Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 23
Текст из файла (страница 23)
К у ниц к ий Р. В„Курс ааиационной астрономйи, М., 1949. 3. Лойцянский Л. Г. и Лурье А. И., Курс теоретической механики, т. 11, Динамика, Гостехиздат, 1955. 4. Яновский Б. М., Земной магнетизм, М., 1953. ГЛАВА 4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В настоящей главе рассматривается распространение энергии при помощи радиоволн в той степени, в какой это представляет интерес для конструктора системы управления снарядами.
Условимся различать термины «распространение» и «передача» энергии при помощи радиоволн. Последний термин имеет более широкий смысл и включает в себя не только собственно «распространенне» радиоволн, но также передающие и приемные свойства антенн, такие, как выигрыш, направленность и поляризация. Приемно-передающие свойства антенн, а также способы наложения передаваемой информации на несущую частоту будут рассмотрены в главе 10. Настоящая глава охватывает такие явления, как преломление, отражение, интерференция, диффракцня, поглощение и рассеяние радиоволн. Рассматриваются также эффекты, связанные со средой, через которую радиоволны распространяются, и с ее границами. Поскольку управляемые снаряды приводятся в движение воздушно- реактивными или ракетными двигателями, наша задача усложняется, так как необходимо рассматривать влияние пламени на распространение радиоволн. Дальнейшее усложнение связано с тем, что многие факторы, определяющие распространение радиоволн, сами зависят от их частоты и поляризации.
4.1. Классификация радиочастот Спектр радиочастот, применяемый в технике связи, радиолокации и в других областях, заключен в пределах от 15 килогерц (кгл) до 30 000 мегагерц(мгац). Отдельным полосамэтого спектра [в США) приписываются специальные названия, указанные в таблице 4.1. Поскольку с теоретической точки зрения для управления снарядами пригоден весь спектр, выбор несущей частоты основывается на многих соображениях. Федеральная комиссия по вопросам связи (Ребега! Сошшпп!са!!опз Сошш1зз1оп) распределяет полосы частот для радиовещания, телевидения, морской и воздушной навигации, правительственной связи и других общественных нужд, а также для экспериментальных и прочих надобностей. Это искусственное 112 [гл. 4 Рлспгостганвнив РАдиОВОлн распределение предписывает для управления снарядами определенные полосы частот, однако пригодные для этой цели частоты имеются и во всех остальных частях спектра.
Таблица 41 Классификация радиочастот и длин волн [принятая в США[') Границы длин волн Наименование Границы частот Очень низкая частота Низкая частота Средняя в Высокая г Очень высокая частота Ультравысокая г Супервысокая в 10 †кгц 30 300 гсгц 300 — 3000 кгц 3 — 30 лгггц 30 — 300 лгггц 300 — 3 000 лгггц 3000 — 30000 мггц 30000 — 10000 лг 10000 — 1 000 лг 1000 — 100 м 100 — 1О м 10 — 1 м 100 — 10 слг 1Π— 1 см г) Ср. Асеев Б. П., Основы радиотехники, М., 1947, стр. 13.
(Прилг. верее.) При выборе несущих частот нужно иметь в виду, что в характере распространения радиоволн существуют различия, зависящие от их частоты. Волны из диапазона очень низких и низких частот распространяются главным образом, огибая земную поверхность, что дает возможность получать дальность связи до нескольких тысяч миль. Однако вследствие поглощения энергии Землей для дальней связи требуются большие антенны и мощные передатчики. По этой причине и поскольку мы занимаемся снарядами, летящими в воздухе, где на первом месте стоят вопросы габарита и веса, мы вообще не будем заниматься очень низкими и низкими частотами.
Распространение волн средних и высоких частот происходит главным образом путем отражения от ионосферы. На этих частотах возможно осуществление связи на очень большие расстояния при помощи сравнительно небольших антенн и мощностей передатчиков. Однако этот диапазон частот менее удобен,' чем предыдущий, так как распространение радиоволн сильно зависит от таких причин, как время суток, сезон, метеорологические условия. Наконец, в случае частот выше 30 лгггц энергия распространяется по прямой, соединяющей передатчик с приемником.
Таким образом, дальность передачи ограничена кривизной земной поверхности. В случае использования радиолокации для точного сопровождения воздушных целей требования, предъявляемые к направленности и ширине луча, заставляют применять ультра- и супервысокие частоты. В случае же локаторов, устанавливаемых на самих снарядах, требования к направленности антенны и ее габариту вызывают непрерывный интерес конструкторов систем управления к супервысоким частотам. лтмосФВРл Выше мы отмечали, что для управления снарядами класса поверхность — поверхность имеется возможность использовать систему «1.оган» или другую гиперболическую навигационную систему.
Поскольку для навигационных систем требуются большие дальности, в них обычно применяются средние и высокие частоты. Для управления снарядами классов поверхность — воздух, воздух — воздух, воздух — поверхность, поскольку общая дальность действия таких систем должна быть сравнительно невелика, возможно использование визирной линии; поэтому здесь следует ожидать применения очень высоких и ультравысоких частот.
Супервысокие частоты, как уже сказано, представляют интерес в том случае, если частью системы управления является радиолокатор. 4.2. Атмосфера Атмосфера есть газообразная оболочка Земли; она состоит главным образом из азота, кислорода и водяных паров. Она содержит также немного редких газов и небольшое количество негазообразных веществ.
Атмосфера разделена, более или менее произвольно, на слои, носящие названия '): тропосфера (от 0 до 10 миль), стратосфера (от 10 до 20 миль), хемосфера 1от 20 до 50 миль), ионосфера (от 50 до 250 миль), мезосфера (выше 250 миль). Тропосфера содержит около трех четвертей всего вещества атмосферы, и, поскольку нашей главной задачей является передача информации на летательные аппараты, которым необходима подъемная сила воздуха, тропосфера представляет для нас наибольший интерес.
Температура атмосферы заметно изменяется с высотой. В тропосфере она падает до — 70'Р ( — 57'С) у нижней границы стратосферы. В стратосфере температура почти постоянна и имеет минимум около — 80' Р ( — 62'С). В хемосфере температура сначала растет, аатем снова падает, достигая минимума около — 120'Р ( — 84'С) у нижней границы ионосферы. Дальше она непрерывно возрастает вследствие поглощения атмосферой ультрафиолетового излучения Солнца. Название «ионосфера» произошло оттого, что в этом слое атмосферы газы ионизированы. Главная причина ионизации — ультрафиолетовое излучение Солнца.
Вследствие того, что химический состав атмосферы изменяется с высотой, а поглощение света разными газами неодинаково, ионизация атмосферы носит слоистый характер. На границах слоев ионизация не падает до нуля, но становится меньше, чем в середине слоя. Высота, на которой в каждом слое существует максимальная концентрация электронов, зависит от сезона и времени суток в соответствии с составом и температурой атмосферы, а также с вариациями интенсивности солнечного излу- 1) О терминологии см, Митра С. К., Верхняя атмосфера, ИЛ, 1955, стр. 557.
1Прым. перев.) в зш. тлп. л. с. л 1гл. 4 114 РАспРОстРАнвнив РАдиоволн чения. Обозначения ионизированных слоев, важных для наших целей, и приближенное значение высот, на которых наблюдается максимальная ионизация, таковы: слой О, 35 — 40 миль; слой Е, 10 — 80 миль; слой )ч„ 135 †1 миль; слой Ея, 190 †2 миль. Радиоволны, как и свет, в изотропной однородной среде распрос страняются по прямой со скоростью О= —, где с=3 10з м)сея л' есть скорость света в пустоте, а п — показатель преломления среды.
Показатель преломления радиоволн в воздухе мало отличается от единицы, но зависит от температуры, давления и содержания водяных паров. Все эти величины изменяются с высотой, что должно оказать влияние на распространение радиоволн. Далее, в случае средних, высоких и некоторой части очень высоких частот ионнзированные слои атмосферы могут отражать, преломлять и поглощать радиоволны. 4.3. Влияние ионосферы на распространение радиоволн Ионизированные слои атмосферы подвержены суточным и сезонным вариациям. Слой А) существует в течение дня и оказывает некоторое влияние на дневное радиовещание. Слой Е, появляется рано утром, существует весь день и снова исчезает ночью. Слой Е имеет действующую высоту, не меняющуюся в течение суток и от сеаона к сезону.
Действующая высота слоя Ея сильно меняется в течение суток и от сезона к сезону. Характеристики ионизированных слоев мало зависят от долготы; экспериментальные данные показывают, что характеристики ионосферы, рассматриваемые как функции местного времени, остаются одинаковыми для любой долготы. Напротив, зависимость от широты оказывается существенной, поскольку разница в угле падения солнечных лучей ведет к тому, что ионизация в экваториальных областях выше, чем в полярных.
Действительная траектория, по которой радиоволна распространяется в ионосфере, зависит от показателя преломления. Изменение показателя преломления вдоль траектории приводит к ее искривлена нию, причем радиус кривизны оказывается равным и —, где г — нелл' которая величина, измеряемая по нормали к траектории, а а †показатель преломления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
