Тип 277 был радаром поверхностного поиска и вторичного обнаружения самолетов, использовавшимся Королевским флотом и союзниками во время Второй мировой войны и в послевоенное время. Это было крупное обновление более раннего радара Тип 271 , предлагающее гораздо большую мощность, лучшую обработку сигнала, новые дисплеи и новые антенны с значительно улучшенными характеристиками и гораздо более простыми требованиями к монтажу. Он позволял устанавливать радар с характеристиками, ранее встречавшимися только на крейсерах и линкорах , даже на самых маленьких корветах . Он начал заменять 271 в 1943 году и получил широкое распространение к концу года.
Тип 271 был одним из первых микроволновых радаров, введенных в эксплуатацию, когда разработка микроволновой электроники находилась в зачаточном состоянии. Пока он все еще устанавливался на корабли сопровождения в 1941 и 1942 годах, были достигнуты большие успехи в технике резонаторного магнетрона , волновода , конструкции антенны и общей электроники. Те обновления, которые можно было легко объединить с существующими системами, стали моделями 271 Mark IV, в то время как те, которые требовали больше времени для разработки, изначально были известны как Mark V. Учитывая масштаб изменений, в марте 1943 года Mark V были переименованы в серию 277.
277 использовал магнетрон мощностью 500 кВт по сравнению с 5 кВт у 271, добавил антенну с гораздо более высоким коэффициентом усиления , которая была стабилизирована по высоте, заменил коаксиальные кабельные каналы передачи сигнала на волновод и добавил систему индикатора положения самолета (PPI) с несколькими удаленными дисплеями. В то время как 271 обеспечивал производительность около 3 миль (4,8 км) против подводной лодки и должен был общаться с командирами по переговорной трубке , 277 был ограничен только радиолокационным горизонтом , и его дисплей можно было читать прямо на мостике на более крупных кораблях.
277 породил несколько модифицированных версий, включая Type 276 для эсминцев и Type 293 для специального воздушного предупреждения. Они были настолько мощными, что были адаптированы для других целей британской армией для наблюдения за побережьем и артиллерийской корректировки, а Королевские ВВС как Chain Home Extra Low для противодействия немецким самолетам, атакующим на очень низкой высоте. Усовершенствования электроники продолжались, что привело к появлению моделей P и Q, которые появились в 1945 году. Модели Q оставались на вооружении вплоть до 1950-х годов.
.jpg/1280px-Halifax_DSC00024_-_HMCS_Sackville_(7431255476).jpg)
Тип 271 был одним из первых микроволновых радаров, поступивших на вооружение, первый образец поступил на испытания в марте 1941 года и был объявлен работоспособным в мае. В то время вся область микроволн находилась в зачаточном состоянии, необходимые резонаторные магнетроны и детекторы с герметичным кристаллом были разработаны всего годом ранее. Тем не менее, 271 оказался чрезвычайно полезным устройством, достаточно маленьким, чтобы поместиться на корветах , и имеющим достаточное оптическое разрешение , чтобы обнаружить подводную лодку на расстоянии около 3 миль (4,8 км). [1]
Оригинальный Тип 271 был предназначен для небольших судов, где антенна могла быть размещена непосредственно на верхней части мостика. Оператор вручную поворачивал антенну вперед и назад с помощью штурвала, соединенного с валом, проходящим через крышу. Тип 272 заменил вал на трос Боудена и обновил электронику, чтобы позволить ему отправлять свои данные через коаксиальный кабель длиной до 40 футов (12 м) , что позволяло устанавливать антенну на мачте кораблей среднего размера, таких как эсминцы . На практике 272 считался неудачным. [2]
Тип 273 был похож на 272, но заменил оригинальную «сырную» антенну на гораздо больший параболический отражатель с гораздо большим коэффициентом усиления антенны , более чем компенсируя потери сигнала в коаксиальном кабеле. Поскольку этот тип антенны имел карандашный луч, а не веерообразный луч антенны сырного типа, для того, чтобы она была направлена на горизонт при качке и качке корабля, ее нужно было механически стабилизировать с помощью гироскопической платформы . Эта версия была предназначена для более крупных кораблей, таких как крейсеры и линкоры , у которых было достаточно места на мачте для установки более крупной антенны. Они оказались чрезвычайно успешными, и нестабилизированные версии вскоре были приняты британской армией для береговой обороны. [3]
В то время как основная часть 271 единиц устанавливалась, большие успехи были достигнуты в электронике, связанной с использованием микроволн. Кристаллические детекторы, ключевой компонент, необходимый для практических микроволновых приемников, постоянно совершенствовались. Из Соединенных Штатов прибыли новые модели, которые были и более надежными, чем ранние модели Великобритании, и имели гораздо меньше электронного шума, с примерно 20 дБ ранних моделей, используемых в 271 прототипах, до всего лишь 14 дБ к 1943 году. Магнетрон претерпел несколько быстрых улучшений уровней мощности, сначала в диапазоне 100 кВт, а к 1943 году начал приближаться к 1 МВт. Эти два улучшения сами по себе дали возможность значительно увеличить дальность действия радиолокационной системы. [4]
В тот же период искусство волновода и рупорного облучателя быстро совершенствовалось, заменяя старые коаксиальные кабели и дипольные антенны , которые имели значительные потери на микроволновых частотах. Конструкции отражателей и стабилизированные крепления, необходимые для их точного наведения, также совершенствовались. Ключевым достижением стала мягкая трубка Саттона , которая позволяла использовать одну антенну как для трансляции, так и для приема. Наконец, новые концепции в обработке сигналов позволили построить первые системы захвата радаров , которые позволяли радару автоматически отслеживать цель с точностью, намного превосходящей ту, которую мог достичь человек-оператор. [5]
После некоторых размышлений было решено объединить несколько простейших усовершенствований в новую конструкцию, модели "Q", также известные как Mark IV. Они использовали более новые магнетроны CV56 мощностью 70 кВт вместе с новой волноводной системой для питания антенн. После незначительных изменений в результате полевых испытаний первые серийные модели Q были установлены в мае 1942 года и в значительной степени заменили более ранние модели к концу 1943 года. [6]
С основными проблемами с 271, решенными моделями Q, осталась одна серьезная проблема. Тип 272, версия оригинального 271 с дистанционным считыванием, в целом считалась неудачной. Устройство по-прежнему было трудно монтировать, а большое расстояние между ним и электроникой приемника приводило к плохой работе. [7]
Введение мягкой трубки Саттона позволило использовать одну антенну как для передачи, так и для приема, и это рассматривалось как способ решения этой проблемы. Меньший вес одной антенны позволил бы использовать более крупный отражатель, компенсируя потери в длинном соединении таким же образом, как и 273. Кроме того, поскольку концепция волновода была лучше понята, стало возможным построить волновод с вращающимся соединением. Это позволило бы заменить коаксиальный кабель волноводом, что позволило бы как вращаться на 360 градусов [a], так и значительно сократить потери сигнала. [8]
В конечном итоге было принято решение перейти на две новые конструкции антенн. Одна из них будет использовать 4,5-футовый (1,4 м) рефлектор из армейских версий береговой обороны 271, что еще больше увеличит усиление по сравнению с 3-футовой (0,91 м) 273. Поскольку была только одна из этих «тарелок», ее можно было установить на стабилизированном креплении даже на крыше самых маленьких эскортных кораблей. Она стала известна как Type 271 Mark V. Вторая версия, сохранившая оригинальную антенну в стиле «чиз», будет помещена в новый корпус и станет Type 272 Mark V для эсминцев. Небольшой вес этой антенны позволял устанавливать ее даже на относительно небольшой мачте. Отдельная 273 не понадобится, более крупная 271 Mark V также может использоваться на более крупных кораблях, на которых уже есть место для ее установки. Хотя 272 Mark V будет иметь меньшую антенну, новый магнетрон настолько увеличит ее мощность, что ее производительность, как ожидалось, будет по крайней мере соответствовать оригинальной 273Q. [9]
Основная проблема с адаптацией нового магнетрона заключалась в том, что его выходная мощность в 500 кВт требовала источника питания мощностью 1 МВт. Это потребовало новой конструкции с использованием модулятора разрядной линии гораздо более надежной конструкции, поскольку он не только достигал более высокой пиковой мощности, но и его непрерывный выход составлял в среднем 1 кВт. [8]
Для проверки системы в целом летом 1942 года была построена экспериментальная версия новой системы, Type 273S Mark V. Она состояла из операционной кабины, установленной на лафете орудия, который позволял ей вращаться. Наверху кабины находилась антенна, состоящая из одного волноводного рефлектора типа «чиз», увеличенного до 15 на 2,5 футов (4,57 на 0,76 м). Она была испытана на берегу около RAF Ventnor . [10]
В этот период ВМС вводили радар Type 281 для предупреждения с воздуха на более крупных кораблях. Эта система с метрической длиной волны устанавливалась относительно низко на кораблях и, таким образом, имела ограниченный радиолокационный горизонт. Самолеты становились видимыми для радара только на расстоянии 40 миль (64 км), если они летели выше 4000 футов высоты, и было сильное желание «заполнить пробел» ниже этой высоты. Значительный интерес вызвали новые Mark V и то, можно ли их адаптировать для этой второстепенной роли. [7]
Для проверки этой концепции 273S был дополнительно модифицирован путем добавления отдельного приемника IFF Mark III на вершине сыра. Его антенна состояла из ряда вертикальных столбов, установленных вдоль задней части сыра, с металлической сеткой, свисающей со столбов, чтобы сформировать вторую цилиндрическую секцию. Стандартная двухэлементная антенна Yagi была расположена перед рефлектором. [11]
После модификации он был доставлен на армейский испытательный полигон в Северном Уэльсе в Грейт-Орме , примерно в 460 футах над уровнем моря. [10] В ходе испытаний с декабря 1942 года по февраль 1943 года он продемонстрировал свою способность обнаруживать Bristol Beaufighter на расстоянии 80 миль (130 км) при полете на высоте 8000 футов. На этой высоте радиолокационный горизонт составлял около 110 миль (180 км), так что это были превосходные характеристики. Это было, когда он вручную вращался в режиме A-scope , ожидалось, что это будет уменьшено до, возможно, 60 миль (97 км) в системе PPI, вращающейся со скоростью от 2 до 4 об/мин. [12]
В марте 1943 года во время переименования 271 и 272 Mark V стали соответственно Type 277 и Type 276. В то же время 273S Mark V был переименован в 277T. [7] [b]
Производительность в Орне была настолько впечатляющей, что 277T был заказан в производство в Allen West & Co., Metrovick и Marconi Company для использования в армии и Королевских ВВС (RAF) как Chain Home Extra Low (CHEL). Первая серийная модель прибыла в марте 1943 года и была введена в эксплуатацию в Капель-ле-Ферн , Дувр. Это оказалось чрезвычайно эффективным против рейдеров Focke-Wulf Fw 190 «tip-n-run», которые создавали так много проблем в этот период. 277T мог обнаружить их вскоре после того, как они прошли французское побережье. [13] Система смогла обеспечить воздушное предупреждение о надвигающемся нападении на школу Эшфорд в марте 1943 года, спасая жизни учениц женской школы. [12] [14]
Тип 277S (для Static, как неподвижный) отличался дальнейшим усовершенствованием системы крепления, заменой орудийного прицепа на специально разработанный лафет. Они начали прибывать в середине 1943 года, первый из которых был отправлен в Сэбёль, Исландия. Некоторые подразделения были отправлены на континент во время высадки в день Д. [12]
В то время как 277T тестировал общую производительность электроники, велись работы по морской версии антенной системы на одноразовой системе, известной как 277X. Новая 4,5-футовая тарелка была изготовлена из прессованного листового металла и установлена в крепление ярма (или вилки). Ось возвышения ярма имела двигатель на одном из подшипников для обеспечения вертикальной стабилизации. Гироскоп на двигателе обеспечивал горизонтальную опору. Волновод был прикреплен к подшипнику напротив вертикального двигателя, проходя вверх и над верхней частью рефлектора, а затем прямо вниз по его передней части с отверстием в середине для обеспечения рупорного облучателя. Наличие волновода, идущего вниз по всей поверхности, означало, что его можно было соединить с рефлектором сверху и снизу, обеспечивая превосходную механическую поддержку. [15]
Не требовалось никакой горизонтальной стабилизации, поскольку антенна непрерывно вращалась и указывала на север с помощью удаленного компаса. Скорость вращения можно было контролировать в диапазоне от 0 до 16 об/мин, а также предлагать режим ручного наведения. Высота также могла регулироваться вручную, смещаясь от горизонта, обеспечиваемого гироскопом, что позволяло сканировать под большими углами, если это было необходимо. Использовались два дисплея: PPI от экспериментального дисплея Outfit JE от EMI и второй дисплей, используемый для измерения дальности. Последний, разработанный Исследовательским институтом телекоммуникаций Министерства авиации (TRE), использовал курсор [c] , который позволял оператору выбирать одну «точку» на дисплее и считывать высоту и использовать измерение дальности для решения задачи высоты. [15]
277X был установлен на Солтберне для испытаний, несмотря на аномально низкую точку крепления этого корабля в 27 футах (8,2 м) над ватерлинией. Не было никаких опасений относительно производительности; новый передатчик и значительно улучшенное усиление антенны означало, что система обеспечивала примерно в 25 раз большую энергию луча. Для этой установки волновод был около 100 футов (30 м) в длину, что в теории приводило к потерям всего в 3 дБ. [d] На практике они обнаружили, что различные изгибы и другие эффекты приводили к отражениям и неэффективной связи между приемником и волноводом. Этого не было замечено на 277T из-за его гораздо более короткого пробега, но новые эксперименты на этих системах подтвердили проблему, и были разработаны новые методы для настройки волновода. [16]
На Солтберне было два основных периода испытаний : первый с 8 по 20 апреля 1943 года у Лох-Фойла , а второй с 2 по 5 мая у острова Мэн . Плохая погода была фактором во время обоих испытаний, что привело к менее чем удовлетворительным испытаниям против самолетов. Они смогли продемонстрировать обнаружение против среднего бомбардировщика на расстоянии 40 миль (64 км) по PPI и определение высоты на расстоянии 20 миль (32 км). Плохая погода имела преимущество, продемонстрировав, что система стабилизации работает хорошо. [9]
По мере того, как испытания 277X продвигались, была введена новая антенна, использующая рефлектор из проволочной сетки вместо листового металла. Этот Outfit AUK почти не влиял на производительность, но был легче и имел меньшую ветровую нагрузку. [17] Серийные версии 277 с AUK начали поступать в начале 1943 года, и к середине 1943 года их установки получили широкое распространение. [18]
Основная идея 276 заключалась в использовании оригинальной антенны 271Q Cheese-style и мягкой трубки Sutton, чтобы приемник и передатчик могли совместно использовать одну антенну. Это уменьшило бы размер и вес установки на вершине мачты. В сочетании с новым магнетроном от 277 и использованием волновода было подсчитано, что она обеспечит почти такую же производительность, как и гораздо более крупные параболические антенны 273Q, и, таким образом, станет отличной заменой для вышедшей из строя 272. [19]
По мере роста интереса к обнаружению самолетов были сделаны некоторые оценки ее эффективности в этой роли. Коэффициент усиления антенны 180 был намного меньше, чем 800 у 277. Поскольку было предсказано, что 277 обнаружит легкий бомбардировщик на расстоянии 45 миль (72 км), это означало, что 276 сделает то же самое на расстоянии около 21 мили (34 км). Было отмечено, что оригинальная антенна-сыр размером 4 фута (1,2 м) на 10 дюймов (250 мм) будет иметь ограниченное вертикальное покрытие, что означало, что ей будет трудно отслеживать самолеты на больших высотах. В конце 1942 года была сделана небольшая модификация, чтобы уменьшить вертикальный размер до 10 дюймов (250 мм), расширив луч более вертикально с 10 до 20 градусов за счет некоторой потери усиления. [20]
Дальнейшее изменение, кажущееся тривиальным в ретроспективе, заключалось в устранении цилиндрического обтекателя и замене его одним листом оргстекла, герметизирующим переднюю часть сыра. Получившийся Outfit AUJ было значительно легче монтировать на мачте корабля, чем более ранние конструкции. Первый AUJ был установлен на HMS Tuscan . Волновод на Tuscan был немного длиннее обычного и составлял 70 футов (21 м), но любая потеря производительности компенсировалась переходом с латуни на медь с низкими потерями . [e] Антенна также была немного ближе к морю, на высоте 63 футов (19 м). [19]
В ходе испытаний 276X смог обнаружить HMS Kempenfelt [f] на расстоянии 29 000 ярдов (27 000 м), что фактически идентично показателям 273Q с 100-футовой (30-метровой) установки на корабле King George V , как и предсказывалось. [19]
Бои в Средиземноморье, особенно во время вторжения союзников на Сицилию и материковую часть Италии , были отмечены значительными воздушными атаками итальянских и немецких самолетов. Они также были отмечены относительно низкой эффективностью зенитной артиллерии. Чтобы улучшить их эффективность, ВМС все больше интересовались радаром, который был бы предназначен для непрерывного построения местоположения самолетов на близком расстоянии, когда их относительное положение по отношению к кораблю быстро менялось. Идея состояла в том, чтобы оборудовать все корабли размером с эсминец и больше, чтобы позволить всей оперативной группе эффективно действовать против самолетов. Официальное требование для этой новой роли «Указания цели», или «TI», было выпущено в декабре 1942 года. [10]
Некоторые испытания против самолетов проводились с использованием оригинальных параболических антенн 273Q на King George V , но они были в целом неудовлетворительными. Основная проблема заключалась в том, что использование обычного A-scope и ручного наведения не позволяло отслеживать цели непрерывно с какой-либо точностью и делало поиск большего количества самолетов при отслеживании другого очень сложным. Дисплей PPI, который показывал все самолеты вокруг корабля одновременно, предлагал значительное улучшение. Дальнейшие испытания с использованием дисплея PPI на мостике HMS Rother были проведены в июле 1943 года. [20]
Основная проблема с использованием существующих систем для слежения за самолетами заключалась в том, что новые параболические антенны имели очень узкие лучи, которые не подходили для постоянного сканирования под высокими углами, которые требовались для роли TI, до 70 градусов над кораблем. Веерообразный луч, подобный тому, который генерировался оригинальной антенной 271 или новой 276 cheese, был бы гораздо более подходящим. Была разработана новая антенна, Outfit AUR, которая была несколько больше, чем 276, шириной 6 футов (1,8 м) и высотой всего 4 дюйма (100 мм). Такая установка, объединяющая электронику 277 с антенной AUR, будет известна как Type 293. [10]
Для более крупных кораблей с достаточным пространством для установки более чем одной радиолокационной антенны можно было установить как параболическую AUJ, так и AUR Cheese. Электроника затем могла переключаться с одной на другую по мере необходимости. Для гораздо меньших эскортов, у которых не было дальнобойного зенитного оружия, радар TI в любом случае не требовался. Это создавало проблему для эсминцев и малых крейсеров ; у этих кораблей не было места для установки как AUJ для поиска поверхности, так и AUR для TI, и им приходилось довольствоваться одним или другим. Поскольку роль TI становилась все более важной, планировалось использовать AUR и заставить ее действовать в обеих ролях. [20] Крепление было спроектировано таким образом, чтобы антенны 293 или 276 можно было легко менять. [19]
Для проверки производительности системы в надводном положении первый Type 293X был установлен на HMS Janus . Он был подключен к кабине оператора через 67-футовый (20-метровый) латунный волновод. [g] Испытания проводились с 27 августа по 4 сентября 1943 года в районе Пентленд-Ферт . [21]
Для функции предупреждения о поверхности испытания проводились Janus против HMS Obedient, выступающего в качестве цели. 293 мог обнаружить Obedient только на расстоянии 24 000 ярдов (22 000 м), на расстоянии, на котором только нижние 4 фута (1,2 м) его корпуса все еще находились ниже радиолокационного горизонта. Для сравнения, 273Q продемонстрировал способность обнаруживать эсминец, когда над горизонтом находились только верхние части его мачты, и 276, как ожидалось, обеспечивал аналогичную дальность. Это означало, что 293 был довольно ограничен в этой вторичной роли. [19]
Неудовлетворительные характеристики 293X в надводной роли привели к некоторой переоценке идеи установки 293 на эсминцы. К этому времени 276 уже был в производстве и продемонстрировал гораздо лучшие характеристики против самолетов, чем 293, хотя его характеристики упали против целей, летящих на высоте более 8000 футов, как и следовало ожидать от его модели вещания. [19]
Это привело к решению вернуться к оригинальной антенне 271Q Cheese для 276, вместо конструкции сжатого большего угла. Это было улучшено небольшой, но важной модификацией; вместо размещения антенны в обтекателе, система была защищена просто путем покрытия передней части Cheese пластиной из плексигласа, как в случае с 293. К этому времени ряд эсминцев получили 293, и с осени 1943 года их заменяли на 276, когда они приходили на техническое обслуживание. [19]
Все эти испытания предполагали, что комбинированный TI/поверхностный радар возможен, но антенна должна была бы иметь усиление примерно в три раза больше, чем оригинальная антенна AUR. Это привело к еще одной новой конструкции антенны, Outfit AQR, которая была больше: 8 футов (2,4 м) в ширину и 7,5 дюймов (190 мм) в высоту. [22] В отличие от более ранних конструкций, которые использовали формирование отражателя для создания сфокусированного луча, AQR использовал прямоугольный отражатель, состоящий из большого металлического стержня вверху и внизу прямоугольника, и четырех меньших стержней, идущих параллельно им, образующих корпус отражателя. Это означало, что он имел гораздо меньшую ветровую нагрузку, чем более ранние сплошные конструкции, поэтому его больший размер не перегружал крепление. Фокусировка луча теперь обеспечивалась рупором облучателя вместо формирования отражателя. Это обеспечивало усиление около 220, намного больше, чем AUJ 276. Когда в 1945 году наконец-то поступили в производство AQR, AUJ был объявлен устаревшим и заменен на AQR. [23]
Еще более крупная версия AQR, Outfit ANS, разрабатывалась для крейсеров, но не была установлена до послевоенного периода. Известный как Type 293Q, он был способен обнаруживать любой самолет на расстоянии 18 миль (29 км) на любой высоте от горизонта до 35 000 футов. [23]
В марте 1944 года 277 на борту эскортного авианосца HMS Campania использовался в серии испытаний против самолёта Fairey Fulmar . Campania также нёс старый радар Type 281 для воздушного предупреждения, что позволяло им проводить сравнительные измерения. Одной из проблем с 281 было то, что он не обеспечивал измерения высоты, поэтому началась серия экспериментов по использованию 281 для отслеживания, а 277 — для определения высоты. Для этого 277 фиксировался по азимуту, а затем вручную вращался по высоте, чтобы максимизировать сигнал. Затем угол использовался для расчёта высоты. [17]
В рамках этих испытаний значительное внимание было уделено возможностям обнаружения 277. Это привело к созданию ряда вероятностных диаграмм, которые продемонстрировали, что обнаружение было примерно линейным с дальностью для цели средней высоты на высоте 2000 футов, от 100 процентов на дальностях менее 5 морских миль (9,3 км; 5,8 миль) до примерно 80% на дальностях 10 морских миль (19 км; 12 миль) и примерно до нуля на 40 морских милях (74 км; 46 миль). [24]
Поскольку Type 276 и Type 293 использовали один и тот же фиксированный 10-оборотный монтировочный узел, не было возможности провести значимые испытания его способности обнаруживать самолеты. Теперь Campania обратила свое внимание на вопрос наилучшей скорости сканирования, выполнив серию запусков на 10 и 16 об/мин, а также на различных гораздо более медленных скоростях с использованием управления переменной скоростью. Они показали, что не было никакого очевидного влияния на вероятность обнаружения при работе на более медленных скоростях между 2,25 и 2,5 об/мин. [25]
Приоритет для 277 был отдан более крупным кораблям, где увеличение производительности приветствовалось, в то время как 271Q на эскортах уже работал адекватно. В конце 1944 года ВМС стало известно о немецких усилиях по установке шноркеля на свой подводной флот. Это привело к тому, что 277 был отдан в приоритет эскортам, чтобы противостоять этой угрозе. [25]
В сентябре 1944 года корвет HMCS Copper Cliff был оснащен AUJ на вершине своей 65-футовой (20-метровой) мачты, а не в типичном месте на мостике. Это дало ему радиолокационный горизонт в 9,5 миль (15,3 км). В испытаниях в заливе Ферт-оф-Клайд и Северном канале Copper Cliff смог надежно обнаружить всплывшую подводную лодку на расстоянии 11 миль (18 км), когда была видна только часть боевой рубки. Против шноркеля , высота которого составляла всего 3 фута (0,91 м), дальность действия сокращалась примерно до 5,5 миль (8,9 км), а при приближении к поверхности он терялся в радиолокационных помехах волн. [25]
Хотя 277 включал в себя многие из достижений, доступных на момент его разработки в 1943 году, к 1944 году дальнейший прогресс представил новые системы, которые были весьма желательны. Среди них был новый кристаллический детектор, объединенный с переключателем трубки Саттона, который можно было монтировать непосредственно на волновод вместо того, чтобы нуждаться в длине коаксиального кабеля для подключения переключателя к волноводу. Это устраняло необходимость постоянной настройки системы для достижения наилучших характеристик. Еще одним изменением был переход от стандарта начала войны промежуточной частоты 60 МГц к новой полосе приемника, работающей на частоте 13,5 МГц. [h] Эти изменения снизили шум системы приемника примерно на 2 дБ. [26]
Кроме того, были добавлены новые системы защиты от помех. Они состояли из третьего этапа в приемнике ПЧ, который мог быть опционально включен, если было обнаружено глушение. Это уменьшило полосу пропускания приемника до 0,5 МГц, отфильтровывая широкополосные сигналы. Были добавлены положения для добавления дополнительных фильтров в будущем, если это необходимо. [26]
К этому времени первоначальная установка оборудования 271, в основном сохраненная для 277, была многократно увеличена, поскольку были добавлены новые ретрансляторные дисплеи. Также было сильное желание рационализировать все соединения, что оказалось постоянной проблемой обслуживания. Новый набор панелей управления радаром был разработан для включения всех этих изменений, что привело к появлению 277P и 293P. [26]
Производственные единицы будут доступны в середине 1945 года, но к концу 1944 года были предприняты значительные усилия по проведению капитального ремонта многих основных единиц флота в рамках подготовки к их перемещению на Тихоокеанский театр. Чтобы оснастить эти единицы, был запущен проект Bubbly как «ограниченное чрезвычайное» производство, и линкор HMS Anson получил первую единицу в марте 1945 года. Комплекты для переоборудования были отправлены для этих кораблей, которые уже ушли на Дальний Восток. [26]
Поскольку воздушные атаки на корабли были важной особенностью войны на Тихом океане, также было желание дополнительно улучшить характеристики 277 и 293. К этому времени ряд кораблей были оборудованы для новой роли «Fighter Direction», командования широкомасштабными авиационными операциями. Для этой роли даже 277P имел слишком малую дальность, и был разработан новый отражатель диаметром 8 футов (2,4 м), обрезанный до ширины 6 футов (1,8 м). Чтобы уменьшить помехи, этот радар использовал вертикальную поляризацию, которая рассеивалась от волн и уменьшала отраженный сигнал. [27]
Получившаяся система, Тип 277Q, прибыла слишком поздно для проекта Bubbly и не была введена в эксплуатацию до послевоенной эпохи. В испытаниях на борту HMS Illustrious в марте 1947 года, 277Q обеспечила надежное обнаружение в роли TI на расстоянии до 85 миль (137 км) и определение высоты до 55 миль (89 км), что является значительным улучшением по сравнению с 293. Система была чрезвычайно эффективной и оставалась на вооружении в течение многих лет. [27]
Операции в Средиземноморье продемонстрировали необходимость лучшей координации действий истребительной авиации для успешной контратаки немецких и итальянских воздушных флотов. В 1942 году были проведены некоторые эксперименты по оснащению дисплея PPI скиатроном для создания долговременного отображения, похожего на карту, для Type 281. Отображение оказалось успешным, но 281 не хватало разрешения и оно было подвержено сильным отражениям от любой близлежащей земли, которые могли затмить отображение. [27]
Испытания 277T в конце 1942 года были чрезвычайно многообещающими, и позднее в том же году было выпущено Штатное требование для специального радара управления истребителями (FD). Конструкция должна была обнаруживать любые самолеты на расстоянии от 35 000 футов до 80 миль (130 км), а также обеспечивать определение высоты с точностью 1000 футов на расстоянии от 40 до 80 миль и точностью 500 футов на расстоянии менее 40 миль. Было понятно, что для получения требуемых характеристик потребуется большая, тяжелая и полностью стабилизированная антенная система, и, таким образом, ее могли нести только авианосцы и специальные корабли управления истребителями. [28]
Первоначальные расчеты показали, что антенна типа «чиз» шириной 12 футов (3,7 м) с зазором 17 дюймов (430 мм) между верхом и низом может обеспечить такое же усиление, как параболическая тарелка 277. Было подсчитано, что 277 будет иметь дальность действия около 45 миль (72 км) против самолетов, так что это означало, что для удовлетворения требования требовалось еще одно удвоение дальности. Чтобы заполнить разрыв в производительности, были разработаны планы использовать магнетрон, работающий на 2 МВт и имеющий более длинную 5 мкс длительность импульса, таким образом, производя в десять раз больше мощности, чем существующие системы. [28]
Поскольку требования к персоналу требовали определения высоты, пока система продолжала сканировать, потребовалась бы совершенно отдельная система определения высоты. Это была относительно новая концепция, но решение было быстро разработано. Вторая приемная антенна должна была быть установлена над основной антенной Cheese. При установке четырех облучателей в волновод перед рефлектором была бы разработана диаграмма направленности приема с несколькими сложенными вертикальными лепестками. Это потребовало разработки нового волновода с четырьмя вращающимися соединениями. [29]
Новая система получила название Тип 295, и если оборудование было доступно до появления нового магнетрона, то также был указан временный Тип 294 с использованием существующего магнетрона Тип 277. К 1944 году стало ясно, что система определения высоты не работает так, как ожидалось, что отложило оба плана. Также было ясно, что магнетрон мощностью 2 МВт не будет доступен вовремя для оснащения HMS Eagle , который тогда строился в Харленде и Вольфе . [30]
Поскольку обе конструкции полагались на многолепестковый высотомер, а это, казалось, было неработоспособной концепцией, ВМС выпустили новые требования с использованием магнетронов типа 277 в отдельных радарах PPI и высотомера. Они стали типами 980 и 291 соответственно. Они также оказались проблемными и в конечном итоге поступили на вооружение как тип 982 и тип 983. [31]
Подразделения ВМС возглавляли разработку больших магнетронных радаров в течение всего периода войны, опережая разработки ВВС и армии. По этой причине многие наземные радары конца войны, используемые обеими силами, были версиями оборудования ВМС с небольшими изменениями. Это было справедливо для Типа 277, который лег в основу ряда наземных радарных систем. [32]
Поскольку испытания 277T начали давать превосходные результаты, британская армия приняла его, почти без изменений, как Радар, Береговая оборона, Номер 1, Марк VI, или CD No. 1 Mk. VI для краткости. Радары CD использовались для поиска кораблей в Ла-Манше , и для этой роли они должны были иметь возможность сканировать близко к поверхности. Ранние наборы CD были основаны на общей 1,5-метровой электронике, широко используемой как армией, так и Королевскими ВВС, но они имели относительно низкую точность. Они перешли на 271P как Mark IV и 271 как Mark V, и теперь приняли 277T как Mark VI. С изменением на 277 точность была достаточной, чтобы выделять отдельные E-лодки , когда они покидали французское побережье. [33] [i]
Когда армия представила свои первые радары береговой обороны, Министерство авиации взяло несколько из них и разместило их на высоких башнях, чтобы они могли видеть низколетящие самолеты. Эти установки стали системами Chain Home Low , способными обнаруживать самолеты на высоте до 500 футов на расстояниях, позволяющих организовать перехват. Им было дано официальное название AMES Type 2, хотя это название редко использовалось на практике. [34]
Когда армия переместила CD на 271P, RAF сделали то же самое, официально называя их AMES Type 30, с серией таких систем, получивших различные номера типов на основе различий их систем крепления. Когда 271P уступил место 271Q, новые системы были развернуты под названием Type 40, и в свою очередь стали Type 50, когда они переместились на 277. Системы назывались в общем как Chain Home Extra Low (CHEL). [34]
AMES Type 50 был по сути идентичен 277T, используя отражатель-сыр, который использовался на прототипе. Type 52 перешел на параболические отражатели для дополнительной производительности. Это привело к появлению серии конструкций с отражателями диаметром 10 футов (3,0 м), Type 52–56, которые отличались только своей системой крепления. Чтобы запутать ситуацию, любой из них может называться CHEL. [34]
CHEL и CD часто были одной и той же системой, просто двумя названиями одной и той же установки в зависимости от того, кто ее имел в виду, армия или военно-воздушные силы. [34] [35] Чтобы еще больше запутать ситуацию, если радар располагался близко к месту расположения береговой артиллерии , армия тогда называла его Радаром, Береговой артиллерией или сокращенно CA. [36]
В 1941 году Королевские военно-воздушные силы (RAF) начали внедрять новую наземную радиолокационную систему, известную как AMES Type 7. В ходе эксплуатации стало ясно, что точность системы переключения лепестков Type 7 для измерения высоты не была оптимальной, и ее использование также требовало разделения мощности передатчика пополам и, таким образом, снижения дальности при использовании. Было разработано требование к специализированному высотомеру, и он появился как AMES Type 13, который иногда назывался «Centimetric Height» или «CMH». [35] Поскольку эксперименты с 277T оказались весьма успешными, было принято решение использовать его в качестве основы для Type 13. [37] [38]
Главным отличием между Type 13 и 277 была антенна. Для функции определения высоты целью является получение луча, узкого по вертикали и широкого по горизонтали, противоположного желаемому для дисплея PPI. Этого можно легко добиться с помощью антенны в виде сыра, повернутых так, чтобы длинная ось была вертикальной. Type 13 использовал массивную сырную антенну высотой 20 футов (6,1 м) и шириной 18 дюймов (460 мм). Система была настолько большой, что была структурно неустойчивой, поэтому она была построена как два соединенных бок о бок блока, питаемых от волновода с двумя облучателями, по одному с каждой стороны. [39]
Когда Type 13 начал поступать в производство, Королевские ВВС спорили о введении системы Window для блокировки немецких радаров. Истребительное командование Королевских ВВС считало, что немцы быстро сделают свое собственное окно и будут использовать его против 1,5-метровых радаров Королевских ВВС, таких как Type 7. В ответ производство Type 13 было перенаправлено на Type 14, который по сути был Type 13, повернутым на бок, вернувшись к горизонтальной компоновке, как у CD и CHEL. Это позволило ему сканировать горизонт, а не вверх и вниз, создавая дисплей PPI. [38]
Когда внимание вернулось к Type 13, испытания показали неутешительные результаты. [40] Существующие блоки использовались в качестве блоков PPI путем отключения «кивающей» системы и ручного вращения ее для сканирования горизонта. Было сделано несколько улучшений, но система не была по-настоящему удовлетворительной до Mark V, представленного после войны. Mark V использовал совершенно новую антенну, состоящую из цилиндрического отражателя, сделанного из вертикальных металлических трубок. [39] В сочетании с Type 14 двухблочная система была известна как Type 21. [41]
Данное описание основано на серийной модели 277, при необходимости указаны различия между моделями.
Стандартная антенная система для 277 состояла из проволочной параболической тарелки диаметром 4,5 фута (1,4 м). Сигнал подавался на антенну и от нее с помощью волновода, который охватывал диаметр тарелки, проходя вертикально по передней части. Это позволяло надежно закрепить ее сверху и снизу самого рефлектора, вместо того, чтобы нуждаться в отдельной опорной конструкции. [15] Система имела общий коэффициент усиления 800, хотя более поздняя тарелка, используемая на 277Q, увеличила его до 1750, а меньшая сырная антенна на 276 уменьшила его до 180. [42]
Сборка была смонтирована в вилочном креплении , которое соединялось с отражателем на левом и правом концах. Приводной двигатель для вертикальной стабилизации находился на левом плече вилки, если смотреть спереди. Вращающееся соединение для волновода располагалось с правой стороны, и сигнал подавался из этого места на главный волновод и рупорный облучатель с помощью короткой трубы, идущей от соединения к верхней части отражателя. Другая сторона соединения вела к волноводу, идущему через вилку к нижней части крепления, где второе вращающееся соединение вело к кабине радара. [15]
Электроника 277 была самой современной для 1944 года, в ней было представлено несколько новых систем для улучшения производительности по сравнению с 271. В частности, детекторные кристаллы американского производства улучшили шум приемника до 14–16 дБ, тогда как у 271 он был примерно на 2 дБ выше. [42]
Вся система оборудования была упакована аналогично более поздним моделям 271P и Q, состоящим из одного корпуса с двумя большими ящиками внизу и посередине, и гораздо меньшим блоком сверху. Самый нижний блок был источником питания и системой формирования импульсов, с приемником и дисплеем посередине, и тюнером сверху. [43]
277 использовал индикатор положения плана для своего основного дисплея, основанный на большой (для той эпохи) 9-дюймовой (230 мм) электронно-лучевой трубке (CTR). В PPI генератор временной развертки вытягивает луч из центра трубки к ее внешней окружности за то же время, которое требуется радиолокационному сигналу для прохождения максимального расстояния и обратно. Усиленный обратный сигнал управляет яркостью луча, заставляя сильные отражения создавать «вспышку» на дисплее. [43]
По мере вращения антенны механическая система вращала дисплей с той же скоростью, относительно магнитного севера . Это означало, что отражения под определенными углами к кораблю появлялись в этом положении на дисплее относительно севера. Поскольку луч имел конечную ширину, полученные «отметки» были короткими дугами, а не отдельными точками. Из-за синхронизации движения луча расстояние от отметки до центра дисплея показывало дальность цели. [43]