چینی‌ها در یک شبیه‌سازی، شناسایی یک جنگنده پنهانکار F-35 از فاصله بیش از ۶۱ کیلومتری با استفاده از یک جستجوگر مبتنی بر لیزر بررسی کرده است.
یک تیم تحقیقاتی موشکی چینی در یک شبیه‌سازی، شناسایی یک جنگنده پنهانکار F-35 از فاصله بیش از ۶۱ کیلومتری در شب را با استفاده از یک جستجوگر مبتنی بر لیزر بررسی کرده است.
این طرح از لیدار تک‌فوتونی برای شناسایی بازتاب‌های بسیار ضعیف لیزر از یک هواپیما استفاده می‌کند. در صورت توسعه این فناوری برای استفاده در جستجوگر موشک، می‌تواند روش دیگری برای رهگیری جنگنده‌های پنهانکار در خارج از برد دید بصری ارائه دهد.
این پژوهش یک روش حسگری را بررسی می‌کند که می‌تواند در کنار سامانه‌های راداری و فروسرخ مورد استفاده در نبرد هوایی قرار گیرد.
Lidar هواپیماهای پنهانکار را هدف می‌گیرد
پژوهشگران China Airborne Missile Academy یک لیدار تک‌فوتونی را که برای استفاده در موشک طراحی شده، مدل‌سازی کرده‌اند. این سامانه در طول موج ۱٬۰۶۴ نانومتر کار می‌کند.
لیدار پالس‌های لیزری را به سمت هدف ارسال می‌کند و میزان نوری را که بازمی‌گردد اندازه می‌گیرد. سامانه‌های تک‌فوتونی می‌توانند سیگنال‌های بسیار ضعیف را شناسایی کنند و همین ویژگی باعث شده است برای کاربردهای حسگری فشرده جذاب باشند.
طراحان موشک با محدودیت‌های شدیدی در زمینه فضای در دسترس، وزن و توان الکتریکی مواجه هستند. به همین دلیل، پژوهشگران به‌جای یک حسگر هوابرد بزرگ، یک سامانه اپتیکی نسبتاً کوچک را مدل‌سازی کردند.
در این شبیه‌سازی از پالس‌های لیزری یک میلی‌ژولی و یک عدسی ۱۰۰ میلی‌متری استفاده شد. انتقال نور در جو، پس‌زمینه آسمان و نویز آشکارساز نیز در محاسبات لحاظ شدند. زمان بازیابی آشکارساز نیز در این مدل مورد توجه ویژه قرار گرفت. پس از ثبت یک فوتون، آشکارساز به مدت کوتاهی نیاز دارد تا بتواند سیگنال دیگری را ثبت کند.
پژوهشگران محاسبه کردند که لیدار به نسبت سیگنال به نویز ۸.۸ دسی‌بل نیاز دارد. حداقل ۹.۴ فوتون شناسایی‌شده نیز می‌تواند سیگنال بازگشتی کافی برای ایجاد یک مسیر رهگیری فراهم کند.
شب برد شناسایی را به بیش از ۶۰ کیلومتر می‌رساند
شرایط نوری تفاوت قابل‌توجهی در عملکرد مدل‌سازی‌شده ایجاد کردند. جستجوگر شبیه‌سازی‌شده در طول روز توانست F-35C را از فاصله ۲۷.۷ کیلومتری شناسایی کند.
در شب، حداکثر برد به ۶۱.۵ کیلومتری افزایش یافت. کاهش نور پس‌زمینه، محیط اپتیکی پاک‌تری برای لیدار ایجاد کرد تا بازتاب‌های ضعیف را شناسایی کند.
این مدل همچنین کیفیت اطلاعات مربوط به هدف را در فواصل کوتاه‌تر بررسی کرد. در فاصله حدود ۲۸ کیلومتری، دقت اندازه‌گیری عمق به حدود ۲۰ سانتیمتر رسید.
تفکیک‌پذیری عرضی نیز در همین فاصله حدود ۵۰ سانتیمتر بود. چنین اندازه‌گیری‌هایی می‌توانند اطلاعات بیشتری نسبت به صرفاً شناسایی هدف در اختیار جستجوگر موشک قرار دهند. با این حال، این ارقام همچنان پیش‌بینی‌های به‌دست‌آمده از یک مدل رایانه‌ای هستند.
پرتو باریک یک مشکل ایجاد می‌کند
برد شناسایی بیشتر لزوماً مشکل پیدا کردن یک هواپیما را حل نمی‌کند. لیدار به یک پرتو لیزری باریک متکی است و برخلاف رادار، پوشش جست‌وجوی گسترده‌ای ندارد.
این مسئله اهمیت دارد، زیرا F-35 هم‌اکنون سلاح‌هایی را حمل می‌کند که توانایی درگیری با اهداف در بردی فراتر از برد شبیه‌سازی‌شده لیدار را دارند. AIM-120D-3 AMRAAM یک گزینه موشک هوا‌به‌هوا با برد بلند محسوب می‌شود.
برای درگیری‌های نزدیک‌تر، F-35 می‌تواند AIM-9X Sidewinder را حمل کند. جستجوگر فروسرخ تصویری این موشک نیز روش دیگری برای شناسایی و رهگیری هواپیماها فراهم می‌کند.
پژوهشگران چینی طول موج ۱٬۰۶۴ نانومتر را تا حدی به این دلیل انتخاب کردند که هواپیماهای پنهانکار تجهیزات مقابله‌ای اختصاصی کمتری در برابر حسگری فعال مبتنی بر لیزر دارند. چین همچنین مفاهیم دیگری از لیزرهای هوابرد را به نمایش گذاشته است. مؤسسه تحقیقاتی 303 اخیراً یک غلاف سلاح لیزری آویزان را در رویدادی در پکن به نمایش گذاشت.
شرکت هواپیماسازی شنیانگ نیز به‌طور جداگانه در مطالب طراحی مرتبط با جنگنده‌های پنهانکار آینده چین به سلاح‌های لیزری اشاره کرده است. این مطالعه لیدار، کاربرد بالقوه دیگری را برای فناوری لیزر هوابرد مطرح می‌کند. تبدیل عملکرد مدل‌سازی‌شده به یک سامانه موشکی عملیاتی، به توسعه و آزمایش‌های بیشتری نیاز خواهد داشت.
این پژوهش در مجله علمی چینی Aero Weaponry که یک نشریه داوری‌شده است، منتشر شد.