Історія створення радара

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Доповідь на тему: Історія створення радара

Малигіна Юлія

АН-10-2-2



Однією з найважливіших областей застосування радіо стала радіолокація, тобто використання радіохвиль для визначення місцезнаходження невидимій цілі (а також швидкості її руху) Фізичної основою радіолокації є здатність радіохвиль відбиватися (розсіюватися) від об'єктів, електричні властивості яких відрізняються від електричних властивостей навколишнього середовища. Ще в 1886 році Генріх Герц виявив, що радіохвилі здатні відбиватися металевими і діелектричними тілами, а в 1897 році, працюючи зі своїм радіопередавачем, Попов відкрив, що радіохвилі відбиваються від металевих частин кораблів та їх корпуси, проте ні той ні другий не стали глибоко вивчати це явище. Вперше ідея радара прийшла в голову німецькому винахіднику Хюльсмайеру, який у 1905 році отримав патент на пристрій, в якому ефект відбиття радіохвиль використовувався для виявлення кораблів Хюльсмайер пропонував застосувати радіопередавач, що обертаються антени направленої дії, радіоприймач зі світловим або звуковим індикатором, що сприймає відбиті предметами хвилі. При всій своїй недосконалості пристрій Хюльсмайера містило в собі всі основні елементи сучасного локатора. У патенті, виданому в 1906 році, Хюльсмайер описав спосіб визначення відстані до відбиває світло. Однак розробки Хюльсмайера практичного застосування не отримали. Знадобилося тридцять років, перш ніж ідея застосувати радіохвилі для виявлення літаків і кораблів змогла бути втілена в реальну апаратуру. Здійснити це раніше було неможливо з наступних причин. Як Герц, так і Попов користувалися для своїх дослідів короткими хвилями. Практично ж радіотехніка аж до 30-х років XX століття застосовувала дуже довгі хвилі. Між тим краще віддзеркалення відбувається за умови, що довжина хвилі щонайменше дорівнює або (що ще краще) менше розмірів відбиває світло (корабля або літака). Отже, довгі хвилі, що застосовувалися у радіозв'язку, не могли дати хорошого відображення. Лише в 20-і роки радіоаматори США, яким було дозволено користуватися для своїх дослідів по радіозв'язку короткими хвилями, показали, що насправді ці хвилі з невідомих у той час причин поширюються на надзвичайно великі відстані. При нікчемною потужності радіопередавачів радіоаматорам вдавалося здійснити зв'язок через Атлантичний океан. Це привернуло до коротких хвилях увагу вчених і професіоналів. У 1922 році співробітники радіоотдела морської дослідницької лабораторії Тейлор і Юнг, працюючи в діапазоні ультракоротких хвиль, спостерігали явище радіолокації. Їм зараз же спало на думку, що можна розробити такий пристрій, при якому міноносці, розташовані один від одного на відстані декількох миль, зможуть негайно виявляти вороже судно. Свою доповідь про це Тейлор і Юнг надіслали до морське міністерство США, але підтримки їх пропозиція не отримала. У 1930 році один з наукових співробітників Тейлора, інженер Хайланд, ведучи досліди по радіозв'язку на коротких хвилях, зауважив, що, коли літак перетинав лінію, на якій були розташовані передавач і приймач, з'являлися спотворення. З цього Хайланд уклав, що за допомогою радіопередавача і приймача, що працюють на коротких хвилях, можна виявити місце розташування літака. У 1933 році Тейлор, Юнг та Хайланд взяли патент на свою ідею. На цей раз радару судилося з'явитися на світ - для цього склалися всі технічні передумови Головне ж полягало в тому, що він став необхідний військовим. Техніка протиповітряної оборони між двома світовими війнами не отримала відповідного розвитку. Як і раніше головну роль гра 370 Чи отримають посади повітряного спостереження, оповіщення і зв'язку, аеростати, прожектори, звукоуловітелі. Внаслідок зростання швидкості бомбардувальників пости оповіщення треба було висувати за 150 і більше км від того міста, для захисту якого вони призначалися, і прокладати до них довгі телефонні лінії. Однак ці пости все одно не давали повної гарантії безпеки. Навіть в гарну ясну погоду спостерігачі не могли виявити літаки, що летять на невеликій висоті. Вночі або в тумані, в хмарну погоду такі пости взагалі не бачили літаків і обмежувалися повідомленнями о. Доводилося розташовувати ці пости в декілька поясів, розкидати їх у шаховому порядку, щоб прикрити ними всі далекі підступи. Точно так само прожектори були надійні в боротьби проти літаків лише в ясні ночі. При низькій хмарності й тумані вони ставали марні. Спеціально розроблені звукоуловітелі теж були слабким засобом виявлення. Уявімо собі, що літак знаходиться за 10 км від наглядового поста. Звук мотора ставав чути слухачі звукоуловітеля через 30 з невеликим секунд. За цей час літак, що летів зі швидкістю 600 км / год, встигав пролетіти 5 км, і звукоуловітель, отже, вказував місце, де літак знаходився півхвилини тому. У цих умовах користуватися звукоуловітелем для того, щоб наводити з його допомогою прожектор або зенітне знаряддя, було безглуздо. Ось чому в усіх країнах Європи і в США за 6-7 років до Другої світової війни почалися посилені пошуки нових засобів протиповітряної оборони, здатних попередити про напад з повітря. Зрештою найважливіша роль тут була відведена радіолокації. Як відомо, туман, хмари, темрява не впливають на поширення радіохвиль. Промінь прожектора швидко тьмяніє в густих хмарах, а для радіохвиль подібних перешкод не існує. Це робило дуже перспективною ідею застосувати їх для потреб ППО. Однак практичне втілення ідеї радіолокації вимагало вирішення цілого ряду складних наукових і технічних проблем. Зокрема, треба було створити генератори ультракоротких хвиль і чутливі приймачі дуже слабких відбитих від об'єктів сигналів. Тільки в 1938 році. Морська дослідна лабораторія США розробила сигнальний радіолокатор XAF з дальністю дії 8 км, який був випробуваний на лінкорі. До 1941 року було виготовлено 19 таких радарів. Набагато продуктивніше йшли роботи в Англії, уряд якої не скупилося на витрати. Вже в 1935 році під керівництвом Уотсона-Уатта була створена перша імпульсна радіолокаційна станція дальнього виявлення СН. Вона працювала в діапазоні хвиль 10-13 м і мала дальність дії 140 км при висоті польоту літака 4,5 км. У 1937 році на східному узбережжі Англії вже було встановлено 20 таких станцій. У 1938 році всі вони приступили до цілодобового чергування, тривало до кінця війни. Хоча пристрій будь-якого радара дуже складно, принцип його дії зрозуміти не важко. Радіолокаційна станція працює не безперервно, а періодичними поштовхами - імпульсами. Передавач першою англійською радіолокаційної станції СН посилав імпульси 25 разів на секунду. (Здійснення імпульсу триває в 371 сучасних локатора кілька мільйонних часток секунди, а паузи між імпульсами - трохи сотих чи тисячних часток секунди.) Імпульсний режим застосовується для того, щоб вимірювати час між посилкою імпульсу і його поверненням від відбитого об'єкта. Надіславши у простір дуже короткочасну радіохвиль, передавач автоматично вимикається і починає працювати радіоприймач. Зустрівши на шляху свого поширення яку-небудь перешкоду, радіохвилі розсіюються в різні боки і частково відбиваються від нього назад, до місця посилки хвиль, тобто до радіолокаційної станції. Цей процес аналогічний відображенню звукових хвиль - явища луна. Досить крикнути або вдарити в долоні в гірській ущелині біля підніжжя скелі - і через кілька секунд почується слабке відлуння - відображення звуку. Так як швидкість радіохвиль мало не в мільйон разів більше швидкості звукових хвиль, то від скелі, що знаходиться на відстані 3500 м, луна повернеться через 20 секунд, а радіохвиля - через два стотисячний частки секунди. Тому основною особливістю радіолокаційної станції повинно бути швидке вимірювання найкоротших відрізків часу з точністю до мільйонних часток секунди. Зрозуміло, що якби радіолокаційна станція безперервно посилала свої сигнали, то серед потужних сигналів передавача було б неможливо вловити дуже слабкі відображені радіохвилі, які повернулися назад. Антена радіолокаційної станції має спрямованою дією. На відміну від антен радіомовної станції, яка посилає радіохвилі у всіх напрямках, імпульси, які випромінює радаром, концентруються в дуже вузький пучок, що посилається в строго визначеному напрямку. Прийнявши відображені імпульси, радар направляв їх на електронно-променеву трубку. Тут цей імпульс (зрозуміло, багаторазово посилений) подавався на вертикальні пластини, що управляли електронним променем трубки (див. її пристрій у попередньому розділі) і викликав вертикальний кидок променя на екрані радара. Що ж можна було спостерігати на цьому екрані? 25 разів на секунду в лівій його частині виникав електронний імпульс (цей кидок був викликаний тим, що дуже невелика частина енергії випроміненого імпульсу потрапляла в приймач), і за ним бігла направо лінія розгортки. Це тривало до тих пір, поки імпульс не досягав мети, не відбивався від неї і не повертався назад. Припустимо, що лінія, намальована електронним променем, рухалася по екрану протягом 1 мілісекунди. За цей час імпульс проходив 150 км до мети, відбивався від неї, повертався назад на станцію і висвічувався на екрані у вигляді другого кидка. У того місця екрана трубки, де з'явився перший кидок, ставили 0, а в кінці лінії - 150 км. Так як швидкість поширення хвилі постійна, то всю цю лінію можна було розділити на рівні частини і отримати таким чином можливість зчитувати (в межах 150 км) будь-яку відстань до цілі, відбитий імпульс якої було видно на екрані трубки. Завдяки настільки частого появи зображення на екрані, воно здавалося віч оператора як би нерухомим і незникаючих. Лише імпульс, відбитий від Співали, повільно переміщався вліво по лінії, якщо літак летів у напрямку до станції. 372 9 Зображення імпульсу, отратеннага від мети Рис. 80-1. Зображення зондуючого і відбитого імпульсу на екрані радіолокаційної станції з горизонтальною розгорткою Всі відомості про виявлені літаках противника радіолокаційні станції передавали на так званий. Тут за повідомленнями (окремих станцій вироблялося звірення і уточнення даних про повітряну 1 обстановці. Відібрані і перевірені відомості передавав командуванню. На центральному командному пункті була велика карта. Спеціальні оператори переміщали карті маленькі моделі літаків. Командування таким чином могло безперервно спостерігати повітряну обстановку і відповідно з цим приймати потрібні рішення. Згодом виявилося, що станції далекого виявлення можуть давати і додаткові відомості про кількість ворожих літаків, їх курсі і швидкості. Командні пункти ППО з цих даних могли укласти, яка кількість бомбардувальників бере участь в операції, встановити, до якого пункту вони спрямовуються і коли до нього прибудуть. Однак перші радари володіли і великими недоліками. Оскільки вони працювали на хвилі 10 і більше метрів, антени їх були громіздкі і нерухомі. Приміром, антена передавача СН підвішувалася на щоглах висотою 120 м. Неподалік розташовувалася приймальня станція з антеною на висоті 80 м. Володіючи спрямованою дією, ці антени випромінювали радіохвилі широким конусом вперед і трохи убік від головного напряму. Вправо, вліво і тому ці антени не випромінювали, і, отже, на цих напрямках радари не могли виявити літаки. Оскільки їх хвилі відбивалися від землі і води, низколетящие мети були їм недоступні. Так що літаки, що наближалися до Англії на висоті менше 100 м, могли пролетіти непомітно для радарів. Усунути ці вади можна було тільки створенням нових радіолокаційних станцій, що працюють на більш коротких хвилях. У перші роки розвитку радіолокації застосовувалися хвилі довжиною 10-15 м, але в подальшому виявилося, що зручніше використовувати для цієї мети хвилі в тисячу разів коротше - порядку декількох сантиметрів. Прилади, які працювали в такому діапазоні, до початку війни були, по суті, лабораторними конструкціями , були дуже примхливі і володіли незначною потужністю. Відомі в той час типи електронних ламп дуже погано або майже не працювали на сантиметрових хвилях Всі 373 необхідне обладнання для більш досконалих радарів було створено в рекордно короткі терміни вже на початку війни. Спочатку перейшли на хвилю в 1 , 5 м, що дозволило відразу поліпшити роботу радара і різко скоротити розміри антен. Тоді з'явилася думка, що таку антену можна обертати в горизонтальному напрямку і розсилати імпульси локатора на всі боки, а не тільки вперед. Далі напрошувалося припущення, що якщо радар по черзі посилає імпульси і бере їх відображення, то зовсім не обов'язково передавальну і приймаючу станції розміщувати окремо: можна і треба передавати і приймати на одну і ту ж антену, по черзі підключаючи її то до передавача, то до приймача. У 1939 році була розроблена станція для виявлення низколетящих літаків і надводних кораблів з ​​дальністю дії 100 км. Такі станції розташовувалися на відстані 40 км один від одного, захищаючи гирлі Темзи і підходи до неї. Надалі кількість станцій було збільшено так, щоб прикрити все східне узбережжя Англії. Введення ряду удосконалень дозволило збільшити дальність дії радарів до 160-190 км. Всі ці заходи з лишком виправдали себе в 1939-1940 роках, коли розгорнулася грандіозна битва за Англію. Не маючи можливості перекинути в Англію свої війська, Гітлер послав проти неї армади своїх бомбардувальників. Англійські винищувачі не знали спокою ні вдень, ні вночі, відбиваючи одну за одною повітряні атаки німців. Радіолокаційні станції далекого виявлення грали в цей час величезну роль у всій системі ППО. Німецькі льотчики незабаром переконалися, що невидимі промені радарів для них страшніше винищувачів і зеніток. Застосування радіолокації навело незабаром англійців на думку націлювати за допомогою радарів свої винищувачі на бомбардувальники ворога. Для цього були створені невеликі радіолокаційні станції (GCI). Вони мали меншу дальність дії, але зате більш точно визначали становище ворожих літаків. Ці радари встановлювалися неподалік від аеродромів винищувальної авіації. Отримавши повідомлення від станцій далекого виявлення, вони починали стежити за наближається ворогом, даючи льотчикам-винищувачам точні дані про місцезнаходження ворога. Для станцій такого типу колишня електронно-променева трубка з горизонтальною лінією розгортки була незручна, оскільки в кожен момент часу вона могла спостерігати тільки за одним літаком і постійно повинна була переключатися з однієї мети на іншу. У зв'язку з цим відбулося велике удосконалення радіолокаційної техніки - з'явилася так звана трубка кругового огляду, що отримала незабаром саме широке поширення в багатьох типах станцій. На екрані такої трубки світлова лінія розгортки починалася не з лівого краю екрану, як у колишніх конструкціях, а від центру. Ця лінія оберталася за годинниковою стрілкою одночасно з обертанням антени, відображаючи на екрані місце розташування цілей навколо станції. Такий екран створював як би карту повітряної обстановки. Світлове пляма в центрі екрану відзначало місце розташування радіолокаційної станції. концентричні кільця навколо цієї плями допомагали визначити відстань до відображених імпульсів, які про 374 значилися у вигляді більш світлих точок. Офіцер станції наведення одночасно; спостерігав на такому екрані за всіма важливими його цілями. Здійснення наведення значно спрощувалося. Зрозуміло, що на такому радарі описаний; вище спосіб роботи індикатора не годився, так як всі сигнали, відбиті від об'єктів, миттєво пропадали з екрану. Тут застосовувалися екрани, що володіють так званим, тобто зберігають світіння протягом певного проміжку часу. У таких трубках відхилення електронного променя здійснювалося за допомогою котушок, струм в яких змінювався лінійно залежно від часу. Застосування всіх систем радіолокаційної оборони вже в перший період війни дало відчутні результати. За чотири місяці 1940 року в небі над Англі-1 їй було знищено більше 3000 німецьких літаків, причому 2600 з них були збиті винищувачами , наведеними своїми радіолокаційними станціями. Через j за великих втрат німці були змушені припинити денні нальоти. Однак і це не врятувало їх. Англійцями в терміновому порядку була розроблена невелика! радіолокаційна станція AI, що розміщувалася на борту літака. Вона могла виявляти цілі на відстані 3 -5 км. Новими радарами були оснащені спеціальні нічні винищувачі. Крім пілота на них розміщувався стрілець-радіооператор. За наводкою з землі такі літаки наближалися до німецьких бомбардувальників на відстань видимості свого радара. Після цього вже сам оператор, маючи перед обличчям трубку локатора, давав льотчику команди по внутрішньому переговорному пристрою, куди направити машину, щоб зблизитися з бомбардувальниками. До весни 1941 року система нічний радіолокаційної оборони вже виправдовувала своє призначення. Якщо у січні англійці збили всього 4 німецьких нічних бомбардувальника, то в квітні 58, а в травні 102.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Доповідь
38.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Історія створення ПК
Історія створення ООН
Історія створення Інтерполу
Історія створення Капіталу
Історія та створення СУБД
Історія створення PR у США
Історія створення писанки
Історія створення eBay
Історія створення СС Галичина
© Усі права захищені
написати до нас