Hassas güdümlü sistemler, belirli bir hedefi hassas olarak vurmak ve hedef üzerindeki etkiyi arttırmak için arayıcı başlık kullanan mühimmatlardır. Bu sistemlerde kullanılan arayıcı başlık, ışıma yayan veya yansıtan bir hedefi tespit ve takip etmek için kullanılır. Yansıtılan ışımayı kullanarak hedefi tespit ve takip eden arayıcıları kullanan sistemler aktif güdümlü sistemler; hedef tarafından yayılan ışımayı tespit ve takip eden arayıcıları kullanan sistemler pasif güdümlü sistemler olarak adlandırılmaktadır.
Hassas güdümlü sistemlerde arayıcı başlığın görevi hedeften gelen ışımayı kullanarak hedef ile ilgili verileri oluşturup füze üzerindeki bilgisayara aktarmaktır. Arayıcı başlık tarafından oluşturulan bilgiler bilgisayarda kanatları hareket ettirecek sinyallere dönüştürülür ve bu komutlar kanat tahrik sistemine iletilir. Kanat tahrik sistemi kendisine iletilen komutlara göre her bir kanadı uygun şekilde hareket ettirerek füzenin gerekli manevraları yapmasını ve hedefe doğru hassas bir şekilde yönlendirilmesini sağlar. Böylece füze, hedefi hassas bir şekilde vurur. Güdümlü sistemler radar güdümlü, lazer güdümlü, kızılötesi güdümlü, GPS/INS güdümlü sistemler olmak üzere dört temel gruba ayrılabilir. Kötü atmosfer koşullarında hassas şekilde hedefi görüntüleme özeliği dikkate alındığında en etkin sistemler kızılötesi güdümlü sistemlerdir.
Kızılötesi güdümlü sistemler, kızılötesi ışıma kaynaklarından yayılan enerjiyi algılayarak, hedefleri tespit etmek ve etkisiz hale getirmek için kullanılır. Kızılötesi bölgede hedef tespitinin temel prensibi, arayıcı başlıkta kullanılan dedektörün duyarlı olduğu dalga boyu bandında hedeften gelen kızılötesi enerjinin arka plan ışımasından ayırt edilebilmesidir. Kızılötesi arayıcı başlıklarda aynalı ve mercekli ve sadece mercekli olmak üzere iki çeşit optik sistem yapısı bulunmaktadır. Ayna ve mercekli sistemler, daha dar görüş açılarına sahip arayıcı başlıklar için kullanılırken, mercekli sistemler daha geniş görüş açısına sahip arayıcı başlıklarda kullanılmaktadır. Arayıcı başlığın dar görüş açısına sahip olması, arka plan gürültü kaynaklarının azaltılmasını sağlayarak hedefin tespit edilmesini kolaylaştırır. Ancak görüş açısının az olması hedefin, görüş alanından çıkmasına ve kaybedilmesine neden olabilir. Bu nedenle, hedefi sürekli olarak, güvenli bir şekilde izleyebilmek için geniş görüş açısına sahip sistemler kullanılmalıdır. Kızılötesi spektrumunda, uzun dalga kızılötesi (LWIR) arayıcı başlıklar, orta dalga kızılötesi (MWIR) arayıcı başlıklar ve iki bant (MWIR-LWIR) arayıcı başlıklar kullanılmaktadır. İki bantta çalışan arayıcı başlık kullanan kızılötesi güdümlü sistemler, hedefin algılanma hassasiyetini arttırarak, gerçek ve sahte hedeflerin birbirinden ayrılmasına, farklı hava koşullarında etkin kullanıma ve hedefin farklı açılarından tespit edilmesine olanak sağlamaktadır.
Kızılötesi güdüm kullanan füzeler genellikle “ısıya güdümlü” olarak adlandırılır. Çünkü kızılötesi ışınlar sıcak cisimler tarafından güçlü bir şekilde yayılır. İnsanlar, araç motorları ve uçaklar gibi birçok nesne ısı üretir ve yayar. Bu nedenle özellikle arka plandaki nesnelere kıyasla kızılötesi dalga boylarında görülebilirler.
Kızılötesi güdüm sistemleri, radardan farklı olarak bir hedefi izlediklerine dair hiçbir belirti vermeyen pasif cihazlardır. Bu, onları görsel karşılaşmalar sırasında veya ileri bakan kızılötesi sistemleri veya benzer hedef belirtme sistemiyle kullanıldığında daha uzun mesafelerde gizli saldırılar için uygun hale getirir. Isıya güdümlü füzeler son derece etkilidir: Son 25 yılda Amerika Birleşik Devletleri’nin tüm hava muharebe kayıplarının % 90’ı kızılötesi güdümlü füzeden kaynaklanmıştı. Orijinal Sidewinder ile aynı genel ilkelere dayanarak, 1955’te ABD, FIM-43 Redeye MANPADS olarak ortaya çıkacak, insan tarafından taşınabilir küçük bir yüzeyden havaya füze sistemleri üzerinde çalışmalara başladı. Temel Redeye, optik bir lensin arkasında aynı soğutmasız PbS IR dedektör ünitesini kullanarak, AIM-9B Sidewinder füzesinin doğrudan soyundan gelen bir ısı arayıcıyı hedef kafasına monte etti.
MANPADS
Man-Taşınabilir Hava Savunma sistemleri (MANPADS), omuzdan fırlatılan karadan havaya füzelerdir. MANPADS üç ana ayrı unsurdan oluşur: Arayıcı başlığı, yerleşik kızılötesi arayıcı içeren bir fırlatma tüpündeki füze; gripstock adı verilen ayrılabilir bir tetikleme birimi; ve pil soğutucu birimi (BCU) olarak adlandırılan füze için güç ve soğutma sağlayan bir birim. Genellikle fırlatma tüpü, bir hedef elde etmek için görüş tertibatını, kavrama stoğu ve BCU için soketleri içerir. Ancak bazı durumlarda, örneğin US Stinger, BCU, fırlatma tüpüne değil kavrama stoğuna yerleştirilir. Herhangi bir popüler pasif güdümlü MANPADS operatörü, bir hedefi meşgul etmek için, arayıcı kafasına güç sağlamak için önce BCU’yu yerleştirmelidir. Ardından, operatörü kilitleme tonuyla uyaran IR dedektörü tarafından tespit edilene kadar bir hedefi hedeflemek için fırlatma tüpündeki nişangahları kullanır. Ardından, kıskaç üzerindeki tetik, IR arayıcı kafasının kafesini açan ilk konuma çekilir ve arayıcının dönmesine izin vererek hedefin yukarısına ve ilerisine nişan alabilir.
Bazı MANPAD’lar, uçak hızına bağlı olarak nereye nişan alınacağını otomatik olarak hesaplar; bazılarında hedef tespitine yardımcı olacak televizyon veya kızılötesi dürbünler bulunur ve hepsinin, uçağa çarpma olasılığını artırmak için fırlatmadan önce hedefe kilitlenmesi gerekir. Son olarak, operatör füzeyi fırlatmak için tetiği ikinci konuma çekmelidir. Kilitlenme sağlandıktan ve füze fırlatıldıktan sonra, arayıcı füzenin otomatik pilotuna rehberlik bilgisi sağlar ve başka bir operatöre ihtiyaç yoktur. Fırlatma sırasında füze başlangıçta küçük bir şarjla tüpten fırlatılır. Füze operatörden güvenli bir mesafede olduğunda, takviye motoru, füzeyi en yüksek hızına çıkararak ateşler ve ardından bu hızı korumak için bir sürdürme motoru, füzenin savaş başlığı bu noktada tamamen silahlıdır. Füzenin, stabilize edici kuyruk kanatlarına ve füzeyi hedefe yönlendirmek için iki kontrol kanatçığına dayanan bir otomatik pilotu vardır. Savaş başlığında bir darbe sigortası veya bir yakınlık sigortası ve ayrıca füze fırlatma anından itibaren ayarlanmış bir gecikmeli kendi kendini imha mekanizması olabilir.
IIR Füzesinin Tasarım Denklemi
Düşmanın füzelerindeki süpersonik hızlar o kadar yüksektir ki, füzelerde kullanılan kubbelerin buna dayanabilmesi gerekir. Kubbe, toz, yağmur vb. çevrenin verdiği zararlarla bozulmaması için yeterince sert olmalıdır. Aerodinamik ısıtma, kızılötesi dedektörler için gürültü kaynağı olduğu için süpersonik hızlarda termal gürültü oluşturur, düşük emisyon kullanılır. IIR arayıcının optikleri kubbe tarafından korunmaktadır. Füzenin genel iletimi, kubbe denklemi kullanılarak geliştirildi.
IIR Dedektörleri ve Sinyal İşleme
IIR füze arayıcılarında kullanılan dedektörler, görüntünün yeniden oluşturulması için birden fazla dedektör kullanmaları nedeniyle diğerlerinden oldukça farklıdır. Tek dedektör kullanılırsa düşük hassasiyet sorunu ile karşı karşıya kalır. Bu nedenle görüntülerin taranması, daha iyi bir Görüş Alanı (FOV) için tek dedektör kullanmak yerine sıralı olarak yapılmalıdır. Odak düzlemi dizileri, daha yüksek hassasiyet sağlamak için kullanılır ve taranması gerekmez. Işığı bir sonraki FPA’ya bölmek için optik yola yerleştirilmiş bir ışın ayırıcı vardır. Destek lensleri ışığı toplamak için yerleştirilmiştir.
