Материал: Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

для определения местоположения самолета не требуется предварительной привязки самолета к известной точке на местности и последующей непрерывной работы самолетной и наземной аппаратуры. При использовании описанной системы бортовую аппаратуру можно включать лишь на короткое время, требующееся для приема сигналов наземных станций и для необходимых измерений.

Круговые дальномерные системы навигации и бомбомета­ ния. Для навигации самолетов на дальностях, не превышаю­ щих нескольких сотен километров, и обеспечения бомбоме-

Рис. 206. Вывод бомбардировщика на цель с по'мощью круговой дальномерной системы

тания даже по небольшим неподвижным объектам, обладаю­ щим малой радиолокационной контрастностью, используют так называемые круговые дальномерные системы навигации и бомбометания. Принцип работы их следующий.

На земле в пунктах, координаты которых известны, уста­ навливаются две станции, работающие по принципу радиоло­ кационных маяков, т. е. посылающих ответные импульсные радиосигналы только в случае приема запросных сигналов.

Самолеты оборудуются аппаратурой, необходимой для регулярного запроса наземных станций, приема и регистра­ ции ответных сигналов.

По времени приема ответных сигналов, измеряемому от­ носительно момента посылки сигнала запроса, штурман само­ лета может определить дальность каждой наземной станции. Зная положение этих станций на местности и отложив их дальности на карте, он может найти положение самолета.

При выводе бомбардировщика для бомбометания по цели,

366

координаты которой известны, поступают следующим обра­ зом (рис. 206). По карте определяют расстояние от наземных станций до цели. Затем летчик ведет самолет на цель по кривой, проходящей через нее и представляющей собой дугу окружности, центр которой находится в точке расположения одной из наземных станций, а радиус равен расстоянию меж­ ду этой станцией и целью. Самолет удерживается на этой кривой с помощью индикатора самолетного оборудования, указывающего летчику на изменение дальности наземной станции и, следовательно, на отклонение самолета от задан­ ного курса.

По ответным сигналам второй наземной станции летчик узнает о приближении к цели и сбрасывает бомбы при про­ лете над ней. Бомбы могут сбрасываться по команде штур­ мана или автоматически в момент, когда расстояние от само­

от наземной станции до цели и до самолета с учетом высоты полета последнего и условий бомбометания.

Круговая дальномерная система обеспечивает очень вы­ сокие точности бомбометания даже по небольшим целям — мостам, дамбам, плотинам. Однако цели эти должны быть неподвижными, а их координаты — заранее известными, то­ пографически привязанными к координатам наземных станций.

С двумя наземными станциями может одновременно ра­ ботать некоторое ограниченное число самолетов, так как при большом числе запросов наземных станций передатчики их перегружаются, так как увеличивается частота посылок от­ ветных сигналов, что приводит к перегрузке генераторных и модуляторных ламп передатчика и источников питания станции.

Приводные радиолокационные станции. Рассматривая ра­ боту радиолокационных бомбардировочных прицелов, мы уже упоминали о возможности их совместной работы с наземными приводными станциями — радиолокационными маяками, устанавливаемыми на аэродромах и позволяющими опреде­ лить направление и дальность аэродрома.

Кроме описанных радиолокационных маяков, существует и другой вид приводных станций, используемых преимуще­ ственно в транспортно-десантной авиации при полетах над территорией противника. Конструктивно такая станция офор­ мляется в виде небольшой компактной установки, которую при необходимости можно сбросить на парашюте в нужном районе.

367

Работают приводные станции по принципу радиолокаци­ онного маяка (рис. 207). На самолете устанавливается аппа­ ратура, которая посылает запросный сигнал и принимает от­ ветный, регистрируя при этом время, прошедшее с момента излучения запросного сигнала до момента приема ответного сигнала, и направление, с которого принят сигнал маяка. Это позволяет летчику транспортно-десантной или бомбардиро­ вочной авиации, руководствуясь положением ответных сигна­ лов на экране индикатора радиолокационного бомбардиров-

Рис. 207. Портативная приводная станция

368

шика или специальной станции, постоянно иметь данные о направлении и дальности до места назначения.

Наземная приводная станция представляет собой радио­ локационный ответчик, приемник которого принимает и уси­ ливает сигнал запроса. Под действием принятого импульса включается передатчик станции, посылающий ответный сигнал.

Такие станции, направление и дальность которых нетруд­ но определить, облегчают вывод самолета к месту посадки или сброса на парашютах необходимых грузов.

Рис. 208. Применение маяка-ответчика на спасательной лодке позволяет обнаружить лодку и определить ее координаты на значительном уда­ лении

Большую помощь оказывает также применение радиоло­ кационных маяков при поиске спасательных лодок с экипа­ жами потерпевших аварию самолетов и кораблей. Для этого спасательные лодки оснащаются портативными и потребляю­ щими мало энергии радиолокационными маяками, ориенти­ руясь на которые самолет, вертолет или корабль может об­ наружить лодку и определить ее направление и дальность (рис. 208). При применении радиолокационного маяка значи­ тельно возрастает дальность обнаружения небольших спаса­ тельных лодок и ботов, отраженный сигнал от которых имеет, как правило, небольшую интенсивность и может быть не об­ наружен среди более мощных сигналов волнующейся поверх­ ности моря.

АВИАЦИОННЫЕ ИНФРАКРАСНЫЕ ПРИБОРЫ

Кроме рассмотренных нами средств самонаведения, ин­ фракрасная аппаратура может применяться также в каче­ стве:

—наземных маяков;

—самолетных средств наблюдения за наземными и -воз­

душными источниками инфракрасных лучей;

—самолетных пеленгаторов;

—приборов опознавания;

—приборов фотографирования.

Наземные инфракрасные маяки могут применяться для обозначения аэродромов и оборудования трасс полетов. Лет­ чики самолетов, оснащенных приборами обнаружения источ­ ников инфракрасных лучей, могут, используя наземные ин­ фракрасные маяки, вести самолеты по заданному маршруту и выводить их в район заданного аэродрома. Инфракрасные прожекторы используются также для обозначения взлетнопосадочной полосы в условиях светомаскировки. Портативные инфракрасные маяки могут применяться для вывода само­ лета в район десантирования грузов или парашютного де­ санта..

Самолетные средства наблюдения служат как для обнару­ жения наземных навигационных средств и определения на­ правления на них, так и для обнаружения различных боевых

Установленные на бомбардировщиках инфракрасные сред­ ства позволяют обнаруживать в условиях светомаскировки такие военно-промышленные объекты, как металлургические заводы, теплоэлектростанции и другие предприятия, излу­ чающие много тепла.

Самолетные инфракрасные пеленгаторы предназначаются для точного определения направления на наземный источник инфракрасных лучей. Они могут применяться и для опреде­ ления направления на воздушные цели, также обычно яв­ ляющиеся интенсивными источниками тепловых лучей.

Инфракрасная аппаратура опознавания используется для определения государственной принадлежности самолетов. Со­ стоит она из самолетного излучателя и приемника инфра­ красных лучей и действует н3 достаточно больших расстоя­ ниях.

Приборы инфракрасного фотографирования применяются для разведки поля боя и территории противника. Лучшее по сравнению с видимыми лучами прохождение инфракрасных лучей через дымку и туман позволяет фотографировать мест­ ность в дневных условиях на расстояниях, значительно превы­ шающих дальность действия обычных фотоаппаратов.

АВТОНОМНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ

Описанные выше импульсные радионавигационные сред­ ства наряду с положительными качествами имеют и недо­ статки, связанные с самим принципом их работы. Действи­

370

тельно, работа самолетной аппаратуры основана на приеме радиосигналов наземных станций., что ограничивает дальность ее действия. Кроме того, если наземная аппаратура выйдет из строя или ее сигналы перестанут проходить вследствие ухуд­ шения условий распространения радиоволн либо из-за помех, экипаж самолета лишится возможности определить местопо­ ложение самолета и вывести его в нужный район.

Поэтому ученые и инженеры в разных странах долго ра­ ботали над созданием автономной навигационной аппаратуры, которая могла бы работать без связи с наземными станциями.

Первым шагом к решению этой задачи было использование для навигации радиолокационных бомбоприцелов. Однако они могут применяться лишь в тех случаях, когда радиолокацион­ ное изображение местности известно и когда на ней имеются радиолокационные ориентиры. Но как, например, использовать радиолокационный бомбоприцел в качестве навигационного прибора, если самолет летит «ад морем, сплошным ледяным полем или пустыней, где вообще нет никаких ориентиров?

Применение компаса и приборов для определения воздуш­ ной скорости (скорости самолета относительно воздушной среды) тоже не обеспечивает точной автономной навигации, так как «е позволяет определить истинный маршрут самолета: ветер, скорость и силу которого эти приборы не определяют, влияет на направление и скорость полета самолета (рис. 209). Поэтому для определения действительного маршрута полета и положения самолета необходимо знать его путевую скорость (скорость относительно земли) и угол сноса, возникающий под действием ветра. Умножив путевую скорость на время полета, можно найти расстояние, которое пролетел самолет, а учтя

Рис. 209. Ветер влияет на направление и скорость полета са­ молета

угол сноса,— действительное направление его полета в каждый момент времени. Совместное использование .этих двух величин

ветра.

Определение путевой скорости и угла сноса, а следова­ тельно, и решение проблемы точной автономной навигации обеспечивается применением разработанных, как сообщается в заграничной печати, специальных радиолокационных нави­ гационных станций, работающих по принципу использования эффекта Допплера. С этим физическим явлением читатель встречался в разделе, посвященном описанию работы ра-

Рис. 210. При полете самолета к пункту приема к скорости распространения радиоволн с добавляется 'скорость само­ лета v

диолокационных взрывателей зенитных снарядов. Заклю­ чается оно в изменении частоты сигнала, излучаемого или принимаемого объектом, движущимся вдоль линии рас­ пространения этого сигнала или имеющим составляющую скорости, совпадающую с этой линией. При этом частота изменяется пропорционально составляющей скорости объекта, совпадающей с линией распространения сигнала: чем больше скорость, тем значительнее изменение частоты сигнала. При движении объекта в направлении, перпендикулярном линии распространения сигнала, частота не изменяется.

Это явление легко пояснить с помощью следующих мате­ матических соотношений.

Как известно, частота электромагнитных колебаний f свя­ зана со скоростью их распространения с и длиной волны Xсо­

Если источник электромагнитных колебаний приближается к пункту приема этих колебаний со скоростью v, то скорость распространения сигнала будет равна сумме скоростей распро­ странения электромагнитных колебаний и движения их источ­ ника (рис. 2 10 ), т. е. суммарная скорость будет равна с + v.

372

f' = ~T~ ■

Разность между частотами этих двух сигналов будет состав­

лять

С + V

Л/= / '-/ = ~1Г"

Из этой формулы следует, что изменение частоты сигнала пропорционально скорости движения источника колебаний вдоль линии распространения этого сигнала. Это соотношение указывает также и на то, что при движении источника излу-

Рис. 211. Автономная навигационная станция, работающая по принципу использования эффекта Допплера, излучает два ра­ диолуча

чения в направлении, перпендикулярном линии распростране­ ния колебаний, изменения частоты не произойдет.

Выведенное нами соотношение относится к случаю, когда движется источник колебаний, а приемник неподвижен. Од­ нако, проведя аналогичные рассуждения, читатель легко мо­ жет убедиться в том, что это соотношение справедливо и в том случае, если движется приемник, а источник колебаний неподвижен.

Радиолокационные навигационные станции, действующие по этому принципу, работают обычно в режиме непрерывного излучения, посылая радиоволны несколькими узкими лучами (рис 211). Эти лучи направлены под некоторым углом к по­ верхности земли, причем в случае применения двух лучей один из них лежит в вертикальной плоскости, совпадающей с про­ дольной осью самолета, а другой — в вертикальной плоскости, перпендикулярной ей. Первый радиолуч используется для опре­ деления путевой скорости, а второй — для измерения угла сноса.

373

Рассмотрим сначала, как определяется путевая скорость (рис. 212). При движении самолета частота попадающих на поверхность земли радиосигналов первого луча, лежащего в плоскости движения самолета, изменяется тем больше, чем выше скорость самолета.

Затем радиосигнал проходит обратный путь: отраженные от земной поверхности сигналы достигают самолета и прини­ маются радиолокационной станцией. При этом происходит вто­ ричное изменение частоты сигнала, также пропорциональное скорости самолета. Таким образом, частота излучаемого стан­ цией сигнала претерпевает двойное изменение, и, что самое главное, это изменение оказывается пропорциональным ско­ рости самолета. Поэтому, измерив отклонение частоты прини-

Рис. 212. Изменение частоты второго луча при возникно­ вении сноса самолета

маемого сигнала от сигнала, излучаемого самолетной стан­ цией, можно определить скорость самолета относительно земли. Все эти измерения производятся автоматически, и дан­ ные о разности частот сигналов непрерывно вводятся в счетно­ решающее устройство, которое вычисляет путь, пройденный самолетом.

Однако этих данных еще недостаточно для прокладки маршрута полета и определения местоположения самолета, так как остается неизвестным направление полета. Для полу­ чения сведений о направлении движения и используется вто­ рой радиолуч станции, лежащий в плоскости, перпендикуляр­ ной курсу самолета.

Пока направление полета совпадает с продольной осью самолета и боковой"снос самолета отсутствует, частота прини­ маемых отраженных радиосигналов второго радиолуча не из­ меняется и остается равной частоте излучаемого сигнала. Но как только под действием ветра самолет начнет сносить в сто­ рону (рис. 2 12 ), возникнет и перемещение самолета в плоско­ сти второго луча. К скорости сигнала добавится скорость

374