Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Интересно отметить, что абсорбция радиоволн молекулами водяного пара есть следствие главным образом электрической полярности этих молекул, а не их парамагнитного момента, как это было в случае молекулы кислорода. На рис. 4.13 приведены теоретические кривые ослабления вследствие абсорбции в парах воды для диапазона частот, представляющего интерес в задаче управления снарядами. 4.13.
Рассеяние радиоволн Рассеяние радиоволн наступает в том случае, когда поверхность, на которую падает волна, слишком груба, чтобы могло иметь место зеркальное отражение. Энергия, отраженная от неровной поверхности суши нли от высоких морских волн, может быть рассеяна в разных направлениях. Например, в случае ультравысокнх и супервысоких частот применяют направленную антенну, чтобы собрать энергию 132 глопгостглнвнив нлдиоволн [гл. 4 в узкий луч; вследствие рассеяния энергия может выйти за пределы этого луча. Рассеяние может иметь место и в том случае, когда волна проходит через неоднородную среду; например, аномалии в показателе преломления атмосферы вызывают некоторое рассеяние.
Рассеяние появляется также, когда радиоволны встречают дождевые капли, туман, град или снег. Конденсированная вода и другие виды осадков могут как поглощать, так и рассеивать энергию радиоволн. Величина потери энергии вследствие рассеяния есть функция частоты радиоволн, а также размера, формы, распределения в атмосфере и показателя преломления частиц, вызывающих рассеяние. 4.!4. Ослабление в конденсированной воде и других видах осадков Ослабление радиоволн супервысоких частот осадками совершается двумя способами: а) энергия поглощается и необратимым путем превращается в теплоту; б) энергия покидает направленный луч вследствие рассеяния. В случае дождя ослабление, вызванное обеими этими причинами, зависит от размера дождевой капли.
При очень малых капельках, как в тумане, ослабление происходит главным образом за счет абсорбции и большей частью прямо пропорционально общему объему капелек, находящихся в единице объема воздуха. При крупных каплях большая часть ослабления происходит за счет рассеяния. Опыт показывает, что осадки никогда не бывают однородными в больших областях пространства. Поэтому ослабление, производимое, например, дождем, может быть вычислено только в том случае, если известно илн задано распределение капель по размерам.
Как следствие неоднородности осадков и трудностей измерения распределения капель по размерам точный расчет ослабления для какого-нибудь действительного случая неосуществим. Интенсивность осадков обычно измеряется в дюймах в час илн в миллиметрах в час. Принимая эмпирические соотношения между интенсивностью дождя, общим количеством воды в единице объема воздуха при дожде и размером капли, можно теоретически определить ослабление радиоволн, производимое дождем или туманом. На рис. 4.14 приведены эти теоретически найденные значения. Следует отметить, что ослабление дождем или туманом на дамках волн в 10 ем и больше не существенно, но для волн длиной 3 см и меньше ослабление в дожде и тумане быстро растет с уменьшением длины волны и мшмет оказаться значительным.
Для волн длиной 1,25 см и короче ослабление даже в умеренном дожде больше, чем в неконденснровйнных парах воды или в кислороде. 133 ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИБ НА ВЫБОР ЧАСТОТЫ Ослабление от поглощения в твердых частицах, таких, как град или снег, значительно меньше, чем в жидких каплях с таким же содержанием воды. Рассеяние радиоволн на таких твердых частицах существует, но, исключая радиоволны миллиметрового диапаг/т ъ Г ф ч / 4и м ч ф ь ДД/ йД бд уй /гу Длина волны и им Рис.
4.14. Теоретические кривые ослабления в дожде и тумане. Сплошные линии относятся к дождю следующей интенсивности: А — моросящий дождь 0,25 мм/чаг,. В— слабый дождь 1,0 мм/час, С вЂ” умеренный дождь 4,0 мм/чаг,  — проливной дождь 16,0 мм/час. Пунктирные линии относятся к облакам или туману следующей плотности; о — видимость 2000 футов, 0,032 г/мг; Р— видимость 400 футов, 0,32 г/мг; ы — 'видимость 100 футов, 2,3 г/лгг. зона, ослабление от сухих осадков мало по сравнению с эквивалентным дождем. Ослабление, производимое снегом или кристаллами льда, можно почти всегда не принимать во внимание. 4.16.
Факторы, влияющие иа выбор частоты Выбор частоты для какой-нибудь конкретной системы связан с требованиями к дальности передачи и к свойствам оборудования. Если главное требование состоит в обеспечении большой дальности [гл. 4 134 Рлспгоотглнвнин Рлдионолн передачи, как, например, в случае аэронавигационных систем, наиболее подходящими являются средние и высокие частоты.
Следует напомнить, что вследствие существования преломления в ионосфере и отражения от' Земли дальняя передача на этих частотах возможна при относительно малых размерах антенн и невысокой мощности передатчиков. Когда возможна передача по линии прямой видимости, наиболее подходящими будут очень высокие и ультравысокие частоты. Окончательный выбор частоты из этих областей спектра в США отчасти определяется рекомендациями Федеральной комиссии по вопросам связи, а затем — требованиями к аппаратуре и методом наложения информации на несущую частоту. При выборе супервысоких частот большую роль должен играть учет явления ослабления в атмосфере и в осадках, рассматриваемого под углом зрения конкретной задачи.
Для бортового оборудования снаряда одним из главных требований являются малый габарит и вес; оно должно быть принято во внимание при выборе частоты. Более подробно этими вопросами мы займемся в главе 1О. 4.16. Обтекатели Сканирующие радиолокационные антенны плохо вписываются в обтекаемые фюзеляжи или крылья. Для таких антенн необходимо иметь обтекатели, которые не ухудшали бы характеристик ни радиолокатора, ни летательного аппарата. Форма обтекателя зависит от места установки радиолокатора, а место в свою очередь †назначения аппаратуры.
Радиолокаторы, предназначенные для наблюдения и поиска, могут быть установлены под крылом; радиолокаторы обзора задней полусферы устанавливаются на хвосте фюзеляжа, а радиолокатор для управления огнем обычно устанавливается в носовой части фюзеляжа. Радиолокаторы на снарядах обычно устанавливаются в головной части. Очевидно, что, поскольку скорость летательных аппаратов все возрастает, усиливаются и требования к форме наружных поверхностей, в том числе и к обтекателям радиолокаторов. На рис. 4.15, а показан обтекатель такой формы, что все волны, направленные по оси радиолокационного луча, встречают обтекатель под прямым углом независимо от движения антенны, сопровождающей цель.
Из этого рисунка видно также, что волны, находящиеся на границе луча, падают на обтекатель наклонно; однако искажения, которые могут отсюда возникнуть, будут однородными, поскольку диэлектрик обтекателя однороден и его толщина всюду одинакова. Когда форма обтекателя становится более вытянутой, как показано на рис. 4.15, б, проблема структуры луча за обтекателем становится более сложной. Угол падения радиоволн на обтекатель быстро 4.151 бвтякдтяли меняется при повЬротах антенны. Поэтому, если обтекатель сконструирован из диэлектрика одинаковой толщины, отражение и поглощение радиоволн луча будут изменяться при поворотах антенны. Если излучение антенны имеет плоскую поляризацию и, следовательно, если угол между плоскостью поляризации и обтекателем может изменяться при поворотах антенны, волны, выходящие из обтекателя, Рнс.4.15.0бтекателн: а) нормальный, б) удлиненный, будут испытывать неоднородные фаэовые искажения.
В результате вне обтекателя появятся отклонение луча и искажение его формы, сложным образом зависящее от отклонения антенны. Это обстоятельство заставляет очень осторожно и вдумчиво относиться к проектированию обтекателей.
Проблема проектирования обтекателей не ограничивается только соблюдением нужных электрических характеристик. Обтекатель должен быть также достаточно прочным, чтобы выдерживать аэродинамическую нагрузку без того, чтобы изменять свою форму или электрические свойства. По этой причине обычно не удается делать [гл, [ 136 РлспРОстРАнвнив РАдиоволн обтекатели очень тонкими.
Материалы, применяемые для обтекателей, должны иметь приемлемые механические и электрические свойства. Вовсе не обязательно, чтобы обтекатель был всюду выполнен из одного и того же материала. Возможны многочисленные комбинации различных материалов, например слоистые обтекатели, где под прочной наружной оболочкой находится материал малой плотности, обладающий малыми потерями. Слоистые обтекатели могут иметь оболочку из фибергласса, связанного с пластиками, с наполнителем из сотового фибергласса или пенопластов.
Материал для обтекателей должен быть влагонепроницаемым, потому что ему придется служить при любых условиях погоды. Кроме того, он не должен быть гигроскопичен, так как присутствие влаги в материале обтекателя существенно изменяет его электрические характеристики. Поскольку летательный аппарат должен двигаться в дожде, граде и снеге, наружный слой обтекателя не должен подвергаться разрушению осадками, через которые он движется с большой скоростью. Если скорость полета очень высока, следует ожидать, что трение о воздух вызовет большое повышение температуры передней части обтекателя. Поэтому необходимо применять материалы, которые могли бы противостоять возникающим температурам без изменения своих механических и электрических свойств.
4.17. Распространение через лист диэлектрика Падение под прямым углом. Если траектория радиоВолны встречается с плоским листом диэлектрика под прямым углом, то часть энергии отражается, а остальная входит в диэлектрик. Если диэлектрик при этом не поглощает энергии, он называется вещеслгвом баз потерь. Наоборот, если диэлектрик обладает свойством абсорбировать энергию, он называется веществом с аонгерями. Рассмотрим волну, которая вошла в диэлектрик и достигла его противоположной границы.
Здесь снова часть энергии отражается, з остальная выходит в атмосферу за диэлектриком. Вообще для вещества без потерь энергия, отраженная от задней границы, по величине равна энергии, отраженной от передней стороны, но противоположна ей по фазе. Некоторая часть энергии, отраженной от задней границы, проникнет через переднюю границу и сложится с отраженной энергией; другая ее часть претерпит многократные отражения и сложится частично с отраженной энергией, частично с энергией, прошедшей через диэлектрик. Если толщина листа равна одной четверти длины волны в данном диэлектрике, то волна, отраженная от задней границы, проходит путь на длину полуволны больше, чем волна, отраженная от передней границы; фаза обеих волн будет одинакова, 4.! 7) РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЛИСТ ДИЭЛЕКТРИКА 137 Поэтому, если толщина диэлектрика равна четверти длины волны или нечетному числу четвертей, то отражение будет иметь максимум.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
