DE2335845A1 - Anordnung zur beeinflussung von elektromagnetischen wellen eines dopplerradargeraetes - Google Patents

Description

Anordnung zur Beeinflussung von elektromagnetischen Wellen eines Dopplerradargerätes

Dopplerradargeräte ermöglichen die Ortung sich bewegender Objekte bei gleichzeitiger Unterdrückung von Festzielen. Bei diesem bekannten Verfahren erfahren die von Festzielen reflektierten Signale keine Frequenzverschiebung, während die Signale, die von mit einer relativen Geschwindigkeit v_r bewegten Objekten reflektiert werden, aufgrund des Dopplereffektes eine Frequenzverschiebung f, « 2v_r /λ aufweisen, wobei X die Wellenlänge des Sendesignals ist. Aufgrund der

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auftretenden Frequenzverschiebung ist mit Hilfe von Dopplerradargeräten auch dann noch die Erkennbarkeit von bewegten Objekten gewährleistet, wenn in unmittelbarer Nähe des bewegten Objektes ein Pestziel vorhanden ist, welches die ausgesandten elektromagnetischen Wellen in wesentlich stärkerem Maße reflektiert.

Mit Hilfe von Dopplerradargeräten ist es deshalb auch möglich, Drehflügel-Flugzeuge oder -Flugkörper auf größere Entfernung als solche zu erkennen, da die sich schnell bewegenden Rotorblätter eine erhebliche Dopplerfrequenzverschiebung verursachen.

Insbesondere für militärische Zwecke ist es erwünscht, diese Erkennbarkeit zu beseitigen oder doch zumindest die Ortungsentfernung zu verkleinern. Beispielsweise wäre es dann möglieh, mit sehr tief fliegenden, sich nur langsam fortbewegenden Hubschraubern infolge des großen Störpegels in Erdnähe unerkannt bis in die Nähe der Radaranlage vorzudringen.

Es ist bekannt, zur Erreichung dieses Ziels den Radarquerschnitt der Rotorblätter zu verkleinern. Zu diesem Zweck werden entweder die reflektierenden Körper mit einem die elektromagnetischen Wellen absorbierenden Material verkleidet oder aus einem Material mit geringer Reflexion hergestellt. Von einem solchen Material wird gefordert, daß das Verhältnis der relativen Permeabilitätskonstante zur relativen Dielektrizitätskonstante ^^r/6_r gleich 1 ist und daß eine ausreichende mechanische Festigkeit vorhanden ist.

Im Falle der Verkleidung des reflektierenden Körpers müßte das Material noch zusätzlich «ine große Dämpfung für die durchgehende Welle aufweisen, da di« Wandstärke der Verkleidung nicht sehr dick gewählt werden kann.

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Bisher ist es jedoch nicht gelungen, ein Material' herzustellen, das alle drei oder wenigstens die ersten beiden der vorstehend genannten Forderungen gleichzeitig erfüllt.

In der Nachrichtentechnischen Zeitschrift (NTZ), 1957, Heft 11, S. 555, teilt Meinke mit, daß das größte bisher erreichte Verhältnis ^^r/t_r bei Verwendung von Eisenpulver in Verbindung mit ungeschäumtem Kunststoff ungefähr 0,25 beträgt, was einer Reflexion von 30% entspricht. Bei Verwendung von mechanisch weniger stabilen Schaumstoffen wird £_r infolge der eingeschlossenen Luftblasen verringert. Dabei vermindern sich aber auch die Verlustfaktoren um etwa den gleichen Faktor. Nach Meinke (aaO) kann man sich mit Schaumstoffen dem Wert ^^r/e_r beliebig nähern. Bei einer zulässigen Reflexion von 5% und einer Wellenlänge von 3 cm beträgt die erforderliche Wandstärke ungefähr 40 cm.

Wie bereits erwähnt, zeigen Mischungen aus geschäumtem Epoxidharz und Karbonyleisen zwar nur geringe Reflexionen, haben aber dafür eine nicht sehr große Durchgangsdämpfung. Werden solche Mischungen zur Verkleidung von reflektierenden Körpern verwendet, so sind die Reflexionseigenschaften bei geringen Materialstärken von der Frequenz abhängig, vgl. hierzu Freeny, "Target Support Parameters Associated with Radar Reflectivity Measurements", Proceedings of the IEEE, Aug. 1965, Special issue on Radar Reflectivity, S. und KING, Wu, "The Scattering and Diffraction of Waves", Harvard University Press. Cambridge, Massachusetts, 1959.

Die Frequenzabhängigkeit des Reflexionsfaktors wird natürlich uir so geringer, je besser die Näherung ^^r/£_r Äi-1 gelingt. Einer solchen Annäherung steht jedoch vor allem die Anforderung an die mechanische Festigkeit entgegen.

Somit besteht keine Möglichkeit, mit Hilfe der zur Zeit bekannten Materialien den Radarquerschnitt von Rotorblät-

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tern durch Verkleidung mit einem die elektromagnetischen Wellen absorbierenden Material oder durch Herstellung der Rotorblätter aus einem reflexionsarmen Material in befriedigender Weise zu verkleinern.

Ferner ist bekannt, zur Erreichung des obengenannten Ziels den Radarquerschnitt der Rotorblätter nur in bestimmten Raumwinkelbereichen zu verkleinern. Da ein tieffliegendes Drehflügel-Flugzeug oder -Flugkörper von einem entfernten Radargerät meist nur in der Ebene der Rotorblätter gesehen wird, können befriedigende Ergebnisse bezüglich der Radarerkennbarkeit von Rotorblättern dadurch erzielt werden, daß der Radarquerschnitt der Rotorblätter nur in dieser Ebene verkleinert wird. Zu diesem Zweck werden in bekannter Weise metallische Strukturen mit antennenähnlichen Formen auf den Rotorblättern angebracht, die so ausgelegt sind, daß sie ein Rückstrahlungsdiagramm erzeugen, das in den gewünschten Raumwinkelbereichen Nullstellen aufweist. Wie Garbacz in "Model Expansions for Resonance Scattering Phenomena", Proceedings of the JEEE, Aug. 1965, Special issue on Radar Reflecivity, S. 857 zeigt, sind solche Systeme jedoch sehr schmalbandig. Breitbandigere Systeme sind prinzipiell denkbar, können aber wahrscheinlich nur mit sehr großem Aufwand verwirklicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Aufwand eine Beseitigung der Dopplerradarerkennbarkeit der sich bewegenden Rotorblätter bewirkt oder mindestens die Ortungsentfernung wesentlich verkleinert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rotorblätter eines Drehflügel-Flugzeuges oder -Flugkörpers nahe ihrer Blattspitzen mittels biegeschlaffer metallischer Drähte derart verbunden sind, daß sie bei Rotation der

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Rotorblätter annähernd eine geschlossene Kreislinie bilden, deren Mittelpunkt im Rotorkopf liegt.

Durch Anordnung mehrerer solcher Drähte in verschiedenen Ebenen übereinander am Umfang sowie nebeneinander, wobei im letzteren Fall die Drähte so angeordnet sind, daß sie bei Rotation der Rotorblätter mehrere konzentrische, annähernd geschlossene Kreislinien bilden, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Rotorkopf liegt, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Dopplerradarerkennbarkeit weiter vermindert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ein Dopplerradargerät insbesondere aus größerer Entfernung nicht mehr auf die sich schnell bewegenden Rotorblätter von sich nur langsam fortbewegenden Drehflügel-Flugzeugen oder -Flugkörpern anspricht. Dem Dopplerradargerät wird somit ein Festziel vorgetäuscht. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es daher z.B. möglich, mit einem tief und langsam fliegenden Hubschrauber sich unerkannt der Radarstation zu nähern. Durch gleichzeitige An-Ordnung mehrerer solcher Drähte in verschiedenen Ebenen nebeneinander und übereinander wird die Erkennbarkreisentfernung auf ungefähr 30 % des bisherigen Wertes vermindert, wie verschiedene Experimente ergaben. Da im Gegensatz zu bekannten Maßnahmen bei der erfindungsgemäßen Anordnung in der Rotorblattebene keine Nullstellen im Strahlungsdiagramm erzeugt werden müssen,ist die erfindungsgemäße Anordnung weitgehend frequenzunabhängig.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. la einen Rotor mit vier Rotorblättern, die nahe ihrer ' Blattspitzen mittels Drähten in der Ebene der Rotorblätter verbunden sind;

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Fig. Ib die Seitenansicht zu Fig. la;

Fig. 2a ein Momentanbild eines rotierenden Rotors mit vier Rotorblättern, die nahe ihrer Blattspitzen und fortschreitend in Richtung zum Rotorkopf in zwei Ebenen parallel zur Ebene der Rotorblätter mittels

Drähten verbunden sindf

Fig. 2b die Seitenansicht zu Fig. 2a.

Fig. la zeigt einen Rotorkopf 3 mit vier Rotorblättern 4,5,6 und 7. Zwischen den Rotorblättern sind in einer Ebene parallel zur Ebene der Rotorblätter biegeschlaffe metallische Drähte angeordnet, die eine solche Länge aufweisen, daß sie bei Stillstand des Rotors infolge ihres Eigengewichts gemäß einer Seilkurve durchhängen; in der Fig. la sind sie strichpunktiert eingezeichnet. Bei Rotation des Rotors spannen sich infolge der auftretenden Zentrifugalkraft die vorher durchhängenden, biegeschlaffen metallischen Drähte und bilden aus den Kreisbögen eine annähernd geschlossene Kreislinie.

Fig. Ib zeigt die Seitenansicht des Rotorkopfes 3 mit den vier Rotorblättern 4,5,6 und 7 und den biegeschlaffen metallischen Drähten nach Fig. la. Dargestellt ist ein Momentanbild des rotierenden Rotors mit den gespannten Drähten 1Ü0, 110.

In Fig. 2a ist ein Momentanbild eines rotierenden Rotors 3 mit vier Rotorblättern 4,5,6,7 dargestellt, welche nahe der Blattspitzen und - im Unterschied zu den Fig. la und Ib zusätzlich fortschreitend in Richtung zum Rotorkopf sowie in zwei Ebenen parallel zur Ebene der Rotorblätter mittels Drähten 100, 110, 120, 130; 200, 210, 220, 230; 300, 310, 320, 330; 400, 410, 42Ü, 430 verbunden sind. Bei Rotation der Rotorblätter bilden diese Drähte mehrere konzentrische, annähernd geschlossene Kreislinien, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Rotorkopf liegt.

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Aus Fig. 2b, die die Seitenansicht von Fig. 2a darstellt, ist die Anordnung der Drähte in zwei zu den Rotorblättern parallelen Ebenen ersichtlich. Im Ausführungsbeispiel sind in beiden Ebenen die Drähte in gleicher Weise untereinander angeordnet, z.B. Kreisbogen 100 und darunter Kreisbogen 101, Kreisbogen 110 und darunter Kreisbogen 111 usw.

Durch die zwischen den Rotorblättern gespannten Drähte werden die umlaufenden Teile des Rotors für elektromagnetische Wellen abgeschirmt, da jedem noch so dünnen Draht eine von der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle abhängige Wirkfläche zugeschrieben werden kann. Bei sehr dünnen Drähten ist die Wirkfläche vom Drahtdurchmesser unabhängig und nur noch eine Funktion der Wellenlänge. Unter einem Aspektwinkel, der in der Ebene der Rotorblätter liegt, erfaßt ein Radargerät infolge der gleichbleibenden Wirkfläche der gespannten Drähte bei der Rotation nach optischen Gesetzen nur ein etwa gleichbleibendes Ziel, d.h. einem Dopplerradargerät wird ein Festziel vorgetäuscht, da keine Dopplerfrequenz erzeugt wird.

Die Schirmwirkung der gespannten Drähte folgt nicht genau optischen Gesetzen, da sie nur in einem kleinen Tiefenbereich wirksam ist. Durch Spannen mehrerer Drähte nebeneinander zwischen den Blattspitzen und dem Rotorkopf sowie in verschiedenen Ebenen übereinander wird die Schirmwirkung vergrößert.

Patentansprüche:

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Anordnung zur Beeinflussung von elektromagnetischen Wellen eines Dopplerradargerates, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Rotorblätter eines Drehflügel-Flugzeuges oder -Flugkörpers nahe ihrer Blattspitzen mittels biegeschlaffer metallischer Drähte derart verbunden sind, daß sie bei Rotation der Rotorblätter annähernd eine geschlossene Kreislinie bilden, deren Mittelpunkt im Rotorkopf liegt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet , daß die Drähte in mehreren Ebenen übereinander am Umfang angeordnet sind·
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Drähte in mehreren Ebenen nebeneinander so angeordnet sind, daß sie bei Rotation der Rotorblätter mehrere konzentrische, annähernd geschlossene Kreislinien bilden, deren Mittelpunkt im Rotorkopf liegt. ·

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