Луч Лоренца был радионавигационной системой слепой посадки , разработанной C. Lorenz AG в Берлине для посадки в плохую погоду. [1] Первая экспериментальная система была установлена в 1932 году в аэропорту Берлин-Темпельхоф-Сентрал и была продемонстрирована на Международной конференции по воздушному сообщению в январе 1933 года. Дальнейшие усовершенствования системы были приняты во время встреч в ноябре 1933 года и сентябре 1934 года. К 1937 году в дополнение к немецким аэропортам система Лоренца использовалась в Европе, например, в Лондоне, Париже, Милане, Стокгольме, Варшаве, Вене и Цюрихе, а также на международном уровне в Японии и России, с дополнительными системами в стадии подготовки в Австралии, Южной Америке и Южной Африке. [1] Компания Lorenz называла ее просто Ultrakurzwellen-Landefunkfeuer , что по-немецки означает «ультракоротковолновый посадочный радиомаяк» или LFF . В Великобритании она была известна как Standard Beam Approach (SBA). [2]
До начала Второй мировой войны немцы развернули систему на многих аэродромах Люфтваффе в Германии и за ее пределами и оснастили большинство своих бомбардировщиков радиооборудованием, необходимым для ее использования. Она также была адаптирована в версии с гораздо более узкими и дальнобойными лучами, которые использовались для наведения бомбардировщиков на заданиях над Британией под названием Knickebein и X-Gerät .
Лучевая навигация обеспечивает единую линию в пространстве, что делает ее полезной для посадки или навигации по маршруту, но не как навигационная система общего назначения, которая позволяет приемнику определять свое местоположение. Это привело к вращающейся версии той же системы для воздушной навигации, известной как Elektra , которая позволяла определять «местоположение» посредством синхронизации. Дальнейшее развитие привело к созданию системы, которая работала на очень больших расстояниях, сотни или тысячи километров, известной как Sonne (или часто Elektra-Sonnen ), которая позволяла самолетам и подводным лодкам устанавливать местоположение далеко в Атлантике. Британцы захватили приемники и карты Sonne и начали использовать их для своей собственной навигации под названием Consol .
Вскоре после войны система начала заменяться современными системами посадки по приборам , которые обеспечивают как горизонтальное позиционирование, как LFF, так и вертикальное позиционирование и маркеры расстояния. Некоторые системы LFF продолжали использоваться, а самая долгоживущая из них находилась на базе ВВС Тернхилл и не выходила из эксплуатации до 1960 года.
Система навигации слепого захода на посадку была разработана в 1932 году доктором Эрнстом Крамаром из компании Lorenz. [3] Она была принята Deutsche Lufthansa в 1934 году и продавалась по всему миру. [4] Компания Lorenz была основана в 1880 году Карлом Лоренцем и в настоящее время является частью ITT .
Лоренц использовал один радиопередатчик на частоте 33,3 МГц ( нем . Anflugfunkfeuer , дословно «радиомаяк приближения») и три антенны, расположенные в линию параллельно концу взлетно-посадочной полосы . Центральная антенна всегда была включена, в то время как две другие замыкались механическим поворотным переключателем, поворачиваемым простым двигателем. Это приводило к образованию «почки» в форме вещательного рисунка, центрированного на одной из двух «боковых» антенн в зависимости от того, какая антенна была закорочена. Контакты на переключателе были установлены таким образом, что одна антенна была закорочена на время, чтобы считаться «точкой» оператором азбуки Морзе, а другая — «тире». Сигнал мог быть обнаружен на некотором расстоянии от конца взлетно-посадочной полосы, вплоть до 30 км. Лоренц получал более острый луч, чем мог бы создать антенный массив с двумя лепестками сигнала. [5]
Пилот, приближающийся к взлетно-посадочной полосе, настраивал радио на частоту вещания и слушал сигнал. Если он слышал серию точек, он знал, что он отклонился от центральной линии взлетно-посадочной полосы влево ( сектор точек ) и должен был повернуть направо, чтобы выровняться с взлетно-посадочной полосой. Если он был справа, он слышал серию тире ( сектор тире ) и поворачивал налево. Ключом к работе системы была область посередине, где два сигнала накладывались друг на друга. Точки одного сигнала «заполняли» тире другого, в результате чего получался устойчивый тон, известный как экви-сигнал . Корректируя свой путь до тех пор, пока он не слышал экви-сигнал, пилот мог выровнять свой самолет с взлетно-посадочной полосой для посадки.
Также использовались два небольших маркерных маяка : один в 300 м от конца взлетно-посадочной полосы, HEZ ( нем . Haupteinflugzeichen , дословно «главный сигнал захода на посадку»), и другой в 3 км, VEZ ( нем . Voreinflugzeichen , дословно «предварительный сигнал захода на посадку»), оба передавались на частоте 38 МГц и модулировались на частотах 1700 и 700 Гц соответственно. Эти сигналы передавались прямо вверх и кратковременно слышались, когда самолет пролетал над ними. Чтобы приблизиться к взлетно-посадочной полосе, пилот должен был подняться на указанную высоту, а затем использовать основные направляющие сигналы, чтобы выровняться с взлетно-посадочной полосой, и начать полет к ней. Когда он пролетал над , он начинал снижаться по стандартной глиссаде , продолжая приземляться или прекращая полет в , в зависимости от того, мог ли он видеть взлетно-посадочную полосу или нет.
Лоренц мог вести самолет по прямой с относительно высокой точностью, достаточной для того, чтобы самолет мог визуально найти взлетно-посадочную полосу во всех условиях, кроме самых плохих. Однако это требовало довольно постоянного контроля радио со стороны пилота, которому часто также поручали общаться с местной вышкой управления . Чтобы облегчить нагрузку, Лоренц позже ввел индикатор в кабине, который мог слушать сигналы и отображать направление к центральной линии взлетно-посадочной полосы в виде стрелки, указывающей пилоту, в каком направлении поворачивать. Индикатор также включал две неоновые лампы для индикации того, когда самолет пересекал каждый из маркерных маяков. Более поздние производные системы имели сигналы одинаковой длины в схеме «влево-вправо-тишина» для работы визуального индикатора в кабине.
Система Лоренца была похожа на систему Даймонда-Данмора , разработанную Бюро стандартов США в начале 1930-х годов. [6]
Во время Второй мировой войны принцип луча Лоренца использовался немецкими Люфтваффе в качестве основы для ряда средств слепого бомбометания, в частности Knickebein («кривая нога») и X-Gerät («X-аппарат»), в их бомбардировке английских городов зимой 1940/41 года. Knickebein был очень похож на LFF, его лишь немного модифицировали, чтобы он был более направленным и работал на гораздо большем расстоянии. Использование тех же частот позволяло их бомбардировщикам использовать уже установленные приемники LFF, хотя для точного определения местоположения требовался второй приемник.
X -Gerät включал в себя поперечные лучи с одинаковыми характеристиками, но на разных частотах, которые позволяли пилоту рассчитывать свою скорость (по времени между пересечением переднего перекрестного сигнала и пересечением главного перекрестного сигнала), а также указывали, когда ему следует сбросить полезную нагрузку. Расчет производился механическим компьютером. Лоренц модифицировал эту систему, чтобы создать боковую систему наведения Viktoria/Hawaii для ракеты V-2 .
Когда британцы обнаружили существование системы «Knickebein», они быстро ее заглушили, однако «X-Gerät» не удалось успешно заглушить в течение довольно долгого времени. Более поздним нововведением немцев стала модификация «Baedeker» или «Taub», которая использовала сверхзвуковую модуляцию. Она была так быстро заглушена, что немцы практически отказались от использования систем лучевой бомбардировки, за исключением «FuGe 25A», которая работала в течение короткого времени к концу операции Steinbock , известной как «Baby Blitz».
Еще одним эксплуатационным недостатком системы было то, что бомбардировщикам приходилось следовать по фиксированному курсу между станцией передатчика луча и целью; как только луч обнаруживался, знание курса делало защитные меры более эффективными. [7]
«Sonne» (англ. «Sun») — производное от «Lorenz», использовавшееся Люфтваффе для дальней навигации над Атлантикой с использованием передатчиков в оккупированной Европе и еще одного в нейтральной Испании, и после того, как его существование было обнаружено британцами, под руководством Р. В. Джонса ему разрешили продолжать использоваться без помех, поскольку считалось, что он на самом деле более полезен для Берегового командования Королевских ВВС, чем для немцев. В британском использовании немецкая система называлась «Consol», и она оставалась незаблокированной в течение всего периода войны.
Разработанная немцами во время войны версия с большим радиусом действия использовалась многими странами в гражданских целях после войны, в основном под английским названием Consol. Передатчики были установлены в США, Великобритании и СССР.
Причина, по которой был необходим принцип луча Лоренца с его перекрывающимися лучами, заключалась в том, что резкость луча увеличивается примерно логарифмически с длиной антенной решетки, с помощью которой он генерируется. Действует закон убывающей доходности , так что для достижения резкости, достигаемой системой Лоренца с одним лучом (шириной примерно 1 миля на расстоянии двухсот миль), потребовалась бы решетка непомерных размеров.