Science Prime
Photo
تصاویر رادار هشدار زودهنگام SBX-1 مستقر در پرل هاربر، هاوایی که یکی از پیچیدهترین و استراتژیکترین سامانههای دفاع موشکی آمریکا است. رادار در فرکانس کاری 8 تا 12 گیگاهرتز و طول موجهای کوتاه باند X حدود 2.5 تا 3.75 سانتیمتر، وضوح تصویربرداری بسیار بالایی ایجاد میکند. اما وظیفه اصلی این رادار فقط "کشف" موشک نیست (سایر رادارها این کار را انجام میدهند)، وظیفه اصلی آن تمایز یا Discrimination است. هنگامی که یک موشک بالستیک قارهپیما به فضا میرود، ممکن است کلاهک جنگی از بدنه موشک جدا شود و یا همراه با "ماکتها" (Decoys) و زبالههای فضایی باشد؛ دقت SBX-1 آنقدر بالا است که میتواند شکل اجسام را در فضا تشخیص دهد و به سیستم دفاعی بگوید کدام شیء "کلاهک جنگی واقعی" است و کدام یک "ماکت یا زباله" است. از طرفی با وجود تکنولوژی پیشرفته، این سیستم محدودیتهایی هم دارد، بدلیل استفاده از باند X و تمرکز بر وضوح بالا، میدان دید آن باریک است (مثل نگاه از درون یک نی) بنابراین، معمولاً نیاز دارد که سایر رادارهای برد بلند، محل تقریبی هدف را به آن اطلاع دهند که اصطلاحاً (Cued Search) گفته میشود تا SBX-1 روی آن قفل کند. رادار SBX-1 یک سیستم AESA است و سطح هشتضلعی رادار که مساحتی حدود 384 متر مربع دارد، با تقریباً 45000 ماژول نیمههادی T/R پوشیده شده که هر ماژول به تنهایی یک رادار کوچک است که میتواند پالس مایکروویو تولید و دریافت کند. این معماری امکان Graceful Degradation را فراهم میکند. یعنی اگر %10 از ماژولها بسوزند، رادار خاموش نمیشود، بلکه فقط %10 از توان خروجی کاهش مییابد و الگوریتمها این افت را جبران میکنند. اما سؤال اینجاست که چگونه رادار بدون حرکت فیزیکی، پرتو را حرکت میدهد؟ کامپیوتر مرکزی فازِ سیگنالِ هر یک از آن 45000 ماژول را با دقت نانوثانیه تغییر میدهد. اگر فرض کنیم رادار میخواهد پرتو را در زاویه θ هدایت کند، اختلاف فاز Δϕ بین المانهای مجاور که به فاصله d از هم قرار دارند، از رابطه زیر پیروی میکند (که k عدد موج است):
Δϕ=kdsin(θ)
با اعمال این شیفت فازی، جبهه موج در فضا کج میشود و پرتو بسمت دلخواه شلیک میشود. این تغییر جهت در حد میکروثانیه رخ میدهد، که به رادار اجازه میدهد چندین هدف را به صورت "همزمان" (Time-multiplexed) ردیابی کند.
اما سؤال بعدی اینکه چرا باند X؟ خب همه چیز به رزولوشن و سطح مقطع راداری (RCS) برمیگردد. طول موج (λ) در باند X حدود 2.5 تا 3.75 سانتیمتر است. طبق رابطه پراش (Diffraction)، پهنای پرتو (θBW) با قطر آنتن (D) و طول موج رابطه عکس دارد، پس :
θBW≈λ/D
از اینرو چون D در SBX بسیار بزرگ است و λ بسیار کوچک، پرتو خروجی مثل یک لیزر سوزنی (Pencil Beam) عمل میکند. این تمرکز انرژی، چگالی توان را روی هدف افزایش داده و نسبت سیگنال به نویز (SNR) را به شدت بالا میبرد. اما مهمترین بخش این رادار، قابلیت تصویربرداری راداری با دهانه مصنوعی معکوس (ISAR) است. رادار نه تنها سرعت حرکت کلی موشک (تغییر فرکانس دوپلر اصلی) را میسنجد، بلکه لرزشها و چرخشهای بدنه موشک (اثر میکرو داپلر) را نیز تحلیل میکند. بعنوان مثال یک کلاهک جنگی سنگین، پایدار و با اسپین مشخص حرکت میکند اما یک ماکت (Decoy) توخالی (مثل یک بالون فلزی) بدلیل سبکی، در خلاء یا لایههای رقیق جو دچار "تلوتلو خوردن" یا (Precession/Wobble) میشود. SBX-1 با تحلیل طیف فرکانسی بازگشتی، این نوسانات ریز را میبیند و نموداری از توزیع پراکندگی (Scattering Centers) روی جسم میسازد که عملاً یک دو بعدی از هدف است.
@Science_Prime
Δϕ=kdsin(θ)
با اعمال این شیفت فازی، جبهه موج در فضا کج میشود و پرتو بسمت دلخواه شلیک میشود. این تغییر جهت در حد میکروثانیه رخ میدهد، که به رادار اجازه میدهد چندین هدف را به صورت "همزمان" (Time-multiplexed) ردیابی کند.
اما سؤال بعدی اینکه چرا باند X؟ خب همه چیز به رزولوشن و سطح مقطع راداری (RCS) برمیگردد. طول موج (λ) در باند X حدود 2.5 تا 3.75 سانتیمتر است. طبق رابطه پراش (Diffraction)، پهنای پرتو (θBW) با قطر آنتن (D) و طول موج رابطه عکس دارد، پس :
θBW≈λ/D
از اینرو چون D در SBX بسیار بزرگ است و λ بسیار کوچک، پرتو خروجی مثل یک لیزر سوزنی (Pencil Beam) عمل میکند. این تمرکز انرژی، چگالی توان را روی هدف افزایش داده و نسبت سیگنال به نویز (SNR) را به شدت بالا میبرد. اما مهمترین بخش این رادار، قابلیت تصویربرداری راداری با دهانه مصنوعی معکوس (ISAR) است. رادار نه تنها سرعت حرکت کلی موشک (تغییر فرکانس دوپلر اصلی) را میسنجد، بلکه لرزشها و چرخشهای بدنه موشک (اثر میکرو داپلر) را نیز تحلیل میکند. بعنوان مثال یک کلاهک جنگی سنگین، پایدار و با اسپین مشخص حرکت میکند اما یک ماکت (Decoy) توخالی (مثل یک بالون فلزی) بدلیل سبکی، در خلاء یا لایههای رقیق جو دچار "تلوتلو خوردن" یا (Precession/Wobble) میشود. SBX-1 با تحلیل طیف فرکانسی بازگشتی، این نوسانات ریز را میبیند و نموداری از توزیع پراکندگی (Scattering Centers) روی جسم میسازد که عملاً یک دو بعدی از هدف است.
@Science_Prime
❤9🤯2
در سرعتها و دماهایی که SR-71 پرواز میکرد، اکسیژن خاصیت انفجاری پیدا کرده و میتواند خودبهخود در مخازن و لولههای سوخت مشتعل شود. برای جلوگیری از این اتفاق، تمام 6 مخزن سوخت قبل سوختگیری، با نیتروژن خالص پاکسازی میشدند. بلکبرد معمولاً 260 لیتر نیتروژن مایع (نسبت انبساط نیتروژن مایع به گاز حدود 1 به 694) را در 3 مخزن حمل میکرد. این نیتروژن همزمان با اتمام سوخت، به شکل گاز منبسط شده و به درون مخازن پمپ میشود تا فضای خالی ایجاد شده را پر کند. بدون وجود نیتروژن، مخازن خالی سوخت هنگام بازگشت به ارتفاعات پایینتر برای سوختگیری مجدد، بدلیل افزایش فشار بیرونی دچار کاویتاسیون (حفرهزایی یا مچاله شدن) میشدند. این وضعیت بدین معنا بود که مخازن سوخت نمیتوانستند تحت فشار قرار بگیرند تا بخارات سوخت را در ماخ بالا خنثی و بیاثر کنند.
@Science_Prime
@Science_Prime
👍3❤2
یکی از پدیدههای خطرناک در پرواز، تغییر ناگهانی و قوی در سرعت یا جهت باد در هنگام برخاست و فرود است. افزایش باد مخالف [فاز صعود] باعث افزایش نیروی بالابر شده و پرنده سریعتر از برنامه بالا می رود. در باد موافق بالابر کاهش مییابد و باعث فرود سریع یا ناتوانی در حفظ ارتفاع میشود. در فاز فرود هم به دلیل کاهش نیروی بالابر، پرنده سریعتر از آنچه در نظر گرفته شده فرود می آید.
@Science_Prime
@Science_Prime
❤2👍1😱1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
بمبافکن Stuka احتمالاً نمادینترین هواپیمای آلمانی در جج2 بود و ایدهای که آن را خاص میکرد؛ شیپورهای متصل به بالها بود که هنگام شیرجه هواپیما صدای جیغ ایجاد میکرد. احتمالاً این تاکتیک ارعاب زاییده ذهن خالق و مبتکر برجسته پرواز، ارنست اودت، مسئول دفتر تحقیق لوفتوافه بوده است.
@Science_Prime
@Science_Prime
❤4🔥2
تصاویر یک ریزپردازنده تخصصی با معماری هاروارد، محصول شرکت تگزاس اینسترومنتس (TI) در دهۀ 1980 برای پردازش سیگنال با سرعت بالا با فرکانس کلاک 20MHz بر اساس فرآیند NMOS، پکیج PGA و مصرف توان 1.25W
معماری هاروارد، امکان دسترسی همزمان به فضاهای حافظه برنامه و داده را فراهم میسازد. این جداسازی باسها، پهنای باند حافظه را 2x و امکان اجرای سریعتر دستورات بویژه عملیاتهای اصلی DSP مانند MAC را میدهد. با ضربکننده سختافزاری سریع، قادر به انجام عملیات 16×16 بیتی ضرب در یک سیکل دستورالعمل هم بود که این قابلیت برای کاربردهای بلادرنگ در پردازش سیگنال حیاتی است. این پردازنده، قابلیت بکارگیری در پردازش پالس رادار و تحلیل طیف فرکانسی در سیستمهای جنگ الکترونیک و هدایت موشکها در سیستمهای هدایت فعال یا نیمهفعال برای پردازش سریع دادههای حسگرهای تصویربرداری یا فروسرخ را در زمان خود دارا بوده است.
@Science_Prime
معماری هاروارد، امکان دسترسی همزمان به فضاهای حافظه برنامه و داده را فراهم میسازد. این جداسازی باسها، پهنای باند حافظه را 2x و امکان اجرای سریعتر دستورات بویژه عملیاتهای اصلی DSP مانند MAC را میدهد. با ضربکننده سختافزاری سریع، قادر به انجام عملیات 16×16 بیتی ضرب در یک سیکل دستورالعمل هم بود که این قابلیت برای کاربردهای بلادرنگ در پردازش سیگنال حیاتی است. این پردازنده، قابلیت بکارگیری در پردازش پالس رادار و تحلیل طیف فرکانسی در سیستمهای جنگ الکترونیک و هدایت موشکها در سیستمهای هدایت فعال یا نیمهفعال برای پردازش سریع دادههای حسگرهای تصویربرداری یا فروسرخ را در زمان خود دارا بوده است.
@Science_Prime
❤3
بن ریچ، از مهندسان ارشد لاکهید [مارتین] و مدیر اسکانک ورکز، در کتاب خاطرات خود میگوید :
پس از بازگشت "بلکبرد" از ماموریت در ارتفاع بالا در استراتوسفر در سرعت ماخ 3، متوجه نقاط سیاه ریزی در شیشه جلوی هواپیما که شبیه لکههای سوخته به نظر میرسید، شدیم. شیشه جلو را برای آزمایش فرستادیم.پس از آزمایش مشخص شد که این لکههای سیاه کوچک "حشرات" هستند. برآوردها بر این بود که این حشرات طی انجام آزمایش هستهای به استراتوسفر پرتاب شدهاند و با گرد و غبار و... در ارتفاع 75000 پایی در اطراف زمین میچرخیدند، و تصادفاً به بلکبرد اصابت کردند.
@Science_Prime
پس از بازگشت "بلکبرد" از ماموریت در ارتفاع بالا در استراتوسفر در سرعت ماخ 3، متوجه نقاط سیاه ریزی در شیشه جلوی هواپیما که شبیه لکههای سوخته به نظر میرسید، شدیم. شیشه جلو را برای آزمایش فرستادیم.پس از آزمایش مشخص شد که این لکههای سیاه کوچک "حشرات" هستند. برآوردها بر این بود که این حشرات طی انجام آزمایش هستهای به استراتوسفر پرتاب شدهاند و با گرد و غبار و... در ارتفاع 75000 پایی در اطراف زمین میچرخیدند، و تصادفاً به بلکبرد اصابت کردند.
@Science_Prime
😱6❤2
همۀ هواپیماها برای کاهش وزن از پوستههای فلزی نسبتاً سبک بهره میبرند. پوستههای فلزی نازک در طول پرواز در معرض بارهای متراکم و پرفشار هوا هستند که باعث ایجاد اثر موجدار در فلز یا در واقع کمانش پوسته آلومینیومی هواپیما میشوند. این موج به هواپیما آسیبی نمیرساند و ظاهراً عملکرد پرواز را هم تغییر نمیدهد. این شرایط بطور ویژه در بمبافکن B-52 که بدنه بزرگ و بلندی دارد، قابل مشاهده است. در این نوع طراحی، پوستۀ بیرونی (Skin) هواپیما نه تنها نقش آیرودینامیکی دارد، بلکه بار سازهای (مانند تنشهای فشاری، کششی و برشی) را نیز تحمل میکند. در شرایط پرواز و مانور، نیروهای بزرگ آیرودینامیکی و بارهای بال منجر به فشردهسازی برخی پنلهای بدنه میشوند. این پوستههای آلومینیومی نازک، تحت فشار، بطور جزئی و موضعی خم شده و موجدار میشوند. بطور کلی این اعوجاجها بدلیل طراحی سبک پوسته تحت بار (Stressed-Skin) در ترکیب با تنشهای سیکلی پروازی در طول زمان است. این پدیده به طور فعال توسط تیمهای نگهداری مورد نظارت قرار میگیرد تا به یک ترک خستگی بحرانی تبدیل نشود.
@Science_Prime
@Science_Prime
❤2🤔1
Forwarded from Science Prime Books & Articles
W-COM-Goldsmith@Science_Prime.pdf
3.4 MB
کتاب "Wireless Communications" نوشته Andrea Goldsmith استاد برجستۀ دانشگاه استنفورد
این کتاب بعنوان یکی از بهترین و جامعترین منابع در زمینه ارتباطات بیسیم، مفاهیم اساسی تا تکنیکهای پیشرفته و مدرن مانند MIMO (چند ورودی-چند خروجی)، تکنیکهای تطبیقی، و شبکههای Ad-hoc را پوشش میدهد.
@Science_Prime_Books
این کتاب بعنوان یکی از بهترین و جامعترین منابع در زمینه ارتباطات بیسیم، مفاهیم اساسی تا تکنیکهای پیشرفته و مدرن مانند MIMO (چند ورودی-چند خروجی)، تکنیکهای تطبیقی، و شبکههای Ad-hoc را پوشش میدهد.
@Science_Prime_Books
❤1