El modo de seguimiento durante el escaneo ( TWS ) es un modo de operación de radar en el que el radar asigna parte de su potencia al seguimiento de un objetivo o de objetivos (hasta cuarenta con el radar moderno) mientras que parte de su potencia se asigna al escaneo. [1] Es similar, pero funciona de manera diferente en comparación con sus contrapartes, el modo de búsqueda durante el rango (RWS), la búsqueda de largo alcance (LRS), el modo de combate aéreo (ACM), la búsqueda de velocidad con medición de distancia (VSR) y el modo de radar combinado (CRM). En el modo de seguimiento durante el escaneo, el radar tiene la capacidad de adquirir y bloquear/rastrear múltiples objetivos mientras proporciona simultáneamente una vista del espacio aéreo circundante, lo que a su vez ayuda al piloto o al operador a mantener una mejor conciencia de la situación . [2]
Los primeros sistemas de radar aerotransportados funcionaban generalmente como sistemas de seguimiento, con un operador de radar dedicado que "ajustaba" manualmente el sistema para localizar objetivos en un campo de visión relativamente estrecho frente a la aeronave. El área de búsqueda se podía mover utilizando una variedad de métodos, normalmente el cambio de fase o la conmutación de lóbulos en sistemas de frecuencia más baja que requerían antenas grandes, o moviendo la antena parabólica del radar en radares de frecuencia de microondas. Los enfrentamientos comenzaban con los controladores de tierra guiando la aeronave hacia el área general del objetivo mediante comandos de voz al piloto, y una vez que la aeronave se encontraba dentro del alcance, su propio radar detectaba el objetivo para la aproximación final, momento en el que el operador del radar proporcionaba comandos de voz al piloto. No había una distinción real entre buscar un objetivo y rastrearlo.
Los radares terrestres como el SCR-584 automatizaron este proceso al principio de su evolución. En el modo de búsqueda, el SCR-584 giraba su antena 360 grados y los resultados se representaban en un indicador de posición en planta (PPI). Esto proporcionaba a los operadores una indicación de los objetivos que se encontraban dentro de su rango de detección de aproximadamente 25 millas y su dirección relativa al radar. Cuando uno de los resultados se consideraba interesante, el radar pasaba al modo de seguimiento y se "fijaba". A partir de ese momento, mantenía automáticamente su antena apuntando al objetivo y proporcionaba información precisa de dirección, altitud y alcance en una pantalla B-Scope . La carga de trabajo del operador se redujo considerablemente.
Los avances en electrónica hicieron que fuera solo cuestión de tiempo que radares automatizados como el SCR-584 pudieran reducirse en tamaño y peso lo suficiente como para caber en un avión. Estos radares comenzaron a aparecer a fines de la década de 1950 y se mantuvieron comunes hasta la década de 1980.
La introducción de misiles guiados por radar semiactivos hizo que el concepto de seguimiento con radar adquiriera especial importancia. Estos misiles utilizan el propio radar del avión de lanzamiento para "pintar" el objetivo con una señal de radar, y el misil escucha la señal que se refleja en el objetivo para seguirlo. Esto requiere que el radar esté fijado para proporcionar una señal de guía constante. El inconveniente es que una vez que el radar está configurado para rastrear un solo objetivo, el operador pierde información sobre los demás objetivos. Este es el problema que se pretende solucionar con el seguimiento mientras se escanea.
En los sistemas de radar tradicionales, la pantalla es puramente eléctrica; las señales de la antena parabólica se amplifican y se envían directamente a un osciloscopio para su visualización. Existe una correspondencia uno a uno entre los "puntos" en la pantalla y la señal de radio que se recibe de la antena. Cuando la antena no está apuntando en una dirección particular, la señal de cualquier objetivo en esa dirección simplemente desaparece. Para mejorar la capacidad del operador de leer la pantalla, los osciloscopios generalmente usaban un fósforo que se desvanecía lentamente como una forma rudimentaria de "memoria".
Los radares de rastreo mientras se escanea se hicieron posibles con la introducción de dos nuevas tecnologías: radares de matriz en fase y dispositivos de memoria de computadora. Las antenas de matriz en fase se hicieron prácticas con la introducción de osciladores de radiofrecuencia coherentes de alta potencia sintonizables en la década de 1960. Al cambiar ligeramente la fase entre una serie de antenas, la señal aditiva resultante se puede dirigir y enfocar electrónicamente. Mucho más importante para el desarrollo de TWS fue el desarrollo de computadoras digitales y sus memorias asociadas, que permitieron recordar los datos del radar de escaneo a escaneo.
Los radares TWS desconectan la pantalla de la antena y envían las señales a una computadora en lugar de a la pantalla. La computadora interpreta la señal y desarrolla un "archivo de seguimiento" para cualquier cosa que normalmente hubiera causado un error. La próxima vez que el radar regrese a esa área, cualquier retorno se correlaciona con la grabación original y el archivo de seguimiento se actualiza o descarta según corresponda. Un segundo sistema lee continuamente los datos de los archivos de seguimiento desde la memoria y los muestra en el radar como una serie de íconos anotados. A diferencia del modo de seguimiento directo, los radares TWS tienen que resolver un problema adicional de reconocer si cada discriminación/detección de objetivo define un nuevo objetivo o pertenece a objetivos ya rastreados. [3]
Como la ubicación de los objetivos se conoce incluso cuando la antena del radar no está apuntando hacia ellos, los radares TWS pueden volver a la misma zona del cielo en su siguiente exploración y enviar energía adicional hacia el objetivo. De este modo, a pesar de que el radar no pinta constantemente el objetivo como lo haría en un bloqueo tradicional, se envía suficiente energía en esa dirección para permitir que un misil lo siga. Una antena de matriz en fase ayuda en este caso, ya que permite que la señal se enfoque en el objetivo cuando la antena está en esa dirección, sin tener que apuntar directamente al objetivo. Esto significa que el objetivo se puede pintar durante un período de tiempo más largo, siempre que la antena esté en la misma dirección general. Los radares de matriz en fase avanzados lo hacen aún más fácil, ya que permiten que una señal se dirija continuamente al objetivo.
Sin embargo, el primer radar operativo de seguimiento mientras se escanea en la historia no fue ni un radar pasivo de matriz electrónicamente escaneada ni un radar activo de matriz electrónicamente escaneada . En realidad fue el radar de guía, detección y seguimiento de misiles de fabricación soviética conocido como B-200, [4] diseñado inicialmente en 1953 por KB-1 (hoy conocido como NPO Almaz ), como parte del sistema de misiles antiaéreos estacionario multicanal designado como S-25 ( Sistema-25 , nombre inicial Berkut - Águila real , en inglés) o SA-1 Guild (por designación de la OTAN ), que estaba destinado exclusivamente a la defensa contra un posible ataque aéreo masivo sobre Moscú y especialmente el Kremlin desde bombarderos estratégicos de largo alcance de la USAF [5] (especialmente los como el B-47 y más tarde el B-52 , capaces de vuelos estratosféricos , lo que los hacía completamente inmunes a los cañones antiaéreos ordinarios).
Dado que el S-25 también fue diseñado como el primer sistema de misiles multicanal de la historia (el primero que tenía la capacidad de atacar múltiples objetivos de forma completamente simultánea: hasta veinte objetivos con una sola batería, cada uno con hasta tres misiles), [6] por lo tanto, requería un radar adecuado capaz de cumplir una tarea tan exigente, lo que finalmente resultó en la creación del B-200, como el primer radar de control de fuego destinado a la guía múltiple de misiles en múltiples objetivos aéreos diferentes, lo que fue asegurado exactamente por su capacidad TWS.
En lugar de utilizar antenas de matriz en fase posteriores y computadoras digitales multiprocesador (ambas aún no existían en ese momento), la capacidad TWS en B-200 en realidad se logró mediante un método alternativo, es decir, mediante el llamado enfoque de "uso bruto de la fuerza" (B-200 presentaba una electrónica masiva y muy voluminosa [7] con muchas computadoras analógicas junto con su propia fuente de alimentación en forma de generadores pesados , reguladores, estabilizadores y ventiladores, todos los cuales se colocaron dentro de un búnker de hormigón relativamente grande). La URSS creó 56 de esos sitios de radar entre 1954 y 1956 (tantos como sitios de misiles S-25) en dos grandes anillos concéntricos alrededor de Moscú que representaban dos líneas de defensa antiaérea, cada uno de ellos con múltiples sitios S-25 (34 de ellos estaban ubicados en el anillo exterior y los 22 restantes en el interior). [8]
El B-200 era un radar 3D , UHF , de banda S/E , que tenía un alcance de detección instrumentado de 150 km y la capacidad de rastrear hasta 30 objetivos diferentes simultáneamente (en 20 de ellos también podía lanzar misiles S-25), mientras seguía escaneando nuevos objetivos. [9] Fue el primer radar del mundo capaz de tales características, que serán superadas por primera vez todavía medio siglo después, por el moderno sistema ruso S-400 (cuyo radar de control de tiro 92N2 puede atacar hasta 80 objetivos diferentes simultáneamente, cada uno con dos misiles). El B-200 también presentaba un diseño muy único y avanzado para su época, así como un modo operativo inusual; consistente en dos antenas simétricas (una destinada al acimut y la otra a la vigilancia de la elevación), cada una con dos discos hexagonales en forma de diamante (cada uno de hasta 10 metros de altura), ambos girando alrededor de sus propios ejes (como una hélice o un molino de viento ) en direcciones mutuamente opuestas y tan rápido como 50 vueltas por minuto, lo que les permitía tanto como escanear objetivos. [10] El B-200 junto con el S-25 sirvieron como la principal línea de defensa de Moscú contra posibles ataques aéreos durante casi 30 años (1955-1982), hasta que más tarde fueron superados por el sistema de misiles autopropulsado de largo alcance S-300 [11] (hoy en día S-400), principalmente debido a la inmovilidad completa de todo el sistema S-25.
A pesar de no entrar en la categoría de radares de matriz en fase modernos, el B-200 también se considera el primer radar de control de tiro moderno de la historia (el destinado a la guía de misiles), ya que la mayoría de los radares actuales de este tipo comparten la capacidad TWS.
Desde el lado occidental , el primer radar TWS operativo fue el radar naval Tipo 984 de la Royal Navy (RN) , que apareció por primera vez tres años más tarde que el radar terrestre soviético B-200 (en 1956), con solo tres radares de este tipo fabricados (para tres portaaviones de la Royal Navy : HMS Eagle , Hermes y Victorious ). Además, el Tipo 984 no era un radar de control de tiro y, por lo tanto, no estaba destinado a la guía de misiles, sino un radar destinado a la intercepción controlada desde tierra , así como un radar de alerta temprana , debido a lo cual también requería la capacidad TWS. Fue el primer radar occidental que presentó la capacidad de atacar a las aeronaves en múltiples objetivos aéreos mientras seguía escaneando simultáneamente en busca de nuevos. El Tipo 984 también fue el primer radar TWS naval de la historia.
En los Estados Unidos, el sistema de radar de seguimiento original fue el sistema Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) desarrollado para la Fuerza Aérea de los EE. UU. en 1958. SAGE requería enormes computadoras para desarrollar y mantener seguimientos para hasta docenas de aeronaves. Los primeros radares TWS aerotransportados generalmente solo rastreaban un solo objetivo mientras escaneaban. El equipo aerotransportado TWS original fue el Hughes Aircraft AN/ASG-18 del XF-108 Rapier , que podía rastrear un solo objetivo. El Westinghouse AN/APQ-81 para el misilero F6D era más avanzado, rastreaba hasta ocho objetivos, pero requería su propio operador.
No fue hasta la introducción de las computadoras digitales , y especialmente de los microprocesadores , que el TWS se volvió práctico en aplicaciones aerotransportadas. El desarrollo del TWS generalmente siguió el desarrollo de los microprocesadores que eventualmente lo impulsaron; el AN/AWG-9 del F-14 Tomcat usaba un Intel 8080 y podía rastrear 24 objetivos.
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