Берг А. И. - Радиолокация

Импульсы радиоволн ультравысокой частоты, созданные и сформированные точными электронными приборами, посылаются в пространство. Они распространяются со скоростью света, пока не встретятся с каким-либо объектом - самолётом, кораблём, и тогда отражаются обратно. Всё это происходит в течение миллионных долей секунды. Однако этих ничтожно малых долей секунды достаточно для того, чтобы обнаружить объект и определить его местонахождение. Вот в этом и заключается особенность той новой техники, которая называется радиолокацией.

Определение места объекта в пространстве осуществляется с помощью радиоволн без какого бы то ни было содействия в этом со стороны самого объекта. Он должен лишь обладать такими свойствами, которые приводят к отражению радиоволн. А этими свойствами обладают все тела.

Американцы и англичане называют радиолокацию величайшим достижением военной техники за последние 50 лет, чудом, современной науки, величайшим техническим открытием в области радиотехники со времени появления самого радио.

Техника радиолокации основана на физических принципах, известных уже несколько десятилетий. Достижением же военной техники американцы и англичане называют радиолокацию потому, что в рекордно короткий срок на основе этих принципов удалось разработать аппаратуру разнообразного назначения и применить её в самом широком масштабе на всех фронтах минувшей войны. Это позволило значительно изменить тактику войны в воздухе, на море и в некоторой мере - на суше.

Физические основы радиолокации

Работа радиолокационной станции основана на явлении отражения радиоволн от электропроводящих, главным образом металлических тел. Представим себе обычную передающую радиостанцию. Антенна её излучает радиоволны, распространяющиеся во все стороны. Если на пути радиоволн встречается проводящее тело, например, самолёт, то радиоволны отражаются от него, подобно тому, как луч света отражается от зеркала. Самолёт становится сам источником новых, отраженных радиоволн. Следовательно, расположив на земле радиоприемник, способный обнаруживать эти отражённые радиоволны, мы сможем получить сигналы каждый раз, когда на пути распространения радиоволн от передающей радиостанции встретится самолёт. Но этого ещё недостаточно, чтобы определить местоположение самолёта. Нужно ещё знать направление, по которому к приёмнику пришли отражённые радиоволны, и измерить расстояние до самолёта.

В решении этих задач радиолокация идёт своими путями, отличающимися от обычной радиотехники. Прежде всего радиолокационная станция должна применять такие радиоволны, которые хорошо отражаются от самолёта или корабля. В первые годы развития радиолокации считали,, что такими свойствами обладают волны длиной от одного до нескольких метров. Дальнейшие опыты показали, что ещё более подходят для этой цели волны длиной от одного до нескольких сантиметров. Этот участок радиоволн до самого последнего времени не был изучен. Совершенствование техники в этой области было достигнуто только во время войны, проводилось рекордными темпами и потребовало создания совершенно новых электронных ламп и приборов.

Вторым отличием радиолокации является необходимость концентрировать радиоволны, излучаемые станцией в очень узкий пучок. Для этого надо было разработать новую антенную технику. Теперь можно осуществлять излучение радиоволн пучком с заданным раствором и управлять этим излучением так, как это необходимо.

Третье отличие радиолокационной станции заключается в режиме её работы. Передатчик обычной радиотелефонной станции работает непрерывно. Передатчик радиолокационной станции работает периодически: он излучает энергию в течение нескольких миллионных долей секунды, а затем выключается на несколько сотых или тысячных долей секунды, после чего вновь работает, и т. д. Такой режим работы называется импульсным. Делается это для того, чтобы измерить время, прошедшее между посылкой импульса передатчиком и возвращением импульса, отражённого от самолёта. Зная это время и скорость распространения радиоволн в пространстве, можно определить расстояние между радиолокационной станцией и самолётом. Скорость распространения радиоволн равна 300 тысячам километров в секунду. Следовательно, при расстоянии до самолета в 150 т отражённый импульс будет принят радиолокационной станции через 1 миллионную долю секунды, при расстоянии в 150 km - через 1 тысячную долю секунды. Для измерения таких малых промежутков времени в радиолокации применяется электронно-лучевая трубка. На её экране воспроизводится горизонтальная светящаяся-линия, каждая точка которой соответствует определённому промежутку времени, протекшему с начала процесса излучения энергии. Эта линия с помощью шкалы позволяет точно определить расстояние до самолёта, отражённый импульс от которого виден на экране трубки.

Таким образом, радиолокационная станция представляет собой сочетание следующих основных узлов: антенной системы, предназначенной для посылки и приёма отражённых импульсов, передатчика, приёмника и одного или нескольких индикаторов (электронно-лучевых трубок).

В зависимости от того, для каких задач предназначается станция, изменяются её размеры, вес, габариты, точно так же, как и точность определения координат цели. Так, радиолокационная станция для дальнего обнаружения самолётов шю-тивника должна иметь радиус действия в 250-300 km, но нет никакой необходимости в том, чтобы она измеряла такие расстояния с очень большой точностью. Вполне достаточно, если эта точность будет порядка нескольких километров. В то же время станция для орудийной наводки зенитной артиллерии должна обнаруживать самолёт в пределах зоны огня артиллерийской батареи, но зато определять расстояния до цели с точностью до нескольких десятков метров. Станция, служащая для наведения своих самолетов на бомбардировщики противника, должна определять высоту полёта как своих, так и вражеских самолётов, тогда как корабельная станция, ведущая поиск надводных целей, должна измерять только дальность и азимут.

Радиолокационная станция, устанавливаемая на самолёте или торпедном катере-охотнике, весит 16-20 кг, а стационарная установка дальнего обнаружения - несколько десятков тонн и имеет мачты высотой до 70-80 т.

Типы радиолокационных станций

По месту применения радиолокационные станции разделяются на наземные, самолётные, корабельные и береговые. Во всех этих случаях станции решают одну или несколько следующих задач: поиск, обнаружение и непрерывное наблюдение за целью, определение её координат для получения данных, необходимых для ведения прицельного огня артиллерии или для наведения истребителей, опознавание цели, т. е. определение принадлежности самолёта или корабля к своим силам или силам противника, наведение прожекторов на цель, поиск с воздуха надводных кораблей или подводных лодок (в надводном положении), навигационное обеспечение самолётов и кораблей, наведение самолётов на объекты бомбометания, бомбометание вслепую, возвращение самолётов на свой аэродром или авианосец, предупреждение пилота бомбардировщика о том, что сзади заходит истребитель противника, предупреждение о попадании своего самолёта в зону действия радиолокационных станций противника и т. д.

Боевое применение радиолокации

К началу второй мировой войны как союзники, так и немцы обладали радиолокационными станциями различного назначения, однако, уровень этой техники был в разных странах неодинаков.

К началу войны Англия располагала цепью радиолокационных станций дальнего обнаружения и с их помощью отражала дневные налёты немецких бомбардировщиков. Истребительная авиация англичан (в частности, ночные истребители) была весьма немногочисленна и справлялась с задачами только с помощью радиолокации. Станции обнаружения позволяли установить зону, находящуюся под угрозой налёта немцев, куда англичане и стягивали свои истребители. Работа радиолокационных станций на этом этапе войны оказалась настолько эффективной, что немцы были вынуждены перейти от дневных налетов (1940 г.) к ночным (1941 г.) и посылать свои самолёты на малой высоте. На таких высотах в начале войны английские радиолокационные станции не могли заблаговременно обнаруживать немецких бомбардировщиков и наводить на них свои истребители. Ответом на это явилась вторая цепь радиолокационных станций, обнаруживавших низко летящие самолёты. Кроме того, ночные истребители были вооружены самолётными локаторами. Лётчики ночных истребителей по указаниям наземных радиолокационных станций выходили в зону нахождения немецких бомбардировщиков, затем включали свои приборы, обладавшие ограниченным радиусом действия, точно обнаруживали вражеский самолёт и нападали на него.

Станция обнаружения самолетов

Первая экспериментальная радиолокационная станция на корабле военно-морского флота США была установлена только в 1938 г. К моменту вступления США в войну на вооружении армии и флота имелось небольшое количество радиолокационной аппаратуры, но зато с первых же дней войны разработка и выпуск новых станций были развернуты такими темпами и в таком масштабе, которые далеко превзошли темпы и масштабы всех других стран мира.

Налёт японских самолётов на Пирл-Харбор (7 декабря 1941 г.) был заблаговременно обнаружен радиолокационной станцией, но её донесению не было придано должного значения. Поэтому к отражению налёта противовоздушная оборона не приготовилась, и налёт принес большой урон.

Во время первой и второй мировых войн чрезвычайно важную роль играла борьба за морские и океанские коммуникации, особенно за коммуникации на Атлантическом и Тихом океанах. В первую мировую войну Англия несла большие потери от активных действий немецких подводных лодок.

В начале второй мировой воины обстановка для борьбы за морские коммуникации складывалась для немцев ещё более благоприятно. Немецкие подводные лодки могли базироваться не только на побережье Германии, но и Франции, Голландии, Норвегии, Бельгии и Испании. Более сотни немецких подводных лодок в первые месяцы наносили большой ущерб морским коммуникациям союзников. Однако на дальнейший ход борьбы за обладание морями и океанами крупнейшее влияние оказала радиолокация.

Береговые станции

Союзники вооружили самолёты радиолокационными станциями для обнаружения надводных целей на море. Такие станции обнаруживали всплывшую подводную лодку за несколько десятков километров, а также на более близком расстоянии лодку, идущую под перископом. Это в корне изменило обстановку на море. Охота за подводными лодками с помощью самолётов, вооружённых радиолокационными станциями, велась днём и ночью.

С 1942 г. немцы стали вооружать свои лодки специальными радиоприёмниками, предназначенными для обнаружения работы самолётных радиолокационных станций союзников. Установив, что подводная лодка облучается импульсами, посылаемыми с самолётной радиолокационной станции, лодка погружалась и уходила под воду. Успех в подводной войне начал клониться в сторону немцев, но не надолго. Союзники перевооружили разведывательные самолёты новой аппаратурой, применявшей сантиметровые волны. Немецкие лодки вновь начали погибать в большом количестве, потомуччто их обычные приёмники не могли обнаруживать радиолокационные импульсы на этих волнах.

Долго немцы терялись в догадках, каким новым техническим средством в борьбе с подводными лодками пользуются союзники, а когда, наконец, установили это, было уже поздно, война близилась к концу.

Применение радиолокации во флоте весьма многообразно: она служит для обнаружения самолётов и кораблей (рис. на обложке); для руководства действиями истребителей, базирующихся на авианосцах; для ведения прицельного артиллерийского огня орудиями главного калибра и зенитных батарей; для навигации; для поддержания точного места кораблей в строю; для опознавания принадлежности обнаруженного объекта; для проводки по торговым путям караванов, защиты их в пути от внезапных нападений подводных лодок, вражеских военных кораблей, самолётов.

С помощью радиолокации в мае 1941 г. был потоплен германский линкор «Бисмарк».

Та же радиолокационная техника в декабре 1943 г. помогла обнаружить и потопить другой немецкий линкор «Шарнхорст», пытавшийся перерезать путь каравану кораблей, шедшему из Англии в Мурманск.

В сражении у Гвадалканара американские линкоры «Южная Дакота» и «Вашингтон» потопили один японский линкор и три японских крейсера. Орудия главного калибра наводились с помощью радиолокационных станций.

Не меньшую роль сыграла радиолокация и в обеспечении превосходства союзников в воздухе. Мы уже говорили о «битве за Англию», о наведении истребителей на вражеские самолёты. На основе радиолокационной техники были созданы новые методы, обеспечившие высокую точность аэронавигации, были разработаны радиолокационные прицелы, позволившие вести прицельную бомбардировку с воздуха при полном отсутствии видимости. Радиолокация позволила применить новую тактику бомбометания с участием нескольких тысяч бомбардировщиков.

Дальнейшим усовершенствованием явились радиолокационные самолётные станции, выполнявшие одновременно функции навигационные и бомбового прицела. Работа этих станций полностью автоматизирована. На экране этих станций видны контуры местности, над которой летит самолёт: реки, озера и моря, представляющиеся черными пятнами, а строения, мосты, города изображаются светлыми пятнами. Получается своеобразная карта на экране, которой руководствуются лётчики и штурманы. Семь воздушных бомбардировок с помощью таких станций превратили в июле 1943 г. часть Гамбурга в мёртвый город.

Наземные радиолокационные станции также сыграли весьма большую роль в минувшей войне. На первых порах радиолокационная техника казалась только средством обороны от чрезвычайно мощного немецкого воздушного флота, которому техника ПВО не могла ничего противопоставить. Для противовоздушной обороны применялись станции обнаружения и наводки прожекторов. Вслед за ними в Скором времени появились станции орудийной наводки зенитной артиллерии, применение которых позволило осуществлять прицельный огонь по самолётам при отсутствии видимости и значительно сократит расход зенитных снарядов на один сбитый самолёт. Вторым активным методом применения радиолокации в ПВО явилось наведение своих истребителей на бомбардировщиков и разведчиков противника. По мере развития радиолокации оказалось, что эта новая военная техника не является только средством обороны, как предполагалось вначале, но и средством нападения. Достаточно сказать, что радиолокация сыграла огромную роль в обеспечении высадки десантников в Нормандии, в овладении США Алеутскими островами, представлявшими собой начальную базу для американцев при их активных действиях против Японии, и т.д.

Наземные радиолокационные станции сыграли большую роль и в борьбе с самолётами-снарядами. За 2 с половиной месяца средствами ПВО Лондона было уничтожено в воздухе 50% самолётов-снарядов и только 9% их достигло Лондона. Рекордным днём было 28 августа 1940 г., когда немцы выпустили 101 самолет-снаряд, но лишь 4 из них упали в Лондоне, а 97 были сбиты на пути.