Радар перехвата самолетов Mark IV ( AI Mk. IV ), также производившийся в США как SCR-540 , был первой в мире действующей радиолокационной системой класса «воздух-воздух» . Ранние блоки Mk. III появились в июле 1940 года на переоборудованных легких бомбардировщиках Bristol Blenheim , в то время как окончательный Mk. IV стал широко доступен на тяжелом истребителе Bristol Beaufighter к началу 1941 года. На Beaufighter Mk. IV, возможно, сыграл роль в завершении Blitz , ночной бомбардировочной кампании Люфтваффе в конце 1940 и начале 1941 года.
Ранняя разработка была вызвана меморандумом Генри Тизарда 1936 года на тему ночных боев. Меморандум был отправлен Роберту Уотсону-Уотту , директору исследований радаров, который согласился разрешить физику Эдварду Джорджу «Тэффи» Боуэну сформировать команду для изучения проблемы воздушного перехвата. Позже в том же году у команды была испытательная система в полетах, но прогресс был отложен на четыре года из-за экстренных перемещений, трех заброшенных производственных проектов и все более враждебных отношений Боуэна с заменой Уотта, Альбертом Роу . В конечном итоге Боуэна выгнали из команды как раз тогда, когда система окончательно созрела.
Серия Mk. IV работала на частоте около 193 мегагерц (МГц) с длиной волны 1,5 метра и обеспечивала дальность обнаружения крупных самолетов до 20 000 футов (3,8 мили; 6,1 км). У нее было множество эксплуатационных ограничений, включая максимальную дальность, которая увеличивалась с высотой полета самолета , и минимальную дальность, которая была едва достаточно близкой, чтобы позволить пилоту увидеть цель. От оператора радара требовалось значительное мастерство, чтобы интерпретировать показания двух электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) для пилота. Только с ростом мастерства экипажей, а также с установкой новых наземных радиолокационных систем, предназначенных для задачи перехвата, показатели перехвата начали расти. Они примерно удваивались каждый месяц до весны 1941 года, в разгар Блица.
Mk. IV использовался в эксплуатации лишь в течение короткого периода. Внедрение резонаторного магнетрона в 1940 году привело к быстрому прогрессу в области микроволновых радиолокаторов, которые обеспечивали гораздо большую точность и были эффективны на малых высотах. Прототип Mk. VII начал заменять Mk. IV в конце 1941 года, а AI Mk. VIII в значительной степени отодвинул Mk. IV на второй план к 1943 году. Приемник Mk. IV, изначально телевизионный приемник, использовался в качестве основы радара ASV Mk. II , Chain Home Low , AMES Type 7 и многих других радиолокационных систем на протяжении всей войны.
К концу 1935 года Роберт Уотт [a] разработал систему, которая тогда называлась Range and Direction Finding (RDF) в поместье Бодси в графстве Саффолк на восточном побережье Англии, и смогла создать систему, способную обнаруживать крупные самолеты на расстоянии более 40 миль (64 км). [2] 9 октября Уотт написал меморандум, призывающий к строительству цепочки радиолокационных станций, пролегающих вдоль восточного побережья Англии и Шотландии, на расстоянии около 20 миль (32 км) друг от друга, обеспечивая раннее оповещение для всех Британских островов. Это стало известно как Chain Home (CH), и вскоре сами радары стали называться тем же именем. Разработка продолжалась, и к концу 1935 года дальность увеличилась до более чем 80 миль (130 км), что сократило количество требуемых станций. [3]
В 1936 году экспериментальная система в Бодси была испытана против различных имитируемых атак, наряду с обширной разработкой теории перехвата, проведенной в RAF Biggin Hill . Одним из наблюдателей был Хью Даудинг , первоначально как директор исследований RAF, а затем как командующий RAF Fighter Command . Даудинг отметил, что станции CH предоставляли так много информации, что у операторов возникали проблемы с ее передачей пилотам, а у пилотов возникали проблемы с ее пониманием. Он решил эту проблему путем создания того, что сегодня известно как система Даудинга . [4]
Система Dowding опиралась на частную телефонную сеть, пересылающую информацию со станций CH, Королевского корпуса наблюдателей (ROC) и писклявой радиопеленгации (RDF) в центральную комнату, где отчеты наносились на большую карту. Затем эта информация передавалась по телефону в четыре региональных штаба Группы , которые воссоздавали карту, охватывающую их зону операций. Детали с этих карт затем отправлялись в секторы каждой Группы, охватывающие одну или две основные авиабазы, а оттуда — пилотам по радио. Этот процесс занимал время, в течение которого целевые самолеты двигались. Поскольку системы CH были точны только до 1 км в лучшем случае, [5] последующие отчеты были разбросаны и не могли поместить цель точнее, чем примерно на 5 миль (8,0 км). [6] Это было нормально для дневных перехватов; пилоты обычно обнаруживали свои цели в этом диапазоне. [7]
Генри Тизард, чей Комитет по научному обзору противовоздушной обороны возглавил разработку системы CH, начал беспокоиться, что CH будет слишком эффективным. Он ожидал, что Люфтваффе понесут так много потерь, что будут вынуждены отменить дневные атаки и перейти к ночным бомбардировкам. [6] Их предшественники в Первой мировой войне сделали то же самое, когда Лондонская зона противовоздушной обороны успешно блокировала дневные налеты, а попытки перехватить немецкие бомбардировщики ночью оказались комически неэффективными. Опасения Тизарда оказались пророческими; Боуэн назвал это «одним из лучших примеров технологического прогнозирования, сделанного в двадцатом веке». [6]
Тизард знал, что испытания показали, что наблюдатель сможет увидеть самолет ночью только на расстоянии около 1000 футов (300 м), возможно, 2000 футов (610 м) при самых лучших условиях лунного света, [8] точность, которую система Даудинга не могла обеспечить. [6] [9] Усугубляла проблему потеря информации от ROC, который не мог обнаружить самолет, кроме как при самых лучших условиях. Если перехват должен был осуществляться радаром, его нужно было организовать в короткий промежуток времени между первоначальным обнаружением и прохождением самолета за пределами участков CH на береговой линии. [6] [10]
Тизард изложил свои мысли в письме от 27 апреля 1936 года Хью Даудингу, который в то время был членом ВВС по исследованиям и разработкам . Он также отправил копию Уотту, который переслал ее исследователям, переезжавшим на свою новую исследовательскую станцию в поместье Боудси. [11] На встрече в пабе Crown and Castle Боуэн надавил на Уотта, чтобы тот разрешил сформировать группу для изучения возможности размещения радара на самом самолете. [11] [b] Это означало бы, что станциям CH нужно было бы только доставить истребитель в общую зону бомбардировщика, истребитель мог бы использовать свой собственный радар для остальной части перехвата. В конечном итоге Уотт убедился, что персонал, необходимый для поддержки разработки как CH, так и новой системы, был доступен, и в августе 1936 года из усилий CH была выделена Воздушно-десантная группа. [12]
Боуэн начал работу над радаром перехвата самолетов (ИИ) , обсудив этот вопрос с двумя инженерами в расположенной неподалеку RAF Martlesham Heath , Фредом Роландом и NE Rowe. Он также совершил ряд визитов в штаб-квартиру истребительного командования в RAF Bentley Priory и обсуждал методы ночного боя со всеми, кто проявил интерес. [13] Первые критерии для бортового радара, которым мог управлять либо пилот, либо наблюдатель, включали:
Боуэн возглавил новую команду, чтобы построить то, что тогда было известно как RDF2, а оригинальные системы стали RDF1. [14] Они начали искать подходящую систему приемника, и им сразу же улыбнулась удача; EMI недавно построила прототип приемника для экспериментальных телевизионных передач BBC на длине волны 6,7 м (45 МГц). Приемник использовал семь или восемь электронных ламп [ c] на шасси всего 3 дюйма (7,6 см) в высоту и около 18 дюймов (46 см) в длину. В сочетании с дисплеем на ЭЛТ вся система весила всего 20 фунтов (9,1 кг). Боуэн позже описал ее как «несомненно лучшую, чем все, что было достигнуто в Британии к тому времени». [15]
Был доступен только один приемник, который перемещался между самолетами для тестирования. Передатчик необходимой мощности не был доступен в портативном виде. Боуэн решил немного ознакомиться с оборудованием, построив наземный передатчик. Разместив передатчик в Красной башне Боудси, а приемник в Белой башне, они обнаружили, что могут обнаруживать самолеты на расстоянии от 40 до 50 миль (64–80 км). [16]
После того, как базовая концепция была доказана, команда начала искать подходящий самолет для переноса приемника. Martlesham предоставил бомбардировщик Handley Page Heyford , что стало перестановкой задач по сравнению с первоначальным экспериментом Daventry , который привел к разработке CH, в котором целью был Heyford. Одной из причин выбора этой конструкции было то, что ее двигатели Rolls-Royce Kestrel имели хорошо экранированную систему зажигания, которая создавала минимальный электрический шум. [17]
Монтаж приемника в Heyford был нетривиальной задачей; стандартная полуволновая дипольная антенна должна была быть длиной около 3,5 метров (11 футов) для обнаружения длин волн 6,7 м. Решение было в конечном итоге найдено путем натягивания кабеля между фиксированными стойками шасси Heyford . Ряд сухих батарей, выложенных на полу самолета, питали приемник, обеспечивая высокое напряжение для ЭЛТ через катушку зажигания, взятую из автомобиля Ford . [18]
Когда система впервые поднялась в воздух осенью 1936 года, она немедленно обнаружила самолеты, летящие по кругу в Мартлшеме, на расстоянии от 8 до 10 миль (13–16 км), несмотря на грубость установки. Дальнейшие испытания были столь же успешными, и дальность была увеличена до 12 миль (19 км). [19]
Примерно в это же время Уотт организовал крупное испытание системы CH в Боудси с участием многих самолетов. Даудинг был повышен до должности офицера авиации, командующего истребительным командованием, и был рядом, чтобы наблюдать. Дела шли не очень хорошо; по неизвестным причинам радар не улавливал приближающиеся самолеты, пока они не оказались слишком близко, чтобы организовать перехват. Даудинг внимательно следил за экранами в поисках любого признака бомбардировщиков, но не смог обнаружить ни одного, когда услышал, как они пролетели над головой. Боуэн предотвратил полную катастрофу, быстро организовав демонстрацию своей системы в Красной башне, которая обнаружила самолеты, когда они перестроились в 50 милях (80 км) от него. [20]
Система, тогда известная как RDF 1.5, [d] потребовала бы большого количества наземных передатчиков для работы в оперативной обстановке. Более того, хороший прием достигался только тогда, когда цель, перехватчик и передатчик находились примерно на одной линии. Из-за этих ограничений базовая концепция была признана неработоспособной в качестве оперативной системы, и все усилия были направлены на проекты с передатчиком и приемником в самолете-перехватчике. [19]
Позже Боуэн сетовал на это решение в своей книге « Дни радара» , где он описал свои чувства по поводу того, что не удалось продолжить работу над системой RDF 1.5:
Оглядываясь назад, теперь становится ясно, что это было серьезной ошибкой. ... Во-первых, это дало бы им временное устройство, на котором можно было бы проводить испытательные перехваты ночью, за два года до начала войны. Это дало бы пилотам и наблюдателям возможность пройти обучение по технике ночного перехвата, чего они фактически не получили, пока не была объявлена война. [19]
Еще одна попытка возродить концепцию RDF 1.5, сегодня более широко известную как бистатический радар , была предпринята в марте 1940 года, когда модифицированный набор был установлен в Бристоле Бленхейме серийный . L6622 . Этот набор был настроен на передачи новых передатчиков Chain Home Low , десятки которых были установлены вдоль побережья Великобритании . Эти эксперименты не оказались успешными, с дальностью обнаружения порядка 4 миль (6,4 км), и от концепции отказались навсегда. [21]
В начале 1937 года команда получила несколько больших вакуумных ламп Western Electric Type 316A. Они подходили для создания передающих устройств с постоянной мощностью около 20 Вт для длин волн от 1 до 10 м (от 300 до 30 МГц). Перси Хибберд построил прототип передатчика с импульсами в несколько сотен ватт и установил его на Heyford в марте 1937 года. [22]
При тестировании передатчик оказался едва ли пригодным для роли воздух-воздух, с короткими дальностями обнаружения из-за его относительно низкой мощности. Но ко всеобщему удивлению, он смог легко обнаружить причалы и краны в доках Харвича в нескольких милях к югу от Боудси. Также появились корабли, но команда не смогла проверить это как следует, так как Heyford было запрещено летать над водой. [23] После этого успеха Боуэну предоставили два патрульных самолета Avro Anson , K6260 и K8758 , вместе с пятью пилотами, размещенными в Мартлшеме, для тестирования этой роли обнаружения кораблей. Ранние тесты выявили проблему с шумом от системы зажигания, мешающим работе приемника, но это вскоре было решено монтажниками в Королевском авиационном заводе (RAE). [24]
Тем временем Хибберд успешно построил новый двухтактный усилитель, используя две такие же лампы, но работающие в диапазоне 1,25 метра , верхнем диапазоне УКВ (около 220 МГц); ниже 1,25 м чувствительность резко падала. [25] Джеральд Тач, родом из лаборатории Кларендона , преобразовал приемник ЭМИ на эту длину волны, используя существующий набор в качестве каскада промежуточной частоты (ПЧ) супергетеродинной схемы . Первоначальная частота 45 МГц останется настройкой ПЧ для многих последующих радиолокационных систем. Во время своего первого испытания 17 августа Anson K6260 с Тачем и Кейтом Вудом на борту немедленно обнаружил судоходство в Ла-Манше на расстоянии от 2 до 3 миль (3,2–4,8 км). [26] Позже команда немного увеличила длину волны до 1,5 м, чтобы улучшить чувствительность приемника, [27] и эта настройка 200 МГц будет обычной для многих радиолокационных систем этой эпохи.
Узнав об успехе, Уотт позвонил команде и спросил, будут ли они доступны для испытаний в сентябре, когда объединенный флот кораблей Королевского флота и самолетов Берегового командования Королевских ВВС будет проводить военные учения в Ла-Манше. Днем 3 сентября самолет успешно обнаружил линкор HMS Rodney , авианосец HMS Courageous и легкий крейсер HMS Southampton , получив очень сильные отражения. На следующий день они взлетели на рассвете и, почти в полной облачности, обнаружили Courageous и Southampton на расстоянии 5-6 миль (8,0–9,7 км). Когда они приблизились к кораблям и в конечном итоге стали видимыми, они могли видеть, как Courageous запускает самолеты в тщетной попытке перехватить их. [23] Перспективы системы не остались незамеченными для наблюдателей; Альберт Персиваль Роу из Комитета Тизарда прокомментировал, что «это, если бы они знали, было бы предзнаменованием для немецкой подводной службы». [28]
Бортовой радар для обнаружения кораблей в море стал известен как радар класса «воздух-поверхность» (ASV) . Его успехи привели к постоянным требованиям дополнительных испытаний. Растущий интерес и возросшие усилия в области ASV способствовали задержкам в разработке бортовых перехватчиков; в 1937 и 1938 годах команда провела значительное время, работая над проблемой ASV. [29]
В мае 1938 года AP Rowe принял управление Bawdsey Manor от Уотта, который был назначен директором по развитию коммуникаций в Министерстве авиации. [30] Оставшаяся часть 1938 года была посвящена практическим проблемам в разработке ASV. Одним из изменений было использование новых трубок Western Electric 4304 вместо более ранних 316A. Они позволили дополнительно увеличить мощность импульсов около 2 кВт, что обеспечивало обнаружение кораблей на расстоянии от 12 до 15 миль (19–24 км). Их испытательной целью был плавучий маяк Cork , небольшое судно, стоящее на якоре примерно в 4 милях (6,4 км) от Белой башни. Эти результаты против такого небольшого судна были достаточными, чтобы побудить армию начать работу над тем, что впоследствии стало радарами береговой обороны (CD). [31] Армейская ячейка была впервые создана 16 октября 1936 года для разработки радарных систем Gun Laying . [32]
Другое изменение было связано с тем, что каждая часть оборудования имела разные требования к питанию. Трубки для передатчика использовали 6 В для нагрева нитей, но для трубок приемника требовалось 4 В, а для нити накала ЭЛТ 2 В. ЭЛТ также требовалось 800 В для своей электронной пушки , но трубки передатчика 1000 В для своих модуляторов (драйверов). Сначала команда использовала наборы мотор-генераторов, размещенные в фюзеляжах Anson и Battle, или батареи, соединенные различными способами, как в самых ранних наборах в Heyfords. [33] Боуэн решил, что решение заключается в создании источника питания , который будет вырабатывать все эти напряжения постоянного тока из одного источника 240 В 50 Гц с использованием трансформаторов и выпрямителей. Это позволило бы им питать радиолокационные системы от сети , пока самолет находился на земле. [33]
Британские авиадвигатели обычно оснащались валом отбора мощности , который вел к задней части двигателя. В двухмоторных самолетах, таких как Anson, один из них использовался для генератора , который питал приборы самолета напряжением 24 В постоянного тока, другой оставался неподключенным и доступным для использования. [34] Следуя предложению Уотта избегать каналов Министерства авиации, в октябре Боуэн перелетел на одном из Battles на завод Metropolitan-Vickers (Metrovick) в Шеффилде, где он снял генератор постоянного тока с двигателя, [e] бросил его на стол и попросил генератор переменного тока аналогичного размера и формы. [36] Арнольд Тастин , ведущий инженер Metrovick, был вызван для рассмотрения проблемы, и через несколько минут он вернулся, чтобы сказать, что может поставить блок на 80 В при частоте от 1200 до 2400 Гц и мощности 800 Вт, даже лучше, чем запрошенные 500 Вт. Боуэн разместил заказ на 18 предсерийных единиц как можно скорее, и первые единицы начали прибывать в конце октября. [34] Вскоре последовал второй заказ на 400 единиц. В конечном итоге во время войны было произведено около 133 800 таких генераторов. [37]
Для более качественной проверки потребностей ИИ требовался самолет со скоростью, необходимой для перехвата современного бомбардировщика. В октябре 1938 года команде предоставили два легких бомбардировщика Fairey Battle , которые имели характеристики и размер, более подходящие для роли ночного истребителя . Battles K9207 и K9208 , а также экипаж для их управления, были отправлены в Мартлшем; [38] K9208 был выбран для установки радара, в то время как K9207 использовался в качестве цели и самолета поддержки. [39] [f]
К 1939 году стало ясно, что война надвигается, и команда начала переключать свое основное внимание с ASV обратно на AI. Новый комплект, созданный путем объединения передающего блока из последних блоков ASV с приемником EMI, впервые поднялся в воздух в Battle в мае 1939 года. Система продемонстрировала максимальную дальность, которая была едва достаточной, около 2–3 миль (3,2–4,8 км), но слишком большая минимальная дальность оказалась гораздо большей проблемой. [41]
Минимальная дальность действия любой радиолокационной системы обусловлена ее шириной импульса , то есть промежутком времени, в течение которого передатчик включен до выключения, чтобы приемник мог прослушивать отражения от целей. Если эхо от цели получено, пока передатчик все еще посылает, эхо будет заглушено переданным импульсом, отраженным от локальных источников. Например, радар с шириной импульса 1 мкс не сможет увидеть отражения от цели, находящейся на расстоянии менее 150 м, поскольку радиолокационный сигнал, распространяющийся со скоростью света, преодолеет расстояние в 300 м в оба конца до того, как пройдет этот интервал в 1 мкс. [41]
В случае ASV это не было проблемой; самолет не приблизится к кораблю на поверхности ближе, чем на его высоте, возможно, в несколько тысяч футов, поэтому более длинная ширина импульса была приемлема. Но в роли ИИ минимальная дальность была предопределена зрением пилота, в 300 м или меньше для ночного перехвата, который требовал ширины импульса менее микросекунды. Это оказалось очень трудно организовать, и дальности менее 1000 футов было трудно обеспечить. [41]
Джеральд Тач вложил значительные усилия в решение этой проблемы и в конечном итоге пришел к выводу, что импульс передатчика длительностью менее 1 мкс возможен. Однако при попытке сделать это было обнаружено, что сигналы будут просачиваться в приемник и вызывать его ослепление на период, более длительный, чем 1 мкс. Он разработал решение с использованием генератора временной развертки , который как запускал импульс передатчика, так и отключал входной каскад приемника, в результате чего он становился гораздо менее чувствительным в течение этого периода. Эта концепция стала известна как «сквеггинг» . [42] В ходе обширных испытаний в Anson K6260 Тач в конце концов остановился на минимальной дальности в 800 футов (240 м) как на лучшем компромиссе между видимостью и чувствительностью. [8]
Кроме того, наборы продемонстрировали серьезную проблему с отражениями от земли. Трансляционная антенна посылала импульс на очень широкую область, охватывающую всю переднюю часть самолета. Это означало, что часть трансляционной энергии ударялась о землю и отражалась обратно к приемнику. Результатом была сплошная линия на дисплее на расстоянии, равном высоте самолета, за которой ничего не было видно. Это было нормально, когда самолет летел на высоте 15 000 футов (4,6 км) или более, а отраженный от земли сигнал находился примерно на максимально полезной дальности, но это означало, что перехваты, проводимые на более низких высотах, предлагали все более короткую дальность. [43]
В мае 1939 года подразделение было переведено в Battle, а в середине июня «Стаффи» Даудинг был взят в испытательный полет. Боуэн управлял радаром и сделал несколько подходов с разных точек. Даудинг был впечатлен и попросил продемонстрировать минимальную дальность. Он поручил Боуэну заставить пилота удерживать позицию, как только они достигнут наибольшего сближения на радаре, чтобы они могли посмотреть вверх и увидеть, насколько близко это было на самом деле. Боуэн рассказывает о результате:
В течение предыдущих 30 или 40 минут наши головы находились под черной тканью, защищающей электронно-лучевые трубки. Я сдернул ткань, и Стаффи посмотрел прямо перед собой и сказал: «Где это? Я не вижу этого». Я указал прямо вверх; мы летели почти прямо под целью. «Боже мой», — сказал Стаффи, — «скажи ему, чтобы он отошел, мы слишком близко». [44]
Версия Даудинга тех же событий отличается. Он утверждает, что был «чрезвычайно впечатлен» потенциалом, но указал Боуэну, что минимальная дальность в 1000 футов была серьезным препятствием. Он не упоминает о близком сближении, и его формулировка предполагает, что оно не имело места. Даудинг сообщает, что когда они снова встретились позже в тот же день, Боуэн заявил, что он совершил сенсационное продвижение, и минимальная дальность была сокращена до всего лишь 220 футов (67 м). Даудинг сообщает об этом некритично, но исторические записи показывают, что такого продвижения не было. [45]
По возвращении в Мартлшем Доудинг изложил свои опасения по поводу ночных перехватов и характеристик настоящего ночного истребителя. Поскольку перехваты были длительными, самолет должен был обладать большой выносливостью. Чтобы гарантировать, что дружественный огонь не будет проблемой, пилотам потребуется визуально идентифицировать все цели. Это означало, что потребуется отдельный оператор радара, чтобы пилот не терял ночное зрение, глядя на ЭЛТ. И, наконец, поскольку время, необходимое для организации перехвата, было таким большим, самолету требовалось вооружение, которое могло бы гарантировать уничтожение бомбардировщика за один проход — было мало шансов организовать второй перехват. [46]
Позже Даудинг написал меморандум, рассматривая несколько самолетов для этой роли, отклонив двухместный истребитель Boulton Paul Defiant из-за тесной задней турели. Он был уверен, что Bristol Beaufighter идеально подойдет для этой роли, но он не будет готов в течение некоторого времени. Поэтому он выбрал легкий бомбардировщик Bristol Blenheim на немедленный срок, отправив два ранних прототипа в Мартлшем-Хит для установки радара с Battles. Blenheim K7033 был оснащен радаром, в то время как K7034 выступал в качестве цели. [47] Оба этих самолета потеряли пропеллер в полете, но благополучно приземлились; пропеллер K7033 так и не был найден, но пропеллер K7034 был возвращен в Мартлшем на следующий день разгневанным фермером. [48]
Даже на длине волны 1,5 м антенны практического размера имели относительно низкий коэффициент усиления и очень плохое разрешение; антенна передатчика создавала веерообразный сигнал шириной более 90 градусов. Это было бесполезно для наведения на цель, поэтому требовалась некоторая система указания направления. Команда серьезно рассматривала сравнение фаз как решение, но не смогла найти подходящую схему сдвига фаз. [49]
Вместо этого была принята система из нескольких приемных антенн, каждая из которых была расположена так, что была видна только определенная часть неба. Два горизонтальных приемника были установлены по обе стороны фюзеляжа и видели только отражения слева или справа, слегка перекрываясь в середине. Два вертикальных приемника были установлены над и под крылом, видя отражения над или под самолетом. [50]
Каждая пара антенн была подключена к моторизованному переключателю, который быстро переключался между парами, метод, известный как переключение лепестков . [51] Оба сигнала затем отправлялись на ЭЛТ для отображения, причем один из них проходил через инвертор напряжения. Если цель находилась слева, дисплей показывал более длинную отметку слева, чем справа. Когда цель была прямо по курсу, отметки были одинаковой длины. [52] У такого решения была изначально ограниченная точность, около пяти градусов, но это было практичное решение с точки зрения ограничения размеров антенн. [50]
К этому моменту Министерство авиации отчаянно желало ввести в эксплуатацию хоть какое-то подразделение. Удовлетворенный своим визитом в мае, Даудинг предположил, что Mk. I достаточно хорош для целей эксплуатационных испытаний. 11 июня 1939 года AI был отдан наивысший приоритет, и были приняты меры для поставки 11 дополнительных Blenheims в 25-ю эскадрилью в Хокиндже (всего 21). Поскольку каждая из частей поступала от разных поставщиков, а сборщики не были знакомы ни с одной из них, членам команды AI пришлось бы вручную собирать компоненты по мере их поступления и инструктировать сборщиков по установке. [45]
Уотт ждал заказа и в 1938 году организовал производство передатчиков в Metrovick, а приемников в AC Cossor . Оказалось, что это были не те продукты: Metrovick было приказано напрямую скопировать («китайский») дизайн 1937 года Перси Хибберда, но Бодси доставил неправильный прототип Metrovick, который его скопировал. [53] Приемники Cossor оказались непригодными для использования, веся столько же, сколько весь передатчик и приемник, и имея чувствительность примерно в два раза ниже, чем у навесного оборудования EMI. [54]
Именно в этот момент команде снова улыбнулась удача. Бывшим научным руководителем Боуэна в Королевском колледже в Лондоне был Эдвард Эпплтон , который работал с Уаттом и Гарольдом Паем в 1920-х годах. С тех пор Пай основал собственную радиокомпанию Pye Ltd. и активно работал в области телевидения. Недавно они представили новый телевизор на основе инновационной электронной лампы, разработанной Philips of Holland, пентода EF50 . Эпплтон рассказал о конструкции Пая Боуэну, который нашел ее большим улучшением по сравнению с версией EMI и был рад узнать, что была выпущена небольшая партия, которую можно было использовать для их экспериментов. [55] Конструкция стала широко известна как полоска Пая . [56]
Полоса Pye была таким шагом вперед по сравнению с блоком EMI, что EF50 стал ключевым стратегическим компонентом. Когда в 1940 году надвигалось немецкое вторжение на запад, британцы связались с Philips и разработали план по перемещению совета директоров компании в Великобританию вместе с 25 000 дополнительных EF50 и еще 250 000 баз, на которых Mullard , дочерняя компания Philips в Великобритании, могла бы построить полные трубки. Эсминец HMS Windsor [57] был отправлен, чтобы забрать их в мае, и покинул Нидерланды всего за несколько дней до немецкого вторжения в страну 15 мая 1940 года. [55] [g] Полоса Pye и ее промежуточная частота 45 МГц будут повторно использоваться во многих других радиолокационных системах военного времени. [58]
В конечном итоге в Мартлшем прибыли новые Бленхеймы, которые были экспериментально переоборудованы в тяжелые истребители с добавлением четырех британских пулеметов Browning калибра .303 (7,7 мм) и четырех 20-мм автопушек Hispano , при этом была удалена средне-верхняя турель, чтобы уменьшить вес на 800 фунтов (360 кг) и сопротивление на небольшую величину. [59] [60] [h] Они прибыли без каких-либо стоек или других приспособлений, необходимых для установки радара, которые должны были быть изготовлены местными установщиками. Дальнейшие поставки были не моделями Blenheim Mk. IF [i] и IIF, которые изначально поставлялись, а новыми версиями Mk. IVF с более длинным и переделанным носом. Шасси пришлось переоборудовать для нового самолета, а приемники и ЭЛТ были установлены в увеличенном носу, что позволяло оператору указывать пилоту исправления с помощью ручных сигналов в качестве резерва, если интерком выходил из строя. [61]
К сентябрю несколько Blenheim были оснащены тем, что теперь официально известно как AI Mk. I, и обучение экипажей началось с 25-й эскадрильи в RAF Northolt . Роберт Ханбери Браун , физик, который позже работал над радаром в США, и Кит Вуд присоединились к ним в августе 1939 года, помогая монтажникам поддерживать системы в рабочем состоянии и придумывая полезные методы перехвата. Ближе к концу августа Даудинг посетил базу и увидел радары в носу и указал Боуэну, что вражеские стрелки увидят свет от ЭЛТ и застрелят оператора. Комплекты были снова установлены, вернувшись в заднюю часть фюзеляжа, что вызвало еще больше задержек. [62]
С подразделениями в тылу единственным способом связи было через интерком. Современные системы также использовали радио в качестве интеркома, но комплекты TR9D, используемые в самолетах Королевских ВВС, использовали голосовой канал в течение 15 секунд каждую минуту для системы пип-сквик, блокируя связь. Даже когда были поставлены модифицированные комплекты, которые решали эту проблему, было обнаружено, что радар сильно мешал интеркому. Была опробована переговорная трубка , но она оказалась бесполезной. Более новые радиостанции VHF, разрабатывавшиеся в тот же период, не страдали от этих проблем, и Blenheims были перемещены в начало очереди для приема этих подразделений. [63] [64]
Бодси, расположенный прямо на восточном побережье в относительно уединенном месте, не мог быть эффективно защищен от воздушных атак или даже бомбардировок с лодок в открытом море. Необходимость переместить команду в более защищенное место при начале военных действий была определена задолго до войны. Во время визита в свою альма-матер в Университете Данди Уотт подошел к ректору, чтобы спросить о возможном размещении команды там в кратчайшие сроки. Когда немцы вторглись в Польшу и 3 сентября 1939 года была объявлена война, исследовательские группы собрались и прибыли в Данди, чтобы обнаружить, что ректор лишь смутно помнит разговор и ничего не подготовил к их прибытию. Студенты и профессора с тех пор вернулись после летних каникул, и для всей группы были доступны только две небольшие комнаты. [65]
Группа ИИ и их экспериментальные самолеты D Flight, Aeroplane and Armament Experimental Establishment (A&AEE) [66] переехали в аэропорт, расположенный на некотором расстоянии в Перте, Шотландия . [j] Аэропорт был совершенно непригоден для монтажных работ, для работы с самолетами был доступен только один небольшой ангар, а второй использовался под офисы и лаборатории. Это потребовало, чтобы большинство самолетов оставались снаружи, в то время как другие работали внутри. Тем не менее, первоначальная группа самолетов была завершена к октябрю 1939 года. С этим успехом в аэропорт прибывало все больше и больше самолетов, на которые команда ИИ устанавливала радары, большинство из них были блоками ASV для патрульных самолетов, таких как патрульные самолеты Lockheed Hudson и Short Sunderland , за которыми последовали экспериментальные установки на торпедоносцы Fairey Swordfish флотской авиации и Supermarine Walrus . [67] [68]
Бернард Ловелл присоединился к команде радара по личному предложению Патрика Блэкетта , первоначального члена Комитета Тизарда. Он прибыл в Данди и встретился с Сидни Джефферсоном, который сказал ему, что его перевели в группу ИИ. [9] Условия в Перте были настолько грубыми, что это явно влияло на работу, и Ловелл решил написать об этом Блэкетту 14 октября. Среди многих опасений он отметил, что;
Ситуация здесь действительно невероятная. Здесь кричат, чтобы были установлены сотни самолетов. Монтажники работают 7 дней в неделю, а иногда и по 15 часов в день. По их собственным словам, «аппаратура — дрянь даже для телевизионного приемника». [69]
Блэкетт удалил все прямые ссылки на Ловелла и передал его Тизарду, который обсудил этот вопрос с Роу во время своего следующего визита в Данди. [69] Роу сразу же предположил, кто написал письмо, и позвал Ловелла, чтобы обсудить его. В то время Ловелл не придал этому значения, но позже узнал, что Роу ответил Тизарду 26 октября:
Он явно не имеет ни малейшего представления о том, что я знаю, что он написал Блэкетту. Если судить исключительно по письму, которое вы мне процитировали, я ожидал, что Ловелл будет отвратительным типом, которого следует убрать из работы. Однако я обнаружил, что это не так. [70]
Из разговора Роу сделал вывод, что главная проблема заключалась в том, что Перт просто не подходил для этой работы. [71] Он решил, что большая часть исследовательского учреждения, теперь известного как Исследовательское учреждение Министерства авиации (AMRE), останется в Данди, в то время как команда ИИ должна была быть перемещена в более подходящее место. На этот раз выбранным местом была RAF St Athan в Уэльсе, примерно в 15 милях (24 км) от Кардиффа . St Athan была большой базой, которая также служила учебным полигоном RAF, и должна была стать идеальным местом. [72]
Когда команда ИИ прибыла 5 ноября 1939 года, они обнаружили, что их разместили в заброшенном ангаре без офисных помещений. Небольшое облегчение было найдено в использовании заброшенных крыльев Хейфорда в качестве перегородок, [73] но это оказалось в значительной степени бесполезным, поскольку погода похолодала. Поскольку главные двери ангара обычно оставались открытыми в течение дня, часто было слишком холодно, чтобы держать отвертку. [72] Боуэн жаловался, что условия «вызвали бы бунт на тюремной ферме». [74]
По иронии судьбы, Бодси игнорировался немцами на протяжении всей войны, в то время как Сент-Атан был атакован Junkers Ju 88 всего через несколько недель после прибытия команды. Единственная бомба попала прямо в взлетно-посадочную полосу, но не взорвалась. [60]
С поставками в октябре Министерство авиации начало планировать производство AI Mk. II. Он во многом отличался добавлением новой системы временной развертки , которая, как надеялись, сократит минимальную дальность до весьма полезных 400 футов (120 м). Когда новые блоки были установлены, оказалось, что минимальная дальность увеличилась до 1000 футов. Эта проблема была связана с неожиданно высокой емкостью в трубках, и при дальнейшей работе они смогли вернуться только к 800 футам Mk. I. [75] Blenheims из ряда эскадрилий были оснащены Mk. II, по три самолета были выделены для 23-й, 25-й, 29-й, 219-й, 600-й и 604-й эскадрилий в мае 1940 года. [76]
Были испытаны две экспериментальные версии Mk. II. В блоке AIH использовались клапаны GEC VT90 Micropup вместо Acorns для дополнительной мощности, H обозначала высокую мощность около 5 кВт. Тестовый блок, установленный на Blenheim IF, оказался многообещающим в марте, а второй был доставлен в начале апреля, но разработка была прекращена по неизвестным причинам. У AIL была блокирующая временная развертка , которая улучшала максимальную дальность за счет значительно увеличенной минимальной дальности от 3000 до 3500 футов (0,91–1,07 км), и работа была прекращена. [77] [k]
Пока самолеты доставлялись, Боуэн, Тизард и Уотт оказывали давление на Министерство авиации, чтобы оно назначило кого-то, кто будет командовать всей системой ночных боев, от обеспечения доставки самолетов и производства радаров до обучения пилотов и наземного персонала. Это привело к формированию Комитета ночных перехватов (так названного в июле 1940 года) под руководством Ричарда Пирса . Пирс сформировал Подразделение ночных перехватов на базе ВВС Тангмер 10 апреля 1940 года; позже оно было переименовано в Подразделение перехвата истребителей (FIU). [78]
Боуэн провел серию лекций в Bentley Priory по теории ночного перехвата с помощью радара и пришел к выводу, что истребителю потребуется преимущество в скорости от 20 до 25% над целью. Основные бомбардировщики Люфтваффе — Junkers Ju 88, Dornier Do 17 Z и Heinkel He 111 — были способны летать со скоростью около 250 миль в час (400 км/ч), по крайней мере, со средней загрузкой. Это означало, что истребителю нужно было лететь со скоростью не менее 300 миль в час (480 км/ч), а Blenheim при полной загрузке мог развивать скорость только 280 миль в час (450 км/ч). Опасения Боуэна по поводу низкой скорости Blenheim подтвердились в бою. [76]
Mk. II использовался лишь в течение короткого времени, когда команда заменила его передающую секцию на секцию от ASV Mk. I, в которой использовались новые клапаны Micropup. [79] [l] Новые комплекты AI Mk. III были экспериментально установлены примерно на двадцати IF Blenheim в апреле 1940 года, где они продемонстрировали улучшенную максимальную дальность от 3 до 4 миль (4,8–6,4 км). [80] Однако они по-прежнему страдали от большой минимальной дальности, от 800 до 1500 футов в зависимости от того, как был настроен приемник. [81]
Это привело к тому, что Ханбери Браун описывает как «великий спор о минимальной дальности». [81] С октября 1939 года, работая круглосуточно над установкой оставшихся наборов Mk. I в Перте и Сент-Атане, команда не имела времени на дальнейшую разработку электроники. Они знали, что минимальный диапазон все еще больше, чем было удовлетворительным, но Боуэн и Ханбери Браун были убеждены, что есть простое решение, которое они могли бы реализовать после завершения первоначальной установки. [82] Тем временем текущие наборы продолжали устанавливаться, хотя все знали о своих проблемах. 24 января 1940 года Артур Теддер , генеральный директор по исследованиям, признался Тизарду, что:
Боюсь, что большая часть, если не большинство, проблем вызваны нашей фатальной ошибкой, когда мы бросились вперед в производство и установку ИИ до того, как он был готов к производству, установке или использованию. Эта досадная поспешность неизбежно погубила исследовательскую работу по ИИ, поскольку она отвлекла исследовательскую группу от собственно исследований на установку. [83]
Вопрос о минимальной дальности продолжал подниматься, проходя через Министерство авиации и в конечном итоге к Гарольду Ларднеру, главе того, что тогда было известно как Исследовательский центр Стэнмора. [84] Роу и его заместитель Беннетт Льюис были вызваны на встречу с Ларднером, чтобы обсудить этот вопрос. Очевидно, не сообщив Ларднеру о потенциальном решении Боуэна и Ханбери Брауна или о том, что они не могли работать над ним из-за текущих установок, они согласились, чтобы Льюис исследовал этот вопрос. Затем Льюис отправил контракт в EMI, чтобы посмотреть, что они могут сделать. [85] По словам Боуэна и Ханбери Брауна, Роу и Льюис намеренно спровоцировали эти события, чтобы отобрать контроль над проектом ИИ у команды ИИ. [80] [85]
В Данди Льюис поднял этот вопрос, и были рассмотрены два решения по улучшению дальности. Mk. IIIA состоял из набора незначительных изменений в передатчике и приемнике с целью сокращения минимальной дальности примерно до 800 футов (240 м). Собственным решением Льюиса был Mk. IIIB, который использовал второй передатчик, который передавал сигнал, смешивавшийся с основным, чтобы нейтрализовать его в конце импульса. Он считал, что это сократит минимальную дальность всего до 600 футов (180 м). Два экземпляра IIIA поступили на испытания в мае 1940 года и продемонстрировали небольшое улучшение, дальность сократилась всего до 950 футов (290 м), но ценой значительного сокращения максимальной дальности всего до 8500 футов (2,6 км). Испытания IIIB ждали, пока команда ИИ переместилась из Сент-Атана в Уорт-Матраверс в мае [86] и в конечном итоге были отодвинуты событиями. Разработка обеих моделей была отменена в июне 1940 года. [87]
Известие о том, что Льюис разрабатывает собственные решения проблемы минимальной дальности, достигло команды ИИ в Сент-Атане в начале 1940 года. Боуэн был крайне расстроен. Он привык к тому, как исследователей заставляли участвовать в необдуманной попытке производства, но теперь Роу напрямую отстранял их и от исследовательской работы. Тизард услышал о жалобах и посетил Данди, чтобы попытаться сгладить их, что, очевидно, не удалось. 29 марта 1940 года в служебной записке из офиса Уотта в DCD было объявлено о реорганизации Воздушно-десантной группы. Джеральд Тач перейдет в RAE, чтобы помочь разработать процедуры производства, установки и обслуживания для Mk. IV, несколько других членов разойдутся по аэродромам Королевских ВВС, чтобы помочь в обучении наземных и воздушных экипажей непосредственно на подразделениях, в то время как остальная часть команды, включая Ловелла и Ходжкина , вернется в основные исследовательские группы радаров в Данди. Боуэн был заметно исключен из реорганизации; его участие в ИИ закончилось. [88] В конце июля Боуэна пригласили присоединиться к миссии Тизарда , которая отправилась в США в августе 1940 года. [89]
Mk. III прошел обширные испытания в 25-й эскадрилье в мае 1940 года, и была обнаружена еще одна тревожная проблема. По мере того, как самолет-цель двигался по бокам от истребителя, ошибка в горизонтальном угле росла. В конце концов, примерно в 60 градусах в сторону цель была обозначена как находящаяся по другую сторону от истребителя. Ханбери Браун пришел к выводу, что проблема была из-за отражений между фюзеляжем и гондолами двигателей из-за изменения на длинноносый IVF с коротконосого IF и IIF. В предыдущих примерах они использовали фюзеляж самолета в качестве отражателя, размещая и наклоняя антенны так, чтобы они проходили вдоль носа или передних кромок крыла. [90]
Он попытался переместить горизонтальные антенны на внешнюю сторону гондол, но это не дало большого эффекта. Другая попытка с использованием вертикально ориентированных антенн «полностью решила проблему» и позволила расположить антенны в любом месте вдоль крыла. [91] Когда он позже попытался понять, почему антенны всегда были горизонтальными, он обнаружил, что это пришло из испытаний ASV, где было обнаружено, что это уменьшает отражения от волн. Учитывая параллельное развитие систем ASV и AI, это расположение было скопировано на сторону AI, и никто не рассматривал другие решения. [92]
На заседании Комитета по ночному перехвату 2 мая было решено, что угроза со стороны бомбардировщиков больше, чем со стороны подводных лодок, и было принято решение переместить 80 из 140 передатчиков ASV Mk. I в AI, добавив к 70, которые строила EKCO (EK Cole). Они будут преобразованы в 60 IIIA и 40 IIIB. [93] [m] На следующем заседании 23 мая Тизард, возможно, под влиянием комментариев директора по сигналам (воздух), предположил, что эти устройства не подходят для оперативного использования, особенно из-за низкой надежности, и должны быть ограничены дневными учебными миссиями. [64]
К 26 июля 70 Blenheim были оснащены Mk. III, и RAE написала обширный отчет о системе. Они также были обеспокоены тем, что они называли «частично надежными» системами, и указали, что значительная проблема была связана с ненадежными антенными соединениями и кабелями. Но они пошли дальше и заявили, что концепция самовозбуждения просто не будет работать для производственной системы. Эти системы использовали схему передатчика в качестве генератора для создания рабочей частоты, но у них был недостаток в том, что им требовалось некоторое время для стабилизации, а затем они снова выключались. Ханбери Браун согласился с этой оценкой, как и Эдмунд Кук-Ярборо, который руководил работой над IIIB в Данди. [64]
Комментарии RAE о самовозбуждающемся передатчике не были случайными: они ссылались на работу, которая только что начала плодоносить в EMI как прямой результат более раннего контракта Льюиса. Инженеры EMI Алан Блюмлейн и Эрик Уайт разработали систему, которая обходилась без самовозбуждающейся схемы передатчика и вместо этого использовала отдельный модулятор, который подавал сигнал в передатчик для усиления. Сигнал осциллятора также отправлялся на приемник, используя его для ослабления его чувствительности. Совместный эффект заключался в обострении передаваемого импульса, одновременно уменьшая «звон» в приемнике. [94] В ходе испытания в мае 1940 года Ханбери Браун смог ясно увидеть возврат на расстоянии 500 футов (150 м) и все еще мог различить его, когда они приблизились к 400. [89]
Touch, теперь работающий в RAE Farnborough и поставивший улучшенные версии ASV, быстро адаптировал новый генератор к существующему передатчику Mk. III. [89] Адаптация вертикальной передающей «стреловидной» конструкции сложенной двойной дипольной антенны на носу самолета из работы Ханбери Брауна с Mk. III устранила все оставшиеся проблемы. [91] В своих первых эксплуатационных испытаниях в июле 1940 года новый AI Mk. IV продемонстрировал способность обнаруживать еще один Blenheim на расстоянии 20 000 футов (6,1 км) и продолжал отслеживать его до минимума в 500. Ханбери Браун заявил, что «он сделал все, на что мы изначально надеялись, что бортовой радар будет делать для ночных боев». [89] Он продолжил, отметив, что, хотя Mk. IV прибыл всего через год после первых Mk. I, было такое ощущение, что они работали в течение десяти лет. [89]
Контракт на производство 3000 единиц был немедленно запущен в EMI, Pye и EKCO. [95] Когда они отправились в США в августе, команда миссии Tizard взяла с собой Mk. IV, ASV Mk. II и IFF Mk. II через Национальный исследовательский совет (Канада) . [96] В ходе последующих обсуждений было решено, что США будут производить AI, в то время как Канада будет производить ASV. Western Electric организовала лицензию на производство Mk. IV в США, где он был известен как SCR-540. Поставки для самолетов P-70 ( A-20 Havoc ) и PV-1 начались в 1942 году. [97] [98]
На протяжении всего развития Mk. I по III различные подразделения летали на этих системах, пытаясь разработать подходящие методы перехвата. Очень рано было решено отказаться от полной цепочки сообщений системы Dowding и сделать так, чтобы операторы радаров на станциях Chain Home (CH) напрямую общались с истребителями, что значительно сократило задержки. Это улучшило ситуацию, и все чаще самолеты получали указания от станций CH на реальные цели. [99]
В конце концов экипажам должно было повезти, и это случилось в ночь с 22 на 23 июля 1940 года, когда самолет Blenheim IF из FIU получил указания от станции Poling CH и захватил цель на расстоянии 8000 футов (1,5 мили; 2,4 км). Оператор радара CH направлял их, пока наблюдатель визуально не заметил Do 17. Пилот приблизился на 400 футов (120 м), прежде чем открыть огонь, продолжая сближаться, пока они не оказались настолько близко, что масляные брызги от цели покрыли их лобовое стекло. Отрываясь, Blenheim перевернулся вверх дном, и из-за отсутствия видимости пилот не смог прийти в себя, пока не достиг высоты 700 футов (210 м). Цель разбилась у Богнор-Реджиса , на южном побережье Англии. Это было первое подтвержденное успешное использование бортового радара, известное истории. [100] [n]
Несмотря на этот успех, было ясно, что Blenheim просто не будет работать как истребитель. Несколько раз станции CH направляли истребители на успешный радиолокационный захват, но цель медленно уходила от истребителя. В одном случае Blenheim смог увидеть цель, но когда он ее заметил, самолет увеличил мощность и исчез. С 1 по 15 октября 1940 года истребители, оснащенные Mk. III из RAF Kenley , совершили 92 полета, выполнили 28 радиолокационных перехватов и не сбили ни одного самолета. [102]
Поступление Mk. IV в июле 1940 года улучшило ситуацию, но именно поставка Bristol Beaufighter , начавшаяся в августе, создала по-настоящему эффективную систему. Beaufighter имел значительно более мощные двигатели, скорость, которая позволяла ему захватывать свои цели, и мощный пушечный комплект из четырех 20-мм пушек, который мог легко уничтожить бомбардировщик за один заход. Использование эскадрильей началось в октябре, и его первая победа произошла вскоре после этого 19/20 ноября, когда Beaufighter IF из эскадрильи № 604 уничтожил Ju 88A-5 около Чичестера , очень близко к первому успеху Mk. III. [103] [o]
В августе и сентябре 1940 года Люфтваффе столкнулись с системой Даудинга в Битве за Британию , и, несмотря на огромные усилия, не смогли победить Истребительное командование. Письмо Тизарда от 1936 года оказалось пророческим; с потерей днем Люфтваффе перешли к ночной кампании. Блиц начался всерьез в сентябре. [105] Даудинг подвергался почти непрерывной критике со всех сторон задолго до этого момента; он все еще находился у власти после обычного пенсионного возраста для офицеров, имел вспыльчивый характер, который принес ему прозвище «Стаффи», и сохранял прижимистый контроль над Истребительным командованием. Его также критиковали за его бездействие в прекращении борьбы между Кейтом Парком и Траффордом Ли-Мэллори , командирами 11-й и 12-й групп вокруг Лондона. Тем не менее, он имел благосклонность Уинстона Черчилля и продемонстрированный успех Битвы за Британию, что сделало большинство жалоб спорными. [106]
Блиц изменил все. В сентябре 1940 года Люфтваффе совершили 6135 ночных вылетов, что привело всего к четырем боевым потерям. Система Даудинга была неспособна обрабатывать ночные перехваты на практике, и Даудинг продолжал утверждать, что единственным решением было ввести в эксплуатацию ИИ. В поисках альтернатив начальник штаба ВВС Сирил Ньюолл созвал комитет по рассмотрению под руководством Джона Салмонда . Салмонд сформировал авторитетную группу, в которую вошли Шолто Дуглас , Артур Теддер, Филипп Жубер де ла Ферте и Уилфрид Фримен . [107]
На первой серии заседаний 14 сентября Комитет ночной обороны начал собирать ряд предложений по усовершенствованиям, которые подробно обсуждались 1 октября. Они были переданы Даудингу для внедрения, но он обнаружил, что многие из их предложений уже устарели. Например, они предложили построить новые радары, которые можно было бы использовать над землей, что позволило бы продолжать бой на протяжении всего рейда. Контракт на этот тип радара уже был разослан в июне или июле. Они предложили, чтобы фильтровальная комната в RAF Bentley Priory была передана в штаб-квартиру Группы для улучшения потока информации, но Даудинг уже пошел на шаг дальше и передал ночной перехват на уровень Сектора на аэродромах. Даудинг принял только четыре предложения. [108]
За этим последовал еще один отчет по просьбе Черчилля, на этот раз адмирала Тома Филлипса . Филлипс вернул свой отчет 16 октября, призвав к постоянному патрулированию истребителями Hawker Hurricane, направляемыми прожекторами , так называемыми истребителями «кошачий глаз» . Доудинг ответил, что скорость и высота современных самолетов делают такие усилия практически бесполезными, заявив, что Филлипс предлагает «просто вернуться к методу, подобному методу Микобера , приказав им летать и ждать, пока что-нибудь не появится». Он снова заявил, что ИИ является единственным решением проблемы. Филлипс не игнорировал ИИ, но указал, что «в начале войны утверждалось, что ИИ опережает на месяц или два. Спустя больше года мы все еще слышим, что примерно через месяц он действительно может достичь результатов». [108]
Настойчивость Даудинга в ожидании ИИ привела непосредственно к его увольнению 24 ноября 1940 года. Многие историки и писатели, включая Боуэна, предположили, что его увольнение было неразумным, и что его определение радара ИИ как единственного практического решения было в конечном итоге правильным. [108] Хотя это может быть правдой, сила «кошачьего глаза» действительно привела к ряду побед во время Блица, хотя их эффективность была ограниченной и быстро затмила силу ночных истребителей. В мае 1941 года истребители «кошачий глаз» заявили о 106 победах против 79 у ночных истребителей, но совершили в два раза больше боевых вылетов, чтобы сделать это. [109] По совпадению, похожая на систему истребителей «кошачий глаз» , Wilde Sau , была независимо разработана Люфтваффе позже в ходе войны.
_radar_installation_at_RAF_Sopley,_Hampshire,_1945._CH15188.jpg/1280px-GCI_(Ground_Control_of_Interception)_radar_installation_at_RAF_Sopley,_Hampshire,_1945._CH15188.jpg)
Несмотря на все усилия, максимальная дальность полета ИИ оставалась фиксированной на высоте самолета, что позволяло самолетам Люфтваффе избегать перехвата, летая на более низких высотах. С точностью в пять миль (8 км) в направлении земли это означало, что все, что ниже 25 000 футов (7,6 км) будет подвержено этой проблеме, что составляло подавляющее большинство вылетов Люфтваффе . Отсутствие наземного радиолокационного покрытия над землей было еще одним серьезным ограничением. [110]
24 ноября 1939 года Ханбери Браун написал меморандум о предложениях по управлению истребителями RDF, призывая к новому типу радара, который бы напрямую отображал как самолет-цель, так и истребитель-перехватчик, позволяя наземным диспетчерам напрямую управлять истребителем без необходимости интерпретации. [111] Решением было установить радар на моторизованной платформе, чтобы он непрерывно вращался, охватывая все небо. Двигатель на дисплее ЭЛТ вращал отклоняющие пластины луча синхронно, поэтому отметки, видимые, когда антенна находилась под определенным углом, отображались под тем же углом на дисплее прицела. Используя фосфор, который сохранялся как минимум один оборот, отметки для всех целей в пределах досягаемости отображались на дисплее под их правильными относительными углами, создавая изображение, похожее на карту, известное как PPI . Поскольку теперь и бомбардировщики, и истребители отображались на одном дисплее, оператор радара мог напрямую направлять перехват, устраняя все задержки. [110]
Проблема заключалась в поиске радара достаточно малого размера; огромные башни радара CH, очевидно, не могли вращаться таким образом. К этому времени армия достигла значительного прогресса в адаптации электроники ИИ для создания нового радара для обнаружения кораблей в Ла-Манше, CD, с антенной, которая была достаточно мала, чтобы вращаться по пеленгу. В 1938 году пилоты RAF отметили, что они могут избегать обнаружения CH, летая на малых высотах, поэтому в августе 1939 года Уотт заказал комплекты из 24 CD под названием Chain Home Low (CHL), используя их для заполнения пробелов в покрытии CH. [112] Первоначально эти системы вращались путем вращения педалей на раме велосипеда, приводящей в движение зубчатую передачу. Шутка той эпохи заключалась в том, что «всегда можно было узнать одного из операторов WAAFRDF по ее выпуклым икроножным мышцам и необычно стройной фигуре». Моторизованное управление для CHL было введено в апреле 1941 года. [113]
К концу 1939 года стало понятно, что вращение луча на дисплее радара может быть выполнено с помощью электроники. В декабре 1939 года GWA Dummer начал разработку такой системы [111] , а в июне 1940 года модифицированный радар CHL был моторизован для постоянного вращения по пеленгу и подключен к одному из этих новых дисплеев. Результатом стал обзор воздушного пространства вокруг радара на 360 градусов. Шесть экземпляров прототипов радаров перехвата наземного управления (GCI) были изготовлены вручную на AMES (экспериментальная станция Министерства авиации) и RAE в течение ноября и декабря 1940 года, и первый был введен в эксплуатацию на базе RAF Sopley в первый день Нового года 1941 года, а остальные последовали за ними к концу месяца. До их внедрения в декабре 1940 года уровень перехвата составлял 0,5%; к маю 1941 года, с несколькими действующими станциями GCI и лучшим знакомством, он составил 7% [102] с уровнем поражения около 2,5%. [114]
Только сочетание AI Mk. IV, Beaufighter и радаров GCI создало действительно эффективную систему, и потребовалось некоторое время для того, чтобы экипажи всех задействованных сторон приобрели мастерство. По мере того, как они это делали, показатели перехвата начали расти в геометрической прогрессии:
Процент этих убийств, приписываемых силам, оснащенным ИИ, продолжал расти; тридцать семь убийств в мае были совершены самолетами Beaus или Havoc, оснащенными ИИ, а к июню на их долю пришлось почти все убийства. [114] [p]
К этому моменту Люфтваффе подвергло Великобританию крупной воздушной кампании и вызвало огромное количество разрушений и перемещений гражданского населения. Однако это не привело Великобританию к мирным переговорам и не оказало никакого очевидного влияния на экономический рост. В конце мая немцы отменили Блиц, и с тех пор Великобритания подвергалась значительно более низким темпам бомбардировок. Насколько это было связано с эффектами ночных истребителей, является предметом значительных споров среди историков. Немцы обратили свое внимание на восток, и большая часть Люфтваффе была отправлена для поддержки этих усилий. [105] Даже в мае потери составляют всего 2,4% от атакующей силы, крошечное число, которое было легко восполнено Люфтваффе . [ 115] [q]
Артур Харрис был назначен главнокомандующим бомбардировочной авиации Королевских ВВС 22 февраля 1942 года и немедленно приступил к реализации своего плана по уничтожению Германии путем выселения . В рамках перехода к атакам по площади, ночью 28 марта группа сбросила взрывчатые вещества и зажигательные вещества на Любек , причинив огромный ущерб. Адольф Гитлер и другие нацистские лидеры были в ярости и приказали принять ответные меры. [117]
Ночью 23 апреля 1942 года был совершен небольшой налет на Эксетер , за которым на следующий день последовало заявление Густава Брауна фон Штумма о том, что они уничтожат все места, найденные в туристических путеводителях Бедекера , которые были удостоены трех звезд. Налеты все возрастающего масштаба последовали в течение следующей недели, в том, что стало известно в Великобритании как Блиц Бедекера . Эта первая серия налетов закончилась в начале мая. Когда Кельн был сильно поврежден во время первого налета из 1000 бомбардировщиков, Люфтваффе вернулись для еще одной недели налетов с 31 мая по 6 июня. [117]
Первые налеты стали неожиданностью и были встречены неэффективными ответами. В первом налете Beaufighter из 604-й эскадрильи сбил один бомбардировщик, в то время как следующие три налета не привели ни к одному сбитому самолету, а в следующем снова был сбит один самолет. Но по мере того, как схема атак становилась все более очевидной — короткие атаки на небольшие прибрежные города — оборона отреагировала. Четыре бомбардировщика были сбиты в ночь с 3 на 4 мая, еще два — с 7 на 8, один — 18 и два — 23 мая. Люфтваффе также изменили свою тактику; их бомбардировщики приближались на малой высоте, поднимались, чтобы обнаружить цель, а затем снова пикировали после сброса бомб. Это означало, что перехваты с помощью Mk. IV были возможны только во время бомбометания. [118]
В конце концов, рейды Бедекера не смогли вызвать никакого сокращения рейдов Королевских ВВС над Германией. Потери среди гражданского населения были значительными: 1637 убитых, 1760 раненых и 50 000 домов были разрушены или повреждены. [119] По сравнению с Блицем это было относительно незначительно; к концу той кампании было убито 30 000 мирных жителей и 50 000 раненых. [120] Потери Люфтваффе составили 40 бомбардировщиков и 150 членов экипажей. [121] Хотя ночные истребители не были особенно успешными, на их долю пришлось, возможно, 22 самолета с конца апреля по конец июня, [101] их недостатки были на пути к устранению.
.jpg/1280px-Original_cavity_magnetron,_1940_(9663811280).jpg)
Группа Airborne экспериментировала с микроволновыми системами еще в 1938 году, обнаружив, что подходящее расположение желудевых трубок может работать на длинах волн до 30 см. Однако они имели очень низкую выходную мощность и хорошо работали в области пониженной чувствительности на стороне приемника, поэтому диапазоны обнаружения были очень короткими. Группа отказалась от дальнейших разработок на данный момент. [122]
Разработка продолжалась в основном по настоянию Адмиралтейства , которое видело в ней решение для обнаружения боевых рубок частично затопленных подводных лодок . После визита Тизарда в исследовательский центр имени Хирста компании GEC в Уэмбли в ноябре 1939 года и последующего визита Уотта компания занялась разработкой и к лету 1940 года разработала рабочий 25-сантиметровый комплект с использованием модифицированных VT90. [123] С этим успехом Ловелл и новый член Воздушно-десантной группы Алан Ходжкин начали экспериментировать с антеннами рупорного типа, которые обеспечивали бы значительно более высокую угловую точность. Вместо того, чтобы транслировать сигнал радара по всей передней полусфере самолета и прослушивать эхо отовсюду в этом объеме, эта система позволяла бы использовать радар как фонарик , направленный в сторону наблюдения. [88] Это значительно увеличило бы количество энергии, падающей на цель, и улучшило бы способность обнаружения.
21 февраля 1940 года Джон Рэндалл и Гарри Бут впервые запустили свой магнетрон с полостью на частоте 10 см (3 ГГц). В апреле GEC рассказали об их работе и спросили, могут ли они улучшить конструкцию. Они представили новые методы герметизации и улучшенный катод, предоставив два образца, способных генерировать 10 кВт мощности на частоте 10 см, что на порядок лучше, чем любое существующее микроволновое устройство. [123] На этой длине волны полудипольная антенна была всего несколько сантиметров в длину и позволила команде Ловелла начать изучать параболические отражатели , производящие луч шириной всего 5 градусов. Это имело огромное преимущество, поскольку позволяло избегать отражений от земли, просто не направляя антенну вниз, что позволяло истребителю видеть любую цель на своей высоте или над ней. [124]
В этот период Роу наконец пришел к выводу, что Данди не подходит ни для одного из исследователей, и решил переехать снова. На этот раз он выбрал Уорт-Матраверс на южном побережье, где все команды радаров снова могли работать вместе. Из-за путаницы во времени и лучшего планирования со стороны команды ИИ они прибыли в Уорт-Матраверс из Сент-Атана до того, как длинный конвой из Данди смог отправиться на юг. Это вызвало пробку на дорогах, которая еще больше расстроила Роу. Тем не менее, все было готово к концу мая 1940 года, причем команда ИИ работала в основном из хижин к югу от Уорт-Матраверс и проводила монтажные работы на близлежащем аэродроме. С этим переездом вся группа стала Научно-исследовательским учреждением Министерства авиационного производства (MAPRE), которое было переименовано снова в Научно-исследовательское учреждение телекоммуникаций (TRE) в ноябре 1940 года. [88]
Вскоре после переезда Роу сформировал новую группу под руководством Герберта Скиннера для разработки магнетрона в систему искусственного интеллекта [88] , в то время известную как AI, Sentimetric (AIS). [125] Ловелл относительно легко адаптировал свои параболические антенны к магнетрону, и команда AIS немедленно обнаружила пролетающий самолет, когда они впервые включили установку 12 августа 1940 года. На следующий день их попросили продемонстрировать установку менеджерам, но ни один самолет не пролетал мимо. Вместо этого они заставили одного из рабочих ехать на велосипеде вдоль близлежащего утеса, неся небольшую пластину из алюминиевого листа. Это наглядно продемонстрировало его способность обнаруживать объекты очень близко к земле. Поскольку AIS быстро развивалась в AI Mk. VII, разработка последующих версий Mk. IV, Mk. V и Mk. VI (см. ниже) встретила нерешительную поддержку. [88]
Потребовалась значительная дополнительная разработка AIS, первая производственная версия прибыла в феврале 1942 года, и впоследствии потребовался длительный период разработки установки и тестирования. Первое уничтожение с помощью установки Mk. VII произошло в ночь с 5 на 6 июня 1942 года. [126]
Когда микроволновые системы поступили на вооружение, вместе с обновленными версиями самолетов, несущих их, возникла проблема, что делать с теми самолетами, на которых были установлены Mk. IV, которые в остальном были пригодны к эксплуатации. Одной из возможностей, предложенной еще в 1942 году, было наведение на собственные радары Люфтваффе . Основные рабочие частоты аналога Mk. IV Люфтваффе, радара FuG 202 Lichtenstein BC , были обнаружены в декабре 1942 года. 3 апреля 1943 года Комитет по воздушному перехвату приказал TRE начать рассмотрение концепции наведения под кодовым названием Serrate . [127] [r] К счастью, это оказалось идеальным временем. Поздним вечером 9 мая 1943 года экипаж из IV/NJG.3 перебрался в Великобританию, перелетев на полностью оборудованном ночном истребителе Ju 88R-1, D5+EV , на авиабазу RAF Dyce в Шотландии, что дало TRE возможность впервые напрямую увидеть Лихтенштейн. [127] [129]
Антенная решетка оригинального Mk. IV была ограничена практическими факторами, чтобы быть немного короче 75 см, что было бы идеальным для их 1,5 м сигналов. Lichtenstein работал на 75 см, что делало антенны Mk. IV почти идеально подходящими для их приема. Отправка сигналов через существующий моторизованный переключатель на новый приемник, настроенный на частоту Lichtenstein, производила отображение, очень похожее на то, которое создавалось собственными передачами Mk. IV. Однако сигналу больше не нужно было проходить от истребителя RAF и обратно; вместо этого сигналы должны были проходить только от немецкого самолета к истребителю. Согласно уравнению радара, это делает систему в восемь раз чувствительнее, и система продемонстрировала свою способность отслеживать вражеские истребители на расстоянии до 50 миль (80 км). [130]
Наведение на вражеские передачи означало, что не было точного способа рассчитать расстояние до цели; измерения дальности радиолокатора основаны на времени задержки между передачей и приемом, и не было способа узнать, когда сигнал противника был первоначально передан. Это означало, что устройство самонаведения могло использоваться только для начального отслеживания, а окончательный подход должен был осуществляться радаром. [131] Дополнительная дальность Mk. VIII не требовалась в этой роли, поскольку Serrate выводил истребитель в зону легкого отслеживания, а потеря Mk. IV не раскрывала секрет магнетрона немцам. По этой причине Mk. IV считался превосходящим более новые радары для этой роли, несмотря на любые технические преимущества новых конструкций. [132]
Serrate был впервые установлен на самолетах Beaufighter Mk. VIF 141-й эскадрильи RAF в июне 1943 года. Они начали операции с использованием Serrate в ночь на 14 июня, и к 7 сентября заявили о 14 сбитых немецких истребителях при 3 потерях. [133] [s] Позднее эскадрилья была передана в состав 100-й группы RAF , которая занималась специальными операциями в рамках бомбардировочного командования, включая постановку помех и подобные усилия. Несмотря на их успехи, было ясно, что Beaufighter не хватало скорости, необходимой для перехвата немецких самолетов, и Mosquito начали заменять их в конце 1943 года. [134]
Немцы осознали свои потери от ночных истребителей и начали срочную программу по внедрению нового радара, работающего на других частотах. Это привело к появлению FuG 220 Lichtenstein SN-2 нижнего диапазона VHF , который начал поступать в оперативные подразделения в небольших количествах в период с августа по октябрь 1943 года, и к ноябрю их было около пятидесяти. [135] В феврале 1944 года 80-я эскадрилья заметила заметное снижение передач FuG 202. К этому времени немцы произвели 200 комплектов SN-2, и к маю их число достигло 1000. [136] Этот комплект намеренно выбрал частоту, близкую к частоте их наземных радиолокационных установок Freya , в надежде, что эти источники заглушат любой широкополосный приемник, используемый на самолетах RAF. Ранние блоки Serrate были бесполезны к июню 1944 года, и их замена никогда не была столь успешной. [136]
Опыт показал, что окончательный подход к цели требовал быстрых действий, слишком быстрых для того, чтобы оператор радара мог легко сообщить исправления пилоту. [137] В 1940 году Ханбери Браун написал статью «О получении визуальных данных из контактов с искусственным интеллектом» , в которой математически продемонстрировал, что задержки по времени, присущие системе перехвата, серьезно нарушали подход. В краткосрочной перспективе он предложил истребителям приближаться прямо за кормой, находясь все еще в 2500 футах (760 м), а затем лететь прямо. В долгосрочной перспективе он предложил добавить индикатор пилота, который напрямую показывал бы направление, необходимое для перехвата. [138]
Это привело к работе Ханбери Брауна над Mark IVA, который отличался от Mk. IV в первую очередь наличием дополнительного дисплея перед пилотом. [50] Оператор радара имел дополнительный элемент управления, стробоскоп , который можно было настроить для обнаружения отраженных сигналов на определенном расстоянии. Только эти отраженные сигналы отправлялись на дисплей пилота, что приводило к гораздо меньшему количеству помех. [139] В отличие от дисплея оператора, дисплей пилота показывал местоположение цели в виде одной точки в стиле прицела; если точка находилась выше и правее центра дисплея, пилот должен был повернуть направо и подняться для перехвата. Результатом стало то, что было известно как индикатор летящей точки , [t] одна выбранная цель, показывающая прямое указание относительного положения цели. [140]
Испытания проводились с октября 1940 года и быстро выявили ряд незначительных проблем. Одна из незначительных проблем заключалась в том, что перекрестье на трубке, указывающее центр, блокировало точку, что затрудняло просмотр справа, когда самолет начинал правильно выстраиваться. Более серьезной проблемой было отсутствие информации о дальности, которую пилоты FIU считали критической. Hanbury Brown занялся этими проблемами и вернул обновленную версию в декабре. U-образная сетка в центре дисплея обеспечивала центральное местоположение, оставляя точку видимой. Кроме того, схема включала вторую временную развертку, которая выдавала более длинный сигнал, когда истребитель приближался к своей цели, которую отслеживал оператор, перемещая стробоскоп. Выходной сигнал был рассчитан по времени, так что линия была центрирована горизонтально на точке. Это представляло дальность в легко понятной форме; линия выглядела как крылья самолета, которые естественным образом увеличиваются по мере приближения истребителя к ней. [52]
U-образный центрирующий столб был рассчитан таким образом, чтобы кончики U были той же ширины, что и линия индикации дальности, когда цель находилась на высоте 2500 футов (0,76 км), что означало, что пилоту следует сбросить газ и начать последний заход на посадку. Две вертикальные линии по бокам дисплея, стойки ворот , указывали, что цель находилась на расстоянии 1000 футов (300 м) впереди, и пришло время посмотреть вверх, чтобы увидеть ее. Две меньшие линии указывали дальность 500 футов (150 м), в этот момент пилот должен был увидеть цель или должен был оторваться, чтобы избежать столкновения. [52]
На встрече 30 декабря 1940 года было решено начать ограниченное производство новых индикаторов в качестве дополнительного блока для существующих систем Mk. IV, создав AI Mk. IVA. Первые образцы прибыли в январе 1941 года, а в начале февраля последовало больше единиц от ADEE и Dynatron . Участие Ханбери Брауна в AI внезапно прекратилось во время испытаний нового блока. Во время полета в феврале 1941 года на высоте 20 000 футов (6,1 км) у него отказал кислород, и он внезапно проснулся в машине скорой помощи на земле. [141] [142] Ему больше не разрешали летать на испытаниях, и он перешел к работе над системами радиолокационных маяков . [141]
Продолжение работы выявило ряд незначительных проблем, и было принято решение ввести переработанный блок со значительными улучшениями в упаковке, изоляции и другими практическими изменениями. Это стало AI Mk. V, который начал прибывать из Pye в конце февраля и сразу же продемонстрировал множество проблем. К этому времени микроволновые блоки были разработаны, и Mk. V был почти отменен. Контракт на более чем 1000 блоков был разрешен на случай задержек с новыми блоками. К маю проблемы с конструкцией Pye были устранены, и испытания FIU показали, что он превосходит Mk. IV, особенно с точки зрения обслуживания. Отчет RAE согласился с этим. [143]
Первые обновленные комплекты Mk. V прибыли в апреле 1942 года и устанавливались на de Havilland Mosquito по мере их поступления. Mosquito, оснащенный Mk. V, одержал свою первую победу 24/25 июня, когда Mosquito NF.II из 151-й эскадрильи сбил Dornier Do 217 E-4 над Северным морем . [144] На практике было обнаружено, что пилотам было очень трудно оторвать взгляд от дисплея в последнюю минуту, и система использовалась только в экспериментальных целях. [145] К этому времени микроволновые установки начали поступать в небольших количествах, поэтому производство Mk. V неоднократно откладывалось в ожидании их прибытия и в конечном итоге было отменено. [144]
Начиная с лета 1942 года команда разработчиков TRE начала экспериментировать с системами проецирования изображения на лобовое стекло, и к октябрю объединила это с изображением существующего гироскопического прицела GGS Mk. II , чтобы создать настоящий дисплей на лобовом стекле, известный как индикатор автоматического пилота , или API. Один экземпляр был установлен на Beaufighter и испытывался в течение октября, а многочисленные модификации и последующие образцы были испытаны в течение следующего года. [146]
По мере того, как ИИ начал доказывать свою состоятельность в начале 1940 года, Королевские ВВС осознали, что поставки радаров вскоре превзойдут количество подходящих доступных самолетов. С большим количеством одномоторных одноместных самолетов, уже находящихся в ночных истребительных частях, требовался какой-то способ оснастить их радаром. Министерство авиации сформировало комитет по проектированию AI Mk. VI для изучения этого вопроса летом 1940 года. Получившаяся конструкция AI Mk. VI по сути представляла собой Mk. IVA с дополнительной системой, которая автоматически устанавливала дальность строба. При отсутствии видимой цели система переводила стробоскоп с минимальной настройки на максимальную дальность около 6 миль (9,7 км), а затем снова начинала с минимальной. Этот процесс занимал около четырех секунд. [147] Если была замечена цель, стробоскоп прилипал к ней, позволяя пилоту приближаться к цели с помощью своего C-scope . [148] Пилот летел под управлением земли, пока цель внезапно не появлялась на его индикаторе пилота, а затем перехватывал ее. [149]
Прототип автоматического стробоскопического блока был изготовлен в октябре, вместе с новым радиолокационным блоком типа Mk. IVA с ручным стробоскопом для испытаний. Затем EMI попросили предоставить еще один макетный образец стробоскопического блока для испытаний в воздухе, который был доставлен 12 октября. [150] Было обнаружено и решено множество проблем. Среди них было обнаружено, что стробоскоп часто прилипает к отражению от земли, а когда этого не происходит, то не прилипает, пока не получит сильный сигнал на более коротких дистанциях, или может прилипнуть к неправильной цели. В конце концов была добавлена кнопка-панацея, чтобы отклеивать стробоскоп в этих случаях. [147]
По мере того как Mk. IVA модифицировался в улучшенный Mk. V, Mk. VI последовал его примеру. Но к началу 1941 года было решено сделать Mk. VI совершенно новой конструкции, чтобы легче было помещать в небольшие самолеты. EMI уже получила контракт на дюжину опытных образцов в октябре 1940 года с поставкой в феврале, но эти постоянные изменения сделали это невозможным. [149] Тем не менее, в декабре они представили контракт на производство 1500 единиц. [151] В период с декабря по март начали поступать серийные образцы, демонстрирующие огромное количество проблем, которые инженеры устраняли одну за другой. К июлю системы были готовы к использованию и начали устанавливаться на новый Defiant Mk. II в начале августа, но они продемонстрировали проблему, при которой система фиксировала передачи от других самолетов ИИ в этом районе, что привело к дальнейшим модификациям. Только в начале декабря 1941 года эти проблемы были полностью решены, и блоки были допущены к использованию в эскадрилье. [152]
К этому моменту поставки Beaufighter и нового Mosquito значительно улучшились, и было принято решение снять все одномоторные конструкции с ночных истребителей в течение 1942 года. [152] Два подразделения Defiant перешли на Mk. VI, но они прослужили всего около четырех месяцев, прежде чем перейти на Mosquito. Производство для роли ИИ было прекращено, [153] и электроника была преобразована в хвостовые радары предупреждения Monica для бомбардировщиков, [152] пока в середине 1944 года знание немецкого радарного детектора Flensburg , который обнаруживал передачи Monica, не было раскрыто британцам.
У Mk. VI была короткая зарубежная карьера. Один из ранних агрегатов был экспериментально установлен на Hurricane Mk. IIc, и это привело к производству одного полета таких конструкций, начавшегося в июле 1942 года. Этим переделкам был дан такой низкий приоритет, что они не были завершены до весны 1943 года. Некоторые из этих самолетов были отправлены в Калькутту , где они забрали несколько японских бомбардировщиков. [152] Была проведена экспериментальная установка на Hawker Typhoon iA R7881 , при этом система была помещена в стандартный подкрыльевой сбрасываемый бак . Он был доступен в марте 1943 года и прошел длительные испытания, продолжавшиеся до 1944 года, но из этой работы ничего не вышло. [154]
Mk. IV представлял собой сложную сборку систем, известных в Королевских ВВС как Бортовая радиоустановка 5003 (ARI 5003). Отдельные части включали приемник R3066 или R3102, передатчик T3065, модулятор типа 20, передающую антенну типа 19, антенну угла места типа 25, антенну азимута типа 21 и 25, блок согласования импеданса типа 35, панель управления напряжением типа 3 и индикаторный блок типа 20 или 48. [155]
Поскольку система Mk. IV работала на одной частоте, она естественным образом подходила для конструкции антенны Yagi , которая была привезена в Великобританию, когда японские патенты были проданы компании Marconi . «Yagi» Уолтерс разработал систему для использования ИИ, используя пять антенн Yagi. [29]
Передачи осуществлялись с одной антенны со стреловидным наконечником, установленной на носу самолета. Она состояла из сложенного диполя с пассивным директором перед ним, оба были согнуты назад примерно на 35 градусов, выступая из носового конуса на монтажном стержне. [156] Для вертикального приема антенны приемника состояли из двух полуволновых униполей, установленных над и под крылом, с рефлектором позади них. Крыло действовало как барьер сигнала, позволяя антеннам видеть только часть неба над или под крылом, а также непосредственно впереди. Эти антенны были наклонены назад под тем же углом, что и передатчик. Горизонтальные приемники и директора были установлены на стержнях, выступающих из передней кромки крыла, антенны были выровнены вертикально. Фюзеляж и гондолы двигателей образовывали барьеры для этих антенн. [157]
Все четыре антенны приемника были подключены через отдельные провода к моторизованному переключателю, который по очереди выбирал каждый из входов, отправляя его в усилитель. Затем выход переключался, используя ту же систему, на один из четырех входов в ЭЛТ. [158] Вся установка антенны диполя радара для AI Mk.IV была простой по сравнению с 32-дипольной приемопередающей решеткой Matratze (матрас), установленной на носах самых ранних немецких ночных истребителей, использовавших радар AI, для их собственной конструкции бортового радара UHF-диапазона Lichtenstein B/C с 1942 по 1943 год.
1448.jpg/1280px-AI_Mk.IV_radar_display_E(MOS)1448.jpg)
Система отображения Mk. IV состояла из двух ЭЛТ диаметром 3 дюйма (7,6 см), подключенных к общему генератору временной развертки, обычно настроенному на пересечение дисплея за время, необходимое для получения сигнала с высоты 20 000 футов (6,1 км). Дисплеи были установлены рядом друг с другом на станции оператора радара в задней части Beaufighter. Трубка слева показывала вертикальное положение (высоту), а трубка справа показывала горизонтальное положение (азимут). [159]
Каждая антенна приемника отправлялась на один из каналов дисплеев по очереди, заставляя один из дисплеев обновляться. Например, в определенный момент переключатель мог быть установлен на отправку сигнала в левую часть дисплея азимута. Генератор временной развертки запускался для начала перемещения точки ЭЛТ вверх по экрану после окончания передачи. Отражения приводили к отклонению точки влево, создавая отметку, вертикальное положение которой можно было измерить по шкале для определения дальности. Затем переключатель перемещался в следующую позицию и заставлял правую часть дисплея перерисовываться, но сигнал инвертировался, так что точка перемещалась вправо. Переключение происходило достаточно быстро, чтобы дисплей выглядел непрерывным. [160]
Поскольку каждая антенна была нацелена на чувствительность в первую очередь в одном направлении, длина отметок зависела от положения цели относительно истребителя. Например, цель, расположенная на 35 градусов выше истребителя, приводила к тому, что сигнал в верхнем вертикальном приемнике был максимальным, в результате чего на верхнем следе появлялась длинная отметка, а на нижнем следе ее не было. Хотя обе вертикальные антенны были менее чувствительными непосредственно вперед, они могли видеть прямо перед истребителем, поэтому цель, расположенная прямо впереди, вызывала две немного более короткие отметки, по одной по обе стороны от центральной линии. [160]
Для перехвата оператор радара должен был сравнить длину точек на дисплеях. Если, например, точка была немного длиннее справа, чем слева на дисплее азимута, он давал указание пилоту повернуть направо, чтобы центрировать цель. [161] Перехваты обычно приводили к потоку поправок влево/вправо и вверх/вниз при считывании (надеюсь) уменьшающейся дальности. [160]
Задний фронт импульса передатчика не был идеально острым и заставлял сигналы приемника звенеть в течение короткого времени, даже если они были включены после того, как импульс был якобы завершен. Этот остаточный сигнал вызывал большой постоянный всплеск, известный как прорыв передатчика , который появлялся на ближнем конце трубок (слева и снизу). Управление, известное как смещение осциллятора, позволяло регулировать точное время активации приемника относительно импульса передатчика, обычно так, чтобы остатки импульса были едва видны. [162]
Из-за широкой диаграммы направленности передающей антенны часть сигнала всегда попадала на землю, отражаясь частично обратно на самолет, вызывая возврат от земли. [163] Это было настолько мощным, что он был принят всеми антеннами, даже верхним вертикальным приемником, который в противном случае был бы скрыт от сигналов под ним. Поскольку кратчайшее расстояние, и, следовательно, самый сильный сигнал, были получены от отражений непосредственно под самолетом, это вызвало появление сильной вспышки на всех дисплеях в диапазоне высоты истребителя. Земля дальше перед самолетом также вызывала возвраты, но они были все более удаленными (см. наклонную дальность ), и только часть сигнала отражалась обратно на самолет, в то время как большая часть рассеивалась вперед и в сторону. Возвраты от земли на больших расстояниях были, таким образом, меньше, что приводило к примерно треугольной серии линий в верхней или правой части дисплеев, [163] известной как «эффект рождественской елки», за которой было невозможно увидеть цели. [160]
Serrate использовал оборудование Mk. IV для приема и отображения, заменив только блок приемника. Его можно было включать и выключать из цепи из кабины, что также отключало передатчик. При типичном перехвате оператор радара использовал Serrate для отслеживания немецкого истребителя, используя направляющие сигналы с дисплеев, чтобы направлять пилота на курс перехвата. Дальность не была указана, но оператор мог сделать грубую оценку, наблюдая за силой сигнала и тем, как сигналы менялись по мере маневрирования истребителя. После следования за Serrate на предполагаемую дальность 6000 футов (1,8 км) собственный радар истребителя включался для окончательного захода на посадку. [133]
Начиная с 1940 года британские самолеты все чаще оснащались системой IFF Mk. II , которая позволяла операторам радаров определять, является ли точка на их экране дружественным самолетом. IFF была ответчиком [u] , который немедленно посылал импульс радиосигнала при приеме радиосигнала от радиолокационной системы. Передача IFF смешивалась с собственным импульсом радара, заставляя точку растягиваться во времени от небольшого пика до вытянутой прямоугольной формы. [165]
Быстрое внедрение новых типов радаров, работающих на разных частотах, означало, что система IFF должна была реагировать на постоянно растущий список сигналов, а прямой ответ Mk. II требовал постоянно увеличивающегося числа подмоделей, каждая из которых была настроена на разные частоты. К 1941 году стало ясно, что это будет расти безгранично, и требовалось новое решение. [166] Результатом стала новая серия устройств IFF, которые использовали метод косвенного опроса. Они работали на фиксированной частоте, отличной от частоты радара. Сигнал опроса отправлялся с самолета нажатием кнопки на радаре, что заставляло сигнал отправляться импульсами, синхронизированными с основным сигналом радара. Полученный сигнал усиливался и смешивался с тем же видеосигналом, что и радар, вызывая появление той же расширенной метки. [167] [168]
Системы транспондеров, используемые на земле, обеспечивают возможность наведения на местоположение транспондера, метод, который широко использовался в Mk. IV, а также во многих других радиолокационных системах AI и ASV. [169]
Самонаводящиеся транспондеры в общих чертах похожи на системы IFF, но используют более короткие импульсы. Когда сигнал был получен от радара, транспондер отвечал коротким импульсом на той же частоте, исходный импульс радара не отражался, поэтому не было необходимости удлинять сигнал, как в случае с IFF. [167] Импульс отправлялся на дисплей Mk. IV и отображался в виде резкой отметки . В зависимости от расположения транспондера относительно самолета отметка могла быть длиннее слева или справа от азимутального дисплея, что позволяло оператору направлять самолет на транспондер, используя точно такие же методы, как и при обычном перехвате самолета. [170]
Из-за физического расположения транспондера на земле, антенна приемника с наилучшим обзором транспондера была установлена под крылом. Оператор радара обычно улавливал сигнал на нижней стороне дисплея угла места, даже на очень больших расстояниях. Поскольку сигнал от маяка был довольно мощным, Mk. IV включал переключатель, который устанавливал временную развертку на 60 миль (97 км) для приема на большом расстоянии. Как только они приближались к общей области, сигнал становился достаточно сильным, чтобы начать появляться на азимутальной (влево-вправо) трубке. [170]
Другой системой, используемой с Mk. IV, была система маякового навигационного луча (BABS), которая указывала осевую линию взлетно-посадочной полосы. [171]
Общая концепция предшествовала Mk. IV и по сути была британской версией немецкой лучевой системы Lorenz. Lorenz, или Standard Beam Approach, как ее называли в Великобритании, использовал один передатчик, расположенный на дальнем конце активной взлетно-посадочной полосы , который попеременно подключался к одной из двух слегка направленных антенн с помощью моторизованного переключателя. Антенны были направлены так, что они посылали свои сигналы слева и справа от взлетно-посадочной полосы, но их сигналы перекрывались по центральной линии. Переключатель проводил 0,2 секунды, подключенный к левой антенне (если смотреть с самолета), а затем 1 секунду к правой. [172]
Чтобы использовать Лоренца, обычное радио настраивалось на передачу, и оператор прослушивал сигнал и пытался определить, слышат ли они точки или тире. Если они слышали точки, короткий импульс 0,2 с, они знали, что они слишком далеко влево, и поворачивали вправо, чтобы достичь центральной линии. Тире указывали, что им следует повернуть налево. В центре приемник мог слышать оба сигнала, которые сливались, образуя ровный тон, эквисигнал . [173]
Для BABS единственным изменением было изменение передач вещания на серию коротких импульсов вместо непрерывного сигнала. Эти импульсы отправлялись при срабатывании сигналов радара AI и были достаточно мощными, чтобы их мог уловить приемник Mk. IV в пределах нескольких миль. [172] При приеме Mk. IV получал либо точки, либо тире, а оператор видел чередующуюся серию точек в центре дисплея, которые появлялись и исчезали при переключении антенн BABS. Длительность точки указывала, находился ли самолет слева или справа, и становилась непрерывной точкой на центральной линии. Этот метод был известен как подход с использованием луча AI (AIBA). [174]
Поскольку он был основан на том же базовом оборудовании, что и оригинальный Mk. IV AI, BABS также мог использоваться с оборудованием Rebecca , изначально разработанным для базирования на наземных транспондерах для сбрасывания грузов над оккупированной Европой. [175] Более позднее устройство Lucero по сути было адаптером для приемника Rebecca, соединяющим его с любым существующим дисплеем; AI, ASV или H2S . [176]
Технические характеристики в информационном поле взяты из AP1093D 1946, Глава 1, параграф 25.