Наземные радиолокационные станции (Инженер-подполковник Г. Глориозов, кандидат технических наук)

Радиолокация - новая, быстро развивающаяся отрасль техники. Современные радиолокационные станции представляют собой весьма совершенные установки, в которых воплощены новейшие достижения техники генерирования, излучения и приема ультракоротких волн, автоматики и телемеханики. Эти установки с успехом могут применяться в различных родах войск для обнаружения самолетов противника на больших дальностях и наведения на них своей истребительной авиации, для точной наводки зенитных орудий на самолеты противника во время их нахождения в зоне огня артиллерии, для управления прожекторами и открытия луча по самолетам без предварительного поиска, для обнаружения и точного определения координат наземных и надводных целей (танков, автомобилей, кораблей), для обнаружения закрытых позиций орудий и минометов противника и корректирования огня по ним и т. д. Особенное значение радиолокация приобретает в связи с угрозой использования империалистами новых средств борьбы, в том числе атомного оружия. Каждая из радиолокационных станций независимо от назначения и условий работы является приемно-передающей установкой. Она состоит из следующих основных частей: передатчика, переключателя "Прием - передача", антенны, приемника и индикаторов.

В передатчике периодически создаются кратковременные импульсы высокочастотной энергии весьма большой мощности (сотни и тысячи киловатт в импульсе).

Через переключатель "Прием - передача" импульсы энергии по специальной передающей линии поступают в антенну, при помощи которой излучаются радиоволны.

Если на пути распространения радиоволн находится цель (самолет, танк, корабль, снаряд), радиоволны отражаются от нее. Часть энергии, отраженной от цели, принимается антенной и поступает в приемник. Переключатель "Прием - передача" автоматически подключает антенну к передатчику на время его работы, а затем к приемнику для приема отраженных от целей сигналов и усиления их до величины, обеспечивающей нормальную работу индикаторов.

Индикаторы предназначены для визуального наблюдения сигнала от цели и отсчета координат. Наиболее распространены в настоящее время индикаторные устройства с электроннолучевой трубкой, которая позволяет весьма точно измерять малые промежутки времени, соответствующие времени прохождения сигнала от радиолокационной станции до цели и обратно. Таким образом определяется дальность цели.

При этом следует иметь в виду, что радиоволны распространяются со скоростью света (300000 км/сек) и измеряемые промежутки времени весьма малы. Так, если цель находится на расстоянии 15 км от радиолокационной станции, то указанное время равно 0,0001 сек. и должно быть измерено в ряде случаев с точностью порядка 0,0000001 сек.

На экране трубки световое пятно движется с большой постоянной скоростью, прочерчивая светящуюся линию (развертку). В одном из распространенных типов индикаторов - индикаторе дальности - отраженный сигнал вызывает кратковременное отклонение движения луча на экране от прямой линии - выброс, всплеск. Расстояние этого выброса от начала развертки пропорционально времени между излучением и приемом отраженного сигнала или дальности цели, которая отсчитывается по шкале, нанесенной вдоль линии развертки.

Чтобы определить угловые координаты цели, используются антенны специальной конструкции с четко выраженным направленным действием: энергия излучается в пространство в виде узкого пучка наподобие луча прожектора. Это удается сделать благодаря применению в радиолокации ультракоротких волн (волны длиной 10 м и короче), при которых нетрудно выполнить антенну с размерами, во много раз большими длины волны.

Антенна ориентируется в пространстве так, чтобы на экране индикатора наблюдался сигнал максимальной амплитуды. Это значит, что антенна точно направлена на цель, угловые координаты которой в этот момент считываются по шкалам, механически или электрически связанным с антенной.

Кроме индикатора дальности, в радиолокационных станциях используется так называемый индикатор кругового обзора, на экране которого воспроизводится воздушная обстановка вокруг станции в зоне ее действия по дальности. Развертка на экране трубки кругового обзора начинается в центре и идет к краю. При вращении антенны линия развертки на экране перемещается так, что каждому положению антенны соответствует вполне определенное положение линии развертки на экране трубки. Отраженные от целей сигналы поступают на один из электродов трубки, вызывая увеличение яркости луча (в отличие от выброса на трубке дальности).

При круговом обзоре, т. е. при непрерывном вращении антенны по азимуту, на экране будут видны сигналы в виде пятен или дужек от всех целей одновременно в соответствии с их действительным расположением. По расстоянию от центра экрана до пятна или дужки судят о дальности цели, а по расположению их на окружности - об азимуте. Таким образом, индикатор кругового обзора является двухмерным.

Особенностью индикатора кругового обзора является наличие экрана с большим временем послесвечения, что дает возможность одновременно наблюдать большое количество целей, находящихся на разных дальностях и в различных направлениях.

Индикатор кругового обзора применяется в радиолокационных станциях обнаружения, которые позволяют вести наблюдение за воздушными целями (самолетами) на дальностях 200 км и более. Точность определения координат самолетов станциями обнаружения составляет по дальности 1-2 км, по азимуту - порядка 2°. Такие станции обеспечивают непрерывное наблюдение за воздушной обстановкой вокруг станции, слежение за многими целями. Они применяются главным образом для обнаружения самолетов противника и наведения на них истребительной авиации, управления ночными полетами самолетов, наведения их на наземные и надводные цели и т. д.

Станции кругового обзора используются также для целеуказания станциям орудийной наводки (СОН). Станции орудийной наводки обеспечивают весьма высокую точность определения текущих координат воздушных целей с отклонением по дальности 10-20 м, по угловым координатам 1-2 малых деления угломера. Координаты целей, определяемые станциями орудийной наводки, используются для ведения сопроводительного огня зенитной артиллерии по самолетам противника.

Текущие координаты цели (наклонная дальность, азимут и угол места) в виде электрических напряжений при помощи синхронной передачи передаются со станции орудийной наводки на прибор управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО). С ПУАЗО необходимые данные передаются на зенитное орудие, которое автоматически наводится в нужную точку. Момент выстрела орудия определяется командиром подразделения.

Чтобы обеспечить весьма высокую точность определения координат, в станции орудийной наводки принят ряд дополнительных мер по сравнению со станциями кругового обзора. Весьма важным фактором, повышающим точность работы станции орудийной наводки, является автоматизация процесса измерения координат целей, чтобы исключить возможность субъективных ошибок оператора. Для этого вместо ручной наводки антенны радиолокационной станции на цель, как в станции кругового обзора, используется автоматическое сопровождение цели по угловым координатам на основании принципа равносигнальной зоны. В станции в зависимости от углового рассогласования между осью антенны и направлением на цель автоматически вырабатываются управляющие напряжения, которые подаются на электродвигатели, вращающие антенну по азимуту и углу места. При этом антенна сама следит за целью без участия оператора. В станциях орудийной наводки могут использоваться также устройства, автоматически измеряющие с высокой точностью дальность до цели.

Кроме указанных типов станций, могут применяться радиопрожекторы (РП), представляющие собой конструктивное объединение обычного мощного прожектора с радиолокационной станцией. Антенна радиолокационной станции механически связана с прожектором таким образом, что ось луча последнего совпадает с направлением излучения электромагнитной энергии.

Поиск цели осуществляется радиолокационной станцией при выключенном прожекторе. После обнаружения цели, как только она приблизится на соответствующую дальность, включают прожектор, и цель оказывается освещенной "с выстрела". Таким образом, при поиске самолетов противника совершенно отпадает необходимость бороздить небо лучом, чем обеспечивается скрытность расположения прожекторов.

Большое значение для радиолокации имеют так называемые станции опознавания. Дело в том, что сигнал от цели на экране индикатора имеет условный характер в виде выброса на линии развертки. В некоторых случаях по величине сигнала и скорости изменения координат можно определить, какую цель наблюдает оператор при помощи радиолокационной станции, например, летящий самолет - бомбардировщик или истребитель. Но сказать, чей это самолет - "свой" или "чужой", невозможно. Поэтому появилась проблема определения принадлежности самолета, которая может быть решена применением специальных радиолокационных станций.

На земле устанавливается станция запроса, антенна которой направляется на цель. При необходимости определить принадлежность самолета включают аппаратуру запроса. Излучаемые ею высокочастотные импульсы принимаются специальным ответчиком, устанавливаемым на самолете. Ответчик автоматически дает кодированные сигналы ответа, которые в конечном итоге поступают на экран трубки индикатора станции запроса, свидетельствуя о том, что этот самолет "свой". Если кодированный ответный сигнал не появится или код ответа не соответствует установленному на данное время, то самолет "чужой". Станции опознавания обычно используются совместно с радиолокационными станциями обнаружения.

Наряду с радиолокационными станциями, определяющими координаты воздушных целей, существуют радиолокационные станции, которые обеспечивают наблюдение за наземными целями. Однако работа подобных станций в значительной степени затрудняется тем, что на экранах их индикаторов, помимо полезного сигнала от цели, может быть много сигналов, отраженных от "местных предметов" - построек, деревьев, неровностей рельефа и т. д. При этом сигналы от местных предметов очень мало отличаются от полезных сигналов (сигналов от целей). Однако существуют методы работы, дающие возможность выделить сигнал от движущейся цели (танка, автомобиля). Такой сигнал перемещается по экрану трубки относительно сигналов от местных предметов и непрерывно колеблется по интенсивности. Степень колебаний зависит от вида цели, ее скорости, состояния дороги и т. д. Так, например, сигнал, отраженный от людей, не имеет постоянного ритма и часто пропадает. Сигналы от автомобилей и танков быстро перемещаются по индикатору и пульсируют по яркости чаще, чем сигналы от людей. Местные предметы - деревья, кустарники - создают при ветре качающиеся отметки, но при этом колебания отмечаются только в одном определенном месте. Большие скопления живой силы и техники противника вызывают на индикаторе изменение характера отражений от наблюдаемого участка местности, что помогает оператору судить о наличии в определенных районах посторонних объектов.

Точность определения координат автомобилей, танков, самоходных артиллерийских установок весьма велика и обеспечивает ведение прицельного огня наземной артиллерии в условиях плохой видимости, ночью, при применении дымовых завес и т. д.

Возможно также и сопровождение цели, т. е. непрерывное точное определение координат. При этом определяются направление и скорость движения целей, что в свою очередь может быть использовано для организации заградительного огня.

Специальные радиолокационные станции могут использоваться для определения местоположения минометных батарей противника и корректировки огня своей артиллерии. Обычно минометные батареи устанавливаются в укрытиях, лощинах, кустарнике, на опушке леса и непосредственно не могут наблюдаться при помощи радиолокационной станции, ибо для засечки миномета, как и любой другой цели, необходима прямая видимость между радиолокационной станцией и целью. Однако миномет обнаруживает себя сразу при открытии огня.

На рис. 33 показана радиолокационная станция для обслуживания контрминометной батареи. При помощи такой радиолокационной станции может быть осуществлен поиск мины и ее сопровождение в полете. Антенна радиолокационной станции автоматически наводится на мину, и оператор фиксирует координаты мины в нескольких точках на восходящей ветви траектории. На основании этих данных графически строится траектория полета мины, по которой находится ее начало как пересечение экстраполированного участка траектории с уровнем земли в данном пункте.

Рис. 33. Общий вид наземного радиолокатора для обслуживания контрминометной батареи

Полученные указанным способом координаты минометной батареи передаются стреляющему, который ведет прицельный огонь по закрытым позициям противника.

Рассматриваемая станция может быть использована также для корректирования огня своей артиллерии. В этом случае радиолокационная станция сопровождает снаряд на нисходящей ветви траектории. Как и прежде, графически строится траектория снаряда и определяется точка разрыва.

Точность определения координат стреляющих минометов радиолокационными станциями весьма высока (5-25 м) и зависит от расстояния, точности топографической привязки и точности ориентирования. При боевом использовании станций обнаружения минометов противника весь участок фронта разбивается на ряд секторов. Размеры секторов могут быть 8-9 км по радиусу и 1 км по дуге. Наблюдение за траекторией мины целесообразно вести под некоторым углом к линии фронта, чем обеспечивается большая площадь охвата радиолокационным наблюдением.

Для артиллерии и авиации необходимы данные по распределению метеорологических элементов (температуры, давления, влажности, направления и скорости ветра) по высоте. Известно, что для этого используются радиозонды, выпускаемые в свободный полет при помощи шаров-пилотов. Однако более быстро и точно получить метеоданные на больших дальностях и высотах можно, используя специальные радиолокационные станции, работающие совместно с радиолокационным зондом. Последний, в отличие от обычного радиозонда, имеет в своем составе дополнительное малогабаритное приемно-передающее устройство, предназначенное для непрерывного точного определения координат зонда при помощи радиолокационной станции. Это осуществляется следующим образом. Импульс электромагнитной энергии, посылаемый радиолокационной станцией, воздействует на приемное устройство зонда. Принятый сигнал преобразуется и запускает передающее устройство, которое дает ответный сигнал. Этот сигнал принимается радиолокационной станцией. По времени запаздывания ответного сигнала определяется точная дальность зонда, а методом равносигнальной зоны - угловые координаты.

В радиолокационной станции может размещаться устройство, автоматически преобразующее координаты, т. е. дающее высоту, направление и скорость движения зонда (или, что то же самое, ветра).

Кодированные сигналы метеоданных принимаются специальной антенной, механически связанной с антенной радиолокационной станции сопровождающего зонд. Это в свою очередь обеспечивает высокую надежность приема метеоданных. Когда шар разрывается при достижении максимальной высоты, открывается парашют для замедленного снижения зонда. Во время снижения продолжается прием импульсов радиолокационной станции и передача кодированных сигналов.

Таковы возможности применения наземных радиолокационных станций в военном деле.

Следует отметить присущие современному состоянию радиолокационной техники недостатки, на использовании которых может быть организована борьба с радиолокационными станциями противника.

Работающая радиолокационная станция противника может быть относительно легко обнаружена специальным устанавливаемым на самолете или автомобиле разведывательным приемником, при помощи которого нетрудно определить расположение станции и принять меры к ее уничтожению. Кроме того, при помощи разведывательного приемника могут быть зафиксированы основные параметры радиолокационной станции, в частности точное значение длины волны, на которой работает станция. Это в свою очередь создает благоприятные условия для применения специальных радиопередатчиков помех, сигналы которых посылаются в направлении на станцию противника. Сигналы помех могут иметь значительно большую величину, чем полезные сигналы от целей. В результате работа оператора по наблюдению целей на экранах индикаторов и отсчету координат может быть в значительной степени затруднена.

Во время второй мировой войны использовались так называемые ложные цели в виде металлизированных бумажных лент, сбрасываемых в большом количестве с самолета и парящих в воздухе. Применение этого средства борьбы с радиолокацией противника основано на том, что сигнал от цели, видимый на экране, носит условный характер и часто трудно отличить сигнал от реальной цели (самолета) от сигнала, создаваемого ложной целью.

Несмотря на изложенные недостатки радиолокации, она обладает рядом бесспорных преимуществ по сравнению с другими средствами разведки, благодаря чему радиолокационные методы находят все более и более широкое применение в военном деле.

Большая дальность обнаружения целей, высокая точность и быстрота определения координат, независимость работы от времени суток и условий видимости и, наконец, возможность автоматизации процесса поиска цели и определения координат поставили радиолокационную разведку на одно из первых мест.

В настоящее время во всех странах ведутся большие работы по дальнейшему совершенствованию радиолокационных методов, созданию новых типов станций, обеспечивающих эффективную разведку в различных условиях.