Letadlo vs. radar – kdo vyhraje?

Martin Tůma  |  Technika

Letectvo jednou provždy změnilo způsob válčení. A protože generálové nesnáší překvapení v podobě bomb, které jim padají na hlavu, vznikla i protiletadlová obrana. Jejím základem je radar, a tak probíhá souboj mezi letadlem a radarem. Podívejme se do historie tohoto zápolení a též do blízké budoucnosti.

Krátce poté, co vzlétl první létající stroj těžší než vzduch, vypukla první světová válka. První letouny, připomínající štafle potažené záclonami, prošly za armádní peníze velmi rychlou evolucí.

Krátce poté se nad bojištěm proháněli nebezpeční dravci, jako byl například Sopwith Camel u Spojenců, nebo Fokker Dr.I Dreidecker na německé straně. Hlavním úkolem byl průzkum a boj s letadly protivníka. Na pozemní cíle se útočilo palbou palubních kulometů, nebo házel granáty ručně dolů sám pilot. V té době také vznikla protivzdušná obrana, jejíž základ tvořil ostrozraký voják s dobrým dalekohledem, rychlopalný kulomet či lehké dělo.

Protivzdušná obrana v 1. světové válce. Foto: Wikipedia
Protivzdušná obrana v 1. světové válce. Foto: Wikipedia

Přichází radar

Dvacet dva let po konci první světové války se 10. července 1940 rozhořela letecká bitva o Velkou Británii. Přestože i zde sehráli nezastupitelnou roli vojáci s dalekohledy, kteří hlásili do ústředí pohyby nepřátelských letadel, Britům pomohl vyhrát jejich výrazný trumf – radar.

Úplně první, kdo zpozoroval odrážení radiových vln od objektů, byl ruský fyzik Alexander Popov. V roce 1897 prováděl pokusy s bezdrátovou telegrafií mezi dvěma loděmi na Baltském moři. Všiml si interference signálů, když mezi vysílačem a přijímačem proplula jiná loď. Navázal na něj Nicola Tesla, který v roce 1917 jako první prováděl pokusy se zjišťováním polohy a rychlosti těles pomocí odrazu elektromagnetických vln.

Na praktickou realizaci takového zařízení ale uzrál čas až těsně před druhou světovou válkou. V té době všechny světové velmoci investovaly do různých výzkumných projektů, které jim měly zajistit převahu nad protivníkem. Radioelektronický průzkum, který by na dálku zjistil lodě nebo letadla, patřil mezi priority.

První opravdu funkční radar měla k dispozici US Navy v roce 1934. Britové svůj radar vyvinuli v podstatě jako vedlejší produkt výzkumu Paprsků smrti, jimiž strašilo hitlerovské Německo. Paradoxem je, že právě Německo mělo vyspělejší elektroniku a ve vývoji radarové techniky bylo napřed (zajímavý článek na toto téma). Jenže rivalita mezi námořnictvem a letectvem o to, kdo bude tento projekt řídit, vývoj použitelného radaru velmi zpomalila.

Je ale potřeba říci, že Německé radary z konce druhé světové války tvořily špičku tehdejší techniky, a staly se tak základem moderní radarové techniky.

Jak funguje radar

Armádní mobilní radar

Pokud chceme letadlo skrýt před radarem, je potřeba vědět, jak radar funguje. V podstatě každý má tyto základní součásti: vysílač, anténu, přijímač a vyhodnocovací jednotku. Vysílač vyšle radiový signál, který letí prostorem a pokud narazí na letadlo (mraky, kopce, hejno ptáků), tak se odrazí zpět k radaru, přijímač ho zachytí a předzpracuje k vyhodnocení. Některé radary mají zvlášť jednu anténu pro vysílač a druhou pro přijímač, všechny moderní zařízení používané ve vojenství ale mají anténu společnou.

Konstrukce radaru není vůbec jednoduchá, protože proti sobě stojí protichůdné požadavky, které je potřeba zapracovat do jednoho zařízení. Vysílač musí být co nejsilnější, aby měl radar co největší dosah. Přijímač zase musí být velmi citlivý, aby dokázal zachytit a zpracovat i velmi slabé odrazy. Pokud by ale přijímač pracoval zároveň s vysílačem, došlo by k jeho spálení. Proto radary od samotného začátku vysílají impulsy. Tedy krátké silné signály, mezi kterými je přestávka, ve které přijímač zpracovává přicházející odrazy.

Radar ale nevyzařuje do všech směrů, právě naopak. Přehledové radary mají paprsek ve tvaru listu papíru, kterým pročesávají prostor ze strany na stranu, nebo od shora dolů, aby dokázaly určit směr (azimut) cíle a jeho výšku (elevaci). Čím užší je paprsek, tím přesnější je určení polohy. Rychlost cíle se potom určí ze změny jeho polohy mezi dvěma měřeními. Pokud se cíl přibližuje nebo vzdaluje od radaru, je možné určit jeho rychlost díky Dopplerovu jevu.

V podstatě jde o to, že pokud se cíl vzdaluje, má příchozí signál o něco nižší frekvenci než vyslaný signál. Při přibližování má frekvenci naopak vyšší. Z rozdílu je potom možné zjistit rychlost cíle. Na tomto principu pracují i policejní radary, které měří rychlost vozidel.

Izraelský vojenský radar sleduje letový provoz. Anténa se otáčí a úzký vertikální paprsek zachytí letadla ve všech výškách  Zdroj: Wikipedia, Bukvoed
Izraelský vojenský radar sleduje letový provoz. Anténa se otáčí a úzký vertikální paprsek zachytí letadla ve všech výškách Zdroj: Wikipedia, Bukvoed

Dalším typem radaru je tzv. střelecký radar, který navádí na letadlo palbu děl nebo raketu. Jeho paprsek má tvar velmi úzkého kužele, podobně jako když si svítíte v noci baterkou. Radar se snaží neustále ozařovat cíl a tak na něj navádět střelbu.

Moderní radary už nepoužívají velké pohybující se antény, ale tzv. fázované anténní pole. Tvar paprsků formují příspěvky jednotlivých prvků antény, které jsou řízeny elektronicky. Výhoda je jasná – odpadají mechanické problémy způsobené pohybem antény, paprsek může rychle skákat z místa na místo a různě měnit svoji podobu a intenzitu. Nevýhodou je naopak velmi komplikovaná konstrukce. Přesto všechny moderní radary (snad kromě hlavního radaru AWACS) už používají tuto konstrukci.

Čínská verze mobilního radaru
Čínská verze mobilního radaru

Nevysílám, poslouchám

Posledním typem radaru, který je potřeba zmínit, je tzv. pasivní radar. Nevysílá žádné signály, ale sám tiše a trpělivě přijímá signály z okolí, z palubních radarů letadel, lodí a dalších zdrojů. Je prakticky nemožné se před podobným radarem ukrýt.

Česká republika je naprostou světovou špičkou v tomto oboru, a to především díky velmi pokročilé matematice v topologii hyperbolického prostoru. Právě aplikace této matematiky dělá z našich pasivních radarů tak vyhledávaná zařízení. Asi nejznámějším systémem je slavná Tamara, která dokázala zachytit i neviditelné letouny F-117. Její civilní verze Věra slaví úspěchy jako důležitý pomocník při řízení letového provozu.

V současnosti jsou ve vývoji pasivní radary například u zbrojařského koncernu BAE, nebo v rámci společného rusko-čínsko-pákistánského projektu.

V tomto dílu jsme se ve stručnosti seznámili se způsoby, jak může radar najít letadlo. V příští části se zaměříme na druhou stranu – na to, jak letadla překonávají radarovou síť protivníka pomocí rušení nebo ničení radarů, až po moderní pro radary neviditelné letouny stealth.

Nejčtenější