История радиолокации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Предпосылки, или что послужило к возникновению новой области науки

1.1 Опыты Герца

1.2 Первые опыты по радиосвязи в нашей стране

2. Радиолокация. Начало

3. Военное применение научных достижений и открытий в радиолокации

3.1 Первая Мировая Война

3.2 Накануне Второй Мировой войны

3.2.1 Исследования в СССР

3.3 Исследования в области радиолокации в других странах

3.3.1 США

3.3.2 Великобритания

3.3.3 Франция

3.4 Непрерывное или импульсное излучение

3.5 Вторая Мировая война

3.6 Великая Отечественная война

3.7 Советские радиолокационные станции во время войны

3.7.1 ПВО и зенитная артиллерия

3.7.2 Самолетные РЛС

3.7.3 Применение радиолокационных станций на море

3.8 Радиолокация в послевоенное время

4. Гражданское применение научных достижений и открытий в радиолокации

4.1 Радиолокация в геодезии

4.2 Радиолокация в метеорологии

4.3 Радиолокация в биологии

4.4 Радиолокация в гражданской авиации

4.5 Радиолокация в астрономии

4.6 Радиолокация на воде

5. Современный этап развития Радиолокационных станций в России

Заключение

Список используемой литературы



Введение

В известной детской «сказке о мертвой царевне и семи богатырях» А.С. Пушкина рассказывается о чудесном зеркальце злой мачехи, в котором она могла видеть каждого и точно знать, кто, где находиться в их сказочном королевстве.

Не правда ли, такое удивительное зеркало хочется иметь многим?

В наш век информационных технологий то, что еще вчера звучало как сказка и лишь выдумка писателя, сейчас все больше и больше становиться похожим на правду. Ведь наука в целом, и электросвязь в частности, развивается очень стремительно. Так, что безо всякого волшебства можно с высокой достоверностью, вплоть до нескольких сантиметров, определить нахождение необходимого нам объекта.

Такими вопросами занимается область науки и техники под названием «радиолокация». Этот термин пришел к нам из латинского языка, и дословно переводиться как размещение (location) излучения (radio). Таким образом, уже в самом названии и определен предмет изучения радиолокации, это наблюдение радиотехническими методами различных объектов -- их обнаружение, распознавание, определение местоположения и других характеристик посредством радиоволн. Эти волны излучаются радиолокационной станцией, отражаются от объекта и возвращаются на станцию, которая анализирует их, чтобы точно определить место, где находится объект.

В данной работе мне хотелось бы исследовать историю возникновения и становления системы радиолокации; выделить основные ее задачи и направления; и постараться предположить дальнейшую судьбу системы радиолокации на основе концепции ее развития.



1. Предпосылки, или что послужило к возникновению новой области науки

1.1 Опыты Герца

В 1888 г. выдающийся немецкий ученый Генрих Герц опытным путем подтвердил существование электромагнитных волн.

Опыты Герца заключались в отражении луча рефлектора от металлического листа, установленного на его пути. Отражаясь от него, луч попадал к приемнику и «сигнализировал» о своем существовании. Стоило убрать лист -- сигнализация прекращалась.

Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами. И прежде всего внимание ученого здесь привлекло само существование известных раннее лишь в теории электромагнитных волн. Но он даже и не задумался о каком-либо практическом применении свойств этих волн - направленности и отражении.

1.2 Первые опыты по радиосвязи в нашей стране

Спустя немного времени, наш соотечественник А. С. Попов, впервые применил эти лучи для связи на расстоянии без проводов. Попутно с работами по радиосвязи он сделал еще одно важное открытие, в 1897 году во время опытов по радиосвязи на Балтийском море зарегистрировал влияние корабля, пересекающего трассу радиоволн, на силу сигнала. В своем отчете о проведении опытов ученый писал следующее: «Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов между „Европой“ и „Африкой“ попадал крейсер „Лейтенант Ильин“, и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии».

Это случайное открытие и послужило началом новому средству наблюдения -- радиолокации.



2. Радиолокация. Начало

радиолокация импульсный гражданский военный

Идея радиолокации немногим моложе идеи радиосвязи.

30 апреля 1904 года немецкий инженер Кристиан Хюльсмайер из Дюссельдорфа получил от Императорского бюро по патентам удостоверение на свое изобретение, названное телемобильскопом. Хюльсмайер предложил двухантенное устройство для обнаружения кораблей на большом расстоянии. Излученный прибором сигнал отражался от объекта, принимался обратно и соответствующим образом обрабатывался. В состав аппарата входили радиопередатчик, вращающиеся антенны направленного действия, радиоприемник со световым или звуковым индикатором, воспринимавший отраженные предметами волны. При всем своем несовершенстве устройство Хюльсмайера содержало в себе основные элементы современного локатора. И уже 18 мая 1904 года аппарат был впервые испытан на кельнском железнодорожном мосту, а 10 июня - в роттердамской гавани.

Идея развивалась и в других заявках, многие из которых очень интересны. Так, в 1919 г. был выдан патент Л. Махтсу, в котором описывалось устройство со спиральной разверткой и визуальной индикацией положения обнаруживаемого с помощью радиоволн объекта. Однако из-за несовершенства излучающих и принимающих устройств того времени возможностей практического осуществления предложенных идей не было.

В сентябре 1922 г в США два экспериментатора, служившие в ВМФ, - Хойт Э.Тейлор и Лео К.Янг проводили опыты по радиосвязи на декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их на мысль о применении радиоволн для обнаружения движущихся объектов. Несмотря на предложение Тейлора, что этот метод может быть использован в темноте и плохой видимости, флот не сразу продолжил работу в этом направлении. В США именно Х. Тейлору и Л. Янгу приписывают открытие явления отражения радиоволн.

Спустя два года английские физики Э. Эпплтон и М. Барнетт по отраженному непрерывному сигналу измерили высоту слоя Хэвисайда. В этих опытах производилось измерение высоты ионосферы (слоя Кеннели - Хевисайда) путем наблюдения интерференции радиоволн, распространяющихся вдоль поверхности Земли, и волн, отраженных от ионосферы. Результирующая напряженность поля периодически менялась при изменении длины волны (вследствие изменения разности фаз этих волн), что и позволяло определить высоту ионосферы. Их работа считается первой публикацией описания опытов по определению положения отражающего радиоволны объекта.

Еще через год американцы Г. Брейт и М. Тьюв провели эти измерения импульсным методом, а советские ученые Н. Мандельштам и Л. Папалекси к 1930г. разработали теорию радиоинтерференционного измерения расстояний.

Уже с первых шагов радиолокация разделилась по областям своего применения на две части: военное и гражданское.



3. Военное применение научных достижений и открытий в радиолокации

Своим появлением радиолокация обязана развитию средств борьбы в воздухе и на море. Разработки в радиосвязи были весьма интересны военным как в нашей стране, так и по всему миру. Обнаружение вражеской военной техники становилось заметно легче, с помощью радиоволн.

3.1 Первая Мировая Война

В преддверии и во время Первой Мировой войны главные усилия радиоинженеров прикладывались к развитию и усовершенствованию радиоразведки за врагом для этого проводились определенные мероприятия по сбору сведений о радиосвязи иностранных государств.

Еще в 1914 году нашим соотечественником, лейтенантом Балтийского флота И.И.Ренгартеном, проводились работы по макетированию радиопеленгатора. Буквально в самом начале войны командованием Балтийского флота было принято решение об установке в Кильконде на о. Эзель первого разведывательного радиопеленгатора (РРП). Идею этого РРП предложил И. И. Ренгартен, им же была разработана и его конструкция. Береговой РРП системы Ренгартена имел антенну зонтичного типа, состоящую из 16или 32 лучей-радиусов, ориентированных на местности согласно компасным румбам, почему иногда именовался "компасной радиостанцией" или "радиостанцией компасного типа". Радиопеленгатор в Кильконде начал решать радио разведывательные задачи.

В конце 1915 года на вооружение флота был принят корабельный радиопеленгатор.



3.2 Накануне Второй Мировой войны

3.2.1 Исследования в СССР

До 1930-х годов в противоздушной обороне для определения местоположения самолетов в СССР использовались звуковые пеленгаторы, позволяющие с хорошей точностью определять направление прихода звука, излучаемого мотором самолета, и оптические дальномеры. Такая система - ее называли «прожзвук» - могла использоваться только при безоблачном небе, но и тогда ее эффективность была ничтожна, так как пилот, попав в луч прожектора, мог резко изменить курс, в результате чего расчеты прибора, управляющего зенитным огнем, становились непригодными.

При увеличивающихся скоростях самолетов и высоте их полета направление прихода звука и направление на самолет стали так сильно различаться, что система «прожзвук» оказалась вообще недееспособной. Необходимость создания принципиально новых средств для обнаружения самолетов стала очевидной.

Итак, в конце 1932г. В СССР молодой инженер П.К.Ощепков был назначен на работу в экспертно-технический сектор Управления ПВО РККА. Благодаря его энергии и убежденности идея радиотехнического обнаружения самолетов стала завоевывать популярность среди военных. В начальный период развития радиолокационной техники принципиальные возражения со стороны некоторых специалистов, в том числе и радиоинженеров, сводились главным образом к тому, что считалось невозможным уверенно выделить отраженный от самолета сигнал в силу чрезвычайно малой его мощности. В связи с этим практическое доказательство возможности радиообнаружения самолетов за многие километры от станции излучения имело исключительно важное значение.

В Ленинградском электрофизическом институте (ЛЭФИ) началась разработка экспериментального образца прибора, способного работать на самых коротких волнах. Уже в начале июля под Ленинградом прошли первые успешные опыты с аппаратурой, работавшей в непрерывном режиме на волне около 5м. После испытаний под Ленинградом опытная аппаратура была отправлена в Москву для демонстрации высшему командованию Красной Армии. 22 октября 1934г. УПВО РККА заключило с радиозаводом им. Коминтерна в Ленинграде договоры на разработку первой серии опытных станций радиообнаружения самолетов под условными наименованиями «Вега» и «Конус». Таким образом, уже в середине 1934г. в СССР первым в мире был реализован проект создания радиолокатора - от идеи до натурных испытаний опытной РЛС.

В течение 1934-1936 годов были разработаны и испытаны несколько эффективных систем радиолокационного обнаружения самолетов: в Центральной радиолаборатории Ю.К.Коровиным, в ЛЭФИ - А.А.Чернышевым и Б.К.Шембелем, в Ленинградском электротехническом институте (ЛЭТИ) - Д.А.Рожанским, Ю.Б.Кобзаревым, П.А.Погорелко, Н.Я.Чернецовым и на заводе №209 им. Коминтерна непосредственно П.К.Ощепковым.

Первое предложение П.К.Ощепкова о применении импульсного метода относится к концу 1934 года. Несколько позже, в марте 1935 года, в ЛФТИ, в лаборатории профессора Д.А.Рожанского, были развернуты научные исследования по импульсным схемам. Научными сотрудниками ее были инженеры Ю.Б.Кобзарев, П.А.Погорелко и Н.Я.Чернецов.

Осенью 1935 года ЛЭФИ был преобразован в НИИ-9. На его опытном заводе изготовлен полевой двухантенный макет зенитного радиоискателя "Буря" с максимальной дальностью обнаружения 10 - 11 км

Научно-испытательный и исследовательский институт Красной Армии (НИИИС КА) в 1937 г. создал систему радиообнаружения "Ревень" (РУС-1), которая была создана на основе идей Ощепкова.

В течение почти 5 лет именно П.К.Ощепков определял основную политику в разработке радиолокационных методов обнаружения самолетов. В 1937годуП.К.Ощепков подвергся необоснованной репрессии, но в декабре 1939года по ходатайству некоторых ученых и Маршала Советского Союза К.Е.Ворошилова был освобожден и возобновил работы по радиолокации в качестве военинженера 3-го ранга в Научно-испытательном институте связи и особой техники Красной Армии. В этот период работы по радиолокации интенсивно продолжались его последователями.

В 1938 году группа сотрудников ЛФТИ, лаборант А.А. Малеев, зав. лабораторией Ю.Б. Кобзарев, научные сотрудники П.А. Погорелко и Н. Я. Чернецов создали импульсную радиолокационную установку для дальнего обнаружения. Установка работала на волне 4 м с мощностью в импульсе 40 - 50 кВт и обнаруживала самолет, летящий на высоте 1 500 м, на расстоянии до 50 км.

На базе опытной установки "Ревень", созданной в Научном исследовательско-испытательном институте связи РККА, были выпущены первые серийные РЛС "РУС-1" И в сентябре 1939 года она была принята на вооружение и была использована в ходе советско-финляндской войны.

В 1939 году сотрудниками НИИ-9 были созданы радиоискатели Б-2 и Б-3. На полигонных испытаниях эти установки обнаруживали самолеты на дальностях до 20 километров, определяя их угловые координаты в 1,5-3 раза точнее, чем звукоулавливатели. Чуть позже были созданы еще более совершенные установки "Мимас" и "Стрелец". Последняя использовалась в качестве радиодальномера. Таким образом, зенитная артиллерия получала возможность вести с помощью радиосредств не только заградительный, но и прицельный огонь.

НИИ радиопромышленности (НИИ-20) разработал автомобильную станцию "Редут", принятую 26 июля 1940г. на вооружение как РУС-2. О значении этой станции говорит хотя бы то, что за нее Ю.Б. Кобзарев, П.А. Погорелко и Н.Я. Чернецов получили первую в области радиолокации Сталинскую премию. В том же году начались работы над одноантенным вариантом "Редут-41", и здесь НИИ-20 обошел ЛФТИ, создав РУС-2с ("Пегматит"), ставшую основой для серии станций П-1, П-2, П-2м, П-3.

Поступление в войска ПВО станций, РУС-2 привело к тактико-технической революции в службе воздушного наблюдения и коренным образом повлияло на эффективность ПВО страны.

К началу Великой Отечественной войны, в системах ПВО Москвы и Ленинграда имелось 30 РЛС РУС-2. Всего в 1940-1945 годах было построено 607 станций РУС-2 различных модификаций, в том числе и одноантенных РЛС «Пегматит».

3.3 Исследования в области радиолокации в других странах

Независимо от исследований в СССР в других странах также проводились работы в данном направлении.

3.3.1 США

В США в июне 1930 года , опытным путем американский моряк Лоренс Э.Хайленд обнаружил в ходе проводимых экспериментов по определению направления с помощью декаметровых волн, что когда над передающей антенной пролетает самолет, поле радиосигнала сильно искажается. И в результате чего, Хайленд предложил использовать декаметровые волны для предупреждения о приближении вражеских самолетов. В это же время, в 1932 году, инженеры Б.Тревор и П.Картервыполнили большой объем работ по изучению интерференции при отражении радиоволн от самолета. В своих опытах они наблюдали периодическое изменение величины сигнала, являющееся результатом наложения сигнала, отраженного летящим самолетом.

В 1936 году создан макет РЛС, работавшей на частоте 80 МГц, который обнаружил самолет на расстоянии 65 км (в 1937 году у немцев была достигнута дальность 35 км). 2 июля 1936 г в США была изготовлена первая небольшая РЛС, работавшая на частоте 200 МГц, которая в апреле следующего года была установлена на борту эсминца "Лири". РЛС получили название РАДАР (сокращенное обозначение от "Radio Detection And Ranging", т.е. "Прибор для радиопеленгации и измерения"). На базе данной РЛС в 1938 году была разработана модель XAF, прошедшая широкие бортовые испытания в 1939 году (прототип модели 1940 года - CXAM, которая была установлена на 19 военных кораблях).

3.3.2 Великобритания

Так в Великобритании Р.Ватсон-Ватт изобрел аппаратуру, которая могла получать отраженный сигнал от самолета на расстоянии 15 км. Принцип ее действия был основан импульсной радиолокации. Первые пять импульсных РЛС, разнесенных на 40 км друг от друга, которые работали на метровых волнах, для обнаружения самолетов были установлены на юго-западном побережье Великобритании в 1936 году. Эта цепь сыграла важнейшую роль в начальном периоде войны.

3.3.3 Франция

Во Франции радиолокация получила первое коммерческое применение: в 1935 году фирма "Societe Francaise Radioelectrique" установила на лайнере "Нормандия" т.н. "Детектор препятствий", а в 1936 г в порту Гавра был установлен т.н. "Радиопрожектор" для обнаружения судов, входящих в гавань и покидающих ее.

3.4 Непрерывное или импульсное излучение

Первые системы радиообнаружения самолетов создавались с использованием метода биений. В этой аппаратуре передатчик и приемник разносились на значительное расстояние друг от друга. Передача велась незатухающими колебаниями, а приемник фиксировал флуктуирующие сигналы (биения), когда самолет пролетал сквозь завесу, созданную радиоволнами. Разработки по этому направлению в США начались еще в начале 1931 года. В нашей стране одним из первых проблемой радиообнаружения занялось Управление ПВО РККА для службы ВНОС (воздушное наблюдение, оповещение, связь). Начало этих работ приходится на 1933 год и связано с именем П. К. Ощепкова. В 1936 году наши специалисты ознакомились с описанием патента немецкой радиофирмы "Телефункен" на аналогичную аппаратуру. Необходимость разноса передатчика и приемника резко ограничивала возможности этого метода на суше и делала его неприменимым на море, и от подобных практически стационарных систем быстро отказались. НИИИС РККА все-таки довел это направление до аппаратуры "Ревень", которая под наименованием РУС-1 (радиоулавливатель самолетов - первый) в 1940 году была принята на вооружение для охраны воздушного пространства государственной границы.

Американские изобретатели радиолокатора Юнг и Тейлор тоже какое-то время занимались методом биений, но затем Юнг предложил Тейлору опробовать импульсный метод. Первоначальное предложение Юнга удовлетворяло пяти соображениям, сочетание которых собственно и отличает радиолокацию от других методов. Вот они:

- электромагнитное излучение на высоких частотах можно использовать для обнаружения и определения местоположения удаленных отражающих объектов;

- излучение должно вестись импульсами длительностью в несколько микросекунд с промежутками между импульсами во много раз большими длительности самих импульсов;

- отраженные объектами импульсы можно принять и воспроизвести с помощью приемной аппаратуры, находящейся в месте излучения;

- расстояние до отражающего объекта можно определить через измерение времени, которое затрачено на распространение импульса до "цели" и обратно, и, наконец;

- направление на объект может быть определено с помощью остронаправленных антенн.

Работа над импульсным радиолокатором была начата 14 марта 1934 года с закупок серийных осциллографических трубок и супергетеродинного приемника. Первый образец с длиной волны излучения около 10 м их повторения 3725 Гц обеспечил дальность действия на море в 35 км. Эта система была введена в действие в апреле 1936 года, а уже через три месяца началась эксплуатация радиолокатора меньших размеров с длиной волны 1,5 м, и был успешно испытан антенный переключатель, что позволило использовать общую для приема и передачи антенну. Эти два быстро последовавших друг за другом усовершенствования позволили установить радиолокатор на корабле для испытаний на море, которые успешно прошли в апреле 1937 года.

3.5 Вторая Мировая война

Вторая Мировая война позволила в полной мере проверить боевые качества радиолокационной техники в операциях на суше, в воздухе и на море, что предопределило формирование в вооруженных силах радиотехнических частей и подразделений.

Это случилось вскоре после начала Второй мировой войны. Итальянская морская эскадра, воспользовавшись ночной темнотой, проходила недалеко от берегов Англии. Внезапно рядом с головным крейсером раздался оглушительный взрыв артиллерийского снаряда; за ним последовали новые взрывы. В полной темноте снаряды с удивительной точностью находили плывущие цели, сея панику и нанося кораблям страшные повреждения. В этом походе итальянцы потеряли три крейсера и два эсминца. Так Великобритания продемонстрировала грозную силу нового оружия -- радиолокационной системы (РЛС) наводки артиллерийских орудий. Не менее успешно англичане использовали радиолокацию для защиты Лондона и других городов от налётов германской авиации. Войска противовоздушной обороны (ПВО), оснащённые РЛС, с высокой точностью вели стрельбу по вражеским самолётам. Например, 28 августа 1940 г. немцы предприняли воздушную атаку на Лондон. Из 101 самолёта-снаряда «Фау-1» (ракетное оружие дальнего действия) до столицы Великобритании долетели лишь четыре, остальные были сбиты в пути. Так мир узнал об удивительных возможностях радиолокации -- области радиотехники, предмет которой -- обнаружение и распознавание различных объектов на расстоянии. В Англии проблему радиолокационного обнаружения самолётов и надводных кораблей на расстоянии до 100 км решили к 1939 году. На протяжении Второй мировой войны новую технику продолжали совершенствовать.

В США к аналогичным работам приступили примерно на год позже, чем в Англии, однако к 1939 году американская промышленность уже выпускала более совершенные станции обнаружения. На расстоянии 50 км американские радиолокаторы засекали положение цели с точностью до 20 м.

Германия, в соответствии с гитлеровской доктриной «молниеносной войны», развивала РЛС, прежде всего для боевых операций на море, уделяя мало внимания системам ПВО. В дальнейшем это привело к тяжёлым последствиям: многие немецкие города были разрушены до основания во время налётов союзной авиации.

3.6 Великая Отечественная война

Мировая электроника первоначально развивалась в основном применительно к электросвязи. В народном же хозяйстве СССР основное внимание уделялось проводной связи. Радиосвязь в гражданской сфере использовалась главным образом для передачи на большие расстояния, для чего создавались сверхмощные радиостанции. И в армии предпочтение явно отдавалось проводам, а для радио отводилась вспомогательная роль. Применение радиостанций для связи с самолетами и танками было очень ограниченным, не массовым. Так, в Московском военном округе на 1 января 1940 года радиостанции стояли только на 43 самолетах-истребителях из 583. В танковой роте радиостанцией был снабжен только командирский танк. В 1942 году командующий ВВС РККА отмечал в приказе, что 75% вылетов советской авиации делается без использования радиостанций. Но и в то время они стояли только на командирских самолетах, а у остальных - приемники. ВМФ обойтись без радиосвязи естественно не мог, и здесь еще в начале тридцатых годов был разработана целая система радиостанций для вооружения кораблей, но потребность в них была относительно невелика и погоды для промышленности не делала. Таким образом, формально радиостанции были, но было их столь мало и качество их было таково, что можно считать, что мы начали войну без радиосвязи и соответственно без заметной радиопромышленности.

Радиолокация, предъявляющая к электронике куда более сложные требования по качеству компонентов и их специфике, чем гражданская связная аппаратура, начинала свое развитие в нашей стране именно при таком уровне слаботочной промышленности, поэтому, несмотря на большой восьмилетний труд многих ученых и инженеров, развернуть серийное производство радиолокационных станций к началу войны не удалось.

Июнь 1941 года. Началась Великая Отечественная война, а с ней мобилизация всех сил и средств на борьбу и разгром немецкого фашизма. В этой напряженной обстановке требования к средствам радиообнаружения для ПВО встали перед институтами и заводами не формально в виде довоенных абстрактных тактико-технических условий, а как предельно ясная и зримо осязаемая каждым разработчиком необходимость быстрее и полнее помочь борьбе с авиацией врага. Радиолокационная промышленность тогда у нас почти отсутствовала. Достаточно сказать, что боевые корабли английского флота имели на борту локаторы, в то время как у нас об этом было весьма туманное представление. Точно так же обстояли дела и в авиации. А двигаться вперед без радиолокационной аппаратуры было немыслимо. Стекавшаяся информация о новой по тем временам технике радиолокации, о ее возможности эффективно содействовать разгрому врага, о необходимости ускоренного развития такой техники для вооружения армии и флота, не могла не вызвать в руководящих сферах советского государства интереса к ней и, следовательно, постановки вопроса о разработке мер, способствующих ее скорейшему развитию.

Постановление Государственного Комитета Обороны «О создании Совета по радиолокации при ГКО» вышло 4-го июля 1943 г. На следующий день после подписания этого постановления ГКО началась знаменитая Курская битва, которая решала исход войны. А.И. Берг рассказывал: при разговоре И. В. Сталин "...вдруг спросил, какие средства потребуются для обеспечения жизнедеятельности такого НИИ, скажем, на первый месяц его работы. Я назвал. "Что ж, - сказал Сталин, - тут проблем не вижу. Один день войны требует, куда больших расходов. Но чтобы дело пошло, надо победить под Курском. Вот победим - тогда и развернетесь"”. Председателем Совета был назначен член ГКО Г. М. Маленков. Инициатором создания этого Совета был Аксель Иванович Берг, он же был назначен заместителем председателя Совета по радиолокации. Это постановление в истории советской радиолокации явилось важнейшим государственным актом, так как с образованием Совета по радиолокации руководство развитием этой важнейшей отрасли техники и осуществление большого комплекса необходимых мероприятий было сосредоточено в одном месте и проводилось по непосредственным указаниям ЦК ВКП(б).

“Если мы отстанем сейчас в производстве радиолокационной аппаратуры, то отстанем навсегда, и ликвидировать такое отставание уже не сможем”, - считал Аксель Иванович Берг.

В многогранной и разносторонней деятельности Совета преобладали следующие основные направления:

1) развертывание радиолокационной промышленности и серийного производства РЛС для нужд фронта;

2) планирование научных исследований и разработок новых образцов на основе достижений отечественной и мировой науки и техники;

3) подготовка научных, инженерных и технических кадров радиолокационного профиля;

4) организация научно-технической информации, а также работ по унификации и нормализации основных узлов радиоэлементов и комплектующих изделий, применяемых в радиолокационной аппаратуре.

Совет по радиолокации был своеобразной организацией: никаких собственных, т. е. находящихся в его прямом подчинении предприятий и научно-исследовательских учреждений он не имел; все они находились под крыльями оборонных наркоматов. Но все указания Совета по радиолокации выполнялись безоговорочно: за ним стояли законы военного времени и высокий авторитет Государственного комитета обороны (ГКО) СССР.

Ускоренное развертывание серийного производства РЛС требовало расширения промышленной базы. К производству средств радиолокации, с указания Совета по радиолокации, были привлечены не только заводы и институты Наркомата электропромышленности, но и заводы, и институты наркоматов оборонных отраслей, занимавшихся выпуском вооружения и боевой техники.

В итоге в сентябре 1943 г. ГКО было принято развернутое постановление об организации выпуска средств радиолокации на некоторых заводах авиационной и судостроительной промышленности, о создании новых научно-исследовательских институтов, КБ, главного управления в Наркомате электропромышленности (радиолокационного) и по ряду других относившихся к радиолокации вопросов.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по радиолокации в СССР не отставали от зарубежных. А вот возможности промышленности тут оказались скромнее, чем у противника и союзников - к концу войны для ПВО изготовили 651 станцию дальнего обнаружения и 124 серийные станции орудийной наводки. Для сравнения - в Германии только комплектов станций серии "Вюрцбург" изготовили около 4000.



3.7 Советские радиолокационные станции во время войны

3.7.1 ПВО и зенитная артиллерия

В районе Токсово с первых дней войны действовала экспериментальная станция дальнего обнаружения с дальностью действия до 200 км, созданная коллективом Ленинградского физико-технического института еще в 1939 году.

Для усиления системы ПВО Москвы была создана стационарная станция с дальностью обнаружения до 225 км Научно-испытательским и исследовательским институтом Красной Армии (НИИИС КА) в первые месяцы войны. Коллектив НИИ радиопромышленности в считанные дни создал экспериментальную станцию «Гнейс-3», предназначенную для поиска самолетов, наведения прожекторов и обеспечения ведения заградительного огня. Станция имела импульсную передающую и приемную аппаратуру, работавшую на волне 1,5 м с мощностью излучения 10 - 20 кВт, смонтированную на тележке и поворотном устройстве зенитного прожектора. Антенной станции служила решетка с плоским зеркалом площадью 5,5 м² с полуволновыми вибраторами и конусной диаграммой направленности 30-40° в обеих плоскостях. Оператор вел поиск целей вручную, пользуясь звуковой индикацией на головные телефоны (наушники), и по линии проводной связи передавал значения угловых координат на прожектор или на зенитную батарею, НИИ изготовил небольшую партию таких станций, которые использовались в Московской зоне и в Горьковском районе ПВО.

Весьма существенным вкладом для системы ПВО Московской зоны явилось создание НИИ радиопромышленности стационарной станции с дальностью обнаружения предположительно 200-250 км. Экспериментальный образец этой станции, названной «Порфиром», был установлен под Можайском 21 июля 1941 г., в канун первого налета фашистской авиации на Москву. Станция имела двухъярусную антенну типа «волновой канал» длиной 7 м и высотой 25 м с коэффициентом направленного действия, превосходящим в несколько раз коэффициент станции «Редут»; передатчик на четырех лампах ИГ-8 (на двух у «Редута») с анодным контуром в виде коаксиального эндовибратора; приемник с каскадом усиления по высокой частоте, обладавший повышенной чувствительностью, что послужило основанием для применения его схемы в последующих станциях серийного выпуска РУС-2с («Пегматит»).

В 1942г. решением ГКО был создан специальный радиозавод-институт, где уже вскоре создали станцию орудийной наводки СОН-2от, прошедшую боевые испытания опять же под Москвой. СОН-2от обнаруживала воздушные цели на дальности до 20-40 км, имела длину волны излучения 4 м, импульсную мощность 250 кВт.

В 1943г. в войска начали поступать локаторно-прожекторные станции РАП-150 с дальностью обнаружения цели 20-25 км, точного пеленга 12-14 км

3.7.2 Самолетные РЛС

Военно-Воздушные Силы в предвоенный период не испытывали столь острой потребности в средствах радиообнаружения, как войска ПВО. Именно поэтому к идее использования радиолокационных средств на самолетах Военно-Воздушные Силы пришли несколько лет спустя после того, как эта идея уже воплощалась в реальную технику в интересах службы ВНОС и ЗА ПВО. Хотя в системах радионавигации, в аэродромном оборудовании и в приборах слепой посадки радиотехнические средства начали применяться в ВВС уже с 1933 года.

Нараставшая угроза со стороны фашистской Германии стала поводом для усовершенствования самолетной техники, возможность полетов и ведения боя в ночное время. Ведущие инженеры выдвигали различные идеи создания приборов ночного боя. Начальником группы отделов спецслужб НИИ ВВС генералом С. А. Данилиным горячо было поддержано предложение, предусматривавшее создание аппаратуры, подобной РЛС «Редут». Именно эта наземная станция явилась прототипом бортовой самолетной техники радиообнаружения ВВС.

Поскольку станция «Редут» разрабатывалась в НИИ радиопромышленности, вскоре в нем обсуждалась практическая возможность создания самолетной станции.

НИИ ВВС сформулировал тактико-технические требования на разработку бортовой станции: дальность обнаружения самолета 4-5 км; зона обнаружения в горизонтальной плоскости 120°, в вертикальной - порядка 90°.

В начале 1941 г. НИИ радиопромышленности разработал аванпроект и лабораторный макет станции под названием «Гнейс-1» на клистронах НИИ-9, работавших в импульсном режиме в сантиметровом диапазоне волн. С началом войны потребовалось серийное производство техники, а сантиметровый диапазон волн еще не был столь освоен промышленностью, чем метровый, который сулил значительно меньшие трудности при разработке станции и при ее серийном производстве. Поэтому начались новые разработки, и был создан новый вариант станции названной «Гнейс-2». В его разработке приняли участие ведущие инженеры основных направлений радиолокационной техники института К. В. Филатов, Р. С. Буданов, П. В. Подгорнов, А. Р. Вольперт, А. П. Крюков, В. А. Говядинов. Для ускорения создания станции ее аппаратура изготовлялась по эскизным наброскам основных ее блоков и по общей принципиальной схеме. В начале 1942 г. первый экспериментальный образец РЛС «Гнейс-2», работавший на волне 1,5 м с мощностью излучения до 10 кВт, был установлен на двухместный самолет Пе-2 для летных заводских испытаний. Первое боевое применение эти самолеты прошли в конце 1942 г. под Москвой, затем небольшая группа их была направлена под Сталинград для перехвата немецких самолетов, снабжавших окруженную армию Паулюса.

В 1943 году была создана РЛС «Гнейс-2М», позволяющая вести поиск и обнаружение как воздушных целей, так и надводных кораблей. В годы Великой Отечественной войны были разработаны и изготавливались бортовые РЛС «Гнейс-5», «Гнейс-5С» и «Гнейс-5М» с повышенной дальностью обнаружения и точностью вывода в атаку, более широким углом обзора в вертикальной плоскости.

3.7.3 Применение радиолокационных станций на море

Для флота борьба с бомбардировочной и торпедоносной авиацией имела не менее важное значение, чем борьба с кораблями противника или противовоздушная защита войск на суше. Противовоздушная оборона флота и его мест базирования требовала корабельных и береговых средств борьбы, аналогичных по тактическому и техническому устройству средствам ПВО сухопутной армии: аппаратуры радиообнаружения, зенитной артиллерии, истребительной авиации и всего комплекса приборов, необходимых для стрельбы. По заказу научно-исследовательского морского института связи (НИМИСТ) в 1936 году НИИ-9 изготовил экспериментальную установку «Стрела» для обнаружения кораблей. Она представляла собой копию артиллерийского радиоискателя «Буря», с параболическими антеннами меньшего диаметра (1,5 м вместо 2 м), разнесенными на 1,5-2 м (излучающая от приемной), и расширенной полосой пропускания приемника в сторону низких частот с учетом разности скорости корабля и самолета. В августе 1936 года на острове Кроншлот вблизи Кронштадта проводились испытания установки представителями НИМИСТ И. В. Бреневым и НИИ-9 В. А. Тропило. По итогам чего, было установлено, что корабли обнаруживались на расстоянии 3-5 км, а торпедный катер при благоприятных метеоусловиях - на расстоянии до 500 м и не более 300 м при встречном ветре и волне 0,5 м. При волнении на море в приемнике радиоискателя возникали сильные сигналы от помех, затруднявшие наблюдения. Кратковременные помехи возникали и при пролете вблизи радиоискателя стай птиц, попадавших в сферу его облучения и приема отраженных сигналов. Разработчики из научно-исследовательского морского института связи учли эти малоудовлетворительные результаты и поэтому до весны 1940 г. не выдавали заданий промышленности на разработку средств радиообнаружения. И все это время они лишь вели наблюдение за работами по этой тематике в ЦВИРЛ, НИИ-9 и ЛФТИ и приводили ряд исследований в своей УКВ лаборатории, имевших целью подготовку к разработке средств радиообнаружения для ВМФ.

В целях определения возможности их применения в интересах ПВО военно-морских баз и флота по заданию командования ВМФ в сентябре - ноябре 1939 г. на Черном море под Севастополем проходили испытания системы радиообнаружения РУС-1 и РЛС «Редут». Станции системы РУС-1 устанавливались на берегу и на бортах тральщика и баржи. Опыты показали целесообразность применения этой системы для ПВО ВМФ. Однако было выявлено, что хотя станция «Редут» и является надежным средством ПВО военно-морских баз флота, но для обнаружения кораблей с берега она не подходит.

Военно-морское командование, учитывая начавшуюся на западе вторую мировую войну и угрозу вовлечения в нее Советского Союза, приняло решение форсировать оснащение флота радиолокационной техникой. Чтобы не терять времени на поиски схемных и конструктивных решений корабельной станции, было решено использовать опыт НИИ радиопромышленности и положить в основу ее создания разрабатываемый институтом образец наземной станции «Пегматит» с основными тактико-техническими характеристиками РЛС «Редут», показавшей положительные результаты ее проверки под Севастополем. В апреле 1940 г. НИМИСТ выдал задание НИИ радиопромышленности на разработку корабельного варианта РЛС типа РУС-2 в одноантенном виде. Разработчики использовали для этой цели схему и аппаратуру РЛС «Пегматит», разрабатываемую в это же время по заданию Управления связи Красной Армии, с некоторой конструктивной спецификой из-за размещения станции на корабле, в условиях качки, повышенной влажности и необходимости прокладки антенного фидера вдоль металлической корабельной мачты. В короткие сроки был разработан НИИ специальный фидер, в котором вместо двухпроводной была применена симметричная линия из двух коаксиальных жестких кабелей. Благодаря чему аппаратура надежно функционировала в таких специфических условиях.

Перед началом войны станция «Редут-К» инженерами института В. В. Самариным, Б. П. Лебедевым, В. А. Сивцовым и офицером флота М. И. Соколовым была установлена на крейсере «Слава» (бывший Молотов) Черноморского флота. В мае 1941 г. крейсер участвовал в учениях флота, в ходе которых РЛС надежно обнаруживала самолеты, и корабли. С началом Отечественной войны станция «Редут-К» несла в районе Севастополя службу воздушной разведки противника. Ее донесения были столь достоверны, надежны и своевременны, что уже с третьей ночи после начала боевых действий между крейсером, штабом флота и КП ПВО Севастополя была установлена прямая телефонная связь для оперативной передачи результатов радиолокационного наблюдения. На станции работали радиометристы крейсера под руководством инженеров НИИ Б. П. Лебедева и В. А. Сивцова, зачисленных в экипаж корабля. До конца октября 1941 г. боевая служба РЛС «Редут-К» на крейсере проходила в районе Севастополя, а затем в районах Туапсе и Поти. Во время одной из боевых операций под Феодосией в августе 1942 г. крейсер получил повреждение кормовой части корпуса. По счастливой случайности аппаратура станции осталась неповрежденной (был оборван лишь антенный фидер), и после возвращения крейсера в Поти до конца 1943 г. станция «Редут-К» несла боевую службу, но уже в качестве берегового поста наблюдения.

К началу 1944 года на базе опыта создания РЛС «Редут-К» НИИ промышленности создал станцию обнаружения под названием «Гюйс» по заданию ВМФ. Предназначение ее было в обнаружении надводных и воздушных целей. «Гюйс» не представляла собой модернизированную станцию «Редут-К», а являлась принципиально новой аппаратурой, работавшей на волне 1,5 м. Сжатые сроки вынудили НИИ разработать аппаратуру с упрощенной конструкторской и технологической проработкой. По существу, это был экспериментальный макет с тактико-техническими характеристиками, удовлетворявшими заданию ВМФ. Испытания и эксплуатация РЛС «Гюйс» подтвердили установленные для нее тактико-технические требования, и она послужила прототипом для разработки последующей корабельной станции «Гюйс-1». Уже в октябре - декабре 1944 г. созданная в короткий срок РЛС «Гюйс-1» проходила боевую проверку на Северном флоте под руководством С. П. Чернакова и К. В. Голева.

По заданию ВМФ НИИ радиопромышленности разработал на опыте предыдущих разработок корабельных РЛС новую, более совершенную в техническом и эксплуатационном отношениях корабельную станцию «Гюйс-1М». Назначение этой станции заключалось в обнаружении кораблей, самолетов, берега и в определении дистанции и курсового угла для малых кораблей различных типов. Применение схемы «электрической лупы» позволило увеличить разрешающую способность по дистанции и на больших дальностях обнаружения более детально рассматривать и определять количество и характер надводных целей. Государственные испытания РЛС «Гюйс-1М» проводились в ноябре - декабре 1944 г. на эскадренном миноносце «Строгий» Балтийского флота под председательством командира дивизиона эсминцев М. Г. Иванова с участием командира корабля В. Н. Новак, С. П. Чернакова и руководителя разработки К. В. Голева. В ходе испытаний было установлено соответствие тактико-техническим характеристик РЛС заданным требованиям, ее надежная работа, приемлемые габариты для размещения. В конце 1944 года станция «Гюйс-1М»была модернизированная и создана станция «Гюйс-1Б», обладавшая возможностью поиска и пеленгования целей из рубки радиооператора станции. Вся система управления станции и ее конструктивная компоновка позволяли обслуживать РЛС одному оператору. В октябре - ноябре 1945 г. на эсминце «Огневой» Черноморского флота проходили испытания РЛС «Гюйс-1Б», которые показали, что станция обеспечивает поиск, определение дистанции и своего курсового угла по надводным и воздушным целям со следующими параметрами: дальность обнаружения самолетов при высоте полета 1500 м и выше -46 км; дальность обнаружения надводных целей в зависимости от типа корабля в пределах 3,6-16,5 км; ошибка в определении дистанции - по курсовому углу - 3,5°. В 1945 г. приказом Народного комиссара ВМФ станция была принята на вооружение и поставлена на серийное производство.

3.8 Радиолокация в послевоенное время

Во время второй мировой войны уже рассматривались перспективы дальнейшего развития радиолокации. В марте 1944 года на пленуме Артиллерийского комитета ГАУ было предложено создание новой системы зенитного и радиолокационного вооружения, предусматривающей создание зенитных батарей более крупного калибра для поражения высотных целей и малокалиберных батарей для уничтожения самолетов на средних и малых высотах. Но завершение войны оказалось весьма непредсказуемо. В августе 1945 года на Японские города, Хиросима и Нагасаки, американцы сбросили атомные бомбы. Появление нового столь разрушительного оружия заставило пересмотреть цели радиолокации. Разрабатываемые РЛС должны были обеспечивать абсолютно надежное обнаружение и точную пеленгацию целей, с тем, чтобы ни один вражеский самолет или корабль, вошедший в зону их действий, не остался незамеченным. С этой целью развернулись исследовательские и конструкторские работы по созданию принципиально новых РЛС и разработке способов их применения. В отечественной и зарубежной радиолокационной технике наступила новая стадия ее развития, характерная тактико-техническим совершенствованием РЛС и их разнообразием применительно к тактическим задачам армии и флота. Применение радиолокации и возросшая боевая эффективность Войск ПВО, ВВС и ВМФ привели к созданию средств и разработке методов противоборства с радиолокацией.

В 1946 г. русский ученый и конструктор Николай Кабанов предложил идею раннего (загоризонтного) обнаружения самолетов в диапазоне коротких волн на удалении до 3000 километров. Он обнаружил, что зондирующие лучи при длине волны 10-100 м способны, отразившись от ионосферы, облучить цель и возвратиться по тому же пути к РЛС.

В 57-м из-за строжайшей секретности не зная о неудачной работе Кабанова, главный конструктор радиорелейных линий, лауреат Госпремии СССР Е.Штырен, В.Шамшин, Э. Шустов и Б.Кукис вновь теоретически обосновали возможность создания мощного коротковолнового загоризонтного радара. Они разработали научный отчет "Дуга", названный так потому, что обнаружение целей за тысячи километров шло над круглой поверхностью Земли. Нов Академии наук поставили крест на "Дуге". Мол, это абсолютно бесперспективное дело, поскольку Кабанов доказал невозможность загоризонтной радиолокации.

В 1959 году американец доктор Тэйлор коротковолновым радаром на большой дальности обнаружил ракету. Советское руководство забеспокоилось отставанием в этой области от США, и работы Штырена возобновились вновь. Он доказал, что ЗГРЛС может обнаруживать самолет на дальности 3000 км и ракеты - на 6000 км. Более того, оказалось, что под руководством Штырена выдвинута совершенно новая научная идея загоризонтной локации, о которой не помышлял Кабанов. Комиссия предложила Штырену и его команде провести экспериментальные исследования.

Через четыре года на действующем макете загоризонтного локатора Штырену, Шамшину и Шустову удалось обнаружить старты ракет с Байконура на расстоянии 2500 км.

Ко второй половине 1950-х годов в Радиотехническом институте (РТИ) АН СССР началась разработка первой отечественной РЛС "Днестр", предназначенной для обнаружения атакующих баллистических ракет (БР) и космических объектов.

После прохождения РЛС "Днестр", полигонной отработки на 10-м государственном испытательном полигоне Минобороны, 15 ноября 1962 г. было задано создание 4-х таких РЛС в районах Мурманска, Риги, Иркутска и Балхаша.

Одновременно в ЦНИИ "Комета" началась разработка космической системы обнаружения стартов баллистических ракет с ракетных баз США, а в НИИ дальней радиосвязи (НИИДАР) - средств загоризонтного обнаружения. Решение об их создании принято в 1969 г. Главными конструкторами были назначены В.Хлибко и Ф.Кузьминский.

Задача по созданию системы, обеспечивающей контроль всех, а не только ракето-опасных направлений, была выполнена. После этого в РТИ АН СССР в 1968 г. разработали первый эскизный проект системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН) с использованием РЛС "Днепр", созданной на базе локатора "Днестр" и обладающей по сравнению с ним более высокими тактико-техническими характеристиками, и перспективной РЛС "Дарьял".

Разработанный в составе эскизного проекта в 1968 г. проект РЛС "Дарьял" до сих пор является уникальным. Эту станцию, рассчитанную на большую излучаемую мощность и имеющую огромную площадь антенного полотна, предполагалось оснастить ядерными автономными источниками питания. Согласно первоначальному замыслу, данная РЛС должна быть размещена на крайнем Севере СССР в районе Земли Франца-Иосифа с целью достижения максимального времени предупреждения.

Конец 60-х гг. можно считать началом создания не только системы предупреждения о ракетном нападении, но и ракетно-космической обороны в целом. В 1970 году Минрадиопром принял решение о создании Центрального научно-производственного объединения (ЦНПО) "Вымпел", задачей которого являлось проведение практически всего комплекса работ по ракетно-космической обороне. В состав "Вымпела" вошли несколько предприятий России, Украины и Белоруссии. Основными, из которых были РТИ, НИИДАР, НИИ радиоприборостроения, Днепровский машиностроительный завод, Южный радиозавод, Гомельский радиозавод, Конструкторское бюро системного программирования и Научно-тематический центр.

С этого времени история разработки и создания всех систем ракетно-космической обороне стала историей центрального научно-производственного объединения "Вымпел".

В 1970 году недалеко от города Николаев (Украина) началось строительство опытного образца загоризонтной РЛС - испытательный узел "Дуга" с РЛС.

25 августа 1970 года на вооружение Советской Армии был принят комплекс раннего обнаружения (РО) атакующих баллистических ракет в составе командного пункта (КПК РО) и узлов РО-1 (Мурманск), РО-2 (Рига). Этот комплекс работал по принципу разнесенного на местности радиолокатора, когда функции источников информации сводились к формированию единичных измерений и передаче их на командный пункт раннего обнаружения. А задачей командного пункта комплекса являлось построение траекторий баллистических ракет и космических объектов и определение параметров их движения в автоматическом режиме. Создание узлов РО-1 и РО-2 обеспечило надежный контроль ракетных баз США.

7 ноября 1971 года впервые заработала загоризонтная РЛС «Дуга» под Николаевом.

13 февраля 1973 года приняты на вооружение РЛС "Днестр" на узлах, предназначенных для обнаружения спутников (ОС) Земли - ОС-1 (Иркутск) и ОС-2 (Балхаш). Узлы ОС-1 и ОС-2 существенно расширили возможности по контролю космического пространства и прикрыли юго-восточное ракето-опасное направление.

Предусмотренная эскизным проектом 1972 г. первая РЛС "Днепр" была создана в районе Балхаша и принята на вооружение Советской Армии в 1974 году.

14 апреля 1975 года было задано создание РЛС "Дарьял" в существующих местах дислокации (Печора, Габала).

В 1975 году построили первую боевую загоризонтную РЛС «Дуга-2» под Чернобылем. Параллельно сооружался аналогичный загоризонтный радар под Комсомольском-на-Амуре (Хабаровский край).

29 октября 1976 года систему в составе командного пункта системы предупреждения о ракетном нападении, узлов РО-1 (Мурманск), РО-2 (Рига), ОС-1 (Иркутск) и ОС-2 (Балхаш) на базе РЛС "Днепр" поставили на боевое дежурство.

В 1976-1977 годах Научно-тематический центр "Вымпел" разработал первый эскизный проект развития и совершенствования системы предупреждения о ракетном нападении. Необходимость данной работы была обусловлена развитием средств нападения стран НАТО и Китая. В это время на вооружение НАТО поставили баллистические ракеты подводных лодок морского базирования "Трайдент-1", началась разработка ракет "Трайдент-2" с большей по сравнению с "Трайдент-1" дальностью полета, появились баллистические ракеты дальнего действия в Китае.

Тенденции развития средств нападения вероятных противников определили повышенные требования к системе предупреждения о ракетном нападении. В связи с этим проектом было предложено создание новой практически глобальной космической системы обнаружения стартов баллистических ракет и двухдиапазонного периферийного радиолокационного поля. Ю. Поляк предложил программу работ по поэтапному развитию радиолокационного поля СПРН метрового диапазона с доведением характеристик всех радиолокационных узлов по дальности действия до характеристик РЛС "Дарьял".