Si un avión furtivo solo es detectable como una pequeña firma de radar, ¿por qué su velocidad no sería un regalo muerto?

Como otros han señalado, el desorden eliminaría esos pequeños rendimientos.

Pero no todos los radares funcionan de la misma manera. Si estaba utilizando un radar sobre el horizonte, entonces las cosas se ven muy diferentes.

Un radar sobre el horizonte (OTHR) funciona transmitiendo a la ionosfera, que es como un espejo para señales de radio que comienzan a 50 km por encima de la superficie de la tierra. Esta señal luego rebota, golpea la enorme superficie superior del avión ‘sigiloso’, rebota de regreso a la ionosfera y luego nuevamente al radar.

Esta imagen de Lockheed Martin muestra esto:

Fuente: Jindalee Operational Radar Network

Como beneficio adicional, estos radares operan en la banda de HF (3-30MHz) en oposición a las regiones de GHz utilizadas por los radares regulares. Las pinturas absorbentes de radar utilizadas en aviones furtivos son menos efectivas a estas frecuencias, lo que las hace más visibles.

Se utiliza una enorme cantidad de potencia informática para comparar la señal de retorno con la señal transmitida, para detectar el retraso entre el envío y la recepción (por lo tanto, la distancia) y el cambio de frecuencia (que da la velocidad hacia el radar). Debido a que este análisis se realiza en muchos receptores a la vez, cualquier cosa ‘real’ comienza a sobresalir del ruido.

Entonces, si el sigilo tiene una efectividad limitada contra los radares OTHR, ¿por qué no todos los usan? En primer lugar, deben estar en zonas muy desiertas (¡como desiertos!) Para evitar interferencias. En segundo lugar, tienen rangos mínimos bastante largos debido a ese viaje diagonal a la ionosfera (no se puede ir directamente hacia arriba, ya que la RF simplemente sale al espacio, es más como rozar una piedra en el agua). Estos podrían ser cientos de kilómetros, por lo que este no será un radar de orientación.

El enorme alcance que se puede lograr también permite cubrir vastas áreas, por ejemplo, el radar australiano JORN tiene un alcance estimado de 3.000 km y una cobertura de 37.000 km2. Fuente: Jindalee Operational Radar Network (wikipedia).

Muchas buenas respuestas aquí, así que lo mismo ocurre con todas las personas que discuten sobre señal a ruido y cosas así.

Sin embargo, el que hace la pregunta tiene un buen punto: la velocidad es un discriminador para la detección de radar, especialmente cuando se obtiene un radar más avanzado que realiza el procesamiento Doppler de pulso.

Los otros respondedores han identificado el desafío con la detección de radar, hay muchas otras “cosas” que proporcionan reflejos de radar y dificultan la detección de su señal. Pero para usar una terminología precisa, esas cosas son todo desorden , no ruido. El ruido es la señal blanca aleatoria, no coherente, introducida al tener componentes electrónicos en su circuito, todos los cuales exhiben ruido térmico. El desorden es la energía de RF que se refleja de manera coherente en el receptor desde el entorno o los objetivos que no son de interés. El desorden plantea un desafío porque es coherente, lo que significa que mantiene la fase de la forma de onda transmitida y se comprimirá mediante un filtrado combinado. Por lo tanto, el desorden experimenta las mismas ganancias de relación señal / ruido en su sistema a través de amplificadores y filtros de compresión de pulso que su objetivo. La detección de objetivos por encima del desorden es un problema crítico en los radares. Pero la cancelación del desorden es la razón principal por la que se realiza el filtrado Doppler con algo llamado procesamiento Pulse Doppler.

Esta imagen muestra algo llamado mapa Doppler de rango. El eje horizontal es el rango, el eje de inclinación es la velocidad de rango (+/- Doppler, el centro es 0 Doppler), y el eje vertical es el nivel de potencia de la señal.

Observe que en los bordes superior e inferior del eje de inclinación (Doppler) hay una gran cantidad de potencia de señal. Esto es desorden . Este gráfico, en particular, es el desorden del mar, por lo que se extiende a velocidades más altas. Sin embargo, una vez que superas +/- 40–50 m / s, por ejemplo, no hay nada. No hay nada que refleje energía que tenga un espectro Doppler que supere los 50 m / s. Lo que esto hace es separar el desorden y ahora la detección se realiza por separado para cada contenedor Range-Doppler. Mientras su objetivo esté volando más rápido que el desorden (y no caiga en una situación de ambigüedad Doppler), el procesamiento de Doppler de pulso reduce efectivamente su piso de detección a ruido puro , sin desorden (menos unas pocas pérdidas de procesamiento de dB).

Entonces que hace esto? Bastante mucho en realidad.

Digamos que un avión furtivo reduce su RCS a un centímetro cuadrado o algo así de ridículo. Obtener suficiente potencia de este objetivo para detectarlo por encima del nivel de desorden (sin un procesamiento Doppler especial) será muy difícil, especialmente si el objetivo está volando a baja altura. Pero si separa el desorden porque tiene un espectro Doppler diferente y realiza la detección únicamente contra el ruido, ahora este es un problema manejable. El avión sigiloso no se detectará a 100 millas, pero un radar de búsqueda / seguimiento de alto rendimiento probablemente todavía podrá detectar este avión a tiempo para iniciar algún tipo de respuesta de autodefensa.

Entonces, ¿un avión sigiloso aún es difícil de detectar? Sí. Seguro. La tecnología Stealth produce características RCS muy bajas.

¿Ayuda la velocidad? Sí, sin duda, sobre todo si el radar emplea MTI o el procesamiento Pulse Doppler más avanzado. La detección y el seguimiento sin duda serán más confiables con Pulse Doppler que sin él.

Usemos una bandada de pájaros como ejemplo. Esto es de alto nivel para no revelar ninguna información ‘secreta’.

En la detección por radar, las aves, los insectos, la lluvia y las hojas se clasifican como objetivos ‘volumétricos’, lo que significa que debe haber una cantidad de aves y que esas aves deben estar muy cerca unas de otras para que el radar detecte esa masa o rebaño. Si un ave individual abandona la bandada, el radar no detectará esa ave.

Digamos que sintonizas tu radar para detectar aves individuales, ya sea en una bandada o no. En este punto, podrás discriminar y rastrear a cada ave en términos de altitud, velocidad y rumbo. Las tres resoluciones de objetivos más comunes.

El problema que los cuerpos observables de radar bajo, también conocido como ‘sigiloso’, representan para el 99.999% de los sistemas de radar que existen, es que el avión ‘sigiloso’ YA está eliminado por el radar como parte del desorden. El desorden, o ruido, son señales no deseadas, que incluyen incluso la radiación de fondo cósmica (CBR). Cada sistema de radar tiene un umbral de rechazo de desorden, de lo contrario, el alcance se llenaría de objetivos, ya sea que cada objetivo sea válido o no.

El desorden es específico del diseño de un sistema de radar. Si diseña un radar específicamente para cuerpos metálicos, como un avión, las bandadas de pájaros deben ser rechazadas como desorden. Los fenómenos meteorológicos también deben ser rechazados como desorden. Esencialmente, lo que es basura de un hombre (desorden) es el tesoro de otro hombre.

Entonces, si desea detectar y rastrear un avión ‘sigiloso’ basado en la velocidad del aire, primero debe reducir su umbral de rechazo de desorden para detectar casi todo en el cielo. Entonces debe tener suficiente potencia de procesamiento para calcular CADA retorno (eco) para el componente de velocidad aérea con el fin de determinar qué objetivo viaja como un gorrión, que es alrededor de 20-30 mph, y que viaja a varios cientos. Obviamente, el objetivo que viaja a varios cientos de mph debe ser el avión ‘sigiloso’.

El problema del poder de procesamiento es el ancho del haz del radar.

El ancho de haz es igual al volumen del cielo en el que se está trabajando. Su ancho de haz operativo puede abrumar su poder de procesamiento para detectar ese avión ‘sigiloso’. Pero si reduce su ancho de haz, sacrificará el volumen, lo que significa que con el tiempo, ese avión ‘sigiloso’ tal vez salga de la sección del cielo que está asignado para monitorear.

Los anchos de haz de trabajo son generalmente alrededor de 3-5 grados. Eso significa que a medida que el rayo del radar atraviesa esa sección del cielo, solo se trabajarán los objetivos (ecos) dentro de ese corte de 3-5 grados. Hay otros problemas como celdas de resolución o doppler que se vuelven más complejos a medida que se procesan más y más objetivos.

La baja capacidad de observación del radar, también conocida como ‘sigilo’, plantea problemas tácticos importantes para la defensa. Los rusos pueden alardear sobre las longitudes de onda largas y lo que no, pero las longitudes de onda más largas significan una mayor potencia, lo que significa que el radar de búsqueda está esencialmente llamando su propia posición a los atacantes ‘furtivos’. Los rusos y los chinos hablan de longitudes de onda largas como si los estadounidenses no conocieran los principios básicos de detección de radar.

Pero en lo que respecta a la USAF, no nos importa lo que afirman los rusos y los chinos. Estamos perfectamente bien si ellos y sus clientes creen que las longitudes de onda largas son la solución.

La respuesta breve es: para calcular la velocidad del objeto, primero debe poder “verlo” (en el sentido del radar, por supuesto), pero si el objeto devuelve una señal muy pequeña, no se distinguiría como una antena “. objeto de interés “. Sería indistinguible dentro del desorden de fondo y cualquier procesador de señal lo descartaría como un posible no evento.

Pero sí entiendo su argumento en el sentido de que deberíamos tener un radar que “vea” que todo lo analiza todo y adopta un régimen de procesamiento que asume que todo es un objeto de interés. De esta manera, cada señal de retorno pasaría a través de un filtro de “interés” (en el sentido de qué tan probable es que esta señal sea un OOI). Le daremos un subconjunto de 10 grados donde cada grado dentro del subconjunto tiene un especial rol de monitoreo y análisis exclusivo de ese subconjunto.

Ahora tenemos que definir la primera etapa, luego la segunda, la tercera, hasta la saciedad … cada etapa agrega o resta un “grado” de certeza en cuanto a si esto es un “algo” que debería interesarnos (OOI). Entonces, estas etapas han reunido una poderosa colección de “podría ser” OOI. Los almacenamos junto con su rango, rumbo, etc. y luego los buscamos (todos) nuevamente dentro del siguiente pulso. Probablemente repetiríamos esta etapa varias veces almacenando resultados positivos de manera contigua y buscando cambios específicos en el rango, rumbo y ahora, una variación de ángulo y velocidad.

Hay varios problemas asociados con esta idea. La cantidad de material reflectante que existe es enorme. Necesitaríamos una computadora rápida (esta aplicación es perfecta para el procesamiento en paralelo), o una frecuencia de pulso más lenta. Memoria rápida, transporte rápido todo rápido (bueno, hasta que pudiera hacer las sumas, tal vez un simple escritorio haría todo el trabajo). Podría ser excelente para una tesis o (cómo detecté los bombarderos furtivos rusos antes de que despegaran).

Me encantaría tener esto en mi plato como proyecto, ¿alguien por ahí?

El radar puede tener filtros que eliminan objetos pequeños para reducir el desorden de fondo. Además, para obtener velocidad, debe rastrearlo durante un breve momento o de un punto a otro y el radar puede perder su imagen. Además, no todos los radares no pueden ver las imágenes para poder detectarlas. Creo que los países tienen sensores de sonido para que un avión pueda ser detectado y rastreado por el sonido y también por las firmas de calor. Leí que la enorme firma acústica del bombardero turbohélice ruso de largo alcance es tan ruidosa que los subs pueden detectarla. Recuerde que la tecnología “sigilosa” es solo para hacerla más difícil, no imposible. Un bombardero B-2 es difícil de ver visualmente cuando se aleja o se dirige hacia usted porque es muy delgado. Sé que te vi volar. Se consideraba que el Vulcan B.2 británico (¡sí B-2!) Tenía una pequeña sección de radar. Observe los motores internos y no tiene una estructura de cola horizontal mucho antes de que se hablara de la tecnología sigilosa.

“A pesar de haber sido diseñado antes de que una sección transversal de radar bajo (RCS) y otros factores de sigilo fueran siempre considerados, una nota técnica del Royal Aircraft Establishment de 1957 declaró que de todos los aviones estudiados hasta ahora, el Vulcan parecía, con mucho, el eco de radar más simple objeto, debido a su forma: solo uno o dos componentes contribuyeron significativamente al eco en cualquier aspecto, en comparación con tres o más en la mayoría de los otros tipos “. de Wikipedia (también lo son las imágenes).

Curiosamente, ha habido algunos intentos de usar frecuencias de radar muy específicas (que generalmente tienen mucho ruido en su señal de objetos pequeños) junto con supercomputadoras para intentar hacer algo como esto, pero se considera extremadamente poco confiable y generalmente se cree que ser virtualmente imposible de lograr …

¿Por qué? ¿Alguna vez ha ampliado un video grabado con una cámara de visión nocturna barata?

Hay mucho “ruido” en ese tipo de video, y puedes ver esto porque muy pocos de los píxeles permanecen iguales de un cuadro a otro. Cada punto (incluso en objetos fijos) parece estar constantemente “parpadeando”.

Si intenta utilizar ese video de visión nocturna para “detección de movimiento”, rara vez funciona bien. La computadora identifica cada píxel cambiante como “movimiento” incluso si es solo un ligero cambio en el sombreado del fondo.

En cierto modo, sucederá lo mismo si intentas usar el radar de esa manera.

En el radar, esto

tiene la firma de radar de un objeto de una facción de una pulgada de tamaño.

¿Tienes alguna idea de la cantidad de basura que hay en el aire que tiene menos de una pulgada de tamaño? Quiero decir que a esa escala verás cada nube de nubes, gotas de lluvia, pájaros, insectos, etc. en la pantalla de tu radar. Peor aún al ver algo tan pequeño cuando está muy lejos, terminarás captando señales de cosas que son mucho más pequeñas cuando está más cerca de la estación de radar.

Simplemente no hay una forma razonable de detectar la pequeña señal de un luchador sigiloso cuando casi siempre está rodeado de todo ese ruido (en ingeniería lo llamamos “Relación señal / ruido”).

Si no puede separar la firma de radar única de cada objeto individual en la señal de radar, ni siquiera puede comenzar a rastrear la velocidad de cada objeto.

Así que todo parece estático; Realmente no se puede rastrear la velocidad de una pequeña cantidad de estática en una imagen más grande de estática.

Hay otras formas, significativamente menos dolorosas, de desollar a este gato …

No lo haría Aparentemente, los radares modernos pueden ver nubes, una bandada de pájaros y toda la basura que hace que apuntar sea más difícil. Por lo tanto, lo eliminan automáticamente y lo vuelven sin importancia.

Echa un vistazo al derribo bien documentado de un F117 el 27 de marzo de 1999 sobre Serbia. A pesar de ser avanzado, fue derribado por el cohete “NEVA” de la era soviética modificada, considerado inútil. La forma en que lograron esto fue modificando un radar a longitudes de onda largas, haciendo que el avión fuera bastante brillante cuando se abrieron las puertas de la bahía de bombas. Es un ejemplo de que la tecnología sigilosa es casi infalible. Según algunas fuentes, uno fue derribado y otro sufrió daños irreparables durante 3 meses de bombardeo. Supongo que en ese momento dejaron de enviarlos, ya que Serbia tenía el secreto de cómo encerrarse en un caza furtivo, y las puertas de la bahía de bombas no eran realmente algo que no se pudiera usar para evitar el bloqueo.

Con la vieja tecnología de radar analógico, se filtraron muchas cosas poco interesantes. Con esos artículos, el avión sigiloso también se filtró. Principalmente porque su teléfono móvil actual tiene mucha más potencia de procesamiento que cualquier avión que tuviera en los años 80 y posteriores. Y no era práctico digitalizar el proceso en la medida en que se hace ahora.

Ahora estamos obteniendo más sistemas digitales donde la digitalización ocurre más cerca de los receptores de radar. Estos son los radares AESA. Esta tecnología también se utiliza en los nuevos sistemas de guerra electrónica. De hecho, un luchador sin radar AESA y equipo EW no es compatible en estos días. Y sospecho que en las sesiones informativas confidenciales, dirán a qué distancias pueden detectar el F-22 y el F-35. El B-2 podría ser más difícil.

Si un avión furtivo solo es detectable como una pequeña firma de radar, ¿por qué su velocidad no sería un regalo muerto?

Sigilo significa que se han tomado medidas para garantizar que la energía del radar reflejada sea demasiado débil para ser detectada. Si no se puede detectar, entonces el radar no puede hacer ninguna discriminación basada en la velocidad. En efecto, el objetivo es invisible. La velocidad por sí sola no puede hacer que un objeto sea visible.

Como analogía, imagine sentarse en las gradas en un evento de NASCAR mirando a diez autos acercarse a gran velocidad por la pista. Ahora imagínese en el mismo asiento viendo diez mosquitos correr por la pista a velocidades similares. ¿Los ves?

No soy un experto, pero déjame intentarlo.

Míralo de esta manera. Cuanto más pequeño es el tamaño de la firma del radar, más corto es el rango en el que se puede detectar. Si, por ejemplo, un radar específico puede detectar que hay un objeto del tamaño de un pájaro que se mueve rápidamente a unos 10 kilómetros, es inútil si el avión ya lanzó municiones a 11 km y ahora se está alejando

No se puede determinar su velocidad, porque un retorno de radar sigiloso típico sería irregular. Para calcular la velocidad se requiere un patrón. El F-35, por ejemplo, no fue diseñado para ser invisible al radar, sino para destruir patrones regulares en su retorno de radar. Dado que el cielo está lleno de pequeños objetos que devuelven energía irregular, la idea de “sigilo” es hacer que el enemigo trabaje duro para determinar qué es una partícula de agua y qué es un avión de combate, mientras emite enormes cantidades de energía de radar al avión sigiloso. ellos están buscando.

Como la pregunta era sobre la velocidad, una nota sobre el cambio de frecuencia.

El eco tendrá una frecuencia. cambio que es posible usar para la detección. Sin embargo, para que sea utilizable, el objeto debe acercarse rápidamente en comparación con el ancho espectral de la señal de radar (para una señal no modulada, una transmisión corta tiene un amplio espectro). La tecnología de radar ha utilizado señales amplias, ya que permite la identificación precisa del objeto reflectante y su ubicación, y es más difícil de bloquear.

Solo mis pocos bits (casi sin relación con la pregunta) hay una mejor manera de detectar el avión Stealth que usando su radar: usando su radar: https://en.wikipedia.org/wiki/VE …

Puede implementar una red de sensores pasivos que escuche los radares utilizados por los aviones Stealth y los detecte.

Para evitar ser engañados por contramedidas, las computadoras conectadas a un radar intentarán filtrar la basura. Entonces, si tiene un radar configurado para detectar un pidgin que se mueve a 400 MPH que lo abrirá a señuelos, así como a una cabeza en B-2.