Радар, бортовой перехват, Mark VIII или AI Mk. Для краткости VIII был первым действующим радиолокатором класса "воздух-воздух" микроволнового диапазона . Он использовался ночными истребителями Королевских ВВС с конца 1941 года до конца Второй мировой войны . Основная концепция, заключающаяся в использовании движущейся параболической антенны для поиска целей и точного их сопровождения, использовалась большинством бортовых радаров вплоть до 1980-х годов.
Страна происхождения | Соединенное Королевство |
---|---|
Введено | 1941 г. |
Тип | Воздушный перехват |
Частота | 3,3 ГГц ( S-диапазон ) |
PRF | 2500 pps (930 для маяков) |
Ширина луча | ~ 12 ° |
Ширина импульса | 1 мкс (3 мкс для маяков) |
Об / мин | 1020 |
Диапазон | От 400 до 30 000 футов (120–9 140 м) |
Высота | 500 футов (150 м) и выше |
Диаметр | 28 дюймов (71 см) |
Азимут | 45 ° в обе стороны |
Высота | 45 ° вверх и вниз |
Точность | От 1 до 3 ° вперед, меньше в стороны |
Мощность | 25 кВт |
Другие названия | ARI 5093, ARI 5049 (Mk. VII) |
Разработка на низком уровне началась в 1939 году, но была значительно ускорена после появления магнетрона с резонатором в начале 1940 года. Он работал на длине волны 9,1 см (3 ГГц), что намного короче, чем длина волны 1,5 м у более раннего AI Mk. IV . Более короткие длины волн позволили использовать меньшие и гораздо более направленные антенны. Mk. IV был ослеплен отражениями от земли из-за его широкой диаграммы направленности, что делало невозможным видеть цели, летящие на малых высотах. Mk. VIII мог избежать этого, удерживая антенну направленной вверх, позволяя ему видеть любой самолет на горизонте или над ним.
Конструкция только начинала созревать в конце 1941 года, когда Люфтваффе начало атаки на малых высотах. Опытный образец Mk. VII, поступил на вооружение Bristol Beaufighter в ноябре 1941 года. Небольшое количество этих самолетов было отправлено в подразделения по всей Великобритании для обеспечения прикрытия на малых высотах, в то время как Mk. Самолеты, оборудованные IV, работали на больших высотах. После небольшого пробега улучшенных Mk. VIIIA, окончательный Mk. VIII прибыл в начале 1942 года, предлагая более высокую мощность, а также множество электронных и упаковочных обновлений. Он прибыл как раз тогда, когда производительность De Havilland Mosquito начала улучшаться, быстро вытеснив подразделения Beaufighter в эскадрильях RAF. Mk. Оснащенный VIII Mosquitoes будет лучшим ночным истребителем с 1943 года до конца войны.
Модель Mk. VIII породил ряд вариантов, в частности AI Mk. IX, который включал функцию захвата для облегчения перехвата. Ряд событий, включая смертельный инцидент с дружественным огнем , так сильно задержали Mk. IX, что он так и не поступил на вооружение. В конце войны многие самолеты Великобритании приняли на вооружение американский SCR-720 под названием AI Mk. X. Он работал на тех же общих принципах, что и Mk. VIII, но использовала другую систему отображения, которая давала несколько преимуществ. Разработка базовой системы продолжалась, и Mk. IX в конечном итоге ненадолго вновь появится в очень продвинутой форме как AI.17 в 1950-х годах.
Разработка
Предыдущая работа
Основополагающий эксперимент в Давентри 1935 года доказал, что основная концепция радара осуществима, и привел к быстрому созданию экспериментальной станции Министерства авиации (AMES) в поместье Боудси для их разработки. Первоочередной задачей команды AMES была разработка и развертывание системы Chain Home (CH), обеспечивающей раннее предупреждение о рейдах, приближающихся к Великобритании. По мере роста команды работа менялась, и к 1938 году несколько команд работали и над другими проектами. [1]
Одна из первых таких побочных попыток возникла из-за опасений Генри Тизарда по поводу потенциальной эффективности Chain Home. Он считал, что люфтваффе так сильно пострадает от наземной системы перехвата британских ВВС, что они переключатся на ночные бомбардировки. [2] Ночью летчик-истребитель мог видеть цель на расстоянии примерно 1000 ярдов (910 м), чего не могла обеспечить точность Chain Home и связанная с ней система Dowding . Обеспокоенность Тизарда позже была поднята Робертом Уотсон-Уоттом на встрече за круглым столом в пабе Crown and Castle. "Taffy" Bowen предложил заняться разработкой новой системы, которая может быть установлена на самолетах, чтобы сократить расстояние между направлением CH и дальностью видимости в ночное время. [3]
Из-за физики радиопередачи антенны должны быть примерно такой же длины, как длина волны радиосигнала, чтобы достичь разумного усиления . Полуволновый диполь , с двумя полюсами каждых около одной четверти длиной сигнала, является особенно распространенным решением. CH работал на расстоянии от 10 м до 50 м в зависимости от версии, то есть антенны должны были быть длиной не менее 5–10 м (16–33 футов), что делало его совершенно непрактичным для использования на воздушном судне. Боуэн начал разработку новой системы, работающей на более коротких длинах волн, сначала на 6,7 м после работ британской армии , а затем, наконец, остановившись на 1,5 м, практическом пределе доступной технологии. Он стал известен как радар воздушного перехвата (AI) и был основным направлением работы Боуэна с 1936 по 1940 год [4].
Во время тестирования ранней 1,5-метровой установки команда не смогла обнаружить никаких самолетов, но легко обнаружила крупные объекты, такие как краны и корабли, на близлежащих причалах. Дальнейшие эксперименты продемонстрировали способность подбирать корабли в море, что привело к живой демонстрации, где команда смогла выследить крупные корабли Королевского флота в ужасную погоду. [5] Это вызвало непосредственный интерес со стороны прибрежного командования Королевских ВВС, которое рассматривало это как способ найти вражеские корабли и подводные лодки , а также со стороны британской армии , которая была заинтересована в использовании радаров для ведения огня по английским судам. Канал . Работа над системой для использования ИИ в основном закончилась. [6]
Разработка искусственного интеллекта
Лишь в 1939 году, когда явно надвигалась война, команда снова вернулась к работе с ИИ. По сравнению с успешной и быстрой разработкой противокорабельных радаров, команда столкнулась с постоянным потоком проблем в установках «воздух-воздух». Существовали две основные проблемы: отсутствие максимальной дальности, затруднявшей поиск целей, и отсутствие минимальной дальности, из-за которой пилоту было сложно увидеть цель до того, как она стала невидимой для радара. [7]
Как и в случае с Chain Home, радар с искусственным интеллектом посылал мощный импульс в полнаправленном направлении, освещая все небо перед собой. Эхо-сигналы от самолетов будут приниматься несколькими направленными антеннами, и путем сравнения уровня сигнала от каждой из них можно определить направление на цель. Однако это также означало, что сигнал достигал земли и отражался от нее, создавая такой мощный возврат, что он подавлял приемник независимо от того, где была расположена антенна. Поскольку этот сигнал должен был идти на землю и обратно, на дисплее отображалась линия на указанном расстоянии, равном высоте самолета. Полет на высоте 15 000 футов (4,6 км), типичной для немецких бомбардировщиков, означал, что в шуме не было видно ничего, кроме 3 миль (4,8 км). Это оставляло небольшую дальность обнаружения цели. [8]
Более сложной проблемой была невозможность обнаружения целей на близком расстоянии. Сигнал передатчика было трудно резко отрезать, и он все еще передавал слабый сигнал, когда начали приниматься отражения от ближайших целей. Более того, мощный сигнал имел тенденцию просачиваться в приемник, заставляя его колебаться в течение некоторого времени, загораживая близлежащие цели. Эти эффекты ограничивали минимальную дальность до 800 футов (240 м) в лучшем случае, на самом пределе зрения пилота в ночное время. Были предприняты попытки решить эту проблему, и Боуэн и Хэнбери Браун были убеждены, что у них есть работоспособное решение. [9]
Однако министерство авиации настолько отчаянно хотело ввести ИИ на вооружение, что они использовали команду в качестве производственного объекта, заставив их вручную установить самолет с прототипом Mk. III, которые нигде не были готовы к эксплуатации. В то время как эти наборы были доставлены в эскадрильи, дальнейшая работа по выработке решений "большого спора о минимальной дальности" закончилась. [9] Артур Теддер позже признал, что это была «роковая ошибка». [10]
Ранняя работа в микроволновой печи
Группа Airborne экспериментировала с микроволновыми системами еще в 1938 году, после того как обнаружила, что подходящее расположение трубок RCA с желудями может работать на длинах волн до 30 см. Однако у них была очень низкая выходная мощность, и, вдобавок ко всему, электроника приемника была не очень чувствительной на этих частотах. Это привело к очень малой дальности обнаружения, практически бесполезной. Группа на время отказалась от дальнейшей разработки, и Боуэн описал, как инженеры некоторое время пренебрегли этой темой. [11]
Тем не менее давление со стороны Адмиралтейства не давало покоя всем мыслям. В то время как наборы 1,5 м были хороши для обнаружения более крупных кораблей, они не могли эффективно видеть объекты меньшего размера, такие как боевые башни подводных лодок . Это было по той же причине, по которой антенны должны быть размером примерно с длину волны; чтобы обеспечить разумное отражение, объекты должны быть в несколько раз больше длины волны. [a] Адмиралтейство имело преимущество в том, что руководило разработкой вакуумных трубок в Великобритании под руководством Комитета по разработке коммуникационных клапанов (CVD), и имело возможность продолжить разработку подходящих трубок. [12]
Боуэн и его коллега из Управления связи Адмиралтейства (ASE), канадский энциклопедист Чарльз Райт , встретились в Боудси весной или летом 1939 года и обсудили вопрос о микроволновом бортовом радаре. Боуэн согласился с тем, что основная проблема с ограничениями диапазона наборов AI заключалась в передаче, подобной прожекторному, и что простой способ исправить это - сузить луч, сосредоточив мощность на меньшей площади. Он пришел к выводу, что ширина луча 10 градусов поможет. Учитывая, что носовая часть самолета может удерживать антенну радара диаметром около 30 дюймов (76 см), желательна антенна с полюсами короче 15 см, а если эта антенна должна перемещаться в носовой части для отслеживания, на 10 см (~ 3 см). ГГц) было бы идеально. Это полностью соответствовало требованиям Райта к судовой системе, способной обнаруживать подводные лодки, при этом у нее была антенна, достаточно малая для установки на небольших эскортных судах. [13]
Поскольку обе силы желали установить 10-сантиметровую систему, Тизард посетил исследовательский центр Херста компании General Electric (GEC) в Уэмбли в ноябре 1939 года, чтобы обсудить этот вопрос. Некоторое время спустя Ватт нанес личный визит, что привело к подписанию 29 декабря 1939 года контракта на поставку микроволнового ИИ-радара. После этого CVD заключило контракт на поставку подходящей арматуры с Бирмингемским университетом . Боуэн организовал в январе встречу между GEC и EMI для координации работы в области ИИ, что привело к дальнейшему сотрудничеству. [14]
Группа Бирмингем руководил Марк Олифант , ранее работавший в Кавендишской лаборатории в Кембриджском университете , но недавно переехал в Бирмингем , чтобы настроить Nuffield лаборатории . Команда решила основывать свои разработки на концепции клистрона . Клистрон был представлен братьями Вариан в Стэнфордском университете в 1936 году, но имел относительно низкую выходную мощность. Команда Олифанта начала применять новые технологии изготовления ламп, и к концу 1939 года у них была лампа, способная выдавать 400 Вт. [14]
AIS начинается
Ватт переехал в штаб-квартиру Министерства авиации в Лондоне, а Альберт Персиваль Роу взял на себя управление группами радаров в Боудси. У него были сложные отношения с Боуэном и многими другими в AMES. В начале войны все предприятие AMES было перемещено из Боудси в заранее оговоренное место в Данди. Выбор Данди был во многом обусловлен тем, что университет был альма-матер Ватта . Он приложил немного усилий, чтобы подготовить университет к использованию AMES, и ректор был удивлен, когда они прибыли однажды неожиданно. Практически не было свободных мест, так как студенты и профессора вернулись с летних каникул. [15] Команда ИИ была отправлена на небольшой аэродром в Перте, который находился за много миль и был довольно маленьким. Оба места были совершенно непригодны для работы, и команды постоянно жаловались. [16]
В феврале 1940 года Роу начал организовывать новую команду ИИ во главе с Гербертом Скиннером . [b] Скиннер попросил Бернарда Ловелла и Алана Ллойда Ходжкина начать рассмотрение вопроса о конструкции антенн для микроволновых радаров. 5 марта они были приглашены в лаборатории GEC, чтобы посмотреть, как продвигается работа над радаром на основе ламп VT90, который к тому времени был переведен на полезные уровни мощности на длине волны 50 см. [18]
Обладая маломощным клистроном в качестве источника микроволн, Ловелл и Ходжкин начали экспериментировать с рупорными антеннами , которые обеспечивали бы значительно более высокую угловую точность, чем антенны Yagi, используемые на Mk. IV. [19] Вместо того, чтобы транслировать радиолокационный сигнал по всей передней полусфере самолета и прослушивать эхо отовсюду в этом объеме, эта система позволит использовать радар как фонарик , направленный в направлении наблюдения. [20] Это также будет иметь побочный эффект, позволяющий радару избегать отражений от земли, просто направляя антенну в сторону от земли. При ширине луча 10 градусов горизонтальная антенна все равно будет создавать некоторый направленный вниз сигнал, в данном случае около 5 градусов. Если бы самолет летел на высоте 1000 футов (305 м), луч не попадал бы в землю до тех пор, пока не достигнет 303 м (995 футов) перед ним, оставляя некоторое пространство для обнаружения даже против самых низко летающих целей. [21] Ловелл смог построить рога с требуемой точностью в 10 градусов, но они были более 1 ярда (91 см) в длину, что делало их непригодными для установки в истребитель. [17]
По предложению Скиннера [c] они экспериментировали с параболическим тарельчатым отражателем за дипольной антенной 11 июня 1940 года. Они обнаружили, что он обеспечивает аналогичную точность, но имеет глубину всего 20 сантиметров (7,9 дюйма) и легко помещается в корпус истребителя. область носа. На следующий день Ловелл экспериментировал с перемещением диполя вперед и назад перед рефлектором и обнаружил, что это заставляет луч перемещаться на 8 градусов при перемещении на 5 см, после чего Ловелл считал, что «проблема с воздухом составляет 75 процентов. решено ". [17] Последующие эксперименты с антенной тарелкой производства London Aluminium Company продемонстрировали способность перемещать луч на 25 градусов, прежде чем он станет искаженным. [22]
После нескольких месяцев в Данди Роу, наконец, согласился, что жилье не подходит, и начал планы переехать в новое место на южном побережье недалеко от Уорта Матраверс . В мае 1940 года, вскоре после распада первоначальной команды ИИ, Скиннер переехал вместе с несколькими учеными из Данди, а также с бывшими членами команды ИИ Ловеллом и Ходжкином. Они поселились в хижинах в Сент-Олбан-Хед , недалеко от Уорт-Матраверс. [23]
Полость магнетрона
В то время как группа Олифанта изо всех сил пыталась поднять мощность своих клистронов, они также рассматривали альтернативные варианты устройства устройства. Двум исследователям в группе, Джону Рэндаллу и Гарри Буту , было поручено создать одну такую адаптацию, но быстро стало ясно, что это не помогает. Им нечего было делать, и они решили рассмотреть альтернативные подходы к проблеме. [14]
Все микроволновые генераторы того времени работали по схожим принципам; электроны отводились от катода к аноду на дальнем конце трубки. По пути они проходили через один или несколько резонаторов , по сути, полых медных колец с прорезью по внутреннему краю. Когда электроны проходили через щель, они заставляли внутреннюю часть кольца начать резонировать на радиочастотах, которые можно было использовать как сигнал. Частоту можно регулировать, контролируя скорость электронов (через приложенное напряжение ) или изменяя размеры резонатора. [14]
Проблема с этим подходом заключалась в выработке достаточной энергии в резонаторах. Когда электрон проходил через отверстие в резонаторе, он выделял часть своей энергии в виде радиоволн, но лишь небольшую часть. Чтобы генерировать полезное количество радиоэнергии, электроны либо должны были пройти через резонаторы несколько раз, чтобы суммарно отдать больше энергии, либо приходилось использовать огромные электронные токи. Однокамерные клистроны, подобные тем, которые использовались в то время, должны были пойти по второму пути, и их было трудно изготовить в форме с полезной выходной мощностью при разумной входной мощности. [14]
Рэндалл и Бут начали рассматривать решения с несколькими резонаторами, но это привело к получению очень длинных и совершенно непрактичных ламп. Затем кто-то вспомнил, что петли из проволоки с зазором в них также будут резонировать таким же образом - эффект, впервые замеченный в самых ранних экспериментах Генриха Герца . Используя такие петли, можно было бы создать резонатор, который располагался бы рядом с потоком электронов, а не был бы обернут вокруг него. Если затем изменить электронный луч, чтобы он двигался по кругу, а не по прямой, он мог бы многократно проходить через серию таких петель. Это приведет к тому, что в полостях будет размещено гораздо больше энергии, но при этом они будут относительно компактными. [21]
Для создания кругового движения они использовали другую концепцию, известную как магнетрон. Магнетрон - это, по сути, диод, который использует магнитное поле для управления траекторией электронов от катода к аноду вместо более распространенного решения электрически заряженной сетки. Первоначально это было изобретено как способ избежать патентов на решетчатые лампы, но оказалось непрактичным в этой роли. Последующие исследования отметили способность магнетрона создавать микроволны небольшого уровня при определенных условиях, но в этом направлении развитие происходило только с остановкой. [21]
Объединив концепцию магнетрона с петлями резонатора, созданными путем сверления отверстий в твердой меди, идея из работы У. В. Хансена о клистронах, они создали модельную версию того, что они назвали магнетроном с резонансным резонатором. Они поместили его в стеклянный корпус, откачанный внешним вакуумным насосом , и поместили весь узел между полюсами мощного подковообразного магнита , который заставлял электроны изгибаться по круговой траектории. [14]
Впервые попробовав его 21 февраля 1940 года, лампа сразу же начала производить 400 Вт микроволн 10 см (3 ГГц). Через несколько дней они заметили, что из-за этого в комнате загорались люминесцентные лампы . Быстрые расчеты показали, что это означало, что лампа вырабатывала около 500 Вт, уже превосходя клистроны. Они увеличили эту мощность до 1000 Вт за несколько недель. Основная команда Бирмингема отказалась от клистрона и начала работу над новым магнетроном с резонатором, и к лету уже были образцы мощностью 15 кВт. [14] В апреле GEC рассказали об их работе и спросили, могут ли они улучшить конструкцию. [24]
Первый магнетронный радар
22 мая Филип Ди посетил магнетронную лабораторию, но ему запретили рассказывать об этом кому-либо еще из группы AIS. Он просто написал, что видел клистрон и магнетроны в лаборатории, но не уточнил, что магнетрон представляет собой совершенно новую конструкцию. [21] Он предоставил Ловеллу гораздо более мощный клистрон с водяным охлаждением для использования в качестве тестового источника для работы антенны, которая проходила в ветхих условиях. Это было проблематичным устройством, потому что нити, нагревающие катод, имели тенденцию постоянно выгорать, что требовало отключения системы от водопровода, распечатки, ремонта и повторной сборки. В описании Ди от 13 июня говорится:
Когда я выхожу из лаборатории, и Скиннер должен это делать, он забывает выключить воду, прежде чем снимать охлаждающие трубы, в результате чего я стою на ½ дюйма глубины воды, а вода на скамейке примерно равна одинаково глубокий, но его поверхность несколько облегчена за счет плавающих кончиков сигарет, чайных листьев, кожуры бананов и т. д. [21]
Скиннер также дал Ди примерку с помощью своего необычного метода проверки правильности работы клистрона, используя выходной вывод для зажигания сигарет. [21]
Компания GEC работала над созданием полностью герметичной версии магнетрона в отличие от модели, в которой использовался внешний вакуумный насос. После изобретения нового метода уплотнения с использованием золотой проволоки и адаптации патронника револьвера Кольта в качестве шаблона для сверления [25] они выпустили E1188 в начале июля 1940 года. Он производил такое же количество энергии, что и оригинальная модель Randall-Boot, примерно 1 кВт на расстоянии около 10 см. В течение нескольких недель они внесли два улучшения, перейдя с шести на восемь резонаторов и заменив катод версией с оксидным покрытием. Полученный E1189 был способен генерировать 10 кВт мощности на расстоянии 9,1 см, что на порядок лучше, чем любое существующее микроволновое устройство. Второй E1189 был отправлен в лабораторию AMRE, которая получила его 19 июля. [25]
Первый E1189 должен был отправиться в США в августе в рамках миссии Tizard . К весне 1940 года Боуэн все больше отодвигался на второй план в области искусственного интеллекта из-за его продолжающихся сражений с Роу. Ватт, отвечая на эти проблемы, объявил о реорганизации команд AI, и Боуэн исключен из списка. Затем Боуэн присоединился к миссии Tizard Mission, тайно унося E1189 в сейфе, пока не представил его высоко аплодисментам американских делегатов, у которых не было ничего подобного. Это в конечном итоге вызвало некоторую путаницу, поскольку предположительно совпадающие чертежи были на самом деле для оригинальной шестикамерной версии. [25]
Ловелл продолжил свою работу над производственной антенной с использованием клистронов и завершил эту работу 22 июля. Затем команда начала адаптировать различные части оборудования для совместной работы в качестве единого радиолокационного блока на основе магнетрона. JR Аткинсон и WE Burcham, и посланный в команду AIS из Кавендишской лаборатории в Кембриджском университете , получает импульсный источник питания, и Скиннер, А. Уорд, а также из Кавендиша, работали на приемнике. В то время у команды не было решения переключить антенну с передачи на прием, поэтому они изначально использовали две антенны рядом, одну на передатчике и одну на приемнике. [26]
8 августа они экспериментировали с этой установкой, когда получили сигнал из ближайшей рыбацкой хижины. Когда антенна все еще была направлена в том же направлении, они случайно обнаружили самолет, пролетавший над этим местом в 18:00 12 августа. На следующий день Ди, Ватт и Роу были под рукой, но из-за отсутствия подходящего самолета команда вместо этого продемонстрировала систему, обнаружив отдачу от жестяной пластины, которую Рег Батт держал на велосипеде по ближайшей скале. [27] [d] С этой демонстрацией способности радара отклонять отражения от земли и обнаруживать цели практически на нулевой высоте, интерес к 1,5-метровым системам начал ослабевать. [26]
В какой-то момент в июле или августе Ди был назначен ответственным за разработку практического 10-сантиметрового набора, который теперь был известен под названием AIS, S, что означает сентиметрический . [29] Ди начал жаловаться всем, кто слушал, на тот факт, что и его команда, и GEC разрабатывали, по сути, одно и то же решение: AIS с использованием 10-сантиметрового магнетрона, а GEC с использованием трубок Micropup, которые теперь были улучшены до такой степени, что возможна операция на 25 см. 22 августа 1940 года группа из GEC посетила лабораторию AIS, где команда AIS продемонстрировала систему, обнаружив легкий бомбардировщик Fairey Battle на расстоянии 2 миль (3,2 км), несмотря на то, что он находился позади радара. Это было намного лучше, чем набор GEC. Вскоре после этого Роу получил приказ из офиса Ватта передать все разработки AIS в руки Ди. [29]
Боковая линия GL
На этом этапе команда ИИ была переведена из своего места в Сент-Олбане в новую в бывшей женской школе Leeson House , недалеко от Лэнгтон-Матраверс . На месте пришлось построить новую лабораторию, что вызвало дальнейшие задержки, но к концу лета 1940 года магнетронная система уже начала эффективно работать на новом месте. [30]
Между тем, армия была очень впечатлена работой 25-сантиметровых экспериментальных установок и заинтересовалась их использованием в качестве дальномера в радаре наводки орудия . Операторы наводили радар на цели, указанные им поисковыми радарами, и с этого момента информация радара передавалась на аналоговые компьютеры, которые наводили пушки. В данном случае мощность не представляла серьезного беспокойства, так как диапазон был относительно небольшим. Экспериментальный центр противовоздушной обороны (ADEE) армии работал над этим, используя дизайн клистрона из Бирмингема и британской компании Thomson-Houston (BTH) в качестве своего промышленного партнера. [31]
По словам Ди, в сентябре 1940 года, когда Роу услышал об этом, он попытался взять на себя управление проектом. [31] После встречи 22 сентября с Филипом Жубером де ла Ферте Роу построил группу GL под руководством DM Робинсона, используя нескольких членов команды AIS, сказав им, что в следующем месяце им придется сосредоточиться на проблеме GL. или два. Это привело к увеличению трения между Ди и Роу, и особенно правой рукой Роу, Льюисом. Ди утверждал, что Роу «воспользовался этой возможностью, чтобы попытаться избавиться от проблемы GL из ADEE» и что «только Ходжкин спокойно работает с AIS, а Ловелл и Уорд, к счастью, заняты базовой работой с антеннами и приемниками, и поэтому относительно его не беспокоит эта новая заслонка ". [31]
По словам Ловелла, это не было таким серьезным потрясением, как полагал Ди; до некоторой степени работа клистрона в Бирмингеме была инициирована армией для целей GL, так что было не совсем справедливо жаловаться. Основная задача Ловелла в этот период заключалась в разработке системы конического сканирования , которая многократно повышала точность луча радара, что позволяло использовать ее непосредственно для наводки орудий (то есть с такой же точностью, что и оптические инструменты). На самом деле это не потребовало больших усилий и было бы полезно для любого сантиметрового радара, включая AIS. [32]
Вскоре после этого, 21 октября, группу посетил Эдгар Ладлоу-Хьюитт , генеральный инспектор Королевских ВВС. После визита Роу сказал команде, что полный набор GL должен быть готов для установки на оружие в течение двух недель. [32] К 6 ноября Робинсон собрал прототип системы, но к 25 ноября он отправил записку Роу и Льюису, в которой говорилось, что за последние 19 дней система работала только два дня из-за большого количества проблем. В декабре ему сказали передать выполненную работу в BTH для разработки в развертываемую систему. 30 декабря 1940 года Ди отметил в своем дневнике, что:
Фиаско GL закончилось тем, что все это целиком было перемещено в BTH, включая двух сотрудников AMRE. У Лисона никогда ничего не работало должным образом, и Робинсон считает, что для Льюиса было очень полезно узнать, насколько на самом деле все основные техники беспорядочными. [32]
Хотя проект вскоре вышел из-под контроля AMRE, разработка на BTH продолжалась. Министерство снабжения изменило спецификацию магнетрона в январе 1941 года, что требует дальнейшего развития , но производя версию большого диапазона больше и полезность. Только 31 мая первый комплект был доставлен для испытаний, после чего информация о системе была передана канадским и американским фирмам для сборки. Канадские версии в конечном итоге были развернуты как GL Mk. III , а американская группа специалистов из Радиационной лаборатории добавила в свою версию функцию автоматического сканирования, чтобы создать превосходный радар SCR-584 . [32]
Сканирование
Поскольку группа AIS снова полностью вернула свое внимание к задаче перехвата с воздуха, они к этому времени уже создали то, что было законченной радиолокационной системой. Однако систему можно было использовать только как фонарик, направленный в сторону цели. Это было хорошо для установки орудия, но для того, чтобы быть полезной в роли перехвата, система должна была иметь возможность находить цель в любом месте перед истребителем. Команда начала рассматривать различные способы сканирования луча радара для выполнения функции поиска. [29]
Команда сначала рассмотрела возможность вращения антенны радара вокруг вертикальной оси, а затем наклонять антенну вверх и вниз на несколько градусов с каждым полным кругом. Вертикальное движение можно сгладить, двигаясь непрерывно, а не ступенчато, создавая спиральный узор. Однако это решение спирального сканирования имело два недостатка; во-первых, антенна проводила половину своего времени направленной назад, ограничивая количество энергии, передаваемой вперед, а во-вторых, требовалось, чтобы микроволновая энергия каким-то образом передавалась на антенну через вращающийся источник. [29] На собрании 25 октября, на котором присутствовали Ди, Ходжкин и члены группы GEC в лабораториях GEC, было принято решение продолжить разработку решения спирального сканирования, несмотря на эти проблемы. Компания GEC решила проблему отключения сигнала в половине случаев с помощью двух тарелок, установленных вплотную друг к другу, и переключения выхода магнетрона на выход, направленный вперед в этот момент. Первоначально они предполагали, что система будет доступна к декабрю 1940 года, но по мере продвижения работы стало ясно, что это займет гораздо больше времени. [33]
По случайности, в июле 1940 года Ходжкина познакомили с А. В. Уитакером из компании Nash and Thompson , наиболее известным своими работами над турелями с механическими орудиями. Они начали говорить о проблеме сканирования, и Ходжкин описал свое нынешнее решение, заключающееся в перемещении диполя в центре параболы вверх и вниз при одновременном перемещении самой параболы вправо и влево. Ходжкина не убедили, что это хорошее решение, и оно оказалось правильным, когда Whitaker построил свою первую версию такой системы в ноябре. Они обнаружили, что эти два движения вместе вызывают огромные вибрации во всей системе. Ловелл и Ходжкин рассмотрели проблему и пришли к идее заставить параболический рефлектор вращаться вокруг оси, идущей от носовой части самолета, очерчивая круги. Плавно увеличивая угол отражателя по сравнению с передней осью при продолжении кругового движения, результирующий эффект был спиральным. Уитакеру удалось быстро построить такую систему, просканировав конусообразную область под углом 45 градусов по обе стороны от носа. [33] [e]
Системы спирального и спирального сканирования отображали очень разные изображения на основе одних и тех же исходных данных. В системе спирального сканирования антенна радара двигалась горизонтально, создавая серию полос на экране при сканировании вверх и вниз, так что последующие строки находились выше или ниже последнего прохода. Это создало растровый дисплей, похожий на телевизор. Из-за эха сигнал становился ярче, на дисплее появлялись пятна или всплески . Расположение метки указывало направление на цель относительно носа истребителя, представленного центральной точкой дисплея. Чем дальше точка была от центра экрана, тем дальше от центральной линии находилась цель. Диапазон не был напрямую указан в такого рода дисплеях. [34]
Напротив, система спиральных банок была по сути вращающейся версией обычного дисплея A-scope. В осциллографе A генератор временной развертки перемещает луч ЭЛТ по экрану по горизонтали, а метки указывают расстояние до цели по линии, на которую в данный момент наведен радар. Для спирального сканирования единственная разница заключалась в том, что линия больше не всегда была горизонтальной, а вращалась вокруг лицевой стороны дисплея с той же скоростью, что и блюдо. Вспышки на экране теперь показывают два значения: угол цели относительно центральной линии и расстояние до цели, представленное расстоянием от центра. На этом изображении было потеряно прямое указание величины угла от центра; мигание в правом верхнем углу указывало на то, что цель находилась в этом направлении, но не указывало прямо, было ли оно отклонено на пять, десять или двадцать градусов. [35]
Позже выяснилось, что спиральное сканирование действительно давало информацию об углах с помощью простой геометрии и времени. Поскольку луч радара имеет конечную ширину, около пяти градусов, он будет видеть некоторый возврат, даже если цель не находится в центре луча. Цель, находящаяся далеко от центральной линии, будет освещена только тогда, когда тарелка будет направлена в этом направлении при быстром вращении от нее. Результат - короткая дуга на дисплее длиной около 10 градусов. Цель ближе к центру, скажем, на пять градусов по левому борту, будет ярко освещена, когда тарелка будет направлена влево, но все равно получит слабый сигнал, даже если она будет направлена вправо. Это означало, что он производил переменную отдачу почти на протяжении всего поворота, создавая гораздо более длинную дугу или полный круг, если цель находилась прямо впереди. [35]
Продолжение развития
В ожидании прибытия сканера осенью 1940 года AMRE заказало поставку самолета с каким-то радиопрозрачным носом. [36] Компания Indestructo Glass предложила использовать Perspex толщиной 8 миллиметров (0,31 дюйма) , в то время как команда AMRE предпочла композитный материал из полистирольной ткани и египетского хлопка, связанный фенолформальдегидной смолой (клей, используемый в бакелите ), или аналогичную бумагу. композит на основе смолы. Было выбрано решение Perspex, и в декабре 1940 года Bristol Blenheim N3522 , ночной истребитель Blenheim V, прибыл в RAF Christchurch , ближайший подходящий аэродром. Пришлось предпринять ряд попыток, чтобы успешно установить носовую часть их испытательного самолета. Только весной 1941 года Indestructo поставила подходящие обтекатели, и проблемы с установкой были полностью решены. [37]
Пока эта работа продвигалась, команды продолжали разработку базовой системы. Бурчем и Аткинсон продолжили разработку секции передатчика, пытаясь генерировать очень короткие импульсы мощности для питания магнетрона. В конце концов они остановились на решении с использованием двух трубок, тиратрона и пентода , которые производили импульсы длительностью 1 мкс при 15 кВт. Компания GEC предпочла схему с одним тиратроном, но в конечном итоге от нее отказались в пользу конструкции AMRE. В результате дальнейшая работа увеличила мощность этой системы до 50 кВт, производя 10 кВт микроволн с частотой повторения импульсов 2500 циклов в секунду. [38]
Скиннер занялся разработкой подходящего кристаллического детектора , который, по сути, состоял из бесконечных испытаний различных кристаллов; Ловелл отметил, что «навсегда запомнил дни в Ворте и Лисоне, когда Скиннер, сигарета вываливалась изо рта, полностью поглощенный бесконечным постукиванием пальца по кристаллу, пока ус не нашел чувствительное место, дающее наилучшие характеристики». [39] Это привело к использованию вольфрамовых нитей на силиконовом стекле, запаянных в стеклянную трубку, заполненную воском. Команда Олифанта в Бирмингеме продолжила эти эксперименты и разработала версию с герметичной капсулой. [39]
Радиоприемник оказался более сложной задачей. Вначале они решили использовать ту же базовую систему приемника, что и более ранние Mk. IV радар. Первоначально это был телевизионный приемник, разработанный компанией Pye Ltd. для приема передач BBC на 45 МГц. Был адаптирован под МК. IV ~ 200 МГц, используя его в качестве промежуточной частоты в супергетеродинной системе. Для этого они добавили еще одну трубку, которая снизила частоту радара с 193 МГц до 45 МГц. Теоретически это должно быть так же легко адаптировано к частоте 3 ГГц AIS с использованием аналогичного решения. [39] Проблема заключалась в том, что частота магнетрона имела тенденцию дрейфовать, в небольших количествах от импульса к импульсу и в гораздо больших количествах при нагревании и охлаждении. Любой вид понижения фиксированной частоты, подобный тому, что используется в Mk. IV не сработает. Попробовав различные конструкции на основе клистронов и магнетронов старого образца, они в конце концов отказались. [39]
Решение было предложено известным трубным экспертом Робертом У. Саттоном из Управления связи Адмиралтейства. Для этой цели он разработал новую трубку, известную сегодня как трубка Саттона, но в то время более известную как рефлекторный клистрон. По сути, это был обычный клистрон с двумя резонаторами, в котором удалена одна полость. На оставшийся резонатор подавалась небольшая часть выходной мощности магнетрона, в результате чего проходящие мимо электроны воспринимали образец радиосигнала (это основа всех клистронов). Обычно он проходит через второй резонатор, где будет отводиться выход, но в трубке Саттона электроны вместо этого приближались к высоковольтной пластине, которая отражала их обратно к источнику. Путем тщательного управления напряжением отражателя электроны приходили бы, набирая или теряя контролируемую скорость, тем самым вызывая сигнал другой частоты в резонаторе, когда они проходили через него во второй раз. Комбинация исходной и новой частот произвела новый сигнал, который был отправлен на обычный приемник. Саттон поставил образец мощностью 300 мВт в октябре 1940 г. [39]
Осталась одна проблема - две антенны для приема и передачи. Ловелл попытался найти решение, используя два диполя перед обычным параболическим отражателем, разделенным металлическим диском 5 дюймов (13 см), но обнаружил, что просачивалось достаточно сигнала, чтобы вызвать перегорание кристаллических детекторов в приемниках. 30 декабря 1940 года Ди отметил, что никакого решения в этом направлении не было найдено и что, несмотря на все усилия, кристаллы все еще сохранялись всего несколько часов. [40] Другое решение было предложено Эпсли из GEC, который использовал настроенную схему из двух искровых разрядников и фиктивных нагрузок для отключения входа приемника, используя собственный сигнал магнетрона в качестве сигнала переключения. Это сработало, но выходного сигнала была потеряна в переключателе. Несмотря на эту проблему, команда решила применить его для Бленхейма в феврале 1941 года. [40] [41]
Летные испытания
В январе 1941 года в Лисон для испытаний прибыли сканеры компаний GEC и Nash & Thompson . [36] Самолет все еще оснащался обтекателем, поэтому команда нашла время, чтобы протестировать оба устройства лицом к лицу и посмотреть, есть ли у одного явное преимущество с точки зрения интерпретации дисплея. Наблюдение за работой спирального сканера на скамейке вызвало у команды разный трепет. Позже Ди писал:
Следует признать, что, когда сотрудники RAF в Крайстчерче увидели первую систему сканирования искусственного интеллекта, установленную в самолете, возникли сомнения в здравомыслии ученых. Прежде чем система достигла скорости вращения, большей, чем мог бы заметить глаз, можно было наблюдать, как она вращается странно нерегулярным образом с единственным очевидным желанием вообще сбежать из самолета. [36]
К марту 1941 г. первая установка АИС была готова к летным испытаниям. Он устанавливался на Blenheim N3522 под обтекателем ранней модели с деревянной усиливающей лентой. Ходжкин и Эдвардс подняли его в свой первый полет 10 марта, и после незначительных неполадок с взрывателями они смогли обнаружить свой самолет-цель на высоте примерно от 5 000 до 7 000 футов (1,5–2,1 км) на высоте примерно 2 500 футов (760 м). , высота, на которой Mk. IV будет иметь дальность действия всего 2500 футов. [42] Используя битву в качестве цели, они вскоре достигли 2–3 миль (3,2–4,8 км). [43] Испытания прототипа продолжались в течение октября с непрерывным парадом высокопоставленных гражданских лиц и военных наблюдателей, осматривающих его. [44]
Сначала минимальная дальность полета составляла более 1000 футов (300 м) против требований RAF в 500 футов (150 м). Два члена команды AIS, Эдвардс и Даунинг, работали над этой проблемой более шести месяцев, прежде чем надежно снизили ее до примерно 200–500 футов (61–152 м). [45] Это был значительный прогресс по сравнению с AI Mk. IV, который все еще был около 800 футов или больше. К этому времени министерство авиации приняло решение заказать систему в производство в августе 1941 года как AIS Mk. I, впоследствии переименованный в AI Mk. VII. [46]
Команда первоначально предсказывала, что система будет иметь практическую дальность обнаружения порядка 10 миль (16 км), но никогда не смогла простираться так далеко за пределы 3 миль. Во многом это было из-за неэффективной системы, используемой для гашения приемника во время импульса передачи, что тратило большую часть радиоэнергии. Этот последний кусок головоломки был предоставлен Артуром Куком, который предложил использовать трубку Саттона, заполненную разбавленным газом, в качестве переключателя, заменив систему искрового разрядника. Во время передачи мощность магнетрона заставляла газ ионизоваться, создавая почти идеальное радиозеркало, которое не позволяло сигналу достигать выхода. По окончании импульса газ быстро деионизируется, позволяя сигналам проходить через (или вокруг) полости и достигать выхода. Скиннер вместе с Уордом и Старром занялся разработкой этой концепции, сначала пробуя гелий и водород [47], но в конечном итоге остановившись на небольшом количестве водяного пара и аргона. [48] Получившаяся конструкция, известная как мягкая трубка Саттона , была запущена в производство как CV43, и первые образцы прибыли летом 1941 года. [43]
Это тестирование также продемонстрировало две неожиданные и, в конечном итоге, очень полезные особенности системы спирального сканирования. Во-первых, поскольку диаграмма сканирования пересекала землю, когда антенна была направлена вниз, отражения от земли производили серию изогнутых полос вдоль нижней части дисплея. Это сформировало аналог искусственного горизонта , который операторы радаров сочли чрезвычайно полезным в бою, потому что они могли сразу увидеть, правильно ли пилот реагировал на их команды. Различные члены команды отмечают, что были удивлены таким результатом, отмечая, что эффект был очевиден в ретроспективе и должен был быть предсказан. [43]
Другим сюрпризом было то, что отражения от земли вызывали ложный сигнал, который всегда появлялся на том же расстоянии, что и текущая высота самолета, независимо от того, куда была направлена антенна. Это было почти так же, как и Mk. IV, но в этом случае сигнал был намного меньше, когда тарелка не была направлена вниз. Вместо стены шума в диапазоне высоты самолета сигнал вызвал слабое кольцо, оставляя цели с обеих сторон видимыми. [43] Изначально кольцо было очень широким, что было вызвано отражениями не только непосредственно под самолетом, но и дальше. После нескольких месяцев работы Ходжкину и Эдвардсу удалось обеспечить управление настройкой, которое приглушало более слабые сигналы, оставляя резкое кольцо, показывающее высоту самолета. Это тоже было полезным индикатором для операторов, поскольку они могли видеть, что находятся на той же высоте, что и их цель, когда кольцо перекрывает точку цели. [42]
Наконец, команда заметила, что система часто создает ложные эхо-сигналы во время сильных ливней [49], и сразу же была замечена возможность ее использования в качестве погодной системы. Тем не менее, они были уверены, что более короткие длины волн, подобные тем, с которыми проводятся эксперименты в X-диапазоне , будут иметь большее взаимодействие, и в то время это не рассматривалось в дальнейшем. [50]
Дальнейшее развитие
Летом оригинальный экспериментальный набор был использован в серии экспериментов против подводных лодок. Первый состоялся 30 апреля 1941 г. против HMS Sea Lion , а второй - 10–12 августа против ORP Sokół . Это ясно продемонстрировало, что AIS действительно может обнаруживать подводные лодки с открытой боевой рубкой, как и надеялось Адмиралтейство. Это привело к заказу РЛС класса "воздух-поверхность" на базе электроники AIS. [51]
Второй Blenheim, V6000 , стал доступен для дополнительных испытаний. Команда начала использовать этот самолет в качестве испытательного стенда для альтернативных решений сканирования, оставив оригинальный N3522 с системой спирального сканирования. Одним из первых тестов было использование системы ручного сканирования вместо спиральной или винтовой, что позволило оператору сканировать небо, используя элементы управления на своих приемниках. Как только цель была найдена, они могли щелкнуть выключателем, и система автоматически отслеживала эту цель с этой точки. После значительных усилий они решили, что эта концепция просто не работает, и что системы механического сканирования были лучшим решением. [52]
Затем команда начала сравнивать производительность и простоту использования спиральных сканеров и спиральных сканеров, при этом спиральная система GEC была установлена в V6000 . После обширных испытаний, проведенных Джорджем Эдвардсом и О'Кейном из GEC, они не сделали твердых выводов, какая система лучше. Дальнейшие работы над этими системами закончились тем, что необходимость в установке Mk. VII единицы, количество которых сейчас увеличивалось, стали прессовыми. Это также, кажется, причина того, что американские версии, известные как SCR-520, в значительной степени игнорировались после того, как были разработаны с экстремальной скоростью в течение зимы. Боуэн, который к этому моменту вернулся из США, отмечает путаницу во время спешки с установкой. [53]
Mk. VII
С возвращением лучшей погоды весной 1941 года люфтваффе начали наращивать свою ночную бомбардировку - « Блиц» . К этому времени в группах ночных истребителей были внесены некоторые изменения, чтобы значительно улучшить показатели защиты. Наряду с увеличением количества истребителей Beaufighter с Mk. IV стали доступны первые наземные радары перехвата , что значительно повысило эффективность организации перехвата. Потери ночных истребителей продолжали расти в течение весны, примерно удваиваясь каждый месяц, пока люфтваффе не отменило блиц в конце мая. [54]
В этот период немцы заметили, что самолеты, сбрасывающие мины в порты и реки, почти всегда успешно возвращались. Эти самолеты во время своих миссий выполняли полеты на малых высотах, обычно менее 5000 футов (1,5 км). Вскоре они начали этим пользоваться, выбирая цели у побережья и выполняя всю миссию на малых высотах. Причина их успеха заключалась в первую очередь в том, что наименьший угол обнаружения РЛС CH составлял примерно 1,5 градуса над горизонтом, а это означало, что самолет мог подойти довольно близко, прежде чем был обнаружен, оставляя мало времени или вообще не оставляя времени на перехват. Ватт смог быстро отреагировать на эту угрозу, взяв на себя поставки радара британской армии, первоначально разработанного для обнаружения кораблей в Ла-Манше, установив их на высоких мачтах для обеспечения длительного горизонта и переименовав их в Chain Home Low (CHL). CHL был эффективен на глубине около 500 футов (150 м). [55]
В то время как КХЛ обеспечивала обнаружение налета, Mk. Ночные истребители, оснащенные IV, были бессильны их остановить. На высоте 5000 футов (1500 м) шанс увидеть цель практически равен нулю. Наборы AIS идеально подходили для того, чтобы восполнить этот пробел, что привело к срочному запуску их в эксплуатацию как можно быстрее. Контракт на изготовление 100 прототипов ручной сборки был заказан у компании GEC в мае 1941 года и получил название AI Mk. VII. [41] [f] В конце июля Шолто Дуглас приказал оснастить четыре комплекта на полной скорости для обеспечения работоспособности тестовых образцов. [56]
К этому моменту Ди начал попытки установить систему на предполагаемую платформу Bristol Beaufighter . Ходжкин был назначен ответственным за то, чтобы Бристоль предоставил пример установки обтекателя, но он обнаружил, что инженер, отвечающий за мастерскую, не хотел этого делать. Последовало сильное давление со стороны Ди и других, и X7579 был быстро адаптирован, прибыв в Крайстчерч в сентябре 1941 года. В то время Mk. VII состоял из большого количества довольно больших ящиков для оборудования, которые были совершенно непригодны для производственного использования, и Ходжкин выразил удивление по поводу того, насколько хорошо продвигалась работа, несмотря на это. Самолет был готов к испытаниям 2 октября. [52]
Американское соревнование
Боуэн остался в США после миссии Тизарда и сыграл важную роль в создании Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, прогресс которой к ноябрю 1940 года он назвал «замечательным». [57] Боуэн начал работу с RadLab над тем, что стало известно как Project 1, разработкой радара AI на основе магнетрона, аналогичного прототипу AIS. [g] Их первая система, в целом похожая на блок спирального сканирования GEC, была готова к испытаниям в феврале 1941 года и была установлена на носу бомбардировщика Douglas B-18 Bolo . Первый полет он совершил 10 марта, в тот же день, когда первая установка AIS поднялась в воздух в Великобритании. Во время этого полета Боуэн оценил максимальную дальность полета в 10 миль, а на обратном пути они пролетели мимо военно-морских верфей в Нью-Лондоне, штат Коннектикут, и обнаружили надводную подводную лодку на расстоянии примерно 4–5 миль (6,4–8,0 км). [13]
Услышав об этом представлении, Хью Даудинг , который в то время находился с визитом в США, попытался увидеть его сам. 29 апреля, после обнаружения самолета-цели на расстоянии примерно 2–3 миль (3,2–4,8 км), Даудинг еще раз спросил Боуэна о минимальной дальности, которая, как они продемонстрировали, составляет около 500 футов (150 м). Доудинг был впечатлен, и перед отъездом в Великобританию встретился со своим коллегой Джеймсом Э. Чейни , рассказал ему о производительности системы и настоял на ее немедленной разработке для покупки RAF. [13]
Western Electric получила контракт на поставку со всей спешкой еще пяти единиц под названием AI-10. [h] Один из них будет храниться у Western Electric, другой - у Bell Telephone, один заменит исходный налет в B-18, другой будет отправлен в Национальный исследовательский совет (NRC) в Канаде, а последний - в Соединенное Королевство. Первоначально британский экземпляр предполагалось установить либо на Douglas A-20 Havoc, либо на модель RAF, известную как Boston, но ни один из этих самолетов не был доступен. Вместо этого канадская NRC поставила авиалайнер Boeing 247 , и после испытательной посадки он был разобран и отправлен в Великобританию. Он прибыл в RAF Ford и 14 августа был повторно собран как DZ203 и подвергнут широким испытаниям, в основном ко всеобщему удовлетворению. [58]
AI-10 был аналогичен по характеристикам системам AIS того же года выпуска, но Боуэн не обнаружил сильного желания со стороны RAF покупать это устройство. Это было связано с рядом факторов, в том числе с переутомлением команды AMRE по установке собственного оборудования, а также с не изобретенным здесь синдромом. [58] Тем не менее, две технические проблемы, по-видимому, являются основной причиной. Во-первых, система не отображала диапазон напрямую, и ее пришлось переключить в отдельный режим отображения, который был описан как практически бесполезный. Более того, набор был слишком большим, чтобы легко поместиться в Beaufighter, поскольку он был разработан для гораздо большего Havoc (P-70) или даже большего Northrop P-61 Black Widow . [46]
США продолжили работу над АИ-10 и запустили его в производство как SCR-520. SCR-520-B, используемый в P-70, весил 600 фунтов (270 кг), разбросанных по шести единицам, самая большая из которых имела ширину около 1 ярда (0,91 м). Попытки разработать уменьшенную версию привели к немного меньшему SCR-720-A, а затем к окончательному SCR-720, во всем остальном аналогичному по характеристикам 520, но намного меньшему и уменьшенному до 412 фунтов (187 кг). [59]
Mk. VII в эксплуатацию
Поскольку Mk. VII прибыли в октябре и ноябре 1941 года, самолеты были оборудованы в Крайстчерче, а затем отправлены в подразделение перехвата истребителей (ПФР). ПФР взяло на себя обязанности ряда разрозненных экспериментальных подразделений и централизовало всю деятельность по испытательным полетам для истребительного командования. Этот процесс в конечном итоге достиг полета SD, и 10 ноября они переехали в RAF Ford , после чего Крайстчерч снова стал вспомогательным полем для RAF Hurn . [60]
Вновь организованное подразделение финансовой разведки впервые совершило полет X7579 с прототипом АИС 30 ноября, а испытания продолжатся до 14 декабря. Во время одного испытательного полета 12 декабря операторы натолкнулись на бомбардировщик Junkers Ju 88 во время патрулирования по установке мин над устьем Темзы. Экипаж решил начать атаку, повредив Ju 88 и заставив масло из двигателей своей цели брызнуть на лобовое стекло. Они приземлились без проблем и отпраздновали первый успех AIS. [60] Всего к 15 мая было уничтожено семь наборов прототипов, многие из которых были повреждены. [61]
Mk. VII прибыл в ограниченном количестве с течением времени. Даже на опытной эксплуатации наборы зарекомендовали себя как отличные системы. В отчете, составленном ПФР, отмечалось, что они доставляли значительно меньше проблем, чем более ранние версии Mk. IV на той же стадии разработки. Они настаивали на скорейшем укомплектовании двух эскадрилий. [60]
ПФР добилось первого успеха с серийным Mk. VII в ночь с 5 на 6 июня 1942 года, когда бофайтер поймал Dornier Do 217 над устьем Темзы и сбил его. Однако в целом использование танка Mk. VII совпал с уменьшением активности Люфтваффе , но системы продолжали одерживать странные победы над низколетящими самолетами. В конце концов, Mk. Действия VII над Великобританией и в Средиземном море означали бы 100 побед, по одной на каждый изготовленный комплект. [62]
Mk. VIII
К тому времени опытный Mk. VII начали прибывать единицы, окончательные Mk. VIII серийная версия прорабатывалась. Одной из самых насущных проблем была необходимость значительно уменьшить размер и сложность упаковки радара, которая почти полностью заполнила заднюю часть Beaufighter. Другой проблемой было желание начать использовать новые лампы Саттона для переключения, что, как ожидалось, значительно увеличило диапазон действия системы. Также желательно было каким-то образом использовать IFF и радиомаяки с системами AIS, поскольку предыдущие транспондеры были специально разработаны для прослушивания и ответа на исходном AI Mk. IV частоты около 193 МГц. [63]
Проблема транспондеров росла до появления AIS. IFF работал на основе небольшого набора приемников / передатчиков, который прислушивался к импульсам от радара и производил импульсную передачу малой мощности на той же частоте, но с небольшой задержкой. Сигнал вернулся на самолет, оборудованный радаром, вместе с исходным радиолокационным сигналом. Когда эти два изображения были усилены и отображены, сигнал IFF заставил точку на экране радара растянуться. Первоначальная 1,5-метровая радиолокационная система к этому времени была адаптирована к широкому спектру задач, включая AI, ASV и выступала в качестве основы как для CHL, так и для новых радаров AMES Type 7 GCI. Чтобы избежать проблем с помехами, каждый из них работал на немного разных частотах, примерно от 180 до 210 МГц. Флот и Армия добавили свои вариации. IFF Mk. II , изначально разработанная как реакция на танк Mk. IV, пришлось неоднократно модифицировать, чтобы реагировать на новые частоты радаров, и ни одна из многих моделей не могла реагировать на все это. [63]
Решение заключалось в том, чтобы выбрать единую частоту для работы всех транспондеров IFF, независимо от того, какой могла бы быть собственная частота радиолокационной системы. Выбранная частота составила 180 МГц, что немного ниже самой низкой из существующих 1,5-метровых радаров. Только на эту частоту был настроен приемоответчик, а не сам радар. В радиолокационную систему также добавлена отдельная радиосистема для передачи и приема этих импульсов - запросчик . Когда оператор радара нажимал кнопку на своей консоли, опросчик начинал посылать импульсы, синхронизированные с импульсами радиолокационного блока. Затем блок IFF в самолете-цели ответил импульсами с той же синхронизацией. Выходной сигнал приемника дознавателя смешивался с сигналом радара, в результате чего сигнал продолжался, как и раньше. Когда это было добавлено к дисплею спирального сканирования, вместо того, чтобы растягивать точку, сигнал IFF выглядел как серия коротких линейных сегментов, идущих наружу от середины дисплея, образец восхода солнца . [63]
По неизвестным причинам команда не решила использовать ту же систему для использования радиомаяка, что и в Mk. IV. Вместо этого на встречах 13 и 14 июля 1941 года Ходжкин и Клегг решили использовать для этой роли собственную частоту радара. Для этого потребуются новые наземные транспондеры для поддержки ночных истребителей, оснащенных системой AIS. Радар также был адаптирован, добавив переключатель, который изменял частоту повторения импульсов с 2500 до 930 Гц, увеличивая максимальную дальность до 100 миль (160 км). [i] Чтобы компенсировать тот факт, что было отправлено меньше импульсов, ширина импульса была увеличена, и два импульса были отправлены друг за другом, поэтому общая излучаемая мощность не изменилась. [41]
Кроме того, в этот период группа магнетронов в Бирмингеме совершила прорыв. Одна из проблем магнетрона заключалась в том, что каждый импульс вызывал несколько разные колебания в каждой полости, иногда интерферируя друг с другом. В некоторых паттернах, особенно в режиме «пи» , сигналы складывались, и лампа работала намного эффективнее. Джеймс Сэйерс обнаружил, что если металлическая полоска проходит между чередующимися лепестками полостей магнетрона, то предпочтение отдается режиму пи. Это позволило значительно увеличить уровни мощности, и компания GEC начала производить новый CV64, рассчитанный на работу с мощностью до 50 кВт. Они были известны как связанные магнетроны . [64]
Наконец, к этому времени британские производители электроники разработали средства для создания маломощных импульсов чрезвычайно короткой продолжительности, которые использовались для производства электронных весов на тех же дисплеях. Поскольку эти масштабные линии были нарисованы с использованием тех же сигналов, что и основные импульсы радара, они всегда были идеально синхронизированы с радаром, обеспечивая точные измерения расстояния без необходимости калибровки внешней механической шкалы. Система, принятая для Mk. VIII нарисовал круги через каждые 2 мили (3,2 км) до максимум 8 миль (13 км). Для поздних стадий перехвата был введен новый режим отображения, увеличивающий PRF и расширяющий отображение до 2 миль (3,2 км), при этом шкала генерирует круги с интервалом в 2 000 футов (610 м). [65]
План производства
Благодаря успеху AIS и Mk. VII появились планы перевооружить всю ночную истребительную авиацию на Mk. VIII. Был разработан трехэтапный план. На первом этапе GEC построит 500 комплектов промежуточных Mk. Стандарт VIIIA, для поставки в конце 1942 года. Они могли использоваться с сантиметровыми радиомаяками, разработанными для них, но не включали систему IFF. Заказ на 1500 комплектов с новой производственной линии был отправлен в EKCO , где мы вносим необходимые изменения для решения проблем, обнаруженных во время Mk. Производство и использование VIIIA, а также поддержка IFF. Наконец, последней версией будет Mk. VIIIB, который включал в себя более широкий спектр режимов работы радиомаяка и IFF, которые войдут в производственную линию, как только они будут готовы. [62] К сожалению, как заметил Ходжкин:
Оказалось, что между EKCO и GEC существует серьезное соперничество, и каждая фирма была полна решимости разработать AI Mk. VIII по-своему, тогда как RAF справедливо посчитали необходимым иметь идентичные комплекты оборудования. Причина, по которой эти две фирмы были задействованы, заключалась в том, что руководители TRE, Ди, Скиннер и Льюис, считали, что GEC всегда будет тянуть за ноги, потому что она жаждала своего 20-сантиметрового проекта, и что единственный способ сдвинуть дело с мертвой точки - это ввести некоторая конкуренция в системе. [66]
Первые изготовленные вручную Mk. VIIIA прибыла в Крайстчерч в марте 1942 года, но, похоже, не была передана в ПФР. В этот момент вся разработка сантиметровых радаров оказалась втянутой в новые опасения по поводу повышения эффективности средств разведки Люфтваффе и защиты ночных истребителей. В июне 1942 года были замечены первые свидетельства того, что немцы заглушают 1,5-метровые радары, и это привело к призыву к команде AIS помочь доставить Mk. VIIIA в кратчайшие сроки, тем самым снова задерживая разработку улучшенных версий. [67]
Другой ход
В феврале 1942 года немецкие линкоры « Шарнхорст» и « Гнейзенау» скрылись из Бреста, Франция, в проливе Ла-Манш , оставаясь незамеченными, пока не вошли в Ла-Манш. Немецкие сухопутные войска в течение нескольких недель постепенно увеличивали глушение британских радаров, и британские операторы не осознавали, что это происходит. После этого лорд Маунтбеттен и Уинстон Черчилль одобрили план налета на немецкую радиолокационную станцию в Бруневале , недалеко от Гавра . Укусы налеты захватили немецкие радиолокационные Вюрцбургские системы и оператор радара. [68]
В течение последующих недель британские власти были обеспокоены тем, что немцы ответят тем же. Когда разведка доложила о прибытии немецкого парашютно-десантного батальона через Ла-Манш, Роу получил приказ двинуть подразделение как можно скорее. Задача найти подходящее место в конечном итоге выпала на долю Спенсера Фримена из Службы экстренной помощи. Фримен начал просматривать списки школ и частично завершенных больниц Министерства строительства и строительства, но ни один из них не выглядел подходящим. Ожидая авианалета в Бристоле, Фриман вспомнил, как кто-то упомянул Малверн-колледж . Первоначально это было предназначено для использования Адмиралтейством на случай, если они будут вынуждены покинуть Лондон, но к этому времени угроза вторжения больше не казалась немедленной, и это место больше не было необходимо для их использования. [69]
Когда команда посетила школу в апреле, они, к их радости, обнаружили, что она пуста. Однако это произошло только потому, что студенты были на пасхальных каникулах и вскоре вернулись. Х. Гонт, директор школы, был обеспокоен таинственным прибытием 25 апреля многочисленных правительственных инспекторов, которые уехали, ничего им не сказав. Когда он связался с Министерством строительства и планирования, ему сообщили, что в школу переезжает правительственный департамент, что вынуждает его переводить учеников во второй раз за два года. [69]
ADRDE, армейская группа, разрабатывающая радары раннего обнаружения и наводки на грузовиках, переехала на это место в мае и была переименована в Центр исследований и разработок радаров (RRDE). Вскоре к ним присоединились элементы AMRE, которая также была переименована в Исследовательский центр электросвязи (TRE). После прибытия команды разработали план по установке первых шести комплектов ИИ в соседнем Королевском ВВС Деффорд под наблюдением монтажников Королевских ВВС, после чего самолет будет доставлен к двум действующим установочным станциям, которые будут служить образцом для новых комплектов по мере их прибытия. . Эта система в конечном итоге оказалась очень успешной: на пике поставки было 80 самолетов в месяц. [67]
Окно
В то же время назревала драка между истребительным командованием и бомбардировочным командованием . Бомбардировочное командование наращивало свою кампанию, но несло растущие потери от все более эффективной обороны Йозефа Каммхубера . Они начали добиваться разрешения на использование мякины , известной в Великобритании под кодовым названием window , которая в ходе испытаний продемонстрировала свою способность ослеплять радиолокационные системы. 4 апреля 1942 года начальник авиации Чарльз Фредерик Альгенон Портер приказал бомбардировочной команде начать использование окна, но 5 мая он отменил эту команду под давлением Шолто Дугласа. Дуглас указал, что немцы смогут скопировать окно в первый раз, когда увидят его, и было бы неразумно использовать его, пока его влияние на собственные радары Великобритании не будет лучше изучено. [65]
Под руководством Фредерика Линдеманна Дерек Джексон из RAF Coltishall провел обширную серию исследований . С сентября самолеты с Mk. IV и Mk. VII были испытаны против окна в серии из 30 полетов. К всеобщему ужасу, Джексон пришел к выводу, что Mk. На дисплей со спиральной разверткой VII повлияло окно больше, чем на более простой дисплей Mk. IV. Узнав о результатах, Дуглас написал служебную записку в министерство авиации, в которой просил оставить окно до тех пор, пока не будут разработаны новые радары, менее чувствительные к его воздействию. [65]
Одним из интересных совпадений войны было то, что немцы уже разработали свою собственную версию соломы под кодовым названием Düppel и испытали ее недалеко от Берлина и над Балтийским морем. Однако Герман Геринг был обеспокоен тем, что, если они используют Düppel над Великобританией, RAF быстро скопирует концепцию и использует ее против них. Поскольку флот бомбардировочного командования быстро рос, результаты, вероятно, будут в значительной степени в пользу RAF. Извлекая уроки из прошлых ошибок, связанных с утечкой старых материалов, Геринг уничтожил большую часть документов по Düppel . [65]
Оперативное обслуживание
Mk. VIIIA в эксплуатации
Первые десять экземпляров Mk. VIIIA с производственной линии GEC прибыли в первую неделю декабря 1942 года. Они были быстро установлены и отправлены в оперативные подразделения, которые использовали их в миссиях на малых высотах вместе с самолетами с Mk. IV, которые вели по высотным целям. Первый успех Mk. VIIIA была в ночь с 20 на 21 января 1943 года, когда самолет ПФР поймал Do 217 над Темзой и сбил его в огне после упорного боя с высоким маневром. [70]
В этот период Люфтваффе начали усиливать свои бомбардировочные подразделения во Франции, чтобы начать рейды в ответ на растущую бомбардировку британских ВВС. Ряд новых самолетов, в частности модели K и M Do 217 и модель A-14 Ju 88, были переданы Luftflotte 3 , у которой к концу 1942 года было около 60 самолетов каждого типа. Они совершили свой первый налет. в ночь с 17 на 18 января 1943 года, но на этот раз встретил отряд с новыми радарами GL на прожекторах и рядом новых радаров GCI, направляющих ночные истребители. Пять из 118 самолетов, участвовавших в налете, были сбиты, три из них при помощи прожекторов. Против этой угрозы существующий Beaufighter с AI Mk. IV оказался адекватным. [71]
Но помимо бомбардировщиков Luftflotte 3 также организовала несколько самолетов Focke-Wulf Fw 190 для бомбардировок. Их начали использовать для дневных налетов как истребители-бомбардировщики , или Jabos . После нескольких попыток с некоторыми потерями силы Джабо также перешли к ночной роли. [72] Даже на его экономичной крейсерской скорости самолет окажется практически невозможным для первых Beaufighter. Серия рейдов в апреле прошла без возражений, и самой большой угрозой для нападавшего были несчастные случаи при посадке или потеря и посадка на базах британских ВВС, что происходило несколько раз. Хотя силы Джабо были способны нанести небольшой урон, ВВС Великобритании отреагировали, быстро представив новые самолеты, такие как Beaufighter VI, и как можно быстрее оснастив их новыми радарами. Однако у этих самолетов было небольшое преимущество в скорости по сравнению с FW и они не соответствовали поставленной задаче. [73]
Только что появилось более убедительное решение проблемы Джабо . Уже в июле 1942 года Mosquito Mk. II DD715 был модифицирован для использования в ночном истребителе за счет установки новой конструкции наконечника на носовой части и Mk. Радар VIIIA. Это потребовало удаления четырех пулеметов Browning, которые раньше занимали носовую часть, оставив только 20-мм пушки Hispano в животе. После испытаний еще 97 Mk. II были переоборудованы таким образом, начиная с сентября 1942 года. Специально построенная версия ночного истребителя Mosquito FB.VI, NF.XII, начала прибывать с линий в феврале 1943 года. 16/17 мая 85-я эскадрилья была на перехвате и сбила пять « Джабо» . Операции против Джабо в последующие месяцы были столь же успешными, и кампания Джабо была свернута . [74]
Mk. VIII в эксплуатации
Первые предсерийные Mk. VIII прибыл 21 декабря 1942 года и был приспособлен к Beaufighter, что свидетельствует о необходимости ряда модификаций. Несмотря на использование магнетрона, который был в десять раз мощнее, чем предыдущие модели, нормальная дальность обнаружения оставалась короткой, около 4 миль (6,4 км). Доработанные версии начали массово поступать с мая. По мере роста производства эти наборы отправлялись преимущественно компании Mosquitoes, численность которой значительно выросла в конце лета. К этому времени рейды Джабо на крупные цели прекратились, а люфтваффе начали свою самую крупную кампанию по установке мин в войне. В сентябре и октябре 37 самолетов Люфтваффе были уничтожены при постановке мин. [75]
Этот период войны характеризовался постоянным увеличением размеров и мощности налетов бомбардировочной командования на Германию, а люфтваффе ' сек последующие попытки защищаться от этих разрушительных набегов. В Люфтваффе " налеты сек по Великобритании значительно снизились, за исключением усилий добычи. Это дало время группам ночных истребителей RAF отдохнуть и перевооружиться, заменив свои старые Beaufighter и Mosquitos новыми самолетами, в основном, новыми Mosquito NF.XII с Mk. VIII. Оставался вопрос, что делать с Mk. IV оборудованные самолетами, многие из которых обрели новую жизнь в качестве злоумышленников, используя новые радар-детекторы Serrate . [76]
Операция Steinbock
Люфтваффе пытался последние стратегические бомбардировками против Великобритании в начале 1944 года: Операция Стейнбокий . Luftflotte 3 собрала флот из 474 бомбардировщиков, в том числе более новые Junkers Ju 188 и Heinkel He 177, а также дополнительные номера тяжелых истребителей Messerschmitt Me 410 в роли джабо . Они впервые использовали Düppel , свою версию окна, в крупномасштабной атаке. Кроме того, на некоторых самолетах была навигационная система Truhe , копия UK Gee , а также их собственный Y-Gerät, хотя было известно, что это могло быть заблокировано. [77]
К этому времени Королевские ВВС реорганизовались в рамках подготовки к операции «Оверлорд» и перевели многие свои истребители во 2-е тактические воздушные силы . Эти подходящие для обороны самолеты были реорганизованы в воссозданную организацию ПВО Великобритании (ADGB). ADGB был почти полностью оснащен Mosquito NF.XII, XIII и XVII, оснащенным Mk. VIII и некоторые Mk. X (см. Ниже) радары. Однако многие из этих самолетов были назначены для выполнения других задач, некоторые части переоборудовались, и всего на вооружение было доступно около 65 ночных истребителей. [77]
Первоначально запланированный на декабрь, ряд проблем отложили первый налет Стейнбока до ночи 21/22 января 1944 года. Используя все уловки, разработанные Королевскими ВВС, следопыты Люфтваффе сбросили вдоль маршрута белые сигнальные ракеты и обозначили Лондон зеленым. Во время налета атакующие сбросили большое количество Düppel , которые успешно заглушили радары диапазона 1,5 м. Недавно было развернуто несколько новых центриметрических наборов, и они могли продолжать направлять бойцов в меру своих возможностей, учитывая перегрузку оператора. Москиты ADGB заявили, что 16 бомбардировщиков были уничтожены или вероятны, в то время как новая сантиметровая управляемая зенитная артиллерия добавила еще 9. Еще 18 немецких самолетов так и не вернулись, потерявшись или разбившись при посадке. Это составляло около 10% атакующей силы из 447 бомбардировщиков. Такой коэффициент обмена потерями был выше, чем обычно удавалось добиться Люфтваффе против Королевских ВВС, и достаточно велик, чтобы продолжение миссий с такими потерями быстро истощило силы. Несмотря на все эти усилия, бомбардировщики сбросили на город всего 30 тонн, в результате чего 14 человек погибли и 74 получили ранения, что составляет ничтожную долю от ночной нагрузки во время Блица. Гитлер был апоплексическим. [78]
Открытие США битвы при Анцио на следующий день немедленно лишило Luftflotte 3 из 100 своих бомбардировщиков, которые были отправлены в Италию. Атаки Стейнбока продолжались в течение февраля с такими же плохими результатами; к концу месяца Москиты забрали 28 самолетов. Крупные атаки продолжались спорадически в течение марта, в том числе в ночь с 19 на 20 марта, когда Джо Синглтон и Джефф Хаслам из 25-й эскадрильи сбили три Ju 88 за 13 минут. Такие события не были редкостью, и ряд экипажей выполняли миссии по множественному уничтожению. Более мелкие рейды продолжались до конца апреля с некоторыми рейдами преследований в мае, к этому моменту численность Luftflotte 3 сократилась с 695 [j] до 133 действующих самолетов. Для сравнения, потери Королевских ВВС составили около двух десятков, и только одна из них была нанесена противником. [79]
В действии против Фау-1
V-1 летающая бомба была запущена против Лондона 13 июня, и вскоре переросла в угрозу гораздо большую , чем люфтваффе ' s бомбардировщиков. Оборонительная система была быстро организована и вступила в строй 15 июня, но перекрывающиеся зоны действия зенитных орудий и истребителей сбивали с толку всех участников. После разговора с Фредериком Альфредом Пайлом , генералом сухопутных войск, маршал авиации Родерик Хилл перестроил зенитные орудия в тонкой полосе вдоль побережья, чтобы истребители действовали внутри страны. Это значительно улучшило действия обеих сил. [80]
Пуски V-1 происходили днем и ночью, крейсерская скорость около 350 миль в час (560 км / ч), что является верхним пределом для многих оборонительных истребителей. Вскоре пилоты-комары научились летать над Ла-Маншем в поисках пламени двигателя Фау-1. Когда они видели одну из них, которая будет проходить мимо их местоположения, они взлетали на позицию выше и сбоку от ракеты, а затем ныряли на нее сбоку, чтобы огонь оставался в поле зрения во время приближения. Такой подход с пикированием позволил им обогнать ракету. Проблема заключалась в том, чтобы знать, когда открывать огонь, поскольку ночью, когда было видно только пламя, было трудно определить дальность стрельбы. Оператор радара постоянно вызывал дальность во время захода на посадку, и пилот открывал огонь, когда они достигали 1000–900 футов (300–270 м). [80] Вся операция была опасной, как вспоминал оператор радара Джимми Ронсли во время одного полета Mosquito:
Я поднял глаза, когда ружья ненадолго грохнули; и я тут же снова пригнулся. Бомба взорвалась всего в 300 ярдах от нас, и мы мчались со скоростью более 150 ярдов в секунду прямо в центре взрыва. В течение нескольких секунд струя воздуха из аппарата ИВЛ у моей головы была горячей и едкой; но мы все еще летели. Сидя и оглядываясь назад, я увидел, что воздух позади нас полон светящихся красных осколков, которые все еще расходятся веером и плывут вниз. [81]
В конечном итоге с 13 июня по 1 сентября по Великобритании было выпущено 8 081 V-1. Из них 1902 были уничтожены истребителями, а еще 1564 - зенитным огнем, в результате чего 2340 должны были добраться до Лондона. [80]
По истечении этого времени стартовые позиции были захвачены, и операции Фау-1 перешли к запуску с воздуха с бомбардировщиков He 111. В течение июля и августа KG 3 выпустил в общей сложности чуть менее 400 V-1, первоначально в дневное время, но быстро переключившись на ночные действия. Третья группа KG 3 была переименована в реформированную I. Gruppe / KG 53 в сентябре, продолжая кампанию, неоднократно отступая в сторону Германии перед лицом наступления союзников. Стрельба в конечном итоге закончилась 14 января 1945 года, когда было выпущено 1012 ракет, из которых было потеряно 77 ракет He 111 и 404 ракет, уничтоженных в полете. [82]
Дальнейшее развитие
Lock-Follow
Хотя точное происхождение концепции неизвестно, 8 марта 1941 года Бертран Ловелл впервые записал концепцию следования блокировке в своих заметках. Это была модификация системы спирального сканирования, которая позволила ей автоматически отслеживать цели без дополнительных ручных операций. Радары, в том числе с отслеживанием слежения, стали известны как AIF или AISF. [83] [k]
Ранее Ловелл построил для ВМФ наземную систему с широким лучом для обнаружения кораблей и адаптировал ее для автоматической системы слежения за самолетами в Лисоне. К нему присоединились инженеры из нескольких компаний вместе с «Фредди» Уильямсом . [l] Уильямс применил некоторые методы, которые он использовал на дифференциальном анализаторе, чтобы создать систему, известную как Велодин, которая плавно отслеживает, несмотря на жесткое маневрирование и большие скорости пересечения цели. Устройство также отправило информацию о дальности прямо в гироскопический прицел , предварительно настроив его так, чтобы он мог быть запущен, как только цель была обнаружена. [84]
Система работала за счет использования двух дипольных антенн вместо одной, слегка смещенных по обе стороны от монтажной мачты, выступающей через середину параболической антенны. Будучи смещенными, лучи, создаваемые двумя диполями, были наклонены друг от друга под углом по обе стороны от центральной линии антенны. Обычно сигналы от обоих складывались и отображались, давая выходной сигнал, во многом идентичный однодипольному. Вал диполя был установлен на другом двигателе, который быстро вращал их со скоростью 800 об / мин. Переключатель был размещен так, чтобы он срабатывал двигателем, когда диполи были примерно вертикальными или примерно горизонтальными, запуская вторую схему, которая вычитала сигналы друг от друга, а не складывала. Результатом была разница в силе сигнала, которая показывала, какой из двух диполей получал больше энергии в этот момент. Этот сигнал поступал в двигатели сканера, двигая его в нужном направлении. [84]
Перехват с использованием системы начался так же, как и в случае обычного АИС, с оператором, ищущим цели, когда система двигалась по спирали. Когда цель была выбрана, оператор радара повернул другую ручку, чтобы отрегулировать стробоскоп , схему временной развертки, которая вызвала кольцо на дисплее. Когда стробоскоп находился над возвращением цели, была нажата кнопка, в результате чего сигналы до или после этого диапазона были отфильтрованы (известное как стробирование ), оставляя только выбранную цель видимой на экране. Цепи слежения должны были гарантировать, что антенна радара оставалась наведенной на цель во время ее движения. [84]
К осени 1941 года система была в основном работоспособна с использованием электроники от Mk. VII и новый магнетрон мощностью 50 кВт для производства AI Mk. IX. Он предлагал начальное обнаружение на расстоянии десяти миль, захват на расстоянии пяти и был в состоянии отслеживать относительные движения до 10 градусов в секунду, а также угловые ускорения до 10 градусов / с 2 . Несмотря на эту многообещающую разработку, 1 января 1942 г. Ловелл был отправлен на работу над системой H2S . [84] Mk. Затем IX был передан под руководство Артура Эрнеста Даунинга, и команда все еще предсказывала, что он будет доступен в 1942 году. [85]
Mk. IX
На заседании Комитета по воздушному перехвату в ноябре 1942 г. было обсуждено будущее радаров с искусственным интеллектом с целью выработки плана долгосрочного развития систем. Среди множества рассмотренных идей команда выбрала ряд функций, которые они хотели увидеть. В первую очередь была идея кругового обзора, больше похожего на наземные радары перехвата, которые позволили бы истребителям планировать свои собственные перехваты с меньшим требованием наземного контроля. Дальность должна была быть увеличена как минимум до 10 миль (16 км) с уменьшенной минимальной дальностью до 200 футов (61 м). Была выбрана малая минимальная дальность, а также требования к точности на 1/2 градуса по прямой линии, чтобы стрелять вслепую без визуального контакта. Также были рассмотрены другие функции, такие как отслеживание привязки и точное определение расстояния. [86]
Были изучены три конструкции, включающие некоторые из этих функций. Один из них был, по сути, адаптацией для диапазона X немодифицированного Mk. VIII, работая на 3 см вместо 10 см. Второй был Mk. VIII, который использовал технику спирального сканирования вместо спиральной. Третий - система AIF, разрабатываемая Ловеллом. После некоторого обсуждения концепция X-диапазона была отброшена; они пришли к выводу, что знакомство RAF с оборудованием диапазона S, а также возможность использовать существующие радиомаяки перевешивают любые технические преимущества. [87]
Когда весной 1942 года разгорелась большая дискуссия об окне, Даунинг предположил, что AIF может быть естественным образом невосприимчив к его эффектам. Окно, состоящее из легкой алюминиевой фольги и бумаги, останавливается в воздухе почти сразу после падения, а затем медленно падает на землю. АиФ, захваченный бомбардировщиком, увидит, что эти сигналы быстро выходят за пределы диапазона стробирования, и они исчезнут. Чтобы проверить эту теорию, на Coltishall был доставлен самолет Beaufighter, на котором был установлен прототип AIF. В ноябре Джексон выполнил 13 полетов, чтобы проверить систему против окна. [85] Эти испытания продемонстрировали, к большому беспокойству, что система вместо этого блокирует окно и прерывает контакт с бомбардировщиком. [88]
Даунинг предложил ряд изменений, чтобы лучше удерживать блокировку при наличии окна, и внес эти изменения в течение следующих недель. 23 декабря 1942 года модернизированные Mk. IX лично управлялся Даунингом на Бофайтере, в то время как второй Бофайтер с Джексоном на борту в качестве наблюдателя опускал окно. Джексон вспоминает, как подслушивал радиосообщения от наземных операторов, отправивших Спитфайры для исследования двух тележек, и беспокоился, что они могут иметь в виду свой самолет. Вскоре после этого из облаков появились два Спитфайра и открыли огонь по обоим Бофайтерам. Поврежденный самолет Джексона вернулся в Колтишолл, но самолет Даунинга упал в море, убив всех на борту. [89]
Mk. Икс
Потеря единственного Mk. Прототип IX вместе с его основным разработчиком серьезно задержали реализацию программы. Примерно в то же время TRE получила из США установку SCR-720 . Это была переработанная и облегченная версия SCR-520, [59] подходящая для использования в Beaufighter и Mosquito. Первый образец прибыл из Western Electric в декабре 1942 года, и испытания против окна были проведены Джексоном в январе 1943 года. Джексон обнаружил, что путем разумного переключения управления дальностью он мог настроить радар так, чтобы он смотрел на бомбардировщик и окно. быстро выйдет за пределы досягаемости и исчезнет. [90]
Компания TRE внесла ряд незначительных предложений и обновлений и разместила заказ на 2900 таких SCR-720B под названием AI Mk. X. Однако Western Electric сконцентрировалась на SCR-520 для установки на Northrop P-61 Black Widow , американский 15-тонный полетный самолет с размахом крыльев 66 футов, специально разработанный двухмоторный ночной истребитель, достаточно большой, чтобы нести его. К этому времени P-61 был сильно задержан, и USAAF начали использовать Beaufighter и Mosquitoes для своих нужд. Это привело к требованиям как USAAF, так и RAF о продвижении производства SCR-720, на что Western Electric ответила заявлением, что первые блоки будут доступны в мае 1943 года, а объемы производства будут доступны в августе. [90]
После принятия решения министерство авиации наконец разрешило использовать окно в июле 1943 года. Оно было впервые использовано во время налета на Гамбург в ночь с 24 на 25 июля 1943 года. Эффекты были впечатляющими; привыкнув использовать радар для управления своей обороной, Window произвел так много ложных целей, что операторы понятия не имели, что им делать. Было замечено, что зенитные орудия беспорядочно стреляют в небо, в то время как ночные истребители летают по кругу. Атакующие силы потеряли только 12 самолетов, 1,5% сил, что можно было ожидать от совершенно случайных событий. [91]
Первый SCR-720 был доставлен 12 июля для установки на Mosquito HK195 , который был передан FUI 11 августа и впервые полетел через два дня. Небольшие партии были закончены на различных марках Mosquitos, прежде чем производство было полностью передано для установки на NF.XIX, который имел двигатели Rolls-Royce Merlin 25 и усиленное крыло, позволяющее нести внешние топливные баки. К сожалению, поставки Mk. X оказался очень задержанным: первые 40 из них прибыли поздней осенью, и у них не было многих запрошенных обновлений. [92] После того, как они были окончательно адаптированы, было обнаружено, что они мешают работе радиостанций в самолете [m], и только в январе 1944 года первые Mk. X комплектов было отправлено в эскадрилью. [93]
Далее Mk. IX развитие
С винтовкой Mk. X выбран для развертывания, Mk. Приоритет программы IX был значительно снижен, и были рассмотрены дополнительные концепции. В частности, концепция адаптации Mk. IX для работы в S-диапазоне на длинах волн 3 см долго рассматривался, так как это обеспечило бы еще более высокую точность от тех же антенных систем или аналогичную точность от меньших. EKCO приступила к адаптации Mk. Оборудование VIII могло работать на расстоянии 9 или 3 см, хотя в то время 3-сантиметровые магнетроны были способны выдавать только 50 Вт мощности, и эта опция никогда не использовалась. [90]
В меморандуме от 23 сентября 1943 года командир авиации У. К. Купер обозначил четыре возможных направления развития:
- AI Mk. IX - разрабатываемая версия, совмещенная с пилотным индикатором CRT
- AI Mk. IXB - IX с проекцией индикатора пилота на лобовое стекло.
- AI Mk. IXC - IXB с индикацией пилота в сочетании с гироскопическим прицелом
- AI Mk. IXD - IXC с аналоговым компьютером для расчета свинца [90]
Бурчам занялся разработкой Mk. IX в 1943 году, в основном следуя концепции IXB. В конечном итоге он был соединен с новым магнетроном мощностью 200 кВт. [94] Ранняя версия набора без индикатора пилота была отправлена для тестирования в ПФР в Mosquito HK946 в декабре 1943 года и вернулась через некоторое время с обширным списком предложений по модернизации. [95]
Идея проекции на лобовое стекло была реализована с AI Mk. IV как Mk. V, но был обнаружен ряд проблем и на вооружение принят не был. На испытаниях использовалось несколько обновленных версий, но к 1943 году Mk. В РЛС устарела, и пилота Индикатор дисплея (PID) , вместо этого приспособлен к Mk. VIII. На этот раз выход системы не представлял собой отдельную ЭЛТ, а вместо этого проецировался на существующий GGS Mk. II гироскопический прицел. Система была приспособлена к Mosquito HK419 где- то в конце 1943 года и отправлена в ПФР для испытаний в январе 1944 года. Она получила широкую похвалу. [96]
С винтовкой Mk. X был установлен для немедленного использования, вся работа с PID была перенесена на Mk. IX. Первый Mk. IXB с PID был приспособлен к Mosquito HK311 в 1944 году и отправлен в недавно названный Центральный истребительный завод (CFE, ранее FIU) 22 декабря 1944 года. Этот набор также включал различные обновления, предложенные испытаниями более раннего Mk. IX. К этому самолету присоединился модернизированный HK946 , который прошел обширные испытания в период с декабря 1944 года по апрель 1945 года. ПФР обнаружило, что система слежения за захватом не работает на малых высотах, около 2 000 футов (610 м) над водой или 5000 футов (1 500 футов). м) над сушей, но выше этих высот обнаружили Mk. IX превосходит Mk. X. Они отметили, что система потребует большей подготовки, чем более естественное отображение Mk. X, и что дисплей нужно было дополнительно адаптировать, чтобы ФИД не заслонял приборы кабины. Самолет снова вернулся в Деффорд с множеством предложенных улучшений. [95]
Послевоенное развитие
С окончанием войны разработка Mk. IX был приостановлен. Было широко распространено мнение, что до следующей войны осталось как минимум десять лет.
В 1947 году Советский Союз начал выпуск своего бомбардировщика Туполев Ту-4 , способного достичь Великобритании с баз на северо-западе России. В 1949 году Советы испытали свою первую атомную бомбу . Это привело к усилиям по значительному усовершенствованию радиолокационных систем Великобритании в рамках программы ROTOR , а также к внедрению нового ночного истребителя, способного хорошо работать против скорости Ту-4 в 350 миль в час (560 км / ч). Хотя некоторая работа по созданию ночного истребителя с реактивным двигателем уже началась, значительное время и деньги можно было сэкономить, представив новую версию Mosquito с соответствующими обновлениями. [97]
В феврале 1948 года CFE попросили оценить новый Mosquito NF.38, оснащенный Mk. IXB на эту роль. Они обнаружили, что проблемы с использованием системы синхронного следования на малых высотах остались, что привело к тому, что Mk. X проще использовать в этих миссиях. Также они отметили, что Mk. У IX все еще были проблемы с блокировкой при наличии окна, и что PID был слишком тусклым, чтобы его можно было использовать при дневном свете, а ночью был слишком ярким. [98] Они пришли к выводу:
По мнению этого учреждения, AI Mk.9B с эксплуатационной точки зрения неприемлем для внештатных работ, управления радиовещанием или поддержки бомбардировщиков. Поэтому рекомендуется не принимать AI Mk.9B для служебного использования. [98]
CFE также отклонил NF.38, отметив, что его характеристики лишь немного превосходили характеристики NF.36 конца войны и едва ли превосходили характеристики B-29 / Ту-4. В качестве ночного истребителя, направленного против Ту-4, ожидалось, что он окажется практически бесполезным. Mk. IX был официально отменен в 1949 году. Один Gloster Meteor , VW413 , уже переоборудован для Mk. IX, и было разрешено продолжить строительство для испытаний в течение июля 1950 г. [98]
Спустя годы Ловелл узнал, что адаптация Mk. Система IX также была испытана на борту мотогонщиков в 1942 году, и было обнаружено, что они успешно отслеживают другие лодки и позволяют вести огонь вслепую из 2-фунтовой пушки с разумной точностью. [99]
Описание
Более ранний Mk. VII РЛС в целом были похожи на Mk. VIII, но использовал менее мощный магнетрон CV38 со средней мощностью около 5 кВт вместо 25 кВт в Mk. CV64 VIII. Это уменьшило нормальный рабочий диапазон примерно до 3 миль (4,8 км), но в остальном другие характеристики были идентичны. Mk. VII не хватало альтернативных входов сигналов, необходимых для работы с IFF, маяками или AIBA, как описано ниже. [100] Остальная часть этого описания основана исключительно на Mk. VIII.
Схема оборудования
Модель Mk. Система VIII состояла из двух групп систем, передающей и антенной системы, установленных в носовой части самолета, и большинства систем приемника и индикации, установленных внутри. [101]
Установленное в носу оборудование включало магнетронный передатчик и мягкий переключатель трубки Саттона. Они были объединены в единую коробку, установленную на монтажной раме, рядом с верхней частью рамы на Mosquito и внизу на Beaufighter, где к ним можно было легко получить доступ. Система сканера была центрирована на раме, вращая параболический отражатель (тарелку) 28 дюймов (71 см) по полному кругу 17 раз в секунду. Сигнал передавался от небольшой вертикально ориентированной полуволновой дипольной антенны и отражателя, установленного на конце стойки, проходящей через отверстие в середине антенны. Коаксиальный кабель передавал сигнал от магнетрона к задней части столба. [101] Среди частей рамы были модулятор Тип 53, который вырабатывал импульсы 35 А и 10 кВ, передатчик Типа TR.3151, содержащий магнетрон CV64, мягкий переключатель Саттона CV43 и кварцевый смеситель, а также Тип 50 приемник с гетеродином CV67 на трубке Саттона, который понижал частоту. [102]
Приемник, система временной развертки и дисплей остались внутри кабины самолета. Для этого было достаточно места в Beaufighter, где оператор радара сидел в задней части фюзеляжа. В «Москито» оператор радара сидел справа и немного позади пилота. Главный входной люк располагался с левой стороны фюзеляжа, прямо перед оператором РЛС. С установленным радаром почти не оставалось места, чтобы добраться до двери, поэтому схема временной развертки была установлена на направляющих, которые позволяли перемещать ее вверх и вперед, в сторону от двери. Среди деталей внутри самолета были дисплей Type 73 и TR.3152 Lucero . [102]
Система снабжалась энергией от источника питания Type 225, работающего от вала отбора мощности на одном из двигателей. Это давало 1200 Вт мощности 80 В переменного тока, преобразованное в 500 Вт мощности постоянного тока для тех инструментов, которым требовался постоянный ток. Двигатель сканера был гидравлическим, приводился в действие насосом на одном из двигателей. Вся система, включая блок питания и все основное оборудование, весила 212 фунтов (96 кг). [102]
Отображение и интерпретация
Модель Mk. Дисплей VIII состоял из одного ЭЛТ с разверткой времени, откалиброванной для движения от центра дисплея к его внешнему краю за время, необходимое для прохождения радиосигнала от и обратно на расстояние 10 миль (16 км). Датчики в системе сканирования антенны радара подавали сигналы в электронику на дисплее, которая поворачивала шкалу времени на тот же угол. Если бы сканер был выключен, а регулятор яркости (усиления) дисплея был повернут вверх до упора, развертка по времени заставила бы линию отображаться на дисплее под тем углом, под которым в данный момент была направлена антенна. [103]
Когда сканер был включен, он вращал чашку по часовой стрелке по полному кругу 17 раз в секунду. Развертка времени составляла 2500 pps, что означает около 147 импульсов на каждое вращение или около одного импульса каждые 2,5 градуса. [104] Временная развертка была настроена таким образом, чтобы начать рисование примерно на 0,5 см от центра трубки, поэтому, если увеличить яркость при работающем сканере, результатом будет серия близко расположенных радиальных линий, образующих своего рода картины солнечных лучей с пустой областью в центре. [103]
Для нормальной работы убавили яркость до исчезновения линий. Выходной сигнал приемника радара подается в канал яркости, поэтому любые эхо-сигналы заставляли дисплей на мгновение становиться ярче, создавая на дисплее точку, известную как мигание . Расстояние метки от центра дисплея указывает расстояние до цели; цель на расстоянии 9 миль (14 км) создаст отметку у внешнего края дисплея. [103] Пустая часть в центре существенно увеличивает зону ближнего боя, так что метки в этой зоне не слишком загромождаются на дисплее, когда истребитель приближается к своей цели. [105]
Поскольку положение метки синхронизировано с углом оси времени, а база времени - с тарелкой, угол дуги относительно центра указывает угол к цели; цель выше и справа от истребителя будет образовывать дугу выше и справа от центра дисплея. [106]
Луч радара имеет ширину около 10 градусов и посылает импульс каждые 2,5 градуса вращения, поэтому цель будет производить не одну вспышку, а несколько. Для целей, расположенных далеко от центральной линии, радар будет производить 4 или 5 отдельных точек при вращении сканера, в результате чего на дисплее появляется короткая дуга шириной около 10 градусов. Несколько более сложное взаимодействие происходит, когда самолет-цель приближается к центру радиолокационного сканирования. На любую цель в пределах десяти градусов от центральной линии всегда будет падать энергия радара, независимо от того, куда направлена антенна; цель, находящаяся в пяти градусах вправо от самолета, по-прежнему будет отражать внешний край трансляции, даже если сканер направлен на пять градусов влево. В этом случае цель будет создавать всплески на протяжении всего поворота, рисуя на дисплее полное кольцо вместо короткой дуги. Поскольку антенна более чувствительна в середине, чем по краям, яркость кольца на дисплее будет изменяться по мере сканирования тарелки, достигая максимума, когда тарелка наведена на цель, и минимума или полностью исчезает, когда тарелка направлена на цель. указал в другом направлении. Цель, которая находится точно впереди, будет отображать на дисплее полный непрерывный круг. [106]
Блюдо не только вращается, но и увеличивает и уменьшает свой угол от центральной линии, достигая максимального угла 45 градусов от центра. Полный шаблон сканирования занимает около одной секунды. Это означает, что цели не обновляются постоянно на дисплее, а имеют тенденцию постепенно появляться и исчезать в течение примерно секунды. Область, которую можно было увидеть во время одного полного сканирования, была известна как «конус поиска». [107]
Система также включала таймер, который генерировал всплески на заданном расстоянии, создавая кольца на дисплее, которые использовались для измерения расстояния. Было две настройки: одна с кольцами через каждые 2 мили (3,2 км), а другая увеличивала дисплей, чтобы показать только диапазон от нуля до двух миль, который использовался во время финального захода на посадку. Кроме того, небольшое количество оставшегося сигнала от передатчика имеет тенденцию просачиваться в приемник, вызывая сильное кольцо вокруг центральной пустой области, известное как «нулевое кольцо». [108]
Возврат с земли вызвал на дисплее два эффекта. Один из них был связан с тем, что диполь немного прошел за внешний край антенны, когда он был наклонен в любом месте близко к центральной линии, позволяя небольшому количеству сигнала проходить прямо на землю и обратно. Вертикальная ориентация антенны уменьшала это, поэтому сигнал был не очень мощным. В результате на дисплее на расстоянии от центра, равном высоте самолета, появилось слабое кольцо, известное как «кольцо высоты». [109]
Другой эффект произошел, когда тарелка была направлена на землю, что вызвало сильный возврат, который произвел резкое возвращение на дисплей. Из-за круговой схемы сканирования тарелка будет направлена в стороны, когда луч впервые попадет в землю, продолжая падать на землю, в то время как сканер продолжал вращаться, пока он не будет направлен вниз, а затем снова вверх, пока луч не перестанет пересекать поверхность. снова земля. Поскольку луч падает на землю в точке ближе к летательному аппарату, когда он направлен прямо вниз, отражения в этот период наиболее близки к нулевому кольцу. Когда рефлектор поворачивается дальше в стороны, луч будет падать на землю дальше и давать всплески дальше от нулевой линии. Удобно, что геометрия ситуации заставляет возвратные лучи образовывать серию прямых линий, производящих эффект, похожий на искусственный горизонт. [110]
Представление
Модель Mk. VIII давал хорошие результаты по целям размером с бомбардировщик на расстоянии около 8,9 км (5,5 миль), хотя было известно, что при хороших условиях он давал отдачу на расстоянии 6,5 миль (10,5 км). Минимальная дальность действия составляла от 400 до 500 футов (120–150 м), ограниченная шириной импульса и временем «затухания» сигнала передатчика. На близком расстоянии дуга цели имела тенденцию сливаться с нулевым кольцом. В этих ситуациях можно было настроить управление смещением, чтобы заглушить приемник на немного более длительное время, подавляя нулевое кольцо и делая близлежащие цели более заметными. [111]
С точки зрения направленности луч был достаточно резким, чтобы края дуги были достаточно сильными - цель появлялась в луче, а затем исчезала с небольшой разницей в яркости по краям или без нее. Это означало, что, несмотря на относительно широкий луч, дуги были довольно острыми, и даже небольшие углы могли привести к исчезновению сигналов в какой-то момент и созданию зазора в отраженном свете. С целями рядом с центром это было довольно легко увидеть, поскольку в кольце образовывался зазор, позволяющий проводить измерения с точностью до одного градуса. [112] Однако цели, расположенные дальше от центра, отображали гораздо более короткие дуги, что затрудняло наблюдение небольших изменений их длины. [102]
Использование IFF
Mk. VIII был разработан для работы с IFF Mk. III, транспондерная система, которая прослушивала импульсы от 160 до 190 МГц и отвечала более длинными импульсами на немного другой частоте. Поскольку магнетрон работал на частоте 3,3 ГГц, он не запускал систему IFF, поэтому в истребителях пришлось использовать вторую систему импульсного передатчика, чтобы поддержать это, запросчик (или запросчик / ответчик ) под кодовым названием Lucero . [113]
Lucero был связан с Mk. VIII, и запускал собственный сигнал 5 мкс при каждой пятой передаче радара. IFF Mk. III в удаленном самолете содержал схему приемника, подключенную к передатчику, в результате чего любой принимаемый сигнал усиливался и растягивался во времени. Этот сигнал был получен ответной стороной Lucero, которая смешала его с сигналом от Mk. Собственный ресивер VIII. Поскольку антенна Lucero была всенаправленной, возвратные сигналы были непрерывными по всей поверхности дисплея и не были связаны с положением основной тарелки. Результатом стала серия линейных сегментов, расположенных через каждые 10 градусов вокруг дисплея. [113]
Lucero был спроектирован таким образом, чтобы его передача срабатывала быстрее, чем магнетрон радара. Это позволило ему послать свой сигнал и начать получать ответ в то время, когда основной импульс радара находился в полете. Это означало, что сегменты линии начинались в точке, указывающей на более близкую дистанцию, чем самолет, отправивший ответ, и заканчивались после нее. Таким образом, оператор радара мог определить, какой самолет посылает ответы IFF, по меткам, примерно центрированным вдоль отрезков линии. [113]
Маяки
Mk. VIII также был разработан для использования радиомаяков для дальнего самонаведения на наземных транспондерах. В этом случае система предназначалась для использования с респондентами, работающими на той же частоте, что и радар, в отличие от Lucero, у которого были собственные частоты. [n] Так как антенна должна была быть направлена вниз, чтобы видеть транспондер на земле, ответчик отправлял свой ответ на немного другой частоте, чтобы его можно было отличить от отраженного сигнала с земли. [114]
Поскольку высота маяка была известна на земле, угловой показ не понадобился. Вместо этого небольшой кулачок на сканере щелкал переключателем, когда он проходил через 12 и 6 часов в своей схеме вращения, что приводило к инвертированию выходного сигнала приемника. Угловое сканирование было отключено, а шкала времени перемещена в нижнюю часть экрана. Полученные сигналы заставляли шкалу времени перемещаться влево или вправо в зависимости от того, где была наведена антенна во время приема сигнала. [115]
Переключение системы в режим маяка снизило частоту повторения импульсов, чтобы дать сигналам больше времени для прохождения, увеличивая диапазон до 100 миль (160 км). Импульсы также стали длиннее, чтобы общая излучаемая мощность не изменилась. Этот переключатель также заставлял стробоскоп производить маркеры каждые 10 миль (16 км) вместо 2. [115]
Система обычно переключает приемник на частоту радиомаяка, но оператор также может переключить его на работу на нормальной частоте передатчика, при которой будут появляться отражения от земли. Поскольку вода и суша давали очень разные отражения от земли, использование этого режима иногда было полезно для поиска береговых линий, крупных объектов и кораблей, что можно было делать на дальностях от 40 до 50 миль (64–80 км). [115]
AIBA
Некоторое время в Великобритании использовалась система слепой посадки, известная как Standard Beam Approach, адаптация довоенной немецкой системы, известной как луч Лоренца . Лоренц и Стандарт использовали две радиопередачи, которые принимались обычными голосовыми радиоприемниками. Сигналы отправлялись с двух направленных антенн, расположенных в конце активной взлетно-посадочной полосы, переключаясь между ними, затрачивая 0,2 секунды на подключение к левой антенне (если смотреть с самолета), а затем 1 секунду на правой. [116]
Чтобы использовать Лоренц, радист настроится на опубликованную частоту для этого аэродрома, прислушается к сигналу и попытается определить, слышали ли они «точки» или «тире». Если бы они услышали точки, короткий 0,2-секундный импульс, они бы поняли, что находятся слишком далеко влево, и повернулись бы вправо, чтобы достичь центральной линии. Тире указали, что им следует повернуть налево. В центре приемник мог слышать оба сигнала, которые сливались в устойчивый тон, равносигнальный . [116] [117]
Во время разработки более ранней модели Mk. IV были разработаны новые версии радиостанций Standard Beam Approach, работающие в диапазоне 1,5 м, известные как Beam Approach Beacon System, или BABS. Это также была группа, которая использовалась на более ранней версии IFF Mk. II работал и был похож на новый IFF Mk. III диапазоны. Для Mk. VIII, было решено не создавать новый СВЧ-транспондер, а просто адаптировать систему Lucero для приема сигналов BABS. Это было известно как система AI Beam Approach или AIBA. [118]
Для AIBA система Lucero отправляла импульсы на 183 МГц, а BABS отвечала импульсами 8 мкс на 190,5 МГц. Они были отправлены в еще один режим отображения с единственной вертикальной временной разверткой длиной 8 миль (13 км) и стробоскопом, обеспечивающим маркеры через каждые 2 мили (3,2 км) вдоль нее. В этом режиме переключение не использовалось, вместо этого сигнал всегда приводил к отклонению луча вправо, вызывая появление довольно широкой полосы. В зависимости от того, на какой стороне взлетно-посадочной полосы находился самолет, оператор мог видеть длинные полосы на 0,2 секунды и короткие на 1, или наоборот. Если, например, точечный сигнал был длиннее, это указывало на то, что самолет находился слишком далеко для левого борта, поскольку сигнал был сильнее на этой стороне. Используя эти сигналы, самолет мог позиционировать себя вдоль центральной линии, в этой точке и точка, и тире имели одинаковую длину, а полоса оставалась устойчивой. [119]
Заметки
- ^ Причины этого сложны, но многие из них рассматриваются как часть предела Чу – Харрингтона и антенного фактора .
- ↑ Дж. Аткинсон написал Ловеллу, что работа над микроволновыми антеннами началась по инициативе Джорджа Ли из Министерства авиации, который поручил Роу начать исследования 10-сантиметровых устройств в марте. [17]
- ^ Письмо Дж Аткинсон также отметилчто Скиннер уже заказал параболические блюда в марте.
- ^ Ловелл специально заявляет, что это «оловянный лист» [28], хотя это может быть эвфемизмом. Другие, в том числе Уайт, утверждают, что это был алюминий.
- ^ Коническую область, созданную сканером, не следует путать с конической системой сканирования , которая используется для повышения точности. В конечном итоге оба используют один и тот же базовый шаблон сканирования, но последний ограничен несколькими градусами по обе стороны от текущего угла наведения сканера.
- ↑ Mk. V и VI были доработанными версиями Mk. IV, не поступивший на вооружение. [41]
- ^ Rad Lab началась с трех проектов: AIS как Project 1, противокорабельная система как Project 2 и система дальней навигации как Project 3. Проект 3 стал LORAN .
- ^ Более поздние радары AI использовали цифры вместо римских цифр, например AI.17 и AI.24. Американский радар поступит на вооружение как Mk. X или AI.10. Неясно, является ли «AI-10» просто другим способом написания «AI Mk. X», или это было совершенно другое название, применявшееся до того, как оно поступило на вооружение. Ни в одном из доступных источников так или иначе об этом не говорится.
- ^ Свету требуется 1,073 миллисекунды, чтобы пройти 100 миль и обратно, 1000 мс / 1,073 мс - это 931 Гц.
- ^ Включая бомбардировщики, а также другие самолеты.
- ^ Значение F в AIF не встречается в существующих ссылках, но, вероятно, означает «Follow».
- ^ Ходжкинапредставляетсяпредположитьчто это был Williamsкоторый возглавил работу первичного развития.
- ^ Аналогичная проблема возникла и в более ранней версии Mk. IV.
- ^ Причина создания отдельных микроволновых радиомаяков неясна из имеющихся источников. Большинство истребителей с Mk. VIII также использовала Lucero для использования IFF, используя то же самое для AIBA, поэтому, казалось бы, мало что потребуется для использования Lucero и для маяков. Это может быть связано с разработкой H2S на бомбардировщиках, самолетах, которые все еще нуждаются в услугах радиомаяка, но в противном случае не нуждались бы в отдельной системе, такой как Lucero. Требуются дополнительные исследования.
Рекомендации
Цитаты
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 32.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 30.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 31.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , pp. 35–38.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 38.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 47.
- Перейти ↑ Brown 1999 , p. 61.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 18.
- ^ а б Хэнбери Браун 1991 , стр. 59.
- Перейти ↑ Zimmerman 2001 , p. 224.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 142.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 125.
- ^ a b c Bowen 1998 , стр. 143.
- ^ Б с д е е г Ловелла 1991 , с. 35.
- Перейти ↑ White 2007 , pp. 29–30.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 18.
- ^ a b c Ловелл 1991 , стр. 39.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 30.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , pp. 36–37.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 128.
- ^ Б с д е е Ловеллы 1991 , с. 37.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 40.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 153.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 127.
- ^ a b c Ловелл 1991 , стр. 58.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 129.
- ^ Пенли, Билл (январь 2011). «Рег Батт» . Пурбек Радар .
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. xiii, 42.
- ^ а б в г Уайт 2007 , стр. 130.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 42.
- ^ a b c Ловелл 1991 , стр. 48.
- ^ а б в г Ловелл 1991 , стр. 49.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 131.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 170.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 149.
- ^ a b c Ловелл 1991 , стр. 57.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 132.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 60.
- ^ а б в г д Ловелл 1991 , стр. 61.
- ^ а б Ловелл 1991 , стр. 62.
- ^ a b c d Ходжкин 1994 , стр. 192.
- ^ a b Ходжкин 1994 , стр. 181.
- ^ а б в г Ловелл 1991 , стр. 64.
- ↑ Ходжкин, 1994 , с. 185–186.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 184.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 144.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 63.
- Перейти ↑ Watson 2009 , p. 165.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 185.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 202.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 186.
- ^ a b Ходжкин 1994 , стр. 187.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 188.
- Перейти ↑ White 2007 , pp. 88–89.
- Перейти ↑ Zimmerman 2001 , pp. 169–170.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 134.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 141.
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 156.
- ^ a b c Уайт 2007 , стр. 135.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 147.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 148.
- ^ a b c Ходжкин 1994 , стр. 193.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 191.
- ^ а б в г Уайт 2007 , стр. 150.
- ^ Ходжкин 1994 , стр. 189.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 151.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , pp. 119–120.
- ^ а б Ловелл 1991 , стр. 121.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 152.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 153.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 154.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 156.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 158.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 160.
- ^ Форчик, Роберт (2013). Bf 110 против Ланкастера: 1942–45 . Скопа. п. 56. ISBN 9781780963181.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 178.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 181.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 183.
- ^ a b c Уайт 2007 , стр. 186.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 187.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 190.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 69.
- ^ а б в г Ловелл 1991 , стр. 69–79.
- ^ а б Ловелл 1991 , стр. 80.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 162.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 163.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 4.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 81.
- ^ а б в г Уайт 2007 , стр. 171.
- ^ Jones 1978 , стр. 291-299.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 172.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 173.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 82.
- ^ a b Белый 2007 , стр. 207.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 206.
- Перейти ↑ White 2007 , p. 210.
- ^ a b c Уайт 2007 , стр. 211.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , pp. 82–83.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 54.
- ^ a b AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 55.
- ^ a b c d AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 78.
- ^ a b c AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 58.
- ^ AP1093D 1946 , пункт 57.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 62.
- ^ a b AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 59.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 56.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 63.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 67.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 66.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 68.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 69.
- ^ a b c AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 71.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 72.
- ^ a b c AP1093D 1946 , Глава 1, параграф 73.
- ^ a b AP1093D 1946 , Глава 6, параграф 21.
- ^ Джонс, Р.В. (2009). Самая секретная война . Пингвин. п. 28. ISBN 9780141957678.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 74.
- ^ AP1093D 1946 , глава 1, пункт 75.
Технические характеристики в информационном окне взяты из AP1093D, параграф 78. Обратите внимание, что AP дает два значения ширины луча: 10 и 12 градусов.
Библиография
- AP1093D: Обзор радара, часть II (PDF) . Министерство авиации. 1946 г.
- Боуэн, Эдвард Джордж (1998). Радарные дни . CRC Press. ISBN 9780750305860.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- Браун, Луи (1999). Технические и военные императивы: радарная история Второй мировой войны . CRC Press. ISBN 9781420050660.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- Хэнбери Браун, Роберт (1991). Боффин: личная история первых дней радаров, радиоастрономии и квантовой оптики . CRC Press. ISBN 9780750301305.
- Ходжкин, Алан (1994). Случайность и замысел: Воспоминания о науке в мире и войне . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521456036.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- Джонс, Реджинальд В. (1978). Самая секретная война . Лондон: Гамильтон. ISBN 0-241-89746-7.
- Ловелл, Бернард (1991). Эхо войны: история радара H2S . CRC Press. ISBN 9780852743171.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- Эксплуатационные характеристики радара, классифицированного по тактическому назначению . ВМС США. 1946. Архивировано из оригинала на 2014-05-14.
- Уотсон, Раймонд С. (25 ноября 2009 г.). Radar Origins Worldwide: История его развития в 13 странах во время Второй мировой войны . Издательство Trafford. ISBN 978-1-4269-9156-1.
- Белый, Ян (2007). История радиолокатора воздушного перехвата (AI) и британского ночного истребителя 1935-1959 гг . Ручка и меч. ISBN 9781844155323.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- Выдержки доступны в первой части; 1936-1945 и часть вторая; 1945 - 1959 гг.
- Циммерман, Дэвид (2001). Щит Великобритании: радар и разгром люфтваффе . Саттон. ISBN 9780750917995.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
Внешние ссылки
- Детализированная анимация Mk. VIII дисплей можно найти на Mk. VIII стр .