Радар

Радар (от англ. RAdio Detection And Ranging (RADAR) — радиообнаружение и определение дальности, синонимы: радиолокатор, радиолокационная станция, РЛС) - устройство, служащее для обнаружения и наблюдения за различными объектами с помощью радиоволн и определения дальности, скорости, направления перемещения и геометрических параметров обнаруженных объектов.

История изобретения

Зенитный радиоискатель Б-2 "Буря", СССР 1935 год.

Эффект отражения радиоволн был открыт в 1886 году немецким физиком Генрихом Герцем (нем. Heinrich Rudolf Hertz). В 1897 году, работая со своим радиопередатчиком, Александр Попов обнаружил, что радиоволны отражаются от металлических частей кораблей. Патенты на изобретение радара были выданы в 1905 году в Германии, в 1922 в США, в 1934 году - в Великобритании.
В 1934 году в СССР был успешно проведен эксперимент по обнаружению самолета с помощью эффекта отражения радиоволн – самолет, летящий на высоте 150 метров, был обнаружен на дальности 600 метров от установки. В том же году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы РЛС «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор». В СССР в то время термин "радар" не применялся, первые РЛС назывались радиоулавливателями или радиоискателями. На вооружение РЛС в СССР были приняты в 1939 году.
Наибольших успехов до начала Второй мировой войны в радиолокации добились англичане, которые начали массово устанавливать РЛС на военные корабли, а в 1937 году создали сеть радиолокационного обнаружения Chain Home вдоль побережья Ла-Манша и восточного побережья Англии, состоявшую из 20 станций и способных обнаружить самолет на дистанции до 350 км.

Принцип действия

Принцип радиолокации

В основе радиолокации лежит способность радиоволн отражаться от различных предметов. В классическом импульсном радаре передатчик формирует радиочастотный импульс, который излучается направленной антенной. В случае, если на пути распространения радиочастотной волны встречается какой либо предмет, часть энергии отражается от этого предмета, в том числе - в направлении антенны. Отраженный радиосигнал принимается антенной и преобразуется приемником для дальнейшей обработки.
Так как радиоволны распространяются с постоянной скоростью, то по времени прохождения сигнала от станции до объекта и обратно можно определить расстояние до объекта: Дкм = (300000км/сек * tсек)/2.
Помимо наклонной дальности до цели с помощью радара можно также определить скорость и направление ее перемещения, а также оценить ее размеры.
Для радиолокации используются УКВ и СВЧ диапазоны волн, первые РЛС работали, как правило, на частотах от 100 до 1000 МГц.

РЛС Великобритании

Наземные РЛС

РЛС сети раннего обнаружения Chain Home

Станция Chain Home

В декабре 1935 года на восточном побережье Англии вступили в строй первые станции дальнего обнаружения самолетов Chain Home или AMES Type 1 (англ. Air Ministry Experimental Station — Опытная станция воздушного министерства тип 1) . Станции работали в диапазоне 23-30 МГц при мощности передатчика 200 КВт, позже мощность была увеличена до 800 КВт. Антенны передатчика были выполнены в виде башен высотой 118 метров, приемные антенны имели высоту 80 м. Хотя РЛС Chain Home не могли работать со сканирующим импульсом, за счет устройства приемной антенны они позволяли определить дальность, азимут и высоту обнаруженной цели. Максимальная дальность обнаружения составляла 175 км, но РЛС AMES Type 1 не могли обнаруживать низколетящие цели.
В 1939 года сеть была дополнена станциями Chain Home Low (AMES Type 2), работавшие на частоте 200 МГц и имевшие вращающуюся с частотой 1-3 оборота в минуту антенну. Станции Chain Home Low использовались для обнаружения как самолетов, так и кораблей на удалении до 200 км.
В 1943 была введена в строй сеть станций Chain Home Extra Low(AMES Type 13/14), работавшие на частоте 3 ГГц и обладавшие более высокой разрешающей способностью.
Для устранения брешей в сплошном радиолокационном поле Chain Home были также разработаны мобильные РЛС Type 6, Type 8, Type 10 и Type 12, а также радиовысотомеры VEB и Type 13.

Станции наведения перехватчиков Ground Controlled Intercept (GCI)

AMES Type 11

Сеть Chain Home была разработана в первую очередь для раннего предупреждения, однако уже в начале Второй мировой войны возникла необходимость наведения истребителей на обнаруженные цели. Если в дневное время точность Chain Home позволяла летчику подойти к цели на расстояние визуального контакта, то во время ночных налетов обнаружение бомбардировщиков было крайне затруднительно. Для точного наведения стали использоваться бортовые самолетные РЛС, но их применение было связано с рядом проблем и задача точного наведения на цель стала решаться с помощью наземных РЛС наведения перехватчиков (англ. Ground Controlled Intercept (GCI)).
Первая серийная станция наведения перехватчиков AMES Type 7 работала на частотах 193-209 МГц при мощности до 100 Квт и имела дальность обнаружения до 150 км. Ранние РЛС отображали отметки от цели на индикаторах дальности, угла места и азимута. Главным отличием станций наведения стало применение индикатора кругового обзора, на котором отображалась отметка и от цели и от перехватчика. Таким образом оператор РЛС передавал летчику его положение относительно цели в угловых координатах, благодаря чему точность наведения значительно возрастала.
Помимо стационарных РЛС были также разработаны передвижные AMES Type 8 и мобильные, смонтированные на автомобильном шасси Type 11(500-600 Мгц, 50 Квт).

Авиационные РЛС

РЛС сеть раннего обнаружения Chain Home позволяла выводить на цель истребители с точностью в несколько километров, что было достаточно для визуального обнаружения днем, но ночью требовалась более высокая точность. Первое время для ночного наведения использовались радиопрожекторные станции, в которых осветительный прожектор был совмещен с направленными антеннами РЛС. Позже на самолеты-перехватчики стали устанавливать компактные РЛС. Эти РЛС обладали малой дальностью действия, поэтому первоначальное наведение выполнялось по данным с наземных РЛС, а затем цель перехватывалась бортовым локатором. Для вычисления дальности на цели на самолетных РЛС использовалась сканирующая спиральная развертка.
Помимо РЛС для перехвата воздушных целей, самолеты также оснащались радиолокаторами для обнаружения кораблей Aircraft to Surface Vessel (ASV). Впервые станция ASV была испытана на маневрах в сентябре 1938 года, а с 1941 года англичане начали ее активное применение для обнаружения всплывших подводных лодок противника, обнаруживая их на удалении до 20 км.

Ссылки

Air Ministry Experimental Station ^(англ.)
The Radar Pages^(англ.)