Какое влияние оказывает рефракция на дальность обнаружения объектов с помощью РЛС?

Опыт работы с РЛС показал, что в туман, дождь и при чрезмерно влажном воздухе наблюдается некоторое уменьшение дальности обнаружения объек­тов. Это объясняется сильным рассеянием и поглощением радиоволн сантиметрового диапазона водой, находящейся в воздухе. Степень ослабления сигналов увеличивается с уменьшением длины волны, на которой работает РЛС.

При некоторых условиях может наблюдаться аномальное распро­странение радиоволн сантиметрового диапазона, связанное с изме­нением коэффициента рефракции. При нормальном состоянии атмо­сферы радиолокационные лучи слегка изгибаются в сторону земной поверхности (рис. 17.10,а). Если коэффициент атмосферной рефрак­ции убывает с высотой со скоростью меньше нормальной, или увели­чивается, то изгиб у радиолокационных лучей будет меньшим и они в меньшей степени будут следовать кривизне земной поверхности. При этом лепесток диаграммы направленности РЛС будет стремиться подняться выше над поверхностью моря, что приведет к уменьшению дальности радиолокационного горизонта
(рис. 17.10,b). Такое явление называется пониженной рефракцией (субрефракцией). Оно воз­никает, когда холодный влажный воздух распространяется над теп­лой водой. При субрефракции объекты, имеющие небольшую высоту над уровнем моря, будут обнаруживаться на несколько меньших рас­стояниях, чем при нормальных условиях. Известны случаи, когда дальность обнаружения небольших судов и островов сокращалась на 30...40% и более.

Субрефракцию обычно замечают, когда температура воздуха не менее чем на 20°С ниже температуры воды. Наиболее часто это слу­чается в полярных районах зимой и вблизи сильно охлажденных бе­реговых массивов. Поэтому если температура поверхности моря на 20°С превышает температуру воздуха, следует ожидать, что очень близкие объекты, находящиеся на расстоянии 2...3 миль, не будут обнаружены РЛС. (Во время арктических плаваний, когда разница между температурами воды и воздуха была особенно большой, судо­водители с трудом обнаруживали айсберги и громадные плавучие льдины на расстоянии менее 1 мили.)

Если коэффициент атмосферной рефракции убывает с высотой со скоростью больше нормальной, то радиолокационный луч изгибается сильнее и в большей степени следует кривизне земной поверхности. В этом случае лепесток диаграммы направленности радиолокатора будет стремиться прижаться к земной поверхности, что вызовет уве­личение дальности радиолокационного горизонта (рис. 17.10, в). Это явление называется повышенной рефракцией (сверхрефракцией). При сверхрефракции дальность радиолокационного горизонта может достигать нескольких сотен миль.

Исключительным случаем сверхрефракции является волноводное распространение, при котором радиоволны распространяются внутри высотного атмосферного волновода на большие расстояния, следуя кривизне земной поверхности.

Сверхрефракция обычно возникает при тихой погоде антицикло­нического типа, когда над относительно холодной поверхностью моря находится теплый сухой воздух. Наиболее часто такие условия встре­чаются в прибрежных водах умеренного (летом) или тропического пояса, а также в области пассатов и в Красном море.

Явление сверхрефракция не слишком опасно. Единственные по­мехи, которые могут появиться на экране, это эхо-сигналы после­дующего хода развертки. Они появляются в случае распространения радиоволн на большие расстояния по атмосферному волноводу, когда отраженный сигнал возвращается к антенне спустя несколько цик­лов развертки.

Для того чтобы убедиться, является ли принятый сигнал действи­тельным или ложным, необходимо переключить РЛС на другую шкалу дальности, частота посылки импульсов на которой отлична от предыдущей. Если расстояние до объекта изменится, то это ложный сигнал последующего хода развертки.

Опыт использования РЛС показывает, что на экранах может поя­виться метеорологическое эхо, т. е. эхо-сигналы от облаков, полос ливня, границ районов с резко отличающейся влажностью. Неопыт­ный наблюдатель может принять их за изображение препятствий (остров, берег и т. п.). Кроме того, такие эхо-сигналы затрудняют на­блюдение за другими объектами, так как грозовые и дождевые тучи и сильный снегопад очень сильно засвечивают экран и среди этих пя­тен невозможно обнаружить нужные объекты.

Недооценка судоводителями этой особенности судового радиоло­катора приводила к серьезным авариям. В районах, где одиночные острова являются единственными ориентирами, легко спутать с ни­ми отдельные ливневые образования. В районах с изрезанными бере­гами во время сильных ливней конфигурация берега может быть сильно искажена, причем границу ливня можно принять за сушу.

Для того чтобы отличить ливень от острова, необходимо вести тщательное наблюдение за изменением формы эхо-сигналов на эк­ране. Отличие становится особенно заметным, если у островов име­ются характерные по очертаниям мысы. Эхо-сигналы от туч и грозо­вых фронтов имеют мелкие очертания с постоянно меняющейся формой. Можно также рекомендовать работу РЛС в режиме ИД, при котором будет видно движение облаков.

Наблюдение за пеленгами эхо-сигналов дает возможность во мно­гих случаях уверенно опознать остров среди ливневых образований, так как последние имеют собственное движение.

Наблюдения за эхо-сигналами от метеорологических явлений мо­гут дать ценные сведения о метеорологической обстановке. Созданы специальные береговые РЛС для обнаружения и определения поло­жения штормов на расстоянии нескольких сотен километров для на­блюдения за их дальнейшим движением и развитием. Такие сведе­ния имеют большое значение для кратковременного предсказания о выпадения осадков, прохождения гроз и для указания вероятных пу­тей движения ураганов.