Расширение исследований по радиообнаружению

С конца 1937 г. исследования по радиообнаружению в НИИ-9 получили еще большее развитие. Часть малоперспективной и не обнадеживающей своими результатами проблемной тематики из плана исследований института сняли, а высвободившиеся силы подключили к работам по радиообнаружению. Этому мероприятию большую помощь оказал секретарь ЦК ВКП(б) и Ленинградского обкома А. А. Жданов¹.

¹ Подробнее об этом рассказывается на с. 243 настоящей книги.

К исследованиям по тематике радиообнаружения были привлечены лаборатории, возглавлявшиеся профессорами Б. А. Введенским и А. Е. Сузантом. Изобретательская натура М. А. Бонч-Бруевича, его увлеченность поисками новых оригинальных схем решения проблемы радиообнаружения в интересах ПВО, его последовательная и неослабная уверенность в конечном успехе проводившихся работ «заразили» 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 радиообнаружения и способы их решения. В одной из таких бесед между учеными Б. А. Введенский раскритиковал расчет антенного устройства, выполненный М. А. Бонч-Бруевичем для экспериментального радиоискателя. Критика задела «за живое» М. А. Бонч-Бруевича и он, вспыхнув, в дружеском, но 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.

Проведенные организационно-технические мероприятия и перевод ряда научных лабораторий на тематику радиообнаружения дали возможность институту широко развернуть теоретические исследования и значительно расширить фронт экспериментальных работ. Наряду с работами по совершенствованию схем и аппаратуры, действующей на принципе непрерывного генерирования и использования эффекта Допплера, в 1938 г. возобновились научные исследования по импульсным схемам, что было продиктовано успехами Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ), достигнутыми коллективом Ю. Б. Кобзарева, руководителя работ по радиообнаружению для службы ВНОС.

Характерной особенностью организации и содержания работ в НИИ-9 в то время было то, что они охватывали не только разработки конкретных экспериментальных станций радиообнаружения по договорам с ГАУ, но и разносторонне и глубоко развивали научно-техническую базу дециметровой и сантиметровой техники во всех необходимых для радиообнаружения аспектах.

Пожалуй, наибольшее внимание М. А. Бонч-Бруевича как научного руководителя института сосредоточивалось на разработке и испытаниях оригинальных конструкций магнетронов в широком спектре частот и 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 НИИ-9 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 четырехрезонаторным 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 «отпаянных» (снятых с насосов) 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 всего сантиметрового диапазона [12].

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 [13]. В 1944 г. перевод этой статьи был опубликован в США [14], а в 1945 г. в одном из американских журналов была напечатана обзорная статья по развитию электроники, в которой давалась оценка магнетрону II. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова [15]. 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, причем каждый резонатор через свою щель связан с расположенным в центре обычным пространством взаимодействия. 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 мощностью 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 роль М. А. Бонч-Бруевича, Н. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова в этом вопросе [16].

Не ограничившись разработкой многорезонаторных магнетронов Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров в 1938 г. под руководством М. А. Бонч-Бруевича создали экспериментальную установку радиообнаружения на волне 5 см для проведения исследовательских работ НИИ-9.

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. было создано множество 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. А. Введенским, а также опыт Физико-технического института Украинской Академии Наук и предшествующий опыт 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 для аппаратуры радиообнаружения 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. [17]. 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) [18]. 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, продвижению их в сторону сантиметровых волн и широкому применению в различной современной наземной и космической радиоэлектронной аппаратуре.

Основываясь на работах советских физиков Д. А. Рожанского, предложившего в 1932 г. метод колебаний скорости электронов с последующим их группированием, и А. Н. Арсеньевой, разработавшей совместно с немецким физиком О. Хайлем в 1935 г. конструкцию лампы, прообраза современного клистрона, Н. Д. Девятков с тем же своим коллективом 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 В. Я. Савельева, В. Ф. Коваленко и С. М. Никифорова создали в тот же период металлические двухрезонаторные прямопролетные клистроны на волне 25 см с мощностью более 200 Вт и на волне 15 см с мощностью свыше 100 Вт. Продолжая работать над клистронами, В. Ф. Коваленко предложил конструкции многолучевого пролетного клистрона и получил на них авторские свидетельства [19].

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

Созданные в НИИ-9 и ЛЭТИ прямопролетные клистроны получили широкое распространение в генераторных и усилительных устройствах. Первые теоретические работы, посвященные этому типу клистронов в СССР, были опубликованы В. Я. Савельевым в 1940 г. [20].

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 широкое применение и отмеченных авторским свидетельством [21].

Одновременно с этим коллективом 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 свидетельство [22]. Он же первым предложил безынерционный способ модуляции 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 свидетельствами [23], подтверждавшими существенные преимущества 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; наблюдаемым 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 свидетельствует доклад Н. Д. Девяткова, сделанный им в июне 1940 г. в Академии Наук СССР [24], и статьи, напечатанные в научных журналах [25].

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.

Н. Д. Девятков.

М. Л. Слиозберг (см. с. 269 )

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

— распространения дециметровых и сантиметровых волн в нижних слоях атмосферы ¹;

— по разработке новых систем канализации и излучения этих волн;

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

— по разработке синфазных щелевых антенн (инженеры А. 3. Фрадин, 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.

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

Б. А. Введенский (см. с. 270 ).

Группа ведущих инженеров НИИ-9.
Слева направо: сидят Д. Е. Маляров, А. Е. Сузант и В Н. Мудрогин; стоят А. 3. Фрадин,
М. Д. Гуревич (старший) и Н. Ф. Алексеев.

Под руководством Б. А. Введенского инженерами В. И. Бунимовичем, В. Н. Богомоловым, А. 3. Фрадиным, П. П. Кузнецовым, В. Н. Мудрогиным и другими были разработаны многочисленные контрольно-измерительные приборы: измерители мощности излучения с омическими эквивалентами, калориметрические установки, приборы для измерения распределения полей в волноводах, прецизионные волномеры и многие другие.

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 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.

На следующую страницу К оглавлению