Un buscador de monopulso inverso es un tipo de localización por radar semiactiva que ofrece ventajas significativas sobre los diseños anteriores. El sistema requiere componentes electrónicos que puedan comparar tres señales a la vez, por lo que este diseño no fue prácticamente posible hasta principios de la década de 1970. Uno de los primeros ejemplos fueron los misiles aire-aire R-40 de la Unión Soviética utilizados en el MiG-25 P introducidos en servicio en 1970 y el misil Skyflash de la RAF introducido en 1978, una adaptación del AIM-7 Sparrow que reemplazó el buscador Raytheon original con un modelo monopulso de Marconi , seguido de una conversión muy similar deSelenia para el italiano Aspide . La USAF adoptó una tecnología similar en el modelo M del AIM-7 Sparrow , y estos diseños son universales en los diseños semiactivos de hoy.
Concepto
Escaneo cónico
Para localizar un objetivo, un buscador semiactivo se basa en el reflejo de las señales de radar que proporciona el avión de lanzamiento. Uno puede visualizar dicha señal como un reflejo en forma de cono del objetivo, y el misil verá esta señal si está en algún lugar dentro de ese cono. Para acercarse al objetivo dentro del rango letal de su ojiva, el misil necesita alguna forma de distinguir dónde está el objetivo dentro de esa área en forma de cono.
La solución tradicional a este problema es utilizar un escaneo cónico . En este sistema, el receptor no está conectado a una sola antena receptora, sino a dos, apuntando ligeramente a cada lado de la línea central del misil, o boresight . Están dispuestos de modo que la señal sea más fuerte si el objetivo se ubica directamente a lo largo de una de estas dos líneas de disparo . Si el objetivo está a un lado, digamos el derecho, la señal de la antena derecha será más fuerte que la izquierda.
El misil puede guiarse a sí mismo girando hacia la más fuerte de las dos señales, y cuando apunta directamente al objetivo, las dos señales se volverán iguales. Para guiar en dos dimensiones, la antena se hace girar. En cualquier instante dado, las dos antenas pueden estar horizontales y el buscador ordenará un giro a la izquierda o derecha hacia el objetivo; un instante después estarán verticales y ajustarán el vuelo hacia arriba y hacia abajo. De esta manera, el misil busca su objetivo en un rápido movimiento circular. Por lo general, esto se suaviza en el sistema de control para proporcionar entradas de control constantes.
Existen numerosos problemas con este método de seguimiento. Por un lado, se basa en que la diferencia en la intensidad de la señal entre las dos antenas se debe únicamente a la posición del objetivo dentro del haz. Hay varias razones por las que este podría no ser el caso, por ejemplo, cuando el objetivo vuela bajo la lluvia.
Este problema se agudiza a medida que el misil se acerca al objetivo. A corta distancia, la antena comienza a ver solo partes de la aeronave mientras gira. Por ejemplo, cuando la antena está en la posición de las 12 en punto, puede recibir un fuerte retorno de la cola vertical del avión, pero cuando llega a la posición de las 3 en punto, el reflejo del ala puede dominar. Durante el período de una rotación completa, la señal ahora es muy variable, un efecto conocido como destello . Este efecto limita la precisión de este método a unos 10 metros (33 pies) en el mejor de los casos, lo que exige que los misiles con un buscador de este tipo tengan ojivas muy grandes.
Otro problema grave es que el buscador no puede distinguir entre una señal que se refleja en la aeronave y una que se refleja en otros objetos. Este no es un problema importante en el combate uno a uno a gran altura, pero si el misil se dispara a un objetivo debajo del avión de lanzamiento, eventualmente se acercará a un punto en el que ya no podrá distinguir entre los reflejos del avión y el suelo a su alrededor. Como el terreno es mucho más grande que un avión, esta señal puede abrumar al buscador siempre que se esté utilizando a bajas altitudes. Esto se puede abordar hasta cierto punto utilizando una " puerta de alcance , que silencia las señales fuera de una distancia seleccionada, pero esto tiene problemas cuando el alcance al objetivo y al suelo es el mismo".
Además, la aeronave objetivo puede liberar pulsos aleatorios de señal que tendrán el mismo efecto que un destello, confundiendo al buscador que ve tanto la señal reflejada como las del bloqueador sin forma de distinguirlas. Esto hace que estos buscadores sean muy fáciles de "atascar". Chaff, en cambio, crea múltiples señales en la vista del radar, una vez más dejando al buscador sin forma de distinguir entre ellas.
Técnica de monopulso inverso
Una forma de evitar muchos de estos problemas es utilizar la técnica del radar monopulso . En estos sistemas, la señal del radar se divide en dos antes de enviarse a las antenas. Las dos rutas incluyen alguna forma de codificación que permanece intacta después de reflejarse en el objetivo. La polarización es una solución común. Luego, la señal se vuelve a mezclar y se envía fuera de la antena.
Dos antenas reciben la señal mixta después de reflejarse en el objetivo. Luego, los filtros vuelven a dividir la señal recibida en dos componentes, y se puede hacer una comparación de las intensidades relativas como antes. Sin embargo, si las señales son direccionales, como en el caso de la polarización, no es necesario girar la antena; la diferencia entre las señales se puede utilizar para determinar la direccionalidad. En los sistemas del mundo real, se utilizan cuatro antenas, dos para comparar izquierda-derecha y dos para arriba-abajo.
La principal ventaja de esta técnica es que la reflexión desde el suelo aleatoriza la polarización de la señal. Algunos se devolverán con la polarización "adecuada", pero la gran mayoría acabará siendo filtrada en los receptores. Aunque la señal devuelta por un avión objetivo puede ser pequeña en comparación con la reflexión total del suelo, después de filtrarla se vuelve visible nuevamente. Esto permite que tales radares rastreen objetivos debajo del caza, dándole capacidades de "mirar hacia abajo, derribar".
El filtrado también hace que sea mucho más difícil que las contramedidas electrónicas funcionen de manera eficaz. Dado que solo la señal con la polaridad correspondiente pasará a través de los filtros, normalmente se filtrarán los pulsos no polarizados típicos. Para trabajar contra un radar de este tipo, el bloqueador tiene que igualar la polarización de la señal o transmitir tanta señal que al azar tenga suficiente energía con la polarización correcta para atravesar los filtros.
Finalmente, el destello se reduce significativamente. El destello ocurre porque las antenas son sensibles en una sola dirección a la vez y, a medida que giran, ven señales de diferentes partes de la aeronave. Los receptores de monopulso no giran y ven el retorno completo en todo momento. Aunque todavía ven diferentes intensidades de señal desde diferentes ubicaciones, esto no cambia a medida que el misil se acerca a su objetivo, por lo que no se le ordena continuamente al misil que cambie de dirección. En las pruebas, la mayoría de los misiles Skyflash impactaron directamente en el avión objetivo, en comparación con la solución de escaneo cónico del AIM-7 original que llevó el misil a una distancia de 20 a 30 metros (66-98 pies). Además, fue capaz de atacar aviones que volaban a 1000 pies (300 m) de altitud, un límite seleccionado para permitir que las cámaras de seguimiento vean el objetivo. Estas pruebas demostraron que no existía un límite de altitud inferior práctico para la técnica.
La desventaja del buscador de monopulso inverso es doble. Por un lado, requiere que el radar en la plataforma de lanzamiento tenga codificación de monopulso, o no habrá señal direccional para que el buscador la procese. Esto vincula dichos misiles a sus aviones de manera más estrecha que los sistemas de escaneo cónico más generalistas que se pueden usar con cualquier radar que el buscador pueda sintonizar. Más importante aún, el buscador es más complejo y requiere más componentes electrónicos, lo que no era posible en la era de electrónica del tubo de vacío y solo se hizo práctica en la década de 1970. Por ejemplo, el receptor Skyflash tenía una sola antena fija, pero requería cuatro receptores, uno para cada "canal", así como electrónica de comparación para generar tres señales, una con la suma de todas las señales y dos con las diferencias.
Referencias
- Richardson, Doug (9 de abril de 1977). "Sky Flash Countdown" . Vuelo internacional . págs. 894–896.