История радиолокации

                        Министерство образования Российской  Федерации

 

    НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ  УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

 

 

 

 

 

 

 

 

                     Контрольная работа

 

    по дисциплине «История развития радиотехники»

 

   На тему:  «История развития радиолокации»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                    Работу принял: Голод О.С.

                                                                                    Курс                2(второй)

                                                                                   Студент (ФИО)   Горбацевич В.В.

                                                                                    Форма обучения   Заочная сокращённая

                                                                                    Специальность    210400.62        

                                                                                    Шифр    1150030001

 

                                                                            

 

 

 

 

 

                                                     Санкт – Петербург

                                                         2012

Термин локация (и его всевозможные производные) произошел от латинского слова locatio - размещение, распределение и означает определение местоположения объекта по сигналам (звуковым, тепловым, оптическим, электромагнитным волнам и др.), излучаемым самим объектом (пассивная локация) или отраженным от него сигналом, излучаемым самим устройством (активная локация).

Следует отметить, что свойствами локации (способностью определять положение количественного объекта по отношению к себе или свое положение в пространстве) обладают многие животные и человек - бинауральный эффект или т.н. биолокация.

В зависимости от применяемых методов и технических средств различают звуковую локацию (гидро, звуко, эхо), радиолокацию (электромагнитную). А также, позднее появившиеся: оптическая (лазерная) локация, планетная (радиолокационная астрономия) и загоризонтная (ионосферная) радиолокации.

Радиолокация (от радио... и лат. locatio - размещение, расположение)- область науки и техники, предметом которой является наблюдение радиотехническими методами (радиолокационное наблюдение) различных объектов (целей) - их обнаружение, распознавание, измерение их координат (определение местоположения) и производных координат и определение др. характеристик. Под радиолокацией понимают также сам процесс радиолокационного наблюдения (локации) объектов. При наличии нескольких объектов радиолокация должна обеспечивать требуемое их разрешение (раздельное наблюдение).

Первоначально, в годы 1-й мировой войны появились гидролокаторы (приборы, которые могут обнаруживать самолет по звуку двигателей) - т.н. звукоулавливатели.

Над созданием звукоулавливателей, которые вошли в состав приборов управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО), в СССР работали: Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), Военная артиллерийская академия (ВАУ) им.Ф.Э.Дзержинского и Научно-исследовательская лаборатория артиллерийского приборостроения Главного артиллерийского управления (НИЛАП ГАУ). Образцы первых звукоулавливателей испытывались на подмосковном полигоне в 1929-1930 годах. В 1931 г были созданы опытные образцы системы "Прожзвук" (крупногабаритный звукоулавливатель и полутораметровый электрический прожектор).

Предпосылками работ по созданию и дальнейшему развитию радиолокации послужили несколько исторических фактов:

- явление отражения радиоволн  наблюдал еще Г.Герц в 1886-1889 годах, а в 1897 г А.С.Попов (во время  опытов по радиосвязи на Балтийском  море) зарегистрировал влияние корабля, пересекающего трассу радиоволн, на силу сигнала (передатчик был  установлен на верхнем мостике транспорта "Европа", а приемник - на крейсере "Африка");

- в 1904 г немецкий ученый-изобретатель  Кристиан Хюльсмэйер (Christian Hulsmeyer) [1881-1957] в своей авторской заявке (патент N165546 от 30 апреля 1904 г) четко сформулировал идею обнаружения корабля по отраженным от него радиоволнам и содержащей также подробное описание устройства для ее реализации. Позднее, в том же 1904 г, им был получен и второй патент (N169154) на усовершенствование своего устройства для радиолокации.

- в 1914 г росиянин И.И.Ренгартен  проводил работы по макетированию  радиопеленгатора;

- в 1916 г французами П.Ланжевеном  и К.Шиловским был создан ультразвуковой  гидролокатор;

- в сентябре 1922 г два экспериментатора, служившие в ВМФ США, - 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 (метод интерференции незатухающих колебаний) для обнаружения движущихся объектов;

- в 1921 г американец А.У.Хэлл изобрел  магнетрон (промышленный его вариант  был готов к 1928 г) - что дало  возможность последующего развития  радиолокационных станций (РЛС) на  СВЧ.

- в 1924 г английский ученый Э.Эплтон  провел на декаметровых волнах измерения высоты слоя Кеннелли-Хевисайда (слой "Е" ионосферы, от которого отражаются радиосигналы);

- в 1925 г английские ученые Г.Брейт  и М.Тьюков опубликовали результаты  работ по определению высоты  слоя Кеннелли-Хевисайда измерением времени запаздывания импульсного сигнала, отраженного от слоя, относительно сигнала, пришедшего вдоль поверхности Земли;

- в июне 1930 г моряк ВМФ США  Лоренс Э.Хайленд, проводя эксперименты  по определению направления с  помощью декаметровых волн, обнаружил, 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 январе 1931 г Авиационная радиолаборатория ВМС в Вашингтоне приступила к выполнению проекта, имевшего целью "обнаружение вражеских судов и самолетов с помощью радио";

- в начале 1931 г проводились (к  сожалению неудачные) опыты по  установлению связи между городами - английским Дувром и французским Кале при помощи волн длиною 18 см;

- в 1932-1933 годах английское морское  ведомство стало применять приборы  АСДИК, регистрирующие ультразвуки  высокой частоты, создаваемые шумом  винтов подводных лодок;

- в 1932 г большой объем работ  по изучению интерференции при  отражении радиоволн от самолета  выполнили американские инженеры  Б.Тревор и П.Картер;

- в 1934 г сотрудник Морской исследовательской  лаборатории США Роберт Пейдж  первым зарегистрировал (сфотографировал) отраженный от самолета сигнал на частоте 60 МГц.

- в 1935 г, независимо друг от друга, работы по импульсной радиолокации  проводили: П.К.Ощепков (СССР) и Р.Ватсон-Ватт (Великобритания). Изготовленная им аппаратура получила отраженный сигнал от самолета на расстоянии 15 км).

- в 1935 г радиолокация получила  первое коммерческое применение: во Франции 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;

- в 1936 г американцами - Р.Колвеллом  и А.Френдом были зафиксированы  отражения радиоимпульсов от  турбулентных и инверсионных  слоев в тропосфере.

В 1936 г макет американской РЛС, работавший на частоте 80 МГц, обнаружил самолет на расстоянии 65 км (в 1937 г 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"). Hа базе данной РЛС в 1938 г была разработана модель XAF, прошедшая широкие бортовые испытания в 1939 г (прототип модели 1940 г - CXAM, которая была установлена на 19 военных кораблях).

Первые пять импульсных РЛС (работали на метровых волнах) для обнаружения самолетов были установлены на юго-западном побережье Великобритании в 1936 г.

Расскажем подробнее о развитии отечественной радиолокации. У отечественной радиолокации был блестящий старт в начале 30-х гг. и трудное развитие в предвоенные годы. Только Великая Отечественная война окончательно убедила всех в необходимости наискорейшего оснащения, прежде всего, войск ПВО средствами радиолокационной борьбы. С этой целью в 1942 г. впервые был организован специализированный радиолокационный завод-институт для зенитной артиллерии, до того радиолокационные станции изготавливались как опытные образцы.

Ленинград, ныне Санкт-Петербург, где впервые в нашей стране и на весь мир прозвучали первые радиосигналы изобретателя радио А. С. Попова, будучи колыбелью Октябрьской революции, стал колыбелью и советской радиолокации. Именно здесь и были впервые достигнуты замечательные успехи опытов по радиообнаружению самолетов.

Как мы знаем, эффект отражения радиоволн от металлических объектов впервые бы замечен еще А. С. Поповым.

Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ)  П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения.

 Первые работы по радиолокационному обнаружению самолетов в СССР были начаты в 1933 г по инициативе М.М.Лобанова.

16 января 1934 года в Ленинградском  физико - техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика  А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО  РККА поставили задачу обнаружения  самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 километров в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. С 1934 г данные работы возглавили Ю.К.Коровин, П.К.Ощепков (Ленинградский электрофизический институт) и Б.К.Шембель. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. Первая серийная РЛС (РУС-1) появилась в 1938 г в КБ, которым руководил Д.С.Стогов. РУС-1 были применены во время финской военной кампании 1939-1940 гг.

 Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точности определения координат.

 В 1937 году в Ленинградском ФТИ под руководством Ю.Б.Кобзарева был разработан импульсный метод радиолокации.

В 1940 г было начато серийное производство первой импульсной радиолокационной станции дальнего обнаружения самолетов РУС-2 ("Редут"), разработкой, которой с 1935 г занимались П.А.Погорелко и Н.Я.Чернецов. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам , она сослужила хорошую службу во время Великой Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации.

 Во время ВОВ было развернуто  производство портативных РЛС "Пегматит". 4 июля 1943 г вышло Постановление Государственного Комитета Обороны (ГКО) об учреждении при нем Совета по радиолокации. Практическое руководство повседневной деятельностью Совета осуществлял Аксель Иванович Берг (впоследствии - академик), а ответственным секретарем Совета был Александр Александрович Турчанин.

В 1943 г по инициативе Совета по радиолокации был создан Институт локационной техники, который возглавил П.З.Стась. Главным инженером стал профессор А.М.Кугушев.

В июне 1947 г Совет по радиолокации был преобразован в Комитет по радиолокации при СHК СССР и его председателем стал М.З.Сабуров.

Загоризонтная радиолокация базируется на открытии в 1947 г советским ученым H.И.Кабановым явления дальнего рассеянного отражения от Земли декаметровых волн (с их возвратом после отражения от ионосферы к источнику излучения).

Hеоценимый вклад в создание  и разработку советской радиолокационной  техники также внесли: В.Д.Калмыков, А.И.Шокин (в течении ряда лет  был министром электронной промышленности  СССР), А.Н.Щукин и мн. др.

После окончания Второй мировой войны начался этап активной разработки планетной радиолокации и первыми ее объектами стали Луна и метеоры. Первые эхо-сигналы от солнечной короны были получены в 1959 г (США), а от Венеры - в 1961 г (Великобритания, СССР и США). В СССР радиолокацию Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера выполнил в 1961-1963 гг. коллектив ученых во главе с В.А.Котельниковым.

Большой вклад в развитие отечественной оптической локации внесли ученые: Н.Г.Басов, Ф.М.Прохоров, А.Л.Микаэлян и др.