Yansıma- ve Saçılma Mekanizmaları
Resim 1: Örnek: Bir Airbus A320 uçağındaki oluşan yansıma- ve saçılma mekanizmaları
Yansıma- ve Saçılma Mekanizmaları
Bir uçaktan gelen yankı işareti, çeşitli yansıma ve saçılma mekanizmaları tarafından oluşturulan bileşenlerden oluşur. Bir hedefin Etken Yansıtma Kesitine (RCS) katkıda bulunan üç temel fiziksel mekanizma vardır. Bunlar ya aynasal yansımalar ya da ani süreksizliklerden (örneğin uç noktalarında, kenarlarda ve köşelerde) bükülmeden kaynaklanan saçılmış dalgalar ya da yüzey dalgalarıdır - yüzey, dalgaları yüzeyi boyunca yönlendiren bir iletim hattı görevi görür. Tipik bir uçakta yansıyan veya bükülen enerjinin ana kaynakları şunlardır:[1][2]
- Bir sivri uçta bükülmeler (diffraction)
- Aynasal Yansıma (mirror reflection)
- Sürünerek dolanan dalgalardan (creeping waves) gelen yankı işareti
- Bir kenarda oluşan bükülme (diffraction)
- Bir köşede oluşan bükülme (diffraction)
- Yürüyen dalgalardan kaynaklanan yankı işareti
- Çoklu yansımalar (multiple reflections)
- Malzeme bağlantılarında oluşan yansımalar
- Boşluklardaki çoklu yansımalardan kaynaklanan yankı işaretleri
- Yüzey süreksizliklerindeki yansımalar
Resim 2: Saçılan dalga, değişen derecelerde faz kaymasına sahip bir saçıcılardan gelen katkıların toplamıdır.
Resim 2: Saçılan dalga, değişen derecelerde faz kaymasına sahip bir saçıcılardan gelen katkıların toplamıdır.
Aynasal yansıma
Aynasal yüzey, radarın görüş hattına dik olarak yönlendirilmiş herhangi bir hedef yüzeydir. Düz yüzeyler aynasal yönde özellikle büyük yankılar üretir, ancak yankı işaretinin gücü bu yönden keskin bir şekilde düşer. Tek ve çift kavisli yüzeylerden (silindirik ve küre biçimli yüzeyler) gelen aynasal dönüşler, düz yüzeylerden gelenlerden biraz daha zayıftır, ancak bunlar radar aydınlatma açısındaki değişikliklerle daha tutarlıdır.
Çoklu yansımalar
Örnek ⑦ kullanılarak Resim.1 de gösterildiği gibi, iki yüzey, bir Köşe Yansıtıcısına benzer bir şekilde hizalandığında nispeten güçlü yankı işaretleri oluşabilir. Perdeler, korkuluklar, direkler ve diğer yapılar su yüzeyinden yansıdığında gemi hedefleriyle benzer etkileşimler meydana gelir.
Sürünerek dolanan dalgalardan (creeping waves)
gelen yankı işareti
Sürünen bir dalga, pürüzsüz, gölgeli bir yüzeye bağlı olan, pürüzsüz bir cismin arkasında dolaşan ve ardından karşı taraftaki gölge sınırında yeniden belirdiğinde radara geri dönen bir dalgadır. Mie Saçılması yoluyla, sürünen dalga, küçük küresel yüzeylerden gelen yankı işaretlerinin yarıçaplarına göre değişmesine neden olur. Sürünen dalga mekanizması, askeri ve sivil hedefler için yalnızca çok düşük frekanslarda önemlidir.
Yürüyen dalgalardan kaynaklanan yankı işareti
Gelme açısı yüzeye yakın veya hatta paralel ise, yüzeyde Yürüyen Dalga indüklenebilir. Yüzey dalgası vücudun arkasına doğru birikme eğilimindedir ve genellikle herhangi bir uyumsuzluk (mismatched impedance) sonucu ileri doğru yansıtılır. Yürüyen dalga yankıları, aynasal bir yansımanın boyutuna yakın bir boyuta ulaşabilir.
Resim 3: Bakış açısına (aspect angle) bağlı olarak bir Airbus A320 uçağının karmaşık yansıma çizgesi.
Resim 3: Bakış açısına (aspect angle) bağlı olarak bir Airbus A320 uçağının karmaşık yansıma çizgesi.
Sivri uçlarda, kenarlarda ve köşelerde bükülmeler
Sivri uçlar, kenarlar ve köşelerdeki bükülmelerde meydana gelen yankı işaretleri, aynasal yansımadan çok daha küçüktür ve ancak diğer birçok yankı kaynağı zaten bastırılmış olması durumu uçak tasarımcısını ilgilendirir. Sivri uçlardan ve köşelerden gelen yankılar doğaldır ve yüzey özelliğinin boyutuyla değil dalga boyunun karesiyle artma eğilimindedir. Bu nedenle göndericinin taşıyıcı frekansı arttıkça önemi giderek azalır.
Dalga kılavuzlarında ve yüzey
süreksizliklerinde yansımalar
Çoğu uçakta, dümenler veya kontrol yüzeyleri ile uçağın sabit kısmı arasında dar yuvalar veya boşluklar bulunur. Bu yuvalar ve boşluklar ve hatta daha yüksek frekanslarda perçin başları, enerjiyi radara geri yansıtabilir. Açıklıklar içinde, örneğin motor girişleri veya pilot kabin camları, çoklu yansımalarla yine güçlü yankı işaretleri üretilebilir. Bu nedenle, askeri uçaklarda pilot kabininin cam yüzeyleri, buhar yöntemiyle biriktirilirek ince bir metal tabakası ile kaplanır.
Bu mekanizmaların tümü her hedefte gerçekleşmek zorunda değildir, ancak meydana gelen tüm yankı kaynakları, farklı faz konumları menzillerdeki en küçük farklılıklar nedeniyle üst üste binişir. Bazı yönlerde, tüm kaynaklar, bir büyük yansıtıcı yüzey ile sonuçlanan fazda eklenebilir. Diğer yönlerde, bazı kaynaklar diğer kaynakları iptal edebilir ve bu da çok düşük bir yansıma alanının meydana gelmesine neden olur. Özetle, değerleri bakış açısına (aspect angle) bağlı olan karmaşık bir yankı çizgesi oluştururlar. Bu nedenle, etkili yansıma alanı 30 dB den fazla dalgalanma gösterebilir ve bu da dalgalanma kaybına (fluctuation loss) sebep olabilir.
Kaynaklar:
- Eugene F. Knott, “Radar observables,” in Tactical Missile Aerodynamics: General Topics, Vol. 141, M. J. Hemsch, ed., Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1992, Chap. 4.
- Eugene F. Knott, “Radar Cross Section,” in M. Skolnik: “Radar Handbook”, Third Edition, McGraw-Hill Education, 2008, ISBN 9780071485470, page 14.2f