Я.И. Колтунов
Доклад на семинаре по радиолокации Стратосферной секции (Отделения подготовки ракетных и космических полётов) Авиационного научно- технического общества студентов (АНТОС) Московского Авиационного института (МАИ) 11.10.1946 г. Докладчик Колтунов Я.И.
1. Общая характеристика и пути развития немецкой радиолокационной техники.
2. Радиолокационные станции немцев до 1943 года.
3. Развитие теории и техники сантиметровых радиоволн в Германии.
4. Германские методы борьбы с радиолокационным станциями.
5. Поглощающие покрытия – защита от радиоволн.
6. Германские радиолокационные лампы.
7. Германская радиолокационная измерительная техника.
8. Применение радиолокации на немецких ракетах.
9. О применении радиолокации для изучения космических тел.
Из доклада «Основные принципы радиолокации» вы познакомились с основами радиовидения.
В Германии радиолокация начала широко развиваться со середины 30-х гг. ХХ века.
Немцы также поняли, что радиолокация может стать грозным боевым оружием. Они, готовя новую войну создавали новые типы секретного оружия, которые можно было бы неожиданно обрушить на противника, подавить его неизвестностью и разгромить. Одним из таких типов оружия была радиолокация.
В середине 30-х годов в Германии при различных институтах работали отдельные группы ученых, которые вели исследования в области радиолокации. В конце 30-х годов при комиссии по электротехнике была создана комиссия по радиолокации.
Исследования по радиовидению до 1938-39 гг. велись, главным образом, по применению диапазона метровых и дециметровых волн.
Первые радиолокационные станции испытывались немцами на кораблях военно-морского флота. Уже в 1939 г. на немецком карманном линкоре «Граф Шнее», затопленном вь начале второй мировой войны у устья реки Ла-Плата, работала хорошая радиолокационная станция на волне 60 см.
К началу второй мировой войны немцы подготовили значительное количество радиолокационных станций метрового и дециметрового диапазонов.
Работам в области сантиметрового диапазона длин волн немцы придавали не особенно большое значение.
Они были уверены, что их радиолокаторы опередили по качеству вражеские. Немцы заключили это из того, что некоторые образцы английских радаров, захваченные ими в Дюнкерке и на оккупированной территории Франции по качеству значительно уступали их радиолокаторам.
В самом же деле, англичане оставили уже устаревшие радары; сами же вели работу по созданию широкому распространению радаров, работающих на сантиметровом диапазоне радиоволн. К середине 1942 г. они создали радары и измерительную аппаратуру для сантиметрового диапазона.
Одна из новейших серийных английских самолётных радиолокационных станций Н2S в феврале 1943 г. попала в руки немцев – немцы сбили английский бомбардировщик, снабжённый ею.
Станция Н2S представляла собой новейшее достижение английской радиолокационной техники того времени.
Н2S работала на волне 9 см. Передатчик её посылал узким пучком сигналы на землю. Отражённые импульсы создавали на экране электронно-лучевой трубки условную карту местности, над которой летел самолёт.
Благодаря этой и другим сантиметровым станциям, англичане и американцы повысили точность бомбёжек в Германии в несколько раз, они независимо от условий полёта, состояния погоды, пользуясь специальными локационными картами «Gее», могли точно выводить самолёты на цель и применять уплотнённые бомбёжки при которых над целью в течение часа проходили свыше тысячи тяжелых бомбардировщиков.
Немцы стали терпеть ощутимые потери. В июле 1943 г. за 4 ночных налёта бомбардировщики англичан, снабженные Н2S, уничтожили три четверти одного из крупнейших городов Германии – Гамбурга.
Через некоторое время после захвата Н2S немцы на сбитых самолётах нашли радары 3-х сантиметрового диапазона Н2Х-А (APS-15) и станции SCR-720 и А 1-Мк VIII- для обнаружения другого самолёта на расстояние до 10 км.
Всё это ясно показало немцам, что они намного отстали в области сантиметровой техники от англичан и американцев и заставило их лихорадочно конструировать и пытаться выпускать в широком масштабе локаторы сантиметрового диапазона.
Для организации и планирования работ в области сантиметровой техники при главной Комиссии по электротехнике 28.02.1944 г. была создана Особая комиссия по радиолокации в Германии.
Задача комиссии была ликвидация отставания от противника в области радиолокации.
При Особой комиссии были созданы 14 рабочих комиссий, которые занимались созданием особых приборов.
Перечислю комплекс вопросов, разрабатываемый рабочими комиссиями:
1) «Сантиметровая техника»,
2) Станции сверхдальнего обнаружения и кругового обзора,
3) Станции обнаружения самолётов,
4) Станции наводки зенитной и корабельной артиллерии,
5) Станции для управления подвижными соединениями,
6) Самолётные приборы обнаружения и стрельбы,
7) Приборы опознавания,
8) Приборы радиолокационной разведки и помехи,
9) Маскировка, дезориентация и применение металлизированных лент,
10) Испытательные и измерительные приборы,
11) Сантиметровые лампы,
12) Самолётные радиолокационные антенны,
13) Техника дальнего управления с земли,
14) Техника дальнего управления с самолёта.
Особая комиссия запроектировала массовое изготовление радиолокаторов:
- обнаружения работы других радиолокаторов – 4000 штук,
- наземных на волне 9 см. 450,
- самолётных на волнах 9 и 3 см. 500,
- корабельных на волне 9 см. 1200,
- береговой обороны на волне 9 см. 300.
Разработками в области радиолокации в Германии (до окончания Великой Отечественной войны) занимались около 8000 крупных специалистов, имеющих учёную степень. На развитие радиолокации немцы тратили ежегодно около 1 млрд. марок.
Особая комиссия по радиолокации быстро продвинула немецкую сантиметровую радиолокационную технику.
Но потерю времени немцы уже не смогли наверстать.
Несмотря на то, что им удалось создать ряд первоклассных конструкций сантиметровых радиолокаторов, начать их массовое производство и противопоставить радиолокации союзников немцы не успели.
Германия потерпела поражение.
Теперь мы постараемся вкратце изложить достижения в области радиолокации, полученные в Германии.
Ещё до начала 2-й мировой войны немцы создали радиолокационные станции метрового и дециметрового диапазонов для кораблей военно-морского флота, для обнаружения самолётов и орудийной наводки.
Для обнаружения самолётов немцы применяли станции типа «Фрейя». Антенная система, состоящая из 3-х рядов по шести вибраторов в каждом смонтирована над кабиной управления.
Максимальная дальность этой станции – 150 км. «Фрейя» определяла дальность и азимут самолётов. Высоту их она не определяла
: по азимуту ± 0,250;
Точность её работы по дальности ± 0,5 км. на расстояниях до 100 км. и
± 1 км. – на расстояниях больших 100 км.
Мощность в импульсе - 25 квт.
Рабочие диапазоны: 1,9-2,5 м.
1,2-1,9 м.
2,4-4,0 м.
Малая дальность действия «Фрейя» не давала возможности привести в боевую готовность систему ПВО, так как время, в которое самолёты пролетают расстояние 120-150 км, незначительно.
Поэтому немцы реконструировали станцию «Фрейя», повысили её мощность и создали на её основе станции обнаружения сверхдальнего действия «Маммут» и «Вассерман».
Радиолокатор «Вассерман» позволял обнаруживать за 150 км самолёты, летящие на высоте 2-3 км над уровнем моря, а самолёты, летящие на большей высоте, - до 300 км.
Дальность прямой видимости, как известно, может быть приближённо определена по формуле dкм=Н0,5, где Н – высота полёта, км.
«Вассерман» определяет азимут, дальность и высоту самолётов с достаточно высокой точностью:
по азимуту ±0,250,
по дальности ± 1 км.,
по высоте /при углах места от 40 до 150/ ±0,70.
Передатчик «Вассерман» давал в импульсе 100 – 150 квт, а не 25 квт, как давала «Фрейя». Длительность импульса – 3-4 мксек.
Рабочий диапазон 2,0-2,5 м.
Аппаратура станции «Вассерман» - почти та же, что и у «Фрейя».
Станция «Маммут» отличалась от станции «Вассерман» другой конструкцией антенны. Антенны станций «Маммут» и «Вассерман» были громоздки, и, поэтому, неподвижны. Сектор обзора 100-1200.
Пучок излучения в этом секторе перемещался при помощи электрической коммутации антенн.
Большое количество станций сверхдальнего обнаружения немцы установили в Западной Европе, а затем в Румынии, Болгарии, Финляндии и на побережье Средиземного моря.
Для орудийной наводки немцы в 1939 г. в массовом порядке стали выпускать радиолокационные станции «Малый Вюрцбург», работающие в дециметровом диапазоне.
С 1940 по 1943 г. эти станции несколько раз реконструировались, снабжались приставками для защиты от радиопомех, повышалась их точность и упрощалась конструкция.
На вооружении армии к 1943 г. имелось 8 типов станции «Малый Вюрцбург».
«Малый Вюрцбург» - передвижная станция – обслуживала батарею от 4 до 8 зенитных орудий. Антенная система её представляла собой металлический параболоид диаметром 3 м, в центре которого находился передающий вибратор. Дальность действия её составляла 30 км. «Малый Вюрцбург» давал возможность определять азимут с точностью до 0,250, дальность – с точностью ± 30 м и угол места с точностью до 3/80. Мощность в импульсе была равна 8 квт. Длительность импульса -1,8 мксек. Рабочая волна 50-60 см для различных типов станций.
«Малый Вюрцбург» устанавливался на лафете зенитного орудия. Различные его модификации имели вес от 500 до 2000 кг.
Получаемые текущие координаты цели передавались на ПУАЗО.
Немцы изготовили свыше 6000 станций «Малый Вюрцбург» и широко снабжали ими батареи зенитной артиллерии. Так, например, до 1945 г. одна фирма «Телефункен» изготовила 4500 локаторов «Малый Вюрцбург».
После появления у немцев большого количества станций дальнего обнаружения англичане стали применять новую тактику налётов на Германию. Станции дальнего обнаружения не могли следить одновременно за несколькими группами самолётов и наводить на них свои истребители.
Поэтому немцы, несколько изменив конструкцию, увеличили диаметр рефлектора антенны с 3 до 8 м, создали стационарную станцию орудийной наводки «Большой Вюрцбург». Эта станция работала на волне 53-63 см с длительностью импульса в 2 мксек, имела дальность действия до 80 км. Её точность по дальности составляла ± 35 м, по высоте и азимуту равнялась ± 1/60.
Станция весила 12100 кг и устанавливалась на бетонном основании. Было изготовлено более 2000 станций «Большой Вюрцбург». Станция обслуживалась 6 операторами. Для удобства наведения немцы комбинировали работу 1 станции дальнего обнаружения «Фрейя» и 2-х станций наведения «Большой Вюрцбург», причём из последних одна применялась для наблюдения за самолётами противника, а другая – для наблюдения за своими истребителями. Но и такая комбинация не всегда была, особенно ночью и при большой облачности, достаточно эффективна. Поэтому очередной насущной задачей для немцев было создание самолётных станций ближнего наведения. К концу 1943 г. около 30 % истребителей, действующих против англичан и американцев, были снабжены приборами ближнего наведения. Так, к 1945 г. одна фирма «Телефункен» выпустила 8500 самолётных радиолокационных приборов.
В 1942 г. немцы на сбитом английском самолёте обнаружили и затем восстановили и исследовали самолётную станцию ASV, предназначенной для поиска с самолёта кораблей и подлодок. Немцы и ранее начали уже работы по созданию самолётных станций. Этот случай ещё более интенсифицировал их работу.
Были начаты крупные работы по созданию локаторов для грубого и точного поиска целей в воздухе для истребителей – охотников (ASV- Aircraft to surface vessel – самолёт против корабля), для возвращения самолётов на базу по маяку, для поддержания места в строю самолётов, для бомбовых прицелов, для обнаружения кораблей в море и выхода на цель, для предупреждения лётчиков об облучении их самолёта другой станцией, для радиоприцела при ведении стрельбы с самолёта и пр.
Были сконструированы и пущены в производство приборы типа «Лихтенштейн»: a, b, c, d, e, g, h, I, k, l.
Антенные устройства этих приборов были громоздки, снижали скорость самолёта и ухудшали обзор.
К 1945 г. фирма «Телефункен» выпустила 8000 приборов «Лихтенштейн». В основном, все локаторы типа «Лихтенштейн» работали на дециметровом и метровом диапазонах радиоволн.
Для опознования своих кораблей и самолётов немцы спроектировали в 1940 г. радиолокационный прибор Fug-25 «чужой – свой».
Передатчик Fug-25, после приёма кодированного запросного сигнала своей земной станции с длиной волны 53-63 см, который усиливался приёмником и приводил реле, подающее сигнал о запросе в кабину лётчика на соответствующую лампу щитка управления и подающее высокое напряжение на аноды ламп передатчика, на волне 1,91 м посылал ответный сигнал.
В дальнейшем немцы спроектировали несколько станций «чужой – свой», например, типа Fug-25А, которые немцы частично применили и для радионавигации. До 1945 г. одна фирма «Телефункен» изготовила свыше 100000 приборов опознавания «чужой – свой».
Кроме радиолокационных станций для самолётов и зенитных орудий, немцы изготовили ряд локаторов для своих надводных и подводных кораблей, танков, береговой обороны, ракет и пр. Например, для береговой обороны они применили видоизменённую станцию дальнего обнаружения типа «Фрейя». Эта станция работала на волне длиной 80 см с длительностью импульса около 3-х мксек. Точность её работы была:
по дальности - ± 100 м и
по азимуту ± 0,20.
Эта станция применялась для обслуживания береговых батарей.
На кораблях немцы до 1943 г., ставили, главным образом, станции, работающие на волне длиной 80 см. со средней мощностью 60 вт.
Дальность обнаружения такой станции:
берега – 40 км., крейсера – 17 км, торпедного катера - 5 км., перископа подводной лодки – 3 км.
Эти станции немцы устанавливали как на больших кораблях, так и на эсминцах и подложках.
Для обнаружения самолётов, на эсминцах немцы устанавливали станции, работающие на волне 50 см.с дальностью обнаружения самолёта до 70 км с точностью по дальности 3-4 км. и по пеленгу 6-80.
На подлодках немцы устанавливали станции FuMo-61 с дальностью обнаружения кораблей до 3 тыс. тонн – 7 км. Эти станции работали на волне 42-50 см. с мощностью в импульсе 25 квт. Они обнаруживали самолёты в 10-40 км.
Немецкие подлодки снабжались приёмниками для обнаружения работы радиолокационных станций. Торпедные катера снабжались локаторами самолётными типа «Лихтенштейн».
Таким образом, в начале войны радиолокация в Германии стояла на высоком уровне. В официальном отчете союзников об этом периоде войны: «Немцы имели хорошую надводную и самолётную сеть радиолокаторов, способную обеспечить ранее предупреждение о приближении, составе и расположении наших атакующих сил.
Германские радиолокационные станции орудийной наводки представляли собой реальную угрозу в начальных стадиях любой операции, в особенности же в условиях темноты и плохой видимости».
Агентурная и локационная разведка американцев и англичан собрала много сведений о состоянии немецкой радиолокации. Союзники подготовили и неожиданно обрушили на Германию радары сантиметрового диапазона.
Как мы уже говорили выше, немцы в начале 1943 г., после того, как захватили английские станции H2S, H2X и некоторые другие, начали широко развертывать работы по созданию станций работающих на сантиметровом диапазоне длин волн.
Немцы восстановили английскую станцию H2S, скопировали ёё и под названием «Роттердам» пустили в серию (15 шт.).
Большую часть работ Особая комиссия поручила фирме «Телефункен» и институту высокочастотных исследований.
Особая комиссия по радиолокации сделала свыше 400 заказов на различные образцы аппаратуры. Из общего числа заказов была выполнена лишь часть, а большая часть их находилась в стадии разработки или была закрыта в связи с наступлением Красной Армии после захвата H2S и H2X и до конца войны.
Немцы значительно продвинулись в деле создания аппаратуры сантиметрового диапазона для самолётных станций. Станция «Роттердам» работала на волне 9 см. с мощностью в импульсе 20 квт. Её дальность была равна 80 км. Вес равен 240 кг. Немцы вели работу по усовершенствованию станции «Роттердам» (H2S).
Они спроектировали станцию для наблюдения рельефа Земли в целях навигации и бомбометания – «Берлин-А» (Fug-224) (панорамный прибор). Эта станция работала на волне 9,1 см. Её вес был равен 180 кг.
Немцы, переконструировав антенну и ряд блоков, значительно уменьшили габариты и вес станции по сравнению с H2S. Но по качеству локатор «Берлин-А» значительно уступал H2S. Так его дальность при просмотре Земли была всего 13-15 км.
Другой самолёт этой станцией обнаруживался на расстоянии не более 5-7 км. Это явилось следствием того, что немецкие магнетроны по качеству значительно уступали английским.
Антенное устройство «Берлин-А» (4 штыря из диэлектрика) также не дало сразу желаемых результатов. После годичных испытаний немцы стали устанавливать на них антенну параболического типа, которую применяли англичане на H2S. Было изготовлено несколько модификаций панорамных приборов, например, «Берлин-С», весом в 107 кг., а по конструкции такой же как «Берлин –А», «Мюнхен», «Берлин №3», «Берлин – 1 А» с повышенной мощностью и меньшим весом по отношению к «Берлин-А».
Немцы скопировали и английскую станцию H2X, работающую в диапазоне 3 см. Они выпустили её в небольшую серию под названием «Меддо». Эта станция была предназначена для навигации и слепого бомбометания.
Немцы после длительных опытов в начале 1945 г. создали на базе «Берлин-А», хорошо работавшую станцию «Берлин –Д», действующую на волне 3 см. Для наводки самолётных пушек, немцы сконструировали приставку к прибору «Берлин-А» - «Пауке-S» (Fug-222).
Для истребителя, для направления его на вражеский бомбардировщик на котором работает радар H2S, немцы сконструировали приемник «Наксос», работающий на волне 9 см. Дальность действия «Наксос» - 30 км. На своих бомбардировщиках немцы применяли «Наксос» для защиты хвоста.
Первыой локационной станцией, работающей на волне 1,5 см., была станция «Эуле». Она предназначалась для установки на дневных истребителях для наводки пушек – являлась радиодальномером.
Сантиметровые самолётные станции позволяют без изменения направления полёта самолёта находить различные цели по дальности и угловому отклонению. Кроме того, узкая направленность излучения позволяла применять их в качестве артиллерийского прицела.
Антенны сантиметровых станций малы по габаритам и, поэтому удобно применимы на самолётах.
Так как сантиметровая техника в Германии лишь начала развиваться, а воздушный флот срочно требовал станции, могущие работать и при применяемых союзниками помехах, немцы разрабатывали одновременно радиолокаторы, работающие на волнах метрового диапазона, причём эти приборы для борьбы с помехами должны были иметь не одну, а несколько фиксированных рабочих волн.
Например, станция «FuG-218» имела 6 волн, «Лихтенштейн» (GN3) имел 6 волн в диапазоне от 2до 3 м. и т.п. Эти длинноволновые станции вполне могли применяться доля поисков и грубого пеленгования цели, но не годились для стрельбы.
Немцы снабжали свои самолёты и корабли приемниками «Атос» и «Вюрцрагге», для обнаружения работающих английских станций H2S и H2X и наведения на них. Продолжали немцы и работу по усовершенствованию средств взаимного распознавания.
Так, в августе 1944 г. был начат серийный выпуска прибора опознавания «Воббельбине – SN-2», работающего на волне 50-75 см. Он применялся главным образом для взаимного опознавания самолётов.
Немцы приступили к разработке опознавательного прибора, работающего в области сантиметровых радиоволн. Такой прибор обеспечил бы направленное опознавание. Седьмая рабочая комиссия работала также над созданием прибора опознавания с несколькими фиксированными волнами.
Особая комиссия продолжала вести работу по созданию корабельных станций. Как известно, условия распространения радиоволн над морем особенно благоприятны. Англичане и американцы снабжали свои суда, корабли эскорта и самолёты сопровождения радарами, работающими в метровом и сантиметровом диапазонах волн. Немецкие подлодки защищались от них двумя методами, именно: пассивным и активным.
Пассивный метод заключался в том, что на подлодке устанавливался разведывательный приёмник, например, типа «Ванце G-2», перекрывающий часть метрового диапазона волн (1,2-1,8 м.). Дальность действия «Ванце G-2»:
Самолёты летящие на высоте 150 м. – 35 км., 2 км. – 95 км..
Для наблюдения в сантиметровом диапазоне подлодки снабжались приемниками типа «Наксос ZX» (FuG 355), «Корфу» (FuG 353), «Тунис» и др.
При обнаружении самолёта лодка погружалась.
Активный метод нашёл оригинальное решение. Подлодка снабжалась специально сконструированным радиолокационным перископом. Например, радиолокационные перископы «Берлин П-1» и «Берлин П-2» работали на волне 9 см. и имели дальность до 10-20 км. Станции «Берлин V-1-D» «Берлин V-2-D» работали в трехсантиметровом диапазоне и применялись для той же цели. Был дан большой заказ (более 800 экз.) на их изготовление до 1945 г.
На эсминцах и крейсерах для обнаружения целей немцы стали применять приборы типа «Берлин К-1» (К-1Д), «Зеглер 1», работающие в сантиметровом диапазоне радиоволн. Для орудийной наводки немцы применяли на кораблях локаторы «Зеглер П», «Зеглер ПД», «Ретин», также работающие в сантиметровом диапазоне.
В качестве береговых станций немцы в последнее время войны применяли станции типа «Реннер» и «Барбара». Радиолокационная станция «Реннер», собранная из частей станции «Фрейя» (низкочастотный блок), «Малый Вюрцбург» (антенное устройство) и «Берлин А» (высокочастотные блоки) работала на волне 9 см. и была предназначена для наводки орудий береговой артиллерии.
«Барбара» отличалась от «Реннер» увеличенной конструкцией для антенного устройства, взятого из станции «Большой Вюрцбург».
Комиссия № 2 по станциям сверхдальнего обнаружения и кругового обзора разработала новые локаторы типа «Ягдалос» и «Форстхауз Z» на длине волны 9 см. по типу «Берлин А» с такой же дальностью, но с большей точностью.
В феврале 1942 г. тёмной ночью через Ламанш из Бреста прошли немецкие линкоры «Шарнхорст» и «Гнейзенау». В это время Ламанш считался непроходимым для судов, так как на обеих берегах стояли многочисленные батареи противника, снабженные радиолокаторами.
Линкоры безнаказанно прошли благодаря тому, что в это время немцы создали очень сильные помехи английским радиолокационным станциям, которые не дали возможности английским операторам установить координаты целей.
Обычно в качестве умышленных помех работе вражеским радиолокаторам применялись активные и пассивные помехи.
Активные помехи заключаются в использовании передатчиков, диапазон которых перекрывает диапазон радиоволн вражеского радара. В этом случае интенсивность отраженных собственных радиоволн радара обычно значительно меньше модулированных какой-либо частотой колебаний передатчика, благодаря чему отраженный импульс полностью или частично перекрывается и неразличим на экране электронно-лучевой трубки.
Но для того чтобы своих применять активные помехи, нужно знать характеристики вражеских и своих радиолокационных станций. Поэтому воюющие стороны создали различного типа разведывательные приемники, при помощи которых определялась длина волны вражеских радаров и широко использовали данные агентурной разведки.
Как говорилось, выше немцы захватили некоторые новейшие локаторы союзников. Для защиты от них немцы создали соответствующие конструкции мешающих приемников.
По подсчетам доктора Гюбнера, для создания надежных помех радиолокаторам передатчиками мощность по 100 Вт на площади 100х100 км., нужно иметь 240 передатчиков, а для защиты территории всей Германии от наблюдения со станций H2S и H2X нужно установить 300 тысяч передатчиков, которые потребовали бы 750 тысяч кВт электроэнергии.
Это, конечно, очень дорогой путь защиты, поэтому немцы одновременно применили и другой путь защиты своих локационных станций.
Англичанам были известны характеристики многих радиолокаторов немцев, благодаря хорошо поставленной разведке. Англичане также стали широко применять активные помехи.
Так как перейти за малый промежуток времени на сантиметровые диапазоны, котором менее страшны помехи, немцы не могли, они затратили около 1 млрд. марок на снабжение своих станций, работающих на метровом и сантиметровом диапазонах, приборами (приставками), которые позволяли работать на прежних диапазонах волн.
Для борьбы с активными помехами немцы строили локаторы, работающие на нескольких фиксированных волнах, например, с приставкой «Wismar» и приставку «Goldammer», работа которой основана на том, что отраженный от самолёта сигнал принимается при таких положениях вращающегося диполя, при которых включены трубки обзора и точного измерения дальности. Так как диполь расположен перпендикулярно относительно плоскости поляризации сигналов помехи, то он принимает только часть их и благодаря этому, помехи значительно ослаблены.
Пассивные помехи работе локаторов заключаются в использовании свойства рассеянных в достаточной концентрации в воздухе металлизированных «станиолевых» лент, определенного размера, отражать радиоволны.
Под защитой облака станиолевых лент первое время самолёты могли безнаказанно выполнять задание. Тогда немцы разработали приставки к локаторам «Малый Вюрцберг» - «Вюрцлаус», «Нюрнберг», «Тастлаус» и к другим станциям, которые позволяли работать локаторам даже в случаях, когда интенсивность отраженных сигналов от металлических лент в 6-10 раз превышала интенсивность отражённого импульса от самолётов.
Большинство приставок против пассивных помех использовало эффект Допплера –Эвершеда. В качестве пассивных помех немцы применили не отражающее облако металлизированных лент, а поглощающее.
Поглощение излучения земных станций достигалось путём применения около полуволновых металлизированных лент с разрезом посредине для включения сопротивления (станиолевая фольга наклеивалась на бумагу, частично покрытую слоем графита).
Немцы занимались и прямым уничтожением вражеских локаторов и объектов, которым они принадлежат, используя основной военный недостаток радиолокатора: радиолокатор, излучая импульсы (радиоволны), сам может явиться мишенью, так как враг, маскируясь, по показаниям своего разведывательного приемника, может приблизиться и уничтожить его.
Немцы для маскировки своих радиолокаторов применяли следующий метод. Применялась электронно-лучевая трубка «Блаушрифт», на экране которой принятое в течение небольшого промежутка времени удерживалось в течение часа или того времени, которое необходимо. Когда необходимые координаты установлены, изображение электрическим путем стирается в течение нескольких секунд и локатор вновь готов к работе. Обнаружить же работающий доли минуты, или даже минуты, радиолокатор очень и очень трудно.
Поэтому этот метод работы локаторов в дальнейшем будет значительно усовершенствован и, по-видимому, очень эффективен. В Особой комиссии по выше указанным проблемам работала рабочая комиссия №8 «Приборы радиолокационной разведки и помехи».
Наряду с развитием радиолокационных установок, немцы вели большие работы по «маскировке» от электромагнитных волн. Как и все другие волны (свет видимый, звук, и пр.), радиоволны, применяемые в радиолокации, также могут поглощаться, отражаться или пропускаться веществом, причем в разной степени.
Немцы выработали вещества и системы, частично поглощающие радиоволны или их отражающие. Как известно, абсолютно черные тела (условные) могут быть получены.
Немецкие исследователи при изучения поглощающих покрытий шли по двум путям.
Одни сравнивали локационные волны с видимым светом и искали аналогичные поглотители, наносимые тонким слоем на поверхность защищаемого объекта. Эти исследователи не учитывали, что при оптическом поглощении видимого света длина волны падающей радиации значительно меньше толщины слоя, что очень трудно технически получить при длинных волных.
Группа исследователей, занимавшаяся «оптическими» методами защиты после безуспешного применения однопленочных поглощающих слоёв перешла к целой стопке поглощающих слоёв непрерывно меняющейся плотности – «электрическому болоту» («Sumpf»).
Необходимость того, чтобы поглощающее вещество, применяемое для защиты, обладало бы рядом специфических отчасти противоречивых свойств, не дало осуществить метод «Sumpf». Это явилось следствием того, что вещества такого найдено не было.
Почти во всех случаях радиоволны, падающие на поверхность диэлектрика, частично отражаются от него. Локационная дальность, на которой возможно обнаружение Д ≡ Р0,125, где Р – мощность в импульсе.
Такая зависимость говорит о том, что дальность обнаружения сравнительно слабо меняется с изменением мощности в импульсе, а это в свою очередь говорит о том, что для эффективной защиты объекта от радиоволн нужно уменьшить его отражательную способность в сотни или даже тысячи раз. При этом необходимо ослаблять отражение не узкого, а возможно более широкого диапазона радиоволн. Частичная защита является очень дорогой и мало эффективной.
Резкие очертания и края объекта гораздо труднее защитить вследствие явления дифракции, чем большие плоскости, если волна не очень мала. В зависимости от угла падения радиоволны на поверхность защищаемого объекта, защитное действие также будет различно.
Таков краткий перечень задач, который нужно было разрешить.
Для решения этих проблем при Особой комиссии по радиолокации работала большая группа крупных учёных. Группа имела шифр «Schornsteinfeger» («Трубочист»). Эта группа добилась уменьшения отраженной мощности приблизительно в 400 раз в диапазоне волн 112-195 см. Такое уменьшение мощности дает уменьшение дальности обнаружения примерно в 2-4 раза.
В результате большого числа опытов по изучению отражения защищенной рубке подлодки некоторые участники группы предполагали, что для реальной подводной лодки дальность обнаружения можно снизить не больше, чем в 2 раза.
Вторая группа ученных, изучающих средства защиты, пошла по пути «электротехнических» методов. Эти методы состоят в том, что на расстоянии четверти длины волны падающей радиации от корпуса защищаемого объекта помещаются поглощающие слои из проволочных сеток с включенными сопротивлениями или из тонкой плёнки с большими поверхностными сопротивлениями (100-150 Ом) и др. Трудности изготовления таких слоев велики. Кроме того на них оказывают большое влияние физико-химические воздействия, которым подвергается защищаемый объект (вода, воздух и пр.).
Кроме этих недостатков, «электротехнические» методы защиты во всех исследованных случаях давали слишком большой коэффициент отражения.
Ряд других трудностей не дал возможностей немцам до 1945 года полностью решить проблемы защиты от радиоволн. Немцы указывали на возможности успешного комбинирования «оптического» и «электротехнического» методов защиты. К сожалению до сих пор известны лишь результаты по этому интереснейшему вопросу, имеющиеся по 1944 г. (Надо иметь ввиду, что доклад сделан в 1946 г. Прим. авт.).
Во всяком случае известно, что обнаружены немецкие самолёты, мосты и подлодки, снабженные защитными покрытиями от радиоволн.
Немцы в 1945 году уже наладили производство отражающих веществ. Так концерн «Фарбениндустри» в марте 1945 г. получил заказ на 2000 м2 поглощающего вещества под названием «Шорнштейнфегертехник».
Радиолампы, применявшиеся в радиолокационных станциях, чрезвычайно разнообразны: применялись и обычные приёмно-усилительные, генераторные, выпрямительные и др. и специальные сантиметровые лампы: резонаторные магнетроны, клистроны, мягкие румботроны и пр.
К радиолампам применявшимся в военном деле, предъявлялись повышенные требования:
1) они должны безотказно работать в тяжёлых механических и температурных условиях;
2) должны иметь большой срок службы;
3) должны быть взаимозаменяемыми (однотипные);
4) должны работать в дециметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн;
5) параметры ламп должны быть постоянны;
6) должны иметь малые габариты и веса;
7) должны иметь высокую прочность.
В современных ВОВ радарах число ламп достигало нескольких сотен, из них в высокочастотной головке работало лишь 1-5% от общего числа ламп в сантиметровом диапазоне.
Это отчасти говорит о трудности их изготовления.
Радиоламповая военная промышленность немцев стала широко развиваться с 1934 г. Пути её развития отличались от путей развития в других странах.
В германской военной аппаратуре широко применялись металлические лампы. Немецкая радиоламповая промышленность создала новую технологию штампованного стекла, спаев и пр.
Германские твёрдые стёкла могли работать нормально при температуре,достигавшей 3000С, тогда как наши и американские лампы в тот период работали ещё при температуре, равной или меньшей 1800С. Это позволяло укоротить выводы, уменьшить габариты, увеличить механическую жёсткость и улучшить характеристики ламп.
В Германии была полностью освоена технология плоских штампованных ножек. Воздушное охлаждение ламп, применённое на передвижных радиостанциях, позволило увеличить их мощность.
Чем меньше рабочая длина волны, тем меньше по величине размеры элементов контура и тем хуже их электрические свойства, тем худшее влияние оказывают выводы и соединительные провода лампы на её качество. Поэтому немцы разработали металло-керамические лампы для сантиметрового диапазона, в которых соединение электродов лампы с контуром осуществлялось без промежуточных элементов.
Высокая механическая прочность этих ламп позволяло свести до минимума расстояние между электродами. Технология метало-керамического спая впервые, насколько известно, была освоена в Германии.
Работа над импульсными магнетронами в Германии велась путём копирования англо-американских образцов и путём создания собственных конструкций. Последние перед окончанием ВОВ немецкие магнетроны по качеству были хуже магнетронов союзников. Настраиваемые импульсные магнетроны для изменения в некоторых пределах излучаемых длин волн немцы разработали лишь к 1945 г.
Клистроны в Германии освоены не были. Защитные разрядники в Германии давали коэффициент защиты 106 – 107, попадающая на вход приёмника при прохождении мощного импульса передатчика составляла 10-6 – 10-7 энергии импульса.
Измерительная аппаратура немецкой радиолокационной техники до 1943 г. развивалась, в основном, по путям освоения метрового и дециметрового диапазонов радиоволн.
С 1943 г. промышленность измерительной техники в радиолокации переключилась, в основном на сантиметровые диапазоны радиоволн.
Рабочая комиссия № 10 по измерительной технике за короткое время с 1944 г. сумела провести большую работу по обеспечению германской сантиметровой радиолокационной техники измерительной аппаратурой.
Для управления некоторыми типами своих ракет дальнего действия немцы также использовали радиолокацию. Наибольший интерес для нас представляе радиооборудование ракеты А-4 (V-2).
Для того, чтобы ракета А-4 попала в намеченную цель, немцы использовали в отдельности и в комбинациях друг с другом радиоуправление, автономное управление, автоматику без радиоуправления, но с кверинтегратором.
Каждый из этих способов обладает и преимуществами и недостатками. Так, например, автономное управление ракетой без радиосредств намного снижало точность попаданий, но в то же время было сравнительно безопасно, если не учитывать возможности применения самонаводящихся ракет – снарядов против А-4, так как наличие радиосредств радиоуправления предполагает и возможность радиопомех.
Ракета А-4 в последних осуществлённых модификациях имела максимальную дальность 420 км. Траектория её полёта могла быть разбита на три участка:
1) активный участок (двигатель работал до высоты 25-30 км);
2)полёт в стратосфере на высоте 30-80 км;
3) полёт в тропосфере Земли.
Управление и наведение А-4 проводилось на активном участке.
Опыты с управляемыми по радио ракетами велись в Германии с 1933 г
К 1939 г. были разработаны радиотелеметрические средства для дистанционного управления, а в 1941 г. – впервые применены на V-2.
Радиоуправление было необходимо для измерения скорости ракеты, для передачи команд выключения ракетного двигателя, для определения места падения ракеты и для управления полётом ракеты по курсу.
Для каждой функции радиоуправления предназначалась отдельная радиолиния (радиотропа), причём все они разрабатывались отдельными частями. Поэтому аппаратура была громоздкой и дорогой.
С 1944 г. немцы стали применять на ракетах А-4 аппаратуру, разработанную комплексным методом: путём объединения радиотроп, ранее предназначенных для раздельных функций. Были созданы новые комплексные системы: «Гавайя 2», «Циркель», «Эватор».
В первых модификациях радиоуправления А-4 применялась аппаратура, работающая на волнах ультракоротковолнового диапазона. Такая аппаратура была очень подвержена помехам, тем более, что долгое время немцы не предпринимали специальных мер по повышению помехоустойчивости.
В то время ряд специалистов –учёных предполагали, что при ведении групповой стрельбы ракетами, радиоуправление которых работает на различных длинах волн, создать помехи и перехватить ракеты и пр. очень мало вероятно.
А наиболее эффективный метод борьбы с ракетными бомбами- это выпуск навстречу бомбам самонаводящихся ракетных снарядов.
При существовавших методах маскировки, кодирования радиосигналов, при направленном радиоизлучении перехватить ракету в самом деле очень трудно.
В первых системах радиотелеметрического управления немцы использовали принципы радионавигации, именно, метод равносигнальной зоны. Т.е. ракета должна двигаться по строго определённому пути, задаваемому радиоустройством. В случае отклонения от этого пути приёмное устройство на ракете принимает соответствующий сигнал, перерабатывает его в приёмнике и в смесительном устройстве «Мишгерет», откуда поступает к рулевым машинкам, которые с помощью газовых рулей возвращают ракету в в нужное положениена заданной траектории полёта.
Равносигнальная зона задаётся работой радионавигационной линии «Гавайя 1 В – Виктория». Земной передатчик «Гавайя 1В» работал на УКВ в диапазоне 5,8 -
6,8 м.. Диаграмма излучения направлялась с некоторым смещением от «оси» траектории полёта (0,7о) в обе стороны попеременно (50 раз в сек).
Передающее устройство «Гавайя 1В» питало две антенны, отстоящие на расстоянии 35 длин волн (300 м) одна от другой, причём токи в антеннах были сдвинуты на 120.
Ось равносигнальной зоны не должна была быть сдвинута больше, чем на 0,0050. Источник переменного тока N= 15 кВт питал передатчик «Хазе», который давал равносигнальную зону. Затем энергия высокой частоты проводилась через устройство «Кабине», где измерялась мощность и коэффициент бегучести, к фазовому манипуляционному устройству «Пфад» и к антенне.
На борту ракеты для приёма равносигнальной зоны имелся приёмник «Виктория» и преобразователи «Мишгерет» и др.
Для выключения двигателя ракеты и для измерения скорости на земле размещались передатчик «Неаполь» и приёмное устройство «Салерис».
На борту ракеты, соответственно, помещались передатчики «Палермо» или «Хазе», модулятор «Хейде», служащий для выработки команды отсечки горючего, прибор маскировки «Хазум» и приёмопередатчик «Ортлер» - для измерения скорости.
Антенна передатчика «Хазе» давала узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и широкий раствор – в вертикальной. Это позволяло противнику обнаружить работу «Хазе» и создать помехи.
Поэтому немцы спроектировали и создали установку «Гавайя -2», у которой вместо создания равносигнальной зоны в плоскости по направлению полёта ракеты создавался ведущий луч, тоже представляющий собой равносигнальную зону.
Обнаружить такой луч было очень трудно. В системе «Гавайя -2» равносигнальная зона создавалась более короткими волнами, именно, сначала 50 см., а затем 20 см. Для получения узкого ведущего луча в параболическом зеркале антенного устройства измеряющий диполь помещался вне оси рефлектора. При вращении диполя вокруг оси рефлектора формировалась конусообразная диаграмма излучения с равносигнальной зоной, совпадающей с оптической осью рефлектора.
Немцы считали достаточной точностью попадание ракеты с радиотеле механическим управлением при дальности 250 км = ± 300 м по азимуту. Но обычно такая точность попаданий А-4 не достигалась.
Для определения скорости ракеты с помощью радиосредств использовался эффект Доплера.
Для определения места падения ракеты применялись радиолокационные станции (Немцы пытались применить простое радиопеленгование, но оно оказалось неточным на таких (200-300 км) расстояниях.).
Место падения ракеты было необходимо определять с точностью ± 300 м.
Сейсмические приборы не имели такой точности.
Поэтому немцы перешли к радиолокационным методам, которые по расчётам должны были дать большую точность.
До конца войны немцы не начали ещё выпускать локаторы для этой цели.
11 октября 1946 г. Я. Колтунов.
1) «Борьба с вражеской радиолокацией», пер. с англ., изд-во «Советское радио», Москва, 1946 г.
2) «Отчёты германской особой комиссии по радиолокации», Воениздат МВС СССР, М., 1946 г.
3) В.А. Доброхотов и В.И. Шумахер. «Немецкая радиолокационная техника», М.,1946 г.
4) В.И. Савельев. «Германские методы борьбы с радиолокационными станциями», М., 1946 г.
5) «Современное состояние теории и техники сантиметровых радиоволн в Германии» - пер. с нем. Чл. Корр. АН СССР А.И. Берга.
6) «Измерительная аппаратура в германской радиолокации» - составил по немецким материалам Ю.А. Зысин, М. 1946 г..
7) «Поглощающие покрытия как средство от радиолокационного обнаружения» - академик Б.А. Введенский, М., 1946 г.
8)»Об опытах по борьбе с обнаружением подводных лодок» - пер. с нем. А.И. Берга, М. 1946 г.
9) Л.А Котомина. «Германские радиолокационные лампы», М., 1946 г.
10) В.В. Мигулин. «Основные принципы радиолокации», М., 1945 г.
11) «Радар» - М., 1946 г.
12) «Радиолокационная война», отчёт, М., 1946 г.
13) «Радар в США», М., 1946 г.
14) «Элементы радиолокационной техники», М. 1945 г.
15) Н.И. Дорохов. «О радиолокационной терминологии», М.,1945 г.
16) П.А. Погорелко. «Методы манипулирования», М. 1946 г.
17) А.Н. Брейтберт. «Отметчики радиолокационных станций», М., 1946 г.
18) Л.Ю. Блюмберг. «Приём импульсных сигналов», М. 1946 г.
19) Б.А. Введенский и А.Г Аренбург. «Радиоволноводы», М, 1946 г.
20) С.А. Зусмановский. «Электронные лампы», М., 1946 г.
21) «Теория магнетрона», сб. переводов (По Бриусну), М.,1946 г.
22) Виноградов М.В. «Управление дальними ракетами», М. 1946 г.
В 1944 – 1945 гг. всё больше и больше стало появляться материалов по радиолокации и у меня возникла идея использовать радиолокаторы для определения движения, направления и скорости ветра в верхней атмосфере с помощью радиолокатора. Идея состояла в том, что метеорные тела даже мелкие, входя в атмосферу с большой скоростью (до 70 км/сек) взаимодействуют с частицами воздуха с выделением большого количества тепла, достаточного не только для нагрева этих частиц до температур в десятки тысяч градусов Кельвина, но и для ионизации. Таким образом, при вхождении метеорных тел в верхние слои атмосферы образуются метеорные следы, которые не сразу теряют свою энергию и свечение, но некоторое время сохраняются в атмосфере и даже дрейфуют в ней под действием имеющих место движений воздуха. Эти движения по сформулированной мною гипотезе о перекатывающихся под действием нагрева солнечными лучами и за счёт вращения Земли верхних слоёв атмосферы и их высвечивания с теневой стороны должны были существовать, следовательно их можно было зафиксировать с помощью радиолокаторов. В 1946 г. совместно с Сергеем Петровичем Капицей и группой членов Стратосферной Секции (Отделения) подготовки технического осуществления ракетных и космических полётов Авиационного научно-технического общества студентов (АНТОС) Московского авиационного института (МАИ) при прохождении Земли по орбите через метеорный поток Драконид (10.10.1946 г.) мы провели, по-видимому, впервые в СССР радиолокационные наблюдения за отражением радиолокационных импульсов от метеорных следов с помощью радиолокационной станции орудийной наводки СОН-2. Мы получили на экране электронно-лучевой трубки явные отражения от метеорных следов, что было хорошим приложением и дополнением к проводимой нами конференции по радиолокации Стратосферного Отделения АНТОС с 10 по 15 октября 1946 г. Эта конференция вызвала большой интерес студентов, преподавателей, учёных различных кафедр, факультетов и руководства не только МАИ, но и других учебных институтов и организаций. На конференции были заслушаны, кроме приведенного выше моего доклада 11.10.1946 г. «Развитие радиолокации в Германии», также доклады 10.10. и 15.10.1946 г. А.Ф. Плонского «Основные принципы радиолокации» и «Развитие радиолокации в Англии и США». Все эти доклады вошли в сборник «Путь в космос» №1 1946 г. трудов Стратосферного Отделения АНТОС МАИ.
При проведении экспериментов по засечке с помощью СОН-2 метеорных следов метеорного потока Драконид мы зафиксировали помехи с одного из направлений ориентации антенны СОН-2. Позже мы узнали, что одновременно с нами подобная идея использования радиолокационных станций возникла и у других учёных, которые также попытались независимо от нас засечь отражение от метеорных следов радиолокационных импульсов другой радиолокационной станции широкого обзора.
Материалы моего доклада «Развитие радиолокации в Германии» по мнению специалистов представляют не только исторический интерес, но и характеризуют ряд направлений развития радиолокационных средств и в настоящее время и их применения для исследований Большого Космоса, Луны, планет, комет, метеорных потоков с помощью наземных и космических устройств, для наблюдений из космоса за наземными, морскими и движущимися в атмосфере объектами, для наблюдения за тайфунами, торнадо, запусками ракет, обнаружении действующих на Земле и в космосе радиосредств, за так называемыми неопознанными объектами, в целях картографии, для определения движения материков, волн цунами, при разработке самолётов, кораблей и других объектов – «невидимок» для радиолокационных средств и т.д.
Наши доклады на конференции по радиолокации дополняли также материалы проведенных нами научно-технических конференций Стратосферного Отделения АНТОС МАИ по так называемой новой технике, как мы её понимали, в том числе: по подготовке и программам технического осуществления ракетных и космических полётов, изучению и освоению Космоса, по использованию атомной (ядерной) энергии для ракетных двигателей состоявшихся в 1945-1947 гг., по подготовке создания ионосферных самолётов транспортного и другого назначения.