Skuteczna powierzchnia odbicia obiektów radiolokacyjnych

fluktuacja sygnału echa

Dla określenia zasięgu radaru niezbędna jest między innymi ilościowa ocena intensywności sygnału odbitego od obiektu. Na rysunku przedstawiono charakterystykę mocy sygnałów odbitych przez bombowiec, otrzymaną w sposób doświadczalny przy poziomym oświetleniu bombowca przez sygnał sondujący radaru pracującego na częstotliwości nośnej 3 Ghz (λ = 10 cm). Jak widać nieznaczne zmiany azymutu przez samolot powodują zmiany mocy odbitych sygnałów nawet o 30 – 35 dB. Decybel (dB) jest miarą często używaną wtedy, gdy zachodzi potrzeba operowania wielkościami zmieniającymi się w szerokich granicach i jest definiowana jako A[dB]=10logA.

Oznacza to, że jeżeli A zmienia się w skali 1… 10… 100… 1000 itd., to A[dB] zmienia się w skali 0… 10… 20… 30 itd.

W przykładzie na rysunku widać, że moc sygnałów odbijanych przez złożony obiekt punktowy, za jaki możemy uważać samolot, może zmieniać się w granicach nawet kilku rzędów wielkości, w tym przypadku nawet tysiąckrotnie i więcej, i to przy nieznacznej zmianie położenia samolotu względem radaru. Podobna sytuacja nastąpiłaby, gdyby samolot zmieniał swoje położenie w płaszczyźnie pionowej. Widać stąd, że określenie mocy odbitej przez samolot nie jest zadaniem prostym, ponieważ jej wartość ma charakter fluktuacyjny. Dlatego dla określenia zdolności odbijających obiektu niezbędne jest uśrednienie odbijanej przezeń mocy, ażeby uzyskać możliwość analitycznego określenia zasięgu radiolokacyjnego. W tym celu wprowadzono pojęcie skutecznej powierzchni odbicia obiektu, pod którym należy rozumieć pewną powierzchnię równoważną, zastępującą rozpatrywany obiekt, a definiuje się ją następująco:

Skuteczna powierzchnia odbicia σ jest to taka ekwiwalentna powierzchnia bez strat zorientowana normalnie do kierunku padania fali, która odbijając energię fali padającej izotropowo, czyli równomiernie we wszystkich kierunkach, powoduje odbiór przez odbiornik radiolokacyjny takiej ilości energii, jak średnio w przypadku rzeczywistego obiektu.

Powierzchnie skuteczne obiektów o regularnych kształtach można obliczać analitycznie, natomiast w przypadku tak złożonych kształtów, jakie ma samolot lub śmigłowiec, powierzchnię skuteczną określa się doświadczalnie; jest ona zależna od następujących czynników:

Czynniki te z kolei zależne są od wielkości obiektu, jego kształtu, położenia w przestrzeni, długości fali sygnałów sondujących, rodzaju materiału, z którego wykonany jest obiekt. Orientacyjne wartości powierzchni skutecznych różnych obiektów przedstawione są w tabeli.

Skuteczna powierzchnia odbicia wybranych celów
rodzaj celu skuteczna powierzchnia odbicia [m2]
samolot myśliwski 3 ÷ 5
średni samolot bombowy 7 ÷10
samolot transportowy 50
głowica pocisku balistycznego 0,2
mały okręt 150
średni okręt 7500
duży okręt 15000
okręt podwodny na powierzchni wody 140
peryskop zanurzonego okrętu podwodnego 1
człowiek 0,8
samolot klasy Stealth ?