El seguimiento mientras escanea ( TWS ) es un modo de funcionamiento del radar en el que el radar asigna parte de su potencia al seguimiento de uno o varios objetivos (hasta cuarenta con los radares modernos), mientras que parte de su potencia se asigna al escaneo. Es similar, pero funciona de manera diferente, en comparación con sus contrapartes de búsqueda de alcance (RWS), búsqueda de largo alcance (LRS), modo de combate aéreo (ACM), búsqueda de velocidad con alcance (VSR) y modo de radar combinado (CRM). En el modo de seguimiento mientras escanea, el radar tiene la capacidad de adquirir y bloquear/rastrear múltiples objetivos y al mismo tiempo proporciona 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 . [1]
Los primeros sistemas de radar aerotransportados generalmente funcionaban puramente como sistemas de seguimiento, con un operador de radar dedicado "sintonizando" manualmente el sistema para localizar objetivos en un campo de visión relativamente estrecho frente a la aeronave. El área de búsqueda podría moverse utilizando una variedad de métodos, típicamente cambio de fase o conmutación de lóbulos en sistemas de frecuencia más baja que requerían antenas grandes, o moviendo la antena parabólica en radares de frecuencia de microondas. Los enfrentamientos comenzarían 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 estuviera dentro del alcance, su propio radar detectaría el objetivo para la aproximación final cuando el operador del radar proporcionaría 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 en las primeras etapas de su evolución. En el modo de búsqueda, el SCR-584 giró su antena 360 grados y cualquier retorno se trazó en un indicador de posición en planta (PPI). Esto les dio a los operadores una indicación de cualquier objetivo dentro de su rango de detección de ~ 25 millas y su dirección en relación con el radar. Cuando uno de los retornos se consideró interesante, el radar se puso en modo de seguimiento y se "fijó". A partir de entonces, mantendría automáticamente su antena apuntando al objetivo, proporcionando 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 significaron que era sólo cuestión de tiempo antes de que los radares automatizados como el SCR-584 pudieran reducirse en tamaño y peso lo suficiente como para caber en un avión. Estos comenzaron a aparecer a finales de los años 1950 y siguieron siendo comunes hasta los años 1980.
La introducción de misiles guiados por radar semiactivos hizo que el concepto de bloqueo fuera especialmente importante. Estos misiles utilizan el propio radar del avión de lanzamiento para "pintar" el objetivo con una señal de radar, el misil escucha la señal que se refleja en el objetivo para enfocarse. Esto requiere que el radar esté activado para proporcionar una señal de guía constante. El inconveniente es que una vez que el radar se configura para rastrear un solo objetivo, el operador pierde información sobre cualquier otro objetivo. Este es el problema que el seguimiento mientras se escanea debe abordar.
En los sistemas de radar tradicionales, la visualización 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 "pitidos" en la pantalla y la señal de radio que se recibe desde la antena. Cuando la antena no apunta en una dirección particular, la señal de cualquier objetivo en esa dirección simplemente desaparece. Para mejorar la capacidad del operador para leer la pantalla, los osciloscopios normalmente utilizaban un fósforo que se desvanecía lentamente como una forma tosca de "memoria".
El seguimiento de los radares de exploración se hizo posible 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 volvieron 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 del TWS fue el desarrollo de las computadoras digitales y sus memorias asociadas, que permitieron recordar los datos del radar de un escaneo a otro.
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 habría causado una señal. 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 iconos anotados. A diferencia del modo de seguimiento directo, los radares TWS tienen que resolver un problema adicional de reconocer si cada discriminación/detección de objetivos define un nuevo objetivo o pertenece a objetivos ya rastreados. [2]
Al conocer la ubicación de los objetivos incluso cuando la antena del radar no está apuntando hacia ellos, los radares TWS pueden regresar a la misma área del cielo en su siguiente escaneo y transmitir energía adicional hacia el objetivo. Entonces, a pesar de que el radar no detecta constantemente el objetivo como lo haría en un bloqueo tradicional, se envía suficiente energía en esa dirección para permitir que un misil lo rastree. Una antena de matriz en fase ayuda aquí, al permitir 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 avanzados en fase hacen que esto sea aún más fácil, permitiendo que una señal se dirija continuamente al objetivo.
Sin embargo, el primer radar operativo de seguimiento durante la exploración de la historia no fue un radar de matriz de escaneo electrónico pasivo ni un radar de matriz de escaneo electrónico activo . En realidad, se trataba del radar de seguimiento, detección de objetivos y guiado de misiles de fabricación soviética conocido como B-200, [3] diseñado por primera vez en 1953 por KB-1 (hoy conocido como NPO Almaz ), como parte de un sistema antiestático estacionario multicanal. -sistema de misiles aéreos designado como S-25 ( Sistema-25 , nombre inicial Berkut - Golden eagle , 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 Kremlin de los bombarderos estratégicos de largo alcance de la USAF [4] (especialmente aquellos como el B-47 y posteriormente el B-52 , capaces de realizar 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) , [5] por lo tanto, se 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 estaba garantizado precisamente por su capacidad TWS.
En lugar de utilizar antenas de matriz en fase posteriores y computadoras digitales multiprocesador (que aún no existían en ese momento), la capacidad TWS en el B-200 se logró en realidad mediante un método alternativo, es decir, mediante el llamado "uso bruto". enfoque de "fuerza" (el B-200 presentaba componentes electrónicos masivos y muy voluminosos [6] con muchas computadoras analógicas junto con su propia fuente de alimentación en forma de generadores pesados , reguladores, estabilizadores y ventiladores, todos los cuales estaban colocados dentro de un búnker de concreto 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 una de ellas con múltiples sitios S-25. (34 de ellos estaban ubicados en el anillo exterior y 22 restantes en el anillo interior). [7]
El B-200 era un radar 3D , UHF , de banda S/E , que tenía un alcance de detección instrumentado de 150 km y capacidad para rastrear hasta 30 objetivos diferentes simultáneamente (en 20 de ellos también podía lanzar misiles S-25). , mientras sigue buscando nuevos objetivos. [8] Fue el primer radar del mundo capaz de tales características, que serán superadas por primera vez aún medio siglo después, por el moderno sistema ruso S-400 (cuyo radar de control de tiro 92N2 puede atacar hasta 80 diferentes objetivos simultáneamente, cada uno con dos misiles). El B-200 también presentaba un diseño único y avanzado para su época, así como un modo de funcionamiento inusual; que constaba de dos antenas simétricas (una destinada a acimut y otra a vigilancia de elevación), cada una con dos discos hexagonales en forma de diamante (cada uno de hasta 10 metros de altura), ambos giraban alrededor de sus propios ejes (como una hélice o molino de viento ) en direcciones mutuamente opuestas y tan rápido como 50 vueltas por minuto, lo que les permitía escanear tanto como objetivos. [9] Los B-200 junto con los 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 autopropulsados de largo alcance S- 300 [10] (hoy S-400), debido principalmente a la completa inmovilidad de todo el sistema S-25.
A pesar de no pertenecer a 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 guiar 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 después que el radar terrestre soviético B-200 (en 1956), con sólo tres radares de este tipo fabricados (por tres portaaviones de la Royal Navy : HMS Eagle , Hermes y Victorious ). Además, el Tipo 984 no era un radar de control de fuego y, por lo tanto, no estaba destinado a guiar misiles, sino un radar destinado a la interceptación controlada desde tierra , así como un radar de alerta temprana , por lo que también requería capacidad TWS. Fue el primer radar occidental que tenía la capacidad de atacar aviones contra múltiples objetivos en el aire y al mismo tiempo buscar otros nuevos. El Tipo 984 fue también 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 de hasta docenas de aviones. Los primeros radares TWS aerotransportados normalmente solo rastreaban un único objetivo mientras escaneaban. El equipo aerotransportado original del TWS era el Hughes Aircraft AN/ASG-18 del XF-108 Rapier , que podía rastrear un solo objetivo. El Westinghouse AN/APQ-81 para el misil F6D era más avanzado y rastreaba hasta ocho objetivos, pero requería su propio operador.
No fue hasta la introducción de las computadoras digitales , y especialmente los microprocesadores , que los TWS en aplicaciones aéreas se volvieron prácticos. El desarrollo de TWS generalmente siguió al desarrollo de los microprocesadores que finalmente los impulsaron; El AN/AWG-9 del F-14 Tomcat utilizaba un Intel 8080 y podía rastrear 24 objetivos.
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