Радар, судно класса "воздух-поверхность", Mark II или ASV Mk. II, для краткости, представлял собой бортовой радар для поиска поверхности моря, разработанный Министерством авиации Великобритании непосредственно перед началом Второй мировой войны . Это был первый авиационный радар любого типа, который можно было использовать в оперативных целях. Он широко использовался самолетами Прибрежного командования Королевских ВВС , ВВС флота и аналогичных групп в США и Канаде. Версия была также разработана для малых судов, то Royal Navy «s Тип 286 .
Страна происхождения | Соединенное Королевство |
---|---|
Введено | 1940 г. |
Нет построено | ~ 24,600 |
Тип | Поиск на поверхности моря |
Частота | 176 МГц (VHF) |
PRF | 400 пакетов в секунду |
Ширина луча | ~ 150 градусов |
Ширина импульса | 2,6 мкс |
Диапазон | От 1 до 40 миль (1,6–64,4 км) |
Точность | ~ 5 градусов |
Мощность | 7 кВт |
Другие названия | Тип 286 |
Система была разработана в период с конца 1937 по начало 1939 года после случайного обнаружения кораблей в проливе Ла-Манш экспериментальным радаром класса "воздух-воздух" . Оригинальный ASV Mk. Я поступил на вооружение в начале 1940 года и был быстро заменен значительно улучшенным Mk. II. Одноместный Mk. II был отправлен в США во время миссии Тизард в декабре 1940 года, где продемонстрировал свою способность обнаруживать большие корабли на расстоянии 60 миль (97 км). Производство было немедленно занято Philco в США и Research Enterprises Limited в Канаде, и только в США было произведено более 17 000 единиц.
Это был Mk. II снарядил Fairey Swordfish, который обнаружил немецкий линкор Bismarck в тяжелом пасмурном небе, торпедировал его и привел к его уничтожению на следующий день. Mk. II был только частично эффективен против гораздо меньших подводных лодок , особенно когда сигнал затухал, когда самолет приближался к цели, и они теряли контакт ночью. Чтобы сократить разрыв, был введен фонарь Ли , позволяющий визуально обнаружить подводную лодку после того, как она исчезнет с экрана радара. С появлением фонарей Leigh перехват подводных лодок в ночное время стал обычным явлением и превратил немецкие порты в Бискайском заливе в смертельные ловушки.
СВЧ - ASV радар -Частоты, ASVS, находилась в стадии разработки с 1941 года, но требуемые магнетроны полости были в ограниченном количестве и приоритет был отдан H2S . Захват Mk. II, оснащенный немцами Vickers Wellington , привел к появлению радар-детектора Metox, настроенного на его частоты. Вскоре после этого британские пилоты сообщили, что подводные лодки пикировали, когда самолет начал приближаться. Новая конструкция на базе H2S, ASV Mk. III , был срочно принят на вооружение, заменив Mk. II с 1943 года. Mk. II оставался в эксплуатации на протяжении всей войны на других театрах военных действий.
Разработка
Задний план
В начале разработки первой британской радиолокационной системы Chain Home (CH) Генри Тизард обеспокоился тем, что система CH будет настолько эффективной, что немецкие военно-воздушные силы ( Люфтваффе ) будут вынуждены перейти к ночным бомбардировкам . Тизард знал, что пилот-истребитель может ожидать увидеть бомбардировщик на расстоянии не более 1000 ярдов (910 м), в то время как точность системы CH составляла около 5 миль (8,0 км). [1] 27 апреля 1936 года он написал меморандум на эту тему и отправил его Хью Даудингу , который в то время был членом Air по исследованиям и разработкам , и скопировал Роберта Ватта в исследовательском центре CH в Bawdsey Manor в Саффолке. [2]
Ватт встретился со своими исследователями в местном пабе Crown and Castle и согласился, что лучшим решением было внедрение небольшого радара, который можно было бы установить на ночном истребителе . Если бы дальность действия бортового радара составляла около 5 миль, CH могла бы быть поставлена задача вывести истребитель в общую зону, а затем собственный радар истребителя мог бы взять на себя управление и вести их до тех пор, пока противник не станет видимым визуально. «Таффи» Боуэн попросил взяться за проект и сформировал небольшую команду для рассмотрения проблемы в августе 1936 года. Они дали концепции имя RDF2, так как Chain Home в то время называлась RDF1. Позже он будет известен как « радар воздушного перехвата », или сокращенно ИИ. [3]
Основной проблемой, с которой столкнулась группа ВДВ, была проблема длины волны . По ряду причин антенна с разумным усилением должна иметь длину того же порядка, что и длина волны сигнала, при этом полуволновой диполь является обычным решением. CH работал на длинах волн порядка 10 метров, что требовало антенн длиной около 5 метров (16 футов), слишком больших, чтобы их можно было практически переносить на самолетах. В течение 1936 года основной задачей команды была разработка радиосистем, работающих на гораздо более коротких длинах волн, в конечном итоге остановившись на установке, работающей на 6,7 м, на основе экспериментального телевизионного приемника, построенного в EMI . [4]
Открытие
В начале 1937 года воздушно-десантная группа получила ряд вакуумных ламп с дверной ручкой Western Electric Type 316A. Они подходили для создания блоков передатчиков с непрерывной мощностью около 20 Вт для длин волн от 1 до 10 м. Перси Хибберд построил новый двухтактный усилитель, используя две из этих ламп, работающих на длине волны 1,25 м; ниже 1,25 м чувствительность резко упала. [5] Джеральд Тач преобразовал приемник электромагнитных помех на ту же частоту, используя его в качестве промежуточной частоты в супергетеродинной цепи. Новые наборы были установлены на Хендли Пейдж Хейфорд в марте 1937 г. [6]
В первом полете установка продемонстрировала очень ограниченную дальность действия против самолетов. Однако, управляя самолетом, операторы видели странные сообщения, появляющиеся на дисплее. Наконец они поняли, что это были причалы и подъемные краны в доках Харвича в милях к югу от Боудси. Судоходство также появилось, но команда не смогла проверить это очень хорошо, так как Heyford было запрещено летать над водой. [7]
После этого случайного обнаружения корабля команде были предоставлены два патрульных самолета Avro Anson , K6260 и K8758 , а также пять пилотов, дислоцированных в соседнем Королевском ВВС Мартлшем-Хит, для проверки этой роли. Ранние испытания продемонстрировали проблему с шумом от системы зажигания, мешающим работе приемника, но вскоре это было решено установщиками Королевского авиационного завода (RAE). [8]
Во время своего первого реального испытания 17 августа Anson K6260 с Тачем и Китом Вудом на борту немедленно обнаружил судно в проливе Ла-Манш на расстоянии от 2 до 3 миль (3,2–4,8 км). Это было особенно впечатляюще с учетом очень низкой мощности передатчика, около 100 Вт на импульс. [9]
Демонстрация
К этому времени Ватт переехал в штаб-квартиру Министерства авиации в Лондоне. Он услышал об успешном испытании и позвонил команде, чтобы узнать, будут ли они доступны для демонстрации в начале сентября. Планировалось провести военные учения в Ла-Манше, в том числе объединенный флот кораблей Королевского флота и самолетов прибрежного командования Королевских ВВС , и Ватт хотел сорвать вечеринку. Днем 3 сентября 1937 года K6260 успешно обнаружил линкор HMS Rodney , авианосец HMS Courageous и легкий крейсер HMS Southampton , получив очень сильные сигналы. [10]
На следующий день они взлетели на рассвете и в почти полной облачности обнаружили Куражиус и Саутгемптон на расстоянии от 5 до 6 миль (8,0–9,7 км). Когда они приблизились к кораблям, «Энсон» в конце концов стал виден сквозь облака, и команда смогла увидеть, как « Смелый» запускает самолет в тщетной попытке перехватить их. [7] Погода была настолько плохой, что операторам пришлось использовать радар в качестве навигационной системы, чтобы найти дорогу домой, используя отражение от прибрежных скал. [10]
Обещание системы не было потеряно для наблюдателей; Альберт Персиваль Роу из комитета Тизард прокомментировал: «Если бы они знали, это была надпись на стене для немецкой подводной службы». [10]
Продолжение развития
В следующем году команда Боуэна обнаружила, что больше работает над ASV, чем над AI. По большей части это было связано с разработкой новых антенных систем, более совершенных, чем система на «Энсоне», где диполь удерживался за пределами аварийного люка и вращался вручную для поиска сигналов. Среди экспериментов был моторизованный вращающийся диполь, который сканировал всю область вокруг самолета и отображал углы по оси X и диапазон по оси Y. Похоже, это первый пример того, что сегодня известно как B-прицел . [11]
ASV оказалось легко разработать по ряду причин. Во-первых, базовый самолет имел тенденцию быть очень большим, поэтому размер и вес оборудования не были такими важными, как у гораздо меньших ночных истребителей. В этих самолетах также было легче передвигаться при установке оборудования. Другая причина заключалась в том, что эти самолеты имели тенденцию летать на более медленных скоростях, а это означало, что для лучшего приема можно было использовать антенны большего размера, не влияя серьезно на характеристики самолета. В первых установках использовались стандартные четвертьволновые диполи, установленные на носовой части, но позже они были расширены до трех четвертьволновых в производственных единицах. [12]
Но основной причиной того, что ASV было легче разработать, чем AI, было поведение радиоволн очень высокой частоты (VHF) при взаимодействии с водой. В случае с ИИ, когда сигнал радара попадал на землю, он имел тенденцию рассеиваться во всех направлениях, посылая часть сигнала обратно в сторону самолета. Хотя была возвращена только небольшая часть исходного сигнала, земля была по существу бесконечной по размеру, поэтому этот возврат от земли был все же намного более мощным, чем отражение от цели. Самолет, летевший на типичной для немецких бомбардировщиков высоте 15 000 футов (4,6 км), мог видеть только самолеты в пределах 15 000 футов, все, что было дальше, было скрыто в отражении с земли. Это было намного меньше, чем 5 миль, необходимых, чтобы сократить разрыв с Chain Home. [1]
Для сравнения, когда тот же сигнал попадает в воду, он имеет тенденцию отражаться, а не рассеиваться, посылая большую часть сигнала вперед и в сторону от самолета. Единственный раз, когда сигнал можно было увидеть, - это когда самолет подошел к воде очень близко, когда часть его ударилась о воду прямо перед самолетом, и рассеяние волн вызвало бы возврат к земле. Даже тогда сигнал был относительно слабым по сравнению с огромным отражением от земли, наблюдаемым в случае ИИ, и вызывал проблемы только в пределах примерно 0,5 мили (0,80 км) от самолета, хотя он мог вырасти до 4,5 миль (7,2 км) в государства открытого моря. На практике это оказалось важным ограничением, но в конечном итоге оно было решено окольными путями. [13]
Наконец, форма целей, видимая с радара, была идеальной для обнаружения. Борт корабля, вертикально поднимающийся над поверхностью воды, создавал частичный угловой отражатель . Радиосигналы, непосредственно поражающие цель, возвращались в приемник, но так же поступал и любой сигнал, отражающийся вперед от воды рядом с кораблем, поскольку этот сигнал также ударял по кораблю и отражался обратно в приемник. В то время как самолеты было трудно обнаружить за пределами 4 миль (6,4 км), корабли можно было легко обнаружить на расстояниях порядка 10 миль (16 км). Таким образом обрабатывалась любая вертикальная поверхность, включая прибрежные скалы, которые можно было подобрать с очень большого расстояния и которые оказались чрезвычайно полезными для навигации. [14]
Новые тубы
Некоторое время AI и ASV развивались параллельно. В мае 1938 года группа получила лампы Western Electric 4304, которые заменили дверные ручки 316As в передатчике и увеличили мощность передачи до 2000 Вт. При испытаниях это доказало увеличение дальности обнаружения на кораблях до 12–15 миль (19–24 км), хотя в роли ИИ диапазон был немного улучшен. [15]
В то время как проблема передатчика считалась решенной с новыми лампами, у команды были серьезные проблемы с приемниками. Сотруднику Metrovick сказали начать сборку приемников и попросили привести пример, но у команды был только один годный к полетам приемник, и им пришлось передать им старую собранную вручную настольную модель с инструкциями, что ее нельзя использовать для производство Дизайн. Разумеется, Метровик вернул дизайн, основанный на этой модели, который оказался бесполезным. Команда также связалась с Коссором и предоставила полную информацию о требуемой конструкции, но когда они вернули свою первую попытку шесть месяцев спустя, она оказалась полностью непригодной для использования. Когда они попросили об улучшении, Коссор никогда не отвечал, потому что был слишком занят другой работой. [16]
В ожидании прибытия приемников Метровик и Коссор произошла случайная встреча между Боуэном и его бывшим профессором Королевского колледжа, лауреатом Нобелевской премии Эдвардом Эпплтоном . В начале 1939 года Эпплтон упомянул Боуэну, что Pye Electronics также интересовалась экспериментальной службой телевидения BBC на частоте 45 МГц и построила приемники, которые все еще могли иметься под рукой. Боуэн посетил компанию в апреле или мае и обнаружил, что у них есть «оценки и оценки» приемников в готовой к производству форме. Когда они протестировали их, было обнаружено, что они намного превосходят модели EMI. [17]
Большая часть улучшений в приемнике Pye была связана с использованием нового типа лампы, разработанной Philips , EF50 «Miniwatt», которая была разработана специально для эффективного использования VHF. [17] Пробирки были маркированы Mullard, дочерней компанией Philip в Великобритании. В ходе расследования Маллард сообщил Министерству авиации, что трубы на самом деле были произведены на заводе Philips в Эйндховене , и что попытки начать производство в Великобритании потерпели неудачу из-за проблем с производством баз. Основания использовали новую конструкцию, которая была ключевой для работы трубок. [17]
Это привело к поспешным усилиям по запуску производства на фабриках Малларда. Эсминец HMS Windsor был отправлен в Нидерланды , чтобы забрать совет директоров Philips, в то время как два грузовых судна были посланы , чтобы забрать 25000 EF50s, и более 25000 баз , которые Mullard может строить дополнительные трубы в то время как новая производственная линия была создана. Корабли ушли, поскольку немецкая атака на Нидерланды продолжалась, и доки находились под постоянной угрозой воздушного нападения. [17]
К концу июля 1939 года у команды наконец было все на месте, и был разослан заказ на двадцать четыре единицы. [18] Метровик будет производить передатчики, Пай уже наращивал производство того, что стало известно как полосовой приемник Пая, и Пай также начал экспериментальное производство электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), которая оказалась подходящей для использования в радарах. [19]
ASV Mk. я
В начале августа группе сообщили, что министерство авиации заказало 30 единиц ИИ и ожидает, что Боуэн установит их на самолетах Bristol Blenheim в течение 30 дней. [19] Когда устройства начали прибывать, они обнаружили, что передатчик Metrovick также является настольной моделью, и когда они выразили протест, Метровик отметил, что Ватт лично посетил завод и сказал им запустить его в производство, потому что было известно, что он работает. [20]
Чтобы еще больше запутать ситуацию, когда 1 сентября началась война, большая часть команды AMES была поспешно отправлена в заранее оговоренное место в Университете Данди в Шотландии, но обнаружила, что ничего не было подготовлено. Ректор имел лишь смутные воспоминания о разговоре на эту тему с Ваттом, а к тому времени студенты вернулись на осенний семестр, а свободных мест было мало. [21]
Команда Боуэна была отправлена на небольшой аэродром за пределами Перта (на некотором расстоянии от Данди), который был совершенно непригоден для установки. Тем не менее, радиолокационные станции и самолеты начали прибывать вместе с новыми требованиями от ВВС флота по оснащению некоторых своих самолетов противоракетной системой в самолетах Swordfish и Walrus. [22]
На встрече в Лондоне 30 ноября 1939 г. обсуждались относительные приоритеты для Chain Home, Chain Home Low, AI и ASV. Боуэн завершил планы по созданию радиостанций ASV в EKCO с использованием новых ламп VT90 (позже известных как CV62) в передатчике, в то время как AI Mk. Я бы использовал старые DET12 и TY120. Это означало, что ASV будет несколько более продвинутым, чем AI. [18]
Другая случайная встреча после встречи побудила Боуэна попробовать новый материал, полиэтилен , от Imperial Chemical Industries (ICI), который позволил получить превосходный коаксиальный кабель и аккуратно решить возникшие электрические проблемы. Вскоре он стал использоваться во всей отрасли. [23]
Первый ASV, в котором использовались серийные детали, был вручную установлен на морж и отправлен в Госпорт для испытаний. Эта версия работала на номинальной длине волны 1,5 м на частоте 214 МГц. [18] Пролетая на высоте всего 20 футов (6,1 м) над водой, радар легко обнаруживал корабли вокруг Солента. Луи Маунтбэттен наблюдал за этим представлением и немедленно приказал установить один на свой эсминец HMS Kelly . Вскоре военно-морской флот получил название Тип 286, и 200 таких единиц в конечном итоге будут установлены на эсминцы и торпедные катера. [24]
Тем временем Бернард Ловелл прибыл в Перт и через контакты в министерстве авиации сумел убедить их, что это место не подходит для их работы. Было выбрано новое место на ВВС Санкт-Атан в Уэльсе, и команда переехала в ангар на аэродроме в ноябре 1939 года. Условия оказались немного лучше, чем в Перте, и команда была вынуждена работать при минусовых температурах в качестве дверей ангара. нужно было оставить открытым. Тем не менее, к концу декабря им удалось установить 17 радаров искусственного интеллекта в Бленхеймсе и 3 противолодочных самолета в только что прибывшем прибрежном командовании Lockheed Hudsons . Январь улучшил этот показатель до 18 AI и 12 ASV, и эти цифры продолжали расти в течение года. [25]
Раннее использование
К началу 1940 года «Хадсоны» прибывали по два-три человека в неделю, и экипажи смогли быстро установить комплекты из-за легкой рабочей обстановки в большом фюзеляже. В то время команда была достаточно большой, чтобы они смогли отправить небольшую группу в док Пембрук , где 10-я эскадрилья RAAF управляла Шорт-Сандерлендом . [26] Группа смогла быстро укомплектовать ASV Mk. Я к этим самолетам, а затем « Консолидейтед Каталина» , который тоже только-только начал прибывать. Тем временем Роберт Хэнбери Браун и Кейт Вуд начали обучать экипажей тому, как лучше всего использовать системы. [25]
Испытательные полеты начались в конце 1939 года, и они использовались в боевых условиях в первые месяцы 1940 года. Пройдет некоторое время, прежде чем соответствующие наборы AI Mark IV вступят в строй в июле 1940 года, что сделало ASV первой в мире действующей бортовой радиолокационной системой. [a] Сначала экипажи сочли систему относительно бесполезной для атак, поскольку они не могли надежно обнаруживать подводные лодки, единственные немецкие корабли в этом районе. Испытания показали, что максимальная дальность обнаружения на надводной подводной лодке составляет около 5,5 миль (8,9 км), поэтому в условиях открытого моря с минимальной дальностью 4,5 мили это оставляло мало места для обнаружения. [27] Но они нашли эти наборы полезными для постоянного наблюдения за конвоями, а также для навигации, глядя на сигналы, возвращаемые с морских скал. [25]
Но устройство стало чрезвычайно полезным после того, как командир эскадрильи Сидни Лагг установил на базе транспондер IFF Mark II , настроенный для работы на частотах ASV. Система IFF передавала короткий импульс радиосигнала всякий раз, когда она слышала импульс от одного из радаров ASV, и его сигнал был настолько мощным, что экипажи могли уловить его на расстоянии 50–60 миль (80–97 км) от базы, в результате чего обратный рейс на RAF Leuchars гораздо менее насыщен событиями. Экипажи стали называть маяк «Мать». [26]
В феврале 1940 года был составлен сборник ранних боевых отчетов, чтобы лучше понять, как улучшить систему. К этому времени Mk. Меня также устанавливали на самолеты Blackburn Botha и Bristol Beaufort . В отчетах отмечалось, что система была полезна для обнаружения кораблей в ночное время или в плохую погоду, но страдала от того факта, что вражеские корабли обычно касались береговой линии, где отражения с суши часто затопляли возвращаемые корабли. Он также был полезен для управления атакой, когда облачный покров был ниже 1500 футов (460 м), так как они могли провести атаку, даже не будучи замеченными. [28]
ASV Mk. II
Основываясь на опыте Mk. I в полевых условиях, в январе 1940 года Джеральд Тач начал разработку нового набора, работая в RAE. Ханбери Браун присоединился к нему в феврале 1940 года. [29]
Новый ASV Mk. II по сути представляла собой усовершенствованную и доработанную версию Mk. I, немного отличающийся по электронике, но значительно по компоновке, проводке и конструкции. Среди изменений было отделение электроники приемника от дисплея, так что любую из них можно было исправить, заменив их по отдельности и используя набор стандартных электрических разъемов на всех кабелях. [28]
В результате Mk. II был намного надежнее Mk. Я; он не предлагал повышения производительности, но сохранял эту производительность, несмотря на грубое обслуживание, и его было намного легче исправить в полевых условиях. [29] Единственным другим важным изменением было перемещение рабочей частоты с 214 МГц на 176 МГц, поскольку было обнаружено, что Mk. Это мешало военно-морским радиомаякам . [28]
Заказ на 4000 единиц был размещен у компаний EKCO и Pye. По неизвестным причинам переговоры по контракту требовали значительного времени для завершения, и на протяжении всего производственного цикла он боролся за преимущество с блоками AI и Chain Home Low, которые также использовали полосу Pye. Первый Mk. II начали поступать летом 1940 года, и к октябрю 1940 года было поставлено 140 передатчиков, 45 приемников и 80 дисплеев. К концу марта 1941 года это число увеличилось до 2000 передатчиков и 1000 приемников. [30]
Mk. II добился своего первого успеха 30 ноября 1940 года, когда Whitley Mk. VI повредил U-71 в Бискайском заливе . [31] [b] 26 мая 1941 года Fairey Swordfish, вооруженный Mk. II обнаружил « Бисмарк», когда он пытался вернуться во Францию для ремонта. [32] Это обнаружение привело к Бисмарку ' ы опускаясь на следующий день. [33] К середине 1941 года радар ASV увеличил дневные атаки на подводные лодки на 20% и впервые сделал возможными ночные атаки. Первая успешная ночная атака на подводную лодку была осуществлена Swordfish 21 декабря 1941 года. [34]
АСВ большой дальности
ASV не был разработан для обнаружения подводных лодок, но испытания Hudsons 220-й эскадрильи RAF против HMS L27 в конце 1939 года показали, что можно обнаруживать надводные подводные лодки на ограниченной дальности и в условиях низкого моря. [35]
Эксперименты показали, что основной проблемой, вызывающей малую дальность действия, был низкий коэффициент усиления антенн. Учитывая низкие скорости самолета, так что сопротивление не было значительной проблемой по сравнению с ролью ИИ, команда смогла использовать антенны Yagi с гораздо более высоким коэффициентом усиления. Типичные установки имели передатчик в передней части носа и два приемника под крыльями, направленные наружу в их точке половинной мощности , обычно 22,5 градуса. Названные Long-Range ASV, или LRASV для краткости, новые антенны стали доступны для установки в 1940 году. [35]
Вскоре после переезда в Сент-Афан в 1939 году Хэнбери Браун получил запрос на установку ASV на бомбардировщик Armstrong Whitworth Whitley , который больше не был конкурентоспособным и передавался для других целей. Браун воспользовался шансом разработать новую антенну, тип антенной решетки Sterba , которая тянулась вдоль обеих сторон плоской задней части фюзеляжа, стреляя в сторону, а не вперед. Этот «бортовой ряд» позволял самолету обыскивать обширные районы океана по обе стороны от самолета одновременно, что было большим улучшением по сравнению с конструкцией, предназначенной только для движения вперед. [35]
Боковой массив предлагал примерно в 2,5 раза больший коэффициент усиления, чем исходная система. Это позволяло обнаруживать корабли среднего размера на расстоянии 40 миль (64 км) и подводные лодки в надводном положении на расстоянии от 10 до 15 миль (16–24 км), что является огромным преимуществом по сравнению с Mk. Я стилизовал антенны. Самолет мог сканировать подходы к колонне, пролетая 10 миль в одну сторону от нее, преодолевая путь шириной 20 миль. Подводные лодки не были достаточно быстры, чтобы преодолеть это расстояние до того, как самолет вернулся для следующего прохода. Было некоторое обсуждение того, чтобы сделать его специальным дисплеем, чтобы облегчить интерпретацию, но вместо этого он был введен в эксплуатацию с использованием оригинального дисплея ASV. [36]
Миссия Тизарда
В начале 1940 г. в министерстве авиации и в правительстве в целом велись длительные дебаты о том, следует ли сообщать Соединенным Штатам о многих технологических разработках, происходящих в Великобритании. Великобритания страдала от нехватки рабочей силы и производственных мощностей - проблемы, которые США могли легко решить. Они также надеялись получить доступ к бомбовому прицелу Норден , который на несколько лет опередил их версию, автоматический бомбовый прицел . [37] Тем не менее, концепции радаров считались одними из самых передовых в мире, и передача их США означала бы сдачу некоторых из лучших идей Великобритании в пользу того, что тогда еще оставалось неприсоединившейся стороной. [38]
В конце концов, Уинстон Черчилль лично отклонил все оставшиеся возражения и поручил Генри Тизарду принять меры. После рассмотрения множества разрабатываемых технологий команда Тизарда в конечном итоге выбрала четыре, чтобы взять с собой; AI Mk. IV, ASV Mk. II, IFF Mark II и новый резонаторный магнетрон, который сделал радары намного меньше и мощнее. Они также знали и позволяли говорить о других технологиях, включая реактивный двигатель и первоначальные концепции ядерной бомбы, детализированные Комитетом MAUD . [39]
По разным причинам команда миссии сначала поехала в Канаду, где встретилась с членами Национального исследовательского совета Канады (NRC) в Оттаве . [40] Здесь они были удивлены, узнав, что в сентябре 1939 года NRC начало работу над радаром ASV с использованием адаптированного радиовысотомера, построенного Westinghouse Electric в США. Этот набор работал на относительно короткой длине волны 67 см, что примерно вдвое меньше, чем у британского 1,5-метрового набора. К ноябрю прототип был готов к работе и добивался определенного прогресса. [41]
Миссия Тизарда находилась в Оттаве всего два дня перед отъездом в Вашингтон. Все это время радиокоманды NRC изучали блок ASV, пытаясь узнать все, что могли, о его конструкции, прежде чем он улетит в США. Это привело к дебатам о том, продолжать ли разработку собственной системы, более короткая длина волны которой сделает ее более подходящей для использования в самолетах, или просто построить британское устройство с использованием канадских и американских труб. [42]
Прибытие миссии в Вашингтон первоначально вызвало аналогичные сюрпризы, когда команда узнала, что армия и флот США разработали радары, похожие на британские Chain Home и Chain Home Low. Однако ВМС США жаловались, что было бы намного лучше, если бы радары работали на микроволновых частотах, и объяснили свое разочарование тем, что существующие микроволновые устройства имеют мощность всего несколько ватт. Боуэн полез в свой сейф и произвел магнетрон резонатора номер 6. Это устройство производило импульсы мощностью около 10 кВт, в сотни раз больше, чем устройства США, а новые модели вскоре производили в десять раз больше. [43]
Это событие сломало лед, и вскоре две команды составили полный график разработки и производства всех британских образцов. В конце концов было решено, что американские компании начнут производство наборов ASV и AI 1,5 м, одновременно начав исследования новых радаров с использованием магнетрона. [43] В конечном итоге, страны-участницы Research Enterprises Limited (REL) в Торонто построят британское подразделение AVS как есть, построив новый завод для его строительства. В конечном итоге было произведено несколько тысяч единиц, в основном проданных в США. [42]
Ли свет
Несмотря на способность системы обнаруживать подводные лодки ночью, атаковать их было непросто. После определения приблизительного местоположения на бортовой решетке цель была нанесена на карту, и самолет маневрировал так, чтобы он мог начать приближаться к ней с помощью направленных вперед антенн. Они имели меньшее усиление и подбирали подводную лодку на более коротких дистанциях, поэтому существовала вероятность того, что подводная лодка сможет ускользнуть, когда они переключатся с борта на наступление. [44]
Но настоящая проблема заключалась в том, что минимальная дальность действия радара составляла в лучшем случае около 1000 ярдов; на более коротких расстояниях отражения от цели сливались с оставшимся сигналом от передатчика и становились невидимыми в электронном шуме и рассеялись от воды. К сожалению, 1000 ярдов - это слишком большое расстояние, чтобы субмарину можно было увидеть ночью визуально, за исключением идеальных условий, таких как полная луна. Та же проблема затронула и радары ИИ, но в этом случае была гораздо более серьезной из-за небольшого размера авиационных целей по сравнению с подводной лодкой или кораблем, и команда приложила значительные усилия, пытаясь решить этот «минимум». диапазон полемики ", пока безуспешно. [45]
Пока эта работа продолжалась, было введено новое решение. Хамфри де Верд Ли , кадровый офицер Королевских ВВС, пришел к этой идее после разговора с возвращающимся экипажем и изучения проблемы отключения на коротких дистанциях. Он встроил прожектор в обтекаемый контейнер с линзой, которая распределяла луч так, чтобы он покрыл область шириной несколько градусов на расстоянии 1000 ярдов (910 м), примерно под тем же углом, что и луч радара. Он будет включен, как только сигнал исчезнет на экране радара, освещая цель и позволяя визуально провести последние секунды подхода. [46]
В марте 1941 года они начали попытки приспособить его к Vickers Wellington , и после некоторых усилий он успешно пилотировался. Хотя Министерство авиации было убеждено, что эта идея работоспособна, они решили повторно использовать более старую конструкцию прожектора, известную как Turbinlite , которая изначально предназначалась для использования в аналогичной роли для ночных истребителей. Это было не так мощно, как версия Ли, но было меньше и уже было доступно в некоторых количествах. Несмотря на большие усилия, Turbinlite никогда не работал удовлетворительно. Только в конце 1941 года министерство признало это и вернулось к первоначальному проекту де Ли. Все это время он продолжал тайно разрабатывать его. [47]
Первые образцы Leigh Light начали появляться в начале лета 1942 года. Первый успех был 5 июля 1942 года, когда Веллингтон 172-й эскадрильи RAF потопил U-502 . С этого момента комбинация ASV Mk. II и Leigh light оказались чрезвычайно эффективными. К концу лета было атаковано так много подводных лодок, что уходить с базы в ночное время, ранее полностью безопасный, теперь считалось самоубийственным. Немцы были вынуждены покинуть свои базы в течение дня, чтобы они могли хотя бы увидеть атакующие самолеты и дать бой, но это оказалось немного безопаснее. [48]
Metox
Хотя Mk. II был в разгаре достижения некоторых из своих величайших успехов, в конце лета 1942 года экипажи вернулись на базу, заявив, что за хорошими обнаружениями на немецких подводных лодках последовали исчезновения кораблей по мере их приближения. Быстро было предположено, что немцы устанавливали радар-детектор на свои лодки и ныряли, когда увидели приближающийся самолет. [49] [44] Эта возможность рассматривалась в октябре 1941 года, но в то время, казалось, не было причин прекращать использование ASV. [50]
Детектор, известный как «Metox» по имени парижской компании, производившей их, был простой системой. Когда был получен импульс правильной частоты, он отправил короткий звуковой импульс в наушниках радиста. Оператор мог прислушиваться к силе и характеру сигналов, чтобы определить, приближается ли самолет. [49] [c]
Изучая статистику атак в течение 1942 года в Бискайском заливе, Королевские ВВС смогли определить, что система была впервые внедрена в июне и стала в основном универсальной к сентябрю. Сравнивая расстояние, на котором была обнаружена подводная лодка, а затем, когда она была потеряна, они подсчитали, что до 50% подводных лодок ныряли еще до того, как их заметил ASV. То, что когда-то считалось второстепенным, теперь стало серьезной проблемой. [50] Впервые с момента введения ASV потери при транспортировке снова начали расти. [51]
Эффекты были обобщены в исследовании начала 1943 года. Они показали, что до внедрения Metox самолет без радара проводил в воздухе 135 часов на каждую обнаруженную им подводную лодку, в то время как самолет с ASV видел одну на каждые 95 часов полета. С октября, когда Metox был обычным явлением, самолетам ASV требовалось 135 часов, что означает, что Metox, казалось бы, сделал ASV бесполезным. Однако время, затраченное на поиск подводной лодки без радара, также увеличилось до 245 часов, так что ASV по-прежнему был полезен. [51]
Кратковременная отсрочка действия Metox наступила в декабре 1942 года, когда британские взломщики кодов снова смогли проникнуть в Naval Enigma, и потери подводных лодок снова начали расти из-за перехвата, раскрывающего их позиции и приказы. Это было объединено с ключевой ложной информацией, подброшенной захваченным в плен британским офицером, который утверждал, что их самолет был оборудован устройством для прослушивания очень слабых сигналов, исходящих от каскада промежуточной частоты Metox. [52] Это привело к тому, что в начале 1943 года верховное командование ВМФ Германии приказало выключить Metox, что позволило Mk. II, чтобы снова стать действенным на время. [53]
Mk IIA
Еще одной попыткой улучшить характеристики системы было внедрение нового передатчика T.3140. Это произвело более чем десятикратный сигнал, в среднем 100 кВт за импульс, и, таким образом, увеличил общий диапазон и производительность. Это потребовало более мощного генератора переменного тока, а передатчик в сборе был вдвое тяжелее оригинального T.3040. [51]
Система была установлена на шести Sunderlands под названием Mark IIA весной 1943 года. Хотя система действительно демонстрировала гораздо большую дальность действия, было обнаружено, что возвратные волны с моря были также гораздо более мощными. К этому моменту Metox стал универсальным, и дополнительный сигнал дал подводным лодкам дополнительное время для предупреждения. В конечном итоге система была построена в количестве всего двенадцати единиц. [51]
Vixen
Еще одно решение проблемы Metox было реализовано в системе «Виксен». Это позволяло приглушить мощность сигнала от передатчика ASV. Тщательно рассчитав этот процесс, оператор радара мог обмануть радиста на подводной лодке, заставив думать, что самолет летит от них. Это мало повлияло на характеристики радара по мере приближения к цели, поскольку даже при меньшем количестве передаваемого сигнала уменьшение дальности более чем компенсировало любую потерю мощности из-за отключения звука. [51]
Первые испытания Vixen были проведены в июне 1943 года и в целом прошли успешно, но с некоторыми проблемами. Основная из них заключалась в том, что приглушение создавалось закороченной антенной, и по мере ее настройки нагрузка на передатчик изменялась, что приводило к изменению выходного сигнала. В конечном итоге они не были сочтены важными, и было предложено установить их на всех самолетах ASV. Однако производство не было заказано до ноября 1943 года, а первые комплекты поступили только в феврале 1944 года, когда ASV Mk. III в значительной степени взял на себя управление. Vixen не использовалась в оперативных целях. [54]
ASV Mk. III
После изобретения резонаторного магнетрона в начале 1940 года все британские силы начали разработку радаров с использованием этой системы, которая генерировала микроволны с длиной волны около 10 см. Среди них были команды Министерства авиации , которые разработали как AI, так и ASV, и теперь обратили свое внимание на AIS и ASVS, где буква S означает «сенитметрический». [55] Испытания в апреле 1941 г. первых устройств наведения против HMS Sealion показали, что они могут обнаруживать полупогруженные подводные лодки на расстоянии нескольких миль. [56]
В июне 1941 года было одобрено официальное заявление на имя директора по развитию коммуникаций (DCD, в то время находившегося в ведении Роберта Ватта ) с просьбой сформировать отдельную группу для разработки ASVS, но разработка шла медленно. Филип Ди отметил, что первый полет на «Веллингтоне» состоялся не ранее декабря, и только в январе 1942 года он отметил, что «ASV видел [небольшой корабль] Титларк на 12 милях». [56] Это привело к заключению контрактов с Ferranti и Metropolitan Vickers (Метровик) на разработку новой системы ASVS в качестве полезной бортовой системы под названием ASV Mark III. К лету 1942 года у них была готова подходящая система, хотя первые поставки не будут доступны раньше весны 1943 года [57].
На протяжении всего этого периода Хэнбери Браун был убежден, что H2S может также использоваться для борьбы с судоходством с соответствующими модификациями. Основные проблемы заключались в уменьшении размера антенны, чтобы она могла поместиться в меньшем самолете Coastal Command, и модификации антенны для передачи сигнала дальше вперед, а не вниз, в соответствии с самолетом, летящим на высоте 2 000 футов (610 м), а не 20 000 футов. (6,1 км) высота. Он продолжил работу над этим проектом с основными разработчиками H2S, EMI. [58] В конце 1942 года версия ASVS Mark III была отменена, и версия на основе H2S была заказана в производство. [57]
После серьезной неразберихи и спора между прибрежным командованием и бомбардировочным командованием ASV Mk. III начали прибывать весной 1943 года, и после нескольких довольно разочаровывающих вылетов в марте «Веллингтоны» начали успешные атаки в конце того же месяца. [59] Это был тот же период, когда появилось несколько новых противолодочных технологий, и с апреля по июль они в совокупности привели к огромным потерям для флота подводных лодок. К концу июня потери при транспортировке грузов от атак подводных лодок упали почти до нуля. [60]
Поскольку поставки Mk. III улучшенный, Mk. II-укомплектованные самолеты отправлялись на второстепенные театры военных действий, где отслужили войну. Примеры с оригинальными дипольными антеннами находились в эксплуатации только в 1943 году, к тому времени они были известны как SRASV, что означает «ближний радиус действия». [12]
Описание
Отличия Mk. я
Модель Mk. Я и Мк. II были в целом похожи электронно, но различались по частоте работы и корпусу. Основное отличие заключалось в том, что Mk. Приемник и дисплей были упакованы в одну большую коробку, а это означало, что при возникновении проблем с какой-либо из частей приходилось заменять весь блок. [28] Сигналы также были немного другими, с Mk. Я производил ту же мощность 7 кВт, но с шириной импульса 1,5 мкс и частотой повторения импульсов 1200 Гц. [13]
Остальная часть этого раздела относится к Mk. II.
Сигналы
Модель Mk. II работал на частоте 176 МГц ± 5 МГц. Он посылал импульсы длительностью около 2,5 мкс 400 раз в секунду. Пиковая мощность составила около 7 кВт. Сигналы отправлялись через вращающийся переключатель, который чередовался с каждым импульсом, отправляя и получая сигнал с обеих сторон самолета. Сигналы возвращались через полосовой усилитель Пая, и каждый второй импульс электрически инвертировался. [12]
Антенны
Первоначальные антенны ближнего действия состояли из униполей приемника, простирающихся горизонтально с обеих сторон носовой части самолета. Позади них были передатчики, похожие на униполь, но с отражателем. [12]
Антенны дальнего действия были в двух комплектах. Передатчик представлял собой один Яги, выходящий из носа, и два Яги приемника, обычно под крыльями, расположенные под углом примерно 15 градусов. Бортовая решетка обычно состояла из занавеса Sterba, идущего назад вдоль верхней части фюзеляжа самолета, с наборами диполей, спускавшимися по бокам фюзеляжа. [12]
Механический
Полная система состояла из нескольких отдельных ящиков, которые можно было легко снять для обслуживания. Основные блоки, в которых установлены передатчик типа 3040 (T.3040) производства EKCO [61], приемник производства Pye или EKCO [62] и «индикаторные блоки» типа 6 или 96, ЭЛТ. [63]
Были использованы два приемника: первый был R.3039 с желудевыми клапанами VR95, а более поздний R.3084 с пентодами VR136 и триодами VR137. И Pye, и EKCO построили обе версии, и между ними был ряд незначительных отличий. EKCO включает выход для записывающего устройства и несколько других изменений. [62]
Позже был представлен коммутационный блок, Aerial Coupling Box Type 8, который позволял переключать одну антенну с передатчика на приемник. Это использовалось на небольших самолетах, таких как Fairey Barracuda , что упростило установку. [64]
Отображение и интерпретация
Выходной сигнал приемника отправлялся на дисплей A-scope с генератором временной развертки, тянущим луч вертикально снизу вверх. Принятые сигналы будут отклонять луч влево или вправо в зависимости от того, какая антенна была активна в то время. Оператор сравнил длину метки с обеих сторон, чтобы определить, какая из них выглядела больше, а затем использовал систему внутренней связи, чтобы сказать пилоту, чтобы он исправился в правильном направлении. [12]
Было значительное желание позволить системе иметь второй дисплей перед пилотом, чтобы они могли ориентироваться напрямую, без словесных инструкций оператора радара. Однако, несмотря на значительные усилия с 1940 по 1943 год, они не смогли создать версию, которую пилот мог бы видеть днем, но не ослеплял бы их ночью. В конце концов, они отказались от идеи в пользу обучения операторов давать стандартные инструкции. [63]
Представление
Боевая история Mk. II был тщательно изучен, и была собрана подробная статистика по его характеристикам. В условиях эксплуатации против подводных лодок, находящихся на поверхности, оригинальные антенны SRASV в среднем обеспечивали дальность действия 9,0 км при полете на высоте 2000 футов. Передние антенны LRASV улучшились до 6,3 миль (10,1 км), в то время как бортовая решетка увеличила это значение до 6,9 миль (11,1 км). [65] Было обнаружено, что полеты на малых высотах уменьшают дальность обнаружения, но также уменьшают количество помех. [44]
Производство
По словам Боуэна, производство Mk. I и II составили 24 600 единиц: [66]
Упорядоченный | Компания | Версия | Общее |
---|---|---|---|
1939 г. | ЭККО и Пай | Марк I | 300 |
1940 г. | ЭККО и Пай | Марк II | 3000 |
1941 г. | ЭККО и Пай | Марк II | 3000 |
Исследовательские предприятия (Канада) | Марк II | 10 000 | |
Philco (США) | Марк II | 7 000 | |
PMG Research (Австралия) | Марк II | 1,300 |
Некоторые из этих единиц были перенаправлены на флот как Type 286 и в армию в качестве основы для их радаров Searchlight Control . [66]
Заметки
- ↑ Первые немецкие авиадесантные установки прибыли только в 1941 году.
- ↑ U-71 был запущен 31 октября 1940 года и некоторое время находился в районе Киля. У него остается мало времени, чтобы перебраться в Бискайский остров до того, как на него напали. Была бы полезна дополнительная проверка.
- ^ Утверждается, что оператор будет искать изменения в частоте повторения импульсов, но существующие ссылки предполагают, что ASV не имеет этой функции. Скорее всего, это относится к изменению, когда самолет переключился с бортовой решетки на передние антенны, поскольку это удвоило бы количество импульсов, окрашивающих подводную лодку, пока она находилась примерно перед самолетом и была видна обоим. антенны. Это будет означать, что самолет приближается, а не просто сканирует область.
Рекомендации
Цитаты
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 30.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 31.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 32.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , pp. 33–35.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 39.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , pp. 37–38.
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 38.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 38-39.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 41.
- ^ a b c Bowen 1998 , стр. 45.
- ^ Смит и др. 1985 , стр. 360.
- ^ Б с д е е ватт 2018 года , стр. 2-5.
- ^ a b Ватт 2018 , стр. 2-2.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 51.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 76.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , pp. 76–77.
- ^ а б в г Боуэн 1998 , стр. 77.
- ^ а б в Ватт 2018 , стр. 2-1.
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 78.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 81.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 87.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 89.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , pp. 89–90.
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 90.
- ^ a b c Bowen 1998 , стр. 95.
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 99.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-2, 2-3.
- ^ а б в г Ватт 2018 , стр. 2-3.
- ^ а б Хэнбери Браун 1991 , стр. 51–52.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-4.
- ^ "Электронное оборудование, ASV (радар воздух-поверхность судна) Mk II" . Императорский военный музей .
- ^ Хоран, Марк. «С храбростью и решимостью; история торпедирования« Бисмарка »» . Архивировано из оригинала на 1 декабря 2007 года . Проверено 28 июня 2019 .
- Перейти ↑ Bowen 1998 , p. 101.
- ^ Стотт, Ян Г. (1971). Рыба-меч Fairey Mks. I-IV: Самолет в профиле 212 . Публикации профиля. п. 38.
- ^ a b c Хэнбери Браун 1991 , стр. 51.
- ^ Ханбери Brown 1991 , р. 52.
- Перейти ↑ Zimmerman 1996 , p. 40.
- Перейти ↑ Zimmerman 1996 , p. 58.
- Перейти ↑ Zimmerman 1996 , p. 67-89.
- Перейти ↑ Zimmerman 1996 , p. 158.
- ^ Миддлтон 1981 , стр. 96.
- ^ а б Миддлтон 1981 , стр. 97.
- ^ а б Миддлтон 1981 , стр. 140.
- ^ а б в Ватт 2018 , стр. 2-20.
- ^ Ханбери Brown 1991 , р. 59.
- ^ Джонсон 1978 , стр. 215.
- ^ Джонсон 1978 , стр. 216.
- ^ Джонсон 1978 , стр. 220-237.
- ^ a b Джонсон 1978 , стр. 218.
- ^ a b Ватт 2018 , стр. 2-21.
- ^ а б в г д Ватт 2018 , стр. 2-22.
- ^ Джонсон 1978 , стр. 239.
- ^ Рэтклифф, Ребекка Энн (2006). Заблуждения интеллекта: Enigma, Ultra и конец безопасных шифров . Издательство Кембриджского университета. п. 146. ISBN. 9780521855228.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-24.
- ^ Роу 2015 , стр. 159.
- ^ а б Ловелл 1991 , стр. 157.
- ^ a b Ватт 2018 , стр. 3-3.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 159.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 161.
- Перейти ↑ Lovell 1991 , p. 163.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-10.
- ^ a b Ватт 2018 , стр. 2-13.
- ^ a b Ватт 2018 , стр. 2-15.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-17.
- Перейти ↑ Watts 2018 , p. 2-19.
- ^ а б Боуэн 1998 , стр. 209.
Библиография
- Боуэн, Эдвард Джордж (1998). Радарные дни . CRC Press. ISBN 9780750305860.
- Хэнбери Браун, Роберт (1991). Боффин: личная история первых дней радаров, радиоастрономии и квантовой оптики . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780750301305.
- Джонсон, Брайан (1978). Тайная война . Ручка и меч военная классика. ISBN -9781844151028.
- Ловелл, Бернард (1991). Эхо войны: история радара H2S . CRC Press. ISBN 9780852743171.
- Миддлтон, У. Э. Ноулз (1981). Разработка радара в Канаде: Радио-отделение Национального исследовательского совета . Издательство Университета Уилфрида Лорье. п. 107 . ISBN 9780889201064.
- Роу, AP (2015). Одна история радара . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781107494794.
- Смит, РА; Ханбери-Браун, Роберт; Mold, AJ; Ward, AG; Уокер, BA (октябрь 1985 г.). «АСВ: обнаружение надводных кораблей с помощью бортовой РЛС». НВО судопроизводство . 132 (6): 359–384. DOI : 10.1049 / IP-а-1.1985.0071 .
- Уоттс, Саймон (август 2018). Радиолокационная станция морского наблюдения: Том 1 . Морган и Клейпул. ISBN 9781643270661.
- Циммерман, Дэвид (1996). Совершенно секретный обмен: миссия Тизарда и научная война . McGill-Queen's Press. ISBN 9780773514010.
Другие материалы
- Воздушно-надводное судно дальнего действия [радар] R3 , учебный фильм RAF на LRASV
- РЛС класса "воздух-надводные суда" (ASV) , введение RAF в ASV
- ACD 2005; Руководство ASV Mk. II (AUST) , Руководство по эксплуатации ASV Королевских ВВС Австралии