Радарные ангелы - Radar angels

Ангел радара S-диапазона, из технического отчета 1959 года.
Эта статья о радиолокационном эффекте, а не о радиопозывном сигнале высоты.

Радарные ангелы - это эффект, который можно увидеть на дисплеях радара, когда в поле зрения радара присутствует периодическая структура, длина которой примерно равна длине волны сигнала . На дисплее ангел выглядит как физически огромный объект, часто в несколько миль в поперечнике, который может скрывать настоящие цели. Впервые они были замечены в 1940-х годах и стали предметом значительных исследований в 1950-х годах. Основной механизм основан на законе Брэгга .

История и источник

Ранние радары были подвержены сильным отражениям от земли, и их индикаторы планового положения часто показывали много постоянных эхосигналов, которые затемняли части экрана. Ангелы появлялись в этих системах, но их было трудно отличить от этих наземных возвратов, и они обычно не замечались. Разработка концепции COHO в Великобритании устранила это постоянное эхо, и в этот момент ангелы впервые стали отчетливо видны на постоянной основе. Один из первых образцов был замечен в 1953 году на РЛС Зенитный № 4 Mk. 7 , одна из первых систем COHO. Некоторые из них были идентифицированы как стаи птиц, что побудило одного орнитолога купить лишний радар Зенитный № 3 Mk. 7 для отслеживания птиц.

Когда их впервые увидели, было широко распространено мнение, что появление многих таких ангелов вызвано метеорологическими эффектами, но никто не мог объяснить их поведение на основе этой теории. Было известно, что птицы могут вызывать возвратные радиолокационные сигналы, так как это было замечено очень рано в системах Chain Home , еще до Второй мировой войны . Эксперименты, проведенные Центром исследований и разработок радаров , показали, что поперечное сечение мертвой птицы на радаре составляет около 0,01 квадратных метра, примерно столько же, сколько мешок с 1 фунтом (0,45 кг) воды. Это намного меньше, чем нормальный предел обнаружения радаров, и были определенные аспекты движения, которые, казалось, расходились с выводом, что они были вызваны птицами.

В одном из таких примеров экспериментальный радар COHO MEW в Грейт-Баддоу заметил повторяющихся кольцевых ангелов, которые, казалось, медленно исходили из точки и дрейфовали на ветру, но только утром. Они были убеждены, что это произошло из-за того, что местный завод запустил свою паровую установку, и возникший в результате горячий воздух вызвал появление теплового излучения . Придя на место, они обнаружили открытый парк с деревьями.

Тайна была разгадана, когда утром они проверили и обнаружили огромные стаи скворцов, покидающих деревья странным волнообразным узором. Ночью птицы собирались на деревьях в центре рощи, а на рассвете начали прыгать по деревьям к самым дальним деревьям. Затем, основываясь на каком-то невидимом сигнале, все птицы за пределами рощи сразу улетали и начинали улетать, расходясь наружу. Как только одна группа уходила, другие птицы в течение нескольких минут по отдельности прыгали по деревьям наружу, чтобы заполнить внешние деревья и повторить процесс. Ночью птицы прилетали небольшими группами и не вызывали никаких явлений.

Лишь в конце 1950-х годов было широко признано, что птицы были основной причиной появления ангелов. Этот вывод был в конечном итоге сделан в 1957 году не менее чем Королевским обществом :

... Широко распространено мнение, что они имеют метеорологическое происхождение в результате отражения или преломления энергии от атмосферных неоднородностей, но ни одна из предложенных до сих пор метеорологических теорий не смогла объяснить все наблюдаемые ими свойства. Показано, что эти свойства могут быть удовлетворительно объяснены, если предположить, что эхо-сигналы поступают от птиц во время миграции.

Вскоре было найдено решение с импульсными радарами, известными, как на британском языке, с регулируемым усилением, а в США - с контролем времени чувствительности (STC). Согласно уравнению радара , энергия отраженного сигнала изменяется в четвертой степени, поэтому близлежащие объекты имеют гораздо более сильные отражения и могут затопить более удаленные объекты. Идея STC состоит в том, чтобы снизить чувствительность приемника к ближайшим целям до достижения максимального усиления на большей дальности, возможно, 50 миль (80 км). Регулируя величину подавления усиления, можно исключить возврат от птиц, сохраняя при этом видимость самолета.

Воздействия

Хотя ангелы были проблемой для всех радаров той эпохи, они сделали канадскую линию Mid-Canada Line почти непригодной для использования весной и осенью, когда миллионы крупных птиц мигрировали рядом со станциями. Это усугублялось тем, что птицы приземлялись возле теплых дизель-генераторов на станциях. Типичные радары посылают короткие импульсы сигнала, и STC может запускаться этим импульсом. Линия Мид-Канада была радаром непрерывного действия (CW), у которого не было времени для его сигналов. Эффект был настолько сильным, что важной особенностью аналогичных радаров AN / FPS-23, используемых на строящейся тогда линии DEW , было добавление доплеровской фильтрации для удаления объектов, движущихся со скоростью менее 125 миль в час (201 км / ч). с дисплея.

Хотя птицы являются наиболее распространенной причиной этих эффектов, любая периодическая структура в поле зрения радара может вызывать аналогичные эффекты. Это особенно заметно в радарах морского сканирования в самолетах и ​​спутниках, когда волновая картина совпадает с длиной волны, кратной длине волны радара. Этот эффект использовался в радарах, которые измеряют состояние моря на море, или в радарах для измерения ветра, которые создают требуемые шаблоны с использованием акустических волн, генерируемых большими громкоговорителями .

Рекомендации

Цитаты

Библиография