К оглавлению         К предыдущей странице

Расширение исследований по радиообнаружению

С конца 1937 г. исследования по радиообнаружению в НИИ-9 получили еще больший размах и развитие. Часть малоперспективной и не обнадеживающей своими результатами проблемной тематики из плана исследований института сняли, а высвободившиеся силы подключили к работам по радиолокации. Этому мероприятию большую помощь оказал секретарь ЦК ВКП(б) и Ленинградского обкома А. А. Жданов.

К исследованиям но тематике радиообнаружения были привлечены лаборатории, возглавлявшиеся проф. Б. А. Введенским и А. Е. Сузантом. Изобретательская натура М. А. Бонч-Бруевича, его увлеченность поисками новых оригинальных схем решения проблемы в интересах ПВО, его последовательная и неослабная уверенность в конечном успехе проводившихся под его руководством работ увлекли Б. А. Введенского, и он стал ближайшим помощником научного руководителя НИИ-9 в этой области.

 

Было поучительно слушать беседы обоих профессоров и принимать в них участие, когда затрагивались различные научно-инженерные аспекты и способы их решений. В одной из таких бесед между учеными Б. А. Введенский раскритиковал расчет антенного устройства, выполненный М. А. Бонч-Бруевичем для экспериментального радиоискателя. Критика задела М. А. Бонч-Бруевича, и он, вспыхнув, дружески, но в шутливо-язвительном тоне, заявил:

– Вы, Борис Алексеевич, по-видимому, забыли формулу профессора Введенского, которой я пользовался в своих расчетах, потрудитесь ее вспомнить (как автор. – М. Л.), и тогда вы поймете, кто из нас прав!

– Ну раз так, Михаил Александрович, то, видимо, вы правы, и я отказываюсь от критики, – с некоторым смущением ответил Б. А. Введенский.

Борис Алексеевич Введенский, обладая поразительно разносторонней научно-технической эрудицией, никогда не связывал инициативы инженеров-разработчиков и не давил их своим авторитетом. Запомнился пример такого взаимодействия с молодыми инженерами, пришедшими к нему за советом, какой тип приемника следовало избрать для разрабатывавшейся ими очередной экспериментальной установки радиообнаружения.

– Вы имеете в виду супергетеродин или суперрегенератор? – спросил Введенский и получил утвердительный ответ.

– Тогда давайте рассмотрим достоинства и недостатки каждого. «Супергет» (так коротко он называл супергетеродинный приемник) обладает такими преимуществами..., и он по пальцам перечислил их, как заученное стихотворение. А затем привел перечень недостатков супергетеродина. После этого он также досконально охарактеризовал достоинства и недостатки другого.

Закончив деловито характеристики обоих типов приемников, Борис Алексеевич сказал:

– Ну а теперь, батеньки мои, выбирайте сами, что для вас более подходит!

И инженеры с благодарностью удалялись по своим рабочим местам.

 

Проведенные организационно-технические мероприятия и перевод ряда научных лабораторий на тематику радиообнаружения дали возможность институту широко развернуть теоретические и экспериментальные исследования. Наряду с работами по совершенствованию схем и аппаратуры, действующей на принципе непрерывного генерирования и использования эффекта Доплера, в 1938 г. возобновились научные исследования по импульсным схемам, что было продиктовано успехами Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ) под руководством Ю. Б. Кобзарева.

Характерной особенностью организации и содержания работ в НИИ-9 в то время было то, что они охватывали не только разработки экспериментальных установок радиообнаружения по договорам с ГАУ, но и разносторонне и глубоко развивали научно-техническую базу дециметровой и сантиметровой техники во всех необходимых для радиолокации аспектах (магнетронные генераторы в широком диапазоне волн, приемные устройства высокой чувствительности, антенные устройства различных вариантов, измерительные приборы на новые диапазоны и т.п.). Наибольшее внимание А. Бонч-Бруевич, как научный руководитель института, сосредоточивал на разработке оригинальных конструкций магнетронов с различной мощностью, а также на разработке новых типов генераторных и приемных ламп и антенн остронаправленного действия.

Большое значение для аппаратуры радиообнаружения имели работы по созданию многорезонаторных (многосегментных) магнетронов сантиметрового диапазона, выполненные инженерами института Н. Ф. Алексеевым и Д. Е. Маляровым по указаниям и собственноручным эскизам М. А. Бонч-Бруевича и под его руководством, послуживших прототипами современных многорезонаторных магнетронов в СССР и в других странах.

Так, в августе 1936 г. эти инженеры впервые достигли обнадеживающих результатов при испытании стеклянного магнетрона с вольфрамовым катодом и четырех-резонаторным анодным блоком из листового тантала. На волне 9 см было получено около 10 Вт колебательной мощности в непрерывном режиме. В сентябре 1936 г. Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров начали разработку многорезонаторных магнетронов с медными анодными блоками, охлаждаемыми проточной водой. В марте–апреле 1937 г. эти магнетроны отдавали на волне 9 см около 300 Вт колебательной мощности в непрерывном режиме при к.п.д. 20 %.

На основе опыта с разборными магнетронами в конце 1937 г. было изготовлено несколько экземпляров магнетронов с вольфрамовым катодом, у которых в анодных блоках имелось четыре резонатора типа щель – отверстие. При работе в непрерывном режиме эти магнетроны отдавали около 120 Вт колебательной мощности с к.п.д. до 22,5%.

Аналогичные магнетроны с четырьмя резонаторами были разработаны этими же инженерами на волны: 1; 2,5; 5 и 7,5 см. Таким образом, в 1937–1938 гг. Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров под руководством М. А. Бонч-Бруевича создали серию многорезонаторных магнетронов для сантиметрового диапазона [16].

Все последующее развитие магнетронов в НИИ-9 велось в направлении совершенствования многорезонаторных систем этих же структур.

 

В статье «Получение мощных колебаний магнетронов в сантиметровом диапазоне волн», опубликованной в 1940 г., Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров подводили итог своим разработкам [16]. В 1944 г. перевод этой статьи был опубликован в США, а в 1945 г. в одном из американских журналов была напечатана обзорная статья по развитию электроники, в которой давалась оценка магнетрону Н. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова [16]. Автор этой статьи писал: «В 1940 г. новый тип магнетрона был описан в русской технической печати Алексеевым и Маляровым, а в 1944 г. перевод их статьи был опубликован в американской технической литературе... Самым важным нововведением является то, что вместо обычных внешних контуров применены полые резонаторы. Авторы сообщают, что они получили от такой лампы на волне 9 см колебательную мощность 300 Вт. Для того чтобы оценить значение этого типа магнетрона, полезно вспомнить, что когда Кильгер из Восточного Питтсбурга сообщил о получении им примерно на той же частоте от магнетрона колебаний мощность один ватт, то эта мощность рассматривалась как ужасно большая».

 

В советской технической литературе (в статьях, учебниках и монографиях) также обращалось внимание на значение работ по созданию многорезонаторного магнетрона и на роль М. А. Бонч-Бруевича, Н. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова в этом вопросе.

Плодотворным было предложение Н. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова об изготовлении колебательных контуров в виде полых резонаторов в теле массивного анода. На основе этого предложения за годы войны (1940 – 1944 гг.) в СССР и за рубежом (в Англии и США) было разработано много типов импульсных магнетронов с полезной мощностью в импульсе от 25–30 кВт на самых коротких волнах (около 1 см) до 1000 кВт на более длинных волнах (10–40 см). В последующие годы эти магнетроны явились основными генераторными лампами для мощных импульсных радиотехнических установок сантиметрового диапазона.

Наряду с освоением сантиметрового диапазона М. А. Бонч-Бруевич не оставлял в стороне и дециметровые волны. Именно на использовании волн обоих диапазонов он сосредоточил усилия коллектива в теоретических и экспериментальных работах того времени при решении проблемы радиообнаружения в интересах ПВО. С этой целью в лабораториях НИИ-9, возглавлявшихся И. И. Гейманом, М. Л. Слиозбергом и А. И. Романовым, в 1937–1941 гг. был создан ряд магнетронов для диапазона от 12 до 90 см и на мощности от 7–9 Вт до 20 кВт. В изготовлении магнетронов принимали участие инженеры института Ю. Н. Шеин, С. М. Никифоров, М. Д. Гуревич (младший) и А. Я. Гейман. При разработке этих магнетронов был обобщен и использован опыт, накопленный в лаборатории УКВ ВЭИ в 1930–1935 гг., руководимой в те годы проф. Б. Л. Введенским, а также опыт Физико-технического института Украинской Академии наук (УФТИ) и предшествующий опыт ЛЭФИ и НИИ-9.

Проводя исследования и конструирование магнетронов, специалисты в области электронной техники НИИ-9 не ограничивали, однако, свои поиски только в этом направлении. В предвоенные годы в институте были созданы новые типы электронных приборов, оказавшиеся перспективными на многие последующие этапы развития радиолокации и радиоэлектроники в целом.

В 1938–1939 гг. Н. Д. Девятковым (ныне академик) совместно с инженерами руководимой им лаборатории Е. Н. Данильцевым, В. Е. Хохловым, И. В. Пискуновым, В. Я. Савельевым и М. Д. Гуревичем (младшим) были разработаны первые в Советском Союзе триоды СВЧ с управляющей сеткой в дециметровом диапазоне (15 – 25 см) мощностью в несколько ватт. Результаты этих разработок были опубликованы в 1941 г.1 Принципы конструирования таких триодов СВЧ послужили основой для создания множества типов аналогичных ламп не только в СССР, но и за рубежом (в Англии, США и Германии). С освоением электровакуумной промышленностью при производстве СВЧ триодов новых технологических приемов, таких, как, например, спайка металлических поверхностей со стеклом и керамикой, развитие СВЧ триодов привело к созданию металлокерамических ламп и продвижению их в сторону сантиметровых волн для широкого применения в различной современной наземной и космической радиоэлектронной аппаратуре.

 

1 Журнал технической физики, 1941, т. 11, вып. 8.

 

Основываясь на работах советских физиков Д. А. Рожанского, предложившего в 1932 г. метод колебаний скорости электронов с последующим их группированием, и A. Н. Арсеньевой, разработавшей совместно с немецким физиком О. Хайлем в 1935 г. конструкцию лампы, прообраза современного клистрона, Н. Д. Девятков с теми же своими сотрудниками в 1939–1940 гг. создал также впервые в СССР новый тип электронной лампы – металлический пролетный клистрон, работавший на волне 15 см с колебательной мощностью порядка 20–100 Вт в непрерывном режиме.

Другая группа специалистов НИИ-9 в составе B. Я. Савельева, В. Ф. Коваленко и С. М. Никифорова создала в тот же период металлические двухрезонаторные прямопролетные клистроны на волне 25 см мощностью более 200 Вт и на волне 15 см мощностью выше 100 Вт. Продолжая работать над клистронами, В. Ф. Коваленко предложил конструкцию многолучевого пролетного клистрона и получил на него авторское свидетельство № 63850 от 10.05.1941 г.

К тому же времени относятся первые исследования и разработки прямопролетных клистронов 10-см диапазона волн, проводившиеся под руководством Ю. А. Кацмана в ЛЭТИ.

Созданные в НИИ-9 и в ЛЭТИ прямопролетные клистроны получили широкое применение в генераторных и усилительных устройствах.

Первые теоретические работы, посвященные этому типу клистронов в СССР, были опубликованы В. Я. Савельевым в 1940 г.1.

Вслед за созданием прямопролетных клистронов Н. Д. Девятков со своим коллективом начал работы по отражательным клистронам для супергетеродинных приемников и в 1940 г. создал образцы таких ламп, получивших также широкое распространение и отмеченных авторским свидетельством2.

 

1 Журнал технической физики, 1940, т. 10, вып. 15, с. 13–56.

2 Авт. свид. БИ № 35736/30349 от 21.05.1940 г.

 

Одновременно с коллективом Н. Д. Девяткова и независимо от него несколько иную, более простую, конструкцию отражательного клистрона, основанную на двукратном пролете электронов через зазор, создал в НИИ-9 В. Ф. Коваленко, получивший на это авторское свидетельство1. Он же первым предложил безынерционный способ модулирования частоты клистрона, основанный на изменении времени пролета электронов в пространстве группировки.

В работах по созданию клистронных генераторов в НИИ-9 принимал активное участие также инженер М. Л. Слиозберг. Его работы в этой области были отмечены двумя авторскими свидетельствами2, подтверждавшими существенное преимущество и особенности предложенных им клистронов, а именно:

– возможность получения очень коротких волн при больших размерах электродов лампы, что облегчало ее конструктивное выполнение и механическую регулировку контуров;

– устранение противоречия между укорочением волны и возрастанием мощности рассеяния, наблюдаемых у ламп, работающих только на основных собственных частотах контуров;

– возможность применения контуров очень высокой добротности при очень малом сечении сеток;

– облегчение вывода энергии, так как стеклянные пальцы, специально навариваемые для этой цели к контурам, можно делать достаточных размеров, без опасения ухудшить добротность контура.

Отличительной особенностью лампы, предложенной М. Л. Слиозбергом, являлось использование потока электронов не в форме узкого цилиндрического пучка, а плоской блинообразной формы, распространявшегося от центра к периферии, позволявшего преодолеть присущую клистронам демодуляцию, значительно увеличить плотность электронов и снизить требования к импедансу контура.

О важности выполненных НИИ-9 работах по новым электронным приборам свидетельствуют доклад Н. Д. Девяткова, сделанный им в июне 1940 г. в Академии наук СССР, и статьи, напечатанные в научных журналах.

 

1 Авт. свид. БИ № 59213 от 23.07.1940 г.

2 Авт. свид. БИ № 60998 от  5.10.1940 г.; БИ № 61000 от 11.11.1940 г.

 

Следует отметить, что отражательный клистрон был одним из наиболее широко применявшихся в послевоенной радиоэлектронной аппаратуре прибором и что Советскому Союзу, несомненно, принадлежит приоритет не только в разработке основных принципов работы и структур этого электронного прибора, но и в разработке основы его теории, выполненной советскими учеными С. Д. Гвоздовером и Я. П. Терлецким в 1943–1945 гг.

Параллельно с работами в НИИ-9 по новым генераторным и приемным лампам под руководством проф. Б. А. Введенского были проведены исследования:

– по распространению дециметровых и сантиметровых волн в нижних слоях атмосферы1;

– по разработке новых систем канализации и излучения этих волн;

– по всестороннему изучению антенн направленного излучения и приема – параболоидов вращения и параболических цилиндров, завершившемуся разработкой на этой основе теории и техники создания таких антенн с разными параметрами;

– по разработке синфазных щелевых антенн (инженеры А. З. Фрадин и В. Н. Мудрогин) и сложных многовибраторных синфазных антенн на волну 15 см (инженеры П. П. Кузнецов и Н. А. Лютоев), использованных в 1939 г. при создании зенитного радиоискателя Б-3 с плоскими диаграммами направленности;

– по теоретическому и экспериментальному исследованию радиоволноводов и рупорных излучающих систем в диапазоне 5–15 см. В 1940 г. на этой основе инженером института Е. Н. Майзельсом была сконструирована восьмирупорная синфазная антенна с плоской (веерообразной) диаграммой направленности шириной в одной плоскости 15° и в другой – 2,5°;

– по разработке супергетеродинных приемников для экспериментальных радиоискателей на различные диапазоны волн.

Под руководством Б. А. Введенского инженерами В. И. Бунимовичем, В. Н. Богомоловым, А. З. Фрадиным, П. П. Кузнецовым, В. Н. Мудрогиным и другими были разработаны многочисленные измерительные и контрольные приборы: измерители мощности излучения с омическими эквивалентами, колориметрические установки, приборы для измерения распределения полей в волноводах, прецизионные волномеры и многие другие.

 

1 Основные вопросы теории и практики распространения дециметровых и сантиметровых волн были разработаны раньше Б. А. Введенским и В. А. Фоком.

 

В развитии техники радиообнаружения важное значение имели работы проф. А. Е. Сузанта по теории излучения дециметровых волн и разработка антенны с переключением диаграммы направленности для сравнения амплитуд двух сигналов. Такие антенны нашли широкое применение в радиолокации.

В 1939 г. М. А. Бонч-Бруевич сформулировал идею станции радиообнаружения с V-образным лучом, ставшей прообразом радиолокационных станций дальнего обнаружения и наведения, которые получили широкое развитие в послевоенное время. Преимущество таких РЛС заключалось в том, что с помощью их можно было одновременно определять все три координаты цели.

 

Дальше          К оглавлению