Лазерная локация
Сергей Дворянинов
«Квант» №9, 2018
Обсуждая однажды вопрос о происхождении математики на заседании Французского математического общества, я сказал, что математика — это часть физики, являющаяся, как и физика, экспериментальной наукой: разница только в том, что в физике эксперименты стоят обычно миллионы долларов, а в математике — единицы рублей.
В. И. Арнольд, «Что такое математика?»
Во время второй мировой войны английские летчики планировали ночной рейд, который надо было осуществить на чрезвычайно малой высоте — около 20 метров. Это спасало самолеты от их обнаружения противником и от зенитного огня. Но как пилоту держать эту малую постоянную высоту?
Известно, что высоту можно определять с помощью барометрического высотомера — чем выше, тем меньше атмосферное давление. Но на малых высотах эти приборы не дают необходимую точность.
Сейчас мы знаем, например, о лазерной локации Луны. Луч лазера направляется на ее поверхность, а отраженный сигнал улавливается на Земле приемником. По времени прохождения сигнала туда и обратно вычисляется расстояние до Луны. С 1970-х годов точность измерения этого расстояния достигла 2–3 сантиметров. При этом используются установленные на Луне уголковые отражатели.
Лазерная локация — частный случай эхолокации. Посылаемая и затем отраженная волна может быть и звуковой, и ультразвуковой, и радиоволной. Соответствующие приборы — это радары, сонары, гидролокаторы, эхолоты, дефектоскопы, медицинские аппараты УЗИ.
Но не их использовали английские летчики. Все было намного проще, на уровне школьной геометрии. Фактически задача сводилась к построению треугольника по стороне и проведенной к ней высоте.
На фюзеляже самолета — у носа и у хвоста — крепились два прожектора, лучи которых могли быть направлены вниз под любым углом к самолету. Получался треугольник со стороной, равной длине самолета, и двумя прилежащими к ней углами. Ясное дело, что эти углы можно выбрать так, чтобы высота треугольника равнялась заданной высоте полета h. Это соответствует тому, что лучи прожекторов пересекаются на расстоянии h от фюзеляжа. Тогда, в реальной боевой операции англичан, h = 18,5 м. И такая точность была достигнута. Требуемые углы для прожекторов рассчитывались заранее.
Во время полета самолета на произвольной высоте штурман видел внизу на земле или на воде два световых пятна. Их взаимное положение зависело от высоты полета. Глядя на них, штурман давал указания пилоту на изменение высоты. Требуемая высота достигалась, когда два световых пятна сливались в одно.
Действительно, и просто, и эффективно!
-
"Действительно, и просто, и эффективно!"
Однако... Если при кратковременной "потере земли" в результате тумана или просто невнимательности штурмана произойдет снижение ниже номинала, то увидев два пятна штурман даст команду на снижение... А т.к. высота предельно малая, то расхождения пятен при снижении он может не успеть обработать. И ближайший пригорок даст "полный рот земли".
Метод, конечно, применялся, но от неимения гербовой пришлось писать на простой.-
Метод, насколько мне известно, применялся только в одном случае: бомбардировка плотин на Рейне прыгающими бомбами. Там ещё и на определенном расстоянии от плотины надо было бомбу бросать, поэтому бомбардировку вели при хорошей видимости, туман исключался. А большую часть пути самолёт летел по-самолетному, высоко, снижался только для сброса адского прыгуна
-
Верно говорит Artemo - это применялось в единственном случае, при бомбардировке плотин с помощью спец.бомб, способных прыгать по воде "блинчиком". Для обеспечения прыгучести, чтобы бомба не ушла в воду, а добежала до самой плотины, и требовалась строго заданная высота сброса. Соответственно, выполнялось это на последнем этапе полёта, при заходе на цель, над поверхностью воды. Пригоркам там взяться неоткуда, а выдерживать такую высоту требовалось минуты, а не часы.
Но это, скорее, замечания в адрес автора статьи, нафантазировавшего про защиту от "обнаружения противником и от зенитного огня". Отталкиваясь от прочитанного, вы рассудили совершенно верно.-
Да, здесь вообще немножко странное решение; видимо, в спешке разрабатывали. Ведь достаточно было поставить не два прожектора, а один, в хвосте. Он светит так, что при номинале высоты пятно света находится под кабиной штурмана, у которого есть простейшее прицельное приспособление, направленное строго вниз. Тогда никаких неоднозначностей быть не может: луч в прицеле пошел вперед - опускаемся, пошел назад - берем штурвал на себя.
-
Думаю, два прожектора всё же точнее и проще для штурмана/пилота. Для оценки высоты с одним прожектором в кабине требуется специальное приспособление, верно говорите. Но для обеспечения необходимой точности при использовании этого приспособления нужно строго выдерживать линию визирования - т.е. это не могут быть риски на остеклении фонаря кабины, на которые экипаж бросает взгляд со своего места под произвольными углами. Тем более, полёт ведётся вполне себе в условиях противодействия ПВО противника. А ведь надо ещё и дистанцию сброса бомбы определить с нужной точностью (там как раз был спец.прицел). Зато схождение двух пятен света в одно как раз можно определить без специальных приспособлений.
-
-
