Дон-2н

Первые советские радары

В 1920-е годы ученые в СССР создали импульсную радиолокационную установку и смогли с помощью отраженного радиосигнала измерить расстояние до ионосферы. В 1925 году физики Введенский, Симанов, Халезов и Аренберг указали на возможность применения для радиолокации ультракоротких радиоволн. А в 1934 году в Ленинграде начались первые полноценные опыты с аппаратурой радиообнаружения – в январе радиолокационным методом на расстоянии 600 метров был найден самолет, летящий на высоте 150 метров.

Оборудование было создано в Центральной радиолаборатории группой Ю.К. Коровина при поддержке Ленинградского электротехнического института. Руководил экспериментом военный инженер М.М. Лобанов, который сыграл ключевую роль в становлении радиолокационного направления в промышленности. В том же 1934 году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы радиолокационных станций (РЛС) «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор» ученого П.К. Ощепкова. Таким образом, 1934 год можно считать годом рождения первого отечественного радара.

РЛС дальнего обнаружения «РУС-2»

В 1938 году начинается серийное производство РЛС РУС-1 и РУС-2 «Редут», которые станут основой противовоздушной обороны в начале Великой Отечественной войны. Благодаря установленной на крейсере «Молотов» радиолокационной станции были отражены первые атаки немецких бомбардировщиков на Севастополь 22 июня 1941 года. А месяц спустя комплекс РУС-2, расположенный в 100 км от Москвы, обнаружил 200 самолетов, летящих бомбить столицу. Тогда атака была отражена, немцы развернулись, потеряв 22 машины.

В работе над первыми станциями РУС-1 принимал участие выдающийся физик А.А. Пистолькорс, создатель научной школы радиоэлектроники. Станция РУС-2 «Редут» выпускалась на заводе №339 и стала самой массовой РЛС времен войны.

Лучи смерти и британские радиолокаторы

Теперь отправимся в Великобританию, у которой к 1935 году, в отличие от Германии, США и СССР, больших успехов в разработке радиолокаторов не было. Занимательно, что к созданию первого радара английских оборонщиков подтолкнули слухи о наличии у немцев генераторов лучей смерти, способных уничтожать самолеты противника на расстоянии. Проверить возможность создания такого оружия поручили радиофизику Национальной физической лаборатории Роберту Уотсону-Уатту – потомку изобретателя паровой машины Джеймса Уатта.

Вместе с помощником ученый доказал утопичность уничтожения авиатехники лучами, но в процессе работы пришел к выводу, что отраженные от самолета радиоволны можно улавливать и тем самым обнаруживать технику врага. С идей разработки радиоопределителя физик обратился к заказчику исследования.

Роберт Уотсон-Уатт проводит первые испытания радара

Инициатива Уотсона-Уатта была поддержана, и 26 февраля 1935 года он провел первые успешные испытания своего радиоопределителя направления, которому удалось засечь летящий бомбардировщик на расстоянии 13 км. К 1936 году эта цифра достигла 150 км. К началу Второй мировой войны в Великобритании была построена первая в мире национальная система радиолокационной защиты. Она включала в себя более 20 станций и перекрывала подлеты к Британским островам по всем основным направлениям возможной атаки. Станции располагались по побережью цепочкой, из-за чего система получила название Chain Home.

Изобретение Роберта Уотсона-Уатта остановило авиавторжение Германии на Британские острова. Радиолокаторы засекали самолеты противника и давали британским силам ПВО 20-минутное преимущество. В течение трех месяцев немцы потеряли над побережьем Великобритании 1887 машин – почти половину всего боевого флота.

Опасная зона от РЛС «Дон-2Н»

Когда радиолокационная станция работает, пребывать около нее категорически запрещено. Вред для здоровья от РЛС «Дон-2Н» связан с сильным излучением. Говоря на бытовом языке, «Дон-2Н» можно сравнить с огромной микроволновой печью. Только вот нагрев происходит не внутри, а там, куда попадает излучатель – снаружи. При этом внутри находиться совершенно безопасно. Для тех, кто по каким-то причинам оказался снаружи, построены специальные защитные заслонки.

За десять минут до включения станции раздается сигнал, который свидетельствует о том, что сотрудникам необходимо покинуть прилегающую территорию. Санитарно-защитная зона для РЛС «Дон-2Н» составляет один километр. Однако населенных пунктов на таком расстоянии от станции нет. Под землей оборудован специальный тоннель, по которому можно покинуть работающую станцию, не выходя на опасную зону.

Аванпроект

В 1969 РТИ получил задачу разработать аванпроект станции «Дон-Н». В нем необходимо было объединить все наработки, полученные из опыта работы над прошлыми программами радиолокационных станций. При этом заказчик в лице министерства обороны Советского Союза выдвинул довольно много требований к проекту РТИ. Проблема заключалась в том, что заданные в задании характеристики высоты и дальности полета сопровождаемых целей были слишком большими для электроники того времени. В конце семидесятых годов прошлого столетия даже самое новаторское оборудование не могло с большой долей точности отслеживать, а также сопровождать баллистические цели, находящиеся на расстоянии более двух тысяч километров.

Для выполнения поставленной задачи необходимо было провести ряд фундаментальных исследований, а затем испытаний. Тогда появилось предложение сделать систему противоракетной обороны более простой, поделив ее на два эшелона, каждый из которых получит свой тип ракет. В таком случае возведение одного радиолокатора с системой наведения для двух типов ракет было вполне приемлемым и экономически целесообразным. Чтобы определить окончательный облик и компоновку будущей радиолокационной станции, конструкторам потребовалось еще некоторое время. Лишь в середине 1972 года была запущена полноценная реализация проекта.

Чтобы РЛС соответствовала всем требуемым характеристикам, ее предложили оборудовать вычислительным комплексом нового поколения, разработки которого начались одновременно с полноценным проектированием системы «Дон-Н». Вскоре многофункциональная радиолокационная станция кругового обзора сантиметрового диапазона обрела основное количество черт, сохранившихся до настоящего времени. В частности, сотрудники РТИ окончательно определились с конструкцией здания: усеченная четырехгранная пирамида с фазированными антенными решетками на каждой из граней и отдельными антеннами квадратной формы для управления противоракетами. Благодаря правильному расчету расположения антенн был обеспечен полный обзор верхней полусферы. Поле зрения радиостанции могло ограничиваться разве что особенностями распространения радиолокационного сигнала и рельефом местности.

Первенец отечественных локационных станций

В 1970 году в районе Николаева появился первый в стране опытный образец РЛС «Дуга» ― результат работы коллектива конструкторов под руководством Ф. А. Кузьминского. Узел прекрасно зарекомендовал себя во время испытаний по установлению точного времени пуска отечественных баллистических ракет из района Дальнего Востока по целям, находившимся на полигоне Новой Земли.

Через пятнадцать лет вблизи Чернобыля была создана значительно усовершенствованная РЛС «Дуга-1», которая была поставлена на боевое дежурство системы ПВО Советского Союза. Причиной выбора места для её строительства рядом с атомной электростанцией послужила высокая энергоёмкость системы. Любопытно, что за характерное постукивание, издаваемой при работе, на Западе эта станция получила название ― Russian Woodpecker («Русский дятел»).

АФАР и «умная обшивка» для Су-57

Современные БРЛС обеспечивают обнаружение и сопровождение воздушных и наземных целей в режимах «воздух-воздух», «воздух-поверхность», а также радиокоррекцию, полетное задание и выдачу целеуказания на применение управляемого бортового оружия.

Одна из современных российских разработок в области радиолокации − первая отечественная бортовая РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) «Жук-АЭ» для истребителя МиГ-35. В ней разработчики применили новейшие технологии в области радиоэлектроники, благодаря чему по соотношению эффективности к стоимости «Жуку» нет равных не только в России, но и на международном рынке.

БРЛС «Жук-АЭ»

Антенны радиолокационной станции Н036 «Белка» для новейшего российского истребителя Су-57 также выполнены по технологии АФАР. Отметим, что наличие АФАР является одним из условных признаков истребителей пятого поколения.

В 2020 году российские истребители пятого поколения Су-57 получили так называемую «умную обшивку». Антенны станции Н036 «Белка» размещаются не только в носу машины, но и распределены по поверхности самолета, всего шесть, но точная конфигурация пока не разглашается. Неизвестна пока и большая часть характеристик радиолокационной системы Су-57. Но разработчики заявили, что в ходе летных испытаний станция Н036 «Белка» подтвердила заявленные параметры.

По оценке экспертов, такая «умная прошивка» обеспечит пилотам российского истребителя пятого поколения новые возможности, в частности круговой обзор на сотни километров. Использование антенн, работающих в разных диапазонах, также признано эффективным ответом американским стелс-технологиям.

«Крестные отцы» радара

Как и в случае со многими другими изобретениями, дату точного создания радара и имя его создателя зафиксировать сложно. В первой половине XX века ученые ведущих стран двигались параллельными путями, приходя к тем или иным решениям иногда практически одновременно. А появление таких сложных устройств, как радар, всегда является результатом работы многих людей и коллективов. Однако историки едины во мнении, что приближающаяся Вторая мировая война стала своего рода ускорителем для многих ключевых технологий XX века, в том числе и для радиолокации.

Теоретические основы для радиообнаружения объектов были заложены еще в конце XIX века, но для их практического воплощения потребовались еще долгие годы и изобретение большого количества вспомогательных для радиолокатора устройств и технологий. За пальму первенства в создании радара в условиях секретности боролись технологические лидеры – Великобритания, Германия, США, Франция и СССР.

Еще в 1886 году немецкий физик Генрих Герц обнаружил, что радиоволны способны отражаться телами. А в 1897 году «отец радио» Александр Попов при испытаниях радиоприемника поймал радиоволны, отраженные от металла корабля, попавшего между передатчиком и приемником. В 1900 году Никола Тесла предположил, что объекты на земле и в воздухе можно находить с помощью отраженных электромагнитных волн.

Причины создания локационного комплекса

Основной задачей, которую должна была выполнять РЛС «Дуга» являлось предупреждение о возможном начале ядерного нападения Америки на нашу страну в течение первых двух-трёх минут. Известно, что баллистической ракете, запущенной с территории США, потребуется для достижения советских границ около тридцати минут. При условии своевременного поступления информации даже такой незначительный отрезок времени позволит принять определённые меры.

Технические характеристики этой, новейшей по тем временам станции позволяли фиксировать также пуск американских баллистических ракет «Томагавк» с подводных лодок, находившихся в акватории Атлантического океана. Загоризонтная РЛС «Дуга» («Припять»), столь успешно прошедшая целый ряд государственных испытаний, после аварии, случившейся в 1986 году на Чернобыльской атомной электростанции, была законсервирована, а через год правительство приняло решение о её закрытии.

Радар на борту

К идее использования радиолокационных средств на самолетах пришли несколько лет спустя после того, как появились первые наземные РЛС. Хотя в системах радионавигации и в приборах «слепой посадки» радиотехнические средства начали применяться уже с 1933 года.

В СССР именно наземная станция «Редут» явилась прототипом первой бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Одной из основных проблем стало размещение аппаратуры на самолете – комплект станции с источниками питания и кабелями должен был весить примерно 500 кг. На одноместном истребителе того времени разместить такую аппаратуру было нереально. И выход был найден – разместить станцию было решено не на одноместном самолете, а на двухместном Пе-2.

РЛС «Коршун» на МиГ-17П

Первая отечественная бортовая радиолокационная станция была названа «Гнейс-2», и в июне 1943 года она была принята на вооружение. К концу 1944 года было выпущено более 230 станций «Гнейс-2».

А в победном 1945 году началось серийное производство самолетной радиолокационной станции «Гнейс-5с». Дальность обнаружения цели достигала 7 км. Но главной новинкой этой модификации было то, что начиная с дальности 1,5 км данные воздушной обстановки дублировались на специальном индикаторе, установленном в кабине летчика. Это позволяло пилоту самостоятельно выводить самолет в атаку.

Дальнейшее развитие бортовых РЛС было связано с появлением реактивной авиации. Обнаружить самолеты и крылатые ракеты врага помогали такие установки, как «Изумруд», «Сокол» и «Сапфир» в различных модификациях.

Эстафета переходит в Германию

В 1904 году немец Христиан Хюльсмейер запатентовал устройство под названием телемобилоскоп. Этот прибор предполагалось использовать в судоходстве для обнаружения кораблей в условиях плохой видимости. Телемобилескоп был построен на основе искрового генератора радиоволн и в своей последней версии мог находить суда на расстоянии до 3 км. Однако устройством не заинтересовались ни гражданские, ни военные, предпочитая по старинке пользоваться на судах паровыми ревунами. По сути прибор Хюльсмайера был еще не радаром, а радиодетектором. Существовавшие на тот момент технологии еще не позволяли построить полноценный радиолокатор.

Схема установки антенны радиолокатора «Зеетакт» на немецкой подводной лодке

В 1920-1930-е годы немецкие ученые и инженеры достигли больших успехов в развитии военной радиолокации. В 1935 году физик Рудольф Кунхольд из Института технологий связи германских ВМС представил радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х на его основе были созданы оперативные радиолокаторы «Зеетакт» для флота и «Фрейя» для ПВО.

Однако, несмотря на значительные научные результаты, руководство Третьего рейха рассчитывало на блицкриг и не спешило развивать национальную сеть радаров, считая их преимущественно оборонительными средствами. К 1940 году Германия располагала лишь небольшой сетью станций дальнего обнаружения. И только к концу 1943 года территорию Германии полностью накрыли защитным радиолокационным «колпаком».