שטח חתך מכ"ם

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
דיאגרמת שח"ם

שטח חתך מכ"ם, בראשי תיבות שח"םאנגלית: Radar Cross Section - RCS), הוא המידה של ההד (ההחזר) המכ"מי של עצם או מדד הגילוי של העצם על ידי מכ"ם. כאשר גלים אלקטרומגנטיים משודרים לעבר מטרה מסוימת, רק חלק קטן מהקרינה מוחזר על המכ"ם. שח"ם נמדד בדרך כלל ביחידות של מטר רבוע. ידיעת השח"ם קריטית בפיתוח מכ"מים וכלים חמקניים, ובפרט מטוסים חמקניים. השח"ם של כלי או פלטפורמה מסוימים נשמר בסוד בדרך כלל. לשח"ם יש שימושים בכל התחומים הקשורים למכמ"ים ובהם שח"ם של ענני גשם בחיזוי מזג אויר.

הגדרה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אנטנת ראדאר

הגדרת משוואת שח"ם :

P_r = {{P_t G_t}\over{4 \pi r^2}} \sigma {{1}\over{4 \pi r^2}} A_{eff}

כאשר :

דוגמה לשח"ם של מטרה מורכבת: שני כדורים במרחק זה מזה[עריכת קוד מקור | עריכה]

נחשב את השח"ם של מטרה מורכבת (complex target) "פשוטה" באופן יחסי המורכבת משני אובייקטים שווים בגודלם ואיזוטרופיים (כדורים) שמופרדים זה מזה במרחק l. פיזור איזוטרופי פירושו שהשח"ם של כל גוף לא תלוי בזווית הראייה (viewing aspect). ההפרדה l קטנה מ-c\tau/2 כש-\tau הוא האורך הזמני של פולס מכ"ם. בנוסף נניח ש-l<<R כש-R הוא המרחק לאמצע הקו המחבר בין הכדורים. עוצמת ההחזרה המתקבלת ממטרה כזאת היא הסכום הפאזי של החזרות משתי הכדורים. הווה אומר, המתח החשמלי המתקבל במקלט המכ"ם הוא מהצורה: V = V_1 + V_2 = K\sqrt{\sigma_0}cos(\phi_1) + K\sqrt{\sigma_0}cos(\phi_2), כאשר \phi_2 ו- \phi_1 הם הפאזות של ההחזרות התלויות במרחקים R_1 ו-R_2 מאנטנת המכ"ם אל כל אחד מהכדורים, \sigma_0 הוא השח"ם של כל אחד מהכדורים ו-K הוא קבוע התלוי בפרמטרים שבמשוואת המכ"ם. לכן:

V = K\sqrt{\sigma_0}(cos(4\pi/\lambda(R - l/2sin\theta)) + cos(4\pi/\lambda(R + l/2sin\theta))).

מטריגונומטריה: cosA + cosB = 2cos ((A+B)/2)cos ((A-B)/2) ונקבל אחרי פישוט:

\sigma_\theta = 2\sigma_0(1 + cos (4\pi/\lambda*lsin\theta)).

\sigma_\theta יכול להשתנות כתלות בזווית ממינימום של אפס למקסימום של 4 פעמים שטח חתך המכ"ם של כל אחד מהכדורים האינדיבדואליים. גרף של \sigma_\theta בקואורדינטות פולריות נראה כמו פונקציית "פרח". מספר ה-"עלים" של הפרח תלוי בתדירות המכ"ם המשדר (באורך הגל של הקרינה). גרף זה עוזר להבין את תופעת הנצנוץ (scintillation) המתרחשת בתדרים גבוהים במיוחד כתוצאה משינוי קטן באוריינטציה של המטרה. דוגמה פשוטה זו עוזרת להדגים את תלות גרף השח"ם בתדירות במטרות מורכבות בהרבה. דבר אחד שלא נלקח בחשבון בחישוב הזה הוא החזרות פנימיות (interreflctions) שמתרחשות בתוך המטרה ונשלחות חזרה אל אנטנת המכ"ם ובכך מעלות את השח"ם. בדוגמה הזאת, השפעת החזרות אלו זניחה, אך במטרות רציפות כמו מטוסים החזרים אלו יכולים להיות משמעותיים.

השח"מה - הורדת השח"ם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הורדת השח"ם קריטית לפלטפורמות צבאיות מכיוון שזה מוריד את הסיכוי שלהם להתגלות, ולכן מגדיל את הסיכוי שלהם לשרוד. בפרט הקטנת השח"ם מקטינה את הטווח שבו כלי אווירי או כלי שיט יתגלה על ידי כלי טיס או שיט אחרים או מכ"מים קרקעיים.

טיפול צורני[עריכת קוד מקור | עריכה]

טיפול צורני הוא שינוי המבנה או הצורה של דפנות הכלים כך שהחזרת המכ"ם שלהם תהיה בעיקר בכיוון ששונה מכיוון השידור. בדרך כלל יש כיוון שמטופל יותר מהאחרים כדי ליצור "חרוט של שקט" בכיוון הטיסה כלומר כיוונים בהם השח"ם נמוך במיוחד.

ניתן לבחין בקלות בטיפול צורני במטוסים חמקניים כמו המטוס החמקן F-117 שתוכנן בשנות ה-70 מכוסה במשטחים ישרים שנועדו להחזיר את החזרי המכ"ם לכיוונים אחרים. B-2 שתוכנן מספר שנים מאוחר יותר, בעל הרבה יותר משטחים ויכולת שליטה טובה יותר בכיווני ההחזרה. ההבדל בין שני המטוסים נובע בעיקר בכוח המחשוב שהשתפר בינתיים. ניתן לראות המשך המגמה של טיפול בשח"ם במטוסים מתקדמים כגון ה-F-22 או מטוס ה-JSF.

ביטול אקטיבי[עריכת קוד מקור | עריכה]

השיטה השנייה היא שידור אות מכ"ם חזרה לכיוון המכ"ם בעוצמה זהה ובפזה הפוכה ובכך לנטרל את האות המוחזר. לשם כך נדרש לדעת את מאפייני השידור וההחזרה בצורה מושלמת כדי ליצור התאבכות הורסת. מעבר לקושי בהבנת האות המשודר נדרש כוח חישוב רב כדי לנבא את המשך ההחזרה והשתנות האות בזמן בפרט תוך כדי תמרונים.

טיפול משטחי RAM[עריכת קוד מקור | עריכה]

במידה וידוע תדר המכ"ם המאיים בצורה טובה ניתן לצפות את המשטח עם חומר אשר מקטין מאוד את ההחזר בתדר המבוקש. ניתן להשתמש בשיטה זו גם כשדרוג למטוס קיים וגם כחלק מתהליך היצור.

ישנן שתי שיטות לטיפול משטחי:

  • רזוננטי - עובי הציפוי הוא כרבע אורך גל של האות. האות מוחזר גם מהציפוי וגם מהמשטח ולכן שני האותות מתאבכים התאבכות הורסת ומבטלים זה את זה.
  • לא רזוננטי - משתמשים בציפוי בעל תכונות של החזרה דיפוסיבית וההחזרה היא פחות כיוונית - יש בליעה מוגברת במשטח עצמו. בדרך כלל מיסוך על ידי חלקיקים בגודל של אורך הגל. היתרון המרכזי של הטכניקה הלא רזוננטית היא אפקטיביות ברוחב פס גדול יותר, במחיר של יעילות בינונית.

שח"ם ביסטטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

דיאגרמת שח"ם של עננים

השח"ם שהוזכר עד כה הוא בעצם שח"ם מונוסטטי כלומר האנרגיה שחוזרת לכיוון המשדר אולם במכ"ם ביסטטי המקלט והמשדר אינם בהכרח באותו המקום ולכן שיטות הורדת השח"ם אינן יעילות, וצריך לחשב או למדוד את השח"ם עבור זויות שונות בין המקלט המשדר והמטרה.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

.