К оглавлению К предыдущей странице
Первые опыты
В сентябре 1933 г. в ЦРЛ обсуждались итоги исследований и неудовлетворительные результаты испытаний экспериментального электроакустического звукоулавливателя, воспринимавшего из широкого спектра шумов самолета только наиболее интенсивную его часть – инфразвуковую. Участвуя в испытаниях и в обсуждении иx результатов, автор книги поделился с начальником отдела акустики ЦРЛ Б. Н. Можжевеловым мыслями о взглядах ГАУ на использование радиотехники для решения проблемы, которую не может решить акустика. Б. Н. Можжевелов с пониманием отнесся к вопросу и посоветовал обратиться к руководителю группы дециметровых волн ЦРЛ инженеру Ю. К. Коровину и предложить ему это задание.
В тот же день состоялось знакомство с Ю. К. Коровиным. Внимательно выслушав суть дела, он, подумав, сказал: «Если дирекция скажет «добро», я готов начать работы, убеждайте и настаивайте, я вас поддержу».
Так в короткие минуты был найден «общий язык» в понимании важности новой проблемы.
У читателей может возникнуть вопрос: чем объяснить, что молодой 26-летний инженер без длительных размышлений согласился на работы в новом направлении.
Объяснение этого следует из результатов испытаний, проведенных Ю. К. Коровиным и его сотрудниками летом 1933 г., аппаратуры ДЦВ, созданной для двухсторонней радиосвязи в пределах прямой видимости. Испытания аппаратуры, проведенные на антенном поле ЦРЛ под Ленинградом, показали: 1) наличие отражения радиоволн от поверхности земли, высот и холмов, которые окружали антенное поле, и о приходе в точку приема радиоволн с различных направлений, отраженных от возвышенностей, находящихся в секторе направленного излучения передатчика; 2) подтверждение сути квадратичного закона распространения УКВ (формулы проф. В. А. Введенского)1 и возможность практического использования эффекта переизлучения радиоволн для практических целей, в том числе обнаружения отражающих объектов и определения направления на них.
Так, опыты по радиосвязи на ДЦВ непредвиденно подготовили почву для опытов радиообнаружения самолетов и в октябре 1933 г. явились решающим фактором в принятии Ю. К. Коровиным предложения ГАУ.
1 ЦРЛ в Ленинграде. – Советское радио, 1973, № 9, с. 190–191.
Давая согласие на проведение опытов по радиообнаружению самолетов, Ю. К. Коровин имел в виду не только показать принципиальную возможность радиообнаружения самолетов и убедиться в этом практически, но и определить хотя бы примерно количественную сторону такого обнаружения. В приближенном расчете Ю. К. Коровина, связывавшем мощность излучения, чувствительность приемника, усиление передающего и приемного зеркал и расстояние до самолета, наибольшую неопределенность представляла величина отражательной поверхности самолета или его эффективная площадь рассеяния. Пределы чувствительности приемника были известны из опытов по радиосвязи, выполненных летом 1933 г. Результаты наблюдений отражательных свойств ДЦВ и расчета укрепили интуитивное ожидание успеха опытов по самолету.
Следует отметить, что согласие главного инженера отдела приемной аппаратуры ЦРЛ В. И. Сифорова на проведение опытов по самолету было основано на результатах изучения распространения ДЦВ и на приближенном расчете Ю. К. Коровина.
Директор ЦРЛ Д. Н. Румянцев не был специалистом в области акустики и радиотехники, но, понимая важность и государственное значение намечаемых работ, дал согласие принять задание ГАУ НКО на проведение исследований по радиообнаружению. Свое решение директор мотивировал весьма четко, заявив: «Если мы (ЦРЛ. – М. Л.) в течение нескольких лет не решили важную для ПВО проблему обнаружения самолетов с помощью акустики, то какое у нас право оставаться в долгу у государства, партии и народа и не взять на себя обязательство попытаться решить эту проблему радиотехникой?»
Эти «золотые слова» на заре советской радиолокации, сказанные старым коммунистом, опытным хозяйственником и руководителем, прозвучали пророчески в противовес неверию и скептицизму некоторых ученых и радиоспециалистов.
В октябре 1933 г. между ГАУ и ЦРЛ был заключен договор, явившийся первым в Советском Союзе юридическим документом, положившим начало планомерным научным исследованиям и опытно-конструкторским работам по радиообнаружению, и первым документом систематического финансирования таких работ2.
2 ЦГАСА, ф. 20, оп. 41, ед. хр. 70, л. 72 – 146,
Проведение опытов и последующих исследований и разработок Д. Н. Румянцев возложил на отдел приемной аппаратуры ЦРЛ, начальником которого был Н. А. Краюшкин, главным инженером – специалистом по радиоприемным устройствам В. И. Сифоров (чл.-кор. АН СССР). В военно-морской лаборатории этого отдела, возглавлявшейся М. Е. Стариком, работала группа исследователей техники дециметровых волн в составе Ю. К. Коровина, В. А. Тропилло, студентов-вечерников С. Н. Савина и В. В. Елизаровой и техника А. Треумнова. Этой группе под руководством Ю. К. Коровина и были поручены подготовка аппаратуры и проведение опытов по самолету.
Для проведения опытов по самолету Ю. К. Коровин использовал аппаратуру двухсторонней связи на ДЦВ и внес в нее только те изменения и дополнения, которые были необходимы для опыта. В состав аппаратуры входили: радиопередатчик непрерывного излучения, работавший на волнах 50–60 см, мощностью 0,2 Вт, суперрегенеративный приемник и параболические зеркала-антенны диаметром 2 м. Генераторные лампы для этой аппаратуры были созданы В. А. Тропилло и Ю. А. Кацманом (Ленинградский электротехнический институт ЛЭТИ).
В декабре 1933 г. были завершены все подготовительные работы, и аппаратура была перевезена на территорию Гребного порта у Кроншпица Галерной гавани Ленинграда. Вначале для достижения лучших результатов опыта аппаратура настраивалась по плоским отражающим металлическим экранам в виде алюминиевых дисков разных размеров, латунной сетки (экрана), которые служили своеобразными эталонами для определения качества настройки и эффективности аппаратурного комплекса. Метод определения предельной дальности обнаружения основывался на прослушивании пульсации принимаемого сигнала, исчезающего за порогом чувствительности слуха. Момент прекращения слышимости пульсаций фиксировался довольно точно, но судить о расстоянии между радиоаппаратурой и отражающим экраном без фактического его измерения на местности, конечно, было невозможно.
После подготовительных работ были начаты опыты по обнаружению гидросамолета. Излучающая аппаратура размещалась на берегу, а приемная на льду сначала в 20 м от берега, а затем в 10 м от излучающей аппаратуры. Согласно договору с ГАУ испытания по самолету должны были закончиться в декабре 1933 г. Однако неблагоприятные погодные условия, недостаточная толщина и прочность льда у побережья Финского залива не позволяли провести опыты с гидросамолетом, установленным на лыжи.
Наконец 3 января 1934 г. погода улучшилась, и долгожданный опыт был проведен. Пробег гидросамолета по льду и взлет впереди приемно-излучающей аппаратуры с одинаково ориентированными зеркалами в пространстве давал возможность прослушивать интерференцию излучаемого и отраженного сигналов.
Проведенный интереснейший эксперимент убедительно подтвердил, что электромагнитные волны не только отражаются от самолета, но и могут быть приняты наземным радиоприемным устройством. Умозрительные предположения относительно характера выходного сигнала приемника приобрели качество физического явления. Эффект Доплера наблюдался впервые в диапазоне ДЦВ в таких масштабах расстояний, что служил практическим доказательством возможности обнаружения самолетов, следовательно, ориентация на радиотехнический метод обнаружения самолетов была правильной и перспективной.
В отчете ЦРЛ «Пеленгация самолетов на ДЦВ», направленном 14 февраля 1934 г. в ГАУ, Ю. К. Коровин так формулировал первые итоги своей работы:
1. Пеленгация самолетов на дециметровых волнах возможна при высокочастотных мощностях порядка десятков ватт и волне 10–20 см на расстоянии 8–10 км. Вывод основан на результатах, полученных с мощностью 0,2 Вт на волне 50 см.
2. При мощности в антенне 0,2 Вт и длине волны 50 см расстояния до обнаруживаемого самолета составляли 600–700 м.
3. Пеленгация элементарных поверхностей (диска диаметром 25 см) получена при той же мощности и той же волне на расстоянии 100 м. Опыты с элементарными поверхностями позволяют ориентировочно подсчитать эффект отражения, даваемого сложными зеркалами (самолетами).
В последующие дни января Ю. К. Коровин совместно со своими помощниками провел еще ряд летных наблюдений и собрал достаточный материал для уяснения недостатков использованной аппаратуры и путей дальнейшего ее совершенствования. Значительным недостатком аппаратуры, примененной в опытах по самолету, было отсутствие возможности быстрого и плавного вращения обоих зеркал в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По этой причине отраженные от самолета сигналы принимались только в небольшом промежутке времени пересечения им зоны облучения, характеризовавшейся диаграммой направленности зеркала передатчика. Слежение за самолетом было невозможным. В зависимости от курса самолета продолжительность приема отраженного сигнала менялась от нескольких секунд до нескольких десятков секунд.
Отчет ЦРЛ (подлинник)
В процессе опытов была замечена также и трудность ослабления прямого сигнала до величины, при которой положение рабочей точки на амплитудной характеристике суперрегенеративного приемника обеспечивало максимальную чувствительность при приеме отраженного сигнала. Здесь было очевидное противоречие требований. Для синхронного вращения зеркал надо было расположить их рядом на одной штанге, но это резко увеличивало бы прямой сигнал, ослабить который можно было бы только экранировкой и компенсацией с помощью специально управляемых экранов (компенсаторов), меняющих амплитуду и фазу сигнала передатчика, подаваемого на приемный вибратор для компенсации прямого сигнала. Таким казался в то время дальнейший возможный путь решения задачи.
Другое направление выяснилось в ходе опытов. При выключенной модуляции также наблюдались пульсации характерного шума при приеме сигнала от движущегося экрана, а при приеме от самолета прослушивались низкие частоты. Следовательно, можно было вместо суперрегенератора использовать детектор в схеме тормозящего поля, у которого линейная часть амплитудной характеристики на несколько порядков больше, чем у суперрегенератора. При подаче на такой детектор прямого сигнала достаточной величины можно было эффективно преобразовывать весьма слабый отраженный сигнал в напряжение низкой частоты, определяемой эффектом Доплера. Эта схема представляла собой, по существу, супергетеродинный приемник, в котором промежуточная частота была переменной в полосе низких частот, определяемых скоростью и курсом самолета. Это направление было положено в дальнейшем в схему эскизного проекта радиопеленгатора самолетов на ДЦВ. Схема приемника в этом случае давала возможность размещать передающее и приемное зеркала в непосредственной близости друг от друга, не боясь, что прямой сигнал будет подавлять приемник. В то время еще не было видно всей трудности борьбы с микрофонным эффектом в этой схеме.
Выводы и предложения ЦРЛ по дальнейшему развертыванию работ были рассмотрены и утверждены в ГАУ1.
Опыты ЦРЛ в январе 1934 г. явились фактическим началом советской радиолокационной техники, ее рождением и исходной вехой последующего блистательного развития.