Становление

Глава 11

Ну, проектирование — это, конечно, несколько сильно сказано. Назначали на определенное направление частоту, разворачивали РЛС, включали облучение и на самолете исследовали его диаграмму — и по дальности, и по объему. Если получалась плохая — переводили на другую частоту, и снова делали облет. А перевод на другую частоту — не так уж и просто. Это не в приемнике покрутить рукоятку. Антенны-то сконструированы в расчете на волну определенной длины, ну или совсем короткого диапазона. И поменяешь длину — получишь другую картинку излучения, изменится диаграмма направленности. Если вообще получишь что-то разумное — при изменениях более пяти процентов проще было поставить другую антенну, чем пытаться выжать хоть что-то из этой, для другой волны.

Но антенны мы не переставляли — инженеры внесли в их конструкции элементы для настройки под другую частоту. Собственно — выдвинуть или задвинуть стрежни из трубой излучателей, передвинуть сами излучатели вперед или назад, поменять согласующие элементы в подводе радиосигнала к антенне — и вот она "легким" движением рук чуть более десятка человек начинала работать на другой частоте. И все очень радовались, если при этом не требовалось перенастраивать антенну соседнего участка, а то были случаи, когда на каком-то направлении диаграмма ну никак не получалась на тех диапазонах, что еще были свободны от соседей. И тогда приходилось залезать в их диапазон, двигать тех на другие частоты, а там уже как повезет — у них ведь тоже на тех частотах могло что-то не высвечиваться… но бог миловал — "падения домино" не случилось ни разу.

Иногда удавалось решить проблему "простым" поднятием антенны по-выше — ведь чем больше соотношение высоты антенны к длине волны, тем более узкие пальцы и тем больше их в диаграмме — повышается плотность облучаемого пространства, а пустоты, наоборот, уменьшаются. Мы разработали секции для ферменных держателей, которые могли поднять антенну на высоту до тридцати метров на одной стойке, а на четырех — до семидесяти. Но на семьдесят, к счастью, забираться не пришлось, хотя общая высота одной из антенн над окружающей местностью была под сотню метров — просто стояла на удачно высоком холме. Подъем на другую высоту менял картину облучения поверхности, соответственно, менялась картина отражения и, как результат — интерференционная картина в облучаемом объеме. Дополнительным бонусом оказалось "прижатие" диаграммы направленности к земле — самолеты начинали обнаруживаться на меньших высотах, на чем уже фрицы, разбалованные нашей слепотой на низких высотах, пару раз обожглись, попав прямо в лапы загодя расставленной засаде.

А в остальных случаях надо было благодарить наших конструкторов, которые быстренько так, уже с мая сорок второго, стали переходить на многоантенные системы. Ну а действительно — раз диаграмма направленности антенны формируется наложением полей ее излучателей, то чего бы так же не понакладывать поля двух антенн, а то и трех, или даже… Словив эту мысль, конструкторы долго не думали — привезли еще одну антенну на РЛС, в которой все никак не удавалось подобрать высоту и частоту так, чтобы видеть все в направлении строго на запад. Прикинули примерное расположение второй антенны, чтобы ее излучение давало нужную интерференцию в интересующем направлении с излучением первой, поставили ее на фермы чуть по-выше первой, запитали, согласовали по волновому сопротивлению сигнальные каналы, и….

И сработало!

Такой хорошей диаграммы у нас не получалось до этого практически никогда. Плотная, выпуклая, чуть ли не блестящая. Ну, конечно мощности одного передатчика на прежнюю дальность не хватало, так это дело поправимое.

Нет, все-таки помимо уменьшившейся дальности при более детальном обследовании нашлись изъяны — у кого они не найдутся, если как следует поискать… И не такая уж плотная, и пальцы с провалами все-таки есть. Но размеры областей, где сигнал пропадал, был гораздо меньше. Это уже не потерять самолет на пять километров и потом гадать — тот же выскочил из "темной зоны", или другой. Пара-тройка сотен метров, которые любой нормальный самолет проскочит за минуту… "Ерунда, отловим" — сказали операторы. И потом добавили — "Ну если конечно не будет лететь вдоль провала. А мы ему помашем ыыы…".

Да, введение многокомпонентных антенн стало новым прорывом нашей радиолокационной техники. После этого антенны стали расти вширь и ввысь. Ну, если каждый элемент, допустим, десять метров длиной и три — шириной, и таких элементов торчит из общей конструкции в ряд пять штук по горизонтали и в две по вертикали, да еще между ними расстояния метр, два, три — в зависимости от требовавшейся для данной местности диаграммы — конструкции оказывались просто циклопические. Я уже не удивлялся тем антеннам, что видел в фильмах про войну. У нас они так же покоились на прочном фундаменте, или хотя бы на рельсовом основании, и мне было понятно, что на таких волнах сделать что-то более компактное просто не получится. Физика, итить ее налево…

Хочешь получить узкую диаграмму в горизонтальном направлении — делай антенну шире, чтобы боковые сегменты сильнее поджимали диаграмму своим излучением. Хочешь сделать ее по-уже в вертикальном направлении, или уменьшить провалы в диаграмме направленности, или измерять высоту полета — делай ее выше. Мы-то продолжали использовать веерные диаграммы направленности, когда луч был узким только в горизонтальной плоскости, а в вертикальной он захватывал тридцать градусов, но вот померить высоту мы были не прочь — именно поэтому и приходилось вводить вторые, а то и третьи этажи антенн. Излучал только один этаж, чтобы сохранить широкий веер по вертикали — так можно быстро осмотреть пространство. А вот принимали сигнал все этажи. И в зависимости от соотношения времени или фазы приема сигнала разными этажами и делались выводы о высоте полета цели.

Дополнительно выбор излучающего этажа позволял отстраиваться от помех, если те вдруг появлялись — изменение высоты излучения практически всегда меняло интерференционную картинку так, что отражения от помех если и не пропадали, то изменяли мощность или поляризацию. Ну и с провалами боролись так же — делали излучающими два этажа и подбирали высоту другого этажа такой, чтобы его излучение заполняло провалы диаграммы первого этажа. Количество способов настроек конструкции возросло даже не на порядок, а гораздо больше. Общее количество элементов, их распределение по строкам и столбцам, расстояние между элементами в строках и столбцах — конструкторы подгоняли параметры каждой антенны под конкретную местность и ее назначение — если это дальнее обнаружение — делали одну диаграмму, чтобы она добивала километров на сто-сто пятьдесят, если это обнаружение в средней зоне — тут уже надо, чтобы антенна была по-поворотистее — тогда на ее не навесишь уже много элементов, и надо прикидывать, как ограниченным числом элементов обеспечить нужную дальность и заполненность диаграммы, и вместе с тем получить довольно узкий основной лепесток, чтобы определение координат не было с точностью плюс-минус лапоть. А уже если военные затребуют определение высоты… тут уже сколько им надо будет высотных коридоров, столько и приемных антенн. И хорошо, если получится поставить их рядом, отдельной конструкцией…

Но улучшение антенного хозяйства путем его усложнения было не единственной причиной наших достижений в радиолокации. Много сил было потрачено и на начинку — приборы и оборудование. Ведь импульс надо отправить, принять и распознать. И для всего этого нужны генераторы, усилители, линии передачи, согласователи нагрузки, переключатели, приемные каскады, средства отображения сигнала — лампы, резисторы, провода…

Ведь попытка искать самолеты с помощью радиолокации — это погружение в другой, по сути виртуальный мир. Вот отправили сигнал, он вернулся. От чего он отразился? Это тот сигнал, что мы отправили только что, или это пришел еще предыдущий импульс, который отразился от более дальней цели? Загадка…

Да что там говорить, если сама физика процесса была неоднородна. Даже скорость распространения электромагнитных волн была непостоянной — по пути сигналу встречаются области воздуха с различными коэффициентами преломления — чуть больше водяных паров над озером чем над окружающим лесом — и общая скорость на дистанции уже поменяется. Нам-то, с нашими погрешностями, пока это было неважно, но в будущем, чувствую, предстоит еще много интересных задач. А разная скорость — разные и траектории лучей — и поди угадай — с той ли стороны пришло отражение, или оно где-то еще погуляло сбоку на пару градусов от оси антенны? Когда еще и само излучение — не прямая линия, а веер.

И все это накладывало ограничения на точность измерений. Та же веерность по-началу позволяла определять нам цели в диапазоне плюс-минус пятнадцать градусов — и куда лететь летчикам, кого стрелять? Хорошо хоть дистанции на тот момент были небольшими — пара-тройка десятков километров — ну мотнутся на минуту-другую в сторону — некритично. Весной сорок второго ширина луча у нас была уже семь градусов, что позволяло определить направление с точностью до двух градусов — по исчезновению цели, хотя этот способ и был доступен далеко не всем, да и упомянутая непрямолинейность хода излечения тоже вносила поправки… А вот по дальности дела обстояли все так же плохо — два-три километра ошибки — вынь да положь. И все — из-за метровых волн — не успевали мы на нашей аппаратуре отследить начало таких длительных импульсов — она всегда давала разброс. Про звуковую сигнализацию я уж молчу — там могли хоть как-то определить дальность считанные единицы. Но и с введением индикации на ЭЛТ ситуация хотя и улучшилась, но только в плане того, что дальность могли определять уже все, кого обучим вертеть рукоятки и думать, когда и что надо вертеть. А вот точность по-прежнему хромала. Ну да нам сейчас было важно определить "хотя бы примерно".

И помимо проблем из-за неоднородности сигналов у нас были и проблемы из-за неоднородности их обработки. Проще говоря, параметры передающей и приемной аппаратуры плавали. В начале работ осенью сорок первого разброс мог составить до десяти процентов, причем он мог измениться за пять минут — и это несмотря на то в РЛС, что мы старались использовать советские или немецкие радиокомпоненты, а уж если какие-то свои, то выбирали максимально стабильные версии.

И только к весне сорок второго был накоплен достаточный опыт производства электровакуумной и радиотехники. К этому времени мы создали насос высокого вакуума. В одном экземпляре. Зато он давал очень высокую степень вакуума, и мы использовали его только для производства ламп для РЛС. Высокий вакуум существенно снизил шум — меньше электронов сталкивалось с остатками воздуха, уменьшилась неоднородность их потока — снизились и шумы. Шумы снижали и другими способами. Ведь главное в этом деле — стабильность, стабильность и еще раз стабильность. Если питание дергается, то о каком постоянстве сигналов может идти речь? В один момент, при понижении питания, усиление будет идти до одного уровня, в другой момент — при повышении питания над номиналом — до другого — вот уже получаем разные уровни сигнала, даже если изначальный не имел никаких изменений и был постоянен — и истребитель "превращается" в бомбардировщик. Наводки излучений тоже доставляли проблем — даже если сигнал усилен нормально, ему еще надо добраться до следующего каскада или до антенны. А если в линии наводятся посторонние сигналы — они явно будут изменять уровень нужного нам сигнала. И хорошо еще, если они не совпадут по частоте с нашим сигналом. А могут ведь и совпасть — и тогда уйдет, например, повышенный сигнал, в ответ соответственно тоже придет сигнал выше по уровню, чем было бы при нормальной работе — и привет — снова вместо истребителя видим бомбардировщик. А если сигналы вычтутся — вместо бомбардировщика будет истребитель. А если еще и биение по фазам — можем увидеть вообще целую армаду. Или наоборот — мы ее видеть перестанем, "а она есть". Да даже вибрации от работы генераторов электричества, двигателей техники, взрывов бомб и снарядов вносили помехи — если сетка лампы от них завибрирует, то тем самым она своими механическими колебаниями внесет неоднородность в поток электронов — снова помехи. Так что стабильность источников питания, экранировка всего чего только можно, виброзащита, термостабилизация были далеко не последними по значимости моментами, которые позволили нам существенно повысить дальность и надежность обнаружения целей. Мы вылизывали чуть ли не каждый винтик, благо что, несмотря на разнообразие конструкций, многие составные части и детали их были унифицированы — разъемы, ламп, провода, шкафы, термостаты.

Но помимо конструкторских улучшений было множество схемных решений, повышавших избирательность приемников. Причем разные команды отрабатывали разные решения. Так, одна команда сосредоточилась на повышении частотной избирательности принимаемых сигналов. Они разделили фильтрами полосу частот на несколько каналов, и для каждого канала сделали отдельный усилитель, который хорошо усиливал частоты только своего канала. Это повысило чувствительность приемника почти в пять раз, и дальность выросла более чем в два раза на той же антенне — просто начали различать более слабые сигналы ответов, которые раньше терялись среди шума. По сравнению с одним усилителем на все частоты, настройка под конкретный частотный диапазон позволила проще обеспечить линейность усилительных каскадов — лампы загонялись в линейные части своих АЧХ и удерживались там переменными резисторами как можно дольше. Еще одним плюсом стала возможность избирательно усиливать только некоторые диапазоны частот, тем самым более эффективно отстраиваясь от помех. Но был и минус — само регулирование системы превратилось в непростую и очень трудоемкую задачу — попробуйте ка поднастроить каждый из десяти каналов, подкручивая резисторы и конденсаторы, чтобы вернуть лампы в линейные области своих АЧХ — они ведь — параметры ламп — плавают из-за температуры. Тут на помощь пришли термостатированные ячейки, в которые и помещались отдельные каскады.

Еще одна команда прорабатывала схему с кратковременным отпиранием входных цепей с тем, чтобы ответный сигнал принимался только через определенное время после отправки зондирующего импульса. То есть фактически они делали схему, которая будет принимать сигналы только с определенного диапазона расстояний. Из-за этого, конечно, могли потеряться ответы с других дистанций, но зато исключались засветки от близкорасположенных препятствий. Такую настройку мы потом использовали во многих локаторах, и операторы ее активно применяли, когда им ставилась задача отслеживать определенные квадраты — чем подкручивать рукоятки отстранения от помех, проще было просто отрубить их сигналы вообще.

Если можно разбить на диапазоны прием, то почему бы не разбить на диапазоны и передачу? Таким вопросом задалась другая команда и, не долго раскачиваясь, создала передатчик, который мог формировать сигнал в нескольких частотах одновременно. Излучая такие сигналы с близкими частотами, получалось более качественно заполнить диаграмму направленности антенны — ведь излучение одной антенной разных частот давало разные диаграммы направленности, которые, будучи довольно близкими друг другу, дозаполняли промежутки, которые "пропускали" соседние частоты. Правда, ухудшилась общая направленность, диаграмма стала более размытой. Но посмотрим… Тем более что мощные диапазонные приемники и передатчики мы стали активно использовать с станциях пеленгации и глушения.

А ламповики игрались с напылением металлов и оксидов — проверяли разные сочетания с тем, чтобы уменьшить энергию выхода электронов, получить максимальную мощность, долговечность, стабильность характеристик.

То есть были заняты все. Даже провода подверглись тщательной инспекции. Ведь с увеличением диаметра проводов и уменьшением расстояния между ними погонная индуктивность уменьшается, а емкость растет — уменьшается волновое сопротивление линии. И если нагрузка в линии равна волновому сопротивлению, она поглощает всю энергию и является для генератора чисто активной нагрузкой — получаем бегущие волны. Это согласованная линия. В режиме бегущей волны должны работать все линии передачи, и согласованием разных источников, линий передачи и приемников сигналов занимались несколько десятков человек.

И все эти конструкции и блоки тут же обкатывались в реальных условиях. Разработав блок, схему, конструкцию антенны, команда отправлялась на одну из РЛС и там шаманила со своим детищем.

В какой-то момент возник кризис операторов — обслуживать многие станции могли только сами конструкторы или их помощники, а ведь им еще надо было конструировать и отлаживать новые схемы. Поэтому волевым решением, как только появилось более-менее полное радиолокационное покрытие наших территорий, я засадил конструкторов за обучение — то есть они находились рядом, а обучаемые работали под их руководством. Пусть получим новые РЛС немного позднее, но это хоть как-то вытащит нас из клинча — обслуживать станции могут только конструкторы, но конструировать им некогда — надо обслуживать станции.

Причем, раз пошла такая пьянка, к делу обучения операторов мы активно подключили и пилотов, тем более что им все-равно надо было учиться взаимодействию с "радиоглазами". Так что пилоты проводили воздушные бои, имитировали налеты и перехваты, а локаторщики пытались их обнаружить, разобрать по группам и одиночным самолетам, навести "перехватчики" — фактически, шла полноценная боевая работа, только без окончательного поражения целей. Причем новую технику до поры до времени мы спрятали от немцев, держали ее в глубине территории — уж слишком были заметны новые антенные конструкции. Так что на внешний периметр работали старые варианты станций, а новые пока находились в "песочнице", так как обнаружился печальный казус — несмотря на заверения конструкторов, способности их обнаружить и отследить самолеты была не так уж выше по сравнению со старыми вариантами. Это было странно, тем более что первые варианты новых конструкций все-таки немного успели поработать какое-то время и по немцам, пока те не отследили и не раздолбали их антенные установки — собственно, после этого мы и решили припрятать их до поры до времени — уж больно немцы навалились тогда на новую аппаратуру — такими темпами не успеем ее отладить ни в жизнь. Естественно, обнаружив такое рвение со стороны фрицев, мы подставили им несколько макетов — хотите сладкого — получайте. И они хорошо так вляпались в подготовленные засады, и после трех случаев больше уже не наседали на эти конструкции. Но к тому-то времени и обнаружилось отсутствие преимуществ перед старыми станциями. А если нет преимуществ — зачем делать более трудоемкие локаторы, когда и старые работают более-менее сносно.

Собственно, именно после этих неудач с новой техникой мы и выделили дополнительно на радиолокаторное направление кучу народа — перевели их с направления радиосвязи, тем более что там пока был уже полный набор аппаратуры и оставалось ее только штамповать, да еще выдернули из войск несколько десятков наиболее подготовленных радистов, чтобы переучивать их на операторов и конструкторов. Вот народ и навалился, не сразу, после некоторых организационных и межличностных неурядиц, но дело пошло. Уже через пару месяцев станции наконец-то начали превосходить старую аппаратуру в обнаружении самолетов. Все вроде бы вздохнули с облегчением, но какая-то червоточина оставалась — неужели мы пошли не в том направлении? Причем с моей же подачи… может, действительно надо было работать по станциям с непрерывным излучением? Но у тех коллективов, кто работали по ним, результаты были еще хуже…

Дело разрешилось внезапно. Вдруг один из коллективов, установивший новый блок усилителей в одну из станций, сказал:

— Ой, а мы там кого-то видим…

А видеть не должны… никого "там" в данный момент не было — немцы не пролетали, наши тоже там не околачивались…

— Далеко?

— эммм…

— Что?

— Ну, километров сто пятьдесят…

— Сколько?!?

— Может, и двести…

— У вас что-то с аппаратурой. Проверяйте на эталонных отражателях.

— Да проверили уже…

— Проверьте еще раз.

— Семь раз уже проверили. По-прежнему видим.

— Сколько и кого?

— Кого — не знаем, а пара летает, нарезает круги.

— Хорошо, сейчас выясним, давайте координаты

….

— Семнадцатый, у вас там летает пара самолетов?

— Да, фрицы на дежурстве. А что?

— Да так… отбой.

….

— Так. Вы видите двух фрицев. Перенастройтесь по азимуту сто — там должно быть две пары наших и две — фрицев, дальность сто семьдесят.

— Есть.

….

— Докладываю. Вижу пару. Азимут сто-сто пять, дальность сто пятьдесят-сто семьдесят.

— Только одну пару?

— Так точно только одну пару.

— Так… ну и кого вы там видите…?

….

— Орел-десять, отзови своих из квадрата семь-три. Повторяю — из квадрата семь-три.

— Есть…. Отозвал.

….

— Сколько видите?

— Вижу пару. Азимут сто два-сто семь, дальность сто шестьдесят пять-сто восемьдесят.

— Понятно. Ждите. Продолжайте наблюдения.

— Есть.

Срочное совещание было собрано буквально через час. Странности в радиолокации вызвали у всех серьезные опасения — ведь она, при небольшом количестве самолетов, была фактически нашей единственной надеждой хоть как-то сдерживать немцев в воздухе. И тут такие чудеса. А если не можешь объяснить чудеса — это не к добру — жди проблем.

— Итак. У нас есть проблемы. Первая: новая аппаратура работает не так эффективно, как мы ожидали. Вторая: она видит на таких расстояниях, на которых видеть не должна. Ваши предложения?

Народ загомонил, заспорил, пошли обсуждения, прерываемые возгласами и другими обсуждениями. Повысить мощность, перейти на более длинные волны, перейти на более короткие волны, понизить мощность, запросить об аналогичных происшествиях у разработчиков из Союза… И тут я уловил"… наших-то не видит…".

— Стоп!!! Всем тихо!!! Повторите то, что Вы только что сказали!

— Применить модулированные импуль…

— Нет, перед этим.

— Наших он не видит, немцев — видит…

… повисла тишина… потом кто-то хрюкнул… еще один зашелся было в смехе но тут же закашлялся, так как как раз в этот момент ел печеньку…

— Думаю, все уже поняли, в чем проблема…

— ЭПР, итить ее в коромысло!!!

— Именно!!!

И тут всех прорвало. Ржали так, что двери выгибались наружу. Охрана сунулась было в кабинет, но увидела ситуацию, которую видела не часто — кабинет, полный начальства, дико ржал. Да, ситуация была из разряда "сами себе дураки". Первые станции мы отлаживали в том числе и с привлечением нашей авиации. Все работало. Последующие модели мы также отлаживали с привлечением нашей авиации. И все тоже работало, хотя и не так, как мы ожидали. И мы не учли только одного — авиация-то была в обоих случаях нашей, вот только состав авиапарка уже сильно различался. На момент работ по первым радарам у нас было много трофейной техники. Сделанной из алюминия. С хорошей отражающей способностью, а потому приличной эффективной поверхностью рассеяния электромагнитных волн. А когда мы работали по следующим поколениям РЛС, немецкую технику у нас уже повыбили. Нет, еще некоторое их количество оставалось в строю, но вся она была задействована на диверсионных вылетах, когда фрицы могли и зевнуть, увидев свой самолет. Подпустить его по-ближе и жестоко за это поплатиться — что на земле, что в небе. И тестировали новые РЛС мы уже исключительно на нашей технике. Сделанной из стеклопластика. Который практически не отражает электромагнитных волн. Почему мы все-таки как-то могли видеть наши самолеты? Так на них были и железяки — двигатель, колеса, стволы. Да и пластик все-таки что-то мог отразить. Но в общем ЭПР наших самолетов была гораздо меньше, чем у немцев. И мы еще как-то умудрились отловить эти призраки, научились их отслеживать, работать с ними. Неудивительно, что в какой-то момент мы стали видеть немцев на большом расстоянии. Я даже знаю этот момент — бригада, что тестировала новую аппаратуру, привезла усилитель на новой лампе, с импульсной мощностью в семьдесят киловатт. И вот эта кастрюля и позволила разглядеть фрицев почти за двести километров. И смех, и грех. Столько потратить времени и сил… Да мы бы уже давно бы поставили на службу новые радары, даже с менее мощными лампами они вполне бы нормально работали по немцам. А я-то еще удивлялся — как это немецкие локаторщики подпускают наши самолеты… Да они их просто не видят! Я уж было подумывал упасть в ножки спецам из Союза, чтобы они научили нас, горемычных, как строить локаторы. Ведь под Москвой уже с июля сорок первого работал "Порфир", который видел на дальности до двухсот пятидесяти километров, жаль, узнали об этом только недавно. Получается, мы догнали советских разработчиков… Ну что ж, приятно.

А радиолокаторщики все-таки молодцы, не зря я не спешил их ругать. Конечно, у некоторых опускались руки, когда работаешь, работаешь, а результата никакого. А оказалось, что просто настраивались не на ту систему. Так что я не забывал их поддержать и похвалить — все-таки по лампам мы продвинулись ощутимо. А по обеспечению дюралюминием для антенн локаторщики уже давно фактически вышли на самообеспечение, да еще и остальным перепадало — они "получали" его за счет сбитых с помощью локаторов немецких самолетов.