Военное обозрение

Всевидящее око: военная история радара

16
В прошлом году исполнилось 70 лет исторической воздушной битве за Британию, Battle of Britain (июль-октябрь 1940 года). Королевские ВВС (Royal Air Force) тогда не только отразили атаки немецкой авиации, но и  лишили противника возможности возобновить массированные бомбардировки территории. Эта победа многим обязана системе радиолокационных станций, созданной еще до Второй мировой.


Идея использования волн Герца (так когда-то называли радиоволны) для отслеживания движущихся объектов ненамного моложе самой радиосвязи. Через девять лет после первых опытов Маркони и Попова она пришла в голову 22-летнему Христиану Хюльсмейеру, работнику компании Siemens из Дюссельдорфа. Он не имел технического образования, но весьма интересовался электрическими новинками, в частности радиоаппаратурой. В 1904  году он собрал, испытал и запатентовал устройство, которое назвал телемобилоскопом. Согласно патентной заявке, это был «аппарат, излучающий и принимающий волны Герца и предназначенный для обнаружения находящегося на их пути металлического тела, например поезда или корабля, и предупреждения о его появлении». 17 или 18 мая Хюльсмейер впервые публично представил его в Кельне на мосту через Рейн. На демонстрации присутствовали представители судовых компаний, журналисты и многочисленные зеваки. Об эффектном эксперименте без задержки сообщили и европейские, и американские газеты.

Аппарат Хюльсмейера состоял из искрового генератора радиоволн, излучающей антенны с металлическим фокусирующим рефлектором, приемной антенны с еще одним рефлектором и когерера в качестве ресивера. С помощью электрического звонка он оповещал о приближении речных пароходов. Прибор даже приблизительно указывал направление на объект, но, конечно, не мог определить его удаленность и скорость. Строго говоря, это был не радиолокатор, а только радиодетектор.

Всевидящее око: военная история радара


Первая британская радарная сеть нисколько не походила на современные радиолокаторы. Привычных вращающихся антенн не было и в помине (они появились позднее). Импульсы 13,6-метровых радиоволн протяженностью 20 микросекунд с 40-миллисекундными промежутками излучались кабельными антеннами, подвешенными на решетчатых стальных башнях 110-метровой высоты (по четыре на каждую станцию). Приемные антенны монтировались на расположенных поодаль (чтобы избежать интерференции) 70-метровых башнях из деревянных конструкций. Сначала мощность каждого передатчика составляла 350 кВт, позднее ее довели до 750 кВт. Станции располагались вдоль побережья цепочкой, давшей название всей системе — Chain Home. По нынешним понятиям, ее разрешающая способность была смехотворной — около 3 км, и к тому же радары практически не замечали низколетящие объекты. Однако в хорошую погоду они засекали воздушные армады Геринга уже в небе над Францией, что обеспечивало британским ПВО 20-минутное предупреждение. В тех условиях это имело огромное значение. В течение трехмесячной Битвы за Британию немцы потеряли почти половину своих боевых самолетов — 1882 машины из 4074. И хотя общие потери королевских ВВС были лишь немногим меньше (1547 машин), немцы лишились гораздо большего числа летчиков (544 английских пилота против более чем 3500 погибших и плененных немцев). В дальнейшем активность немецких ВВС в воздушном пространстве Британии резко упала и со временем сошла на нет. Этому помогла новая радарная сеть Chain Home Low, где уже применялись вращающиеся антенны, испускавшие полутораметровые радиоволны. А с 1941 года работающие на 50-сантиметровых волнах радиолокаторы появились и на кораблях королевского флота. Битва за Британию была выиграна, хотя и очень дорогой ценой.

Хюльсмейер предлагал устанавливать такие приборы на кораблях, чтобы предупреждать столкновения в условиях скверной видимости. Позднее он даже придумал устройство для автоматической оценки расстояния до объекта по углу наклона приемной антенны, но так его и не сделал. Да и сам телемобилоскоп проработал недолго. Им не заинтересовались ни пароходные компании, ни моряки кайзеровского флота. Общее мнение сводилось к тому, что о сближении судов достаточно сигнализировать гудками и что аппаратура Хюльсмейера сложна, не слишком надежна и практически бесполезна. Не помогло даже то, что на испытаниях в Голландии прибор показал очень приличную дальность в 3 км. Летом 1905 года изобретателю отказала в поддержке и фирма Telefunken, после чего он поставил крест на своем детище. Хюльсмейер дожил до 1957 года, запатентовал 180  изобретений, но к  своей первой работе больше не возвращался. Впрочем, когда после Второй мировой войны весь мир убедился в возможностях радиолокации, Хюльсмейер был признан на родине выдающимся изобретателем.

Конечно, сейчас ясно, что никто не смог бы сконструировать настоящий радар на базе радиотехнологии первого поколения, основанной на искровых генераторах и когерерах или магнитных детекторах. Хюльсмейера осенила великолепная идея, но без мощной вакуумной (а   потом и твердотельной) электроники она обещала немногое — в этом германские военно-морские эксперты не ошиблись. Потомкам остался лишь его прибор, выставленный ныне в Немецком музее в Мюнхене.

За океаном

Осенью 1922 года Альберт Хойт Тейлор и Лeo Янг из Лаборатории авиационной радиотехники ВМФ США засекли с помощью радиоволн проходившее по Потомаку деревянное судно. На одном берегу стоял передатчик с антенной, непрерывно излучавшей волны длиной 5 м, а на противоположном — приемник. Когда корабль оказывался между приборами, приемная антенна получала два сигнала — прямой и отраженный. В результате интерференции исходное излучение модулировалось по амплитуде, и на ровный тон принимаемого сигнала накладывались помехи. Подобно прибору Хюльсмейера, это был не локатор, а всего лишь детектор.

Тейлор и Янг представили заявку на продолжение своих работ, но одобрения не получили. Через год Тейлор стал начальником радиоотдела свежеучрежденной Лаборатории военно-морских исследований (Naval Research Laboratory, NRL), и ему пришлось заниматься совсем другими проектами. Однако летом 1930  года его ассистент Лоуренс Хайленд выяснил, что с помощью радиоволн можно обнаруживать самолеты. Это случилось по чистому везению: между антеннами передатчика и приемника находилось летное поле. Тогда-то Тейлор и убедил начальство в необходимости работы над интерференционными детекторами. Этими приборами в NRL занимались три года, а потом (по причине явной неудачи) принялись за настоящие радиолокаторы, принимающие отраженные от объекта радиоимпульсы. Созданный под руководством Роберта Пейджа первый экспериментальный импульсный радар испытали лишь в 1936 году. В июне он отловил самолет с 40-км дистанции.


В 1917 году великий Никола Тесла в интервью, опубликованном в весьма уважаемом журнале The Electrical Experimenter, в целом вполне правильно сформулировал принцип радиолокации и особо отметил, что этот метод позволит отслеживать положение и скорость движущихся объектов. Правда, Тесла полагал более перспективным использование стоячих волн (в этом он ошибся), однако допускал и применение радиоимпульсов. Сам он в этом направлении не работал, но через много лет его идея нашла последователя в лице французского радиоинженера Эмиля Жирардо, который в 1934 году запатентовал прибор для радиолокации. Год спустя он установил свой прибор на «Нормандии» — самом большом трансатлантическом лайнере того времени. В 1939 году группа Жирардо смонтировала первую во Франции станцию радарного наблюдения за воздушным пространством, предупреждавшую силы парижской ПВО о немецких налетах. В июне 1940 года, перед самым падением Парижа, французы уничтожили свою аппаратуру, чтобы она не попала в руки врага. На фото — антенна первого американского серийного радара SCR-268 с дальностью обнаружения 35 км.

В последующие годы развитие радиолокационной аппаратуры в США заметно ускорилось, но на оперативное дежурство она встала только после начала Второй мировой: на военных кораблях в 1940 году, на сухопутных постах ПВО - с зимы 1941-го. Как раз тогда американские военные и изобрели слово «радар», это была аббревиатура RAdio Detection And Ranging (обнаружение и оценка дальности с помощью радио).

Немецкие достижения

В числе пионеров радиолокации немало немецких ученых. Особое место занимает блестящий радиоинженер и изобретатель Ханс Эрик Хольманн, на счету которого более 300  патентов. В 1935  году он запатентовал многорезонаторный магнетрон, способный генерировать мощное излучение сантиметрового диапазона.

Более простые версии магнетрона еще в 1920-х были разработаны в нескольких странах, в том числе и в   СССР  - харьковскими радиофизиками Слуцкиным и Штейнбергом. Но Хольманн не сумел стабилизировать излучение по частоте, поэтому немцы в конце 1930-х предпочитали более устойчивые, хотя и менее мощные клистроны.

В Германии были выполнены и первые эксперименты, направленные на создание импульсных радиолокаторов военного назначения. В 1933 году их начал физик Рудольф Кунхольд, научный директор Института технологий связи германских ВМС. Он работал с сантиметровыми радиоволнами, а в качестве их источника пользовался изобретенным в 1920 году триодом Баркгаузена-Курца, дававшим излучение мощностью всего 0,1  Вт. Уже в сентябре 1935 года Кунхольд продемонстрировал главкому ВМФ адмиралу Эриху Редеру отлично действующий радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х в Рейхе на его основе были созданы оперативные радиолокаторы - Seetakt для флота и Freya для ПВО. Чуть позже немецкие инженеры сконструировали радиолокационную систему управления огнем Würzburg, первые образцы которой поступили в армию и ВВС в 1940 году.



Итак, немецкие разработчики радиолокаторов могли похвалиться немалым числом технических достижений. Однако немцы принялись пользоваться ими позднее англичан — правда, не по вине инженеров. Поначалу Гитлер и его окружение верили в блицкриг, а радар считали в основном оборонительным средством. Локаторы системы Freya по ряду параметров даже превосходили британские радары, но в начале войны у немцев было лишь 8 таких станций, и в  ходе битвы за Британию они не смогли в полной мере отследить действия английской авиации. С 1934 года радиолокацией занялись и в СССР. Тем не менее к началу войны с Германией у советских военных практически не было наземных РЛС ПВО, а к испытаниям авиационных РЛС серии «Гнейс» они приступили только в 1942 году.

Лучи смерти

К 1935 году в Германии, США, СССР и Франции уже были серьезные наработки по радиолокации. У Великобритании же не было ничего достойного. Тем не менее, задержавшись на старте, на финише британцы обогнали всех.

Летом 1934 года в Англии прошли воздушные маневры, продемонстрировавшие, что у страны нет эффективных методов защиты от вражеских бомбардировщиков. Тогда-то в министерстве авиации и вспомнили о периодически поступающих заявках на создание устройств генерации лучей, смертельных для экипажа атакующего самолета. Чиновники пообещали премию в £1000 тому, кто сконструирует прибор, способный с расстояния 100 м убить излучением овцу. Страсти подогрела газета New York Sun, поведавшая миру, что Никола Тесла изобрел аппарат, способный сбить 10 000  боевых самолетов с расстояния 250 миль. Самое интересное, что это не было фантазией журналистов: Тесла действительно выступил с таким нелепым анонсом, который, вероятно, следует списать на то, что великому изобретателю уже было под 80.


Британцы приступили к разработке радара всего за четыре года до начала боевых действий. При этом они начали с совершенно фантастического проекта, не имевшего ни малейшего шанса на реализацию. Однако у них хватило проницательности рассмотреть в нем рациональное зерно, которое проросло в первую в мире систему национальной радарной защиты. В хорошую погоду радиолокационные станции Chain Home засекали немецкие эскадрильи в небе над Францией за 20 минут до их появления. В тех условиях это имело огромное значение.

Директор Исследовательского управления министерства авиации Генри Вимперис этой ахинее не поверил, но в январе 1935  года все же попросил суперинтенданта отдела радио Национальной физической лаборатории Роберта Уотсона-Уатта (кстати, прямого потомка изобретателя паровой машины Джеймса Уатта) подумать об излучателе электромагнитных волн, поражающих человека с расстояния в несколько километров. Тот сомневался, что это возможно, но обещал заняться проблемой и поручил своему сотруднику Арнольду Уилкинсу выполнить необходимые расчеты. Уилкинс подтвердил выводы шефа, но на этом не остановился. Как и многим радиоинженерам, ему было известно, что летящий самолет создает помехи коротковолновым радиосигналам. Уилкинс прикинул, можно ли поймать радиоволны, отраженные от корпуса самолета, и, к своему немалому удивлению, получил положительный ответ, о котором Уотсон-Уатт доложил начальству. Оно отозвалось с необычайной для английской бюрократии скоростью и приказало немедленно проверить идею на практике.

Как Британия стала островом

Уилкинс не имел времени для изготовления хорошего генератора радиоимпульсов и в заданные сроки успел лишь собрать приемник, соединенный с катодной трубкой. Источником сигналов стал антенный комплекс Би-би-си в Давентри, вещавший на 49-метровых волнах, которые излучались в пучке с угловой шириной 30°. Во время испытаний радиосигналы отражались от двухмоторного бомбардировщика -биплана «Хейфорд», кружившего на 3-километровой высоте. Это был радиоинтерференционный детектор, сходный с тем, что несколькими годами ранее сделали американцы. 26 февраля 1935 года он засек самолет с расстояния 8 миль (около 13 км), и Уотсон-Уатт произнес вошедшую в историю фразу: «Британия опять стала островом!»



Дальнейшее было делом техники и финансирования. Уже в мае англичане построили на берегу Северного моря секретную лабораторию для калибровки и испытания настоящей радиолокационной аппаратуры импульсного действия. 17 июня Уотсон-Уатт, Уилкинс и вошедший в их команду Эдвард Боуэн с помощью новых приборов отловили пролетавший в 27 км гидросамолет, а   в  ходе дальнейших испытаний увеличили радиус локации до 65 км. В сентябре британское правительство дало добро на разворачивание пяти первых станций радарной сети, а в декабре казначейство выделило на это очень солидную для того времени сумму в £60 000. Технический прогресс не уступал темпам финансовых вливаний - в 1936  году команда Уотсона-Уатта уже отлавливала самолеты на дистанции 150 км. А  17 августа 1937 года англичане успешно опробовали авиационный бортовой радиолокатор для отслеживания морских целей, сконструированный Боуэном.

В начале 1937 года английские ПВО располагали семью радиолокационными станциями на юго-восточном побережье. В сентябре эти посты перешли на круглосуточный режим. Перед началом Второй мировой у англичан было уже 20 станций, интегрированных в единую сеть, перекрывавшую подлет к Британским островам со стороны Германии, Голландии и Бельгии. Так явно невыполнимое генерирование лучей смерти обернулось разработкой, которая помогла Великобритании выстоять в первые критические месяцы немецких бомбардировок.
Автор:
Первоисточник:
https://www.popmech.ru/weapon/11392-luchi-smerti-i-vsevidyashchee-oko-radar/
16 комментариев
Объявление

Редакции "Военного обозрения" срочно требуется корректор. Требования: безупречное знание русского языка, исполнительность, дисциплинированность. Обращаться: sv@vo-media.ru

Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. тасха
    тасха 29 октября 2017 07:05 Новый
    +3
    В одной из книг о "Битве за Британию" читал, что Геринг отдал приказ люфтваффе бомбить радарные станции англичан, но не понимая важность радаров, не довёл дело до конца. Удалось разрушить несколько локаторов, после чего немцы перешли к более привычным целям - аэродромам, заводам, городам...
  2. zzdimk
    zzdimk 29 октября 2017 07:46 Новый
    +1
    Спасибо за интересную статью.
    1. ranger
      ranger 29 октября 2017 11:16 Новый
      0
      Цитата: zzdimk
      Спасибо за интересную статью.

      Присоединяюсь, взвешенное и грамотное изложение материала. Так держать... good
  3. XII легион
    XII легион 29 октября 2017 08:34 Новый
    +17
    Интересно
    Надеюсь будет продолжение
  4. амурец
    амурец 29 октября 2017 08:38 Новый
    +2
    К 1935 году в Германии, США, СССР и Франции уже были серьезные наработки по радиолокации. У Великобритании же не было ничего достойного. Тем не менее, задержавшись на старте, на финише британцы обогнали всех.

    С одной стороны, в этом виновата традиционная консервативность английских чиновников и успехи англичан в создании звукоуловителей. "С помощью бетонной «чашки» диаметром 8-10 метров и микрофона с ламповым усилителем и полосовым фильтром в тихую погоду можно было обнаружить приближающиеся бомбардировщики противника на дальности до 40 км." https://topwar.ru/108152-sistema-pvo-velikobritan
    ii-chast-1.html
  5. мичман
    мичман 29 октября 2017 09:40 Новый
    +3
    А 21 сентября 1941 года радар, установленный в н.п. Б. Ижора спас корабли КБФ от налета фашистской авиации. Тогда фашисты направили на Ленинград 386 бомбардировщиков. Но авиация КБФ отбила эти атаки. Фашисты потеряли 76 самолетов. Мой учитель Векслин И.М. был одним из создателей этой РЛС. В книге "История радиолокации" я рассказал об этом. Честь имею.
  6. bnm.99
    bnm.99 29 октября 2017 12:03 Новый
    +3
    Цитата: "Тем не менее к началу войны с Германией у советских военных практически не было наземных РЛС ПВО" - а как же РУС-1 и РУС-2?
    1. амурец
      амурец 29 октября 2017 13:46 Новый
      +2
      Цитата: bnm.99
      Цитата: "Тем не менее к началу войны с Германией у советских военных практически не было наземных РЛС ПВО" - а как же РУС-1 и РУС-2?

      К концу ВОВ : Так, если относительный рост производства
      станций дальнего обнаружения РУС-2 и РУС-2с в 1941 г. принять за 100%, то в 1942 г. он Глава пятая
      составил 106%, в 1943 г. – 136%, в 1944 г. –306% ив 1945 г. –588%.
      А перечень, приведенный ниже, показывает общее количество РЛС, выпущенных
      отечественной промышленностью к концу войны:
      РУС-1 .................................................
      ........................44
      РУС-2 (двухантенная)...................................
      ............12
      РУС-2 (одноантенная, автомобильная) ................132
      РУС-2 (одноантенная, разборная) .........................463
      Артиллерийская СОН-2от.......................................124
      Самолетные РЛС «Гнейс-2» и «Гнейс-2М» …......2311
      Самолетные РЛС «Гнейс-5» и «Гнейс-5М» ............241

      Кроме этих РЛС было выпущено некоторое количество корабельных станций серии
      «Гюйс» и ее модификаций – «Гюйс-1», «Гюйс-1М», «Гюйс-1Б», самолетных станций
      морского варианта «Гнейс-2М» и «Гнейс-5М» и большое количество самолетных
      ответчиков СЧ. Данных о развитии РЛС перед ВОВ нет.
      Данные взяты из книги М.М.Лобанов. "Развитие советской радиолокации."
    2. Falcon5555
      Falcon5555 29 октября 2017 14:28 Новый
      +5
      Ды, были у СССР работающие РЛС к началу войны.
      Кроме того, перечисление "Маркони и Попов" в начале статьи неправильно, поскольку доказано, что Попов был первый. Он первый выступал с публичными опытами по радио-передачам, первый публиковал сообщения в научной печати и первый заметил, что можно обнаруживать корабли радиолучами. Так что надо говорить - "Попов и Маркони", или просто Попов.
      Ещё ошибка: Würzburg и другие немецкие радары (кажется вплоть до конца войны) были метровыми, а не сантиметровыми, а в тексте все смешано в кучу. Немецкие инженеры ошиблись, полагая, что сантиметровые радары создать невозможно. Виноват и Гитлер, запретивший проводить исследования, не ведущие к быстрому результату. В результате немцы имели большие проблемы, поскольку метровые радары нуждаются в больших антеннах и обладают плохим разрешением. По видимому, немцы сперва не имели даже детекторов сантиметрового облучения, из-за чего много их подводных лодок нашли свою могилу в океане из-за внезапных бомбардировок с самолетов, вероятно оснащенных именно этими локаторами.
      1. амурец
        амурец 29 октября 2017 15:52 Новый
        +2
        Цитата: Falcon5555
        Ещё ошибка: Würzburg и другие немецкие радары (кажется вплоть до конца войны) были метровыми, а не сантиметровыми, а в тексте все смешано в кучу.

        Большой и малый Würzburg работали в дециметровом диапазоне.
        1. амурец
          амурец 29 октября 2017 15:57 Новый
          +1
          Цитата: амурец
          Большой и малый Würzburg работали в дециметровом диапазоне.

          А ещё есть брошюры по трофейной технике.
        2. Falcon5555
          Falcon5555 30 октября 2017 00:51 Новый
          +3
          Ну, хорошо, полуметровые волны - до полуметра. Ну и что? Англосаксы до сантиметров дошли.
          Правда, интересно, что у Würzburg были параболические антенны, а не решетки из полуволновых вибраторов, обычные для этих длин волн.
          1. амурец
            амурец 30 октября 2017 07:23 Новый
            +1
            Цитата: Falcon5555
            Ну, хорошо, полуметровые волны - до полуметра. Ну и что?

            Да нет, ничего. Просто диапазон Вюрцбурга называется дециметровым. У каждого диапазона частот свои особенности.
            Цитата: Falcon5555
            Правда, интересно, что у Würzburg были параболические антенны,

            Малый Вюрцбюрг- это станция орудийной наводки, на базе которой и был создан Большой Вюрцбург. Смотрите мой коммент выше.
            Приоритет англичан, в освоении сантиметрового диапазона никто не отрицает.
            А вот увлечение англичан звукоулавливателям и работы по акустике принесли англичанам успех совершенно в другой области, в вооружении ВМФ совершенными образцами гидроакустической аппаратуры.
  7. gregor6549
    gregor6549 1 ноября 2017 15:30 Новый
    0
    Потребность СССР в РЛС в годы войны покрывалась в основном за счет поставок РЛС из США и В/Британии по ленд лизу. Ограниченное количество отечественных РЛС поставленных промышленностью в войска особой погоды не делали. Серьезно вопросами создания средств радиолокации различного назначения правительство СССР озаботилось в 1943 г, когда был создан Совет по Радиолокации при Совете Министров СССР во главе с адмиралом Акселем Ивановичем Бергом. При этом послевоенные отечественные радиолокаторы представляли собой в основном копии трофейных и лендлизовских радиолокаторов, доработанные где это было возможно под отечественные компоненты. А с ними долгое время тоже была напряженка.
    1. gregor6549
      gregor6549 1 ноября 2017 15:52 Новый
      0
      Подробнее о развитии отечесвенной радиолокации здесь:http://www.vixri.ru/d/Lobanov%20M.M.%20_%20
      Razvitie%20sovetskoj%20radiolokacii.pdf
  8. Usher
    Usher 30 июля 2018 19:38 Новый
    0
    Несколько сумбурная статья, как будто собранная солянка из разных источников, одно и тоже повторяется.