Radar, Air to Surface Vessel, Mark II или ASV Mk. II для краткости — это бортовой радар для поиска морской поверхности, разработанный Министерством авиации Великобритании непосредственно перед началом Второй мировой войны . Это был первый бортовой радар любого типа, который использовался в оперативном порядке. Он широко использовался самолетами Берегового командования Королевских ВВС , Воздушных сил флота и аналогичными группами в Соединенных Штатах и Канаде. Также была разработана версия для малых кораблей — Type 286 Королевского флота .
Система была разработана в период с конца 1937 по начало 1939 года после случайного обнаружения кораблей в Ла-Манше экспериментальным радаром класса «воздух-воздух» . Оригинальный ASV Mk. I поступил на вооружение в начале 1940 года и был быстро заменен значительно улучшенным Mk. II. Один Mk. II был отправлен в США во время миссии Tizard в декабре 1940 года, где он продемонстрировал свою способность обнаруживать крупные корабли на расстоянии 60 миль (97 км). Производство было немедленно начато Philco в США и Research Enterprises Limited в Канаде, и было произведено более 17 000 единиц только для использования в США.
Именно Fairey Swordfish , оснащенный Mk. II , обнаружил немецкий линкор Bismarck в густом пасмурном небе, торпедировал его и привел к его уничтожению на следующий день. Mk. II был лишь частично эффективен против гораздо меньших подводных лодок , особенно потому, что сигнал затухал по мере приближения самолета к цели, и они теряли контакт ночью. Чтобы сократить разрыв, был введен маяк Leigh , позволяющий визуально обнаружить подводную лодку после того, как она исчезла с экрана радара. С введением маяка Leigh ночные перехваты подводных лодок стали обычным явлением и превратили немецкие порты в Бискайском заливе в смертельные ловушки.
Микроволновый ASV-радар, ASVS, разрабатывался с 1941 года, но необходимые резонаторные магнетроны были в ограниченном количестве , и приоритет был отдан H2S . Захват немцами Vickers Wellington, оснащенного Mk. II, привел к внедрению радарного детектора Metox, настроенного на его частоты. Вскоре за этим последовали сообщения британских пилотов о подводных лодках, ныряющих при приближении самолетов. Новая конструкция на основе H2S, ASV Mk. III , была срочно принята на вооружение, заменив Mk. II в 1943 году. Mk. II оставался на вооружении в течение всей войны на других театрах военных действий.
В начале разработки первой британской радиолокационной системы Chain Home (CH) Генри Тизард был обеспокоен тем, что система CH будет настолько эффективна, что немецкие военно-воздушные силы ( Люфтваффе ) будут вынуждены перейти к ночным бомбардировкам . Тизард знал, что летчик-истребитель мог ожидать увидеть бомбардировщик на расстоянии около 1000 ярдов (910 м) максимум, тогда как точность системы CH составляла, возможно, 5 миль (8,0 км). [1] Он написал служебную записку на эту тему 27 апреля 1936 года и отправил ее Хью Даудингу , который в то время был членом ВВС по исследованиям и разработкам , и скопировал Роберта Уотта в исследовательском центре CH в поместье Боудси в Саффолке. [2]
Уотт встретился со своими исследователями в местном пабе Crown and Castle и согласился, что лучшим решением будет внедрение небольшого радара, который можно было бы установить на ночном истребителе . Если бы бортовой радар имел дальность действия около 5 миль, CH можно было бы поручить истребителю вывести его в общую зону, а затем собственный радар истребителя мог бы взять на себя управление и направлять его до тех пор, пока противник не станет виден визуально. «Тэффи» Боуэн попросил взяться за проект и сформировал небольшую группу для рассмотрения проблемы в августе 1936 года. Они дали концепции название RDF2, поскольку Chain Home в то время был известен как RDF1. Позже это будет известно как « воздушный радар перехвата », или сокращенно AI. [3]
Основной проблемой, с которой столкнулась Airborne Group, была проблема длины волны . По разным причинам антенна с разумным усилением должна иметь тот же порядок длины, что и длина волны сигнала, и обычным решением был полуволновой диполь . CH работала на длинах волн порядка 10 метров, что требовало антенн длиной около 5 метров (16 футов), слишком больших, чтобы их можно было практически перевозить на самолете. До 1936 года основной заботой группы была разработка радиосистем, работающих на гораздо более коротких длинах волн, в конечном итоге остановившись на наборе, работающем на 6,7 м, на основе экспериментального телевизионного приемника, созданного в EMI . [4]
В начале 1937 года группа Airborne получила несколько вакуумных ламп Western Electric Type 316A Doorknob. Они подходили для создания передающих устройств с постоянной 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 падала. [5] Джеральд Тач преобразовал приемник EMI на ту же частоту, используя его в качестве промежуточной части частоты супергетеродинной схемы. Новые наборы были установлены на Handley Page Heyford в марте 1937 года. [6]
В своем первом полете набор продемонстрировал очень ограниченную дальность действия против самолетов. Однако, во время полета самолета операторы увидели на дисплее странные отражения. Они наконец поняли, что это были причалы и краны в доках Харвича в нескольких милях к югу от Бодси. Также появились корабли, но команда не смогла это как следует проверить, поскольку Heyford было запрещено летать над водой. [7]
С этим случайным обнаружением обнаружения корабля, команде были предоставлены два патрульных самолета Avro Anson , K6260 и K8758 , вместе с пятью пилотами, размещенными на близлежащей базе Королевских ВВС Мартлшем-Хит, чтобы проверить эту роль. Ранние испытания выявили проблему с шумом от системы зажигания, мешающим приемнику, но это было вскоре решено установщиками в Королевском авиационном учреждении (RAE). [8]
В своем первом реальном испытании 17 августа Anson K6260 с Touch и Keith Wood на борту немедленно обнаружил судоходство в Ла-Манше на расстоянии от 2 до 3 миль (3,2–4,8 км). Это было особенно впечатляюще, учитывая очень низкую мощность передатчика, около 100 Вт на импульс. [9]
К этому времени Уотт переехал в штаб-квартиру Министерства авиации в Лондоне. Он услышал об успешном испытании и позвонил команде, чтобы спросить, будут ли они доступны для демонстрации в начале сентября. Планировалось провести военные учения в Ла-Манше, включая объединенный флот кораблей Королевского флота и самолетов Берегового командования Королевских ВВС , и Уотт хотел испортить вечеринку. Днем 3 сентября 1937 года K6260 успешно обнаружил линкор HMS Rodney , авианосец HMS Courageous и легкий крейсер HMS Southampton , получив очень сильные ответные сигналы. [10]
На следующий день они вылетели на рассвете и, в почти полной облачности, обнаружили Courageous и Southampton на расстоянии от 5 до 6 миль (8,0–9,7 км). Когда они приблизились к кораблям, Anson в конце концов стал виден сквозь облака, и команда могла видеть, как Courageous запускает самолеты 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]
Перспективы этой системы не остались незамеченными наблюдателями; Альберт Персиваль Роу из Комитета Тизарда заметил, что «если бы они знали, это было бы предзнаменованием для немецкой подводной службы». [10]
В течение следующего года команда Боуэна обнаружила, что работает гораздо больше над ASV, чем над ИИ. Большая часть этого включала разработку новых антенных систем, более продвинутых, чем система на Anson, где диполь держался снаружи люка аварийного выхода и вращался вручную для поиска сигналов. Среди экспериментов был моторизованный вращающийся диполь, который сканировал всю область вокруг самолета и отображал углы как ось X и диапазон на оси Y. Похоже, это первый пример того, что сегодня известно как B -scope . [11]
ASV оказалось легко разработать по ряду причин. Одна из них заключалась в том, что самолет-носитель, как правило, был очень большим, поэтому размер и вес оборудования не были столь критичны, как в гораздо меньших ночных истребителях. Также было легче перемещаться в этих самолетах, устанавливая оборудование. Другая причина заключалась в том, что эти самолеты, как правило, летали на более низких скоростях, что означало, что для лучшего приема можно было использовать более крупные антенны без серьезного влияния на характеристики самолета. Ранние блоки использовали стандартные четвертьволновые диполи, установленные в носовой части, но позже они были расширены до трехчетвертной волны в серийных блоках. [12]
Но главная причина, по которой ASV было легче разрабатывать, чем AI, заключалась в поведении радиоволн сверхвысокой частоты (VHF) при взаимодействии с водой. В случае AI, когда сигнал радара достигал земли, он имел тенденцию рассеиваться во всех направлениях, отправляя некоторую часть сигнала обратно к самолету. Хотя возвращалась только небольшая часть исходного сигнала, земля была по существу бесконечной по размеру, поэтому этот отраженный сигнал от земли все еще был намного мощнее, чем отражение от цели. Самолет, летевший на типичной высоте немецкого бомбардировщика 15 000 футов (4,6 км), мог видеть самолеты только в пределах 15 000 футов, все, что находилось за ее пределами, скрывалось в отраженном сигнале от земли. Это было намного меньше, чем 5 миль, необходимых для сокращения разрыва с Chain Home. [1]
Для сравнения, когда тот же сигнал попадал в воду, он имел 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 приближался к воде очень близко, когда часть его ударялась о воду прямо перед самолетом, и рассеивание на волнах вызывало возврат на землю. Даже тогда сигнал был относительно небольшим по сравнению с огромным возвратом на землю, наблюдаемым в случае с ИИ, и вызывал проблемы только в пределах около 0,5 мили (0,80 км) от самолета, хотя это могло вырасти до 4,5 миль (7,2 км) при сильном волнении моря. Это оказалось важным ограничением на практике, но в конечном итоге оно было решено окольным путем. [13]
Наконец, форма целей, видимых с радара, была идеальной для обнаружения. Борт корабля, вертикально поднимающийся от поверхности воды, создавал частичный уголковый отражатель . Радиосигналы, попадающие в цель напрямую, возвращались к приемнику, но также возвращался любой сигнал, отражающийся вперед от воды вблизи корабля, поскольку этот сигнал также попадал в корабль и отражался обратно к приемнику. В то время как самолеты было трудно обнаружить за пределами примерно 4 миль (6,4 км), корабли можно было легко обнаружить на расстоянии порядка 10 миль (16 км). Любая вертикальная поверхность работала таким образом, включая прибрежные скалы, которые можно было обнаружить на очень большом расстоянии, и которые оказались чрезвычайно полезными для навигации. [14]
AI и ASV некоторое время развивались параллельно. В мае 1938 года команда получила трубки Western Electric 4304, которые заменили дверные ручки 316As в передатчике и увеличили мощность передачи до 2000 Вт. При тестировании оказалось, что это увеличило дальность обнаружения на кораблях до 12–15 миль (19–24 км), хотя в роли AI дальность была немного улучшена. [15]
В то время как проблема передатчика считалась решенной с новыми трубками, у команды возникли серьезные проблемы с приемниками. Сотруднику Metrovick было приказано начать сборку приемников, и он попросил пример, но у команды был только один пригодный к полету приемник, и им пришлось предоставить старую собранную вручную модель с инструкциями о том, что ее нельзя использовать для производственного проекта. Конечно же, Metrovick вернула конструкцию, основанную на этой модели, которая оказалась бесполезной. Команда также связалась с Cossor и предоставила полную информацию о требуемой конструкции, но когда они вернули свою первую попытку шесть месяцев спустя, она оказалась совершенно непригодной для использования. Когда они попросили об улучшениях, Cossor так и не ответил, слишком занятый другой работой. [16]
Ожидая прибытия приемников Metrovick и Cossor, Боуэн случайно встретился со своим бывшим профессором в Королевском колледже, лауреатом Нобелевской премии Эдвардом Эпплтоном . В начале 1939 года Эпплтон упомянул Боуэну, что Pye Electronics также была заинтересована в экспериментальной телевизионной службе BBC на частоте 45 МГц и построила приемники, которые, возможно, у них все еще есть в наличии. Боуэн посетил компанию в апреле или мае и обнаружил, что у них есть «множество и множество» приемников в готовом к производству виде. Когда они их протестировали, они оказались намного лучше моделей EMI. [17]
Большая часть усовершенствований в приемнике Pye была достигнута за счет использования нового типа трубки, разработанной Philips , EF50 «Miniwatt», которая была разработана специально для эффективного использования VHF. [17] Трубки были маркированы Mullard, дочерней компанией Philips в Великобритании. Когда они провели расследование, Mullard сообщил Министерству авиации, что трубки на самом деле были изготовлены на заводе Philips в Эйндховене , и что попытки начать производство в Великобритании потерпели неудачу из-за проблем с производством оснований. В основаниях использовалась новая конструкция, которая была ключом к тому, как работали трубки. [17]
Это привело к спешной попытке начать производство на заводах Mullard. Эсминец HMS Windsor был отправлен в Нидерланды, чтобы забрать совет директоров Philips, в то время как два грузовых судна были отправлены, чтобы забрать 25 000 EF50 и еще 25 000 баз, на которых Mullard мог построить дополнительные трубы, пока устанавливалась новая производственная линия. Корабли ушли, когда немецкое нападение на Нидерланды продолжалось, и доки находились под постоянной угрозой воздушного нападения. [17]
К концу июля 1939 года команда наконец-то собрала все необходимое, и был разослан заказ на двадцать четыре единицы. [18] Metrovick собирала передатчики, Pye уже наращивала производство того, что стало известно как полосовой приемник Pye , а Pye также начала экспериментальное производство электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), которая оказалась пригодной для использования в радарах. [19]
В начале августа группе сообщили, что Министерство авиации заказало 30 блоков искусственного интеллекта и ожидало, что Боуэн установит их на самолетах Bristol Blenheim в течение 30 дней. [19] Когда блоки начали прибывать, они обнаружили, что передатчик Metrovick также был стендовой моделью, и когда они запротестовали, Metrovick отметил, что Уотт 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, большую часть команды AMES спешно отправили в заранее условленное место в Университете Данди в Шотландии, и обнаружили, что ничего не было подготовлено. У ректора были лишь смутные воспоминания о разговоре на эту тему с Уоттом, а к тому времени студенты уже вернулись на осенний семестр, и свободных мест было мало. [21]
Команда Боуэна по искусственному интеллекту была отправлена на небольшой аэродром за пределами Перта (на некотором расстоянии от Данди), который был совершенно не пригоден для установки. Тем не менее, начали прибывать радары и самолеты, а также новые требования от ВВС флота оснастить некоторые из своих самолетов ASV на самолетах Swordfish и Walrus. [22]
На встрече в Лондоне 30 ноября 1939 года обсуждались относительные приоритеты для Chain Home, Chain Home Low, AI и ASV. Боуэн завершил планы по созданию радиостанций ASV на EKCO с использованием новых ламп VT90 (позже известных как CV62) в передатчике, в то время как AI Mk. II будет использовать старые DET12 и TY120. Это означало, что ASV будет несколько более продвинутым, чем AI. [18]
Другая случайная встреча после встречи привела Боуэна к тому, чтобы попробовать новый материал, полиэтилен , от Imperial Chemical Industries (ICI), который производил превосходный коаксиальный кабель и аккуратно решал электрические проблемы, с которыми они сталкивались. Вскоре он стал использоваться во всей отрасли. [23]
Первый ASV, использующий серийные детали, был вручную установлен на Walrus и отправлен в Госпорт для испытаний. Эта версия работала на номинальной длине волны 1,5 м, на частоте 214 МГц. [18] Пролетая всего в 20 футах (6,1 м) над водой, радар легко обнаруживал корабли по всему Соленту. Луи Маунтбеттен наблюдал за этим представлением и немедленно заказал установку одного на свой эсминец HMS Kelly . Вскоре ВМС подхватили разработку как Тип 286, и 200 таких единиц в конечном итоге были установлены на эсминцах и торпедных катерах. [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 базе ВВС Сент-Атан в Уэльсе, и в ноябре 1939 года команда переехала в ангар на аэродроме. Условия оказались немногим лучше, чем в Перте, и команде пришлось работать при минусовой температуре, поскольку двери ангара приходилось оставлять открытыми. Тем не менее, к концу декабря им удалось установить 17 радаров AI в Blenheim и 3 ASV в недавно прибывших Lockheed Hudsons Берегового командования . В январе это число увеличилось до 18 AI и 12 ASV, и в течение года их число продолжало расти. [25]
.jpg/1280px-IMG_2718_(9125829780).jpg)
К началу 1940 года Hudsons прибывали со скоростью два или три в неделю, и экипажи могли быстро устанавливать комплекты благодаря легкой рабочей среде в большом фюзеляже. В это время команда была достаточно большой, чтобы они могли отправить небольшую группу в Пембрук-Док , где 10-я эскадрилья RAAF эксплуатировала Short Sunderland . [26] Группа смогла быстро установить ASV Mk. I на эти самолеты, а затем и Consolidated Catalina , которые также только начали прибывать. Тем временем Роберт Ханбери Браун и Кит Вуд начали обучать экипажи тому, как лучше всего использовать системы. [25]
Испытательные полеты начались в конце 1939 года, и они использовались в эксплуатации в первые месяцы 1940 года. Прошло некоторое время, прежде чем соответствующие комплекты AI Mark IV начали работать 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 составляла около 5,5 миль (8,9 км), поэтому при сильном волнении моря с минимальной дальностью 4,5 мили это оставляло мало места для обнаружения. [27] Но они сочли комплекты полезными для поддержания позиции над конвоями, а также для навигации, глядя на отражения от морских скал. [25]
Но устройство стало чрезвычайно полезным после того, как командир эскадрильи Сидни Лагг установил на базе транспондер IFF Mark II , настроенный на работу на частотах ASV. Система IFF передавала короткий импульс радиосигнала всякий раз, когда 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, что делало обратный полет на базу RAF Leuchars гораздо менее насыщенным событиями. Экипажи стали называть маяк «Mother». [26]
В феврале 1940 года был составлен сборник ранних боевых отчетов, чтобы лучше понять, как улучшить систему. К этому времени Mk. I также был установлен на самолетах Blackburn Botha и Bristol Beaufort . В отчетах отмечалось, что система была полезна для обнаружения кораблей ночью или в плохую погоду, но страдала от того, что вражеские суда обычно прижимались к береговой линии, где отражения от земли часто перекрывали отражения корабля. Она также была полезна для руководства атакой, когда облачный покров был ниже 1500 футов (460 м), поскольку они могли атаковать, не будучи замеченными. [28]
Основываясь на опыте подразделений Mk. I в полевых условиях, в январе 1940 года Джеральд Тач начал проектировать новый набор, работая в RAE. Ханбери Браун присоединился к нему в феврале 1940 года. [29]
Новый дизайн ASV Mk. II был по сути рационализированным и очищенным Mk. I, мало чем отличаясь в плане электроники, но значительно в плане компоновки, проводки и конструкции. Среди изменений было разделение электроники приемника от дисплея, так что любой из них можно было исправить, заменив их по отдельности, и используя выбор стандартных электрических разъемов на всех кабелях. [28]
В результате Mk. II оказался намного надежнее Mk. I; он не обеспечивал повышенной производительности, но сохранял ее, несмотря на суровую эксплуатацию, и его было гораздо легче ремонтировать в полевых условиях. [29] Единственным другим серьезным изменением был сдвиг рабочей частоты с 214 МГц на 176 МГц, поскольку было обнаружено, что Mk. I создавали помехи для военно-морских радиомаяков . [28]
Заказ на 4000 единиц был размещен у EKCO и Pye. По неизвестным причинам переговоры по контракту потребовали значительного времени для завершения, и на протяжении всего производственного цикла он боролся за приоритет с блоками AI и Chain Home Low , которые также использовали полосу Pye. Первые блоки Mk. II начали прибывать летом 1940 года, и к октябрю 1940 года было поставлено 140 передатчиков, 45 приемников и 80 дисплеев. К концу марта 1941 года это число возросло 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 , оснащенный Mk. II, обнаружил Bismarck , когда тот пытался вернуться во Францию для ремонта. [32] Это обнаружение привело к затоплению Bismark 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 проведена Swordfish 21 декабря 1941 года. [34]
ASV не был предназначен для обнаружения подводных лодок, но испытания, проведенные в конце 1939 года «Хадсонами» из 220-й эскадрильи Королевских ВВС против HMS L27 , показали, что можно обнаруживать всплывшие подводные лодки на ограниченном расстоянии и при слабом волнении моря. [35]
Эксперименты показали, что основной проблемой, вызывающей малую дальность, 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 большим коэффициентом усиления. Типичные установки имели передатчик на передней части носа и два приемника под крыльями, направленные наружу в точке половинной мощности , как правило, 22,5 градуса. Названные Long-Range ASV, или сокращенно LRASV, новые антенны стали доступны для установки в 1940 году. [35]
Вскоре после переезда в Сент-Атан в 1939 году компания Hanbury Brown получила запрос на установку ASV на бомбардировщик Armstrong Whitworth Whitley , который больше не был конкурентоспособным и передавался на другие цели. Brown воспользовался шансом разработать новую антенну, тип решетки Sterba , которая простиралась вдоль обеих сторон плоской задней части фюзеляжа, стреляя в сторону, а не вперед. Эта «решетка бортового огня» позволяла самолету одновременно обследовать обширные участки океана по обе стороны от самолета, что было большим улучшением по сравнению с конструкцией, ориентированной только вперед. [35]
Решетка широкополосного обзора обеспечивала усиление примерно в 2,5 раза по сравнению с исходной системой. Это позволяло ей обнаруживать корабли среднего размера на расстоянии 40 миль (64 км) и всплывшие подводные лодки на расстоянии 10–15 миль (16–24 км), что было огромным шагом вперед по сравнению с антеннами типа Mk. I. Самолет мог сканировать подходы к конвою, пролетая на расстоянии 10 миль в одну сторону от него, прочесывая путь шириной 20 миль. Подводные лодки были недостаточно быстры, чтобы преодолеть это расстояние до того, как самолет возвращался для следующего сканирования. Было некоторое обсуждение того, чтобы дать ему специальный дисплей, чтобы облегчить интерпретацию, но он был введен в эксплуатацию, используя вместо этого оригинальный дисплей ASV. [36]
В начале 1940 года в Министерстве авиации и в правительстве в целом шли длительные дебаты о том, следует ли сообщать Соединенным Штатам о многочисленных 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 Norden , который на несколько лет опережал их версию, Automatic Bomb Sight . [37] Однако концепции радара считались одними из самых передовых в мире, и передача их США означала бы отказ от некоторых лучших идей Великобритании для эксплуатации тогда еще неприсоединившейся партией. [38]
В конечном итоге Уинстон Черчилль лично отклонил все оставшиеся возражения и поручил Генри Тизарду принять меры. Рассмотрев множество разрабатываемых технологий, команда Тизарда в конечном итоге выбрала четыре из них: AI Mk. IV, ASV Mk. II, IFF Mark II и новый резонаторный магнетрон, который сделал радары намного меньше и мощнее. Они также были осведомлены и имели право говорить о других технологиях, включая реактивный двигатель и первоначальные концепции ядерной бомбы, подробно описанные Комитетом MAUD . [39]
По разным причинам команда миссии сначала отправилась в Канаду, где встретилась с членами Национального исследовательского совета Канады (NRC) в Оттаве . [40] Здесь они с удивлением узнали, что в сентябре 1939 года NRC начал работу над радаром ASV, используя адаптированный радиовысотомер, построенный Westinghouse Electric в США. Этот набор работал на относительно короткой длине волны 67 см, что примерно вдвое меньше, чем у британского набора 1,5 м. Прототип работал к ноябрю и добился определенного прогресса. [41]
Миссия Тизарда находилась в Оттаве всего два дня, прежде чем отправиться в Вашингтон. В течение этого времени радиокоманды NRC изучали блок ASV, пытаясь узнать все, что можно, о его конструкции, прежде чем он отправится в США. Это привело к дебатам о том, продолжать ли разработку собственной системы, чья более короткая длина волны сделала бы ее более подходящей для использования в самолетах, или просто построить британский блок с использованием канадских и американских трубок. [42]
Прибытие миссии в Вашингтон изначально привело к аналогичным сюрпризам, когда команда узнала, что армия и флот США разработали радары, похожие на британские Chain Home и Chain Home Low. Однако ВМС США пожаловались, что было бы намного лучше, если бы радары работали на микроволновых частотах, и объяснили свое разочарование тем, что существующие микроволновые устройства имели мощность всего несколько ватт. Боуэн полез в свой сейф и достал резонаторный магнетрон номер 6. Это устройство производило импульсы около 10 кВт, в сотни раз больше, чем американские устройства, а более новые модели вскоре стали производить в десять раз больше. [43]
Это событие сломало лед, и вскоре обе команды планировали полный график разработки и производства для всех британских проектов. В конечном итоге было решено, что американские компании начнут производить наборы ASV и AI 1,5 м, одновременно начав исследования новых радаров с использованием магнетрона. [43] В конечном итоге стороны стран согласились, что Research Enterprises Limited (REL) в Торонто построит британский блок ASV как есть, построив новый завод для его строительства. В конечном итоге было произведено несколько тысяч единиц, в основном проданных в США. [42]
Несмотря на способность системы обнаруживать подводные лодки ночью, атаковать их было непросто. После нахождения приблизительного местоположения на бортовой антенне цель наносилась на карту, и самолет маневрировал так, чтобы начать приближаться к ней, используя направленные вперед антенны. Они имели меньший коэффициент усиления и обнаруживали подводную лодку на более коротких дистанциях, поэтому была вероятность, что подводная лодка могла уйти, когда они переключались с бокового на передний подход. [44]
Но настоящая проблема заключалась в том, что минимальная дальность действия радара составляла в лучшем случае около 1000 ярдов; на более коротких расстояниях отраженные сигналы от цели смешивались с остаточным сигналом от передатчика и становились невидимыми в электронном шуме и рассеивании на воде. К сожалению, 1000 ярдов были слишком большой дальностью для визуального обнаружения субмарины ночью, за исключением идеальных условий, таких как полнолуние. Та же проблема затронула и радары ИИ, но в этом случае она была гораздо серьезнее из-за небольшого размера целей самолетов по сравнению с подводной лодкой или кораблем, и команда приложила значительные усилия, пытаясь решить этот «спор о минимальной дальности», пока безуспешно. [45]
Пока продолжалась эта работа, было предложено новое решение. Хамфри де Верд Ли , кадровый офицер Королевских ВВС, предложил эту идею после разговора с вернувшимися летчиками и изучения проблемы отсечки на коротких дистанциях. Он построил прожектор в обтекаемом контейнере с линзой, которая рассеивала луч так, что он покрывал область шириной в несколько градусов на расстоянии 1000 ярдов (910 м), примерно под тем же углом, что и луч радара. Он включался сразу после того, как сигнал исчезал на экране радара, освещая цель и позволяя визуально провести последние секунды подхода. [46]
В марте 1941 года они начали пытаться установить его на Vickers Wellington , и после некоторых усилий он успешно поднялся в воздух. Хотя Министерство авиации было убеждено, что идея осуществима, они решили повторно использовать старую конструкцию прожектора, известную как Turbinlite , которая изначально предназначалась для использования в аналогичной роли для ночных истребителей. Она была далеко не такой мощной, как версия Ли, но была меньше и уже доступна в некоторых количествах. Несмотря на большие усилия, Turbinlite так и не работал удовлетворительно. Только в конце 1941 года Министерство признало это и вернулось к оригинальной конструкции де Лея. Он продолжал разрабатывать ее в тайне в течение этого времени. [47]
Первые образцы Leigh light начали появляться в начале лета 1942 года. Первый успех был достигнут 5 июля 1942 года, когда Wellington из 172-й эскадрильи Королевских ВВС потопил U-502 . С этого момента комбинация ASV Mk. II и Leigh light оказалась чрезвычайно эффективной. К концу лета было атаковано так много подводных лодок, что покидать базу ночью, ранее совершенно безопасное, теперь считалось самоубийством. Немцы были вынуждены покидать свои базы днем, чтобы хотя бы видеть атакующие самолеты и оказывать сопротивление, но это оказалось ненамного безопаснее. [48]
В то время как Mk. II был в середине достижения некоторых из своих величайших успехов, в конце лета 1942 года экипажи вернулись на базу, утверждая, что хорошие обнаружения немецких подводных лодок сопровождались исчезновением кораблей по мере приближения. Было быстро высказано предположение, что немцы устанавливали на свои лодки радар-детектор и ныряли, когда видели приближающийся самолет. [49] [44] Такая возможность рассматривалась в октябре 1941 года, но в то время, казалось, не было причин прекращать использование ASV. [50]
Детектор, известный как «Metox» по названию парижской компании, которая их производила, представлял собой простую систему. Когда был получен импульс на правильной частоте, он посылал короткий звуковой импульс в наушники радиста. Оператор мог прослушивать силу и характер сигналов, чтобы определить, приближается ли самолет. [49] [c]
Изучая статистику атак в 1942 году в Бискайском заливе, Королевские ВВС смогли определить, что система впервые была введена в июне и стала в значительной степени универсальной к сентябрю. Сравнивая расстояние, на котором была обнаружена субмарина, и затем, когда она была потеряна, они подсчитали, что около 50% подводных лодок погружались еще до того, как их замечал ASV. То, что когда-то считалось незначительной проблемой, теперь явно стало значительной проблемой. [50] Впервые с момента введения ASV потери при судоходстве снова начали расти. [51]
Эффекты были обобщены в исследовании начала 1943 года. Они показали, что до введения Metox самолет без радара проводил 135 часов в воздухе для каждой обнаруженной им подводной лодки, в то время как самолет, оснащенный ASV, видел одну подводную лодку за каждые 95 часов полета. С октября, когда Metox был распространен, самолету ASV требовалось 135 часов, что означало, что Metox, по-видимому, сделал ASV бесполезным. Однако время, необходимое для обнаружения подводной лодки без радара, также увеличилось до 245 часов, поэтому ASV все еще был полезен. [51]
Кратковременное облегчение воздействия Metox наступило в декабре 1942 года, когда британские дешифровальщики снова смогли взломать военно-морскую «Энигму» , и потери подводных лодок снова начали расти из-за перехватов, раскрывающих их позиции и приказы. Это было объединено с ключевой ложной информацией, подброшенной пленным британским офицером, который утверждал, что их самолеты были оснащены устройством для прослушивания очень слабых сигналов, издаваемых промежуточной частотой Metox. [52] Это привело к приказу в начале 1943 года от немецкого военно-морского командования отключить Metox, что позволило Mk. II снова стать эффективным на некоторое время. [53]
Еще одной попыткой улучшить производительность системы стало введение нового передатчика T.3140. Он выдавал сигнал в десять раз больше, в среднем 100 кВт на импульс, и тем самым увеличивал общий диапазон и производительность. Это потребовало более мощного генератора , а сборка передатчика была в два раза 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, было обнаружено, что отражение волн от моря также было намного мощнее. К этому моменту Metox стал универсальным, и дополнительный сигнал давал подводным лодкам значительное дополнительное время предупреждения. В конечном итоге система была построена в объеме всего лишь двенадцати единиц. [51]
Другое решение проблемы Metox было реализовано в системе «Vixen». Это позволило приглушить мощность сигнала от передатчика ASV. Тщательно рассчитав этот процесс, оператор радара мог обмануть радиста на подводной лодке, заставив его думать, что самолет улетает от них. Это мало влияло на работу радара по мере приближения к цели, так как даже при меньшем количестве передаваемого сигнала уменьшение дальности более чем компенсировало любую потерю мощности из-за приглушения. [51]
Первые испытания Vixen были проведены в июне 1943 года и в целом прошли успешно, с некоторыми проблемами. Главной из них было то, что приглушение создавалось закороченной антенной, и по мере ее регулировки это приводило к изменению нагрузки на передатчике, что приводило к изменениям выходного сигнала. В конечном итоге они не были признаны важными, и было предложено установить его на все самолеты ASV. Однако производство было заказано только в ноябре 1943 года, а первые комплекты поступили только в феврале 1944 года, к тому времени ASV Mk. III в значительной степени взял на себя управление. Vixen не использовался в боевых действиях. [54]
После изобретения в начале 1940 года резонаторного магнетрона все британские силы начали разработку радаров, использующих эту систему, 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 S означало «senitmetric». [55] Испытания в апреле 1941 года с ранними устройствами для крепления на HMS Sealion показали, что они могут обнаруживать полупогруженные подводные лодки на расстоянии нескольких миль. [56]
В июне 1941 года было одобрено официальное заявление Директору по развитию коммуникаций (DCD, в то время им руководил Роберт Уатт) о формировании отдельной группы для разработки ASVS, но разработка шла медленно. Филип Ди отметил, что первый полет на Wellington состоялся только в декабре, и только в январе 1942 года он отметил, что «ASV увидел [маленький корабль] Titlark на расстоянии 12 миль». [56] Это привело к контрактам с Ferranti и Metropolitan Vickers (Metrovick) на разработку навесной ASVS в полезную бортовую систему под названием ASV Mark III. К лету 1942 года у них была готова подходящая система, хотя первые поставки были доступны только весной 1943 года. [57]
В течение всего этого периода Ханбери Браун был убежден, что H2S также может быть использован для противокорабельных работ с соответствующими модификациями. Основными проблемами были уменьшение размера антенны для ее размещения в меньших самолетах Берегового командования и модификация антенны для отправки сигнала дальше вперед, а не вниз, в соответствии с самолетом, летящим на высоте 2000 футов (610 м), а не 20 000 футов (6,1 км). Он продолжил работу над этим проектом с основными разработчиками H2S, EMI. [58] В конце 1942 года версия ASVS Mark III была отменена, и была заказана версия на основе H2S. [57]
После значительной путаницы и споров между Береговым и Бомбардировочным командованием, ASV Mk. III начали прибывать весной 1943 года, и после нескольких довольно разочаровывающих вылетов в марте, Wellingtons начали совершать успешные атаки в конце того же месяца. [59] Это был тот же период, когда прибывало несколько новых противолодочных технологий, и с апреля по июль они в совокупности привели к огромному количеству потерь для подводного флота. К концу июня потери грузовых перевозок от атак подводных лодок упали почти до нуля. [60]
По мере улучшения поставок Mk. III, самолеты, оснащенные Mk. II, отправлялись на второстепенные театры военных действий, где они и служили до конца войны. Образцы с оригинальными дипольными антеннами находились на вооружении вплоть до 1943 года, к тому времени они были известны как SRASV, что означает «Short Range» (короткая дальность). [12]
Устройства Mk. I и Mk. II были в целом похожи в электронном плане, но различались рабочей частотой и упаковкой. Главное отличие состояло в том, что приемник и дисплей Mk. I были упакованы в одну большую коробку, что означало необходимость замены всего устройства в случае возникновения проблем с любой из частей. [28] Сигналы также немного отличались: Mk. I выдавал ту же мощность 7 кВт, но с шириной импульса 1,5 мкс и частотой повторения импульсов 1200 Гц. [13]
Остальная часть этого раздела касается Mk. II.
Mk. II работал на частоте 176 МГц ± 5 МГц. Он посылал импульсы длительностью около 2,5 мкс 400 раз в секунду. Пиковая мощность составляла около 7 кВт. Сигналы посылались через вращающийся переключатель, который чередовался с каждым импульсом, отправляя и принимая сигнал по обе стороны самолета. Сигналы возвращались через усилитель полосы Пай, и каждый второй импульс электрически инвертировался. [12]
Первоначальные антенны «ближнего действия» состояли из приемных униполей, выдвигавшихся горизонтально с обеих сторон носа самолета. За ними располагались передатчики, которые представляли собой похожие униполя, но также включали рефлектор позади себя. [12]
Антенны «дальнего действия» были в двух комплектах. Передатчик представлял собой один Yagi, выдвигающийся из носа, и два приемника Yagi, обычно под крыльями, наклоненные наружу под углом около 15 градусов. Широкополосная антенная решетка обычно была организована с занавесом Sterba, идущим назад вдоль верхней части фюзеляжа самолета, с наборами диполей, идущими вниз по бокам фюзеляжа. [12]
Полная система состояла из нескольких отдельных коробок, которые можно было легко снять для обслуживания. Главные коробки, где были передатчик типа 3040 (T.3040), построенный EKCO, [61] приемник, построенный Pye или EKCO, [62] и «индикаторные блоки» типа 6 или типа 96, ЭЛТ. [63]
Использовались два приемника, первый был R.3039 с лампами VR95 acorn, а более поздний R.3084 с пентодами VR136 и триодами VR137. Pye и EKCO построили обе версии, и между ними было несколько незначительных отличий. EKCO включал 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 меньших самолетах, таких как Fairey Barracuda , что уменьшало сложность установки. [64]
Выходной сигнал приемника отправлялся на дисплей A-scope с генератором временной развертки, который тянул луч вертикально снизу вверх экрана. Полученные сигналы отклоняли луч влево или вправо в зависимости от того, какая антенна была активна в тот момент. Оператор сравнивал длину пятна с обеих сторон, чтобы определить, какое из них выглядело больше, а затем использовал систему внутренней связи, чтобы сказать пилоту, что нужно исправить в правильном направлении. [12]
Было значительное желание позволить системе иметь второй дисплей перед пилотом, чтобы они могли осуществлять навигацию напрямую без устных инструкций от оператора радара. Однако, несмотря на значительные усилия с 1940 по 1943 год, они не смогли сделать версию, которую пилот мог бы видеть днем, а также не ослеплять его ночью. В конце концов, они отказались от этой идеи в пользу обучения операторов давать стандартизированные инструкции. [63]
История боевых действий Mk. II была тщательно изучена, и были собраны подробные статистические данные о его эффективности. В условиях эксплуатации против надводных подводных лодок оригинальные антенны SRASV имели среднюю дальность 5,6 миль (9,0 км) при полете на высоте 2000 футов. Передние антенны LRASV улучшили это значение до 6,3 миль (10,1 км), в то время как антенная решетка на борту увеличила это значение до 6,9 миль (11,1 км). [65] Было обнаружено, что полет на более низких высотах уменьшал дальность обнаружения, но также и количество помех. [44]
По данным Боуэна, производство Mk. I и II составило 24 600 единиц: [66]
Некоторые из этих единиц были перенаправлены в ВМФ как Тип 286 и в армию в качестве основы для их радаров управления прожектором . [66]