Юрий Пантелеев - На фронтах третьей мировой войны. Война радаров
Как же можно было решить задачу увеличения мощности «Алатау» при переходе на амплитронную цепочку? Тогда и была предложена оригинальная «двуглавая» амплитронная цепочка — первые два каскада общие, а оконечные амплитроны работают каждый на свою сторону вращающейся кабины, на свою зону обзора, на две противоположные антенны. Это напоминает российский герб — двуглавого орла. Кстати, приемо-передающие кабины радаров устанавливаются на высотах, насыпях или вышках, чтобы поднять радиолуч над землей, осматривать землю сверху. Особенно это важно для обнаружения низколетящих целей, но об этом будем подробно говорить отдельно. А сейчас вспоминается, как похожи были на насыпях вращающиеся кабины с огромными параболоидами зеркал на двух сторонах кабины — на гигантских орлов, спустившихся с высоты и еще не сложивших мощные крылья. «Алатау» всегда походил на них, его симметричная конструкция красиво смотрелась на фоне неба. На две антенны работали два передатчика. А теперь — один передатчик перед последним каскадом разделял энергию в двух направлениях, на два оконечных амплитрона, работавших с небольшим усилением, но с максимальным кпд. Так удалось в той же кабине получить удвоенную мощность излучения. А это означало очень многое — и, в том числе, возможность увеличить и верхнюю границу обнаружения ракет, и зону обзора в помехах.
Правда, удвоение мощности не далось даром. Пришлось вместо одного модуляторного прицепа на две приемопередающие кабины ввести два модуляторных прицепа — по одному на каждую приемо-передающую кабину. В модуляторном прицепе располагались импульсные источники питания для каскадов передатчика. Зато появилась возможность удаления каждой пары «модулятор — приемо-передающая кабина» друг от друга.
Были, были сомнения в допустимости такого «двуглавого» решения. Если раньше на каждую антенну работал свой приемопередатчик, на своей частоте, что избавляло от перекрестных помех, то теперь две частоты излучались одновременно в обе противоположные стороны. Представьте себе, что цель будет облучена одной антенной, а отраженный сигнал попадет в обе антенны. Тогда вместо одной цели на экране появится еще и ложная, зеркально расположенная цель. Не было полной уверенности в отсутствии взаимного влияния, хотя теоретические оценки и успокаивали. Но риск все же был, и только опыт эксплуатации успокоил скептиков.
Была и еще одна проблема, которая позднее надолго задержала процесс испытаний опытного образца и послужила причиной драматичной ситуации, сложившейся на государственном испытательном полигоне вокруг «Кургана». Досталось и Георгию, как автору этих рискованных предложений.
Амплитронная цепочка могла работать на различных частотах. Двухчастотный сигнал, как уже говорилось, был ранее опробован в РЛС, разработанной для сухопутных войск. Однако там разработчики формировали каждый сигнал на своей частоте поочередно, каждый от своего модулирующего импульса, причем для каждого последующего каскада передатчика приходилось создавать импульс своей ширины: сначала шире, потом поуже, еще поуже и т. д., чтобы каждый получал высоковольтное питание только после подачи входного СВЧ-сигнала от предыдущего каскада. Получалась такая ступенчатая пирамида высоковольтных импульсов, а для двухчастотного сигнала — две пирамиды! Хотелось обойтись решением попроще. Скажем, в течение одного импульса поочередно излучать две частоты. Так и делали в «Пирамиде», но там передатчик был выполнен не на амплитроне, а на клистроне, принципиально другой лампе. Другая лампа, с другим, более низким, кпд. А как поведут себя амплитроны? Этого не знал никто. Вдруг в момент перескока частот появятся какие-то внеполосные излучения, пробои, сбои и т. п.? Надеялись, что тревожные ожидания завышены, но все же риск оставался, и только испытания сняли опасения.
Но, далеко не сразу сняли, а после событий, полных драматизма.
Насколько правильным было решение удвоить мощность, подтвердило будущее. Во многом благодаря этому новый радиолокационный комплекс надолго остался непревзойденным по полученным характеристикам. Предложение разработчиков комплекса выпускать сокращенный вариант РЛК, на одной приемо-передающей кабине, то есть с половинной мощностью, равной мощности прежнего «Алатау», так и не получило поддержки военных, такой укороченный вариант не выпускался, несмотря на более низкую цену.
Накопление
«Решайтесь, сударь, решайтесь!»
(Из старой пьесы)Еще одно новшество появилось в «Кургане» — режим «Накопление». Это был важный шаг к автоматизации радиолокационной техники. Не той автоматизации, о которой рассказывалось выше, когда одной кнопкой включался или выключался огромный радиолокационный комплекс. Мы здесь касаемся ключевой проблемы, главной задачи, ради которой и создается этот громадный комплекс. Это задача обнаружения воздушной цели. Радио-локатор. Локус — место, в переводе с латыни, радио есть радио, радиус — луч. Радиолокация — определение местоположения цели с помощью радиоизлучения. Определить место цели можно только после того, как она обнаружена. То есть надо в каждой точке пространства каждый раз принимать решение, есть там цель, или нет там цели. Это и есть решение задачи обнаружения.
Во всех радарах системы ПВО это решение принимал человек, оператор, глядя на экран радара. Среди всплесков от шумов, отражений от местных предметов, выбросов взаимных помех при появлении в зоне действия радара воздушной цели на экране возникала отметка от этой цели. Сначала слабая, потом, по мере приближения цели, все более яркая. И тогда оператор, как принято говорить, обнаруживает цель, и по ее положению на экране определяет ее координаты. Обнаруживает — это значит, оператор принимает решение, что в данной точке экрана он видит именно отметку от цели. Если же он ошибся, и принял за цель случайный выброс или помеху, то такой случай называется «ложной тревогой». Военные радары проектируются для войны. И если обнаруживается враг, то его необходимо уничтожать. Наводить на него наши самолеты-истребители, нацеливать пушки, ракеты. Времени на все такие действия отпущено совсем-совсем ничего. Каждая ложная тревога отвлекает силы и средства. Теперь представьте себе оператора, может быть вчерашнего школьника, который день за днем, часами всматривается в мерцающий экран радара и ежесекундно решает — что там промелькнуло на экране, случайный выброс шума или первая, еще слабенькая отметка от цели. А тут еще, даже в мирное время, яркие выбросы взаимных помех. А уж в военное время!
Понятно, насколько интересно было снять с оператора задачу обнаружения цели. Пусть бы это делал локатор сам, с помощью специального решающего устройства. И такие устройства пытались спроектировать все разработчики радаров. Но… оператор учитывает очень многие характеристики цели, в том числе и расположение импульсов, приходящих от цели, в виде дужки, характерной по форме, сужающейся по краям и более яркой в центре. А затем оператор учитывает появление на следующих обзорах следующих отметок, сдвигающихся в результате перемещения цели в пространстве. Существовала теория радиолокационного обнаружения, но не все были уверены, так мягко скажем, что теория полностью соответствует ситуации с практической работой оператора. Этим сомнениям давали обильную пищу продолжавшиеся неудачные попытки создания автоматических обнаружителей.
С чем были связаны неудачи? Как всегда, причин было много больше, чем одна. Энергия передатчика излучается в виде периодических импульсов. Пока антенна при вращении проводит своим лучом по цели, на цель попадает целая пачка импульсов, и каждый из них попадает на экран. Но не один, а вместе с шумами приемников, с помехами. Оператор складывает эти отметки в знакомую ему дужку. А что должен сделать автомат? Теория говорит — тоже сложить эти импульсы, накопить их. Чтобы импульсы сложить, их надо задержать, запомнить. До появления цифровой техники, когда запоминать научились цифровые коды сигналов, это была сложнейшая задача. В «Алатау» запоминание обеспечивали потенциалоскопы — чудо электровакуумной техники. Ну, да мы о них уже говорили. В «Кургане» сигнал запоминался, задерживался, на ультразвуковых соляных линиях задержки, размещенных в уникальном термостате. На такой линии задержки уже можно было попытаться реализовать систему последовательной задержки и суммирования сигналов, теоретически исследованную профессором Горьковского политехнического института Юрием Сергеевичем Лезиным и его соратниками и учениками.
Георгий тоже слушал в институте замечательные лекции Юрия Сергеевича, а после окончания института получил от него приглашение в аспирантуру. Как говорится, сам бог велел начать практическую реализацию теоретических разработок. Такая попытка и была сделана в «Кургане».
