Содержание к диссертации
Введение
1 Физико-химические свойства рассеивающей среды. 14
1.1 Характеристики аэрозольных частиц в атмосфере 14
1.1.1 Распределение размеров частиц дыма и алюминия в аэрозольной среде 15
1.2 Искусственные аэрозольные образования и их характеристики 19
1.2.1 Скорость падения группы частиц 20
1.2.2 Методы и средства создания искусственных аэрозольных образований в атмосфере 24
2 Расчет оптических характеристик частиц диэлектрических неоднородностей в микроволновом и инфракрасном диапазонах длин волн 30
2.1 Оптические константы ..30
2.2 Коэффициенты рассеяния, ослабления и поглощения частиц диэлектрических неоднородностей 35
2.3 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами сажи 37
2.4 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами алюминия 43
2.5 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения сантиметрового диапазона сферическими частицами алюминия 51
2.6 Обратное рассеяние излучения частицами сажи и алюминия 53
2.7 Ослабление, рассеяние и поглощение инфракрасного излучения единичным объемом, содержащим частицы алюминия и сажи 63
2.8 Тепловое излучение и рассеяние частиц сажи и алюминия в инфракрасном диапазоне длин волн 70
2.9 Рассеяние электромагнитных волн заряженными облачными частицами 83
Выводы к Главе 2 89
3 Экспериментальные исследования распространения эми в аэрозольных образованиях в атмосфере 93
3. 1 Аппаратура и методика проведения экспериментов 93
3.1.1 Измерения силы излучения и степени пропускания в спектральных диапазонах 3...5 мкм и 8... 14 мкм аэрозольными образованиями, формируемыми взрывом 95
3.1.2 Измерения тепловизионного контраста аэрозольных облаков 97
3.1.3 Определение поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками в спектральном диапазоне 0,8. 1,0 мкм 100
3.1.4 Определение радиационной температуры излучения аэрозольных облаков 101
3.2 Микрофизические характеристики аэрозольного облака, формируемого взрывом в натурных условиях 101
3.3 Результаты исследований в натурных условиях временных и радиоотражающих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере 113
3.3.1 Измерение тепловизионного (оптического) контраста 113
3.3.2 Измерения времени полного поглощения атмосферным образованием ИК излучения в спектральных диапазонах 3...5 мкм и 8... 14 мкм 115
3.3.3 Радиационная температура и сила излучения атмосферного образования в спектральных диапазонах 3...5 и 8...14 мкм 118
3.3.4 Измерение отраженного сигнала РЛС от искусственного аэрозольного облака, созданного с помощью взрыва 119
3.4 Теоретическая оценка интенсивности излучения сажевых частиц 124
3.5 Отражение излучения аэрозольного облака в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн в направлении на источник излучения (локатор) 125
Заключение 130
- Искусственные аэрозольные образования и их характеристики
- Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами алюминия
- Результаты исследований в натурных условиях временных и радиоотражающих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере
- Отражение излучения аэрозольного облака в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн в направлении на источник излучения (локатор)
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Проблема исследования искусственных атмосферных аэрозольных образований представляет исключительный интерес для науки и практики, поскольку она тесно связана с вопросами охраны окружающей среды, загрязнением земной атмосферы, применением их для противолокационной маскировки различных объектов или создания ложных целей для радиолокационного и ИК диапазонов, а также для уменьшения пропускания электромагнитных излучений в системе подстилающая поверхность -атмосфера»
Несмотря на широкие масштабы исследования свойств искусственных атмосферных образований как в нашей стране, так и за рубежом, в этой области имеется еще ряд нерешенных вопросов. В частности, не до конца исследованы роль состояния атмосферы (турбулентность, влажность, наличие потоков и т. д.) на особенности формирования и рассеяния аэрозолей. Отдельной проблемой стоит создание искусственных атмосферных образований и распространение электромагнитного излучения в них.
Распространение электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях с достаточной точностью можно описать с помощью их оптических характеристик: коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения, геометрических параметров и т.д.
Частицы вещества, из которых искусственно образуются неоднородности в атмосфере, могут иметь разные формы и размеры. Задачи определения характеристик рассеяния излучения такими частицами достаточно сложны. Наименьшими трудностями вычислительного характера обладают решения, связанные со сферической формой частиц [1,2], наибольшими — с произвольной формой. В настоящее время имеются довольно корректные результаты расчета рассеивающей способности естественных и искусственных аэрозольных образований. Однако они
являются достаточно сложными и требуют значительных затрат времени на получение приемлемых результатов. Методики этих расчетов приведены в большом числе публикаций [3-8].
Несмотря на отдельные особенности, эти методики имеют общую основу: сначала определяют характеристики аэрозолей - типичные размеры, форму, материал, из которого они состоят, концентрацию. Затем рассчитывают или получают на основе экспериментальных данных функцию распределения частиц по размерам. Далее, вычисляют факторы ослабления излучения' отдельной частицей, а затем суммируют эффект ослабления отдельными частицами по всему облаку и находят соответствующие показатели ослабления. Аналогично находят показатели рассеяния и поглощения.
Особой интерес представляет исследование физических характеристик искусственных аэрозольных образований (облаков), формируемых взрывом в связи с рядом технических приложений. К настоящему времени закономерности возникновения, временные характеристики существования таких образований, а также особенности поглощения и отражения в них ИК-излучения изучены не достаточно [9,10].
Основной причиной такого положения являются с одной стороны недостаточность данных о диэлектрических характеристиках аэрозолей, с другой — отсутствие надежных экспериментальных данных измерений поглощения, отражения и рассеяния ИК- и СВЧ- излучения в искусственных аэрозольных облаках.
При проведении активных воздействий на процессы облако- и осадкообразования основной задачей является создание аэрозольного облака, включающего наряду с льдообразующими частицами продукты взрыва взрывчатых веществ или горения при термической возгонке. Для определения оптимальной дозировки реагента, зоны области засева, времени распространения реагента актуальным является физико-математическое описание образования и эволюция облака пассивной примеси. Задачу следует
Искусственные аэрозольные образования и их характеристики
Аэрозольные образования подразделяют на две категории естественного и искусственного происхождения [9]. К аэрозольным образованиям естественного происхождения относятся молекулы газовых компонентов воздуха, морось, туманы, дымка, облачность, атмосферные осадки (дождь, град, снег). Аэрозоли искусственного происхождения включают в себя пылевые и дымообразующие составы, водяные столбы ("султаны"), мелкодисперсные среды в виде остеклованных сфер или алюминиевой пудры. Различают неорганизованные аэрозоли, образуемые движением техники, разрывами боеприпасов, ударной волной артиллерийских и ракетных установок, и организованные, формируемые путем постановки одиночных или 20 пространственно распределенных источников аэрозольных помех (снарядов, мин, дымовых шашек, дымообразующих установок и т.д.). 1.2.1 Скорость падения группы частиц Одним из основных параметров аэрозолей, определяющих время нахождения их в атмосфере, является скорость оседания. Образующееся в атмосфере облако искусственных отражателей состоит из частиц, которые в спокойной атмосфере начинают опускаться (падать) к земле. При небольшой концентрации аэрозолей движение частиц можно рассматривать как независимые друг от друга и описывать их движение характеристиками отдельных частиц. Однако, движение систем с концентрацией дисперсной фазы более 2- -5 объемных процентов характеризуется возникновением явления стесненности, появляющимся вследствие вязких взаимодействий частиц друг с другом. Распространение уравнения движения одиночных частиц на движение группы частиц в этом случае требует учета их взаимодействия. Применение ячеечной модели седиментации облачных частиц позволило установить связь скорости осаждения одиночных частиц под влиянием соседних частиц и получить для монодисперсного спектра скорость оседания системы частиц.
Задача падения полидисперсных частиц, её постановка и решение, приведены в [88]. Согласно приведенным там соотношениям скорость падения в полидисперсной системе жидких частиц одной частицы равна: По — концентрация частиц в облаке. Значение а должно быть положительным. Зная его, по формуле (1.8) можно найти скорость падения отдельной частицы, находящейся в группе частиц. При а « 1, U будет равняться Uo. Т.е. скорость падения отдельной частицы в системе частиц не зависит от присутствия других частиц. Это будет зависеть также от значения концентрации частиц в облаке (по). Формулу (1.8) можно применять при объемной концентрации меньше 10%. Как показали расчеты, при а = 1пао 0,58, Го равном 7 мкм и концентрации 10б см"3 влиянием частиц системы на отдельную частицу можно пренебречь. Отличие составляет менее 6%. Поэтому для концентраций, меньших 106 поправками на скорость падения отдельной частицы можно пренебречь.
Скорость стесненного движения при падении частиц сажи при а равной 0,86 и 0,286 мкм Го 1,34 мкм отличается от скорости свободного падения меньше, чем на 1 % при концентрации п0 106 см"3. С увеличением концентрации до 109 см"3 и при Го равном 0,286 мкм и 1,34 мкм скорость стесненного движения меньше скорости падения без влияния соседних частиц на 2,6% и 39 % соответственно. Поэтому можно считать, что частицы сажи при концентрациях меньших 109 см"3 и и г0 меньше 1,34 мкм будут падать со скоростями, равными скоростям свободного падения Стокса. В этом случае облако размывается и увеличивается в размерах благодаря атмосферной турбулентности. Вклад выпадения частиц в изменение размера облака ничтожно мал. 1.2.2 Методы и средства создания искусственных аэрозольных образований в атмосфере Искусственные атмосферные образования находят самое широкое применение для противолокационной маскировки различных объектов или создания ложных радиолокационных целей (дипольные и уголковые отражатели, линзы Люнеберга, решетки Ван Атта, управляемые цели-ловушки пассивные с активным ответом), а также для проведения активных воздействий на облака, в частности для определения зоны засева облаков и тумана аэрозольными частицами, для решения задач распространения ИК излучения в атмосфере, для защиты сельскохозяйственных угодий от радиационного выхолаживания [89-93]. Как в нашей стране, так и за рубежом запатентовано много изобретений, направленных также на создание новых нетрадиционных средств и способов создания искусственных неоднородностей для различных целей.
В ФРГ в 1973 году запатентован «Способ получения густых облаков для военных целей, состоящих из высокодисперсных твердых частиц, которые выбрасываются из резервуара с помощью сжатого газа» [94]. Способ отличается тем, что используется высокодисперсный порошок с диаметром частиц 3 мкм — 60 мкм, обладающий непроницаемостью для лучей видимого света и ИК лучей при длинах волн 3 - - 5 мкм и 8 - - 14 мкм и скоростью осаждения до 5 см/сек. В 1978 году запатентован «Способ получения взрывчатых аэрозолей, состоящих из аэрозольных веществ, взрываемых с помощью инициированного заряда» [95]. «Устройство для разбрасывания мелких частиц с целью создания радиолокационных помех» запатентовано во Франции в 1978 году [96]. Устройство представляет собой патрон с несколькими ячейками, из которых пучки мелких частиц могут перемещаться в сторону выбрасывания из патрона.
«Способ создания плотной дымовой завесы с целью маскировки» запатентован во Франции в 1979 году [97]. Для создания дымовой завесы предлагается использовать порошок, частицы которого имеют диаметр до 60 мкм. Получается завеса непроницаемая для видимого света и ИК-излучения до 14 мкм. В другой заявке [98] предлагается использовать аэрозоль из активного угля с целью ослабления излучения, особенно инфракрасного. Аналогичная заявка в этом же году запатентована в Великобритании «Аэрозоль, уменьшающий пропускание электромагнитного излучения» [99] и «Транспортное средство, например, в форме артиллерийского снаряда, предназначенное для мгновенного и обширного рассеивания отражающего излучение материала» [100]. С помощью ракет и мин, отражающий излучение материал — небольшие диполи из нейлона, покрытые серебром или алюминием, разбрасываются в двух направлениях.
Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами алюминия
Частицы алюминия по сравнению с частицами сажи рассеивают больше электромагнитного излучения в диапазоне длин волн 8+14 мкм примерно в 2 раза. Показатель преломления алюминия больше, чем соответствующие значения для частиц сажи. Факторы эффективности ослабления имеют одинаковый порядок, а поглощения — меньше, чем у частиц сажи. Частицы алюминия хорошо отражают падающее излучение со своей поверхности. Оно не проникает глубоко в частицу. Этим и объясняется меньший коэффициент поглощения частиц алюминия по сравнению с частицами сажи. Для наличия релеевского рассеяния, как отмечено выше, требуется выполнение двух условий: р . « 1 и m p?J « 1. Второе условие можно трактовать как то, что размер частицы должен быть мал по сравнению с длиной водны внутри частицы. Это следует из равенства: X Отношение — есть длина волны в частице с показателем преломления т. При больших значениях т — оо, если первое условие выполняется, а второе нет, то это соответствует (при действительном значении т) резонансной области. В этом случае из-за большого значения m волны проникают в частицу медленно,, и они могут породить различные стоячие волны. Кроме электрического дипольного излучения возникает магнитное дипольное излучение, квадрупольное излучение и т. д.
При большом m может возникнуть ситуация при которой будет выполнено условие, обратное второму условию, а первое будет справедливым. В этом случае поле не проникает глубоко в частицу и обязано это большой проводимости, при которой толщина скин-слоя мала по сравнению с радиусом частицы. При такой большой проводимости действительная и мнимая части комплексного показателя преломления почти равны. Это имеет место у металлов в инфракрасной и сантиметровой областях длин волн. В этом случае даже самые маленькие шаровые частицы могут не иметь релеевского рассеяния. Для металлов вклад свободных электронов в поглощение превалирует над другими механизмами поглощения. В связи с этим особенности ослабления, характерные для диэлектрических частиц в области прозрачности - рябь и интерференционная структура — в металлических частицах подавляется из-за поглощения в объеме частиц. Большой максимум ослабления в алюминиевых шарах не является интерференционным. Для этого алюминий сильно поглощает. По-видимому, он обязан магнитно-дипольному рассеянию. С физической точки зрения это поглощение обязано вихревым токам и связанными с ними потерями, которые оказываются большими в условиях, когда размер частицы близок к толщине скин-слоя, но меньше её. В таблице 4 приведены значения толщины скин-слоя для алюминиевых частиц в диапазоне длин волн 5 + 14 мкм. При длине волны 0,1 мкм толщина скин-слоя меньше радиуса, так что внутренность частицы оказывается экранированной от поля, потери из-за вихревых токов сосредоточены около поверхности, в силу чего объем шара не участвует в процессе поглощения.
Малые шары могут поглощать больше света, чем падает на их геометрическое сечение. При рх, равном 0,3 фактор эффективности поглощения для малого алюминиевого шара в воздухе составляет 18. Как следует из данных таблицы 4 толщина скин-слоя в интервале длин волн 9-=-,14 мкм имеет величину порядка 0,02 мкм. Поэтому частицы с радиусами 0,02 -=-0,12 мкм имеют наиболее близкие по значению QOCJI и Qnor-Факторы эффективности рассеяния имеют малую величину. Примерно на 3-4 порядка меньше значения Qnor« В этом интервале значений г алюминиевые сферические частицы ослабляют излучение в основном за счет поглощения.
С увеличением размера частиц г 0,3 мкм рассеяние увеличивается. Фактор рассеяния на один порядок становится меньше поглощения. По-видимому, при большом размере частицы по сравнению с толщиной скин-слоя, излучение глубоко не проникает в глубь частицы. Рассеяние происходит ближе к поверхности частицы, что и приводит к увеличению фактора рассеяния.
В интервале радиусов частиц 1-=-3 мкм для длин волн 4 X 14 мкм дифракционный параметр 1,3 рх. 4,7. Частицы этих размеров имеют фактор эффективности рассеяния больше фактора поглощения. Ослабление излучения происходит за счет рассеяния.
Для длин волн 2 т 6 мкм при г 1 мкм факторы ослабления и рассеяния превосходят значение 2 и при радиусе 20 мкм приближаются к этому предельному значению. Для длин волн 7-=-14 мкм при г 1,5 мкм значение Qoc/I Qnor 2. В диапазоне длин волн 2- -14 мкм максимальное значение Qocn не превосходит 2,34, т.е. площадь с которой частица рассеивает превосходит её площадь сечения в максимуме ослабления в 2,3 раза. В диапазоне длин волн 2-=-4 мкм наибольшее значение факторов ослабления, рассеяния и поглощения наблюдается у частиц, радиусом от 0,5 мкм до 1 мкм; для длин волн 5 - - 8 мкм — в области радиуса частиц от 1,0 мкм до 2,0 мкм; для длин волн 2 - 14 мкм - в области г от 0,5 мкм до 2,0 мкм. Зависимости факторов эффективности ослабления, рассеяния, поглощения частиц алюминия от их относительного размера для различных длин волн приведены на рисунках 7-10. С увеличением рх все эти величины увеличиваются, а с увеличением длины волны - уменьшаются. Численные значения указанных факторов и соответствующих им коэффициентов приведены в таблицах Приложения Б. При рх 1 и длинах волн X 8 мкм имеются слабо выраженные дифракционные максимумы, которые исчезают при рх 1. Для длин волн 10 -г-14 мкм дифракционные максимумы исчезают при рх 2,5. Для частиц алюминия Qpac. и Q0CJ1 больше единицы при длине волны 3 мкм и рх равным 45; при длине волны 6 мкм и рх, равным 22; при длинах волн 10+14 мкм и рх. равным 9+13. Другими словами, частицы, размеры которых удовлетворяют указанным значениям рх, рассеивают и ослабляют электромагнитное излучение больше, чем его падает на их .поперечное сечение.
Результаты исследований в натурных условиях временных и радиоотражающих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере
Данная характеристика аэрозольного облака важна для создания ложных помех для решения прикладных задач, в спектральном диапазоне 0,4...0,7 мкм. В экспериментах нами тепловизионный (оптический) контраст определялся путем измерения яркости цветных фотографий аэрозольного облака, фона неба и фона земли (травы). Одновременно измерялась яркость эталонного белого стекла «МС-20». Измерения проводились в спектральном диапазоне 0,4...0,76 мкм. Контраст определялся по методике, приведенной в разделе 3.1. Результаты этих измерений в 50 опытах приведены в таблице 17. U — сигнал в вольтах, пропорциональный яркости участка фотографии (неба, земли, белого, черного, серого аэрозольного облака) и эталона МС-20. Контраст определялся по формуле (3.3). Значения величин средних контрастов аэрозольных образований относительно эталона, неба и земли Отрицательные значения контрастов показывают то, что аэрозольное облако имеет меньшую яркость, чем фон, т.е. аэрозольное облако более темное, чем фон (холодное на фоне горячего). Вследствие этого оно может быть использовано для создания контрастных ложных телевизионных целей. Следует отметить, что в отдельных случаях величины и знаки контрастов могут значительно меняться в зависимости от ракурсов обзора относительно солнца, облачности, типа фона и т.д. 3.3.2 Измерения времени полного поглощения атмосферным образованием ИК излучения в спектральных диапазонах 3- -5 мкм и 8 -М4 мкм- В выполненных экспериментах среднее время, в течение которого имеет место полное поглощение электромагнитного излучения облаком измерялось по методике, изложенной в разделе 3.1 и оно составляет: а) в спектральном диапазоне 3-5 мкм: ИК эталона - 7 сек. местных «холодных» предметов - 20 сек. б) в спектральном диапазоне 8-14 мкм: ИК эталона — 10 сек. местных «холодных» предметов — 15 сек.
Подтверждением этого являются фотографии, сделанные с помощью осциллографа (рисунки 39-41). Как видно из рисунков 39-41 аэрозольное облако полностью закрывает в течение около 11 секунд эталон — горящее пламя, площадью 2 м . В экспериментах впервые получены составы, включающие алюминий и сажу, полностью поглощающие ИК излучение в спектральных диапазонах 3- 5 мкм и 8 -г- 14 мкм. Время эффективного поглощения (10 сек.) пока не достаточно для создания реальных меток, но сам факт получения такой завесы дает основание полагать, что это время может быть увеличено. Время поглощения можно увеличить за счет введения в состав аэрозольного облака такого вещества, как вспучивающийся углерод. Известно, что углерод обладает максимальным коэффициентом поглощения в ИК области, а при нагревании от взрыва его частицы увеличивают свою площадь в несколько раз, что может повысить плотность завесы.
Радиационная температура и интенсивность излучения — одни из основных характеристик аэрозольного облака, которые могут быть использованы для индикации восходящих и нисходящих потоков в атмосфере, решении военно-прикладных задач для создания ложных отвлекающих и уводящих тепловых целей, которые используются для борьбы с ИК и тепловизионными системами наведения. Рассеивающая способность АО с успехом может использоваться для индикации турбулентных зон и обнаружения аэрозольных облаков в атмосфере. Представляет интерес определить максимальную интенсивность излучения атмосферного образования во время взрыва и среднее его значение за время существования аэрозольного облака. Ввиду того, что во время экспериментов измерялась не истинная (Ти), а радиационная (Тр) температура дистанционным термометром Raynger ST-80, то определение интенсивности излучения в спектральных диапазонах 3- -5 мкм и 8 14 мкм может быть выполнено по формуле: 1 - 1Г (ЗЛ2) где NXJ и, Вт/см - плотность РЖ излучения АО, определяемая по формуле Планка с помощью специальной таблицы [122]. РРндексы 1 и 2 соответственно означают крайние значения выбранного спектра (3 - - 5 мкм и 8 - -14 мкм ); S, см — площадь облака. Входными данными являются Тр, Х\ и %2 По теоретической оценке, при излучающем размере облака 30 х 30 м (S = 9 10 см ) и Ер = 2000 С (2273 К) сила излучения равна: - в спектральном диапазоне 3- -5 мкм значение I3.5 составляет 60 кВт/ер; в спектральном диапазоне 8+14 мкм значение Ig-u составляет 18 кВт/ер.
По нашему мнению такое излучение способно вызвать временное «ослепление» различных тепловизионных систем. Это предположение целесообразно было проверить экспериментально. По экспериментальным данным после взрыва и образования аэрозольного облака наступает короткий изотермический период, равный 3+5 сек., когда аэрозольное облако в спектральном диапазоне 3+5 мкм излучает 1.2 кВт/ер и в спектральном диапазоне 8+14 мкм — 3.1 кВт/ер.
Измерения показали, что время максимального поглощения аэрозольным облаком электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 0,8+1,0 мкм было примерно равным 30 сек.
Отражение излучения аэрозольного облака в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн в направлении на источник излучения (локатор)
Удельный радиолокационный поперечник обратного рассеяния Крад характеризует отражение излучения на источник единичным объемом рассеивающей среды. Расчеты Крад были выполнены для сажи при различных значениях г0 . Результаты расчетов приведены в Приложении Г. Анализ расчетов показал, что Крад наибольшего значения достигает при г0 = 0,296 мкм и затем уменьшается при r0 = 1,34 мкм. Связано это с тем, что при увеличении Го в спектре частиц превалируют частицы, рассеивающие больше энергии вперед, чем назад. Значения Крад при Го = 0,296 мкм превышают соответствующие значения при Го = 1,34 мкм примерно на 2 порядка. Для практики интерес представляют удельные площади рассеяния Sy, характеризующие площадь отражения единичного объема.
Они являются маскирующими характеристиками для предмета, находящегося за облаком, содержащим сажевые частицы. Sy = Крад V, м , где V - разрешающий объем, м . Расчеты были проведены для локационного объема лазера с разными углами поля зрения: 15 минут и 5, расстояния до облака Z = 600 м и длительностью импульса 10 не. Рассчитанные значения разрешаемых объемов для указанных характеристик лазера имеют следующие значения: V\5 = 8,6 м2, V50 = 32-103 м3. В таблице 23 представлены значения Sy для сажевых частиц, посчитанные по значениям Крад при Го = 0,296 мкм при различных длинах волн. Как следует из данных расчетов при малом угле поля зрения Sy составляет тысячные и сотые квадратного метра. Сигналы, соответствующие этим Sy вполне могут быть обнаружены современными оптическими локаторами.
При больших углах поля зрения Sy составляют для X 5 мкм единицы квадратного метра, т.е. являются маскирующими образованиями и уверенно могут быть обнаружены. Такие, относительно большие значения Sy, позволяют также использовать сажевые частицы для индикации турбулентности и восходящих и нисходящих потоков в атмосфере. Использование их для «подсвечивания» указанных образований позволит получить данные об интенсивности турбулентности, размерах ее области, данных о скорости потоков и их геометрических размерах. Удельные отражающие площади, соответствующие частицам алюминия и указанным значениям разрешающих объемов, намного меньше, чем у сажевых частиц при равных концентрациях частиц. Для получения больших значениях Sy необходимо увеличить концентрацию частиц на порядки. Использование их будет зависеть от тактико-технических данных аппаратуры для их обнаружения и сопровождения как цели. В сантиметровом диапазоне длин волн
Крад были рассчитаны для спектра частиц с модальным значением радиуса, равным 0,3 мкм, 0,5 мкм и 0,7 мкм при концентрации частиц 1 см"3. При указанной концентрации в диапазоне значений длин волн 3- -5 см Крад имеет малые значения, порядка 10"23-H0"I8CM" . С увеличением концентрации частиц до 109 см 3 значения Крад увеличиваются до значений, вполне обнаруживаемых метеорологическим локатором МРЛ-5 на обоих каналах. На длине волны 3,2 см 10"12 см"1 Крад 10"9 см"1; на длине волны 10 см 3,2 см 10"14 см"1 Крад 10"п см"1.
В натурных экспериментах, выполненных нами, удалось получить Sy, равную 90 м2 на длине волны 10 см при тактико-технических данных, соответствующих этому каналу МРЛ-5 (таблица 19).
Похожие диссертации на Исследование распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях
