Green Satin , также известная как ARI 5851 , была доплеровской радиолокационной системой, разработанной Королевскими ВВС в качестве средства воздушной навигации . Система обеспечивала прямые измерения скорости и направления дрейфа, и тем самым позволяла точно рассчитать ветер на высоте. Затем эти значения передавались в систему навигации и бомбометания .
Первоначально он был указан в 1949 году как OR.3015 для бомбардировщика English Electric Canberra . Первые образцы прибыли в 1953 году, [1] и вскоре он был установлен на вооружение. Впоследствии он использовался на флоте бомбардировщиков V. Он оставался в использовании на бомбардировщиках V-типа до Avro Vulcans 1969 года, когда его заменил Decca 73. Handley Page Victors, возможно, использовали его до тех пор, пока не прекратили службу в 1993 году.
Название происходит от эпохи, когда Министерство снабжения использовало случайные комбинации цветов и кодовых слов , чтобы их кодовые названия не были слишком буквальными. Версия, известная как Blue Silk с более низкими пределами максимальной скорости, использовалась в некоторых марках самолетов Canberra и Королевского флота .
В аэронавигации есть шесть величин, представляющих интерес: воздушная скорость, курс (угол компаса, на который указывает нос), путевая скорость, курс (угол компаса фактического движения), скорость ветра и направление ветра. Используя любые четыре из этих значений и базовое сложение векторов , другие значения могут быть определены с помощью треугольника ветра . После определения траекторию самолета можно точно рассчитать с помощью счисления по сравнению с исходной фиксированной точкой.
Скорость полета и направление можно измерить с достаточной степенью точности, используя бортовые измерения, а именно указатель скорости полета и гирокомпас . Поскольку самолет летит в воздушной массе, невозможно напрямую измерить значения ветра, поэтому их определение должно выполняться со ссылкой на какое-то внешнее измерение. На протяжении большей части истории воздушной навигации это достигалось с помощью процесса обратного счисления , измерения времени прохождения объектов по земле для измерения скорости относительно земли и либо оценки дрейфа, либо его измерения с помощью простых оптических приборов, таких как измерители дрейфа . Оба метода по своей сути неточны, и ВМС США предполагают, что такие измерения имеют точность всего 10%.
Green Satin обеспечивал точные и немедленные измерения истинной скорости относительно земли и угла дрейфа. В сочетании с воздушной скоростью и направлением сложность воздушной навигации была значительно снижена. Однако точное счисление также требует точной исходной «фиксации», из которой определяются будущие движения. На практике Gee будет использоваться для определения местоположения после того, как самолет достигнет крейсерской высоты и скорости, и будет использоваться для точной настройки навигации, пока он не выйдет за пределы диапазона Gee, возможно, в 300–450 морских милях.
Green Satin начал свою жизнь в Operational Requirement (OR) 3015 в 1949 году. Это требовало устройства, которое обеспечивало бы точное измерение путевой скорости самолета с точностью до 0,2 процента при полете на любой скорости от 100 до 700 узлов на всех высотах до 60 000 футов. Он также должен был измерять угол сноса до 20 градусов по обе стороны от курса с точностью менее 0,1 градуса. Он должен был выполнять эти измерения над землей или водой, в любую погоду. [2]
Решение для измерения скорости относительно земли было уже хорошо известно в то время, используя систему доплеровского радара для сравнения возвращенной частоты двух или более сигналов. Green Satin использовал четыре таких сигнала для определения как скорости относительно земли, так и угла дрейфа, которые одновременно отправлялись одной крестообразной антенной с облучателями на четырех концах. В нейтральном положении, обращенном вперед, один набор антенн отправлял два сигнала, выровненных немного вперед и назад, а другой был установлен немного влево и вправо. Каждая пара сигналов отправлялась в отдельный частотный компаратор , причем на выходе получалась разница частот, представленная напряжением . [ 3]
Рассмотрим самолет, летящий над землей без ветра. В этом случае скорость в сторону равна нулю, поэтому сигналы левого и правого борта вернутся к самолету на той же частоте. При отправке через их компаратор выходной сигнал представляет собой нулевое напряжение, что указывает на отсутствие бокового дрейфа. Теперь рассмотрим случай, когда самолет сносит вправо. В этом случае сигнал правого борта будет смещен вверх по частоте, а сигнал левого борта — вниз. Скорость движения не представляет интереса, только угол. Для измерения угла вся антенная решетка была установлена на моторизованном шарнире и вращалась вперед и назад, пока выходной сигнал снова не стал нулевым. [3]
После точного измерения угла дрейфа антенна будет направлена прямо в направлении дрейфа. Любая разница в частоте между сигналами наведения вперед и назад в этой точке является, таким образом, мерой скорости относительно земли. [3]
Green Satin была импульсной системой, хотя это не был импульсно-доплеровский радар в типичном смысле. Импульсы использовались для того, чтобы одна антенна могла использоваться как для трансляции, так и для приема, а не для измерения расстояния (или в данном случае высоты) посредством синхронизации импульсов. Частоты сравнивались в пределах одного импульса ( моноимпульсный радар ), поэтому высокая стабильность частоты в течение более длительного времени многоимпульсного сигнала не требовалась. Таким образом, Green Satin был основан на простом генераторе с резонаторным магнетроном , а не на более стабильных по частоте решениях, таких как клистрон . [4]
Электроника размещалась в двух герметичных контейнерах, установленных на больших задних платах, которые включали блоки питания и различные электрические соединения. Они были установлены над зоной кабины на задней переборке Canberra. [4] Некоторые из них сохраняли герметичность десятилетиями после вывода из эксплуатации.
Данные с Green Satin подавались в Navigation and Bombing System (NBS), механический компьютер , который вычислял текущее местоположение самолета посредством непрерывного счисления входных данных. Большинство этих входных данных автоматически подавались с различных бортовых приборов, но данные Green Satin обычно вводились вручную. Выходными данными NBS были рассчитанные широта и долгота, основанные исключительно на скорости полета и курсе, значения с Green Satin затем добавлялись к ним для получения окончательных выходных данных в навигационном компьютере. Эти выходные данные также управляли корректирующими схемами в бомбовых радарах H2S Mk. IX и бомбовом прицеле Mark XIV для корректировки прогнозируемых траекторий бомб. [3]
Для определения эксплуатационной точности Green Satin была проведена длительная серия испытательных полетов над сушей и водой с ранней модели Canberra. Однако для этих испытаний гирокомпас G4B оказался слишком неточным, поскольку требовал постоянной коррекции дрейфа. И хотя Gee был достаточно точен для этой цели, для определения местоположения оператору требовалось длительное ручное вычисление. Программа испытаний требовала дополнительного оборудования для решения обеих этих проблем. [5]
Точная информация о курсе предоставлялась прибором Azimuth Datum Instrument (ADI), звездным трекером, установленным на перископе так, чтобы он проецировал свой дисплей на пластину перед навигатором. [6] Используя угловые измерения, аналогичные тем, которые были получены с помощью секстанта , можно было точно определить курс самолета. Для первоначального определения местоположения Gee был заменен на систему Decca Navigator System (Mark 6), которая напрямую выводила измерения на три циферблата. [7]
Разместив выходы ADI и Decca на навигационной консоли вместе с выходами Green Satin, кинокамера смогла записать все в реальном времени для последующего анализа данных на земле. Это состояло в том, чтобы делать снимок настроек каждые шесть секунд, а затем усреднять положения инструментов. [8] Тестирование показало, что точность Green Satin над землей при прямолинейном и горизонтальном полете составляла менее ±0,1% от пройденного расстояния и менее ±0,1 градуса при дрейфе. [9]
Green Satin изначально использовался с простой системой отображения с двумя большими циферблатами, отображающими истинную скорость относительно земли в узлах слева и угол дрейфа справа. Выходные данные этой системы обычно отправлялись вместе с выходными данными компаса G4 на индикатор положения относительно земли (GPI) Mark 4. GPI был простым механическим компьютером , который объединял входные данные для получения смещения от указанного пользователем начального местоположения (взятого, например, из Gee) и представлял это либо как широту и долготу, либо как координаты сетки на двух дисплеях, похожих на одометры .
Green Satin изначально оснащал силы Canberra, но вскоре стал использоваться на большинстве крупных самолетов RAF. Проблемы с привязкой к спокойной морской поверхности привели к тому, что вместо них пришлось использовать навигационное оборудование Decca во время наведения бомб Grapple с самолетов Valiant .
Green Satin также использовался в сочетании со второй радиолокационной системой под названием Red Setter для создания бортовой радиолокационной системы бокового обзора (SLAR). [a] Он использовал антенну и электронику от H2S Mark IXA , но отключил сканирующий двигатель, так что он обычно был направлен на одну сторону самолета. Угол дрейфа от Green Satin подавался в двигатель для внесения небольших корректировок, чтобы антенна была выровнена под прямым углом к путевой линии самолета, независимо от курса. [3]
Дисплей CRT, используемый обычным H2S, был оснащен системой пленки с моторизованной приемной катушкой. Двигатель был подключен к выходу скорости по земле Green Satin, поэтому он протягивал пленку по передней части дисплея с установленной скоростью, независимой от скорости полета. При выключенном сканирующем двигателе дисплей на CRT представлял собой одну строку, яркость которой модулировалась отражениями на разных расстояниях от самолета. Это экспонировало пленку, создавая двухмерное изображение земли с одной стороны самолета. [3]
Фильм был протянут через систему быстрого проявителя, разработанную Кельвином Хьюзом , который делал подобные системы для различных целей. Фильм был обработан и готов к просмотру после небольшой задержки. [3]