Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику
Нет никакого сомнения, что, не будь у англичан радара, немецкому линкору удалось бы скрыться в условиях плохой погоды и бурного моря. Потопление «Бисмарка» нс обошлось для Англии без потерь. Погиб самый крупный и быстроходный в эскадре линейный крейсер «Худ». Он раскололся надвое после пятого залпа орудий главного калибра «Бисмарка», серьезное повреждение получил крейсер «Принц Уэльский».
Любопытно, насколько усовершенствовалась морская радиолокация за последующие два года. 26 декабря 1943 года другой немецкий линкор «Шарнхорст» дерзко напал в Баренцевом море на конвой судов, следовавших в Советский Союз. Несколько юго-западнее конвоя находилась эскадра главнокомандующего английским флотом адмирала Фрэзера. Он заранее вышел на перехват, получив сведения разведки, что «Шарнхорст» покинул свою базу в Альтен-фьорде в Норвегии. РЛС крейсера сопровождения «Белфаст» обнаружила фашистского пирата на расстоянии 17,5 миль, что дало возможность конвою судов приготовиться к отражению нападения. Завязался бой. Исход его решила подоспевшая эскадра адмирала Фрэзера.
Вот как описывает это М. М. Лобанов в книге «Из прошлого радиолокации»: «В полной темноте флагманский линкор Фрэзера «Герцог Йоркский» с помощью РЛС обнаружил «Шарнхорст» на дистанции около 23 миль. Приблизившись до 6 миль, он открыл по нему артиллерийский огонь. В условиях полярной ночи стрельба велась по данным РЛС. Затем английские эсминцы и крейсера атаковали и торпедировали «Шарнхорст». Торпедирование корабля было для него смертельно, и около 21 часа 30 минут он затонул. Из всего экипажа было спасено только несколько человек».
Итак, в 1943 году РЛС позволяли уже вести прицельный артиллерийский огонь. А к концу войны точность радаров возросла настолько, что были случаи радиолокационного обнаружения перископов подводных лодок.
Интенсивное развитие радиолокационной техники в Соединенных Штатах Америки началось с трагедии. В 1941 году американский флот на Тихом океане базировался в Перл Харборе (Жемчужная Гавань). Это военно-морская база, расположенная вблизи Гонолулу, на острове Оаху, входящем в архипелаг Гавайских островов, благодаря военной мощи и числу боевых кораблей считалась неприступной твердыней. Соединенные Штаты Америки пока еще не вступили во вторую мировую войну.
В глубокой тайне, прикрываясь лицемерными улыбками и лживыми дипломатическими переговорами, японские милитаристы разрабатывали план операции, позволявшей им одним ударом покончить с американским флотом и добиться господства на Тихом океане. В потаенную гавань на острове Итуруп (Курильские острова) стягивалась эскадра. Командующий японским флотом И. Ямамого строжайше запретил всякие радиопереговоры в эфире. Более того, радиопередачи каждого ушедшего из Японии корабля имитировались береговыми радиостанциями, чтобы ни один радист ничего не заподозрил. В ночь на 26 ноября 1941 года адмирал Нагумо вывел эскадру, держась далеко от обычных судоходных путей. Ночью 7 декабря она оказалась к северу or Гавайских островов. В состав эскадры входило шесть авианосцев с 360 самолетами, два линкора, три крейсера, девять эсминцев и шесть подводных лодок. Гавайские острова были наводнены японскими шпионами, дислокация американских кораблей и система обороны военно-морской базы были хорошо известны. Этой роковой ночью Нагумо получил последние донесения: никаких следов тревоги у американцев не наблюдалось. Радиостанция Гонолулу с утра передавала веселую музыку и послужила отличным приводным радиомаяком для японских самолетов. На рассвете 7 декабря 1941 года с палуб японских авианосцев поднялись 360 бомбардировщиков с полным запасом бомб и двумя группами легли на курс к острову Оаху.
На острове имелась единственная РЛС дальнего обнаружения SCR-270, развернутая на северном побережье. Удивительна беспечность американцев! Станция работала не круглосуточно, а включалась лишь с четырех до семи часов. Более того, техника была совершенно новой и ее никто не принимал всерьез. Надо сказать, что и в советских частях ПВО некоторые на первых порах к данным РЛС относились с недоверием, но, убедившись на деле в их полезности, очень быстро изменили свое мнение. Американцы переменили его за одно утро…
В 7 часов утра РЛС на острове Оаху не выключили просто потому, что еще не пришла машина за дежурными сержантом и солдатом. В 7 часов 02 минуты на экране радара появилась отметка цели, находящейся на расстоянии около 140 миль. По характеру отражения можно было заключить, что обнаружена группа самолетов. Дальнейшее трудно объяснить с позиций здравого смысла. Операторы некоторое время раздумывали, а надо ли им вообще докладывать об обнаруженной цели, ведь их дежурство уже закончилось. Потом все-таки позвонили в информационный центр. Дежурный офицер посоветовал: «Не обращайте внимания, это свои!». В то утро действительно ждали 12 бомбардировщиков Б-17 из Сан-Франциско. Они вылетели накануне, демонтировав часть вооружения и установив дополнительные топливные баки.
В 7 часов 55 минут над Перл-Харбором появились японские самолеты. Хотя обнаружены они были почти за час до этого, никаких мер принято не было. Как на учениях, при ясном небе и отличной видимости, японцы сбрасывали бомбы и торпеды на неподвижно стоящие корабли. Американские истребители взлететь уже не могли — взлетные полосы были разрушены. Корабли взрывались и тонули тут же, в гавани. Море огня и дыма, полная сумятица и полная неразбериха. Прилетевшие Б-17 только усилили хаос. Зенитчики не знали, в кого стрелять, а пилоты — куда садиться. Многие из прилетевших самолетов погибли при посадке или были сбиты японцами. Налет продолжался около двух часов. Отдельные проявления мужества и героизма опомнившихся американских летчиков, моряков и зенитчиков уже ничего не могли изменить. Военно-морские силы США потеряли четыре линкора, крейсер, три эсминца. Еще больше кораблей было повреждено. 260 уничтоженных самолетов, 5000 убитых и раненых — таков результат самонадеянности и халатности. Японцы потеряли 29 самолетов и 55 летчиков.
В тот же день президент США Ф. Рузвельт, выступая перед конгрессом, потребовал объявления войны Японии.
Промышленность США и Канады очень быстро наладила выпуск радиолокационных станций. Часть их по ленд-лизу поставлялась в СССР. Необходимость освоения все более коротких волн стимулировала и теоретические разработки. Это были годы рождения электродинамики сверхвысоких частот и волноводной техники.
Отгремела война, и перед радиолокационной техникой открылись новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков. Техника радиолокации за последние годы неузнаваемо изменилась.
Радиолокационная техника
Рассмотрим структурные схемы простейших радиолокаторов. Доплеровская PЛC непрерывного излучения самая простая из всех. Именно такими и были первые «радиоуловители» самолетов. Она содержит генератор высокочастотных колебаний (ГВЧ), передающую Апер и приемную Апр антенны, смеситель и усилитель низкой частоты биений (УНЧ). На его выходе включаются либо наушники, либо частотомер. Доплеровская РЛС не обнаруживает неподвижные предметы. Сигнал, отраженный от них, имеет ту же самую частоту, что и излучаемый. Но если обнаруживаемый объект движется в направлении локатора или от него, частота отраженного сигнала изменяется вследствие эффекта Доплера.
Структурная схема доплеровской РЛС непрерывного излучения.
С этим эффектом вы наверняка неоднократно встречались. Если на лодке в ветреную погоду двигаться навстречу волне, то удары волн о лодку становятся чаще. Если же вы меняете курс и уходите под ветер, то лодка как бы убегает от волны и удары волн становятся реже. В этих опытах в зависимости от направления движения и скорости лодки изменяется частота воспринимаемых нами колебаний водной поверхности — волн. Тот же эффект наблюдается и со звуковыми волнами. Тон гудка мчащегося на вас поезда кажется более высоким, а удаляющегося — более низким. При радиолокации эффект Доплера проявляется вдвое сильнее. Самолет, летящий навстречу излучаемой локатором волне, встречает более частые колебания электромагнитного поля. Переизлучая их во время движения, он еще повышает их частоту. При удалении же самолета от локатора частота отраженного сигнала понижается. В приемную антенну попадают два сигнала: прямою прохождения, просочившийся между антеннами, и отраженный от цели. В смесителе они взаимодействуют, образуя разностную частоту биений, в точности равную доплеровской fл = fo·(2v/c), fo — частота излучаемого сигнала; с — радиальная скорость цели; v — скорость радиоволн, равная скорости света.
