К оглавлению         На предыдущую страницу

Обнаружение самолетов и кораблей по их тепловой радиации

Несколько позже развернувшихся исследований по акустическому методу обнаружения были начаты работы по обнаружению самолетов, для чего использовалось их тепловое излучение.

Еще в 1929 г. было обращено внимание на то, что летящий самолет может быть обнаружен по его тепловому излучению. Проверить такую возможность ВТУ РККА поручило ВЭИ. В ходе работ, продолжавшихся пять лет (с 1932 по 1934 г. они велись уже по заданию ГАУ), институту пришлось исследовать разнообразные по своему научному направлению вопросы, относившиеся к тепловому обнаружению: тепловую радиацию самолетов различных типов, условия прохождения и величину поглощения тепловой энергии в атмосфере; изучение радиации Луны и облаков (различного характера и различных плотностей) как носителей тепла и помех приему тепловой энергии самолетов; разработку рациональных схем построения экспериментальных устройств для проведения опытов с самолетами и многие другие вопросы, относящиеся к данной проблеме.

Принцип действия теплообнаружителя состоял в улавливании излучаемой самолетом тепловой энергии и концентрировании ее в фокусе параболического зеркала. Для этого использовался зенитный прожектор диаметром 150 см, стеклянное зеркало которого заменялось металлическим 1. В фокусе зеркала устанавливалась батарея из термоэлементов, заключенных в стеклянную колбу с высоким вакуумом. Входное отверстие колбы, обращенное к зеркалу, было закрыто флюоритовой пластинкой, пропускавшей на термобатарею энергию с минимальными потерями.

1 Для уменьшения поглощения тепла.

 

Когда теплообнаружитель ориентировался на самолет и оптическая ось зеркала точно совпадала с направлением распространения тепловой энергии от самолета, ничтожная ее часть достигала поверхности параболического зеркала, отражалась от нее и, фокусируясь на термобатарее, вызывала в цепи электрический ток, который после усиления поступал на наушники наблюдателя (телефоны).

Термобатарея состояла из четырех подгрупп термоэлементов, включенных попарно по дифференциальной схеме. Одна пара подгрупп включалась для определения азимута цели, вторая — для определения ее угла места. Дифференциальная схема позволяла определять сторону ухода цели от направления оптической оси теплообнаружителя (вправо — влево, вверх — вниз).

В теплообнаружителе, проходившем заключительные испытания, поиск и сопровождение цели могли осуществляться или ручным способом, или с помощью автоматической системы электропривода, так как при ширине диаграммы направленности зеркала 1,2° найти самолет в воздухе и затем сопровождать вручную оказалось практически невозможным.

В 1932—1934 гг. экспериментальные теплообнаружители неоднократно испытывались в разных условиях и по различным типам самолетов (как одномоторных, так и многомоторных). Эти испытания позволили установить, что

— самолет действительно можно обнаружить по тепловому излучению;

— дальность обнаружения многомоторного бомбардировщика, составляет 10—12 км;

— обнаружение и пеленгация возможны только ночью и то на фоне безоблачного неба; облака создавали помехи, близкие по диапазону к тепловому излучению самолета; устранение этих помех специальными фильтрами снижало дальность обнаружения;

— при поиске самолета в направлении Луны или плотных облаков с резко очерченными контурами, создававшими тепловой градиент, автоматика срабатывала и переводила теплообнаружитель на сопровождение Луны или края облака;

— при сплошной облачности обнаружение самолета, летящего в облаках или выше их, оказалось невозможным;

— когда расстояние между самолетом и теплообнаружителем составляло менее 5 км, автоматика срабатывала неправильно и приводила к потере цели из-за тепловой инерции термобатареи (0,1 с) и узкой диаграммы направленности.

 

Теплообнаружитель-пеленгатор ВЭИ диаметром зеркала 150 см.

Выявленные недостатки теплового метода обнаружения имели принципиальный характер и были настолько серьезны, что устранить их в те годы не представлялось возможным. В конце концов стало очевидным, что данный метод для обнаружения самолетов не перспективен.

Однако было бы неразумно, ограничившись этими исследованиями, не попытаться опробовать метод теплообнаружения на других видах военной техники для решения иных тактических задач. Оценивая высокий уровень научных исследований, исключительную деловитость, энтузиазм и квалификацию коллектива ВЭИ заказчикам — военным инженерам Главного артиллерийского управления было жаль расставаться с этими одаренными специалистами, не организовав дополнительной проверки аппаратуры теплообнаружения. Так зародилась мысль испытать теплообнаружители в полевых условиях для артиллерийской разведки, а затем — по обнаружению кораблей на море для задач Военно-морского флота. Для специалистов ВЭИ, с увлечением проводивших исследования по теплообнаружению и рассчитывавших на успех, отрицательный финал их пятилетней работы был воспринят как моральный упрек, вызвал подавленное настроение и решительный отказ работать в этой области техники в дальнейшем. Однако инженеры ГАУ все же считали целесообразным проведение дополнительных испытаний теплообнаружителей. Понимая особую важность усиления противотанковой обороны, первые опыты летом 1933 г. были проведены именно с этой целью. Но и они не дали удовлетворительных результатов. Танк Т-26 всякий раз обнаруживался «с тыла», то есть со стороны основного источника теплового излучения—глушителя двигателя на расстоянии 1000—1200 м, а «в лоб» — только на 300—400 м. При других ракурсах наблюдения это расстояние (в условиях прямой видимости) составляло 600—800 м. Автомашины и войсковые подразделения обнаруживались еще на меньшей дальности. На пересеченной местности, за строениями, лесом или кустарником обнаружить танки и автомашины было совсем невозможно. Из этого следовало, что разведка наземных объектов аппаратурой теплообнаружения имела весьма ограниченные возможности.

После неудачных попыток теплообнаружения наземных объектов в ГАУ было принято решение провести испытания на море. О целесообразности таких испытаний было доложено Начальнику Морских Сил РККФ В. М. Орлову, который одобрительно отнесся к предложению ГАУ и рекомендовал провести их на Балтике у Л. М. Галлера, большого поклонника новой техники. В июне — июле 1934 г. были проведены два этапа испытаний: первый по обнаружению морских торговых судов и второй — кораблей Военно-Морского Флота. Опыты с торговыми судами не дали удовлетворительных результатов. Дальность их обнаружения составила не более 8—9 км и разочаровала участников испытаний. В самом деле, если самолет можно было обнаружить на расстоянии 10—12 км, то можно ли было удовлетвориться 8—9 км дальностью обнаружения такого крупного по сравнению с самолетом объекта, как морское судно.

Пришлось доложить Командующему флотом о первых неутешительных результатах и решить вопрос о целесообразности продолжения испытаний.

Лев Михайлович Галлер внимательно выслушал сообщение и, подумав, спросил:

— А на какую температуру корабля рассчитана ваша аппаратура?

— На температуру нагревания дымовых труб — 100—150 градусов!

— Тогда вы, по всей вероятности, преждевременно волнуетесь, зайдите к начальнику оперативного отдела штаба и поговорите с ним на эту тему. А испытания не приостанавливайте и продолжайте по намеченной программе. И, кстати, порекомендуйте руководителю побывать в торговом порту и уточнить температуру дымовых труб торговых кораблей.

У начальника оперативного отдела все прояснилось, он расшифровал совет Л. М. Галлера. Оказалось, что у торговых кораблей дымовые трубы нагреваются значительно слабее, чем у боевых. Объяснялось это, во-первых, тем, что силовые установки боевых кораблей в несколько раз превосходят по мощности установки на торговых судах и потому трубы боевых кораблей нагреваются сильнее. Во-вторых, в торговом флоте тех лет были корабли с двигателями, работавшими на тяжелом топливе (мазут, нефть). 1Выхлопные трубы этих двигателей были малого сечения и хотя они нагревались до высокой температуры, но были заключены внутри дымовой трубы большого диаметра, температура которой была значительно ниже выхлопных труб двигателя.

При втором этапе испытаний и на первом же выходе сторожевого корабля «Тайфун» он обнаруживался на дистанциях до 12—16 км. Это было уже несомненным достижением! Стало очевидным, что усилия коллективов ВЭИ — ГАУ были затрачены не зря, что испытания надо расширять, чтобы полнее выявить возможности теплообнаружения на море. Следующим «подопытным» кораблем был эскадренный миноносец «Володарский». С момента выхода эсминца на курс он был захвачен системой автоматического сопровождения теплообнаружителя и не терялся до удаления на 16 км, после чего автоматика выключалась. Последующее наблюдение осуществлялось вручную вплоть до 22 км, с прослушиванием принимаемого сигнала на наушники.

Большое удовлетворение доставляло испытателям наблюдать устойчивое сопровождение эсминца в течение 30—40 мин, пока он не скрывался за горизонтом. Корабельная и береговая артиллерия получала новые возможности в борьбе с флотом противника в ночное время. Таких средств ночной разведки и наблюдения ни отече­ственный, ни зарубежный флот в то время еще не имели. Через день-два Л. М. Галлер, приехав на форт, озна­комился с прибором, результатами испытаний и заметил: «Ну, вот видите, как получилось, а вы волновались!» Инженерный «зуд», свойственный создателям и испыта­телям новой техники, редко удовлетворяется достигну­тыми результатами. Поэтому с Л. М. Галлером тогда же был согласован вопрос о продолжении испытаний уже не с берега, а на борту корабля, используя ближайший выход флота в учебное плавание.

Такие испытания проводились на линейном корабле «Марат», на котором был установлен малый макет теплообнаружителя с диаметром зеркала 40 см. По габари­там и весу этот теплообнаружитель лучше подходил для размещения его на более высокой части корабля (фок-мачте), чтобы расширить пределы видимого гори­зонта и проверить максимальную дальность обнару­жения.

В ходе последовавших трехдневных учений флота ма­лый теплообнаружитель подтвердил расчетные значения дальности обнаружения кораблей. Кроме того, наглядно выявилась разница в дальности обнаружения военных кораблей и торговых судов.

В походе велись наблюдения за подводными лодками в надводном положении и паровыми катерами, спускав­шимися для этой цели с линкора.

Итог всех испытаний на море теплообнаружителя с зеркалом диаметром 150 см можно было свести в таб­лицу дальностей обнаружения при точности пеленга во всех случаях в пределах 1 —1,5°.

В ходе испытаний было замечено, что обнаруживать корабли можно было не только в ночное время, но и на фоне, яркой зари, а также днем при моросящем дожде.

Обнаруживаемая цель

Дальность, км

Торговое судно

Сторожевой корабль

Эскадренный миноносец

Подводная лодка в надводном положении

Паровой катер

8—9

12—16

16—22

3—4

4—5

 

Таким образом, работы ВЭИ — ГАУ НКО, выполненные по инициативе и заданиям заказчиков, хотя и не решили первоначально поставленной задачи для противовоздушной обороны, но положили начало развитию и применению в Военно-Морских силах нового технического средства разведки и наблюдения, основанного на использовании тепловой радиации (инфракрасного излучения).

Следует отметить, что средства теплообнаружения широко использовались во время Великой Отечественной войны на флоте и в береговой обороне.

Заканчивая краткое описание исследований по теплообнаружению, следует сказать, что эти исследования проводились небольшой группой ученых, инженеров и техников ВЭИ в составе: проф. В. Л. Грановского (руководитель), проф. К. С. Вульфсона, инж. Н. Д. Смирнова (ныне доктор технических наук), техника В. Т. Родионова и двух техников-лаборантов.

В мае 1934 г. этому коллективу приказом заместителя Наркома обороны М. Н. Тухачевского была объявлена благодарность и выдана денежная премия, а в 1941 г. В. Л. Грановскому, К. С. Вульфсону, В. Т. Родионову и Н. Д. Смирнову была присуждена Государственная премия.

На следующую страницу          К оглавлению