Радар для полетов на предельно малых высотах.

Введение

Радар, используемый для полетов на предельно малых высотах, – это военная аэрокосмическая технология, позволяющая самолетам, летящим на очень низких высотах, автоматически поддерживать относительно постоянную высоту над земной поверхностью и, следовательно, затруднять их обнаружение вражескими радарами. Иногда это называют полетом "в касание земли" или полетом по рельефу местности. Термин "полет по поверхности земли" также может применяться, но чаще используется по отношению к низколетящим военным вертолетам, которые обычно не используют радары слежения за рельефом местности. Системы ТПР (радары слежения за рельефом местности) работают путем вертикального сканирования радиолокационного луча перед самолетом и сравнения дальности и угла отраженных сигналов с заранее вычисленной идеальной кривой маневрирования. Сравнивая расстояние между рельефом местности и идеальной кривой, система вычисляет маневр, который обеспечит пролет самолета над рельефом на заранее заданном расстоянии, обычно порядка… Использование ТПР позволяет самолету автоматически следовать рельефу местности на очень малых высотах и с высокой скоростью. Радары слежения за рельефом местности отличаются от аналогичных радаров предупреждения о столкновении с землей; системы предупреждения о столкновении с землей сканируют горизонтально, создавая карту, которую навигатор использует для прокладки маршрута, избегающего высоких участков местности. Эти две техники часто объединяются в единую радиолокационную систему: навигатор использует режим предупреждения о столкновении с землей для выбора оптимального маршрута через низменные участки местности, такие как долины, а затем переключается в режим ТПР, который пролетает по этому маршруту на минимальной высоте. Концепция была первоначально разработана в Корнеллской аэронавтической лаборатории в 1950-х годах. Впервые она была реализована серийно в 1959 году компанией Ferranti для использования с самолетом TSR 2, впервые поднявшимся в воздух на летающей лаборатории English Electric Canberra в 1962 году. Хотя проект TSR 2 был в конечном итоге закрыт, эта концепция получила широкое распространение в 1960-х и 70-х годах на ударных самолетах и самолетах-перехватчиках, включая General Dynamics F-111, Panavia Tornado и Су-24 "Фенсер". Более широкое внедрение технологий "стелс" в 1990-х годах привело к сокращению полетов на малых высотах как способа противодействия средствам ПВО, и эта техника больше не является распространенной. Большинство самолетов этого класса с тех пор выведены из эксплуатации, хотя Су-24 и Tornado все еще используются в некотором количестве.

Radar used for extremely low level flight

Terrain following radar (TFR) is a military aerospace technology that allows a very low flying aircraft to automatically maintain a relatively constant altitude above ground level and therefore make detection by enemy radar more difficult. It is sometimes referred to as ground hugging or terrain hugging flight. The term nap of the earth flight may also apply but is more commonly used in relation to low flying military helicopters, which typically do not use terrain following radar. TFR systems work by scanning a radar beam vertically in front of the aircraft and comparing the range and angle of the radar reflections to a pre computed ideal manoeuvring curve. By comparing the distance between the terrain and the ideal curve, the system calculates a manoeuvre that will make the aircraft clear the terrain by a pre selected distance, often on the order of Using TFR allows an aircraft to automatically follow terrain at very low levels and high speeds. Terrain following radars differ from the similar sounding terrain avoidance radars; terrain avoidance systems scan horizontally to produce a map like display that the navigator then uses to plot a route that avoids higher terrain features. The two techniques are often combined in a single radar system: the navigator uses the terrain avoidance mode to choose an ideal route through lower altitude terrain features like valleys, and then switches to TFR mode which then flies over that route at a minimum altitude. The concept was initially developed at the Cornell Aeronautical Laboratory in the 1950s. It was first built in production form starting in 1959 by Ferranti for use with the TSR 2 aircraft, flying for the first time in an English Electric Canberra testbed in 1962. While the TSR 2 project was ultimately abandoned, the concept was widely deployed in 1960s and 70s strike aircraft and interdictors, including the General Dynamics F 111, Panavia Tornado and Sukhoi Su 24 "Fencer". The wider introduction of stealth aircraft technologies through the 1990s has led to a reduction in low altitude flight as a solution to the problem of avoiding anti aircraft weapons and the technique is no longer common. Most aircraft of this class have since retired although the Su 24 and Tornado remain in use in some numbers.

Технология

Система работает путем передачи радиолокационного сигнала узким лучом на наземную область перед самолетом во время вертикального сканирования радаром вверх и вниз. Сигнал передается в виде серии коротких импульсов, а отражения этих импульсов от земли создают мощные возвраты сигнала. Время, необходимое импульсу для прохождения до рельефа и обратно, определяет дальность до рельефа перед самолетом. Угол относительно самолета определяется датчиком на вертикальном карданном подвесе, выдающим откалиброванное напряжение. Одновременно с отправкой импульсов радаром, генератор функций создает изменяющееся напряжение, представляющее предпочтительную траекторию маневрирования. Эта траектория по форме напоминает трамплин для прыжков с лыж – плоская под самолетом и изогнутая вверх перед ним. Кривая отображает путь, по которому двигался бы самолет при маневрировании с постоянной перегрузкой, а плоская область под самолетом простирается вперед на небольшое расстояние, чтобы показать расстояние, которое самолет проходит по прямой линии перед началом маневра из-за запаздывания управления. Полученная составная кривая смещается на расстояние, выбранное пилотом в качестве желаемой безопасной высоты. Время между импульсами значительно меньше времени вертикального сканирования, поэтому для каждого импульса угол фиксирован. При отправке импульса запускается генератор функций. При получении отраженного сигнала система суммирует выход генератора в данный момент времени с выходным сигналом датчика угла на радаре. Полученное напряжение представляет собой разницу между фактическим и предпочтительным положением. Положительное напряжение означает, что рельеф находится выше кривой, отрицательное – ниже. Эта разница известна как угловая ошибка. Для управления самолетом выполняется серия таких измерений в течение одного полного вертикального сканирования на максимальном расстоянии порядка 0,7 мм. Максимальное положительное или минимальное отрицательное значение угловой ошибки во время сканирования регистрируется. Это напряжение представляет собой изменение угла тангажа, необходимое самолету для поддержания желаемой безопасной высоты над рельефом при маневрировании с выбранной перегрузкой. Данные могут быть переданы в автопилот или отображены на индикаторе на лобовом стекле пилота. Этот процесс создает непрерывно вычисляемую траекторию, которая поднимается и опускается над рельефом с постоянной маневренной перегрузкой. Одной из проблем этого простого алгоритма является то, что рассчитанная траектория удерживает самолет в положении с положительным углом тангажа при приближении к вершине холма. В результате самолет пролетает над вершиной, продолжая набирать высоту, и требуется некоторое время, прежде чем он начнет снижаться в долину за холмом. Этот эффект был известен как "подъем шара". Для решения этой проблемы в реальных системах использовался дополнительный параметр, который заставлял самолет быстрее набирать высоту при больших отклонениях. Это позволяло самолету достигать желаемой безопасной высоты раньше, чем обычно, и, следовательно, выравниваться до достижения вершины. Поскольку радар видит только объекты в прямой видимости, он не может видеть холмы, скрытые другими холмами. Чтобы предотвратить погружение самолета в долину, где потребуется резкий набор высоты, нижний предел отрицательной перегрузки обычно был низким, порядка 0,5 g. Системы также испытывали трудности над водой, где радиолокационный луч имел тенденцию рассеиваться вперед, возвращая мало сигнала самолету, за исключением состояний с сильным волнением. В таких условиях система переключалась на поддержание постоянной безопасной высоты с помощью радиовысотомера. Система обхода препятствий обычно работает в относительном режиме, то есть абсолютные высоты объектов не имеют значения. В некоторых случаях желательно указывать абсолютное значение, чтобы показать величину безопасной высоты или ее отсутствие. Высоту вершины любого объекта над самолетом можно рассчитать по формуле , где H – высота над землей, измеренная радиовысотомером, φ – угол, R – дальность, измеренная радаром, а h – полученная высота объекта над текущей траекторией полета. Расстояние между самолетом и рельефом тогда равно H – h.

The system works by transmitting a pencil beam radar signal towards the ground area in front of the aircraft while the radar scans up and down. The signal is sent as a series of brief pulses and the reflections of these pulses off the ground produces very powerful returns. The time the pulse takes to travel to and from the terrain produces a range measurement to the terrain in front of the aircraft. The angle relative to the aircraft is returned by a sensor on the vertical gimbal that returns a calibrated voltage. At the same time that the radar is sending out pulses, a function generator is producing a varying voltage representing a preferred manoeuvring curve. This is similar in shape to a ski jump ramp, flat under the aircraft and then curving upward in front of it. The curve represents the path the aircraft would take if it was manoeuvring at a constant g force, while the flat area under the aircraft extends forward a short distance to represent the distance the aircraft moves in a straight line before starting that manoeuvre due to control lag. The resulting compound curve is displaced by a pilot selected desired clearance distance. The timing of the pulses is much faster than the vertical scanning, so for any one pulse the angle is fixed. When then pulse is sent, the function generator is triggered. When the return is seen, the system sums the output from the generator at that instant with the output from the angle sensor on the radar. The resulting voltage represents the angle between the actual and preferred location. If the voltage is positive, that means the terrain lies above the curve, negative means it is below. This difference is known as the angle error. To guide the aircraft, a series of these measurements are taken over the period of one complete vertical scan out to some maximum distance on the order of The maximum positive or minimum negative value of the angle error during the scan is recorded. That voltage is a representation of the change in pitch angle the aircraft needs to fly at to keep itself at the desired clearance altitude above the terrain while manoeuvring at the selected load factor. This can be fed into an autopilot or displayed on the pilot's heads up display. This process produces a continually computed path that rises and falls over the terrain with a constant manoeuvring load. One problem with this simple algorithm is that the calculated path will keep the aircraft in positive pitch as it approaches the crest of a hill. This results in the aircraft flying over the peak while still climbing and taking some time before it begins to descend again into the valley beyond. This effect was known as "ballooning". To address this, real world units had an additional term that was applied that caused the aircraft to climb more rapidly against larger displacements. This resulted in the aircraft reaching the desired clearance altitude earlier than normal and thus levelling off before reaching the peak. Because the radar only sees objects in the line of sight, it cannot see hills behind other hills. To prevent the aircraft from diving into a valley only to require a hard pull up, the negative G limit was generally low, on the order of one half G. The systems also had problems over water, where the radar beam tended to scatter forward and returned little signal to the aircraft except in high sea states. In such conditions, the system would fail back to a constant clearance using a radio altimeter. Terrain avoidance normally works in a relative fashion; that is, the absolute altitudes of objects are not important. In some cases, it is desirable to provide an absolute number to indicate the amount of clearance or lack of it. The height of the top of any particular feature relative to the aircraft can then be calculated through , where H is the altitude over the ground measured by the radio altimeter, φ is the angle and R the range measured by the radar, with h being the resulting height of the object over the current flight path. The clearance between the aircraft and terrain is then H h.

Первоначальная работа в Корнелле

Концепция TFR берет свое начало в исследованиях, проведенных в Аэронавтической лаборатории Корнелл для Отдела аэронавтических систем ВВС США. Это привело к разработке системы, известной как "Автофлайт". Ранние радиолокационные системы перехвата использовали конические системы сканирования с шириной луча порядка четырех градусов. Когда луч попадает на землю, часть сигнала рассеивается обратно к самолету, позволяя ему измерять расстояние до земли впереди. При взгляде вниз под углом ближняя и дальняя стороны круглого луча радара растягивались в эллипс на поверхности земли. Отраженный сигнал формировал "блик", который также был растянут на радарном дисплее и был недостаточно точным для обхода рельефа местности. Однако его точности хватало для создания карты-схемы низкого разрешения, отображающей землю под самолетом, что и привело к разработке радиолокатора H2S во время войны. Для обеспечения необходимой точности при слежении за рельефом местности системы TFR должны быть основаны на концепции моноимпульсного радара. Моноимпульсная техника формирует луч той же ширины, что и традиционные конструкции, но добавляет дополнительную информацию в радиосигнал, часто используя поляризацию, в результате чего два отдельных сигнала передаются в немного разных направлениях, перекрываясь в центре. При приеме сигналов приемник использует эту дополнительную информацию для разделения сигналов. При вертикальной ориентации сигналов сигнал от нижнего луча достигает земли ближе к самолету, создавая растянутый блик, как и в случае с более ранними радарами, в то время как верхний луч создает аналогичный блик, но расположенный на немного большем расстоянии. Два блика перекрываются, образуя удлиненный эллипс. Ключевой особенностью моноимпульсной техники является то, что сигналы перекрываются особым образом: если инвертировать один из сигналов и затем суммировать их, результатом будет выходное напряжение, напоминающее синусоидальную волну. Точная середина луча соответствует точке, где напряжение пересекает ноль. Это обеспечивает измерение, которое точно выровнено по средней линии сигнала и легко идентифицируется с помощью простой электроники. Дальность затем может быть точно определена путем фиксации точного момента пересечения напряжения с нулем. Обычно достигается точность порядка метра при измерении объектов на расстоянии в километры.

The TFR concept traces its history to studies carried out at the Cornell Aeronautical Laboratory for the USAF Aeronautical Systems Division. This led to the development of a system known as "Autoflite." Early Airborne Interception radars used conical scanning systems with beamwidths on the order of four degrees. When the beam hits the ground, some of the signal scatters back toward the aircraft, allowing it to measure the distance to the ground in front of it. When looking downwards at an angle, the near and far side of the radar's circular beam was spread out into an ellipse on the ground. The return from this pattern produced a "blip" that was similarly spread out on the radar display and not accurate enough for terrain avoidance. It was, however, accurate enough to produce a low resolution map like display of the ground below the aircraft, leading to the wartime development of the H2S radar. To provide the accuracy required for terrain following, TFR systems have to be based on the monopulse radar concept. The monopulse technique produces a beam of the same width as a traditional design, but adds additional information in the radio signal, often using polarization, which results in two separate signals being sent in slightly different directions while overlapping in the center. When the signals are received, the receiver uses this extra information to separate the signals back out again. When these signals are oriented vertically, the signal from the lower beam hits the ground closer to the aircraft, producing a spread out blip as in the case of earlier radars, while the upper beam produces a similar blip but located at a slightly further distance. The two blips overlap to produce an extended ellipse. The key feature of the monopulse technique is that the signals overlap in a very specific way; if you invert one of the signals and then sum them, the result is a voltage output that looks something like a sine wave. The exact midpoint of the beam is where the voltage crosses zero. This results in a measurement that is both precisely aligned with the midline of the signal and is easily identified using simple electronics. The range can then be accurately determined by timing the precise moment when the zero crossing occurs. Accuracies on the order of a meter for measurements of objects kilometers away are commonly achieved.

Развитие в Великобритании

Отчеты Корнелла были изучены в Великобритании, где они послужили основой для разработки концепции нового ударного самолета, который впоследствии стал BAC TSR 2. Проект TSR 2 был официально запущен с выходом GOR.339 в 1955 году и быстро ориентировался на использование TFR для обеспечения необходимых характеристик полета на малых высотах. Королевский авиационный институт построил симулятор системы на базе дискретной электроники, занимавшей целую комнату. В тот же период Королевские ВВС вводили в эксплуатацию свой новейший перехватчик, English Electric Lightning. Lightning был оснащен первым в мире одноимпульсным радаром – системой AIRPASS, разработанной компанией Ferranti в Эдинбурге. В случае с Lightning моноимпульсный сигнал использовался для точного измерения горизонтального угла, что позволяло вычислительному комплексу AIRPASS прокладывать эффективный курс перехвата на больших дистанциях. Для использования TFR требовалось лишь изменить направление антенны, чтобы она измеряла вертикальный угол вместо горизонтального. Неудивительно, что контракт на разработку радиолокационного оборудования выиграла компания Ferranti примерно в 1957 или 1958 году. Вскоре после начала проекта, в 1959 году, руководитель проекта Гас Скотт перешел в Hughes Microcircuits в расположенном поблизости Гленротесе, и руководство командой перешло к Грегу Стюарту и Дику Старлингу. Первоначальная система была построена на базе избыточного AI.23B AIRPASS и могла быть установлена на прицеп и буксирована Land Rover для проведения испытаний. Существенной проблемой является то, что величина возвращаемого сигнала сильно зависит от рельефа местности: вертикальные стены здания создают частичный уголковый отражатель, возвращающий сигнал примерно в 10 миллионов раз сильнее, чем сигнал от песка или сухой земли. Для борьбы с быстро меняющимися сигналами был разработан автоматический регулятор усиления с диапазоном 100 дБ. Радар измеряет только относительные углы относительно стабилизированной линии прицеливания, используя приборы самолета, поэтому радиовысотомер самолета используется для получения опорной точки для расчета фактической высоты. Диаграмма направленности радара была достаточно узкой, чтобы объекты по обе стороны от траектории полета самолета могли представлять потенциальную опасность, если самолет отклонится в сторону или начнет поворот вблизи объекта. Чтобы избежать этого, радар сканировал по форме, напоминающей букву "О", сканируя вертикально от 8 градусов над траекторией полета до 12 градусов ниже, одновременно перемещаясь на несколько градусов влево и вправо от траектории полета. Кроме того, система считывала данные о скорости поворота с приборов и смещала схему сканирования влево или вправо, чтобы измерить рельеф местности, где самолет будет находиться в будущем. Испытания системы проводились с использованием существующего DC 3 Dakota компании Ferranti Test Flight и, начиная с зимы 1961/62 года, с английского Electric Canberra. На испытательных самолетах были установлены камеры, направленные в различных направлениях, в том числе на приборы самолета и на дисплеи радара. Это позволило тщательно изучить систему на земле после полета. Каждый полет предоставлял данные о полетах протяженностью около 100 миль, и было выполнено более 250 таких полетов. Первоначальные испытания показали наличие случайного шума в измерениях, что делало их бесполезными. В конечном итоге это было связано с автоматическим регулятором усиления, который использовал очень высокое усиление в верхней части схемы сканирования, где местность обычно находилась на больших расстояниях и требовала максимального усиления. Это имело побочный эффект усиления ложных отражений в боковых лепестках антенны до уровня, вызывающего помехи. Это было решено путем перехода от схемы сканирования в форме буквы "О" к схеме в форме буквы "U" и разрешения увеличения усиления только при сканировании вверх, чтобы предотвратить его перенастройку на высокое усиление при движении вниз и, таким образом, избежать появления низменной местности в боковых лепестках с высоким усилением. Достижения в области электроники во время разработки позволили все больше заменять оригинальную вакуумную электронику на транзисторы, что привело к созданию гораздо более компактной системы в целом. По мере дальнейшей разработки системы она была перенесена на Blackburn Buccaneer для испытаний на более высоких скоростях. Испытания проводились с базы RAF Turnhouse в аэропорту Эдинбурга, недалеко от площадки разработки радаров Ferranti в городе. Во время испытаний радар не был подключен к системе автопилота самолета, и все управление осуществлялось вручную. Траектория полета была выбрана таким образом, чтобы создать максимальную нагрузку в полтора G. Направление полета указывалось точкой на индикаторе на лобовом стекле AIRPASS. Пилоты следовали вычисленной траектории, изменяя тангаж до тех пор, пока вектор скорости самолета, представленный небольшим кольцом, не оказывался центрированным вокруг точки. В ходе испытаний пилоты быстро обрели уверенность в системе и были готовы летать с минимальным заданным зазором даже в плохих погодных условиях. По мере того, как пилоты знакомились с системой, инженеры постоянно уменьшали выбранный зазор, пока не продемонстрировали ее способность безопасно и плавно работать с зазором в среднем всего лишь [значение опущено]. Это было проверено на пересеченной местности, включая горные хребты, закрытые долины и даже скалы. Также было обнаружено, что система правильно направляет движение над искусственными объектами, такими как телевизионные антенны на Cairn O' Mounth и передающая станция Kirk o' Shotts, мосты через реку Форт и линии электропередач.

The Cornell reports were picked up in the UK where they formed the basis of an emerging concept for a new strike aircraft, which would eventually emerge as the BAC TSR 2. The TSR 2 project was officially started with the release of GOR.339 in 1955, and quickly settled on the use of TFR to provide the required low level performance. The Royal Aircraft Establishment built a simulator of the system using discrete electronics that filled a room. During this same period, the Royal Air Force was introducing its newest interceptor aircraft, the English Electric Lightning. The Lightning was equipped with the world's first airborne monopulse radar, the AIRPASS system developed by Ferranti in Edinburgh. In the case of the Lightning, the monopulse signal was used to accurately measure the horizontal angle, in order to allow the AIRPASS computer to plot an efficient intercept course at long range. For TFR use, all that had to change was that the antenna would be rotated so it measured the vertical angle instead of horizontal. Unsurprisingly, Ferranti won the contract for the radar component sometime in 1957 or 58. Shortly after the project started, in 1959 the project lead, Gus Scott, left for Hughes Microcircuits in nearby Glenrothes, and the team was taken over by Greg Stewart and Dick Starling. The initial system was built from a surplus AI.23B AIRPASS, and could be mounted to a trailer and towed by a Land Rover for testing. A significant issue is that the amount of signal returned varies greatly with the terrain; a building's vertical walls produces a partial corner cube that returns a signal that is about 10 million times stronger than the signal from sand or dry ground. To deal with the rapidly changing signals, an automatic gain control with 100 dB of range was developed. The radar measures only relative angles in reference to the stabilized boresight line using aircraft instruments, so the aircraft's radio altimeter is used to produce a reference to calculate actual altitudes. The beamwidth of the radar was small enough that objects to either side of the aircraft's flight path might be a potential hazard if the aircraft was blown sideways or started a turn close to the object. To avoid this, the radar scanned in an O shaped pattern, scanning vertically from 8 degrees over the flight path to 12 degrees below it, while moving a few degrees left and right of the flight path. Additionally, the system read turn rates from the instruments and moved the scanning pattern further left or right to measure the terrain where the aircraft would be in the future. Tests of the system were carried out using Ferranti Test Flight's existing DC 3 Dakota and, starting over the winter of 1961/62, an English Electric Canberra. The test aircraft carried cameras looking in various directions, including some looking at the aircraft instruments and radar displays. This allowed the system to be extensively examined on the ground after the flight. Each flight returned data for flights over about 100 miles, and over 250 such flights were carried out. Early tests showed random noise in the measurements which rendered the measurements useless. This was eventually traced to the automatic gain control using very high gain while at the top of the scanning pattern where the terrain was normally at long distances and required the most amplification. This had the side effect of making spurious reflections in the antenna's side lobes being amplified to the point of causing interference. This was addressed by moving from an O shaped pattern to a U shaped one, and only allowing the gain to increase when scanning upward to prevent it from re adjusting to high gain when moving downward and thereby avoiding low lying terrain appearing in the sidelobes with high gain. Advances in electronics during development allowed the original vacuum tube electronics to be increasingly transistorized, producing a much smaller system overall. As the system was further developed it was moved to a Blackburn Buccaneer for higher speed testing. The tests were carried out from RAF Turnhouse at the Edinburgh Airport, close to Ferranti's radar development site in the city. During testing, the radar was not connected to the aircraft's autopilot system and all control was manual. The curve was chosen to produce a one half G maximum load. The path to fly was indicated by a dot in an AIRPASS heads up display. The pilot followed the computed path by pitching until the aircraft's velocity vector indicator, a small ring, was centred around the dot. In tests, the pilots very quickly became confident in the system and were happy to fly it at the minimum clearance setting even in bad weather. As the pilots became familiar with the system, the engineers continually reduced the selected clearance downward until it demonstrated its ability to safely and smoothly operate at an average of only clearance. This was tested against rough terrain, including mountain ridges, blind valleys and even cliff faces. It was also found to property guide over artificial objects like the television antennas at Cairn O' Mounth and the Kirk o' Shotts transmitting station, bridges over the River Forth, and overhead power lines.

Развитие в США

Несмотря на раннее начало работы Корнелла, по причинам, которые недостаточно задокументированы, дальнейшее развитие в США на некоторое время прекратилось, и концепция осталась в полузавершенном состоянии. Это резко изменилось после инцидента с U-2 в 1960 году, что привело к быстрому переходу от полетов на большой высоте над СССР к низковысотному "проникающему" подходу. В краткосрочной перспективе был внедрен ряд радиолокационных систем для обхода рельефа местности для различных самолетов. Первой настоящей TFR-системой в США стала Texas Instruments AN/APQ 101, которая обеспечила компании лидерство на рынке TFR на долгие годы. В начале 1960-х годов были разработаны TFR-системы для версии RF-4C самолета Phantom II, армейского Grumman OV-1 Mohawk и передовой системы AN/APQ 110 для General Dynamics F-111. По ряду причин проект TSR 2 был отменен в 1965 году в пользу закупки F-111 – платформы с аналогичной концепцией, основанной на схожем радаре. В отличие от конструкции Ferranti, APQ 110 предлагал несколько дополнительных органов управления, включая настройку качества полета на режимы "жесткий", "мягкий" и "средний", которые изменяли перегрузку при снижении по расчетной траектории от 0,25 до 1 G, при этом всегда обеспечивая максимальную перегрузку при подъеме в 3 G. Система также включала второй комплект электроники для обеспечения горячего резервирования в случае отказа основного блока и аварийные режимы, которые выполняли подъем с перегрузкой в 3 G при различных системных сбоях.

Распространение

В конечном счете, F-111 столкнулся с задержками и превышением сметы, схожими с проблемами TSR 2. После рассмотрения нескольких концепций, Королевские ВВС в итоге приняли решение использовать Buccaneer. Хотя эта платформа была тщательно испытана с радаром Ferranti, от этой потенциальной модернизации отказались в пользу эксплуатации. Неудовлетворенность сложившейся ситуацией побудила Королевские ВВС начать переговоры с французскими коллегами, что привело к появлению BAC/Dassault AFVG – самолета, очень похожего на F-111. После успешных первоначальных переговоров Великобритания отказалась от опциона на F-111K. Вскоре после этого Марсель Дассо начал активно саботировать проект, от которого французы окончательно отказались в 1967 году. В следующем году правительство Великобритании начало переговоры с более широким кругом стран, что в конечном итоге привело к созданию Panavia Tornado. Texas Instruments использовали свой опыт, полученный при работе с ТФР F-111, чтобы выиграть контракт на разработку радара для Tornado IDS.

Преимущества и недостатки

Радар, следящий за рельефом местности, в основном используется военными ударными самолетами для обеспечения полета на очень малых высотах (иногда ниже 30 метров (100 футов)) и на высоких скоростях. Поскольку обнаружение вражескими радарами и перехват зенитными системами требуют прямой видимости до цели, полет на низкой высоте и с высокой скоростью минимизирует время, в течение которого самолет уязвим для обнаружения, максимально скрывая его за рельефом местности. Это явление известно как маскировка рельефом. Однако радиолокационное излучение может быть относительно легко обнаружено вражескими зенитными системами при отсутствии прикрывающего рельефа, что позволяет наводить на самолет оружие. Таким образом, использование радара, следующего за рельефом местности, представляет собой компромисс между повышенной живучестью, обеспечиваемой маскировкой рельефом, и легкостью, с которой самолет может быть обнаружен и поражен. Даже автоматизированные системы имеют ограничения, и все самолеты, оснащенные радарами, следящими за рельефом местности, имеют пределы минимальной высоты и скорости полета. На самолет могут влиять такие факторы, как время реакции системы, перегрузки и погодные условия. Поскольку радар не может определить, что находится за ближайшим рельефом, траектория полета может испытывать "подъем" над острыми гребнями, где высота становится излишней. Кроме того, радар может поздно обнаруживать такие препятствия, как радиоантенны и линии электропередач, создавая угрозу столкновения.

Интеграция и использование

На самолетах с экипажем более одного человека радар обычно использует штурман, что позволяет пилоту сосредоточиться на других аспектах полета, помимо крайне сложной задачи полета на малых высотах. Большинство самолетов позволяют пилоту также регулировать "жесткость" управления с помощью переключателя в кабине, выбирая между тем, насколько точно самолет поддерживает заданную высоту над землей, и перегрузками, испытываемыми пилотом. Некоторые самолеты, такие как Tornado IDS, оснащены двумя отдельными радарами, причем меньший из них предназначен для слежения за рельефом местности. Однако более современные самолеты, такие как Rafale с фазированными антенными решетками, имеют единую антенну, способную как смотреть вперед, так и сканировать землю посредством электронного управления лучом.

Другие применения

Радар, следуя за рельефом местности, иногда используется гражданскими самолетами для картографирования земной поверхности и поддержания постоянной высоты полета над ней. Военные вертолеты также могут быть оснащены радарами слежения за рельефом местности. Благодаря меньшей скорости и высокой маневренности, вертолеты обычно способны летать ниже, чем самолеты с неподвижным крылом. Сейчас доступны системы, которые можно устанавливать на коммерческие БПЛА, позволяющие нести георадары или магнитометрические датчики для геологоразведочных работ. Это используется для обнаружения неразорвавшихся боеприпасов и в археологических исследованиях.

Альтернативы

Существует очень мало альтернатив использованию радиолокационного оборудования, следующего за рельефом местности, для высокоскоростного полета на малых высотах. TERPROM, система навигации, привязанная к рельефу местности, обеспечивает ограниченную, но пассивную функцию следования рельефу.