100 знаменитых изобретений

Пристинский Владислав Леонидович

Появление в Первой мировой войне авиации и танков заставило искать пути раннего обнаружения техники противника. В 1920-е годы для этого использовались звукоуловители и теплоуловители. Но в условиях плохой погоды они не могли работать надежно. Поэтому в 1930-е годы на первый план вышла радиолокация – обнаружение объектов при помощи радиоволн, отражающихся от их поверхности.

Для теоретической разработки основ радиолокационной техники важнейшее значение имели исследования советских ученых Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси по разработке радиотехнических методов измерения расстояний. В 1930 г. они впервые предложили радиоинтерференционный метод измерения расстояний. При помощи радиоволн, длина которых

точно известна, определялось число волн, «укладывающихся» на данной дистанции (излучаемых в одном ее конце и отраженных от другого конца).

Реализация идеи радиолокации потребовала решения ряда научно-технических проблем, в частности, было необходимо создать генераторы ультракоротких волн и чувствительные приемники очень слабых сигналов отраженных от объекта. В 1934–1935 годах английским ученым, исследователем ионосферы Р. Уотсоном-Уаттом, были начаты работы по обнаружению движущихся целей, а также определению расстояния до них методом «радиоэхо». Эти исследования привели к созданию первых в Англии образцов радиолокационной аппаратуры. С 1935–1936 гг. на восточном побережье Англии стали создаваться радиолокационные станции (РЛС), позволявшие засекать самолеты на расстоянии до 75 миль, в 1939 г. здесь уже была построена почти сплошная цепь радарных станций.

Уже в начале Второй мировой войны в Англии появились первые наземные радиолокационные станции, предназначенные для обнаружения вражеских самолетов и кораблей. С этого времени радиолокационные установки стали играть все большую роль в военных операциях.

Работы по созданию первых советских РЛС были начаты под руководством инженеров М. И. Куликова и Д. С. Стогова, они использовали непрерывное излучение радиоволн. Подобные системы радиолокации исследовались уже с 1932 г. по инициативе инженера П. К. Ощепкова, а первые макеты РЛС с непрерывным излучением были разработаны и испытаны в 1934–1936 гг. под руководством инженера Б. К. Шембеля.

Действие первых практически использовавшихся советских РЛС было основано на появлении биений при пересечении линии передатчик – приемник. Первые станции появились в 1938 году.

Впоследствии наибольшее распространение получили импульсные РЛС, которые в нашей стране были разработаны впервые в 1937 г. под руководством инженера Ю. Б. Кобзарева. В СССР первые РЛС были применены для прикрытия Ленинграда с воздуха во время советско-финской войны 1939–1940 годов.

Принцип действия импульсной РЛС заключается в следующем. Радиолокационный передатчик посылает в пространство радиоволны, которые, отражаясь от какого-либо объекта, попадают в приемник РЛС. Зная скорость распространения радиоволн по интервалу времени между посылкой и возвращением радиосигнала можно определить расстояние до этого объекта. При этом направление на обнаруженный объект можно установить, применяя остронаправленные антенны. Для удобства отсчета моментов посылки и возвращения радиолокационных сигналов в импульсных РЛС эти сигналы формируются в виде кратковременных радиоимпульсов. Эти радиоимпульсы подобны радиотелеграфным точкам азбуки Морзе, но имеют длительность порядка нескольких микросекунд. Сейчас в радиолокации используются даже наносекундные радиоимпульсы.

В качестве индикатора локационных импульсов на выходе РЛС используется электронно-лучевая трубка. В современных РЛС трубка дополняется специализированной ЭВМ, которая значительно расширяет круг задач, оперативно решаемых с помощью РЛС, и повышает точность определения координат объекта.

Огромную роль сыграли радиолокаторы во время «битвы за Англию» в 1940 г. Сеть английских радиолокационных станций, расположенных по всему побережью Ла-Манша, засекала немецкие самолеты, бомбившие объекты на территории страны в основном ночью, наводила на них истребители. Немцы,

стремясь воспрепятствовать бомбардировкам своих городов, также создали локаторы. Для борьбы с ними союзники применяли ложные цели, сбрасывая с самолетов миллионы кусочков алюминиевой фольги.

Во время Второй мировой войны локаторы устанавливали на самолетах, выполнявших «слепое бомбометание», а также боровшихся с подводными лодками противника.

Вследствие непригодности обычных радиоламп с электростатическим управлением для генерации и приема сантиметровых и миллиметровых волн появилась необходимость создания принципиально новых электронных приборов. К началу 40-х годов XX в. для генерирования больших мощностей был создан новый тип генератора сверхвысокочастотных колебаний сантиметрового диапазона, рассчитанный на импульсный режим работы – магнетрон, а также менее мощный генератор – клистрон.

После 1945 г. для усиления сантиметровых волн начинают все больше применяться так называемые электронно-волновые приборы – лампы с бегущей волной.

Радиолокация стимулировала развитие импульсной техники, освоение очень коротких радиоволн и специальных антенных устройств остронаправленного действия.

Сначала в радиолокации использовались метровые и дециметровые волны, а затем стали переходить к сантиметровым волнам, которым соответствует спектр частот от 30 тыс. до 3 тыс. мегагерц. Малая длина этих волн, являющихся частью диапазона ультракоротких волн, позволила создать сравнительно небольшие по размерам радиолокационные антенны, имевшие ширину направленности в несколько градусов и даже долей градуса. Это позволило обеспечить большую помехоустойчивость станции. Для этого используются специальные антенны с параболическим рефлектором, а также рупорные, щелевые, линзовые антенны.

После Второй мировой войны развитию радиолокации уделялось большое внимание. Это связано с появлением ядерного оружия, для доставки которого к цели применяются как самолеты, так и ракеты. Для защиты от атомного удара в СССР, США, Великобритания и других странах разворачивается мощная противовоздушная оборона. Ее важнейшей составной частью стали РЛС. Они обнаруживают цель и наводят на нее авиацию ПВО и зенитно-ракетные комплексы.

Специальные типы радиолокационных станций стали применяться для перехвата самолетов противника, для управления огнем артиллерийских установок и т. д. Появляются радиолокаторы, предупреждающие экипаж самолета о приближении вражеских самолетов сзади или снизу (в так называемом «мертвом секторе»).

Радиолокационные станции обнаружения для быстрого и точного опознавания кораблей или самолетов снабжались устройствами, работающими по принципу «запросчика» и «ответчика» (такой метод предполагает посылку «запросного» радиосигнала в направлении объекта и приема «ответного» сигнала, автоматически излучаемого передатчиком объекта). Вместе с тем начинает развиваться и «противорадиолокация» для обнаружения радиолокационных станций противника, для создания помех в их работе.

Во время войны во Вьетнаме для борьбы с РЛС противника американские войска стали применять противолокаторную ракету «Шрайк», которая наводилась по лучу локатора и уничтожала станцию.

В конце XX в. в США осуществляется программа «Стеле», в ходе которой создаются самолеты, невидимые для локаторов. Эти самолеты имеют специальную форму поверхности, рассчитанную на компьютере. Луч локатора, падающий на нее, рассеивается, и самолет становится невидимым для ПВО противника. Однако такая конструкция отрицательно сказывается на аэродинамике машины. Как показал опыт войн на Ближнем Востоке и в Югославии, объект, невидимый для современных РЛС, работающих в диапазоне миллиметровых волн, легко обнаруживается более старыми локаторами, работающими в диапазоне метровых волн.