekte , der Beam wird zusätzlich gegen die Eroberfläche gebeugt.  ( praktische Erfahrungen Schiessplatz Kasachstan , Autor ) Die Folgeautomatik ( tracking ) kann auf Festziele aufschalten ( bei langsam fliegenden Zielen in geringen Höhen im Clutter  ) . Bodenclutter gelangt zusätzlich in dem Empfangstrakt.

Die Russen haben am SA 3 System ein 2. Folgesystem ( "  Wächterimpulse" ) , die das Entfernungsfenster / Winkelfenster  beim Tracking  " abschotten " und beim Durchflug gegen Bodenclutter verhindern , dass auf Festziele aufgeschaltet wird .

 

   

        

         Das Spiegelsignal verzerrt das eigentliche Zielzeichen . Die Winkelkoordinate wird verfälscht.

 

Weitere Probleme mit Zielen in geringen Höhen beruhen auf der Bestimmung des Erst - und vor allem bestmöglichen Startpunktes  der gelenkten Fla Rakete gegen das Ziel :

Der Vernichtungszone ist ein Bereich der Feuereröffnung vorgelagert : Startzone  . Nach Betrachtung der physischen Parameter : Geschwindigkeit , Höhe  , Kurswinkel und Parameter,  wird unter Berücksichtigung von Leitmethoden und Flugzeit der Rakete das Feuer an einem Punkt im Raum so eröffnet , dass die Vernichtung des Zieles an der fernen Grenze der Vernichtungszone  erfolgt ( optimal ) .

 

Querverweis Peters-ada :

wie werden Koordinaten bestimmt

    

        

        

                Vernichtungszone beim Schiessen gegen tief fliegende Ziele

Beim Schiessen gegen tief fliegende Ziele gehen die Ausmaße der Vernichtungszone stark ( auf 1/3 ) zurück. Feueröffnung ( aus Gewohnheit ) an der alten Grenze der Startzone kann zur Nichtvernichtung des Zieles führen. Die Wahrscheinlichkeit der Zielvernichtung geht aus den vom Hersteller garantierten Vorgaben zurück. Das Feuer kann auf solche Ziele selbstverständlich auch außerhalb der Startzone für diese Vernichtungszone erfolgen. Bei mehreren gleichzeitig anfliegenden Zielen wird man das sogar müssen : die nachfolgenden Ziele kommen immer näher und werden ggf. sehr spät in der Tiefe der VZ bekämpft .

Siehe auch untere Grenze der VZ .    Der Rückgang der VZ   für Ziele unter jamming und chaff verhält sich ( quantitativ ) ähnlich.

 

Es  ist bekannt , dass unter verschiedenen Schiessbedingungen zu diesen physischen Faktoren zusätzliche taktisch - technische Bedingungen das Schießen beeinflussen : unter den Bedingungen der elektronischen Niederhaltung ( jamming ) verringert sich die Vernichtungszone beträchtlich ( Beispiel SA3 / S125 NEVA Luftabwehrsystem : Rückgang auf 2/3 )

Unter Chaff ( es wird unterschieden : vor dem Ziel , innerhalb der Wolke und hinter der Wolke )  verändert sich die Vernichtungszone ( und damit die Vernichtungswahrscheinlichkeit ) .  Für Ziele in geringsten Höhen ( 10 -500 )  geht die VZ auf  1 / 3      zurück.  ( SA 3 )

 

        

Bei Flug durch den Bodenclutter besteht Gefahr, das  das Folgesystem sich auf Festzeichen aufschaltet . Über MTI wird gewährleistet  , dass  nur bewegende Ziele verarbeitet werden. Aber Zielzeichen werden verzerrt und trotz MTI ungenauer getrackt. Die Vernichtungswahrscheinlichkeit wird geringer....

 

Der Autor arbeitete am System SA 3 / S 125 Luftabwehrsystem der NVA . Obengenannte taktisch- technische Probleme waren Schwerpunkt der technischen Ausbildung der Ingenieure am System und konnten  gut am Gerät beobachtet werden . Die Russen lösten so etwas entweder mechanisch ( das ging in diesem Fall nicht ) oder durch Nachdenken mit einfachen Lösungen. So wurde am SA3 Fourieranalyse ( analog ! )  durch eine Schaltung ( MARU ) bewerkstelligt. Der Stromlaufplan erscheint sinnlos und kann nicht funktionieren, erklären konnte es keiner der Ingenieure ( FRID Fla Raketen Ingenieur Dienst ) , aber es funktionierte gegen Ziele in geringen Höhen . Probleme dieser Art beim Handlungen in geringen Höhen treten unabhängig von analogen ( SAM 3 ) oder digitalen      ( PATRIOT , Roland ) Systemen auf.  Bei digitalen Systemen und dicht gepackter Elektronik besteht die Gefahr , dass Wissen technischer Art bei den Entwicklungs-Ingenieuren verbleibt und der kämpfenden Truppe nicht ( mehr ) bekannt werden.

Die genannten Zahlen für die Vernichtungszone / footprint gelten allgemein   . Auf dem Schiessplatz  Ashuluk  ließen sich alle oben erwähnten Effekte am Gerät auch so beobachten. Diese Fakten sind kein Geheimwissen und ( jedenfalls )  Soldaten der FLA RAK der NVA bekannt gewesen. Im wissenschaftlichen Studium der Fla Offiziere wurden solche Themen in Vorlesungen bearbeitet und im praktischen Dienst beachtet. Das war täglich Brot  Handwerkszeug eines Feuerleitoffiziers .

 

Autor : Peter Skarus      Dipl. -  Ing. ( FH )                © Skarus    2010     www.peters-ada.de 

 

 

4,12 Formel

 

Zur groben Berechnung der Auffassmöglichkeiten von RADAR -Systemen  gegen Luftziele wird die Grundgleichung der Funkortung verwendet.

2 Wege Ausbreitung , Entfernung , Reflexionsfläche am Ziel , Sendeleistung der Antennen und Antennengewinn sind grundsätzliche Angaben zur Berechnung.

Für Ziele in geringen Höhen  lässt sich die 4,12 Formel verwenden . Diese Formel wird bereits in der Einsatzfibel für Funkmessgeräte für das deutsche FREYA Radar beschrieben . ( 1942 ) siehe hier .

Ohne Berücksichtigung der der Angaben für die Grundgleichung der RADAR Ausbreitung wird nur noch Antennenhöhe , ggfs- Aufschüttung und Zielhöhe betrachtet. Die 4,14 Formel ist in der englischsprachigen Literatur als 4/3 Diagramm bekannt ( grafische Lösung )

                                                                                   

E   Entfernung Auffassen Ziel in Höhen kleiner  1° Höhenwinkel

Hz   Höhe des Ziels in m  über Grund

Ha  Höhe Antenne , zusätzlich kann man Aufschüttung ; Masthöhe etc . eingeben

Ergebnis = Km

 

Je nach Wetterbedingungen geht der Faktor 4,12 bis  4,23 ( Nasse , feuchte Obertfläche ) Durch Beugung geht die Auffassentfernung zurück. Der Wert 4,12 gilt für das mögliche  Minimum . Bekannt ist , dass bei starker Abkühlung de Umgebungstemperatur in Wüstengebieten die örtliche Rose ( pending , groundclutter ) sehr stark zunimmt. Die abgestrahlte HF " schmiegt " sich ( wird gebeugt ) an die Erdoberfläche.

Die Fresnell -Zone wird durch diese Formel nicht abgebildet. Im Nahbereich treten bei Abstrahlung in geringen Höhenwinkeln zusätzliche Minima ( Auslöschungen ) auf. Die Positionierung solcher RADAR Systeme gegenüber Hindernissen im Nahbereich in Verbindung mit starken Temperaturabkühlungen oder Regen ( Nieselregen ) ist sehr wichtig. In der Praxis am RADAR System werden in bestimmten Seitenwinkeln keine Ziele empfangen. Für den Operator am System ist das nicht ersichtlich .