Радио в самолётовождении

DjVu

      ВВЕДЕНИЕ

      Представьте себе, читатель, один из обычных рейсов пассажирского самолёта Гражданского воздушного флота, например, по линии Москва— Сталинград — Баку— Ашхабад. Экипаж самолёта обязан строго по расписанию прийти в назначенные пункты, проведя свой воздушный корабль тысячи километров над необъятными просторами нашей Родины. При это-м самолёт пролетает над самой разнообразной местностью — над лесами Подмосковья и густо населённой территорией Центральной чернозёмной полосы, над степями Нижнего Поволжья и восточными отрогами Кавказских гор, над Каспийским морем и песками Кара-Кумов.
      Самолёт может попасть в самые различные метеорологические условия: будет лететь в облаках и за облаками, при встречном и попутном ветре, может встретиться с грозовыми облаками, которые он должен обойти, и, наконец, прилететь на аэродром, закрытый низкой облачностью.
      Ещё более сложные задачи выполняют экипажи военных самолётов. Если самолёты Гражданского воздушного флота летают преимущественно по постоянным направлениям (линиям, трассам), то военные самолёты выполняют полёты над любой местностью, в любое время суток и часто в плохую погоду. В период Великой Отечественной войны отважные сталинские соколы проявляли подлинное мастерство, отыскивая небольшие по размеру замаскированные цели на поле боя или военно-промышленные объекты в глубоком тылу противника.
      Чтобы выполнить эти сложные задачи, экипаж любого самолёта — транспортного корабля Гражданского воздушного флота, многомоторного самолёта-бомбардировщика, одноместного истребителя — должен осуществлять большой комплекс работ в полёте. При этом важное место занимают те действия экипажа, целью которых является определить местонахождение своего самолёта и направить его к цели полёта, то есть провести самолёт по заданному маршруту и вывести в заданную точку в назначенное время. Эти действия экипажа принято называть самолётовождением.
      Практические действия экипажа по самолётовождению базируются на определённых теоретических основах, рассмотрением и разработкой которых занимается прикладная наука, называемая теорией самолётовождения.
      На многоместном самолёте действия по самолётовождению выполняют несколько членов экипажа — летчик, штурман, бортрадист, а иногда и другие специалисты. При этом штурман самолёта, являясь ответственным лицом за самолётовождение, выполняет главную работу. На одноместном самолёте-истребителе обязанности штурмана выполняет лётчик, который, управляя самолётом и мотором, одновременно осуществляет и самолётовождение.
      В чём же состоит искусство точного и надёжного самолётовождения, из каких элементов складывается весь комплекс действий экипажа по самолётовождению?
      Чтобы провести самолёт по заданному маршруту и привести его в намеченный пункт, экипаж самолёта должен периодически в течение всего полёта определять своё местонахождение и отмечать его на полётной карте, то есть отмечать на карте проекцию самолёта на земную поверхность в данный момент времени. Знание экипажем своего местонахождения с точностью, необходимой для выполнения полученного задания, называется сохранением ориентировки в полёте.
      Как экипаж определяет своё местонахождение, мы расскажем ниже, а сейчас только укажем, что знание местонахождения самолёта ещё недостаточно для того, чтобы осуществлять самолётовождение. Чтобы привести самолёт к цели полёта в назначенное время, экипажу необходимо знать ещё направление, скорость и высоту полёта. И не только знать. Экипаж должен уметь выдерживать и изменять направление, скорость и высоту в зависимости от изменившейся обстановки полёта.
      Определять эти элементы, а также выдерживать необходимый режим полёта экипаж может, пользуясь специальными приборами, установленными на самолёте. Для определения и выдерживания направления полёта, или, как принято называть, курса самолёта, применяется компас; скорость полёта экипаж определяет по указателю скорости, а высоту полёта—по высотомеру. Компас, указатель скорости, высотомер, а также часы и полётная карта — вот те самые необходимые средства, которые нужны экипажу для осуществления самолётовождения.
      Необходимость этих приборов на самолёте гениально предвидел А. Ф. Можайский — изобретатель первого в мире самолёта. На своём самолёте А. Ф. Можайский установил магнитный компас, специально сконструированный русским учёным, специалистом компасного дела, академиком И. П. Колонгом, а также приборы для определения высоты и скорости полёта. А. Ф. Можайский предусматривал в составе экипажа своего самолёта лётчика-наблюдателя, который должен был наблюдать за приборами и осуществлять ориентировку.
      В дальнейшем, с развитием авиации в нашей стране, самолётные магнитные компасы, а также приборы для определения скорости и высоты полёта усовершенствовались, увеличивалась точность их показаний и надёжность в работе, что дало возможность водить самолёты на значительные расстояния. В состав экипажа многоместного самолёта было введено новое лицо—штурман, который обязан осуществлять самолётовождение, а на военных самолётах-бомбардировщиках также выполнять бомбометание.
      Специальные приборы, установленные на самолёте, обеспечивают получение необходимых экипажу данных для осуществления самолётовождения: направления, скорости и высоты полёта. Место самолёта экипаж может определить, наблюдая за местностью и сличая её с картой, а если местность без ориентиров или полёт происходит за облаками,— счисляя пройденное расстояние по времени и скорости полёта и прокладывая на карте пройденный самолётом путь.
      При пользовании компасом возникают следующие трудности. На установленный на самолёте магнитный компас влияют не только магнитное поле земли, но и различные железные предметы, находящиеся на самолёте. Эти предметы сами являются в той или иной степени магнитами, а так как они находятся вблизи компаса, то влияние их сильно сказывается на его показаниях. Компас, установленный па самолёт, показывает направление на север с ошибкой, называемой девиацией. Правда, имеются способы уменьшения и учёта девиации, но всё же средние ошибки в показаниях магнитного компаса достигают 2—3°. При полётах же на малой высоте над районами магнитных аномалий, а также при полётах вблизи магнитного полюса Земли магнитным компасом пользоваться невозможно.
      Указатель скорости определяет воздушную скорость, то есть скорость перемещения самолёта относительно воздушной среды. Эта скорость только в штиль совпадает по величине и направлению с так называемой путевой скоростью, то есть со скоростью перемещения самолёта относительно земной поверхности, которая в первую очередь интересует экипаж, осуществляющий самолётовождение. Учёт влияния ветра на полёт самолёта является одной из сложных проблем самолётовождения. Без преувеличения можно сказать, что искусство штурмана самолёта определяется умением измерять и учитывать ветер в полёте, так как именно ветер нарушает все предварительные расчёты.
      Значительные ошибки присущи также и барометрическому высотомеру, который долгое время был единственным прибором, позволявшим экипажу самолёта определять высоту полёта.
      На помощь пришли другие средства самолётовождения, а именно, специальные радиотехнические устройства и астрономические приборы.
      Применение этих средств совместно с магнитным компасом и другими приборами раскрыло новые, невиданные ранее перспективы, обеспечило выполнение дальних и сверхдальних перелётов как днём, так и ночью, в сложных метеорологических условиях.
      Укажем на некоторые примеры таких перелётов, выполненных сталинскими соколами нашей Родины.
      20 июня 1936 года экипажем в составе лётчиков В, П. Чкалова и Г. Ф. Байдукова и штурмана А. В. Белякова был начат героический перелёт по Сталинскому маршруту Москва — Земля Франца Иосифа — Северная Земля — Бухта Тикси — Петропавловск-на-Камчатке. Через 56 час. 20 мин. перелёт был успешно закончен посадкой на острове Удд (ныне о. Чкалов), причём самолётом было пройдено 9 374 км в тяжёлых метеорологических условиях.
      Через год, 18 июня 1937 года, этот же экипаж стартовал в перелёт по маршруту Москва — Северный Полюс — США. Самолёт, на фюзеляже которого было написано «Сталинский маршрут», через 63 час. 25 мин. благополучно приземлился в Северной Америке на аэродроме Ванкувер, близ Портленда, покрыв расстояние более 10 000 км, в том числе около 6 000 км над океанами и льдами.
      Менее чем через месяц по этому же маршруту стартовал второй экипаж в составе лётчиков М. М. Громова и А. Б. Юмашева и штурмана С. А. Данилина. Перелёт закончился через 62 час. 17 мин. Экипаж благополучно произвёл посадку в Сан-Джасинто (Калифорния), установив новый мировой рекорд дальности полёта: по прямой было пройдено 10148 км.
      1938 год принёс новые победы Воздушному Флоту нашей страны.
      27 июня самолёт «Москва» с лётчиком В. К. Коккинаки и штурманом А. В. Бряндинским совершил за 24 часа 36 мин. беспосадочный полёт из Москвы на аэродром Спасск в районе Владивостока, пройдя 7 600 км над тайгой в сложных метеорологических условиях.
      В том же году был совершён беспосадочный полёт по маршруту Москва — Дальний Восток экипажем в составе В. С. Гризодубовой, П. Д. Осипенко и М. М. Расковой. Отважные советские лётчицы, пройдя по прямой 5 908 км за 26 час. 28 мин., установили новый мировой рекорд полёта на дальность.
      Эти и многие другие перелёты советских лётчиков наглядно показали всему миру могущество нашего воздушного флота, вооружённого новой техникой в годы первых сталинских пятилеток.
      В последующие годы советский Воздушный Флот благодаря повседневной заботе партии и правительства и неустанному личному вниманию товарища Сталина не только получил новые типы самолётов, но и был оснащён передовой специальной техникой, предназначенной для самолётовождения. Современные самолёты нашей авиации — многомоторные воздушные корабли и одноместные скоростные истребители — оснащены большим количеством различных приборов и устройств (магнитномеханических, оптических, радиотехнических и других), дающих возможность осуществлять самолётовождение в самых сложных метеорологических условиях как днём, так и ночью.
      Все эти самолётные приборы и устройства вместе с наземными радиотехническими и светотехническими устройствами составляют так называемые технические средства самолётовождения.
      Осуществляя самолётовождение, экипажи самолётов применяют все технические средства в комплексе, так как только их совместное применение обеспечивает решение всех задач самолётовождения.
      Отдельные технические средства дают возможность экипажу на различных этапах полёта получать необходимые данные для выполнения самолётовождения, как, например, — определить своё местонахождение, определить скорость и направление полёта, скорость и направление ветра, высоту полёта, расстояние от аэродрома взлёта или до аэродрома посадки и так далее. Экипаж самолёта и в первую очередь штурман в течение всего полёта непрерывно измеряет и рассчитывает эти данные или, как принято говорить, производит навигационные определения1.
      1 Навигация-— слово латинское, происходит от слова navis — корабль и в буквальном переводе означает кораблевождение. Отсюда произошёл термин (аэронавигация, или воздушная навигация — вождение воздушных кораблей (самолётов, дирижаблей, аэростатов, стратостатов, планеров). Следовательно, навигационные определения на самолёте — получение данных для самолётовождения.
     
      Некоторые навигационные определения экипаж самолёта может произвести, не применяя технических средств, например, определить своё местонахождение с помощью так называемой визуальной ориентировки, то есть сличая карту с местностью. Визуальная ориентировка играет большую роль в самолётовождении, и значение её нисколько не уменьшается с развитием авиационной техники.
      Однако навигационные определения с помощью технических средств занимают основное место в работе штурмана и всего экипажа самолёта, и их роль со временем всё более возрастает.
      В комплексе технических средств самолётовождения особое место занимают радиотехнические средства, широко применяемые в современной авиации.
      Какие средства радио применяются в самолётовождении, на каких принципах работают эти средства, какова методика их применения и какую роль играют они в самолётовождении,— обо всём этом коротко рассказано в настоящей брошюре.
     
     
      РАДИО — МОГУЧЕЕ СРЕДСТВО САМОЛЁТОВОЖДЕНИЯ
     
      Появление радиотехнических средств самолётовождения вместе со средствами радиосвязи привело к новому, качественно отличающемуся от прежнего этапу в развитии советской авиации. Именно применение радио в самолётовождении сделало полёты независимыми от погоды, повысило регулярность рейсовых полётов воздушных кораблей Гражданского воздушного флота, расширило тактические возможности боевого применения Военно-воздушных сил нашей страны. Можно сказать, что широкое применение радиотехнических средств для связи и самолетовождения наряду с общим бурным развитием авиационной техники обеспечило возможность
      «...сказку сделать былью,
      преодолеть пространство и простор».
      И в самом деле, полёты, о которых еще несколько десятков лет тому назад можно было только мечтать, в наше время стали повседневной реальностью, обычными делами наших славных сталинских соколов.
      Что же даёт радио для вождения самолётов, какие задачи решаются при помощи радиотехнических средств самолётовождения?
      Одним из важнейших навигационных определений, которые экипаж производит в полёте, является определение своего местонахождения, то есть определение места самолёта как проекции его на земную поверхность в данный момент времени. Применение радио в самолётовождении и имеет своей основной целью определение места самолёта, причём это место может быть определено в некоторых случаях с очень высокой точностью. А главное — место самолёта при помощи радиотехнических средств может быть определено независимо от видимости земных ориентиров, то есть над морем, пустыней, в тёмную ночь и при полёте в облаках и за облаками.
      Кроме определения места самолёта, радиотехнические средства самолётовождения дают возможность производить и другие навигационные определения. Так, например, при помощи радио можно определить фактическое направление полёта, путевую скорость, высоту полёта, угол сноса1.
      1 Углом сноса называется угол между продольной осью самолёта и направлением полёта, точнее, между направлением воздушной и направлением путевой скорости самолёта Эти направления не совпадают вследствие сноса самолета ветром (при боковом ветре).
     
      Только с применением радио стало возможным выполнение длительных маршрутных полётов вне видимости земли и небесных светил, только с помощью радиосредств можно при отсутствии оптической видимости (тёмной ночью, в тумане, из-за облаков) вывести самолёт в район цели, отыскать цель и поразить её, только радиосредства обеспечивают вывод самолёта на аэродром и безопасную посадку в сложных метеорологических условиях.
      При этом следует иметь в виду, что применение радиотехнических средств самолётовождения не исключает пользования другими самолётными приборами. Наоборот, успешное применение радиосредств возможно только тогда, когда экипаж умело сочетает эти средства с Другими приборами — магнитным компасом, указателем скорости, оптическим визиром и др.
      Как же решаются эти задачи, какая радиотехническая аппаратура применяется для этих целей, на каких принципах она работает?
      Ответы на эти вопросы мы постараемся дать в дальнейшем изложении настоящей брошюры, а сейчас укажем только на те принципы, которые положены в основу использования радиотехнических средств для самолётовождения.
      Для решения задач самолётовождения радио предоставляет следующие возможности: с помощью специальных радиотехнических устройств можно определить направление от передающей радиостанции к точке приёма; с помощью же другой группы радиосредств можно определить расстояние от наземной радиостанции до самолёта, находящегося в воздухе.
      Самолётные и наземные радиоустройства при измерении направлений и измерении расстояний, как правило, используются совместно. Это — одна из особенностей применения радио для самолётовождения. Совокупность радиотехнических средств, как находящихся на земле, так и установленных на самолёте, используемых для получения данных, необходимых экипажу для осуществления самолётовождения, принято называть радионавигационной системой, или радиотехнической системой самолётовождения.
      Радионавигационные системы, в зависимости от тех данных, которые экипаж определяет с их помощью, делятся на три группы: угломерные, дальномерные, смешанные (угломерно-дальномерные).
      В соответствии с делением радионавигационных систем можно разделить и методы использования радиосредств для самолётовождения.
      При угломерном методе определяется направление (азимут, пеленг) от точки наземной поверхности, где находится радионавигационная станция (так называемая радионавигационная точка — РНТ), на самолёт. Зная направления на самолёт от двух радионавигационных точек Л и В и откладывая на карте в этих направлениях линии, в точке пересечения С получим место самолёта (рис.1,а).
      Следует иметь в виду, что определение направлений от радионавигационных точек на самолёт, то есть радиопеленгование, может производиться или самим экипажем в воздухе, или специальными лицами на земле. В последнем случае результаты пеленгования передаются экипажу самолёта по радио.
      Линии, которые проводятся от радионавигационных точек, называются линиями положения самолёта.
      При дальномерном методе измеряется расстояние от наземной радионавигационной точки до самолёта, причём и в этом случае измерение может быть выполнено как на земле, так и на самолёте. Линией положения самолёта в этом случае будет дуга окружности, центр которой совпадает с радионавигационной точкой, а радиус равен расстоянию от этой точки до самолёта. Если есть две такие радионавигационные точки, то, измерив расстояние от самолёта до каждой из них и проложив две линии положения самолёта, в точке их пересечения получим место самолёта (рис.1,6).
      Наиболее удобным является третий метод — смешанный, являющийся сочетанием первых двух — угломерного и дальномерного. Суть этого метода заключается в том, что, используя специальные радиотехнические устройства, можно одновременно определять и направление и расстояние от радионавигационной точки до самолёта.
      Преимущество смешанного метода состоит в том, что для определения места самолёта в этом случае достаточно иметь только одну радионавигационную точку (рис.1,в).
      В настоящее время для самолётовождения используются самые разнообразные радиотехнические средства, при помощи которых обеспечивается вождение любых типов самолётов — от одномоторного самолёта связи и одноместного истребителя до многоместного, многомоторного тяжёлого воздушного корабля. Без использования радиосредств сейчас совершенно немыслим никакой более или менее сложный полёт — ни в военной, ни в гражданской авиации.
      И если вспомнить, что радио, так же как и авиации, сравнительно молодая отрасль науки и техники, то ещё более поразительными кажутся те успехи, которые достигнуты нашей авиацией в результате широкого внедрения радио в самолётовождение.
     
     
      НАША СТРАНА —
      РОДИНА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
      КОРАБЛЕВОЖДЕНИЯ И САМОЛЁТОВОЖДЕНИЯ
     
      В первые на возможность применения радио для определения направления из одной точки земной поверхности в другую, то есть на возможность осуществления радиопеленгования, указал наш великий соотечественник, изобретатель радио Александр Степанович Попов. В своём отчёте об опытах по радиосвязи, проводимых на Балтийском море в 1897 году, А. С. Попов писал:
      «Влияние судовой обстановки сказывается в следующем: все металлические предметы (мачты, трубы, снасти) должны мешать действию приборов как на станции отправления, так и на станции получения, потому что, попадая на пути электромагнитной волны, они нарушают её правильность, отчасти подобно тому, как действует на обыкновенную волну, распространяющуюся по поверхности воды, брекватер, отчасти вследствие интерференции волн, в них возбуждённых, с волнами источника...».
      Александр Степанович Попов не только открыл новое явление — возможность определения направления с помощью радиоволн, но и сразу же со свойственной русским учёным и изобретателям деловитостью наметил пути использования этого явления. В этом же отчёте Александр Степанович указывал:
      «Применение источника электромагнитных волн на маяках в добавление к световому или звуковому сигналам может сделать видимыми маяки в тумане и в бурную погоду; прибор, обнаруживающий электромагнитную волну звонком, может предупредить о близости маяка, а промежутки между звонками дадут возможность различать маяки. Направление маяка может быть приблизительно определено, пользуясь свойством мачт, снастей и т. п. задерживать электромагнитную волну, так сказать, затенять её».
      Другой наш великий соотечественник, современник А. С. Попова, адмирал русского флота С. О. Макаров, ознакомившись с опытами Попова, сделал первую попытку применить радиопеленгование на практике. Известен приказ адмирала С. О. Макарова, в котором он писал:
      «При определении направления (на противника. Ред.) можно пользоваться, поворачивая своё судно и засекая своим рангоутом приёмный провод, причём по отчетливости можно судить иногда о направлении на неприятеля. Минным офицерам предлагается производить в этом направлении всякие опыты».
      Преждевременная смерть изобретателя радио А. С. Попова и трагическая гибель адмирала С. О. Макарова не дали возможности завершить и развить эти опыты. Позднее опыты были продолжены нашими учёными и спустя несколько десятилетий, уже в советское время, привели к широкому внедрению радио не только для связи в авиации, но и для самолётовождения.
      Александру Степановичу Попову принадлежит также заслуга открытия и другого замечательного явления — отражения радиоволн, на котором основано измерение расстояний при помощи радиоволн, а следовательно, основана вся современная радиолокация.
      В упоминавшемся выше отчёте А. С. Попова об опытах по радиосвязи в 1897 году описано было следующее наблюдение: при осуществлении радиосвязи между двумя кораблями «Европа» и «Африка» связь прекратилась в то время, когда между транспортом «Европа», на котором был установлен радиопередатчик, и «Африкой», где находилась приёмная станция, проходил крейсер «Лейтенант Ильин». Связь восстановилась, когда суда сошли с одной линии.
      Анализируя это явление, А. С. Попов пришёл к выводу, что радиоволны отражаются от препятствий на пути их распространения, то есть на практике он впервые в мире обнаружил явление отражения радиоволн. Таким образом, А. С. Попов является основоположником радиолокации.
      А. С. Попов, придавая большое значение своему открытию, считал необходимым продолжать опыты в этом направлении, «так как детали приборов могут быть усовершенствованы только при постоянных контрольных испытаниях».
      В свете сказанного выше смешными и наглыми представляются жалкие потуги американской печати приписать приоритет в области открытия радиолокации работникам Морской исследовательской радиолаборатории США Тейлору и Юнгу, которые лишь в 1922 году, то есть через 25 лет после открытия А. С. Попова, вновь «открыли» явление отражения радиоволн от морских судов.
      Следует отметить также успехи русского моряка А. Щенсновича в использовании радио для точного определения места корабля, когда не видно береговой черты. А. Щенснович впервые в мире разработал и построил дальномерное радиоустройство (запатентовано 30 сентября 1914 года), которое успешно применялось на Балтике при выполнении гидрографических работ.1
      1 Сведения о работах А Щенсповича, а также некоторые другие сведения из истории развития радиотехнических средств самолётовождения, приведённые ниже, взяты из статьи доцента кандидата технических наук, инженер-полковника В. Ю. Поляка «Радиосамолётовождение в советской авиации» (журнал «Вестник воздушного флота», № 9, 1949 г.).
     
      Принцип действия дальномерного устройства А. Щенсновича заключался в следующем: на береговом маяке устанавливался радиопередатчик и подводный звуковой генератор. Радиосигналы и звуковые сигналы излучались одновременно, а на корабль приходили в разное время, так как скорость распространения звука в воде в сотни тысяч раз меньше, чем скорость распространения радиоволн. Зная скорость распространения звука в воде, можно было определить расстояние от маяка до корабля, причём ошибка в определении линии положения не превышала нескольких десятков метров. Проделав такое же измерение расстояния от другого маяка до корабля и получив вторую линию положения, можно было определить место корабля с высокой точностью, достаточной для гидрографических работ.
      А. Щенсновичем было построено также и другое дальномерное устройство, при котором радиосигнал излучался корабельным передатчиком, принимался на береговом маяке и приводил в действие звуковой генератор; звуковые сигналы, распространяясь в воде, доходили до корабля и принимались специальным устройством. Следовательно, А. Щенсновичу принадлежит идея ретрансляции (переизлучения), которая нашла широкое применение в специальных радиотехнических устройствах для самолётовождения.
      В дальнейшем при разработке дальне-мерных систем был применён импульсный метод передачи радиоволн, но принцип получения линии положения корабля или самолёта остался тот же, какой был разработан А. Щенсновичем ещё до первой мировой войны.
      В ходе первой мировой войны уже широко применялись в русском военно-морском флоте специальные радиопеленгаторные устройства, которые использовались главным образом в разведывательных целях — для определения местонахождения морских судов и дирижаблей противника.
      Успехи наших русских учёных и изобретателей не стали в царской России достоянием масс, не нашли широкого применения в технике, так как капитализм, по образному выражению В. И. Ленина, «мял, давил, душил тысячами и миллионами» народные таланты, не давая им проявить себя, развернуть свои способности. Засилие иностранцев в экономике страны и в правительственных органах царской России приводило к тому, что многие открытия и изобретения русских учёных и инженеров не находили поддержки и клались под спуд, а наряду с этим культивировалось рабское преклонение перед всем заграничным.
      Только Великая Октябрьская социалистическая революция открыла перед советскими учёными и изобретателями неизмеримые горизонты для развития советской науки и техники.
      С первых же лет советской власти, ещё в трудные годы интервенции и гражданской войны, партия большевиков и лично В. И. Ленин и И. В. Сталин проявили отеческую заботу о развитии советской авиации, а вместе с тем и о внедрении радио для связи в авиации и для самолётовождения. Успехи, достигнутые в последующие годы применения радио для самолётовождения, основаны на общем успешном развитии радио в нашей стране.
      Для того чтобы применять радио в авиации, необходимо было предварительно изучить условия распространения радиоволн различных диапазонов — от самых длинных до ультракоротких, необходимо было также научиться строить мощные, безотказно работающие наземные радиостанции и лёгкие малогабаритные, надёжные самолётные радиотехнические устройства и разработать соответствующие антенные системы.
      Над разрешением этих проблем и работала большая группа советских учёных и инженеров: М. А. Бонч-Бруевич, Б. А. Введенский (ныне академик), А. И. Коваленков, Н. А. Корбанский и многие другие. В начале двадцатых годов М. А. Бонч-Бруевич при личной поддержке В. И. Ленина построил мощную коротковолновую радиостанцию. В дальнейшем, в тридцатых годах, в нашей стране была осуществлена передача на ультракоротких волнах, а также был разработан и испытан импульсный метод радиоизлучения, что обеспечило мощное развитие радиотехнических средств самолётовождения в последующие годы.
      В годы первых сталинских пятилеток наша авиация была оснащена лучшими в мире самолётными связными и навигационными радиоустройствами, а воздушные трассы и аэродромы были оборудованы специальными радиотехническими станциями, предназначенными для обеспечения самолётовождения.
      В этот же период в различных научно-исследовательских институтах нашей страны производились важные теоретические исследования в области радиотехники и совершенствовалась специальная радиотехническая аппаратура. Группой учёных под руководством М. А. Бонч-Бруевича и Д. А. Ро-жанского были изучены явления отражения и рассеивания радиоволн различных диапазонов. Академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси провели большие исследования по определению скорости распространения радиоволн.
      В 1941 году группа научных работников, возглавляемая Ю. Б. Кобзаревым, была удостоена Сталинской премии за разработку радиолокационной аппаратуры. Эта аппаратура широко применялась в период Великой Отечественной войны для обнаружения самолётов противника и наведения на них своих истребителей, а также для обеспечения самолётовождения.
      Таков путь развития радиотехнических средств кораблевождения и самолётовождения от первых опытов А. С. Попова и С. О. Макарова до современных радионавигационных систем, дающих высокую точность определений и обеспечивающих выполнение маршрутных полётов в любое время суток, в сложных метеорологических условиях.
     
     
      УГЛОМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ САМОЛЁТОВОЖДЕНИЯ
     
      Развитие радиотехнических средств самолётовождения исторически сложилось так, что ранее Других были разработаны и нашли применение в авиации угломерные радионавигационные системы. Эти системы широко используются для вождения как гражданских, так и военных самолётов уже свыше двух десятилетий, и за это время благодаря исключительной простоте и удобству их применения завоевали всеобщее признание лётного состава.
      Аппаратура радионавигационных угломерных систем очень разнообразна, но по принципу действия она имеет очень много общего, что облегчает задачу её изучения.
      По характеру использования аппаратуры угломерные радионавигационные системы можно разделить на три группы.
      К первой группе относятся системы, в которые входят радиомаяки на земле и приёмные устройства на самолёте, причём на самолёте может быть использован любой самолётный приёмник, совпадающий по диапазону с диапазоном волн радиомаяка.
      Вторую группу составляют системы, включающие наземные радиопеленгаторы и приёмно-передающие самолётные связные радиостанции.
      Третья группа угломерных радионавигационных систем— это самолётные радиопеленгаторы (радиополукомпасы и радиокомпасы) и наземные передающие радиостанции — обычные широковещательные или специальные, так называемые приводные радиостанции.
      Общим для всех трёх групп угломерных радионавигационных систем является то, что линия положения самолёта определяется по направлению распространения радиоволны от точки передачи к точке приёма. Поэтому, чтобы перейти к более подробному изучению аппаратуры угломерных радионавигационных систем, рассмотрим, каким образом можно определить направление распространения радиоволн.
     
      НАПРАВЛЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
      И НАПРАВЛЕННЫЙ ПРИЁМ РАДИОВОЛН
     
      Излучение электромагнитных волн может быть направленным и ненаправленным.
      Ненаправленным называется такое излучение, когда электроэнергия от антенны распространяется одинаково во все стороны. В этом случае напряжённость электрического поля1 вокруг передающей радиостанции в любой точке будет зависеть от мощности передающей радиостанции и расстояния от радиостанции до этой точки и не будет зависеть от направления на радиостанцию.
      1 Напряжённостью электрического поля в какой-либо точке называется величина, показывающая, сколько микровольт (миллионных долей вольт) сможет создать это поле на каждый метр действующей высоты приёмной антенны, находящейся в этой точке.
     
      Если антенна передающей радиостанции излучает в некоторых направлениях наибольшее количество энергии, а в других направлениях энергия или не излучается, или излучается в незначительном количестве,— то такое излучение называется направленным.
      Совершенно аналогичная картина происходит и с приёмом электромагнитных волн. Приём также может быть ненаправленным — если антенна принимает электромагнитные волны одинаково с любого направления, и направленным — если величина возникающей в антенне электродвижущей силы зависит от направления, с которого приходит радиоволна.
      Интересно отметить свойство обратимости явлений, происходящих в приёмной и передающей антеннах, впервые открытое и доказанное советским учёным М. С. Нейманом.
      Это свойство состоит в следующем: если передающая антенна излучает радиоволны ненаправленно, то эта же антенна, будь она приёмной, тоже обладала бы свойством ненаправленное. Если же передающая антенна обладает свойством направленного действия, то эта же антенна, став приёмной, тоже обладала бы свойством направленного действия. При этом характер направленности антенны был бы одинаков в обоих случаях.
      Свойство обратимости даёт возможность рассматривать направленность действия только одних каких-нибудь антенн, например передающих, распространяя полученные выводы и на приёмные антенны.
      Простейшей передающей антенной ненаправленного действия является вертикальный заземлённый провод. Электромагнитная энергия, излучаемая таким проводом, в горизонтальной плоскости распространяется одинаково во все стороны.
      Можно построить диаграмму направленности такой антенны в горизонтальной плоскости. Предположим, что в точке О (рис.2,а) находится передающая антенна. От этой точки будем откладывать в различных направлениях радиусы-векторы, величина которых пропорциональна энергии, излучаемой антенной в тех же направлениях.
      Для случая, когда антенной является вертикальный провод, все радиусы-векторы будут между собою равны, так как вертикальный провод излучает электромагнитную энергию во все стороны равномерно. Если соединить концы векторов линией, то получится окружность.
      Итак, вертикальный заземлённый провод является антенной ненаправленного действия в горизонтальной плоскости, то есть имеет в этой плоскости круговую диаграмму направленности.
      В вертикальной плоскости эта же антенна электромагнитную энергию излучает в различных направлениях по-разному. Вдоль земной поверхности такая антенна излучает максимум энергии, а вертикально вверх энергия вовсе не излучается. Диаграмма направленности такой антенны в вертикальной плоскости, построенная по такому же принципу, как и диаграмма в горизонтальной плоскости, изображена на рис.2,б.
      В силу свойства обратимости, о котором мы говорили выше, вертикальная приёмная антенна будет обладать такими же диаграммами направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, как и рассмотренная нами передающая антенна.
      Для того чтобы с помощью радиотехнических устройств определить направление, необходимо применять антенны направленного действия.
      При направленном излучении направление на радиостанцию можно определить по минимуму или максимуму приёма, пользуясь приёмником с антенной ненаправленного действия. Идеальными передающими антеннами для этой цели были бы такие, которые имеют диаграммы направленности, соответствующие изображённым на рис.3.
      На этом рисунке слева показана идеальная диаграмма направленности для определения направления по максимуму излучения. Антенна, диаграмма направленности которой изображена на рис.3,а, излучала бы электромагнитную энергию только в одном очень узком секторе, изображённом на рисунке в виде лепестка шириной в 1—2°. Приём радиоволн, излучаемых такой антенной, был бы возможен только в этом узком секторе.
      Антенна, диаграмма направленности которой изображена на рис. 3,б, излучала бы электромагнитные волны во всех направлениях одинаково, за исключением одного очень узкого сектора, показанного провалом в диаграмме направленности. В этом секторе электромагнитная энергия вовсе не излучалась бы, а следовательно, и приём радиоволн в этом направлении был бы невозможен. В остальных направлениях приём радиоволн происходил бы с одинаковой слышимостью (при одинаковых удалениях от передающей радиостанции).
      Реальные антенны не имеют таких идеализированных диаграмм направленности, однако и они иногда обладают довольно резко выраженным минимумом или максимумом излучения.
      В современных радиотехнических устройствах специального назначения применяются антенные системы, обладающие самыми разнообразными диаграммами направленности. Некоторые из этих диаграмм направленности изображены на рис.4.
      В угломерных радионавигационных устройствах широко применяются как передающие, так и приёмные рамочные антенны.
      Рассмотрим более подробно явления, происходящие в рамочной антенне, причём это рассмотрение будем производить на примере приёмной антенны.
      Рамочной антенной, или просто рамкой, называется антенна, состоящая из одного или нескольких витков провода, к концам которого подводится напряжение от генератора высокой частоты передатчика (передающая рамка), или концы которой присоединены к входу усилителя высокой частоты приёмника (приёмная рамка).
      Иногда рамочные антенны называют ещё замкнутыми антеннами.
      Рамочные антенны могут быть самой разнообразной формы (рис.5), однако характер диаграммы направленности одинаков для всех рамок, независимо от их формы. Для простоты рассмотрения возьмём прямоугольную рамку, состоящую из одного витка.
      Рамка имеет так называемую восьмёрочную диаграмму направленности (рис.6). Максимальная громкость приёма на рамку будет в том случае, если передающая станция находится в направлении, совпадающем с плоскостью рамки. В направлении же, перпендикулярном своей плоскости, рамка вовсе не принимает или громкость приёма очень незначительна. Если передающая радиостанция находится в любом другом направлении относительно плоскости рамки, то громкость приёма на рамку (электродвижущая сила, возникающая в рамке) будет иметь какое-то промежуточное значение между максимумом и нулём, причём она будет зависеть от угла поворота рамки. Зависимость эту можно выразить формулой…
      KOHEЦ ФPAГMEHTA
     
      ЗАКЛЮЧЕНИЕ
      В настоящей брошюре мы рассмотрели самые общие принципы работы радиотехнических устройств, применяющихся для самолётовождения, а также описали некоторые конкретные образцы аппаратуры и рассказали о применении ее в полёте.
      Даже из очень краткого освещения вопроса о применении радио в самолётовождении ясна огромная заслуга наших учёных в развитии этой отрасли науки и техники.
      Благодаря неустанным заботам большевистской партии и Советского правительства о нуждах Воздушного Флота нашей страны, благодаря личному вниманию к этим вопросам наших великих вождей В. И. Ленина и И. В. Сталина советская авиация имеет не только лучшие в мире самолёты и моторы, но и оснащена самыми современными радиотехническими средствами самолётовождения, позволяющими осуществлять полёты в сложных метеорологических условиях, в любое время года и суток.
      При помощи радиотехнических средств штурман самолёта определяет своё местонахождение, высоту полёта, скорость и направление полёта, производит необходимые для самолётовождения навигационные определения.
      Радио в самолётовождении применяется не самостоятельно, а в комплексе с другими техническими средствами самолётовождения. Искусство штурмана и состоит в том, чтобы умело пользоваться всем арсеналом технических средств самолётовождения, выбирая из них те, которые в данной обстановке работают наиболее надёжно и обеспечивают необходимую точность навигационных определений и выдерживания режима полёта.
      Радиотехнические средства самолётовождения имеют свой принципиально неустранимый недостаток — эти средства не обеспечивают автономного самолётовождения. Экипаж, пользующийся радиосредствами, в большинстве случаев должен вступать в связь с наземными радиостанциями. Дальность действия радиотехнических средств самолётовождения хотя и очень большая, но всё же имеет свои пределы.
      Но ещё более значительны преимущества радиотехнических средств самолётовождения. Именно эти средства, дающие высокую точность навигационных определений при полётах вне видимости земли, делают авиацию независимой от метеорологических условий. Только с применением радиосредств и стали возможны безопасная посадка при плохой видимости и полёты в любое время года и суток, в облаках и за облаками.
      Умелое использование радиотехнических средств самолётовождения теперь стало непременным условием успешного выполнения маршрутных полётов как в военной, так и в гражданской авиации.
     
      Рассматривая всё разнообразие радиотехнических средств самолётовождения и имея в виду, что, кроме радиотехнических средств, штурман для самолётовождения использует и многие другие средства, можно представить себе, какую высокую квалификацию, какой высокий уровень технических знаний должен иметь штурман и весь экипаж современного боевого или транспортного самолёта.
      И снова приходят на память слова великого Сталина, сказанные им в 1936 году на приёме в Кремле Героев Советского Союза В. П. Чкалова, Г. Ф. Байдукова и А. В. Белякова: «...смелость и отвага это только одна сторона героизма. Другая сторона — не менее важная — это умение. Смелость, говорят, города берёт. Но эго только тогда, когда смелость, отвага, готовность к риску сочетаются с отличными знаниями». Неустанно повышать своё мастерство, глубоко изучать новую авиационную технику, овладевать новейшими достижениями передовой советской науки — важнейшая обязанность каждого авиатора.