رادار چیست ؟
اصولا رادار یک سیستم الکترونیکی دریانوردی و جهت یابی است که از یک شعاع یا بیم
( beam ) امواج الکترومغناطیسی استفاده می کند نام آن از کلمه زیر آمده است :
RAdio Direction And Range finding
بمعنی یافتن جهت و مسافت بوسیله امواج رادیویی اختراع رادار به حدود 50 سال پیش بر می گردد در آن هنگام که مطالاعات روی امواج رادیویی انجام می شد در شروع جنگ جهانی دوم روی این تکنیک توسط دانشمندان بریتانیایی برای امور دفاعی کشور مطا لعات قابل توجهی انجام گرفت بعدا پیشرفت های زیادی در این موردبه عنوان یک کمک برای دریا نوردی و همچنین برای دفاع انجام شد رادار در تاریخ الکترونیک مقام مهمی دارد زیرا بسیاری از تکنیک ها در ابتدا توسط مهندسین رادار توسعه یافت تا احتیاجات نظامی را رفع کند و بعد پس از پیشرفت های زیاد در کاربرد های دیگر الکترونیک مورد استفاده قرار گرفت .
طرز عمل رادار بدین صورت میباشد :
مقدار مناسبی انرژی بصورت پالس های پر قدرت ولی فوق العاده کوتاه فرستاده میشود این انرژی پالسی شکل پس از برخورد با مانعی مثل هواپیما یا کشتی منعکس میشود و در همان مسیر اولیه خود بر می گردد انرژی برگشتی توسط گیرنده در یافت میشود و اطلاعات مربوط به وجود و مسافت مانع تا فرستنده بدست میاید .
همچنین متحرک و یا ساکن بودن جسم نیز فهمیده می شود مسافت مانع از رادار از روی مدت زمان رفت و برگشت انرژی الکترومغناطیسی محاسبه می گردد زیرا سرعت امواج الکترومغناطیسی معلوم و مشخص است
فناوری پنهان کاری
فناوری پنهان کاری ابتدا برای گذر از سیستمهای دفاعی شدید روسیه طراحی شده بود. در اواخر دهه 50 میلادی هواپیماهای جاسوسی U-2 برای بیرون ماندن از دسترس شلیک ضد هوایی ها در ارتفاع 80000 فوتی ( 24000 متری) پرواز می کردند، ولی بعدها مشخص شد که رادار قادر به ردیابی آنها نبوده است.
موفقیت پروازهای در ارتفاع بالا، با هواپیماهای U-2، آغاز به کار تحقیقاتی شد که بعدها « پنهان کاری» نام گرفت و هدف آن ساخت هواپیماهایی بود تا از دید پنهان باشد. U-2 تا مدتها از دید رادارهای دشمن پنهان ماند، به خاطر اینکه در ساخت آن از مواد غیر فلزی استفاده شده بود که امواج رادار را جذب کرده و آنها را به طرف ایستگاه زمینی رادار انعکاس نمی داد، حالتی که در مورد دیگر هواپیماها اتفاق می افتاد. انقلاب پنهان کاری از دید رادار در دهه 1970 اتفاق افتاد، زمانی که کامپیوترها به قدر کافی قدرتمند شدند تا معادلات ماکسول را در مورد انتشار امواج الکترومغناطیسی حل کنند. این معادلات نشان می دادند که امواج رادار چگونه منعکس شده و پراکنده می شوند و با طراحی برنامه ای که قادر به پیش بینی RCS از کل بدنه هواپیما در تمام زوایا بود ( RCS امواج برگشتی از شی به طرف ایستگاه رادار) ، طراحان به صورت موثری قادر به کاهش دادن RCS شدند. تنها محدودیت برنامه اخیر این بود که برنامه فقط قادر به آنالیز سطوح صاف، آن هم به دلیل ضعف کامپیوتر ها بود ، بنابراین F-117 و مدلهای مشابه آن از تعدادی سطوح صاف تشکیل شده بودند.
برنامه طراحی و ساخت هواپیمای F-117 جنگنده پنهان کار Nighthawk که توسط Lockheed Martin اجرا می شد بعد از سالیان سال کار روی فن آوری پنهان کاری و بر اساس آزمایشات که در سال 1975 انجام شده بود، در سال 1978 شروع شد و اولین پرواز آن در سال 1981 بود.ولی تا سال 1988 که به طور عمومی خبر وجود چنین پرنده هایی پخش نشده بود هنوز یک پروژه سری بود.Nighthawk اولین هواپیمای پنهان کار عملیاتی بود. از سال 1978 تا 1985 نورثروپ گرومن نیز روی یک پروژه پنهان کاری ، کار می کرد. این هواپیما به نام « Tacit Blue» (آبی خاموش) نامگذاری شد. این پروژه اطلاعات مهندسی ارزشمندی را برای طراحی بمب افکنB2 فراهم آورد. Tacit Blue اولین هواپیمایی بود که برای کاهش سطح مقطع راداری در بدنه آن از سطوح خمیده استفاده شده بود.
اصول کار اولیه
روشی که برای تشخیص هواپیماها استفاده می شود، بمباران فضای هوایی توسط سیگنالهای راداری به صورت متداوم است.
وقتی که هواپیماهایی به مسیر راداری وارد می شود، سیگنال برخورد کرده به آن طرف سنسور واقع در ایستگاه رادار که اندازه و مکان هواپیما را تشخیص می دهد بر می گردد( لازم به ذکر است که توان سیگنال فرستاده شده در حدود چندین مگاوات است در حالیکه سیگنال برگشتی از بدنه یک هواپیما در حدود چند میل وات است که این سیگنال در گیرنده مدار چندین بار تقویت می شود
دیگر روش های تشخیص با سیگنالهای صوتی و فراصوتی ، دیداری و مشخصه های مادون قرمز (حرارتی) کار می کنند. فناوری پنهان کاری به وسیله کاهش یا حذف این سیگنالهای تشخیص دهنده کار می کنند.
پانلهای روی بدنه F-117 طوری زاویه دار شده اند که امواج رادار را منحرف کرده و سیگنالی به طرف پایگاه زمینی بر نمی گردد.
در F-117 از پنجره های صاف و مواد جاذب امواج رادار در خود پنجره ها و روی پنجره های سیستم هدایت لیزری که از ورود امواج رادار به داخل ایم محفظه جلوگیری می کند، استفاده شده است.
پانل های بدنه مجهز به لایه ای از مواد مرکب خاص که جذب کننده امواج رادار و در نتیجه کاهش دهنده هر نوع نشانه ای که باعث شکار شدن هواپیما می شود، هستند.
کاهش دادن مشخصه های حرارتی ایجاب می کند که یک هواپیما بسیار مخفی تر ساخته شود.
اگزوز موتور F-117 ، قبل از خروج گاز موتور توسط هوای سرد خنک می شود و این هوا توسط پره هایی به درون اگزوز فرستاده می شود. این پره ها، روزنه های عریض در روی لبه فراز دو بال هستند.
هواکش و اگزوز B2 روی سطح بالایی بال یعنی جاییکه از دسترس رادارهای زمینی محافظت شده اند گنجانده شده است.
جدیدترین هواپیماهای با فناوری پنهان کاری F-22 Raptor ، جنگنده F-35 و جنگنده اروپایی Typhoon هستند.
همه آنها قادرند یا قادر خواهند بود در سرعتهای مافوق صوت بدون استفاده از پس سوز که شدت سیگنال های مادون قرمز منتشر شده را تحت شرایط مافوق صوتی کاهش می دهد، پرواز کنند.
سری ناوشکن های چند کاره DD21 Zumwalt در سال 2010 وارد عمل خواهند شد تا جایگزین ناوشکن های Oliver Hazar Perry و ناوشکن های Sprunace موجود شوند.بر خلاف سری های قبلی، ماموریت اصلی DD21 مهیا کردن پشتیبانی برای حمایت از نیروهای زمینی است.
کاهش علایم دیداری، راداری، مادون قرمز و علایم مغناطیسی اصلی ترین اهداف طراحی هستند.
این کشتی ضمنآ برای عملیات ضد هوایی، ضد دریایی و ضد زیر دریایی طراحی شده است.
همچنین طرح کشتی شامل مواد مرکب خاص ، بعضی مواد جاذب رادار و شکل خاص بدنه کشتی هم روی سطح آب و هم زیر سطح آب است.دقت بسیار زیادی برای کاهش صدای کشتی و کم کردن صدای سیستم های تسلیحاتی و موتوری کشتی اتخاذ شده است.سیستم قدرت یکپارچه IPS برای حمل بی صدای کشتی طراحی شده است. IPS یک سیستم با ساختار کاملآ الکتریکی برای کشتی های آینده است و نیروی محرکه کل کشتی به خط الکتریکی وصل است.
IPS هزینه نگهداری کمتر، هزینه ساخت کمتر، قابلیت بقاپذیری بهتر با ساختار انعطاف پذیرتر را برای دارندگان کشتی به ارمغان آورده است.
موشک های تاکتیکی کروز Tomhawk هم قادر خواهند بود تا اهداف در فاصله 200 تا 1600 مایل دریایی را مورد اصابت قرار دهند.
سیستم پد فرود کشتی قادر به میزبانی از فرود هلیکوپترهای نیروی دریایی خواهند بود.
دیگر ناوچه ضد رادار رزمناو Visby سوءدی است.
سری رزمناو های Visby اولین سری کشتی در جهان هستند که کاملآ منطبق با فن آوری پنهان کاری طراحی گردیده اند، که با مهارت عملیاتی بسیار بالایی هم ترکیب شده اند.
هدف از انجام این طرح پژوهشی :
در راستای توسعه فناوری نظامی در کشور در غالب یک تیم سه نفر متشکل از یک دانشجوی برق و دو دانشجوی عمران و برروی بتنی با قابلیت دفاع در برابر طول موج رادار و یا محو کردن اجسام از دید رادار بر آمدیم همانطوری که میدانید در روش شناسایی رادار همواره رادار از مرکز خود طول موج محدودی را ارسال میکند که این طول موج را از مرکز کنترل میکند و هرگاه این موج به اشیاء فلزی (چه در حال حرکت و چه ساکن)برخور کند نشانه ای در مرکز کنترل ظاهر میشود برای جلوگیری از این موج معمولا اجسام نظامی جدید را با ضخامت کم تولید میکنند که نمونه بارز آن موشکها و هواپیما های نظامی جدید آمریکا می باشد که به تجهیزات خفاشی معروفند و توسط رادار ها قابل روئیت نمی باشند در راستای این هدف تصمیم به تهیه این بتن جهت جلوگیری از رویت اجسام در زیر یا پشت این بتن گرفتیم که می تواند به عنوان روکشی از ملات بتنی با قابلیت ضد رادار و یا دیواره ضد رادار با استفاده از بتن سبک قابل حمل باشد که این امر نیز تنها با استفاده از تکنولوژی نوین نانو امکان پذیر بود در زیر ابتدا به توضیح اجمالی از نانو تکنولوژی ارائه میکنیم و پس از معرفی نانو مواد مورد استفاده در این فرایند بطور اجمالی روش دفع را توضیح میدهیم.
لازم به ذکر است که این پروژه نمونه مشابهی در هیچ جای دنیا نداشته و در صورت انجام میتواند به تولید چند مقاله علمی در ضمینه الکترونیک و عمران دست پیدا کنیم و قدم بزرگی در صنایع نظامی بردارد که در این راه دانشگاه آزاد اسلامی قزوین پیش قدم خواهد بود.
این بتن به سه شکل برای سه کاربرد مختلف ساخته میشود که نمونه اول سبک وقابل حمل و رد کننده امواج رادار میباشد و نمونه دوم انعکاس دهنده موج و خارج کننده این موج از مدار اصلی میباشد و نمونه سوم دیواره بتنی پوششی ضد رادار برای جلوگیری از دید شدن مواضع مستقر در مناطق نظامی می باشد.
موارد استفاده این طرح :
1- کلیه مراکز و پادگان های نظامی
2- کلیه مراکز امنیتی
3- سازهای محافظ راکتور هسته ایی
4- سازه های ضد تشعشعات هسته ایی
مدت زمان تخمینی انجام پروژه 6 ماه می باشد.
امیدواریم با انجام این پروژه گامی دیگردر راستای اهداف پژوهشی این دانشگاه و صنایع نظامی و دفاعی کشور برداریم .
به طور كلي فناوري نانو عبارت است از كاربرد ذرات در ابعاد نانو. يك نانومتر، يك ميلياردم متر است. از دو مسير به اين ابعاد مي توان دسترسي پيدا كرد. يك مسير دسترسي از بالا به پايين و ديگري طراحي و ساخت از پايين به بالا است. در نوع اول، ساختارهاي نانو با كمك ابزار و تجهيزات دقيق از خرد كردن ذرات بزرگ تر حاصل مي شوند. در طراحي و ساخت از پايين به بالا كه عموما آن را فناوري مولكولي نيز مي نامند، توليد ساختارها، اتم به اتم و يا مولكول به مولكول توليد و صورت مي گيرند فناوري نانو ادامه و گسترش روند مينياتوريزه كردن است و به اين طريق توليد مواد، تجهيزات و سامانه هايي با ابعاد نانو انجام مي شود. درحقيقت فناوري نانو به ما امكان ساخت طراحي موادي را مي دهند كه كاملا داراي خواص جديد هستند.
این تیم با استفاده از دانش الکترونیکی و عمرانی و تلفیق آن با نانو فناوری در صدد است به این مهم دست پیدا کند.
نانو مواد مصرفی در بتن ضد رادار :
nano Al2O3 Powder, gamma phase, 99.9%, 40 nm
m.p. 2045 oC, b.p. 2980 oC, density 3.60g/cm3
Material Name Aluminum Oxide (Alumina) nano powder
Formula Al2O3
Specification 99.5+%; gamma phase, particle size ~40 nm (from SEM & BET surface area), BET multipoint specific surface area (SSA) >40 m2/g
nano alfa-Al2O3 Powder, 99.8%, 40 nm grain size, APS 150 nm
m.p. 2045 oC, b.p. 2980 oC, density 3.97 g/cm3 Material Name alfa- Aluminum Oxide (Alumina) nano powder, 99.8%, 40 nm grain size, APS 150 nm
Formula Al2O3
Specification 99.8%, 100% alfa phase, grain size ~40 nm (from X-ray line broadening), average particle size (150 nm, from BET SSA and SEM), BET multi-point specific surface area (SSA) ~10 m2/g
Copper nano Powder, 99.8% (metal basis), ~80 nm
m.p. 1085 oC, b.p. 2927 oC, density 8.92 g/cm3
Material Name Copper nano Powder, 99.8% ~80 nm
Formula Cu
Specification 99.8% (metal basis), average particle size ~80 nm (TEM), BET multi-point specific surface area (SSA) 8-10 m2/g
Nano TiO2 Powder, anatase, 99.9%, 40 nm
m.p. 1830-1850 oC, b.p. 2500-3000 oC, density 3.89g/cm3
Material Name Titanium Dioxide (Titania)
Formula TiO2
Specification 99.9%; anatase, primary particle size ~40 nm (from SEM & BET surface area), BET multi-point specific surface area (SSA) >40 m2/g, spray-dry agglomerated to ~50 microns for easy handling
Nano Zirconia (ZrO2) Powder, 99.9%, 30-60 nm
m.p. 2700 oC, m.p. ~5000 oC, density 5.68 g/cm3 Material Name Zirconium Oxide (Zirconia) nano powder
Formula ZrO2
Specification >99.9% (excluding Hf); average primary particle size 30-60 nm (TEM & BET); BET multi-point specific surface area (SSA) 15-40 m2/g
3mol% Y2O3 stabilized ZrO2 (YSZ) Powder, 99.9+%, ready-to-press grade
m.p. 2700 oC, m.p. ~5000 oC, density 6.10 g/cm3 Material Name 3mol% Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) Powder
ready-to-press grade
Formula (Y2O3)3 (ZrO2)97
Specification 99.9+% (metal basis excluding Hf), spray-dry agglomerated, granulated with PVA binder, flowable powder, ready to press
Nano NiO Powder, 99.9%, 20 nm
m.p. 1957+/- 20 oC, density 6.7 g/cm3
Material Name Nickel (II) Oxide (20 nm)
Formula NiO
Specification 99.9%, Ni% 72-75%, particle size ~20 nm, BET multi-point specific surface area (SSA) >50 m2/g
Nickel nano Powder, 99.5% (metal basis), ~80 nm
m.p. 1455 oC, b.p. 2913 oC, density 8.91 g/cm3
Material Name Nickel nano Powder, 99.5%, ~80 nm
Formula Ni
Specification 99.5% (metal basis), average particle size ~80 nm (TEM), BET multi-point specific surface area (SSA) 5-8 m2/g
