Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из GH (навигация) )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Gee-H , иногда обозначаемая как GH или GEE-H , была радионавигационной системой, разработанной Великобританией во время Второй мировой войны для помощи бомбардировочному командованию Королевских ВВС . Название относится к использованию системой более раннего оборудования Gee , а также к использованию в ней «принципа H» или «принципа двойного радиуса действия» для определения местоположения. [1] Его официальное название было AMES Type 100 .

Gee-H использовался, чтобы заменить систему бомбометания гобоя, которая работала в аналогичном направлении. Измеряя и сохраняя фиксированное расстояние до радиостанции, бомбардировщик мог перемещаться по дуге в небе. Бомбы были сброшены, когда они достигли установленного расстояния от второй станции. Основное различие между Oboe и Gee-H заключалось в расположении оборудования; Oboe использовал очень большие дисплеи на наземных станциях для очень точных измерений, но мог одновременно управлять только одним самолетом. Gee-H использовал гораздо меньшее оборудование на борту самолета и был несколько менее точным, но мог управлять до 80 самолетов за раз.

Gee-H поступил на вооружение в октябре 1943 года и впервые успешно использовался в ноябре против сталелитейного завода Mannesmann в Дюссельдорфе ночью 1/2 ноября, когда около половины комплектов вышли из строя, оставив только 15 самолетов для бомбардировки завода. Gee-H оставался в эксплуатации на протяжении всей войны, хотя и подвергался значительным помехам со стороны немцев. Он также оставался стандартным оборудованием послевоенных самолетов RAF, таких как English Electric Canberra .

Gee-H был адаптирован RCA в систему SHORAN военного времени США с повышенной точностью. Та же основная концепция остается широко распространенной и сегодня в качестве гражданской системы DME .

История развития [ править ]

Навигация для измерения расстояния [ править ]

Для определения вашего местоположения в 2D-пространстве требуется два измерения угла или диапазона - два измерения угла, два измерения расстояния или один угол и одно расстояние. Ранняя радионавигация, как правило, основывалась на проведении двух угловых измерений с помощью радиопеленгаторов , но они были точны только до нескольких градусов и обеспечивали ограниченную точность порядка десятков миль. Разработке систем на основе дальности пришлось ждать, пока не станет возможным изобретение точного измерения времени радиосигналов, которое произошло в результате разработки радара . [2]

Люфтваффе вел использование дистанционного измерения радионавигационных систем с их Y-Gerät системой в 1941 году Y-Gerät использовала один Knickebein -кака луча для управления бомбардировщиком в правильном направлении, и бортовой ретранслятор для измерения расстояний. С наземной станции периодически отправлялся специальный сигнал, и при приеме транспондер отправлял ответный импульс после известной задержки. Оператор на земле использовал осциллограф, чтобы измерить время между трансляцией и приемом, и вычислил расстояние аналогично обычным радиолокационным системам. Затем он передал эту информацию бомбардировщику голосом, сообщив им, когда следует сбросить бомбы. [3]

Обратной стороной лучевой системы навигации является то, что лучи не могут быть точно сфокусированы и на практике имеют веерообразную форму, расширяясь с увеличением расстояния от радиовещательной компании. Это означает, что их точность уменьшается с увеличением дальности. [4] Измерения расстояния зависят только от точности оборудования и не зависят от дальности. Это означает, что их точность составляет фиксированный процент от измерения и поэтому линейна с диапазоном. Можно использовать два таких измерений , чтобы обеспечить расположение затруднительное , но такие системы , как правило , сложны в использовании, так как они требуют два измерения дальности , которые будут сделаны в быстрой последовательности, в то время как самолет движется. [5]

Гобой [ править ]

Министерство авиации разработало измерение расстояния системы , известную как гобой , который первый начал достигнув Pathfinder Силу в конце 1941 г. и был экспериментально использован в 1942 году гобой избежать проблем , связанные с двумя измерений расстояния, используя только один за один раз.

Перед миссией было измерено расстояние от одной из станций гобоя до цели, и дуга этого радиуса была нарисована на обычной навигационной карте. Например, расстояние между станцией гобоев возле Вальмера и целью в Дюссельдорфе будет около 235 миль (378 км), поэтому вокруг станции будет нарисована дуга с радиусом 235 миль, проходящая через Дюссельдорф. [6] Теперь будет рассчитана "дальность" сбрасываемых бомб. Дальность - это расстояние между точкой взрыва бомбы и точкой падения. Для полетов на высоте около 20000 футов дальность полета обычно составляет порядка 2,4 км для высокоскоростного самолета, такого как de Havilland Mosquito.. Затем разработчики миссии вычисляли местоположение вдоль этой дуги, где должны были быть сброшены бомбы, чтобы поразить цель. Этот расчет, выполняемый на земле, может занять столько времени, сколько потребуется, позволяя учитывать ветер, атмосферное давление, даже крошечную центробежную силу, создаваемую самолетом, движущимся по кривой радиуса 235 миль. [6]

Во время миссии бомбардировщик летел бы близко к одному или другому концу дуги, используя любые средства навигации, включая точный счет . Когда они были рядом с заранее оговоренным местоположением, был активирован транспондер, и станция для гобоя измерила их текущее расстояние. Затем эта "кошачья" станция будет посылать тональный радиосигнал из точек или тире, позволяя пилоту корректировать свой путь так, чтобы они находились точно на правильном расстоянии, и в этот момент они будут издавать устойчивый тональный сигнал " равносигнальный ". [6] Операторы продолжали бы наблюдать за положением самолета, посылая корректирующие сигналы по мере необходимости, чтобы пилот мог продолжать корректировать свой путь по дуге.

Между тем вторая станция также измеряла расстояние до бомбардировщика. Эта станция была оборудована значением дальности действия бомбы, рассчитанным ранее, и использовала это для расчета расстояния между их станцией и бомбардировщиком в точке, где должны были быть сброшены бомбы. Когда эта мышь увидела, что бомбардировщик приближается к точке сброса, она послала серию сигналов кода Морзе, чтобы сообщить пилоту о приближении точки сброса. В нужный момент он отправит еще один сигнал Морзе, который автоматически сбросит бомбы. [6]

Основным ограничением Гобоя было то, что он мог использоваться только одним самолетом за раз. Поскольку бомбардировщику потребовалось около 10 минут, чтобы правильно расположиться вдоль дуги, эта задержка означала, что систему нельзя было использовать для большого налета с участием нескольких самолетов подряд. Вместо этого гобой использовался для наведения самолетов- указателей цели следопыта, давая основным силам бомбардировщиков точную точку прицеливания в любую погоду. С другой стороны, гобой иногда использовался для атак на точечные цели одиночными самолетами или небольшими количествами, сбрасывающими одну за другой. В ходе испытаний при дневном свете в хорошую погоду гобой продемонстрировал более высокую точность, чем оптические прицелы. [7]

Новый подход [ править ]

Гобой был ограничен одним самолетом, потому что бортовой транспондер отправлял импульсы каждый раз, когда наземные станции запрашивали их. Если более одного самолета включат свой гобой, наземные станции начнут получать несколько возвратных импульсов для каждого запроса, без возможности их различить.

Одно из решений этой проблемы - заставить каждую станцию ​​гобоя посылать немного другой сигнал, обычно путем изменения огибающей сигнала, который она передает на самолет. Подобные станции с разными модификациями сигнала могут быть расположены по всей Великобритании, так что все они видны самолету над Германией. Самолет, который включает свой транспондер, будет получать и повторно передавать сигналы от всех из них. Хотя все наземные станции будут принимать все сигналы, они могут выбрать свой собственный, ища свой уникальный сигнал. Это изменение позволяет нескольким станциям для гобоев работать одновременно, хотя это не помогает, если несколько самолетов включают свой транспондер.

Теперь подумайте о том, чтобы поменять местами передатчики и приемники , чтобы приемник находился на летательном аппарате, а передатчик - на земле. Теперь каждый самолет генерирует различный образец сигнала, и операторы самолета могут искать свой собственный сигнал и игнорировать другие. Любое количество самолетов может использовать одну и ту же станцию ​​одновременно. Пока наземная станция оборудована для быстрого переключения сигналов и самолет не запрашивает слишком часто, вероятность того, что несколько самолетов запросят станцию ​​одновременно, мала. Это основная концепция Gee-H. [8]

Джи-Х [ править ]

Командир GH Авро Ланкастер B Mark III из 467-й эскадрильи RAAF начинает свой взлет в RAF Waddington , август 1944 г.

Первой радионавигационной системой, которую эксплуатировало бомбардировочное командование, была Джи . Это работало путем отправки двух импульсов с известной синхронизацией от наземных станций, которые были захвачены самолетом и считаны на осциллографе . Время между передачами не было фиксированным и варьировалось от станции к станции, поэтому оборудование бомбардировщика имело систему, которая позволяла ему приспосабливаться к этому. [9]

Приемник имел гетеродин, обеспечивающий настраиваемый генератор временной развертки. При первом включении приемника импульсы от наземной станции перемещались по дисплею, потому что две временные базы не были синхронизированы. Затем оператор настраивал свой генератор до тех пор, пока импульсы не переставали двигаться, а это означало, что гетеродин теперь имел точно такую ​​же частоту импульсов, что и на наземной станции. Приемник имел две укомплектованные системы этого типа, что позволяло оператору принимать сигналы от двух станций, легко сравнивать их и проводить одновременные измерения. [9]

Чтобы быстро внедрить новую конструкцию, было решено повторно использовать как можно больше оборудования Gee. Джи уже включил дисплей осциллографа и блок приемника, поэтому все, что было необходимо, это блок вещания, который запускал бы приемопередатчик наземной станции. Он был разработан для работы на тех же частотах, что и Gee, так что можно было использовать существующее оборудование приемника и дисплея в бомбардировщиках. [5]

Новый передатчик отправлял импульсы примерно 100 раз в секунду. Хронометраж импульсов немного опережал или отставал от 100 импульсов в секунду. Это означало, что каждый самолет имел немного другое время. Тот же сигнал был также отправлен на дисплейный блок Gee, чтобы запустить луч дисплея, перемещающийся по лицевой стороне дисплея, вместо использования вручную настроенного генератора Gee. Таким образом, полученные сигналы, у которых не было одинаковой синхронизации между импульсами, будут перемещаться в ту или иную сторону, точно так же, как неправильно настроенный Джи. Только сигналы, исходящие от собственного передатчика самолета, будут выстраиваться на дисплее и оставаться неподвижными. Эта преднамеренная корректировка времени была известна как «дрожание». [5]

Задержка от оригинального Gee все еще использовалась, но была изменена. Во время работы навигатор сначала устанавливал задержку верхнего следа на дисплее Gee на известную цифру, которая соответствовала радиусу дуги, по которой они хотели лететь. Это переместит «метку» от местного передатчика вдоль лицевой стороны дисплея. Полученные сигналы затем будут инвертированы и отправлены на дисплей. Затем штурман мог направить пилота на правильный путь, давая указания, пока верхняя и нижняя точки не совпадают. То же самое было сделано для второго канала, установив для него заранее рассчитанный диапазон, на который должны быть сброшены бомбы. Поскольку они находились на одинаковом расстоянии от одной станции, оператору приходилось проверять это только периодически,наблюдая за постоянно движущимся нижним следом, пока активная метка медленно перемещается по дисплею к метке таймера, пока они не перекрываются и не сбрасываются бомбы.[10]

Время, затраченное трансивером на прием импульса, отправку ответа и возврат в состояние приема, составило около 100 микросекунд. При синхронизации импульсов около 100 в секунду приемопередатчик будет занят в течение 10 мс из каждой секунды, отвечая на сигналы от любого одного самолета. Это оставит 990 мс для ответа другим самолетам, что дает теоретическую пропускную способность 100 самолетов. На практике из-за "дрожания" от 70 до 80 самолетов могли использовать станцию ​​одновременно. [10]

У системы было дополнительное преимущество: каждый самолет выбирал свое время, что затрудняло постановку помех. В большинстве импульсных навигационных систем, таких как Gee и Y-Gerät, относительно легко заглушить систему, просто посылая дополнительные импульсы на той же частоте, загромождая дисплей и затрудняя считывание сигнала оператором. Британцы использовали эту технику с большим успехом против Y-Gerät, а немцы ответили милостью Джи. К концу войны Джи был вообще бесполезен для бомбардировок и использовался в основном в качестве навигационного средства при возвращении в Англию. [11]

В случае с Gee-H каждый самолет имел уникальное время. Чтобы заглушить приемник, глушитель также должен иметь аналогичные временные характеристики. Но поскольку один сигнал может использоваться десятками самолетов, потребуются десятки генераторов помех, настроенных на несколько разное время. А так как были десятки приемопередатчиков, много неиспользуемых ложных сигналов, проблема глушения была значительно более сложной. [11]

Поскольку система Gee-H использовала оборудование Gee, отключение передатчика допроса превратило его обратно в нормальное устройство Gee. В типичной миссии набор будет использоваться в режиме Gee, когда покидает Англию и формируется в поток бомбардировщиков , переключает его в режим Gee-H во время миссии, а затем снова возвращается в режим Gee на обратном полете для поиска своей авиабазы . Поскольку Gee можно было непосредственно прочитать на карте, он был чрезвычайно полезен для общей навигации, в то время как Gee-H практически использовался только для навигации к одному месту. [11]

Основная ошибка Gee-H была также побочным эффектом использования оборудования Gee; использование более высокой частоты позволило бы получить более узкую огибающую, что позволило бы более точные измерения времени и, таким образом, повысить точность. Кроме того, поскольку для измерений в системе использовался небольшой осциллограф Джи, установленный на бомбардировщике, он не имел такой же визуальной точности, как Oboe, который использовал 12-дюймовые осциллографы, разработанные специально для этой цели. Gee-H достиг точности около 150 ярдов на 300 милях [5], в то время как Гобой был хорош на расстоянии около 50 ярдов. Как и все системы на базе VHF и UHF, Gee-H была ограничена расстояниями вне прямой видимости , в данном случае ограничивая их примерно 300 милями.

Джи-Х был ключом к операции «Глиммер» , отвлекающей «атаке» во время операции «Оверлорд», которая отвлекла и сковала немецкую оборону в Кале, в то время как реальный флот вторжения находился в 200 милях от Нормандии. Бомбардировщики 218-й эскадрильи, оснащенные «Джи-Н», летели низко, по узким кругам, сбрасывая «Окно» (чафф) на небольшие корабли, оборудованные радиолокационными транспондерами, чтобы обмануть немецкие радары, что они были основным флотом вторжения. [12]

Обозначения Министерства авиации [ править ]

  • Gee-H Mk. I - Бортовая радиоустановка (ARI) 5525
  • Gee-H Mk. II - ARI 5597
  • Gee-H Mk. II (тропический) - ARI 5696

См. Также [ править ]

  • Битва лучей
  • Луч Лоренца
  • Гобой (навигация)
  • Список оборудования радиоэлектронной борьбы Второй мировой войны

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Тернер и Робертс , стр. 16.
  2. ^ Proc 2001 .
  3. ↑ Грег Гебель, «Битва лучей: Y-GERAET» , The Wizard War: WW2 & The Origins Of Radar , 1 марта 2011 г.
  4. ^ Браун 1999 , стр. 288.
  5. ^ а б в г Хэй 1960 , стр. 250.
  6. ^ а б в г Хэй 1960 , стр. 257.
  7. ^ Браун 1999 , стр. 302.
  8. ^ Hubregt Visser, "Основы антенных решеток и фазированных решеток " , John Wiley and Sons, 2006, p. 65
  9. ^ а б Хэй 1960 , стр. 249.
  10. ^ а б Хэй 1960 , стр. 251.
  11. ^ a b c Хей 1960 , стр. 252.
  12. ↑ Фриман Дайсон,бомбардировочная команда "Отказ разведки" ИЛИ

Библиография [ править ]

  • Хей, JD (1960). «Джи-Н - AMES 100» . Учебник по радио, Том 7, Радиолокационные методы .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Тернер, Л .; Робертс, A. Серия радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, V3, Радиолокационные маяки . Массачусетский технологический институт.
  • Браун, Луи (1999). Радиолокационная история Второй мировой войны: технические и военные императивы . CRC Press.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Джерри Прок, "Система GEE" , 14 января 2001 г.
    • По материалам WF Blanchard, "The Journal of Navigation - Chapter 4", Royal Institute of Navigation; Том 44, номер 3 (сентябрь 1991)

Внешние ссылки [ править ]

  • Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института - Серия 3 - Радиомаяки - стр. 16