Файл: Стерлигов, В. Л. Лазеры в авиации.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.11.2024

Просмотров: 31

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Кроме коллективных мер защиты от капризов по­ годы, на современных самолетах используют и инди­ видуальные средства. Это в первую очередь радиоло­ каторы. По их индикаторам опытный экипаж в состо­ янии определить характер облачности на маршруте полета, ее расположение, в каких частях облачность имеет грозовые разряды.

Радиолокаторы позволяют видеть не только надви­ гающийся грозовой фронт, но и отдельные грозовые облака.

Качество коллективных прогнозов и индивидуаль­ ной оценки метеоусловий улучшается. И тем не менее

иногда обескураживают такие

сообщения: «Турбу­

лентность в безоблачном

небе

в течение

последних

пяти

лет

привела к катастрофам и серьезным

по­

вреждениям

не мепее

10

американских

самолетов»

(из

американского

журнала

«Электронике»

за

1965 г.). Кажется невероятным, но тем не менее дело обстоит именно так. Порой безоблачное небо таит в себе большие опасности, и, что самое страшное, по­ следствия самые тяжелые — пилот морально не под­ готовлен к аварийной ситуации и резкое изменение условий полета застает его врасплох. В такой обста­ новке, казалось бы, и нужно использовать радиоло­ катор разведки погоды.

Однако турбулентные потоки воздуха, смерчи и другие «механические» проявления атмосферы радиопрозрачны. т. е. невидимы на экране бортового ра­ диолокатора. Летательный аппарат «почувствует» силу того или иного явления только тогда, когда уже станет игрушкой в руках разъярившейся стихии. До недавних пор приборов о предупреждении приближе­ ния подобных бедствий не существовало. Только ло­ катор на лазерах может изменить соотношение силы

7 4


разума человека и безрассудных сил природы, всту­ пивших в единоборство, в пользу разума.

Экспериментальные метеорологические лазерные

'локаторы (принцип

действия локаторов описан

ра­

нее) подтвердили

предвидение ученых — луч

ОКГ

отражается от рассеивающего тумана, скоплений пы­ ли и дыма, обнаружить которые зрительно не всегда удается. Больше того, отражение лучей лазера, рабо­ тающего в диапазоне невидимых инфракрасных лучей,

получено также

от весьма

прозрачных

для ви­

димых

лучей турбулентных

потоков

(завихрений)

воздуха

и инверсионных слоев

атмосферы.

Оптичес­

кий квантовый

генератор

оказался

как

раз

сердцем

такого

прибора,

о

котором

мечтали

ученые-аэрологи

и который с надеждой ждали

пилоты

современных

самолетов.

 

 

 

 

 

 

 

Существующие лазерные локаторы могут по изме­ нению отраженного сигнала регистрировать количе­ ство аэрозолей в атмосфере, определять химический состав атмосферы.

При направлении луча в зенит имеется возмож­ ность определять высоту и вертикальную структуру облачности. А это важно.

В настоящее время, во многих странах для пило­ тов в зависимости от их летной квалификации суще­ ствует ограничение — минимальная высота нижней границы облаков над аэродромом, при которой он может производить посадку летательного аппарата. Точное знание высоты нижней границы облаков изба­ вит руководителей полетов в аэропортах от ошибок при выборе экипажей летательных аппаратов и тем самым повысит безопасность эксплуатации авиацион­ ной техники. Этот тип локаторов будет полезен так­ же для составления крупномасштабных метеорологи­ ческих карт.

75


Лазерные устройства могут определять также скорость ветра, используя описанную в разделе «Ги­ роскопы на лазерах» кольцевую схему расположения оптических генераторов. Подобный прибор способен измерять скорость потока прозрачных жидкостей и газов. Принцип действия квантового анемометра основан на эффекте затягивания, при котором на­ правление, а следовательно, и скорость распростране­ ния луча в движущейся прозрачной среде зависит от

скорости

потока

самой

среды. Диапазон измерения

скоростей

весьма

широк: от легкого бриза

(1 м/с)

до урагана.

 

 

 

Точность прибора в 100 раз превышает

точность

обычных анемометров.

 

 

Совершенствование

и широкое внедрение

лазер­

ных генераторов в метеорологию безусловно создаст благоприятные условия для более надежного прогно­ зирования погоды и повышения безопасности эксплуа­ тации авиационной техники.

ЧЕРЕЗ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ К РЕНТГЕНОВЫМ

Рассказ о лазерах в авиации закончен, но техниче­ ский прогресс продолжается темпами все более и бо­ лее высокими. Попытаемся заглянуть в недалекое завтра, проанализируем «вчера и сегодня» науки о электромагнитных колебаниях.

Давать прогнозы вообще, а в технике особенно весьма рискованно — надежды угадать почти нет. Поэтому будем осторожны, наметим лишь тенденцию развития электроники, а поэтому оглянемся назад, на 1895 год, когда наш выдающийся соотечественник А. С. Попов изобрел радио.

В тот год радиоволны впервые были поставлены на службу человеку. Триумфальное шествие радио­ техники не нуждается в комментариях. Следует лишь обратить внимание на то, что практически использо­ вались вначале только длинные и средние (см. рис. 1) радиоволны. Коротковолновый радиодиапазон с его очевидными преимуществами осваивался значи­

7 7


тельно позже, уже после смерти изобретателя радио. История развития электроники — это борьба за освоение все более коротких волн. В этой борьбе вы­ дающимся событием явилось изобретение лазеров.

Первые квантово-механические приборы генериро­ вали электромагнитные колебания также в длинновол­ новой части инфракрасного и оптического диапазонов. Применяемые в технике сегодняшнего дня лазеры продолжают работать на более длинных волнах опти­ ческого диапазона, хотя преимущества генерации бо­ лее коротких волн очевидны. Конструируя новые при­ боры, специалисты по квантовой электронике пытают­ ся через ультрафиолет пробиться в диапазон рентге­ новых и гамма-излучений.

Наряду с монохроматичностью и высокой коге­ рентностью, которыми обладает лазерное излучение более длинноволновых областей оптического диапа­ зона, лазерное излучение ультрафиолетовой и рент­ геновской областей имеет еще большую энергоем­ кость и проникающую способность. Последние преи­ мущества у лазерного излучения оптического диапа­ зона выражены во много тысяч раз слабее. Напри­ мер, энергоемкость гамма-излучения почти в 4 млн. раз выше энергоемкости инфракрасного излучения. Итак, наш прогноз — через ультрафиолетовые лучи к рентгеновым.

В заключение повторим слова одного из основате­ лей квантовой электроники академика Н. Г. Басова о том, что лазерная техника развивается настолькобыстро и область ее применения столь распростране­ на, что недалек день, когда в пятилетних планах бу­ дет предусматриваться производство не только элект­ рической, но и лазерной энергии.

СОДЕРЖАНИЕ

Лазеры — что это такое?

 

Лазеры

II

авиация

3

Лауреаты

Нобелевской премии

 

«ошибаются»

5

В мире ЭМ В

7

Как устроен лазер

10

Человек управляет электронами

14

Индуцированное или спонтанное?

17

Лазеры

и радио

19

Лазеры

передают...

22

...и принимают

25

Ярче тысячи Солнц

27

Лазеры

в авиации и в космосе_________________

Реактивные двигатели или лазеры?

31

Космический буксир

33

Локаторы

высокой точности

34

Дальномеры на орбитах

44

Лазерные высотомеры

48

Гироскопы

на лазерах

52

Точность систем посадки повышается

57

Внимание!

Фотографирует лазер

60

Земные профессии лазера_____________________

На трудовой вахте

64

Луч -штампует, сваривает

66

Контроль за окружающей средой

67

Связь и телевидение на лазерах

69

Погода и лазеры

72

Через ультрафиолетовые лучи к

77

рентгеновым