TECHNIEK GELEIDE WAPENS

Radar. Al voor de Tweede Wereldoorlog ontdekte men dat metalen voorwerpen radiosignalen weerkaatsen. Met name in Duitsland en het VK werd dit principe gebruikt voor de ontwikkeling van systemen om vliegende doelen te kunnen ontdekken en hun positie en koers te kunnen bepalen. In het VK werd dit systeem Radio Detection and Ranging (RADAR) genoemd.

Bij radar zijn er twee basisvarianten:

  • Pulse Radar: de radar zendt gedurende een relatief korte tijd een signaal uit en gaat dan gedurende een relatief lange tijd over tot de ontvangstmodus. Als de uitgezonden radarenergie weerkaatst wordt door een doel komt een deel weer terug bij de ontvanger. Door de tijd tussen zenden en ontvangen te meten is de afstand tot het doel bekend. Radarsignalen bewegen zich voort met een snelheid van 300.000 km per seconde. Als de tijd tussen zenden en ontvangen 1/1000 seconde bedroeg, is de afstand tot het doel 150 km (in die tijd moet het radarsignaal immers heen en terug en heeft dan 300 km afgelegd). Doordat de mechanische stand van de radarreflector bekend is, is ook bekend in welke richting (azimut en elevatie) het doel zich bevindt, als de radarbundel tenminste smal genoeg is. Uit de combinatie van afstand en elevatie kan grofweg de hoogte boven het aardoppervlak worden bepaald. Door regelmatig het doel aan te stralen wordt uit de verschillende gemeten posities duidelijk welke koers het doel volgt en met welke snelheid.
  • Continuous Wave Radar:de radar zendt continu een signaal uit op een bepaalde frequentie. Als het radarsignaal een doel treft zal dit worden weerkaatst. Maar door de snelheid van het doel zal de teruggekaatste reflectie een iets ander frequentie hebben dan het oorspronkelijke signaal. Dit is het 'doppler-effect', wat b.v. ook veroorzaakt dat de sirene van een naderende politieauto een hogere toon heeft dan die van dezelfde sirene die van de waarnemer af beweegt. Het verschil in frequentie is een maatstaf voor de snelheid van het doel: hoe groter het verschil, hoe hoger de snelheid van het doel. Stilstaande objecten genereren geen verschil in frequentie en kunnen dus niet gedetecteerd worden. De mechanische stand van de radarreflector geeft weer op welke azimut en elevatie het doel zich bevindt. De afstand tot het doel kan echter niet zonder meer worden bepaald, dus ook de globale hoogte niet.

Verder kan bij radars een onderscheid worden gemaakt in detection (of acquisition)radars en tracking radars. Een detection radar maakt gebruik van een smalle maar in elevatie hoge bundel en zoekt het luchtruim af naar doelen. Als een doel eenmaal ontdekt is kan het worden gevolgd door een tracking radar. Omdat een tracking radar een nauwkeurige bepaling van de doelpositie mogelijk moet maken, heeft deze een smalle bundel zowel in elevatie als azimut ('pencil beam').  

Het maximale bereik van een radar hangt af van het uitgezonden vermogen, de gevoeligheid van de ontvanger (signal/noise ratio) en bij pulse radars de pulsherhalingsfrequentie (Pulse Repetition Frequency/PRF: het aantal pulsen dat per seconden wordt uitgezonden wat dus weer bepaalt hoelang de radar in ontvangstmodus staat tot de volgende puls wordt uitgezonden). Het benodigde vermogen van de radar is evenredig met de vierde macht van de afstand: om een radar een identiek doel op twee maal de afstand te kunnen laten detecteren is 16 keer zoveel vermogen nodig, voor drie keer die afstand 81 keer zoveel vermogen. Verder zijn van invloed op het detectiebereik de grootte van het reflecterend oppervlak (Radar Cross Section/RCS) van het doel, atmosferische omstandigheden en line-of-sight (LoS; onbelemmerd zicht: radars kunnen niet door b.v. bergen heen kijken) tussen radar en doel.

naar boven

Voortstuwing.Voor de voortstuwing van raketten wordt gebruik gemaakt van vloeibare of vaste brandstof. De brandstof bestaat in beide gevallen uit twee componenten: de brandstof zelf en een stof die de zuurstof voor verbranding levert ('oxydizer'). Daardoor is de raket voor de voortstuwing, anders dan een straalmotor, onafhankelijk van zuurstof in de lucht.

 

Vloeibare brandstof heeft het voordeel dat veelal meer stuwkracht per kilogram brandstof kan worden opgewekt dan met vaste brandstof. De vloeistoffen zijn echter vaak instabiel, vluchtig, giftig en/of uiterst brandbaar. Dit maakt ze minder geschikt voor raketsystemen die langdurig een hoge paraatheid moeten volhouden, zoals luchtafweersystemen. De eerste versie van de NIKE, de NIKE Ajax, was toch voorzien van een raketmotor die op vloeibare brandstof werkte. De brandstof moest dan regelmatig worden ververst; een risicovol klusje waarbij het personeel een gasmasker en beschermende kleding moest dragen. Vaste brandstof heeft bovengenoemde nadelen niet.

Omdat grond-luchtraketten vanuit stilstand worden afgevuurd, is initieel veel stuwdruk nodig om de raket een snelheid te geven waarbij de stuurorganen werkzaam kunnen worden. Voor de eerste vluchtfase maken grond-luchtraketten dan ook gebruik van een 'booster'. De booster levert gedurende een korte tijd veel stuwkracht, maar is ook snel uitgebrand. Daarna wordt de stuwkracht opgewekt door de 'sustainer', die gedurende langere tijd de raket op snelheid kan houden. Bij de NIKE waren booster en sustainer twee gescheiden delen van de raket: de booster vormde de eerste trap die na uitbranden werd afgeworpen, waarna de sustainer in de raket zelf de voortstuwing overnam. Bij HAWK en PATRIOT vormen booster en sustainer één geheel in de raketmotor. Het binnenste deel van de raketmotor bestaat hier uit de booster. Zodra de boosterbrandstof vanuit het midden is opgebrand, ontbrandt de sustainer.

Geleiding. Geleide wapens worden, zoals de naam al aangeeft, naar hun doel geleid. Dus nadat ze zijn afgevuurd worden er nog stuurcorrecties gegenereerd zodat het projectiel ontwijkende manoeuvres van het doel kan volgen, zijn baan kan corrigeren voor externe invloeden (bijvoorbeeld zijwind) en kan compenseren voor richtfouten bij het afvuren. Voor de geleiding van een geleid wapen voor de luchtverdediging zijn een aantal technieken beschikbaar:

  • Command Line of Sight (CLOS): vanaf de grond stuurt een bedienaar (via radiosignalen) stuursignalen naar het projectiel waarbij hij (optisch) projectiel en doel op één lijn houdt.
  • Command Guidance: d.m.v. radar worden zowel doel als projectiel gevolgd; een computer op de grond genereert stuursignalen voor het projectiel zodat doel en projectiel op enig moment samenkomen.
  • Semi-Active Homing: een radar straalt het doel aan, een ontvanger in het projectiel vangt de door het doel gereflecteerde straling op en genereert daarop stuursignalen die het projectiel naar het doel sturen.
  • Active Homing: een radar aan boord van het projectiel zendt straling uit, ontvangt de door het doel gereflecteerde straling en genereert daarop stuursignalen die het projectiel naar het doel sturen.
  • Infrarood geleiding: een ontvanger in het projectiel ontvangt warmte-energie van het doel (met name van de uitlaat) en genereert daarop stuursignalen die het projectiel naar het doel sturen.

Bij CLOS en Command Guidance wordt het projectiel vanaf de grond gestuurd, het projectiel zelf is 'dom'. Bij de andere geleidingstechnieken bevinden de 'hersenen' zich in het projectiel, het projectiel  genereert zelf de stuurcommando's om naar het doel te komen.

naar boven

Het NIKE en het PATRIOT-systeem maken gebruik van Command Guidance, HAWK gebruikt Semi-Active Homing. STINGER gebruikt infrarood geleiding. PATRIOT maakt in de laatste fase van de onderschepping gebruik van een variant op Command Guidance: Track-Via-Missile (TVM). In die fase maakt PATRIOT gebruik van zowel doelinformatie afkomstig van de radar op de grond als van radarreflecties van het doel opgevangen in de raket zelf. TVM leidt tot een zeer nauwkeurig eindgeleiding van de raket bij een onderschepping.

NIKE: Command
                                NIKE: Command Guidance


HAWK: Semi Active Homing

HAWK: Semi Active Homing

                                 Patriot: Command Guidance + Track-Via-Missile

naar boven


 
 
 
   
© EMBEESOFT 2018