FBE- Savunma Teknolojileri Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/176

Gözat

Yazar "Aslan, Rüstem" ile FBE- Savunma Teknolojileri Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    FTDT ve MOM sayısal yöntemleriyle radar saçılma yüzeyi modelleme ve azaltma teknikleri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001) Çiber, Bekir ; Aslan, Rüstem ; 112267 ; Savunma Teknolojileri
    Radar Saçılma Yüzeyi (RSY), hedeflerin üzerine gelen elektromanyetik enerjiyi radar alıcısı yönünde yansıtma kabiliyetlerinin bir ölçüsüdür. Hedefe göre alıcı ve vericinin aynı yerde yada farklı yerde olmasına bağlı olarak, mono-statik ve bi-statik RSY olarak tanımlanır. Her iki durumda da, hedeften çok uzakta (dalga boyuna göre radarla hedef arasındaki mesafe sonsuza giderken) saçılan alanın ( Es ) genliğinin gelen alanın (Es.) genliği ile karesel ortalaması olarak ifade edilir. Bir a fonksiyonuyla gösterilir ve, er = Iım" _ 4kR~ -^t- ¦« şeklinde ifade edilir. RSY birimi, Q [dBm2 ]' dir. RSY, hedefin görünür kısmını tarif eder ve hedef tarafından ne kadar güç akısının tutulmuş olduğunu ve de ne kadarının radar alıcısına yansımış olduğunu ölçer. Hedeflerin RSY değerleri kullanılan frekansa, hedefin geometrisine ve elektriksel özelliklerine bağlıdır. Bir hedefin saçılma karakteristiği büyük ölçüde gelen dalganın frekansına bağlı olarak değişir. Üç farklı frekans bölgesi söz konusudur. Bunlar, 1. Yüksek Frekans 2. Rezonans 3. Alçak Frekans bölgeleridir. Yüksek Frekans Bölgesi (Optik bölge); hedef boyutları gelen dalga boyundan çok büyüktür. RSY kabaca hedefin alanıyla aynı büyüklüktedir. Bu bölgede hedefe parça parça bakılır. Rezonans Bölgesi; Hedef boyutları gelen dalga boyu ile yaklaşık olarak aynı mertebelerdedir. Dalga boyundaki değişikliklere bağlı olarak RSY geniş bir alanda değer alır. Alçak Frekans Bölgesi (Rayleigh bölgesi) ; hedef boyu gelen dalga boyundan çok küçüktür. RSY ~ A."4. Bu bölgede hedef noktasal hedef olarak davranır. RSY hesaplamalarında öncelikle, levha, küre, silindir ve tel gibi temel şekiller ele alınır. Kompleks yapılarda ise, hedef olabildiğince bu temel şekillerden oluşan alt bölgelere ayrılır. Bu sayede, bütününde karmaşık bir yapı sahip olan uçak, tank vs. gibi gerçek hedeflerin RSY tahmini daha gerçekçi bir şekilde yapılabilir. Bu çalışmada da öncelikle temel kanonik yapılar ele alınmış daha sonra uçak ve tank gibi gerçek bir hedeflerde uygulama yapılmıştır. Günümüzde, elektromanyetik problemlerin çözümlerinde yoğun olarak sayısal yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar, probleme özgü sayısal teknikler olabileceği gibi, ilgili alanda, oldukça geniş problem gruplarına uygulanabilen yöntemlerde olabilmektedirler. Bu çalışmada RSY hesabında yaygın olarak kullanılan sayısal yöntemlerden, FDTD (Zamanda Sonlu Farklar) ve MoM (Moment Metodu) teknikleri incelenmiştir. FDTD yöntemi, zaman domeninde doğrudan üç boyutlu uzaydaki Maxwell denklemlerine dayanırken, MoM yönteminin ana formülasyonu frekans domeninde Green fonksiyonlarının kullanılmasıyla elde edilen integral denklemdir. Her iki yöntemde RSY hesaplamalarında uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır. RSY hesabında kullanılan sayısal yöntemler, diğer elektromanyetik problemlerinin çözümlerinde olduğu gibi, ancak belirli koşullar altında iyi sonuçlar verebilirler. O yüzden, yöntemler seçilirken ele alınan problemin doğasına ve içinde bulunulan koşullara en uygun yöntemi seçmek gerekir. Moment Metodu (MoM) ve Zamanda Sonlu Farklar Yöntemi (FDTD) gibi sayısal yöntemler, ilgilenilen hedeflerin karakteristik boyutlarının gelen dalga boyuna göre çok küçük olduğu Rayleigh bölgesi olarak da adlandırılan alçak frekans bölgesinde yada yaklaşık olarak aynı mertebede olduğu rezonans bölgesinde saçılan alanın hesaplanmasında kullanılması uygun yöntemlerdir. Hedef boyutlarının gelen dalga boyuna göre çok büyük olduğu optik bölge olarak da adlandırılan yüksek frekans bölgesinde ise sayısal yöntemler prensip olarak uygulanabilir olsalar bile, örneğin MoM' da matris boyutlarının çok büyümesi gibi pratik nedenlerden dolayı günümüzün bilgisayar olanakları ile çözüme ulaşmak mümkün olmamaktadır. Yüksek frekans bölgesinde kullanılabilecek yaklaşık metotların en basit ve en eski olanı Geometrik Optik (GO) metodudur. GO' te RSY, yalnızca saçılmanın olduğu noktadaki lokal eğrilik yarıçaplarını içeren basit bir formül ile verilir. Bir yada her iki yönde eğrilik yarıçaplarının sonsuz olması durumunda GO yaklaşıklığı geçersiz hale gelir. FO yaklaşıklığı, hedef yüzeylerinin eğrilik yarıçaplarının dalga boyuna göre çok büyük olması durumunda ve kenar etkilerinin ihmal edilebileceği yeterince geniş yüzeyler için gerçeğe çok yakın sonuçlar vermektedir. Ancak kenar ve köşeler gibi süreksizlik oluşturan etkilerinin ihmal edilemeyeceği durumlarda ise, bu etkileri de dikkate alan Geometrik Kırınım Teorisi (GKT) ve Fiziksel Kırınım Teorisi (FKT) kullanılabilir. Günümüzde, özellikle askeri hedeflerde (gemi, uçak gibi) RSY değerinin küçültülmesi, yani radara yakalanmayan hayalet (stealth) hedeflerin tasarımı oldukça ilgi çeken bir konudur. Amerikan B-2 ve F-l 17A uçakları ve Sea Shadow gemisi ile Fransız La Fayette gemisi çok iyi tasarlanmış örneklerdir. Hedeflerden saçılmanın her frekans ve bakış açısına göre azaltılması oldukça zor bir iştir. Bu nedenle algılamada kullanılan radarın birinde görünmeyen hedef bir diğerinde kolaylıkla görülebilir. Hedeflerin RSY değerlerini azaltmak için, 1. hedeflerin metal yüzeylerinde, gelen elektromanyetik enerjiyi radar yönünde yansıtmayacak şekilde yüzey şekillendirme teknikleri kullanmak, 2. metal yüzeylerin azaltılması ve var olanlarında gelen radar işaretini yutacak şekilde RAM (Radar Absorbing Material) malzeme ile kaplamak, 3. hedef yüzeylerinde gelen radar işaretini sönümleyebilmek için pasif sönümleyiciler kullanmak, 4. yine sönümleme için üzerlerinde elektronik devreler içeren aktif sönümleyiciler kullanmak günümüzde kullanılan etkili tekniklerdir. Ancak hedeflerin elektromanyetik davranışlarının frekansa, geometriye ve radar işaretine bağlı olarak çok farklılıklar gösterebileceği unutulmamalıdır. Ayrıca, RSY azaltma teknikleri uygulanırken hedeflerin temel işlevleri unutulmamalıdır. Örneğin, azaltma teknikleri uyguladığımız bir uçak airodinamik açıdan da performansını sürdürebilmelidir.