Георгий Бабат - Магнетрон

• Название: Магнетрон
• Автор: Георгий Бабат
• Издательство: Детгиз
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1957

Магнетрон, о котором идет речь в данной книге, — это прибор размером с кулак. Его медная оболочка заключает в себе разреженное пространство, где с огромной скоростью движутся электронные вихри. Чтобы организовать это вихревое движение электронов, прибор помещают между полюсами сильного магнита или электромагнита. Отсюда название — магнетрон. Этот прибор вырабатывает очень короткие — сантиметровые — радиоволны.

Сантиметровые волны могут пройти сквозь туман, облака, дымовую завесу. При помощи таких волн можно в любую погоду и ночью обнаружить объект, удаленный от места наблюдения на десятки километров; можно очень точно измерить расстояние до этого объекта, определить его местоположение. Место по латыни — «локус». Определение местоположения отдаленных предметов при помощи радиоволн называется радиолокацией.

Радиолокация имела важное значение для многих наземных, морских и воздушных сражений во время Отечественной войны 1941–1945 годов. Мы хотим здесь рассказать об одном из этапов развития радиолокационной техники в период 1934–1935 годов.

Работая, над этой книгой, мы пользовались, помимо собственных воспоминаний, различными литературными источниками: комплектами советских и зарубежных технических журналов, рядом советских и зарубежных монографий, посвященных магнетронам и другим вопросам, затронутым в нашей книге.

Однако наша работа ни в коей мере не является исчерпывающей историей магнетрона. Мы ограничили себя рассказом только об узком круге тесно связанных между собой лиц. Это отнюдь не умаляет значения многих других исследований, как у нас в Союзе, так и за рубежом.

---

Горбачев достал из папки схему и развернул ее перед Весниным.

— В этой нашей станции импульс длится десять микросекунд. Когда из нашей антенны вылезает хвост импульса, голова его уже ушла вперед на три километра. Этой станцией мы не можем измерить малые расстояния. Это станция дальнего действия… Мы теперь работаем над тем, чтобы вести счет на доли микросекунды. По-этому-то нам нужен не простой генератор высокочастотных колебаний, а генератор особого рода, генератор импульсный, то есть такой, который работает отдельными толчками, взрывами, или, если хотите продолжить аналогию с источниками видимого света, отдельными вспышками…

Горбачев отложил схему и достал из папки большой график, начерченный на рыжей миллиметровке. Бумага была стерта на сгибах. Видно, график был построен давно, им пользовались часто.

Веснин поймал себя на том, что не слушает Горбачева, а ищет на графике дату, когда тот был сделан.

Горбачев открыл коробку с папиросами и протянул Веснину.

— Благодарю вас, я не курю, — сказал Веснин и, жалко улыбнувшись, добавил: — берегу здоровье.

— Поговорим о мощности генератора, — закурив, продолжал Горбачев. — Когда сигнал уходит от антенны передатчика, энергия сигнала рассеивается, расплывается в пространстве; в электромагнитной волне плотность энергии падает, как квадрат расстояния от излучателя. Отразившись от цели, сигнал возвращается обратно к нашей станции, и при этом плотность энергии в отраженной волне также падает, как квадрат расстояния. Та энергия, которая приходит к приемнику нашей станции, обратно пропорциональна четвертой степени расстояния между станцией и целью…

Веснин следил за желтогрудыми щеглами, которые прыгали в кустах репейника за окном лаборатории.

«Какие нарядные, веселые птицы!» — думал он.

Было мгновенье, когда Горбачев, с его бородкой, папиросой, с его графиками на логарифмической сетке, ушел куда-то далеко- из сознания Веснина. Усилием воли он заставил себя снова смотреть на график и слушать Горбачева.

— …Эта кривая четвертой степени дана для лучшего, идеализированного случая, когда нет поглощения электромагнитных волн в пространстве между станцией и целью, и без учета кривизны Земли, — говорил Евгений Кузьмич, — но бывает, что приходящая на станцию отраженная энергия обратно пропорциональна восьмой или даже еще более высокой степени расстояния. Александр Васильевич Мочалов дал формулу, которая связывает между собой мощность передатчика, чувствительность приемника, расстояние от станции до цели и данные антенны и цели. Это основное наше уравнение. Уйти от него мы никак не можем. Хотите обнаружить цель на большом расстоянии? Давайте большую мощность. Другого пути мы пока не видим. Мощность, мощность и еще раз мощность!

Горбачев положил папиросу на край пепельницы, провел пальцем по линиям графика и вздохнул.

— На вашем заводе достигнута мощность в триста ватт на сантиметровых волнах — это мировой рекорд, это потрясающий результат… Но вы сами видите, что для наших станций нужны мощности в сотни, самое меньшее в десятки киловатт… Я не вижу оснований, почему бы в дальнейшем не создать в конце концов магнетрон, который бы удовлетворял этим требованиям… Импульсный магнетрон…

Горбачев говорил очень вежливо и доброжелательно. Он старательно избегал непонятных Веснину терминов, а, разъясняя их, извинялся, что вынужден занимать внимание собеседника такими специфическими, в сущности не так уж важными, деталями. Но именно эта доброжелательность Горбачева особенно удручала и обескураживала Веснина. Если бы Горбачев грубо сказал: «Ваш прибор никуда не годится, я должен вас огорчить и разочаровать», это вызвало бы ответную реакцию Веснина — стремление настоять на своем, переубедить собеседника. Но Горбачев сам все время выискивал аргументы в пользу магнетрона:

— Многорезонаторная конструкция прибора — это чрезвычайно интересная находка.

Веснин вспомнил, как он однажды позорно провалился на семинаре по ТОЭ — Теоретическим основам электротехники, когда учился на втором курсе института. Теоретические основы тогда в Киевском политехническом институте читал профессор Кленский, а семинар вел молодой доцент Васильев Игнатий Павлович, известный впоследствии конструктор печей ВИП. ТОЭ были любимым предметом Веснина, и он всегда тщательно готовился к занятиям. В середине курса он проболел неделю и пропустил две лекции Кленского. Спросил у товарищей, что прошли, и подготовился по учебнику.

Васильев вызвал его и задал вопрос как раз по теме последней лекции «О коэффициенте мощности».

Веснин обрадовался: «Ну, косинус фи — это-то я знаю», — подумал он.

Он начал отвечать бойко и быстро. Ему казалось, что он несомненно отвечает на «отлично». Но по настороженному взгляду Васильева, по его коротким «так-так» Веснин почувствовал что-то неладное.

Веснин попытался выкарабкаться. Он мучительно напрягал память. Кажется, он отвечает все так, как написано в учебнике.

«Ну хоть на „посредственно“ я должен вытянуть», — думал он.

По наводящим вопросам Васильева он понял, что дело идет о чем-то другом.

В то время Кленский работал над тем, чтобы углубить и уточнить понятие о коэффициенте мощности. Кленский предложил разбить этот коэффициент на два сомножителя: на коэффициент сдвига — косинус фи и на коэффициент искажения, и графически изображать кажущуюся мощность в виде трехмерного вектора, а не двухмерного, как делалось до того. Об этом Кленский написал статью в журнал «Электричество», и об этом он говорил на лекциях, которые пропустил Веснин. Статью в журнале Веснин не читал, а в учебнике Круга, по которому он готовился, этого нового материала не было. Там коэффициент мощности трактовался по-старому.

Веснин попытался по догадке сам вывести требуемые формулы, потом спутался, положил мел и молча стоял у доски. Он считал для себя уже невозможным признаться, что читал только по учебнику, а лекции не слушал и записок не смотрел.

Тогда была принята в вузах трехбалльная система: 3 — отлично, 2 — удовлетворительно и 1 — плохо. Когда Веснин замолчал, Васильев долго вертел в руках карандаш и наконец поставил единицу.

Вот эту свою злополучную единицу, единственную за все время учебы в институте, и вспоминал Веснин, слушая Горбачева.

«Я совсем не подготовлен, чтобы заниматься проблемой, которую самонадеянно взялся разрешать, — повторял про себя молодой инженер. — Магнетрон, с которым я пришел сюда, не нужен для видения в темноте и сквозь туман».

Горбачев закрыл свою папку и посмотрел на часы.

— Я вас пригласил, Владимир Сергеевич, — сказал он, — именно сегодня и в это время, чтобы иметь возможность показать вам нашу станцию в действии. В полдень должен подняться с аэродрома наш самолет. На нем установлен один новый прибор, мы будем проверять его… Мне хотелось бы показать вам работу нашей станции.

Отраженные сигналы

На побуревшей траве стояли два больших фургона. В одном из них рокотал двигатель. Сизый дым поднимался из трубы.

Над крышей другого фургона торчала мачта. На мачте, как перекладина у буквы «Т», был укреплен горизонтально тонкий шест метров восьми длиной. Поперек этого шеста было размещено несколько стержней, метра по полтора каждый.

— Пока мы очень далеки от оптики, — сказал Горбачев, показывая на шест с перекладинами. — Это наша направленная антенна с директорами и пассивными отражателями. Она дает диаграмму излучения с углом расхождения главного лепестка больше десяти градусов, а луч прожектора обычно имеет расхождение меньше одного градуса.

Из фургона выглянул одетый в синий свитер молодой человек с пышным чубом.

— Наш старший научный сотрудник Геннадий Иванович Угаров, — представил его Горбачев Веснину.

Веснин назвал себя. Угаров попытался произнести нечто вроде: «Как же, как же, слыхал» или «читал». Потом, тряхнув своим несколько залихватским чубом, прыгнул обратно в фургон.

По узкой приставной лестнице поднялся в фургон и Веснин. Он увидел черный щит со множеством ручек и измерительных приборов. Посредине щита выделялся белый экран электронно-лучевой трубки. На экране дрожала и извивалась светящаяся зеленая линия. Этот экран был очень. похож на рисунок Горбачева. С левого края экрана, так же как на рисунке, виднелся большой пик — выброс.

— Евгений Кузьмич, — сказал Угаров, — я только что говорил с Анатолием. Он поднимется через полчаса.

— Вам везет, — обратился Горбачев к Веснину. — Вы ознакомитесь детально с аппаратурой, а потом увидите ее в работе.

Угаров включил приводной двигатель антенны. Веснин вышел из фургона. Он смотрел, как шест с вибраторами крутится на своей мачте, обходя весь горизонт.