Радиолокация без формул, но с картинками
Шрифт:
Когда самолеты нападающей стороны приблизятся к рубежу обороны, станция дальнего обнаружения передает их с рук на руки станциям наведения истребителей, которые в это время уже находятся в воздухе. Наблюдая на экранах индикаторов за положением своих и вражеских самолетов, оператор станции наведения передает пилотам истребителей команды на уточнение курса, скорости или высоты полета. В годы второй мировой войны оператор станции наведения мог наблюдать за воздушным боем визуально и успевал при этом передавать команды летчикам. Сейчас даже на экране индикатора, где сближение сверхзвуковых самолетов происходит значительно медленнее, чем в воздухе, возникает такая сложная картина, что оператор еле успевает вовремя рассчитать маневр и подать команду летчикам. Так что без радиолокации наблюдение за воздушным боем сверхзвуковых самолетов попросту невозможно.
Станции наведения
Наземной станции наведения трудно управлять истребителем, иногда расстояние между ним и объектом атаки становится небольшим, так как отметки от истребителя и самолета противника на экране находятся слишком близко, а иногда и вообще сливаются. Поэтому на истребителях стали устанавливать небольшие бортовые радиолокационные станции перехвата и прицеливания. Как только такая станция «поймает» своим лучом цель, истребитель самостоятельно начинает сближаться с ней и выходит в атаку. Даже не видя противника, летчик может наводить бортовое оружие по показаниям радиолокатора, так как все данные для стрельбы уже отражены на его экране: тут и дальность до цели и ее положение относительно истребителя. Летчику остается лишь выбрать момент открытия огня и нажать гашетку. А в некоторых случаях и это за него выполняет бортовое вычислительное устройство. Выходит летчику и делать-то нечего. Если бы все было так просто, как в нашем рассказе!
Всем известно, что самолет особенно уязвим с хвоста, или, выражаясь научно, со стороны задней полусферы. Внезапная атака с этого направления очень часто кончалась победой атакующего. Поэтому особое внимание конструкторы боевых самолетов всегда уделяли защите самолета от нападения сзади. Для этого на самолете ставится радиолокационная станция защиты хвоста». Дальность действия этой станции должна быть такой, чтобы она уверенно фиксировала все цели, приближающиеся на дистанцию открытия огня. Иногда такая станция используется и как автоматический радиолокационный прицел для оружия, прикрывающего самолет сзади. Приближаясь к бомбардировщику, имеющему такую защиту, атакующий истребитель как бы вызывает огонь на себя. А это никак не облегчает ему выполнения боевой задачи.
Радиолокатор с панорамным обзором (иногда его еще называют радиолокатором кругового обзора) в полном соответствии со своим названием производит обзор местности, над которой пролетает самолет. Вращающийся радиолуч многократно освещает все элементы земной поверхности, и их изображение появляется на экране индикатора. Лес и вспаханное поле, реки и всевозможные строения по-разному отражают падающий на них сигнал. Поэтому на экране появляется как бы черно-белая фотография местности. Лучше всего на ней видны металлические объекты — железнодорожные рельсы, мосты и крупные здания. Имея такую карту, штурман может контролировать правильность курса и в нужных случаях выбрать объект для атаки. Специальное бортовое вычислительное устройство определяет данные для бомбометания с учетом высоты и скорости полета и наносит на экран радиолокатора метку прицеливания. Как только изображение атакуемого объекта совмещается с этой меткой, срабатывает механизм сброса бомб и страшный груз обрушивается на позиции противника.
В печати не раз сообщалось о беспилотных самолетах-разведчиках с радиолокаторами на борту, которые используются, например, армией США во Вьетнаме. Наземная радиолокационная станция постоянно держит их в поле зрения и управляет их движением. На борту беспилотного самолета устанавливается радиолокатор с панорамным обзором. Но принятые отраженные сигналы не попадают на экран индикатора, да и самого индикатора нет, ведь смотреть-то на него некому. Сигналы с помощью мощного передатчика передаются в расположение своих войск и только тут попадают на экран индикатора. Оператор, сидя глубоко под землей в штабном убежище, видит радиолокационную карту местности, над которой пролетает разведчик. Так радиолокация помогает получить самые свежие разведданные о противнике.
Во время военных действий всегда существует опасность случайно попасть под огонь своих же войск. Чтобы этого не случилось, во всех армиях старательно изучают силуэты вражеских самолетов, танков и других боевых машин. В мемуарах советских летчиков — участников Великой Отечественной войны — рассказывается, что в первое время, когда на вооружение советской авиации поступили истребители Ла-5, бывали отдельные случаи, что их обстреливали наши зенитные батареи только потому, что их силуэты напоминали силуэты немецких истребителей Фокке-Вульф.
Но по отметкам целей на экране радиолокатора невозможно определить силуэт самолета. Как быть в этом случае? Для радиолокационного узнавания собственных самолетов на борту современных машин устанавливается автоматический прибор опознавания — ответчик, состоящий из приемника и передатчика. Приемник улавливает сигнал радиолокационной станции и включает передатчик. Вслед за отраженным сигналом в направлении радиолокатора посылается и сигнал опознавания. При этом на экране рядом с отметкой от цели возникает еще одно световое пятнышко. Это отзыв обнаруженного объекта: «Я свой!». А чтобы такой сигнал-отзыв не смог послать вражеский самолет, сигнал передатчика кодируют, а приемное устройство настраивают так, чтобы оно пропускало только правильно закодированные отзывы. Поэтому сигналы ответчика от самолетов противника не будут приняты приемником и не попадут на экран радиолокатора. Отсутствие метки опознавания говорит оператору, что обнаруженный объект — самолет противника.
Примером совместного использования почти всех названных выше радиолокаторов может служить национальная система управления воздушным движением в США. В ее состав входят примерно 120 РЛС, установленных в аэропортах для сопровождения приближающихся или пролетающих в районе аэропорта самолетов и управления движением воздушных кораблей во время взлета или посадки. Кроме того, создана система радиолокационного обслуживания наиболее важных маршрутных авиалиний, которая состоит из 21 сектора наблюдения и управления воздушным движением на участках между аэропортами. Дальность действия РЛС таких диспетчерских пунктов около 300 километров. Кроме того, в каждом крупном аэропорту создана собственная диспетчерская служба, в состав которой входит РЛС кругового обзора с дальностью действий порядка 80 километров, метеорологическая РЛС, РЛС дальнего действия, измеряющая дальность до приближающихся самолетов, и устройство запроса, которое определяет национальную принадлежность самолета и высоту его полета.
Предметом особой заботы специалистов, управляющих все более интенсивным воздушным движением, являются небольшие частные самолеты. Обычно их маршруты и время вылета не подчиняются никаким расписаниям, а кроме того, на экранах радиолокаторов отметки от них получаются очень слабые, так что диспетчер может их просто не заметить. В последнее время на таких маленьких самолетиках устанавливают специальные металлические отражатели. Теперь операторы надежно обнаруживают эти опасные объекты, так как сигнал от такой цели сравним с сигналом, отраженным от крупного реактивного самолета.
Можно было бы еще рассказать о радиомаяках, которые в любую погоду подскажут заблудившемуся пилоту дорогу на родной аэродром, о системе радионаведения самолетов на дальние объекты и о многом другом. Не будем делать этого по двум причинам. Во-первых, об этом уже не раз писали[8], во-вторых, подобные системы мы рассмотрим ниже. Надо же что-то оставить и на потом.
Радиолокация и ракетчики
Ракетные войска — самый молодой род войск, но по насыщенности радиолокационными станциями они уверенно обошли ВВС и прочно заняли лидирующее положение. Почти все, что делают ракетчики, так или иначе связано с радиолокацией. Например, запуск баллистической ракеты. Траекторию ее полета можно разделить на два основных участка. На первом, активном, участке двигатель ракеты работает, и это дает возможность управлять ее полетом, на втором, пассивном, ракета движется по баллистической траектории, двигатель уже не работает и ракета подобно брошенному камню, который летит по траектории, зависящей лишь от величины и направления скорости в момент броска и от массы. Управлять ракетой на этом участке уже невозможно. Поэтому для точного попадания в цель необходимо, чтобы ракета в момент окончания работы двигателя (конец активного участка) имела бы строго определенную скорость и направление движения. Эту сложную задачу выполняют радиолокаторы, установленные вблизи стартовых позиций баллистических ракет. Они непрерывно определяют параметры траектории стартующей ракеты и при отклонении характеристик полета от расчетных посылают команду на включение тех или иных корректирующих двигателей ракеты. Мощность таких двигателей обычно невелика, но ее достаточно, чтобы исправить небольшие погрешности скорости и направления полета. И только когда ракета достигает расчетной точки и получает расчетную скорость, выключаются главный и вспомогательный двигатели и последняя ступень ракеты начинает движение по баллистической кривой. Радиолокационная станция может продолжать следить за ее движением, но управлять полетом уже невозможно, так как двигатели не работают.