Kızılötesi füze ikaz sistemleri

Savunma stratejileri, gelişen teknoloji ile beraber  sürekli  bir  değişim  geçirmektedir.  Geçen yüzyılın başında karasal uzun savunma hatları oluşturmak ve olası düşman hatlarına karşı mevzi  kazanmak  öncelikli  iken,  II.  Dünya  Savaşı’nda tank ve hava platformları ön plana çıkmıştır. Körfez savaşında ise her biri sensör ve akıllı algoritmalarla donatılmış taktik ve balistik füzelerin oldukça etkili olduğu görülmüştür. Bu durum ve özellikle omuzdan atılan füzelerin nispeten kolay edinilmesi, bu tür füzelere karşı platformların korunma ihtiyacını beraberinde  getirmiş  ve  çeşitli  yöntemlerin  geliştirilmesine  neden  olmuştur. Herhangi bir tehditten korunmanın  öncül  şartı, tehdidin  olabildiğince erken algılanmasından  geçmektedir.  Benzer  durum, özellikle hava platformlarına atılan füzeler  için  de  son derece kritiktir.

Füze  tehditlerine  karşı ikaz  ve  korunma,  1960’lı yıllarda  Radar  İkaz  Alıcı (RWR)  geliştirme  çalışmaları  ile başlamıştır.  Bu  çalışmalar,  günümüzde  elektronik harp olarak adlandırılan sisteme evirilmiş ve altında birçok alt sistemi barındıran hava platformlarının önemli bir aviyonik paketi haline gelmiştir. Bir hava platformu elektronik harp suiti şu alt sistemlerden oluşmaktadır:

- Elektronik Harp Yönetim Sistemi (EWMS)

- Radar İkaz Alıcı (RWR),

- RF Karıştırıcı/Aldatıcı (Jammer)

- Karşı Tedbir Salım Sistemi (CMDS)

-  Lazer İkaz Alıcı (LWR)

- Füze İkaz Sistemi (MWS)

Füze İkaz Sistemleri

Füze  İkaz  Sistemleri  (FİS),  sabit  ve  döner  kanatlı hava  platformlarını,  güdümlü  füzelere  karşı  korumak için kullanılan elektronik harp destek sistemleri arasında yer almaktadır. Bu sistemlerin temel görevi, platforma yöneltilmiş olan güdümlü füzeleri en kısa zamanda tespit edip karşı tedbir sistemine ve/veya elektronik harp suit merkezine bildirmektir.

II.  Dünya  savaşı  zamanlarında  savaş  meydanlarında belirmeye başlayan hareketli hava platformlarının  (uçak,  helikopter  vb.)  bertaraf  edilebilmesi maksadıyla kızılötesi (KÖ) güdümlü füze teknolojisi ortaya çıkmıştır. 1950 yıllarında hava-hava füzelerinin de ortaya çıkmaya başlaması, bir askerin taşıyabileceği ebatlarda ve omuzdan atılabilen füzelerin de üretilebilmesinin yolunu açmıştır. Bu sayede 1960  yıllarında  kısaltması  MANPADS  (Man  Portable Air Defence) olan alçak irtifa hava savunma sistemleri konsepti ortaya çıkmıştır. Radar özellikli füzelerin yaygın olarak üretilmesine rağmen 1960 yılından sonra hedef alınan hava araçlarının yaklaşık olarak %70’inin MANPADS saldırılarıyla düştüğü belirtilmektedir. Sovyet Rusya’nın, Afganistan’a müdahalesi  sırasında  yaklaşık  olarak  260  adet hava aracını MANPADS saldırılarında kaybettiği bilinmektedir.

Hava araçlarının MANPADS saldırılarına bu denli maruz kalmasının elbette birçok farklı sebebi vardır, fakat 3 ana sebepten bahsetmek mümkündür. Bunlardan birincisi; bazı KÖ füzelerin kısa menzillerden (500 m – 6 km) atılabilmesi, yüksek hızlara ulaşabilmesi (1.5-2 Mach) ve bu nedenle de pilotun füzeyi fark edip kurtulmasına fazla zaman kalmamasıdır. İkinci sebep olarak, KÖ füzelerin ortama bir yayın yapmadan pasif bir şekilde hedefini tespit  etmesi  sebebiyle,  hava  aracının  herhangi bir sistem ile füzenin fırlatılacağını algılama imkânı olmaması gösterilebilir. Üçüncü sebep, hava aracının füzeyi fark edebilmesine rağmen füzeyi yanıltmak için uyguladığı karşı tedbir uygulamalarına, füzelerin giderek artan oranlarda sahip oldukları yeni teknolojiler ile aldanmamasıdır.

Hava  platformlarını  füzelerden  korumak  için başvurulan  ilk  yöntemler  arasında,  sürekli  açık tutulan çok yönlü KÖ karıştırıcıları ve tehlike hissedildiği  durumlarda  herhangi  bir  tespit  sistemi kullanılmadan sadece insan faktörüyle platformdan atılan ateş topları (flare, ısı fişeği) gösterilebilir.  Füze  teknolojisinin  ilerlemesi  ile  çok  yönlü KÖ karıştırıcıların etkisi hızla azalmıştır. Herhangi bir tespit sistemi kullanılmadan atılan ateş topları  bir  miktar  önleme  sağlasa  da,  platformlara çok sayıda ateş topları konulamaması, füzelerin insan faktörüyle tespit edilip aksiyon alınmasının çok zor olması ve hava araçlarını kullanan personelin işlerini de artırması gibi sebeplerden dolayı bu yöntemler etkisini yitirmiştir. Bu nedenle, hava araçlarına tehlike oluşturan füzeleri otomatik olarak tespit edebilen ve karşı tedbir sistemlerine ya da elektronik harp suit merkezine haber verebilen sistemlere ihtiyaç duyulmuştur.

Güdümsüz ya da KÖ, RF, Lazer gibi farklı güdümlere  sahip  füzeler,  hava  araçlarına  tehdit  oluşturabilmektedirler.  Bu  nedenle  FİS’lerin  bu  tarz füzelerin hepsini tespit edebilecek kabiliyette tasarlanması  gerekmektedir.  FİS’lerin  tasarımı  her füzede ortak olan iki ana temele dayanmaktadır. Bunlardan  birincisi;  her  füzenin  hareketlenmek için kullandığı ve yüksek ışıma yayan bir motorunun olması, ikincisi de füzelerin hedeflerine yük- sek hızlarda yaklaşıyor olmasıdır.

Füze İkaz Sistemi Tipleri

Bahsi geçen iki temel üzerinden tasarlanan FİS’ler üç farklı tipte ortaya çıkmaktadır. Bunlardan birincisi radar tabanlı (Sürekli Dalga, Darbe Doppler) tespit gerçekleştirirken diğer iki tanesi optik/görüntüleme (Kızılötesi, Ultraviyole) tabanlı sistemlerdir.

Sürekli Dalga ya da Darbe Doppler (SD - DD)

Temel olarak platform etrafına radyo dalgaları yayıp sahnede füze varsa, geri yansıyan radyo dalgalarındaki frekans kaymalarının (füzenin yüksek hızından  dolayı)  tespitine  dayanmaktadır.  RWR sistemleri  ile  çakışmamaları  için,  genel  olarak elektro  manyetik  spektrumun  L  bandında  (1  ila 2 gigahertz arasındaki radyo spektrumu frekans aralığı) çalışmaktadır.

Kızılötesi Görüntülemeli (KÖ)

Füze egzozundan yayılan yüksek ışımaların, kızılötesi bandının orta dalga boyu olarak adlandırılan kısmında (3-5 µm) tespit edilmesine dayanmaktadır. Mekanik taramalı ya da FPA (bir bakan dizi) şeklinde tasarlanabilmektedirler.

Ultraviyole Görüntülemeli (UV)

Füze egzozundan yayılan yüksek ışımaların, ultraviyole bandının güneş körü olarak adlandırılan kısmında (0.2-0.3 µm) tespit edilmesine dayanmaktadır. Farklı tiplerdeki FİS’lerin avantaj ve dezavantajları Tablo 1'de özetlenmiştir.

Bahsedilen özelliklere göre bir FİS farklı konseptlerde  kendine  yer  bulabilmektedir.  Örneğin  UV detektörler kısa menzilde düşük arkaplan gürültüsüne sahip olması sebebiyle, genelde helikopterler ve kargo uçakları gibi göreceli düşük hızlarda seyreden hava araçlarında tercih edilmektedir. KÖ FİS’ler, orta/uzun menzilden tespit kabiliyetine sahip olmaları hasebiyle genelde savaş jetleri gibi yüksek hızlarda seyreden hava araçlarında tercih edilmektedir. Çünkü bu tarz hava araçlarına yoğunlukla, orta/uzun menzillerden atılabilen füzeler tehdit oluşturmaktadır.

Gelişen  teknoloji  ile  beraber  FİS’lerin  de  performansları artırılmakta ve yeni kabiliyetler eklenerek  herhangi  bir  tehlike  anında  hava  araçlarının bekası sağlanmaktadır. Füze fırlatma noktası tespiti, durumsal farkındalık, tehdit önceliklendirme gibi  ilave  kabiliyetleri  ile  KÖ  füze  ikaz  sistemini karşılamak mümkündür.

Kızılötesi Füze İkaz Sistemleri

Teknolojinin gelişmesi ile beraber aktif radar yapısı kullanan füze ikaz sistemleri, yerini UV bant sensör  kullanan  sistemlere  terk  etmiştir.  Günümüzde ise kızılötesi görüntülemedeki gelişmeler, bu sensörlerin füze ikaz sistemlerinde de kullanılabilirliğinin önünü açmıştır.

Kızılötesi füze ikaz sistemi, genellikle MWIR (Orta Dalga Kızılötesi) bandında algılama yapan sezimciler  ile  platforma  doğru  atılan  veya  gelen  füze tehditlerini algılar. İçinde barındırdığı algoritmaları ile tespit ve teşhis işlemi yaparak pilota görsel ve sesli  ikaz  üretmektedir.  Aynı  zamanda  otomatik modda, karşı tedbir salım sistemini aktive ederek saman veya ısı fişeği atılmasını sağlamaktadır.

Kızılötesi füze ikaz sisteminin etkinliğini gösteren kritik parametreler şunlardır:

- Uzun mesafeden tespit 4Yüksek tespit oranı

- Hızlı reaksiyon

- Çarpışma anına kalan süre

- Tam kapsama alanı

- Çoklu tehdit tespit ve izleme

- Yüksek açısal çözünürlük hassasiyeti

- Düşük yanlış ikaz oranı

- Farklı hava ve görünürlük koşullarında güvenirlik ve yüksek performans

- Otomatik karşı tedbir salım sisteminin aktive edilmesi

- Olay tabanlı veri kayıt 4Yüksek güvenirlik

- Otomatik/yarı otomatik çalışma modları

Kızılötesi Füze İkaz Sistemi Bileşenleri

Kızılötesi tabanlı füze ikaz sistemi; KÖ sensör, işlemci ile kontrol ve gösterge birimlerinden oluşmaktadır.

KÖ Sensör

Füze ikaz sistemlerinde kullanılan sensörler, günümüzde çoğunlukla spektrumun ultraviyole bandını kullanmaktadır. Bu dalgaboylarında, düşük yanlış alarm oranında doğal veya insan kaynaklı UV yayınlarının algılanabilmesi için arkaplan etkilerinin oldukça düşük veya hiç olması önem arz etmektedir. Bu da otomatik kendini koruma sistemleri için olmazsa olmaz bir koşul olarak çokça değerlendirilmektedir.

UV dalga boyunda atmosfer, UV yayınlarını güç bir şekilde soğurduğu için tehdit algılama mesafesi, birkaç kilometre olabilmektedir. Bu tip sensörler, UV yayını güçlü eski tip füzeler için gerekli reaksiyon zamanı sağlamakta ancak modern, yeni nesil ve uzun mesafeli füzeler için bahse konu karşı tedbir üretmek için reaksiyon süresi yeterli olmayabilmek tedir. Kızılötesi bant çalışan sensörleri, uzak mesafelerden yeni nesil yakıt sistemi olan füzelerin kızılötesi dalgaboyunda yaptıkları yayınları algılayabilme kabiliyetine sahip olduğundan, geleceğin başarılı füze ikaz sistemlerin ayrılmaz bir parçası olacaktır.

Diğer taraftan, karmaşık arkaplanlı ortamlarda füze egzozundan yayılan ışımaların kızılötesi bantta algılanmasıyla oluşturulan görüntülerden düşük yanlış alarm oranında ikaz üretmek, karmaşık görüntü işleme algoritmaları gerektirmektedir. Günümüz teknolojisinde 3-5µ bandında veya bu bant içinde farklı iki alt bant algılama yapan sensörlerin kullanımına yönelik çalışmalar canlılığını korumaktadır.

KÖ Sensörler; KÖ detektör, soğutucu, okuma devresi, opto-mekanik aksamlar ve koruyucu mekanik yapıdan oluşmaktadır. Ancak detektör, soğutucu ve okuma devresi, KÖ sensörün en kritik parçaları olup tasarım ve üretilmesi yüksek teknolojik alt yapı gerektirmektedir. Diğer yandan KÖ sensörün görüş açısı, gürültü oranı, çözünürlük derecesi, bit derinliği ve çerçeve hızı, KÖ füze ikaz sisteminin operasyonel performansında etkin olan parametrelerdir.

İşlemci

KÖ sensörlerden okunan görüntü ya da verilerin işlenip KÖ Füze İkaz Sisteminden beklenen kararların üretildiği birimdir. İşlemciyi sistemin beyni olarak nitelemek yanlış olmayacaktır. Aynı zamanda platform ve platform üzerindeki diğer Elektronik Harp(EH) bileşenleri ile koordinasyon, bu birim üzerinden yürütülmektedir.

İşlemci, üzerinde füze ikaz sisteminin olmazsa olmaz görevlerini yerine getiren karmaşık görüntü işleme ve karar destek algoritmaları koşmaktadır:

- Ön işlemler: Süzgeçler ve veri en iyileme işlemleri

- Tespit: Muhtemel ve aday tehditlerin tespit edilmesi

- Teşhis: Aday tehditlerin tehdit olarak etiketlenmesi

- İzleme: Teşhis edilen tehdidin izlemeye alınması

- İkaz: Sesli/görsel ikaz üretilmesi 4Karşı tedbir: Karşı tedbir salım sisteminin aktive edilmesi

- Koordinasyon: Platform ve EH Suit ile koordinasyon

Kontrol ve Göstergeler

KÖ Füze İkaz Sistemlerinin insan-makine arayüz işlevlerini yerine getiren buton ve ekrandan oluşan bileşenidir. Sistemin kapatılıp açılması, çalışma modlarının seçilmesi, işlemci tarafından üretilen görsel ve sesli ikazların sergilenmesi kontrol ve gösterge tarafından yerine getirilmektedir. Kontrol ve gösterge bileşeni, KÖ Füze İkaz Sistemlerinin bir parçası olabileceği gibi hava platformlarında yer alan halihazırdaki çok fonksiyonlu kontrol ve göstergelere de entegre edilebilmektedir.

360° Durumsal Farkındalık

Teknolojinin her alanda baş döndürücü hızla ilerlemesi, KÖ Sensörlerin ve işlem gücünün kabiliyetlerini sürekli artırmaktadır. KÖ sensörlerin yüksek çözünürlükte ve daha fazla bilgi içeren veriler sağlaması ve bu verileri düşük güç tüketimi ile işlemeye imkân veren yeni işlemci mimarileri, platformların yeni harekât kabiliyetlerine sahip olmasının önünü açmaktadır.

Platforma yerleştirilen KÖ sensörler, aslında platformun 360° her yönünü gören birer göz olarak düşünülebilir. Bu gözlerden alınan verilerin son nesil işlemci mimarisi üzerinde işlemesi yapılarak platforma, 360° farkındalık özelliği kazandırılmaktadır.

360° Derece farkındalık, tehdit füzelerinin tespit edilmesinin yanında;

- Platformun 360° etrafını gösteren siferik ve panaromik görüntü

- Tehdit platform tespiti ve atış kontrol radarı veya IRST yönlendirme

- Kalkış, iniş ve parklar desteği

- İstihbarat tabanlı görüntü alma

gibi ilave özellikler, platformun kullanım amaçlarının çeşitlendirilmesine, kaza ve kırımların minimize edilmesine ve harekât kabiliyetlerinin artırılmasına katkı sağlamaktadır.

Sonuç

1990 yıllardan sonra yapılan askeri harekâtlarda insanlı veya insansız uçar platformların ve akıllı füzelerin kullanımı, harekâtların başarısını artırmaktadır. Uçar platformların bu denli yoğun kullanılması ve özellikle omuzdan atılan füzelerin değişik gruplarca kolay edinilmesi, platformların bir füze saldırısına uğrama ihtimalini de aynı oranda artırmaktadır. Bir platformun düşürülmesi ve pilot kaybı bir ülke için maddi ve manevi kayıpların yanında önemli bir prestij kaybına da neden olmaktadır.

Bahse konu olumsuz etkilerin en aza indirilmesinde ve platformların bekasının artırılmasında askeri ve kritik sivil platformların, KÖ Füze İkaz Sistemine haiz olması önemini giderek artırmaktadır. Sonuç itibariyle sistemin veya kritik bileşenlerinin temin edilecek devletin iznine tabi olması; bu tür sistemlerin milli imkanlarla geliştirilmesi, üretilmesi ve platformlara entegre edilmesinin gerekliliğini ayrıca göstermektedir.