Radarquerschnitt

Radarquerschnitt, abgekürzt RCS, ist ein Maß dafür, wie stark ein Objekt Radarenergie zurück zum Sender reflektiert. Er wird in Quadratmetern ausgedrückt und kann von nahe null für Objekte, die der Erkennung ausweichen sollen, bis zu tausenden Quadratmetern für große Metallkonstruktionen reichen. Der RCS bestimmt, ob ein Radarsystem ein Ziel in einer bestimmten Entfernung erkennen, verfolgen und identifizieren kann. Das macht ihn grundlegend für Radartechnik, Luft- und Raumfahrtdesign sowie elektronische Kriegsführung.

RCS ist nicht dasselbe wie physikalischer Querschnitt. Ein kleines Objekt mit einer glatten, reflektierenden Oberfläche senkrecht zum Radarstrahl kann einen enormen RCS haben, während ein großes Objekt in ungünstiger Ausrichtung oder mit radarabsorbierendem Material überzogen einen winzigen aufweisen kann. Die Beziehung zwischen gesendeter Leistung, empfangener Leistung, Entfernung und Ziel-RCS wird durch die Radargleichung beschrieben, die zeigt, dass die Erkennungsreichweite mit der vierten Wurzel des RCS fällt. Eine Verdopplung des RCS erhöht die maximale Erkennungsreichweite um nur etwa 19 Prozent.

Form, Material und Oberflächenfinish bestimmen alle den RCS. Glatte ebene Platten wirken als spiegelnde Reflektoren und lenken Radarenergie ab; gekrümmte Oberflächen können sie bündeln. Dihedrale und trihedrale Eckengeometrien, die entstehen, wenn zwei oder drei Oberflächen im rechten Winkel aufeinandertreffen, erzeugen starke Reflexionen, weil sie Energie von einem breiten Winkelbereich zur Quelle zurückführen. Metalle wie Aluminium reflektieren stark; Verbundstoffe und graphithaltige Beschichtungen absorbieren Mikrowellenenergie. Raue, sägezahnförmige Oberflächen streuen Reflexionen in mehrere Richtungen statt zurück zur Quelle.

Frequenz- und Aspektabhängigkeit

Der RCS ändert sich mit der verwendeten Radarfrequenz. Bei niedrigen Frequenzen erscheinen Objekte kleiner als bei hohen Frequenzen. Die Beziehung hängt davon ab, ob die Wellenlänge groß im Vergleich zum Objekt ist (Rayleigh-Streubereich), ähnlich groß (Resonanzbereich) oder viel kleiner (optischer Bereich). Militärische und kommerzielle Radare arbeiten über verschiedene Bänder (S-Band, X-Band, Ku-Band usw.), daher variiert der RCS eines Ziels über das elektromagnetische Spektrum.

Der RCS hängt auch vom Winkel ab, unter dem das Objekt beobachtet wird. Ein Kampfflugzeug kann einen RCS von 5 Quadratmetern von vorne haben, aber 50 Quadratmeter von der Seite. Tarnflugzeuge, entworfen mit facettierten Oberflächen, Beschichtungen und interner Triebwerksgeometrie, reduzieren den RCS auf Bruchteile eines Quadratmeters über kritische Bedrohungsfrequenzen. Die Messung des RCS erfordert entweder echte Radartests oder schalltote Kammern mit skalierten Modellen und proportional angepasster Radarfrequenz, um physikalische Ähnlichkeit zu erhalten.