Все о технике и науке

С помощью радаров диспетчер управляет самолетами на трассе и в зоне аэропорта; они помогают пилотам заходить на посадку и позволяют предупредить столкновения.

Отражения радиоволн

В 1922 году американские исследователи Тейлор и Янг обнаружили, что судно на реке отражает посылаемые их передатчиком радиосигналы. В 1930 году Янг и его коллега Хайленд обнаружили отражение радиоволн от самолета. Вскоре после этих наблюдений они разработали метод использования радиоэха для обнаружения самолета на дальности до 80 км. Хотя Янг и Хайленд научились определять угловое местоположение самолета, их технология не позволяла вычислить удаление до него. К тому времени другие исследователи уже умели использовать радиосигналы для измерения расстояния до объекта - для этого достаточно было вычислить время, за которое радиосигналы от передатчика достигали объекта и возвращались обратно.

Радиоволны распространяются со скоростью света (300 000 км/с), и, зная время, не¬трудно вычислить дальность. В течение нескольких лет эти исследования в сочетании с развитием электроники привели к появлению практически применимых радиолокационных систем.

Радиолокация на войне

В Британии физик Роберт Уотсон-Уатт начал эксперименты с радиолокацией в начале 1930-х годов. Благодаря его работам к началу войны вдоль побережья Британии была создана сеть радиолокационных станций ( РЛС ) . Он и обеспечивали раннее обнаружение приближающихся немецких самолетов и в конечном счете помогли Британии победить в воздушной войне. Хотя самолеты не могли укрыться от радара, они могли «ослепить» его, сбрасывая целые облака обрезков металлической фольги, длина которых была близка к дли¬не волны РЛС. Вместо нескольких засветок от реальных целей оператор видел на эк¬ране радара множество засветок от фольги, и определить, где именно находятся самолеты, было уже невозможно. Кроме ПВО, радары во время войны использовались кораблями и самолетами для поиска противника на море и в воздухе. О Консоли диспетчеров в международном аэропорту Филадельфии (США). На круглых индикаторах обстановки отображаются засветки от самолетов, которые находятся в зоне аэропорта. Аэропорт - в центре экрана. Над экранами полетные карты.

В типичном современном радиолокаторе излучатель антенны посылает сигналы, а чашеобразный отражатель фокусирует их в узкий луч. Антенна поворачивается и посылает импульсы вокруг себя, как мигающий прожектор маяка. После посылки импульса антенна автоматически переключается на прием отраженных сигналов. Раньше для отображения радиолокационной обстановки использовались два индикатора на базе электронно-лучевых трубок: один показывал угловое положение объектов, второй - их удаленности. Сейчас любой радар включает в себя компьютер, который обрабатывает принятые антенной сигналы и отображает их на экране в удобном для оператора виде - с цифровой и текстовой информацией (высота полета, удаление и принадлежность объекта).

Доплеровский радар

Эффект Доплера - это изменение частоты сигнала, вызванное перемещением источника. К примеру, если проходящий мимо поезд дает сигнал, его тон внезапно понижается, когда поезд начинает удаляться от вас. Дело в том, что при приближении поезда звуковые волны «уплотняются» - частота повышается. Когда же поезд удаляется, волны «растягиваются», что приводит к уменьшению частоты. Подобный же эффект наблюдается при отражении радиоволн от движущихся объектов, так что сдвиг частоты можно использовать, чтобы отличать подвижные объекты от неподвижных. В частности, доплеровские радары истребителей-перехватчиков по сдвигу частоты отраженного сигнала выделяют движущиеся цели на фоне засветок от неподвижных объектов (зданий, деревьев), что позволяет обнаруживать низколетящие самолеты и крылатые ракеты на фоне земли.

Другие применения

Радиолокаторы на самолетах и вертолетах при полете на малой высоте предупреждают пилота о приближающихся препятствиях, а в режиме картографирования местности помогают ориентироваться ночью или в сложных метеоусловиях. В портах радиолокаторы помогают управлять движением судов; метеорологи применяют радары для слежения за ураганами; в исследованиях Космоса с помощью радаров осуществляется картографирование поверхности Луны и других планет.