Морские информационно-управляющие системы НОЯБРЬ 2018, № 14 | Page 7
Развитие современного вооружения требует при-
менения новых средств и подходов при обнаружении
и контроле надводного пространства. Возможности со-
вершенствования классических радиолокационных стан-
ций (РЛС) ограничиваются фундаментальными законами
физики и в общем случае находятся в зависимости от
радиогоризонта. Для стандартной атмосферы дальность
радиогоризонта определяется формулой:
,
где h 1 и h 2 – высота расположения антенны РЛС и высота
цели в метрах, а R – дальность прямой видимости, выра-
женная в километрах.
При расположении антенны и цели на высоте 25 м
дальность прямой видимости составит 41,2 км. Стремясь
увеличить зону обзора надводной обстановки, обычно
стараются разместить антенну как можно выше, но на
корабле ее, с одной стороны, нельзя поднять выше мач-
ты, а с другой – даже при высоте 50 м дальность прямой
видимости будет не более 50 км. Такие данные практи-
чески исключают возможность высокоподнятой РЛС да-
вать целеуказание дальнобойному ударному ракетному
оружию.
С 40-х годов ХХ века известно, что над морем мо-
гут существовать особые слои тропосферы, в кото-
рых вертикальный профиль показателя преломления
воздуха очень неоднороден. Данные неоднородности
могут приводить к образованию условий, при которых
радиоволна распространяется в тропосферном волно-
воде на значительные расстояния. На границе морской
поверхности и тропосферы, иначе говоря в приводном
слое, формируется так называемый волновод испарения.
Его образование обусловлено тем фактом, что на грани-
це воздушной и водной сред влажность близка к 100%.
Однако с высотой она быстро снижается. Показатель
преломления воздуха определяется формулой Дебая:
ного давления водяного пара вблизи границы раздела
«воздух–вода» как раз и создает такие условия. Типичные
зависимости M-индекса (профиль Паулюса–Ешке) для
волноводов испарения различной высоты приведены на
рисунке 1.
В последнее время интенсивно изучаются условия за-
горизонтного распространения радиоволн в волноводе
испарения [1]. Расчеты и экспериментальные результа-
ты показывают, что дальность обнаружения надводных
объектов в условиях волновода испарения может дости-
гать более 1000 км [2]. В реальных условиях дальность
действия РЛС ограничивается потерями в чистом воз-
духе, в гидрометеорах, вследствие рассеяния электро-
магнитных волн на морских волнах и на турбулентной
тропосфере. Изменения дальности действия РЛС также
могут быть обусловлены возмущениями индекса пре-
ломления волновода испарения как в вертикальном, так
и горизонтальном направлениях. Условия оптимального
возбуждения волновода испарения (вариации высоты
подъема антенны РЛС, ширины и направления главного
лепестка диаграммы направленности антенны), а также
влияния потерь в чистом воздухе, гидрометеорах, рассея-
ния на морском волнении описано в [3]. Влияние морского
волнения и турбулентности тропосферы изучалось так-
же в [4]. Некоторые численные результаты по влиянию
возмущений модифицированного индекса преломления
волновода испарения по вертикали на работу РЛС при-
ведены в [3]. В [5, 6] рассмотрены характеристики рас-
пространения радиоволн и работы РЛС в условиях, когда
возмущения индекса преломления волновода испарения
имеют место как в вертикальном, так и в горизонталь-
ном направлениях.
50
45
,
волновод высотой 15 м
волновод высотой 25 м
35
где n – показатель преломления, T – температура воздуха
в градусах Кельвина, P – давление в паскалях, q – парциаль-
ное давление водяного пара (в паскалях). С практической
точки зрения при рассмотрении тропосферных волново-
дов удобнее вместо показателя преломления использо-
вать модифицированный индекс преломления (M-индекс):
волновод высотой 5 м
40
30
25
20
15
10
.
Здесь h – высота в метрах, а R з – радиус Земли. Удоб-
ство использования M-индекса при рассмотрении задач
распространения радиоволн в тропосфере заключается
в том, что тропосферный волновод наблюдается только
в том случае, если dM/dh < 0. Быстрое падение парциаль-
5
0
332
334
336
338
340
342
344
Индекс модифицированного показателя преломления, N-ед.
Рис. 1. Высотные профили М-индекса для волноводов испаре-
ния с высотой 5, 15 и 25 м
5