Для более надёжного определения курса самолёта применяются радиостанции специальной конструкции, так называемые радиомаяки. Они позволяют самолёту весьма точно определять правильное направление своего движения. Из многочисленных типов радиомаяков опишем простейший, в котором используется «равносигнальный» метод.
Пусть самолёт должен лететь из места А (рис. 18) в место В по линии АВ. На равных расстояниях от В располагаются две одинаковые по мощности радио — станции С1 и С2. Одна из них (например, C1) посылает сигналы, соответствующие букве «а» телеграфной азбуки Морзе, другая (станция C2) — сигналы, соответствующие букве «и». Во времени сигналы распределены так, что когда передаёт одна из станций, то другая молчит, и наоборот.
Штурман самолёта, принимая эти сигналы, слышит более сильный звук, соответствующий радиосигналам той станции, которая ближе к самолёту. Так, если самолёт летит в направлении ДВ, то сильнее слышна буква «а». Если же самолёт находится на правильном курсе АВ, то оба сигнала воспринимаются одинаково громко; они сливаются в один общий непрерывный звук постоянной силы (отсюда название метода — равносигнальный).
Подобные радиомаяки устанавливаются при входах в гавани, в аэропорты и т. д.
Радиомаяки использовались для направления советских самолётов при героических полётах Чкалова и Громова из Москвы в Соединённые штаты Америки через Северный полюс; они же направляли самолёты экспедиции Шмидта — Папанина на Северный полюс.
Рис. 18. Определение направления движения равносигнальным методом.
При помощи других специальных радиомаяков можно указывать лётчику правильную высоту полёта, что позволяет обеспечить «слепую» посадку самолёта в условиях ночной темноты, тумана, снегопада и т. д.
Наиболее современные радиостанции работают на более сложном принципе, частично описанном в следующей главе. Они устанавливаются в настоящее время на побережье Европы и Америки. Эти станции должны обеспечить мореплавание в Атлантическом океане таким образом, что корабль, плывущий из Европы в Америку, половину пути направляется европейскими радиостанциями, а затем попадает в область действия американских, ни на минуту не теряя возможности определить при помощи радио своё местонахождение. Точность определения положения с помощью этих замечательных установок, представляющих последнее слово радиотехники, поразительно велика: на расстоянии около 2000 километров от берега ошибка в определении местоположения не превышает сотни метров! При приближении к берегу эта ошибка ещё уменьшается.
VIll. РАДИОЛОКАЦИЯ
1. КАК ЗАМЕТИТЬ САМОЛЁТ ВРАГА
Радиолокация, т. е. определение местоположения предметов при помощи радиосигналов, получила широкое распространение во время войны, и, наряду с другими техническими открытиями, содействовала успешному её завершению, так как наша техника радиолокации всё время опережала технику врага. Собственно говоря, и радионавигация представляет собою часть радиолокации.
Идея современной радиолокации весьма проста. Пусть радиостанция посылает в пространство узкий радиолуч, подобный световому лучу прожектора. Направление этого радиолуча можно изменять, поворачивая «радиопрожектор», как поворачивается обычный прожектор. При встрече на своём пути самолёта радиолуч частично отразится от него и возвратится обратно (точно так же в луче обычного светового прожектора мы видим самолет только потому, что свет частично отражается им и попадает в наши глаза).
Чувствительное приёмное устройство позволяет заметить отражённый самолётом радиолуч. Таким образом удаётся определить, в каком направлении находится «освещённый» радиолучом самолёт.
При этом лётчик самолёта, конечно, не знает, что его уже обнаружили, так как радиолуч не действует на глаза человека. При использовании же светового прожектора лётчик видит световой луч и может стараться увернуться от него.
Обнаружив самолёт с помощью направленного радиолуча, можно определить и расстояние до него. С этой целью радиолуч посылается не непрерывно, а только в очень короткие промежутки времени (миллионные доли секунды), так что паузы — отсутствие радиопередачи — между отдельными сигналами длятся примерно в сто раз больше. Благодаря этому во время паузы радиосигнал успевает достичь самолёта и вернуться обратно.
Измеряя время движения сигнала и зная, что он распространяется со скоростью 300 тысяч километров в секунду, можно определить расстояние до самолёта, подобно тому как, слушая звуковое эхо, можно определить расстояние до препятствия, отражающего звук (стр.11).
Современные радиолокационные станции (их часто называют «радары») позволяют обнаружить самолёт на расстоянии до 300 километров и измерить расстояние до него с ошибкой всего лишь в 300–500 метров, а направление на самолёт — ошибкой в 2–3 градуса.
Этого вполне достаточно для того, чтобы подготовиться к встрече врага.
Более того, когда самолёты приближаются, то другие радиолокационные станции, способные уловить самолёт на расстоянии 30–40 километров, начинают «следить» за ним, причём теперь расстояние определяется с ошибкой не больше 15 метров, а направление — c точностью до сотых долей градуса. Это позволяет вести по самолёту прицельную стрельбу.
Но если самолёт не видит «радиолуч», то ведь и с радиолокационной станции самолёт тоже не виден. Как же разобрать, вражеский это самолёт или свои? Ведь свои самолёты тоже будут отражать радиолучи. Для этого на своих самолётах устанавливаются небольшие радиопередатчики, автоматически приходящие в действие, если самолёт освещается «радиолучом», и посылающие условные опознавательные сигналы, которые и принимаются радаром. Вражеский самолёт, конечно, не посылает этих опознавательных сигналов.
Рис. 19. Радиопрожектор.
2. РАДАРЫ В ВОЗДУХЕ
Во время войны все важнейшие объекты были защищены радиолокационной «оградой», пробиться через которую враг мог только ценой громадных потерь.
Перед началом войны англичане оборудовали радарами только узкий участок вблизи Лондона, защитив свою столицу с востока. Но немецкие самолёты, совершая крюк, налетали с юга, севера и даже с запада. Тогда англичане установили «радиозавесу» по всему побережью, чем значительно осложнили операции немецких бомбардировщиков.
На рис. 19 изображён «радиопрожектор», которым пользовались англичане для ловли немецких самолётов. На рис. 20 изображён американский радар.
Рис. 20. Американский радар.
В ходе войны радиоинженерам удалось сконструировать радиолокационную установку таких небольших размеров, что она могла быть поставлена на небольшой истребитель. Это позволило лётчикам обнаруживать самолёты противника в полной темноте на расстоянии 4–5 километров.
В первую же ночь, когда в воздух поднялись истребители, оснащённые этими установками, из 500 фашистских бомбардировщиков, участвовавших в налёте на Лондон, было сбито почти 200!
После этого разгрома немцы вынуждены были сократить свои разбойничьи налёты.
Рис. 21. Изображения самолётов на экране радара.
В некоторых типах радаров принимаемый сигнал воздействует на специальную трубку, похожую на трубку, применяемую в телевидении (стр. 34). На экране этой трубки отражённый самолётом сигнал производит свечение. Так как радиолуч всё время вращается (в поисках самолётов), то на экране трубки получаются светлые пятнышки в тех направлениях, где имеются самолёты. Причём, чем дальше пятнышко от центрального пятна, тем дальше находится вражеский самолёт. На фотографии экрана, изображённой на рис. 21, видно около двадцати следов от самолётов. Специальные устройства позволяют точно определить положение каждого из них.
