Радиолокацио́нная ста́нция (РЛС) — радиотехническая система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Использует метод радиолокации, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Иногда, обычно в переводной литературе, используется обозначение рада́р ( от — радиообнаружение и измерение дальности). Английский термин появился в 1941 году как звуковая аббревиатура (, впоследствии перейдя в разряд самостоятельного словаMcGraw-Hill dictionary of scientific and technical terms / Daniel N. Lapedes, editor in chief. Lapedes, Daniel N. New York ; Montreal : McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26 p..
История Предыстория В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией электромагнитного поля Джеймса Максвелла. Герц экспериментально показал возможность генерации и приёма электромагнитных радиоволн и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.
В 1897 году русский физик А. С. Попов во время опытов по радиосвязи между кораблями обнаружил явление отражения радиоволн от корпуса корабля. Радиопередатчик в опытах Попова был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», стоявшем на якоре, а радиоприёмник — на крейсере «Африка». В отчёте комиссии, назначенной для проведения этих опытов, 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, то есть влияют неблагоприятно.…Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов между «Европой» и «Африкой» попадал крейсер «Лейтенант Ильин», и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии.
В 1905 году был выдан германский патент по заявке идеи радиолокатора от 30 апреля 1904 года. В США открытие отражения радиоволн приписывают и в 1922 году.
Знания одной лишь основной идеи было недостаточно для практического создания даже самого простого радиолокатора. Помимо основного принципа действия, инженерам пришлось изобрести множество необыкновенно важных и остроумных технических устройств и приборов: магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, волноводы, усилительные и генераторные лампы сложной конструкции. При этом инженеры полагались лишь на собственные силы: многие технические задачи, с которыми пришлось столкнуться во время работы над РЛС, были секретными, что затрудняло обмен информацией между учёными разных стран. Радиотехника длинных волн, с которой исторически началось освоение радиодиапазонов, была неприменима на высоких частотах, потребных для целей радиолокации. В Великобритании и США
Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов, продемонстрировал 26 февраля 1935 года шотландский физик Роберт Уотсон-Уотт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.
Во второй половине 1930-х годов в Великобритании появились первые промышленные образцы РЛС. Они были громоздки, и их можно было располагать только на суше или на крупных кораблях. В 1937 году был испытан опытный образец компактной РЛС, пригодной для размещения на самолёте. Первые авиационные бортовые локаторы предназначались либо для того, чтобы обнаружить вражеские самолёты и корабли при отсутствии оптической видимости, либо для обнаружения атаки с задней полусферы (например, ). На этом борьба за экономию места, веса и энергии не кончилась, были созданы простые и миниатюрные радиовзрыватели, которые можно было помещать в головки зенитных снарядов. К 1939 году в Великобритании была развёрнута система радиолокационных станций Чейн Хоум. История создания радиолокационных станций показана в британском документальном фильме .
В США первый контракт военных с промышленностью для создания РЛС был заключён в 1939 году.
Начавшаяся Вторая мировая война потребовала от британских инженеров создание эффективных мер борьбы с налётами немецкой авиации, и летом 1940 года под руководством Генри Тизарда был разработан многорезонаторный магнетрон, ставший основой новой эффективной бортовой радиолокационной системы сантиметрового диапазона, которой в начале 1941 года были оснащены американские и британские самолёты.
Весной 1941 года информация о использовании в Великобритании радиолокаторов для обнаружения летательных аппаратов и наведения зенитной артиллерии появилась в открытой печати"Как сообщает иностранная пресса, англичане во время германских налётов прекращают пользование прожекторами, потому что зенитные орудия наводятся на самолёты автоматически при помощи нового секретного изобретения ... натолкнувшись на самолёт, ультрокоротковолновые излучения отражаются и отправляются на землю. Здесь они улавливаются приёмником"Радиопрожектор // журнал "Наука и жизнь", № 4, апрель 1941.
В Германии
В Германии первые эксперименты, направленные на создание импульсных радиолокаторов военного назначения в 1933 году начал физик Рудольф Кюнхольд, научный директор Института технологий связи германских ВМС. Уже в сентябре 1935 года он продемонстрировал отлично действующий радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х годов на его основе были созданы радиолокаторы для флота и для ПВО. РЛС системы Freya по ряду параметров даже превосходили британские, но в начале Второй мировой войны было лишь 8 таких станций. Позже была создана радиолокационная система управления огнем , первые образцы которой поступили в армию и ВВС в 1940 годуИстория всевидящего ока: как появился радар. Первым германским кораблем с РЛС стал вступивший в строй в 1936 году тяжелый крейсер («карманный линкор») «Адмирал граф Шпее»Bidlingmaier, Gerhard (1971). "KM Admiral Graf Spee". Warship Profile 4. Windsor: Profile Publications. pp. 73–96.
Для защиты своих городов от налётов бомбардировочной авиации в Германии были созданы зенитные батареи, управляемые радарами типа с частотой излучения 560 мегагерц. Ответственным за организацию противовоздушной обороны был генерал Каммхубер, создавший так называемую линию Каммхубера.
В ходе операции «Брюневаль», проведённой английскими коммандос в феврале 1942 на побережье Франции в провинции Приморская Сена (Верхняя Нормандия), тайна немецких РЛС была раскрыта. Для постановки помех для немецких радаров союзники применили передатчики, излучающие помеху в некоторой полосе частот при средней частоте 560 мегагерц. Сначала такими передатчиками оснащали бомбардировщики.
Когда немецкие лётчики научились вести истребители на сигналы помех, словно на радиомаяки, вдоль южного побережья Англии расположили громадные американские передатчики «Туба» (Project Tuba), разработанные в Jamming Enemies Radar His Objective . Millennium Project, University of Michigan. От их мощных сигналов радиооборудование истребителей немцев «слепло», а бомбардировщики союзников, избавившись от преследователей, спокойно летели на свои аэродромы через Ла-Манш.
Австрийский архитектор Рудольф Компфнер изобрёл усилительную лампу бегущей волны, усиливающую сигнал в миллион раз в широком диапазоне СВЧ-частот. За разработку этого прибора Компфнеру присвоили звание доктора физики.
В СССР
Первые радиолокационные станции В Советском Союзе поиски новых способов обнаружения самолётов развернулись в начале 1930-х, когда стало ясно, что с дальнейшим ростом скоростей авиации зенитные прожекторы и звукоулавливатели, из-за малой дальности действия, не смогут обеспечить заблаговременное предупреждение о налётах авиации, и воздушная разведка станет наиболее узким местом в системе ПВО. Разворачиванию исследований в области радиолокации предшествовали эксперименты по обнаружению самолёта по его тепловому излучению (1932-34 года, ВЭИ) и радиоизлучению от системы зажигания двигателя (1930 год, М. А. Фёдоров, НИИИС КА), которые не дали удовлетворительного результата, дальность не превысила нескольких километров. В июне 1933 года вопросы финансирования и начала НИР по радиообнаружению (термин радиолокация появился позже) обсуждались К. Е. Ворошиловым и М. Н. Тухачевским.
В октябре 1933 года, по предложению ГАУ (представитель М. М. Лобанов), опыт по практической радиолокации самолёта согласился провести 26-летний руководитель группы дециметровых волн Центральной радиолаборатории Ю. К. Коровин. В качестве радиолокационной станции была приспособлена аппаратура радиосвязи дециметровых волн, созданная и испытанная группой Коровина летом 1933 года. Экспериментальный радиолокатор представлял собой две параболические антенны диаметром 2 метра и работал на волне 50 см (600 МГц), мощность передатчика, работающего в непрерывном режиме, составила всего 0,2 Вт, отражённый сигнал контролировался на слух при помощи сверхрегенеративного радиоприёмника. 3 января 1934 года на установке Коровина был успешно проведён первый в СССР эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Максимальная дальность при высоте полёта 150 м составила 600—700 м. В отчёте «Пеленгация самолётов на ДЦВ», направленном в ГАУ 14 февраля 1934 года, Коровин высказал уверенность в возможности увеличения дальности до 8-10 км при дальнейшем совершенствовании аппаратуры.
16 января 1934 года в ЛФТИ у академика А. Ф. Иоффе прошло совещание по вопросу радиолокации с участием академиков А. А. Чернышева, С. И. Вавилова, профессоров Н. Н. Андреева, Н. Д. Папалекси, А. А. Лебедева, Д. А. Рожанского, В. П. Линника, сотрудников ЛФТИ, ЛЭФИ и представителей Управления ПВО. В этом же году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Вскоре работы по радиолокации развернулись широким фронтом, заказчиками выступали Главное артиллерийское управление и Управление ПВО РККА. Всего выделяется пять основных научных направлений, по которым в предвоенный период было разработано более десятка экспериментальных РЛС разного типа и назначения, однако большинство из них, по разным причинам, не были доведены до серийного производства.
Первым направлением стало продолжение работ Ю. К. Коровина по заказам ГАУ, которые проходили в Горьком (Нижний Новгород) на базе ЦВИРЛ под шифром «Енот». В мае 1935 года установка достигла дальности обнаружения 3 км, последующее улучшение параметров породило трудности, связанные с подавлением микрофонного эффекта, отсутствием малошумящих ламп и др. В сентябре 1937 года работы были прекращены в связи с тем, что параллельное направление в НИИ-9 оказалось более успешным.