Радар перехвата самолетов, Mark VIII , или сокращенно AI Mk. VIII , был первым действующим микроволновым радаром класса «воздух-воздух» . Он использовался ночными истребителями Королевских ВВС с конца 1941 года до конца Второй мировой войны . Основная концепция, использующая движущуюся параболическую антенну для поиска целей и их точного сопровождения, оставалась в использовании большинства бортовых радаров вплоть до 1980-х годов.
Разработка на низком уровне началась в 1939 году, но значительно ускорилась после внедрения резонаторного магнетрона в начале 1940 года. Он работал на длине волны 9,1 см (3 ГГц), что намного короче длины волны 1,5 м более раннего AI Mk. IV . Более короткие длины волн позволили использовать меньшие и гораздо более направленные антенны. Mk. IV был ослеплен отражениями от земли от его широкой диаграммы направленности, что делало невозможным наблюдение за целями, летящими на малых высотах. Mk. VIII мог избежать этого, удерживая антенну направленной вверх, что позволяло ему видеть любой самолет на горизонте или выше.
Конструкция только начала созревать в конце 1941 года, когда Люфтваффе начали атаки на малых высотах. Прототипная версия Mk. VII поступила на вооружение Bristol Beaufighter в ноябре 1941 года. Небольшое количество из них было отправлено в подразделения по всей Великобритании для обеспечения прикрытия на малых высотах, в то время как самолеты, оснащенные Mk. IV, действовали на больших высотах. После небольшого пробега улучшенного Mk. VIIIA, окончательный Mk. VIII прибыл в начале 1942 года, предлагая более высокую мощность, а также множество электронных и упаковочных усовершенствований. Он прибыл как раз тогда, когда темпы производства De Havilland Mosquito начали улучшаться, быстро вытесняя подразделения Beaufighter в эскадрильях Королевских ВВС. Mosquito, оснащенные Mk. VIII, будут главными ночными истребителями с 1943 года до конца войны.
Mk. VIII породил ряд вариантов, в частности AI Mk. IX, который включал функцию захвата цели для облегчения перехвата. Ряд событий, включая смертельный инцидент с дружественным огнем , настолько сильно задержали Mk. IX, что он так и не поступил на вооружение. В конце войны многие британские самолеты приняли американский SCR-720 под названием AI Mk. X. Он работал по тем же общим принципам, что и Mk. VIII, но использовал другую систему отображения, которая давала несколько преимуществ. Разработка базовой системы продолжалась, и Mk. IX в конечном итоге ненадолго снова появился в значительно усовершенствованной форме как AI.17 в 1950-х годах.
Основополагающий эксперимент Давентри 1935 года доказал, что базовая концепция радара осуществима, и привел к быстрому формированию Экспериментальной станции Министерства авиации (AMES) в поместье Боудси для их разработки. Главной заботой команды AMES была разработка и развертывание системы Chain Home (CH), обеспечивающей раннее предупреждение о налетах, приближающихся к Великобритании. По мере роста команды работа диверсифицировалась, и к 1938 году ряд команд работали и над другими проектами. [1]
Одной из первых таких побочных попыток стала обеспокоенность Генри Тизарда относительно потенциальной эффективности Chain Home. Он считал, что Люфтваффе пострадает так сильно от наземной системы перехвата Королевских ВВС , что они перейдут на роль ночных бомбардировщиков. [2] Ночью летчик-истребитель мог видеть цель примерно на расстоянии 1000 ярдов (910 м), точность, которую Chain Home и связанная с ней система Dowding не могли обеспечить. Опасения Тизарда были позже подняты Робертом Уотсоном-Уоттом на встрече за круглым столом в пабе Crown and Castle. «Тэффи» Боуэн предложил заняться разработкой новой системы, которую можно было бы установить на самолете, чтобы сократить расстояние между направлением CH и видимой дальностью ночью. [3]
Из-за физики радиопередачи антенны должны быть примерно такой же длины, как длина волны радиосигнала, чтобы достичь разумного усиления . Полуволновой диполь с двумя полюсами, каждый из которых составляет около четверти длины сигнала, является особенно распространенным решением. CH работал на расстоянии от 10 м до 50 м в зависимости от версии, то есть антенны должны были быть длиной не менее 5–10 метров (16–33 фута), что делало его совершенно непрактичным для использования на самолете. Боуэн начал разработку новой системы, работающей на более коротких длинах волн, сначала на 6,7 м после работы британской армии , а затем, наконец, остановился на 1,5 м, практическом пределе доступной технологии. Это стало известно как радар перехвата самолетов (ИИ) и было основным направлением работы Боуэна с 1936 по 1940 год. [4]
Во время тестирования раннего 1,5-метрового набора команда не смогла обнаружить ни одного самолета, но легко обнаружила крупные объекты, такие как краны и корабли на близлежащих причалах. Дальнейшие эксперименты продемонстрировали способность обнаруживать корабли в море, что привело к живой демонстрации, где команда смогла выследить крупные корабли Королевского флота в ужасную погоду. [5] Это вызвало немедленный интерес со стороны Берегового командования Королевских ВВС, которое увидело в этом способ обнаружения вражеских кораблей и подводных лодок , и со стороны британской армии , которая была заинтересована в использовании радаров для наведения огня на суда в Ла-Манше . Работа над системой для использования ИИ в основном завершилась. [6]
Только в 1939 году, когда война уже явно надвигалась, команда снова вернулась к работе над ИИ. По сравнению с успешной и быстрой разработкой противокорабельных радаров, команда столкнулась с непрерывным потоком проблем в условиях «воздух-воздух». Было две основные проблемы: отсутствие максимальной дальности, из-за чего было трудно находить цели, и отсутствие минимальной дальности, из-за чего пилоту было трудно увидеть цель до того, как она станет невидимой для радара. [7]
Как и Chain Home, радар ИИ посылал мощный полунаправленный импульс, освещая все небо перед собой. Эхо от самолета принималось несколькими направленными антеннами, и, сравнивая силу сигнала от каждой из них, можно было определить направление цели. Однако это также означало, что сигнал достигал земли и отражался от нее, создавая возврат такой мощности, что он подавлял приемник независимо от того, где была расположена антенна. Поскольку этот сигнал должен был пройти до земли и обратно, он создавал линию на дисплее на указанном расстоянии, равном высоте самолета. Полет на высоте 15 000 футов (4,6 км), типичной высоте для немецких бомбардировщиков, означал, что все, что находится дальше примерно 3 миль (4,8 км), было невидимо в шуме. Это оставляло мало дальности для обнаружения цели. [8]
Более сложной проблемой была невозможность обнаружения целей на близком расстоянии. Сигнал передатчика было трудно резко прервать, и он все еще передавался слабым сигналом, когда начинали поступать сигналы от близлежащих целей. Более того, мощный сигнал имел тенденцию просачиваться в приемник, заставляя его колебаться в течение некоторого времени, заглушая близлежащие цели. Эти эффекты ограничивали минимальную дальность до 800 футов (240 м) в лучшем случае, как раз на самом пределе зрения пилота ночью. Были предприняты попытки решить эту проблему, и Боуэн и Ханбери Браун были убеждены, что у них есть работающее решение. [9]
Однако Министерство авиации было настолько отчаянно заинтересовано в том, чтобы ввести ИИ в эксплуатацию, что использовало команду в качестве производственного объекта, заставив их вручную собирать самолеты с прототипами Mk. III, которые еще не были готовы к оперативному использованию. Пока эти наборы были срочно отправлены в эскадрильи, дальнейшая работа по разработке решений для «великого спора о минимальной дальности» была прекращена. [9] Артур Теддер позже признал, что это было «фатальной ошибкой». [10]
Группа Airborne экспериментировала с микроволновыми системами еще в 1938 году, обнаружив, что подходящее расположение трубок RCA acorn может работать на длинах волн до 30 см. Однако они имели очень низкую выходную мощность, и, вдобавок ко всему, электроника приемника была не очень чувствительна на этих частотах. Это приводило к очень коротким диапазонам обнаружения, по сути бесполезным. Группа отказалась от дальнейших разработок на некоторое время, и Боуэн описал, что инженеры некоторое время пренебрегали этой темой. [11]
Тем не менее, давление со стороны Адмиралтейства держало микроволны в уме каждого. Хотя 1,5-метровые установки были хороши для обнаружения более крупных кораблей, они не могли эффективно обнаруживать более мелкие объекты, такие как боевые рубки подводных лодок . Это было по той же причине, по которой антенны должны быть примерно размером с длину волны; чтобы обеспечить приемлемое отражение, объекты должны быть в несколько раз больше длины волны. [a] Адмиралтейство имело преимущество в том, что управляло усилиями Великобритании по разработке электронных ламп в рамках Комитета по разработке коммуникационных клапанов (CVD) и могло продолжить разработку подходящих трубок. [12]
Боуэн и его коллега из Адмиралтейского сигнального управления (ASE), канадский эрудит Чарльз Райт , встретились в Боудси весной или летом 1939 года и рассмотрели вопрос о микроволновом радаре перехвата самолетов. Боуэн согласился, что основной проблемой с пределами дальности наборов ИИ были прожекторные передачи, и что простым способом исправить это было бы сузить луч, сосредоточив мощность на меньшей площади. Он пришел к выводу, что ширина луча в 10 градусов справится с задачей. Учитывая, что нос самолета может удерживать антенну радара около 30 дюймов (76 см) в поперечнике, желательно было бы использовать антенну со столбами короче 15 см, а если бы эта антенна должна была перемещаться внутри носа для отслеживания, идеальным вариантом было бы 10 см (~3 ГГц). Это полностью соответствовало требованиям Райта к судовой системе, способной обнаруживать подводные лодки, имея при этом антенну достаточно маленькую для установки на небольших эскортных судах. [13]
Поскольку обе стороны хотели получить 10-сантиметровую систему, Тизард посетил исследовательский центр имени Хирста компании General Electric Company (GEC) в Уэмбли в ноябре 1939 года, чтобы обсудить этот вопрос. Позже Уотт посетил его лично, что привело к заключению контракта от 29 декабря 1939 года на микроволновый радар AI. За этим последовало размещение CVD контракта на поставку подходящих ламп в Бирмингемский университет . Боуэн организовал январскую встречу между GEC и EMI для координации работы по AI, что привело к дальнейшему сотрудничеству. [14]
Бирмингемскую группу возглавлял Марк Олифант , ранее работавший в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, но недавно переехавший в Бирмингем для создания лаборатории Наффилда. Команда решила основывать свои разработки на концепции клистрона . Клистрон был представлен братьями Вариан в Стэнфордском университете в 1936 году, но выдавал относительно низкую выходную мощность. Команда Олифанта начала применять новые методы изготовления трубок, и к концу 1939 года у них была трубка, способная выдавать 400 Вт. [14]
Уотт переехал в штаб-квартиру Министерства авиации в Лондоне, а Альберт Персиваль Роу взял на себя управление радарными группами в Боудси. У него были сложные отношения с Боуэном и многими другими в AMES. В начале войны все учреждение AMES было переведено из Боудси в заранее согласованное место в Данди. Выбор Данди был во многом обусловлен тем, что университет был альма-матер Уотта . Он приложил мало усилий, чтобы подготовить университет к использованию AMES, и ректор был удивлен, когда они прибыли однажды неожиданно. Почти не было свободных мест, так как студенты и профессора вернулись с летних каникул. [15] Команда ИИ была отправлена на небольшой аэродром в Перте, который находился в нескольких милях отсюда и был довольно маленьким. Оба места были совершенно неподходящими для работы, и команды постоянно жаловались. [16]
В феврале 1940 года Роу начал организовывать новую команду ИИ во главе с Гербертом Скиннером . [b] Скиннер поручил Бернарду Ловеллу и Алану Ллойду Ходжкину начать рассматривать вопрос о конструкциях антенн для микроволновых радаров. 5 марта их пригласили в лаборатории GEC, чтобы посмотреть на их прогресс в работе над радаром на основе трубок VT90, которые к тому времени были выведены на полезные уровни мощности на длинах волн 50 см. [18]
Имея в качестве источника микроволн маломощный клистрон, Ловелл и Ходжкин начали экспериментировать с рупорными антеннами , которые обеспечивали бы значительно более высокую угловую точность, чем антенны Yagi, используемые на Mk. IV. [19] 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 направлении наблюдения. [20] Это также имело бы побочный эффект, позволяя радару избегать отражений от земли, просто направляя антенну в сторону от земли. При ширине луча в 10 градусов горизонтальная антенна все равно создавала бы некоторый направленный вниз сигнал, около 5 градусов в этом случае. Если бы самолет летел на высоте 1000 футов (305 м), луч не касался бы земли до тех пор, пока не было бы около 995 футов (303 м) перед самолетом, оставляя некоторое пространство для обнаружения даже самых низко летящих целей. [21] Ловеллу удалось построить рога с требуемой точностью в 10 градусов, но они были длиной более 1 ярда (91 см), что делало их непригодными для установки на истребитель. [17]
По предложению Скиннера [c] они провели эксперимент с параболическим зеркальным отражателем позади дипольной антенны 11 июня 1940 года. Они обнаружили, что он обеспечивает схожую точность, но имеет глубину всего 20 сантиметров (7,9 дюйма), что позволяет легко поместить его в носовой части истребителя. На следующий день Ловелл экспериментировал с перемещением диполя вперед и назад перед отражателем и обнаружил, что это заставляет луч перемещаться на 8 градусов за 5 см движения, после чего Ловелл считал, что «воздушная проблема решена на 75 процентов». [17] Последующие эксперименты с антенной тарелкой производства London Aluminium Company продемонстрировали возможность перемещения луча на 25 градусов, прежде чем он начнет искажаться. [22]
После нескольких месяцев в Данди Роу наконец согласился, что жилье было неподходящим, и начал планировать переезд в новое место на южном побережье около Уорт-Матраверс . В мае 1940 года, вскоре после распада первоначальной команды ИИ, Скиннер переехал вместе с несколькими учеными из Данди, а также бывшими членами команды ИИ Ловеллом и Ходжкиным. Они поселились в хижинах в Сент-Олбанс-Хед , за пределами Уорт-Матраверс. [23]
.jpg/1280px-Original_cavity_magnetron,_1940_(9663811280).jpg)
Пока группа Олифанта боролась за повышение мощности своих клистронов, они также рассматривали альтернативные варианты устройства. Двое исследователей в команде, Джон Рэндалл и Гарри Бут , получили задание сделать одну такую адаптацию, но быстро стало ясно, что это не поможет делу. Им оставалось мало что делать, и они решили рассмотреть альтернативные подходы к проблеме. [14]
Все микроволновые генераторы той эпохи работали по схожим принципам: электроны вытягивались из катода к аноду на дальнем конце трубки. По пути они проходили через один или несколько резонаторов , по сути, полых медных колец с прорезью, вырезанной вдоль внутреннего края. Когда электроны проходили через прорезь, они заставляли внутреннюю часть кольца начинать резонировать на радиочастотах, которые можно было считывать как сигнал. Частоту можно было регулировать, управляя скоростью электронов (через приложенное напряжение ) или изменяя размеры резонатора. [14]
Проблема этого подхода заключалась в том, что резонаторы вырабатывали достаточно энергии. Когда электроны проходили через отверстие в резонаторе, они отдавали часть своей энергии в виде радиоволн, но лишь небольшое количество. Чтобы генерировать полезные количества радиоэнергии, электроны должны были либо проходить резонаторы несколько раз, чтобы вложить больше энергии в целом, либо должны были использоваться огромные электронные токи. Однокамерные клистроны, подобные тем, что использовались в то время, должны были идти по последнему пути, и их было трудно изготовить в форме с полезным выходом при разумной входной мощности. [14]
Рэндалл и Бут начали рассматривать решения с несколькими резонаторами, но это привело к очень длинным и совершенно непрактичным трубкам. Затем кто-то вспомнил, что петли из проволоки с зазором в них также будут резонировать таким же образом, эффект, впервые замеченный в самых ранних экспериментах Генриха Герца . Используя такие петли, можно было сделать резонатор, который располагался бы рядом с электронным потоком, а не был бы обернут вокруг него. Если бы электронный луч затем был изменен так, чтобы он двигался по кругу вместо прямой линии, он мог бы многократно проходить через ряд таких петель. Это привело бы к тому, что в полостях было бы отложено гораздо больше энергии, при этом оставаясь относительно компактным. [21]
Для создания кругового движения они использовали другую концепцию, известную как магнетрон. Магнетрон по сути является диодом , который использует магнитное поле для управления траекторией электронов от катода к аноду вместо более распространенного решения электрически заряженной сетки. Первоначально это было изобретено как способ избежать патентов на трубки на основе сетки, но оказалось непрактичным в этой роли. Последующие исследования отметили способность магнетрона создавать небольшие уровни микроволн при определенных условиях, но в этом направлении наблюдалось только останавливающееся развитие. [21]
Объединив концепцию магнетрона с петлями резонатора, созданными путем сверления отверстий в твердой меди, идея из работы WW Hansen над клистронами, двое сконструировали модельную версию того, что они назвали резонансным объемным магнетроном. Они поместили его в стеклянный корпус, откачанный с помощью внешнего вакуумного насоса , и поместили всю сборку между полюсами мощного подковообразного магнита , который заставил электроны изгибаться по круговой траектории. [14]
Впервые испытав его 21 февраля 1940 года, трубка немедленно начала производить 400 Вт микроволн 10 см (3 ГГц). Через несколько дней они заметили, что это заставило загореться люминесцентные трубки по всей комнате. Быстрые расчеты показали, что это означало, что трубка создавала около 500 Вт, уже опережая клистроны. Они подняли это значение до более чем 1000 Вт в течение нескольких недель. Основная команда Бирмингема отказалась от клистрона и начала работу над этим новым резонаторным магнетроном, и к лету у них были образцы, производящие 15 кВт. [14] В апреле GEC рассказали об их работе и спросили, могут ли они еще больше улучшить конструкцию. [24]
22 мая Филипп Ди отправился в лабораторию магнетронов, но ему было запрещено рассказывать об этом кому-либо еще в группе AIS. Он просто написал, что видел клистрон и магнетроны лаборатории, но не рассказал подробно, что магнетрон был совершенно новой конструкцией. [21] Он предоставил Ловеллу гораздо более мощный клистрон с водяным охлаждением для использования в качестве испытательного источника для работы с антенной, которая проходила в ветхих условиях. Это было проблемное устройство, поскольку нити накаливания, нагревающие катод, имели тенденцию постоянно перегорать, требуя отключения системы от водоснабжения, распечатывания, ремонта и повторной сборки. В описании Ди от 13 июня отмечается:
Всякий раз , когда я нахожусь вне лаборатории, и это должен сделать Скиннер, он забывает выключить воду перед тем, как отсоединить охлаждающие трубки, в результате чего я стою в воде глубиной 1⁄2 дюйма , а вода на скамье примерно такая же глубокая, но ее поверхность несколько разгружается плавающими окурками, чайными листьями, банановой кожурой и т. д. [21]
Скиннер также доводил Ди до истерик своим необычным методом проверки правильности работы клистрона, используя выходной провод для прикуривания сигарет. [21]
GEC работала над созданием полностью герметичной версии магнетрона, в отличие от той, которая использовала внешний вакуумный насос. После изобретения нового метода герметизации с использованием золотой проволоки и адаптации камеры револьвера Кольта в качестве шаблона для сверления, [25] они изготовили E1188 в начале июля 1940 года. Он вырабатывал столько же мощности, сколько и оригинальная модель Рэндалла-Бута, около 1 кВт на расстоянии около 10 см. В течение нескольких недель они внесли два усовершенствования, перейдя с шести на восемь резонаторов и заменив катод на версию с оксидным покрытием. Получившийся E1189 был способен вырабатывать 10 кВт мощности на расстоянии 9,1 см, что на порядок лучше, чем любое существующее микроволновое устройство. Второй E1189 был отправлен в лабораторию AMRE, которая получила его 19 июля. [25]
Первый E1189 в конечном итоге отправился в США в августе в рамках миссии Тизарда . К весне 1940 года Боуэн все больше отходил на второй план в области ИИ из-за своих продолжающихся баталий с Роу. Ватт, реагируя на эти проблемы, объявил о реорганизации команд ИИ, исключив Боуэна из списка. Затем Боуэн присоединился к миссии Тизарда, тайно перевозя E1189 в сейфе, пока не представил его с большим одобрением делегатам США, у которых не было ничего подобного. Это в конечном итоге вызвало некоторую путаницу, поскольку якобы совпадающие чертежи на самом деле были для оригинальной шестикамерной версии. [25]
Ловелл продолжил работу над проектом производственной антенны с использованием клистронов и завершил ее 22 июля. Затем команда начала адаптировать различные части оборудования для совместной работы в качестве единого радиолокационного блока на основе магнетрона. Дж. Р. Аткинсон и У. Э. Берчем, оба направленные в команду AIS из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета , создали импульсный источник питания, а Скиннер и А. Г. Уорд, также из Кавендиша, работали над приемником. В то время у команды не было решения для переключения антенны с передачи на прием, поэтому они изначально использовали две антенны бок о бок, одну на передатчике и одну на приемнике. [26]
8 августа они экспериментировали с этой установкой, когда получили сигнал из близлежащей рыбацкой хижины. Когда антенна все еще была направлена в том же направлении, они случайно обнаружили самолет, который пролетел мимо этого места в 6 часов вечера 12 августа. На следующий день Ди, Уотт и Роу были рядом, но из-за отсутствия подходящего самолета команда вместо этого продемонстрировала систему, обнаруживая отражения от жестяного листа, который держал Рег Батт, проезжая на велосипеде через близлежащий утес. [27] [d] После этой демонстрации способности радара отклонять отражения от земли и обнаруживать цели практически на нулевой высоте интерес к системам 1,5 м начал угасать. [26]
В какой-то момент в июле или августе Ди был назначен ответственным за разработку практического 10-сантиметрового набора, который теперь был известен под названием AIS, S для сантиметрического . [29] Ди начал жаловаться всем, кто хотел слушать, на тот факт, что и его команда, и GEC разрабатывают то, что по сути является одним и тем же решением, AIS использует 10-сантиметровый магнетрон, а GEC использует трубки Micropup , которые теперь были улучшены до такой степени, что работа на 25 см стала возможной. 22 августа 1940 года команда из GEC посетила лабораторию AIS, где команда AIS продемонстрировала систему, обнаружив легкий бомбардировщик Fairey Battle на расстоянии 2 миль (3,2 км), несмотря на то, что он находился на хвосте радара. Это было намного лучше, чем набор GEC. Вскоре после этого Роу получил приказ из офиса Уотта, в котором говорилось, что он должен передать всю разработку AIS в руки Ди. [29]
В этот момент команда ИИ была переведена из своего местоположения в Сент-Олбансе в новое в бывшей женской школе Leeson House , за пределами Лэнгтон-Матраверс . Новую лабораторию пришлось построить на месте, что вызвало дальнейшие задержки, но к концу лета 1940 года магнетронная система эффективно работала на новом месте. [30]
Тем временем армия была очень впечатлена производительностью 25-см экспериментальных установок и заинтересовалась в использовании их в качестве дальномера в радаре наведения пушки . Операторы направляли радар на цели, указанные им поисковыми радарами, и с этого момента информация с радара передавалась на аналоговые компьютеры, которые наводили пушки. Ограниченная мощность 25-см установки не была серьезной проблемой в этом случае, поскольку дальность была относительно короткой, а цели относительно большими. Экспериментальное учреждение противовоздушной обороны (ADEE) армии работало над этим, используя конструкцию клистрона из Бирмингема и британскую компанию Thomson-Houston (BTH) в качестве своего промышленного партнера. [31]
По словам Ди, в сентябре 1940 года, когда Роу услышал об этом, он попытался взять проект под свой контроль. [31] После встречи 22 сентября с Филиппом Жубером де ла Ферте , Роу сформировал команду GL под руководством DM Robinson, используя нескольких членов команды AIS, сказав им, что им придется сосредоточиться на проблеме GL в течение следующего месяца или двух. Это привело к увеличению трений между Ди и Роу, и особенно правой рукой Роу, Льюисом. Ди утверждал, что Роу «воспользовался этой возможностью, чтобы попытаться украсть проблему GL у ADEE» и что «только Ходжкин продолжает спокойно работать с AIS, а Ловелл и Уорд, к счастью, заняты базовой работой с антеннами и приемниками и поэтому относительно не обеспокоены этим новым лоскутом». [31]
По словам Ловелла, это не было таким уж большим нарушением, как считал Ди; в какой-то степени работа над клистроном в Бирмингеме была инициирована армией для целей GL, поэтому было не совсем справедливо жаловаться, что теперь они использовали его именно для этой цели. Основной задачей Ловелла в этот период была разработка конической сканирующей системы, которая многократно повышала точность луча радара, достаточно, чтобы позволить использовать его непосредственно для наведения орудий (то есть примерно с той же точностью, что и оптические приборы). Это на самом деле не требовало больших усилий и было бы полезно для любого сантиметрового радара, включая AIS. [32]
Вскоре после этого, 21 октября, Эдгар Ладлоу-Хьюитт , генеральный инспектор Королевских ВВС, посетил команду. После визита Роу сказал команде, что полный комплект GL должен быть готов для установки на пушку через две недели. [32] К 6 ноября Робинсон собрал прототип системы, но к 25 ноября он отправил Роу и Льюису служебную записку, в которой говорилось, что за последние 19 дней система проработала только два дня из-за множества проблем. В декабре ему было приказано отвезти проделанную на тот момент работу в BTH для разработки в развертываемую систему. 30 декабря 1940 года Ди прокомментировал в своем дневнике, что:
Фиаско GL закончилось тем, что все это было перемещено в BTH целиком, включая двух сотрудников AMRE. В Leeson ничего не работало как надо, и Робинсон считает, что для Льюиса было очень полезно узнать, насколько на самом деле неуклюжей является вся базовая техника. [32]
Хотя проект вскоре вышел из-под контроля AMRE, разработка в BTH продолжилась. Министерство снабжения изменило спецификацию на магнетрон в январе 1941 года, что потребовало дальнейшей разработки, но при этом создало версию с гораздо большей дальностью и полезностью. Только 31 мая первый комплект был доставлен для испытаний, после чего информация о системе была передана канадским и американским фирмам для строительства. Канадские версии в конечном итоге были развернуты как радар GL Mk. III , в то время как американская группа в Радиационной лаборатории добавила функцию автоматического сканирования к своей версии, чтобы создать превосходный радар SCR-584 . [32]
Поскольку команда AIS снова полностью сосредоточилась на задаче перехвата самолетов, к этому времени они создали то, что было полной радиолокационной системой. Однако система могла использоваться только как фонарик, направленный в сторону цели. Это было хорошо для наведения оружия, но для того, чтобы быть полезной в роли перехвата, система должна была иметь возможность находить цель в любом месте перед истребителем. Команда начала рассматривать различные способы сканирования радиолокационного луча для создания функции поиска. [29]
Сначала команда рассматривала вращение антенны радара вокруг вертикальной оси, а затем наклон антенны вверх и вниз на несколько градусов с каждым полным оборотом. Вертикальное движение можно было сгладить, двигаясь непрерывно, а не шагами, создавая спиральный рисунок. Однако это решение спирального сканирования имело два недостатка: один заключался в том, что антенна проводила половину своего времени направленной назад, ограничивая количество энергии, передаваемой вперед, а другой заключался в том, что требовалось каким-то образом направлять микроволновую энергию на антенну через вращающийся фидер. [29] На общем собрании 25 октября, на котором присутствовали Ди, Ходжкин и члены группы GEC в лабораториях GEC, было принято решение продолжить работу над решением спирального сканирования, несмотря на эти проблемы. GEC решила проблему отключения сигнала в половине времени, используя две антенны, установленные спина к спине, и переключая выход магнетрона на ту, которая была направлена вперед в этот момент. Первоначально они предполагали, что система будет готова к декабрю 1940 года, но по мере продвижения работ стало ясно, что это займет гораздо больше времени. [33]
По воле случая в июле 1940 года Ходжкин был представлен А. В. Уитакеру из Nash & Thompson , наиболее известному своей работой над силовыми орудийными башнями. Они начали говорить о проблеме сканирования, и Ходжкин описал их текущее решение перемещения диполя в центре параболы вверх и вниз, одновременно перемещая саму параболу вправо и влево. Ходжкин не был убежден, что это хорошее решение, и его правильность была доказана, когда Уитакер построил свою первую версию такой системы в ноябре. Они обнаружили, что два движения объединяются, вызывая огромные вибрации во всей системе. Ловелл и Ходжкин рассмотрели проблему и придумали идею заставить параболический отражатель вращаться вокруг оси, простирающейся от носа самолета, вычерчивая круги. Плавно увеличивая угол отражателя по сравнению с передней осью, пока продолжалось круговое движение, чистый эффект представлял собой спиральную схему сканирования. Уитакеру удалось быстро построить такую систему, сканирующую конусообразную область под углом 45 градусов по обе стороны носа. [33] [e]
Системы спирального и винтового сканирования создавали очень разные дисплеи из одних и тех же базовых данных. В системе спирального сканирования радарная тарелка двигалась горизонтально, создавая ряд полос по экрану, сканируя вверх и вниз, так что последующие линии были выше или ниже последнего прохода. Это создавало растровое сканирующее отображение, мало чем отличающееся от телевизора. Эхо заставляло сигнал становиться ярче, создавая пятно или отметку на дисплее. Местоположение отметки указывало направление к цели относительно носа истребителя, представленного центральной точкой дисплея. Чем дальше отметка находилась от центра экрана, тем дальше цель была от центральной линии. Дальность не указывалась напрямую в этом виде отображения. [34]
Напротив, спиральная система была по сути вращающейся версией обычного дисплея A-scope. В A-scope генератор временной развертки тянет луч ЭЛТ по экрану горизонтально, а отметки указывают дальность до цели вдоль линии, на которую в данный момент направлен радар. Для спирального сканирования единственное отличие состояло в том, что линия больше не была всегда горизонтальной, а вращалась вокруг лицевой стороны дисплея с той же скоростью, что и тарелка. Отметки на экране теперь указывали два значения: угол цели относительно центральной линии и дальность до цели, представленную расстоянием от центра. Что было потеряно в этом дисплее, так это прямое указание величины угла от центра; отметка в правом верхнем углу указывала, что цель находится в этом направлении, но не указывала напрямую, была ли она на пять, десять или двадцать градусов отклонена. [35]
Позже было установлено, что спиральное сканирование действительно давало информацию об отклонении угла, посредством простой геометрии и синхронизации. Поскольку луч радара имел конечную ширину, около пяти градусов, он видел некоторое возвращение, даже когда цель не была в центре луча. Цель, удаленная от центральной линии, освещалась только тогда, когда антенна была направлена в этом направлении при быстром вращении от нее. Результатом была короткая дуга на дисплее длиной около 10 градусов. Цель, расположенная ближе к центру, скажем, в пяти градусах слева, освещалась бы сильно, когда антенна была направлена влево, но все равно получала бы слабый сигнал, даже когда она была направлена вправо. Это означало, что она давала переменное возвращение почти на протяжении всего вращения, создавая гораздо более длинную дугу или полный круг, если цель была прямо по курсу. [35]
Ожидая прибытия сканера, осенью 1940 года AMRE заказала поставку самолета с каким-то видом радиопрозрачного носа. [36] Компания Indestructo Glass предложила использовать 8-миллиметровый (0,31 дюйма) толстый Perspex , в то время как команда AMRE предпочла композитный материал из полистироловой ткани и египетского хлопка, связанного с фенолформальдегидной смолой (клей, используемый в бакелите ), или похожий композит на основе смолы на бумажной основе. Было выбрано решение Perspex, и в декабре 1940 года Bristol Blenheim N3522 , ночной истребитель, адаптированный под Blenheim V, прибыл в Королевские ВВС Крайстчерч , ближайший подходящий аэродром. Было предпринято несколько попыток успешно установить нос на их испытательный самолет. Только весной 1941 года Indestructo поставила подходящие обтекатели, и проблемы с монтажом были полностью решены. [37]
Пока эта работа продвигалась, команды продолжали разрабатывать базовую систему. Берчем и Аткинсон продолжали разрабатывать секцию передатчика, пытаясь генерировать очень короткие импульсы мощности для питания магнетрона. В конце концов они остановились на решении с использованием двух трубок, тиратрона и пентода , которые производили импульсы длительностью 1 мкс при 15 кВт. GEC предпочла конструкцию с использованием одного тиратрона, но в конечном итоге от нее отказались в пользу конструкции AMRE. Дальнейшая работа подняла эту систему до 50 кВт, производя 10 кВт микроволн при частоте повторения импульсов 2500 циклов в секунду. [38]
Скиннер взялся за задачу разработки подходящего кристаллического детектора , которая по сути состояла из бесконечных испытаний различных кристаллов; Ловелл отметил, что «неизменное воспоминание о днях в Уорте и Лисоне — это Скиннер, сигарета свисала изо рта, полностью поглощенный бесконечным постукиванием по кристаллу пальцем, пока ус не находил чувствительное место, дающее наилучшие характеристики». [39] Это привело к использованию вольфрамового уса на кремниевом стекле, запечатанного в заполненную воском стеклянную трубку. Команда Олифанта в Бирмингеме продолжила эти эксперименты и разработала версию, запечатанную в капсулу. [39]
Радиоприемник оказался более сложной проблемой. Вначале они решили использовать ту же базовую систему приемника, что и более ранний радар Mk. IV. Первоначально это был телевизионный приемник, разработанный Pye Ltd. для приема передач BBC на частоте 45 МГц. Он был адаптирован к ~200 МГц MK. IV, используя его в качестве промежуточного каскада частоты супергетеродинной системы. Для этого они добавили еще одну трубку, которая понижала частоту с 193 МГц радара до 45 МГц. Теоретически это должно было быть так же легко адаптировано к 3 ГГц AIS, используя похожее решение. [39] Проблема заключалась в том, что частота магнетрона имела тенденцию к дрейфу, в небольших количествах от импульса к импульсу и в гораздо больших количествах по мере нагрева и охлаждения. Любое фиксированное понижение частоты, подобное тому, которое использовалось в Mk. IV, не работало. Перепробовав различные конструкции на основе клистронов и магнетронов старого образца, они в конечном итоге отказались от этой идеи. [39]
Решение было предложено известным экспертом по трубкам Робертом У. Саттоном из Адмиралтейского сигнального управления. Он спроектировал новую трубку для этой цели, сегодня известную как трубка Саттона , но в то время более широко известную как отражательный клистрон. По сути, это был обычный двухполостной клистрон с удаленной одной полостью. Оставшаяся полость питалась небольшим количеством выходного сигнала магнетрона, заставляя проходящие мимо нее электроны принимать форму радиосигнала (это основа всех клистронов). Обычно это затем проходило через второй резонатор, где выходной сигнал отводился, но в трубке Саттона электроны вместо этого приближались к высоковольтной пластине, которая отражала их обратно к источнику. Тщательно контролируя напряжение отражателя, электроны прибывали, набрав или потеряв контролируемое количество скорости, тем самым вызывая другой частотный сигнал в полости, когда они проходили ее во второй раз. Комбинация исходной и новой частоты производила новый сигнал, который отправлялся на обычный приемник. В октябре 1940 года Саттон представил образец мощностью 300 мВт. [39]
Оставалась одна проблема — необходимость в двух антеннах для трансляции и приема. Ловелл попытался найти решение, используя два диполя перед общим параболическим отражателем, разделенные 5-дюймовым (13 см) металлическим диском, но обнаружил, что через них просачивается достаточно сигнала, чтобы вызвать перегорание кристаллических детекторов в приемниках. 30 декабря 1940 года Ди отметил, что в этом направлении не было найдено никакого решения, и что, несмотря на все усилия, кристаллы все еще работали всего несколько часов. [40] Другое решение было предложено Эпсли из GEC, который использовал настроенную схему из двух искровых разрядников и фиктивных нагрузок для отключения входа приемника, используя собственный сигнал магнетрона в качестве сигнала переключения. Это сработало, но ¾ выходного сигнала терялось в переключателе. Несмотря на эту проблему, команда решила принять его для Бленхейма в феврале 1941 года. [40] [41]
В январе 1941 года сканеры от GEC и Nash & Thompson прибыли в Лисон для испытаний. [36] Самолет все еще оснащался обтекателем, поэтому команда потратила время на то, чтобы протестировать оба блока лицом к лицу и посмотреть, есть ли у одного явное преимущество в плане интерпретации дисплея. Наблюдение за работой спирального сканера на стенде вызвало у команды различные результаты благоговения. Позже Ди писал:
Надо признать, что когда персонал Королевских ВВС в Крайстчерче увидел первую систему сканирования ИИ, установленную на самолете, усомнились в здравомыслии ученых. До того, как система достигла скорости вращения, превышающей скорость, за которой мог следить глаз, можно было наблюдать, как она вращалась странно нерегулярным образом с одним очевидным желанием — вообще сбежать с самолета. [36]
К марту 1941 года первый блок AIS был готов к летным испытаниям. Он был установлен на Blenheim N3522 под ранним образцом обтекателя с деревянной усиливающей полосой. Ходжкин и Эдвардс подняли его в первый полет 10 марта, и после небольших проблем с предохранителями они смогли обнаружить свой целевой самолет на расстоянии около 5000–7000 футов (1,5–2,1 км) на высоте около 2500 футов (760 м), на высоте, где Mk. IV имел бы дальность всего 2500 футов. [42] Используя Battle в качестве цели, они вскоре достигли 2–3 миль (3,2–4,8 км). [43] Испытания прототипа продолжались до октября с непрерывным парадом высокопоставленных гражданских лиц и военных наблюдателей, осматривавших его. [44]
Сначала минимальная дальность полета составляла более 1000 футов (300 м) против требования Королевских ВВС в 500 футов (150 м). Двое членов команды AIS, Эдвардс и Даунинг, работали над этой проблемой более шести месяцев, прежде чем надежно сократить ее до примерно 200–500 футов (61–152 м). [45] Это представляло собой значительный прогресс по сравнению с AI Mk. IV, которая все еще составляла около 800 футов или больше. К этому времени Министерство авиации решило заказать систему в производство в августе 1941 года как AIS Mk. I, позже переименованную в AI Mk. VII. [46]
Первоначально команда предсказывала, что система будет иметь практический диапазон обнаружения порядка 10 миль (16 км), но так и не смогла расширить его более чем на 3 мили. Во многом это было связано с неэффективной системой, которая использовалась для заглушения приемника во время импульса передачи, что тратило большую часть радиоэнергии. Этот последний кусочек головоломки был предоставлен Артуром Куком, который предложил использовать трубку Саттона, заполненную разбавленным газом, в качестве переключателя, заменив систему искрового промежутка. Во время передачи мощность магнетрона заставляла газ ионизироваться, представляя собой почти идеальное радиозеркало, которое не позволяло сигналу достигать выхода. Когда импульс заканчивался, газ быстро деионизировался, позволяя сигналам проходить через (или вокруг) полость и достигать выхода. Скиннер занялся разработкой концепции вместе с Уордом и Старром, первоначально попробовав гелий и водород [47] , но в конечном итоге остановившись на небольшом количестве водяного пара и аргона. [48] Получившаяся конструкция, известная как мягкая трубка Саттона , была запущена в производство под названием CV43, и первые образцы прибыли летом 1941 года. [43]
Это тестирование также продемонстрировало две неожиданные и в конечном итоге очень полезные особенности системы спирального сканирования. Первая заключалась в том, что поскольку схема сканирования пересекала землю, когда антенна была направлена вниз, отраженные от земли сигналы создавали ряд изогнутых полос вдоль нижней части дисплея. Это образовывало аналог искусственного горизонта , который операторы радаров считали чрезвычайно полезным в бою, поскольку они могли сразу видеть, правильно ли пилот реагирует на их команды. Различные члены команды были удивлены таким результатом, отмечая, что эффект был очевиден в ретроспективе и должен был быть предсказан. [43]
Другим сюрпризом было то, что отраженные сигналы от земли вызывали ложный сигнал, который всегда появлялся на том же расстоянии, что и текущая высота самолета, независимо от того, куда была направлена антенна. Это было во многом похоже на Mk. IV, но в этом случае сигнал был намного слабее, когда антенна не была направлена вниз. Вместо стены шума на расстоянии высоты самолета сигнал вызывал слабое кольцо, оставляя цели по обе стороны видимыми. [43] Кольцо изначально было очень широким, вызванным отраженными сигналами не только непосредственно под самолетом, но и дальше. После нескольких месяцев работы Ходжкину и Эдвардсу удалось обеспечить управление настройкой, которое приглушало более слабые сигналы, оставляя четкое кольцо, указывающее высоту самолета. Это также было полезным индикатором для операторов, поскольку они могли видеть, что находятся на той же высоте, что и их цель, когда кольцо перекрывало метку цели. [42]
Наконец, команда заметила, что система часто создавала ложные эхо во время сильных ливней, [49] и потенциал для использования этого в качестве погодной системы был сразу же замечен. Однако они были уверены, что более короткие длины волн, такие как те, что находятся в диапазоне X , с которыми проводились эксперименты, будут иметь большее взаимодействие, и в то время это не рассматривалось далее. [50]
Летом оригинальный экспериментальный набор использовался в серии экспериментов против подводных лодок. Первый состоялся 30 апреля 1941 года против HMS Sea Lion , а второй — 10–12 августа против ORP Sokół . Они ясно продемонстрировали, что AIS действительно может обнаруживать подводные лодки, когда открыта только боевая рубка, как и надеялось Адмиралтейство. Это привело к заказу на радары класса «воздух-поверхность» (ASV), основанные на электронике AIS. [51]
Второй Blenheim, V6000 , стал доступен для дополнительных испытаний. Команда начала использовать этот самолет в качестве испытательного стенда для альтернативных решений сканирования, оставив оригинальный N3522 со спиральной системой сканирования. Одним из первых испытаний было использование ручной системы сканирования вместо спиральных или винтовых систем, что позволяло оператору сканировать небо с помощью элементов управления на его приемниках. Как только цель была найдена, они могли щелкнуть переключателем, и система автоматически отслеживала эту цель с этой точки. После значительных усилий они решили, что эта концепция просто не работает, и что механические системы сканирования были лучшим решением. [52]
Затем команда начала сравнивать производительность и простоту использования спиральных и спиральных сканеров, при этом спиральная система GEC была установлена в V6000 . После обширных испытаний Джорджем Эдвардсом и О'Кейном из GEC они не сделали четких выводов о том, какая система лучше. Дальнейшая работа над этими системами прекратилась, поскольку давление с целью установки блоков Mk. VII, которые теперь увеличивались в количестве, стало насущным. Это также, по-видимому, является причиной того, что версии для США, известные как SCR-520, были в значительной степени проигнорированы после того, как были разработаны с чрезвычайной скоростью в течение зимы. Боуэн, который к этому моменту вернулся из США, отмечает путаницу во время спешки с установкой. [53]
С возвращением лучшей погоды весной 1941 года Люфтваффе начали наращивать свою ночную бомбардировочную кампанию, Блиц . К этому времени ряд изменений в группах ночных истребителей были готовы значительно улучшить эффективность обороны. Наряду с увеличением числа Beaufighter с Mk. IV, стали доступны первые наземные радиолокационные станции перехвата, что значительно повысило эффективность организации перехвата. Потери ночных истребителей продолжали расти в течение всей весны, примерно удваиваясь каждый месяц, пока Люфтваффе не отменили Блиц в конце мая. [54]
В этот период немцы заметили, что самолеты, сбрасывающие мины в порты и реки, почти всегда успешно возвращались. Эти самолеты летали на малых высотах во время своих миссий, как правило, ниже 5000 футов (1,5 км). Вскоре они начали пользоваться этим преимуществом, выбирая цели вблизи побережья и выполняя всю миссию на малых высотах. Причина их успеха была в первую очередь в том, что самый низкий угол обнаружения радара CH составлял около 1,5 градуса над горизонтом, что означало, что самолеты могли приблизиться довольно близко, прежде чем их обнаружат, оставляя мало или совсем не оставляя времени для организации перехвата. Уотт смог быстро отреагировать на эту угрозу, взяв на себя поставки радаров британской армии, первоначально разработанных для обнаружения кораблей в Ла-Манше, установив их на высоких мачтах, чтобы обеспечить длинный горизонт, и переименовав их в Chain Home Low (CHL). CHL был эффективен на высоте до примерно 500 футов (150 м). [55]
В то время как CHL обеспечивал обнаружение налета, ночные истребители, оснащенные Mk. IV, были бессильны остановить их. На высоте ниже 5000 футов (1500 м) вероятность обнаружения цели была практически нулевой. Комплекты AIS идеально подходили для закрытия этого пробела, что привело к спешной программе по их скорейшему вводу в эксплуатацию. Контракт на 100 изготовленных вручную прототипов был заказан у GEC в мае 1941 года и получил название AI Mk. VII. [41] [f] В конце июля Шолто Дуглас заказал четыре комплекта, оснащенных всеми скоростями, чтобы обеспечить эксплуатационные испытательные установки. [56]
К этому моменту Ди начал попытки установить систему на предполагаемую платформу, Bristol Beaufighter . Ходжкин был назначен ответственным за то, чтобы Bristol предоставила образец с подгонкой обтекателя, но он обнаружил, что инженер, отвечающий за мастерскую, не хотел этого делать. Последовало сильное давление со стороны Ди и других, и X7579 был быстро адаптирован, прибыв в Крайстчерч в сентябре 1941 года. В то время Mk. VII состоял из большого количества довольно больших ящиков с оборудованием, которые были совершенно непригодны для использования в производстве, и Ходжкин выразил свое удивление тем, как хорошо продвигалась работа, несмотря на это. Самолет был готов к испытаниям 2 октября. [52]
Боуэн остался в США после миссии Тизарда и сыграл важную роль в создании Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, прогресс которой к ноябрю 1940 года он описал как «замечательный». [57] Боуэн начал работать с RadLab над тем, что стало известно как Проект 1, разработкой радара искусственного интеллекта на основе магнетрона, похожего на прототип AIS. [g] Их первая система, в целом похожая на блок спирального сканирования GEC, была готова к испытаниям в феврале 1941 года и установлена на носу бомбардировщика Douglas B-18 Bolo . Она впервые поднялась в воздух 10 марта, в тот же день, когда первый комплект AIS полетел в Великобритании. Во время этого полета Боуэн оценил максимальную дальность полета в 10 миль, а на обратном пути они пролетели мимо военно-морских верфей в Нью-Лондоне, штат Коннектикут , и обнаружили всплывшую подводную лодку на расстоянии около 4–5 миль (6,4–8,0 км). [13]
Услышав об этом выступлении, Хью Даудинг , который в то время находился в США, настоял на том, чтобы увидеть его самому. 29 апреля, после обнаружения самолета-цели на расстоянии около 2–3 миль (3,2–4,8 км), Даудинг снова спросил Боуэна о минимальной дальности, которая, как они продемонстрировали, составляла около 500 футов (150 м). Даудинг был впечатлен и, прежде чем вернуться в Великобританию, встретился со своим коллегой Джеймсом Э. Чейни , рассказав ему о характеристиках системы и настояв на ее немедленной разработке для покупки Королевскими ВВС. [13]
Western Electric получила контракт на поставку еще пяти единиц со всей поспешностью под названием AI-10. [h] Один из них должен был остаться у Western Electric, другой у Bell Telephone, один должен был заменить оригинальный узел в B-18, еще один был отправлен в Национальный исследовательский совет (NRC) в Канаде, а последний был отправлен в Великобританию. Первоначально британская копия должна была быть установлена либо на Douglas A-20 Havoc , либо на модель RAF, известную как Boston, но ни один из этих самолетов не был доступен. Вместо этого канадская NRC поставила авиалайнер Boeing 247 , и после испытательной подгонки он был разобран и отправлен в Великобританию. Он прибыл на базу RAF Ford и был повторно собран как DZ203 14 августа и широко испытан, в основном ко всеобщему удовлетворению. [58]
AI-10 был похож по производительности на системы AIS того же года выпуска, но Боуэн не обнаружил сильного желания со стороны Королевских ВВС покупать устройство. Это было связано с рядом факторов, включая переработку командой AMRE, устанавливающей собственное оборудование, а также с синдромом «не изобретено здесь» . [58] Однако, по-видимому, основными причинами являются две технические проблемы. Одна из них заключалась в том, что система не отображала дальность напрямую, и ее пришлось переключить в отдельный режим отображения, который был описан как в основном бесполезный. Более того, набор был слишком большим, чтобы легко поместиться в Beaufighter, поскольку был разработан для гораздо более крупного Havoc (P-70) или даже более крупного Northrop P-61 Black Widow . [46]
США продолжили работу над AI-10 и запустили его в производство как SCR-520. SCR-520-B, используемый в P-70, весил 600 фунтов (270 кг) и был распределен по шести блокам, самый большой из которых имел сторону около 1 ярда (0,91 м). Попытки разработать меньшую версию привели к немного меньшему SCR-720-A, а затем к окончательному SCR-720, в остальном похожему по характеристикам на 520, но намного меньшему и уменьшенному до всего 412 фунтов (187 кг). [59]
По мере прибытия Mk. VII в октябре и ноябре 1941 года самолеты устанавливались в Крайстчерче, а затем отправлялись в Fighter Interception Unit (FIU). FIU брал на себя обязанности ряда разрозненных экспериментальных подразделений и централизовал все испытательные летные мероприятия для Fighter Command. Этот процесс в конечном итоге дошел до полетов SD, и они переехали на RAF Ford 10 ноября, после чего Крайстчерч снова стал вспомогательным аэродромом для RAF Hurn . [60]
Недавно организованное FIU впервые подняло в воздух X7579 с прототипом AIS 30 ноября, а испытания продолжались до 14 декабря. Во время одного из испытательных полетов 12 декабря операторы столкнулись с бомбардировщиком Junkers Ju 88 , патрулирующим минированием над устьем Темзы. Экипаж решил усилить атаку, повредив Ju 88 и заставив масло из двигателей своей цели разбрызгаться по лобовому стеклу. Они приземлились без проблем и отпраздновали первый успех AIS. [60] Общее количество этих прототипов к 15 мая составило семь уничтоженных и много поврежденных. [61]
Mk. VII поступали в ограниченном количестве с течением времени. Даже в экспериментальной эксплуатации эти комплекты оказались превосходными системами. В отчете, составленном FIU, отмечалось, что они доставляли значительно меньше хлопот, чем более ранние версии Mk. IV на той же стадии разработки. Они настаивали на том, чтобы две эскадрильи были завершены как можно скорее. [60]
FIU добился первого успеха с серийным Mk. VII в ночь с 5 на 6 июня 1942 года, когда Beaufighter поймал Dornier Do 217 над устьем Темзы и сбил его. Однако в целом внедрение Mk. VII совпало со снижением активности Люфтваффе , но системы продолжали одерживать отдельные победы над низколетящими самолетами. В конечном итоге Mk. VII, действовавшие над Великобританией и в Средиземноморье, заявили о 100 победах, по одной на каждый произведенный комплект. [62]
К тому времени, как начали прибывать экспериментальные блоки Mk. VII, окончательная производственная версия Mk. VIII уже изучалась. Одной из самых насущных проблем была необходимость значительного уменьшения размера и сложности радарной упаковки, которая почти полностью заполняла заднюю секцию Beaufighter. Другой проблемой было желание начать использовать новые трубки Sutton для коммутации, что, как ожидалось, значительно увеличит дальность действия системы. Также желательным был какой-то способ использования IFF и радиомаяков с системами AIS, поскольку предыдущие транспондеры были намеренно разработаны для прослушивания и ответа на исходных частотах AI Mk. IV около 193 МГц. [63]
Проблема транспондера обострилась еще до внедрения AIS. IFF работал на основе небольшого набора приемника/передатчика, который прослушивал импульсы от радара и производил маломощный импульсный сигнал на той же частоте, но с небольшой задержкой. Сигнал возвращался на самолет, оборудованный радаром, вместе с исходным сигналом радара. Когда оба сигнала усиливались и отображались, сигнал IFF заставлял отметку, видимую на экране радара, растягиваться. Первоначальная 1,5-метровая радиолокационная система к тому времени была адаптирована для широкого спектра задач, включая AI, ASV и выступая в качестве основы как для CHL, так и для новых радаров AMES Type 7 GCI. Чтобы избежать проблем с помехами, каждый из них работал на немного разных частотах, примерно от 180 до 210 МГц. ВМС и армия добавили свои собственные вариации. IFF Mk. II , изначально разработанный для реагирования на Mk. IV, приходилось неоднократно модифицировать для реагирования на новые частоты радара, и ни одна из многочисленных моделей не могла реагировать на все из них. [63]
Решением было выбрать одну частоту для всех транспондеров IFF, на которой они будут работать, независимо от собственной частоты радиолокационной системы. Выбранная частота составляла 180 МГц, что немного ниже самой низкой из существующих 1,5-метровых радаров. Радиотранспондер был настроен только на эту частоту, а не на сам радар. Радиолокационная система также добавила отдельную радиосистему для передачи и приема этих импульсов, запросчик . Когда оператор радара нажимал кнопку на своем пульте, запросчик начинал посылать импульсы, синхронизированные с импульсами радиолокационного блока. Затем блок IFF в самолете-цели отвечал импульсами с той же синхронизацией. Выходной сигнал приемника запросчика смешивался с сигналом радара, заставляя точку расширяться, как и прежде. Когда это было добавлено к дисплею спирального сканирования, вместо того, чтобы растягивать точку, сигнал IFF появлялся в виде серии коротких линейных сегментов, простирающихся наружу от середины дисплея, образца восхода солнца . [63]
По неизвестным причинам команда не решила использовать ту же систему для радиомаяков, что и в Mk. IV. Вместо этого на совещаниях 13 и 14 июля 1941 года Ходжкин и Клегг решили использовать для этой роли собственную частоту радара. Это потребовало бы новых транспондеров на земле для поддержки ночных истребителей, оснащенных AIS. Радар также был адаптирован, добавлен переключатель, который изменил частоту повторения импульсов с 2500 до 930 Гц, что увеличило максимальную дальность до 100 миль (160 км). [i] Чтобы компенсировать тот факт, что посылалось меньше импульсов, ширина импульса была увеличена, и два импульса посылались один за другим, поэтому общая излучаемая мощность не менялась. [41]
Кроме того, в этот период команда магнетронов в Бирмингеме совершила прорыв. Одной из проблем с магнетроном было то, что каждый импульс вызывал немного разные колебания в каждой полости, иногда мешая друг другу. С некоторыми моделями, особенно в режиме пи , сигналы складывались, и трубка была намного более эффективной. Джеймс Сэйерс обнаружил, что если полоса металла проходила между чередующимися лепестками полостей магнетрона, режим пи был сильно предпочтителен. Это позволило значительно увеличить уровни мощности, и GEC начала производить новый CV64, рассчитанный на работу на мощности до 50 кВт. Они были известны как магнетроны с полосой . [64]
Наконец, к этому времени британское электронное учреждение разработало средства для создания маломощных импульсов чрезвычайно короткой длительности, которые использовались для создания электронных шкал на тех же дисплеях. Поскольку эти линии шкалы рисовались с использованием тех же сигналов, что и основные импульсы радара, они всегда были идеально синхронизированы с радаром, предлагая точные измерения расстояния без необходимости калибровки внешней механической шкалы. Система, принятая для Mk. VIII, рисовала круги каждые 2 мили (3,2 км) до максимума в 8 миль (13 км). Новый режим отображения был введен для поздних стадий перехвата, увеличивая PRF и расширяя отображение до 2 миль (3,2 км), при этом шкала создавала круги с интервалом в 2000 футов (610 м). [65]
С успехом AIS и Mk. VII появились планы переоснастить все ночные истребители самолетами Mk. VIII. Был разработан трехэтапный план. На первом этапе GEC должна была изготовить 500 комплектов по промежуточному стандарту Mk. VIIIA для поставки в конце 1942 года. Их можно было использовать с сантиметровыми маяками, разработанными для них, но не включали систему опознавания «свой-чужой». Заказ на 1500 комплектов с новой производственной линии был отправлен в EKCO , где вносились любые необходимые изменения для решения проблем, обнаруженных во время производства и использования Mk. VIIIA, а также поддержка опознавания «свой-чужой». Наконец, последней версией стала Mk. VIIIB, которая включала более широкий спектр режимов маяка и опознавания «свой-чужой», которые должны были быть включены в производственную линию, как только они были готовы. [62] К сожалению, как отметил Ходжкин:
Оказалось, что между EKCO и GEC существовало значительное соперничество, и каждая фирма была полна решимости спроектировать AI Mk. VIII по-своему, в то время как RAF справедливо считали необходимым иметь идентичные наборы оборудования. Причина, по которой обе фирмы были вовлечены, заключалась в том, что старшие люди в TRE, Ди, Скиннер и Льюис, считали, что GEC всегда будет тянуть время, потому что она жаждала своего 20-сантиметрового проекта, и что единственный способ сдвинуть дело с мертвой точки — ввести в систему некоторую конкуренцию. [66]
Первый собранный вручную Mk. VIIIA прибыл в Крайстчерч в марте 1942 года, но, по-видимому, не был передан в FIU. В этот момент вся разработка сантиметрового радара оказалась втянутой в новые опасения по поводу растущей эффективности разведки сигналов Люфтваффе и обороны ночных истребителей. В июне 1942 года были замечены первые доказательства того, что немцы глушат 1,5-метровые радары, и это привело к призывам к команде AIS помочь ввести Mk. VIIIA в эксплуатацию как можно скорее, тем самым снова задержав разработку улучшенных версий. [67]
В феврале 1942 года немецкие линкоры «Шарнхорст» и «Гнейзенау» сбежали из Бреста, Франция, в проливе Ла-Манш , оставаясь незамеченными, пока не оказались далеко в Ла-Манше. Немецкие сухопутные войска постепенно увеличивали глушение британских радаров в течение нескольких недель, и британские операторы не осознавали, что это происходит. После этого лорд Маунтбеттен и Уинстон Черчилль одобрили планы налета на немецкую радиолокационную станцию в Брюневале , недалеко от Гавра . В ходе налета «Бейтинг» была захвачена немецкая радарная система «Вюрцбург» и оператор радара. [68]
В последующие недели британские власти были обеспокоены тем, что немцы ответят тем же. Когда разведка сообщила о прибытии немецкого парашютно-десантного батальона через Ла-Манш, Роу получил приказ переместить подразделение как можно скорее. Задача поиска подходящего места в конечном итоге легла на плечи Спенсера Фримена из Организации по чрезвычайным ситуациям. Фримен начал просматривать списки школ и частично достроенных больниц Министерства работ и строительства, но ни одна из них не показалась ему подходящей. Пережидая воздушный налет в Бристоле, Фримен вспомнил, как кто-то упомянул колледж Малверн . Первоначально это место было отведено для использования Адмиралтейством на случай, если они будут вынуждены покинуть Лондон, но к этому времени угроза вторжения уже не казалась непосредственной, и это место больше не было им нужно. [69]
Когда команда посетила школу в апреле, они обнаружили ее пустой, к своей радости. Однако это было только потому, что ученики были на пасхальных каникулах и вскоре вернулись. Директор школы Х. Гонт был обеспокоен таинственным прибытием многочисленных правительственных инспекторов 25 апреля, которые ушли, ничего им не сказав. Когда он связался с Министерством строительства и планирования, ему сообщили, что в школу переедет правительственный департамент, что вынудило его переселить учеников во второй раз за два года. [69]
ADRDE, армейская группа, разрабатывающая наводку орудий и радары раннего оповещения, устанавливаемые на грузовиках, переехала на место в мае и была переименована в Radar Research and Development Establishment (RRDE) в процессе. Вскоре к ним присоединились элементы AMRE, которые также были переименованы в Telecommunications Research Establishment (TRE). После прибытия команды разработали план установки первых шести комплектов ИИ на близлежащей базе ВВС Великобритании в Деффорде под наблюдением сборщиков ВВС Великобритании, после чего самолеты будут доставлены на две оперативные сборочные станции, чтобы служить в качестве образцовых самолетов для новых комплектов по мере их поступления. Эта система в конечном итоге оказалась очень успешной, и на пике поставок ежемесячно поставлялось 80 самолетов. [67]
В то же время назревала борьба между Истребительным командованием и Бомбардировочным командованием . Бомбардировочное командование наращивало свою кампанию, но несло растущие потери от рук все более эффективной обороны Йозефа Каммхубера . Они начали настаивать на разрешении использовать chaff , известный в Великобритании под кодовым названием window , который при испытаниях продемонстрировал свою способность ослеплять радарные системы. Начальник авиации Чарльз Фредерик Алдженон Портер приказал Бомбардировочному командованию начать использовать window 4 апреля 1942 года, но он отменил этот приказ 5 мая под давлением Шолто Дугласа. Дуглас указал, что немцы смогут скопировать window, как только увидят его в первый раз, и было бы неразумно использовать его, пока его влияние на собственные радары Великобритании не будет лучше изучено. [65]
Под руководством Фредерика Линдеманна Дерек Джексон провел обширную серию исследований на базе Королевских ВВС Колтишолл . Начиная с сентября, самолеты с Mk. IV и Mk. VII испытывались против окна в серии из 30 полетов. К всеобщему ужасу, Джексон пришел к выводу, что спиральный дисплей сканирования Mk. VII оказался подвержен влиянию окна больше, чем более простой дисплей Mk. IV. Когда он узнал о результатах, Дуглас написал служебную записку в Министерство авиации с просьбой придержать окно до тех пор, пока не будут разработаны новые радары, которые не будут столь восприимчивы к его воздействию. [65]
Одним из интересных совпадений войны было то, что немцы уже разработали свою собственную версию chaff под кодовым названием Düppel и испытали ее около Берлина и над Балтикой. Однако Герман Геринг беспокоился, что если они используют Düppel над Великобританией, RAF быстро скопируют концепцию и используют ее против них. Поскольку флот бомбардировочного командования быстро рос, результаты, скорее всего, были бы в пользу RAF. Учась на прошлых ошибках, когда старые материалы просочились, Геринг уничтожил большую часть документов по Düppel . [65]
Первые десять образцов Mk. VIIIA с производственной линии GEC прибыли в первую неделю декабря 1942 года. Они были быстро установлены и отправлены в оперативные эскадрильи, которые использовали их в миссиях на малых высотах вместе с самолетами с Mk. IV, которые вылетали против высотных целей. Первый успех Mk. VIIIA был в ночь с 20 на 21 января 1943 года, когда самолет FIU поймал Do 217 над Темзой и сбил его в огне после упорного, высокоманевренного боя. [70]
В этот период Люфтваффе начали укреплять свои бомбардировочные подразделения во Франции, чтобы начать рейды в ответ на растущую бомбардировочную кампанию Королевских ВВС. Ряд новых самолетов, в частности модели K и M Do 217 и модель A-14 Ju 88, были предоставлены 3-му воздушному флоту , у которого к концу 1942 года было около 60 самолетов каждого типа. Они совершили свой первый рейд в ночь с 17 на 18 января 1943 года, но на этот раз столкнулись с силами с новыми радарами GL на прожекторах и несколькими новыми радарами GCI, направлявшими ночные истребители. Пять из 118 самолетов, участвовавших в рейде, были сбиты, три из них с помощью прожекторов. Против этой угрозы уже имеющийся Beaufighter с AI Mk. IV оказался подходящим. [71]
Но в дополнение к бомбардировщикам, Luftflotte 3 также организовал несколько Focke-Wulf Fw 190 для бомбардировочной службы. Они начали использоваться для дневных налетов в качестве истребителей-бомбардировщиков , или Jabos . После нескольких попыток с некоторыми потерями, силы Jabo также перешли на ночную роль. [72] Даже при своей экономичной крейсерской скорости самолет оказался практически невозможным для ранних Beaufighter. Серия налетов в апреле прошла без сопротивления, и самой большой угрозой для атакующего были несчастные случаи при посадке или потеря и посадка на базах RAF, что случалось несколько раз. Хотя силы Jabo были способны нанести небольшой ущерб, RAF отреагировали быстрым вводом в эксплуатацию новых самолетов, таких как Beaufighter VI, и оснащением их новыми радарами как можно быстрее. Однако эти самолеты имели небольшое преимущество в скорости перед FW и были неадекватны задаче. [73]
Более убедительное решение проблемы Jabo только что появилось. Еще в июле 1942 года Mosquito Mk. II DD715 был модифицирован для использования в качестве ночного истребителя путем установки нового носового обтекателя и радара Mk. VIIIA. Это потребовало снятия четырех пулеметов Browning, которые ранее занимали носовую часть, оставив только 20-мм пушки Hispano в брюхе. После испытаний еще 97 Mk. II были переоборудованы таким образом, начиная с сентября 1942 года. Специально созданная версия ночного истребителя Mosquito FB.VI, NF.XII, начала поступать с линий в феврале 1943 года. Когда немецкие истребители вернулись в ночь с 16 на 17 мая, эскадрилья № 85 была размещена для их перехвата и сбила пять Jabo . Операции против Jabo в течение следующих месяцев были столь же успешными, и кампания Jabo была свернута. [74]
Первый предсерийный образец Mk. VIII прибыл 21 декабря 1942 года и был установлен на Beaufighter, что выявило необходимость ряда модификаций. Несмотря на использование магнетрона, который был в десять раз мощнее, чем у более ранних моделей, нормальная дальность обнаружения оставалась короткой, около 4 миль (6,4 км). Модифицированные версии начали поступать в большом количестве, начиная с мая. По мере наращивания производства эти комплекты отправлялись преимущественно на Mosquito, численность которых значительно возросла в конце лета. К этому времени налеты Jabo на крупные цели свернулись, в то время как Люфтваффе начали свою самую крупную кампанию по установке мин за всю войну. В течение сентября и октября 37 самолетов Люфтваффе были уничтожены в ходе миссий по установке мин. [75]
Этот период войны характеризовался постоянно растущими размерами и мощью налетов Бомбардировочного командования на Германию и последующими попытками Люфтваффе защититься от этих разрушительных налетов. Налеты Люфтваффе на Великобританию значительно сократились, за исключением попыток минирования. Это дало группам ночных истребителей Королевских ВВС время отдохнуть и перевооружиться, заменив свои старые Beaufighter и Mosquito новыми самолетами, в основном новыми Mosquito NF.XII на Mk. VIII. Это оставило вопрос о том, что делать с самолетами, оснащенными Mk. IV, многие из которых обрели новую жизнь в качестве нарушителей, используя новые радарные детекторы Serrate . [76]
,_1943-1944._CH12537.jpg/1280px-Royal_Air_Force-_Air_Defence_of_Great_Britain_(adgb),_1943-1944._CH12537.jpg)
,_1944_CE136.jpg/1280px-De_Havilland_Mosquito_wreck_West_Malling_-_Royal_Air_Force_-_Air_Defence_of_Great_Britain_(adgb),_1944_CE136.jpg)
Люфтваффе предприняли последнюю попытку стратегической бомбардировки Великобритании в начале 1944 года: операция Steinbock . Luftflotte 3 собрал флот из 474 бомбардировщиков, включая более новые Junkers Ju 188 и Heinkel He 177, а также дополнительное количество тяжелых истребителей Messerschmitt Me 410 в роли jabo . Они впервые использовали Düppel , свою версию окна, в крупномасштабной атаке. Кроме того, некоторые самолеты имели навигационную систему Truhe , копию британской Gee , а также свой собственный Y-Gerät, хотя было известно, что он может быть заглушен. [77]
К этому времени Королевские ВВС реорганизовались в рамках подготовки к операции «Оверлорд» и перевели многие из своих истребителей во 2-ю тактическую авиацию . Те самолеты, которые подходили для обороны, были реорганизованы в воссозданную организацию ПВО Великобритании (ADGB). ADGB была оснащена почти полностью самолетами Mosquito NF.XII, XIII и XVII, оснащенными радарами Mk. VIII и некоторыми Mk. X (см. ниже). Однако многие из этих самолетов были назначены на другие задачи, некоторые подразделения переоборудовались, и в общей сложности, возможно, 65 ночных истребителей были доступны для эксплуатации. [77]
Первоначально запланированный на декабрь, ряд проблем задержал первый налет Steinbock до ночи 21/22 января 1944 года. Используя все трюки, разработанные RAF, следопыты Люфтваффе сбрасывали белые маркерные ракеты вдоль маршрута и помечали Лондон зеленым цветом. На протяжении всего налета нападавшие сбрасывали большое количество Düppel , которые успешно глушили радары с диапазоном 1,5 м. Недавно было развернуто несколько новых сантиметровых установок, и они могли продолжать наводить истребители в меру своих возможностей, учитывая перегрузку оператора. Mosquitos из ADGB заявили об уничтожении 16 бомбардировщиков или возможных потерях, в то время как новая сантиметровая управляемая зенитная артиллерия добавила еще 9. Еще 18 немецких самолетов так и не вернулись, потерявшись или разбившись при посадке. Это составляло около 10% от атакующей силы в 447 бомбардировщиков. Такое соотношение потерь было больше, чем Люфтваффе обычно удавалось достичь против Королевских ВВС, и достаточно большим, чтобы продолжающиеся миссии с такими потерями быстро истощили силы. При всех этих усилиях бомбардировщики сбросили в общей сложности всего 30 тонн на город, в результате чего 14 человек погибли и 74 получили ранения, что было незначительной долей ночной нагрузки во время Блица. Гитлер был в апоплексическом ударе. [78]
Открытие США битвы при Анцио на следующий день немедленно лишило 3-й воздушный флот 100 своих бомбардировщиков, которые были отправлены в Италию. Атаки Стейнбока продолжались весь февраль с такими же плохими результатами; к концу месяца «Москито» заявили о 28 сбитых самолетах. Крупные атаки спорадически продолжались в течение марта, включая ночь с 19 на 20 марта, когда Джо Синглтон и Джефф Хаслам из 25-й эскадрильи сбили три Ju 88 за 13 минут. Такие события были не редкостью, и ряд экипажей набрали несколько миссий по уничтожению нескольких самолетов. Менее крупные налеты продолжались до конца апреля с несколькими беспокоящими налетами в мае, к этому моменту силы 3-го воздушного флота сократились с 695 [j] до всего лишь 133 боевых самолетов. Для сравнения, потери Королевских ВВС составили около двух десятков, и только один из них был от действий противника. [79]
,_1943-1944._CH20880.jpg/1280px-Royal_Air_Force-_Air_Defence_of_Great_Britain_(adgb),_1943-1944._CH20880.jpg)
Самолет- снаряд V-1 был впервые запущен против Лондона 13 июня и вскоре превратился в угрозу, намного большую, чем бомбардировщики Люфтваффе . Защитная система была быстро организована и вступила в действие 15 июня, но перекрывающиеся оперативные зоны зенитных орудий и истребителей оказались запутанными для всех участников. После переговоров с Фредериком Альфредом Пайлом , генералом подразделений ПВО армии, маршал авиации Родерик Хилл перераспределил зенитные орудия в тонкий пояс вдоль побережья, с истребителями, действующими внутри страны. Это значительно улучшило операции обеих сил. [80]
Запуски V-1 производились днем и ночью, на скорости около 350 миль в час (560 км/ч), что является верхним пределом для многих оборонительных истребителей. Пилоты Mosquito вскоре переняли трюк с полетом над Ла-Маншем в поисках пламени воспламеняющегося двигателя V-1. Когда они видели, что один из них пролетает мимо их местоположения, они летели в позицию выше и сбоку от ракеты, а затем пикировали на нее сбоку, чтобы держать пламя в поле зрения во время подхода. Такой пикирующий подход позволял им обогнать ракету. Проблема заключалась в том, чтобы знать, когда открывать огонь, так как ночью, когда было видно только пламя, было трудно определить дальность. Оператор радара постоянно объявлял дальность во время подхода, а пилот открывал огонь, когда они достигали 1000–900 футов (300–270 м). [80] Вся операция была опасной, как вспоминал оператор радара Джимми Ронсли во время одного полета Mosquito:
Я поднял глаза, когда пушки коротко грохнули; и я немедленно снова пригнулся. Бомба взорвалась всего в 300 ярдах перед нами, и мы мчались со скоростью более 150 ярдов в секунду прямо в центр взрыва. Несколько секунд струя воздуха из вентилятора рядом с моей головой дула горячей и едкой; но мы все еще летели. Сев и оглянувшись, я увидел, что воздух позади нас был полон светящихся красных осколков, которые все еще разлетались веером и плыли вниз. [81]
В конечном итоге с 13 июня по 1 сентября по Великобритании было выпущено 8081 ракет V-1. Из них 1902 были уничтожены истребителями, а еще 1564 — зенитным огнем, в результате чего 2340 достигли Лондона. [80]
После этого стартовые площадки были захвачены, и операции V-1 перешли на воздушный запуск с бомбардировщиков He 111. В течение июля и августа KG 3 запустила в общей сложности чуть менее 400 V-1, первоначально днем, но быстро переключившись на ночные действия. Третья группа KG 3 была переименована в переформированную I. Gruppe / KG 53 в сентябре, продолжив кампанию, при этом неоднократно отступая в сторону Германии перед лицом наступления союзников. Стрельбы в конечном итоге прекратились 14 января 1945 года, к этому моменту было выпущено 1012 ракет, потеряв 77 He 111 и 404 ракеты, уничтоженных в полете. [82]
Хотя точное происхождение концепции неизвестно, 8 марта 1941 года Бернард Ловелл впервые записал концепцию lock-follow в своих записях. Это была модификация системы спирального сканирования, которая позволяла ей автоматически отслеживать цели без дальнейшего ручного управления. Радары, включающие lock-follow, стали известны как AIF или AISF. [83] [k]
Ранее Ловелл построил наземную систему для ВМС с широким лучом для обнаружения кораблей и адаптировал ее для автоматической системы слежения за самолетами в Лисоне. К нему присоединились инженеры из нескольких компаний, а также «Фредди» Уильямс . [l] Уильямс применил некоторые из методов, которые он использовал на дифференциальном анализаторе , чтобы создать систему, известную как Velodyne, которая плавно отслеживала цель, несмотря на жесткое маневрирование и большие скорости пересечения цели. Подразделение также отправляло информацию о дальности непосредственно на гироскопический прицел , предварительно настраивая его так, чтобы он мог быть запущен, как только цель будет обнаружена. [84]
Система работала с двумя дипольными антеннами вместо одной, слегка смещенными по обе стороны от мачты крепления, выступающей через середину параболической тарелки. Будучи смещенными, лучи, создаваемые двумя диполями, были отклонены друг от друга по обе стороны от центральной линии тарелки. Обычно сигналы от обоих суммировались и отображались, создавая выходной сигнал, в значительной степени идентичный случаю с одним диполем. Вал диполя был установлен на другом двигателе, который быстро вращал их со скоростью 800 об/мин. Переключатель был размещен так, чтобы он срабатывал от двигателя, когда диполи были примерно вертикальными или примерно горизонтальными, запуская вторую схему, которая вычитала сигналы друг из друга вместо сложения. Результатом была разница в силе сигнала, которая указывала, какой из двух диполей получал больше энергии в этот момент. Этот сигнал подавался в двигатели сканера, управляя им в правильном направлении. [84]
Перехваты с использованием системы начинались так же, как и в обычной системе AIS, когда оператор искал цели, пока система двигалась в своем спиральном сканировании. Когда цель была выбрана, оператор радара поворачивал другую ручку, чтобы настроить стробоскоп , схему временной развертки, которая создавала кольцо на дисплее. Когда стробоскоп ложился на возвращение цели, нажималась кнопка, в результате чего сигналы до или после этого диапазона отфильтровывались (известно как стробирование ), оставляя на экране только выбранную цель. Затем схемы слежения обеспечивали, чтобы тарелка радара оставалась направленной на цель по мере ее перемещения. [84]
Система была в основном функциональна к осени 1941 года, используя электронику от Mk. VII и новый 50-киловаттный магнетрон для создания AI Mk. IX. Она обеспечивала первоначальное обнаружение на расстоянии десяти миль, захват цели на расстоянии пяти миль и могла отслеживать относительные перемещения до 10 градусов в секунду, а также угловые ускорения 10 градусов/с2 . Несмотря на эту многообещающую разработку, 1 января 1942 года Ловелла отправили работать над системой H2S . [84] Затем Mk. IX был передан под руководство Артура Эрнеста Даунинга, и команда все еще предсказывала, что он будет доступен в 1942 году. [85]
На заседании Комитета по воздушному перехвату в ноябре 1942 года обсуждалось будущее радаров ИИ с целью разработки плана долгосрочной эволюции систем. Среди многих рассмотренных идей команда выбрала ряд функций, которые они хотели бы видеть. Первостепенной была идея кругового обзора, более похожего на радары перехвата с наземным управлением, что позволило бы истребителям планировать собственные перехваты с меньшим контролем с земли. Дальность должна была быть увеличена по крайней мере до 10 миль (16 км) с уменьшенной минимальной дальностью 200 футов (61 м). Была выбрана короткая минимальная дальность вместе с требованиями точности 1⁄2 градуса прямо по курсу, чтобы обеспечить слепую стрельбу без визуального контакта. Также рассматривались другие функции, такие как блокировка и точное определение дальности. [ 86]
Были изучены три конструкции, включающие некоторые из этих особенностей. Одна из них была по сути адаптацией X-диапазона не модифицированного Mk. VIII, работающего на 3 см вместо 10 см. Вторая была Mk. VIII, которая приняла технику спирального сканирования вместо винтового. Третья была системой AIF, разрабатываемой Ловеллом. После некоторого обсуждения концепция X-диапазона была отклонена; они пришли к выводу, что знакомство Королевских ВВС с оборудованием S-диапазона, а также возможность использовать существующие маяки перевешивают любые технические преимущества. [87]
Когда весной 1942 года разгорелся большой спор об окне, Даунинг предположил, что AIF может быть естественным образом невосприимчив к его воздействию. Окно, состоящее из легкой алюминиевой фольги и бумаги, останавливается в воздухе почти сразу после падения, а затем медленно падает на землю. AIF, зафиксированный на бомбардировщике, увидит, как эти сигналы быстро выходят за пределы зоны действия, и они исчезнут. Чтобы проверить эту теорию, Beaufighter был доставлен в Колтишолл и оснащен прототипом AIF. Джексон выполнил 13 полетов в ноябре, чтобы проверить систему против окна. [85] Эти испытания продемонстрировали, к большому беспокойству, что система вместо этого зафиксируется на окне и прервет контакт с бомбардировщиком. [88]
Даунинг предложил ряд изменений, чтобы лучше удерживать блокировку при наличии окна, и внес эти изменения в течение следующих недель. 23 декабря 1942 года модернизированный Mk. IX лично управлялся Даунингом в Beaufighter, в то время как второй Beaufighter с Джексоном на борту в качестве наблюдателя опускал окно. Джексон вспоминает, как подслушал радиосообщения от наземных операторов, посылавших Spitfires для расследования двух тележек, и забеспокоился, что они могли иметь в виду свои самолеты. Вскоре после этого из облаков появились два Spitfires и открыли огонь по обоим Beaufighter. Поврежденный самолет Джексона вернулся в Колтишолл, но самолет Даунинга рухнул в море, убив всех на борту. [89]
Потеря единственного прототипа Mk. IX вместе с его основным разработчиком серьезно задержала программу. Примерно в то же время TRE получила поставку блока SCR-720 из США. Это была переупакованная и облегченная версия SCR-520, [59] пригодная для использования в Beaufighter и Mosquito. Первый образец прибыл от Western Electric в декабре 1942 года, а испытания против окна были проведены Джексоном в январе 1943 года. Джексон обнаружил, что посредством разумного переключения управления диапазоном он мог настроить радар так, чтобы он смотрел на бомбардировщик, и окно быстро выходило из зоны действия и исчезало. [90]
TRE сделала ряд незначительных предложений и усовершенствований и разместила заказ на 2900 таких SCR-720B под названием AI Mk. X. Однако Western Electric сосредоточилась на SCR-520 для установки на Northrop P-61 Black Widow , американский 15-тонный полетный вес, 66-футовый размах крыльев, специально разработанный двухмоторный ночной истребитель, достаточно большой, чтобы нести его. К этому времени P-61 сильно задержался, и USAAF начали использовать Beaufighter и Mosquito для своих собственных нужд. Это привело к требованиям как со стороны USAAF, так и со стороны RAF о наращивании производства SCR-720, и Western Electric ответила, заявив, что первые партии будут доступны в мае 1943 года, а производственные партии — в августе. [90]
После принятия решения Министерство авиации наконец разрешило использовать окно в июле 1943 года. Впервые оно было использовано во время налета на Гамбург в ночь с 24 на 25 июля 1943 года. Эффект был впечатляющим; привыкнув использовать радар для управления своей обороной, окно создавало так много ложных целей, что операторы не знали, что делать. Было замечено, что зенитные орудия беспорядочно стреляли в небо, в то время как ночные истребители летали кругами. Атакующая сила потеряла всего 12 самолетов, 1,5% от силы, что примерно соответствовало бы полностью случайным событиям. [91]
Первый SCR-720 был доставлен 12 июля для установки на Mosquito HK195 , который был передан FUI 11 августа и совершил первый полет два дня спустя. Небольшие партии были завершены на различных марках Mosquito, прежде чем производство было полностью передано для установки на NF.XIX, который отличался двигателями Rolls-Royce Merlin 25 и усиленным крылом, позволяющим нести внешние топливные баки. К сожалению, поставки Mk. X оказались сильно задержаны, и первые 40 прибыли поздней осенью и, как было обнаружено, не имели многих из запрошенных обновлений. [92] После того, как они были окончательно адаптированы, было обнаружено, что они мешают работе радиостанций в самолете, [m] и только в январе 1944 года первые комплекты Mk. X были отправлены для использования в эскадрильях. [93]
С выбором Mk. X для развертывания программа Mk. IX была значительно снижена в приоритете, и были рассмотрены дополнительные концепции. В частности, долгое время рассматривалась концепция адаптации Mk. IX для работы в S-диапазоне на длинах волн 3 см, поскольку это обеспечило бы еще более высокую точность от тех же антенных систем или аналогичную точность от меньших. EKCO начала адаптировать оборудование Mk. VIII для работы на 9 или 3 см, хотя в то время 3-сантиметровые магнетроны были способны выдавать только 50 Вт мощности, и эта опция никогда не использовалась. [90]
В служебной записке от 23 сентября 1943 года командующий авиацией У. К. Купер обрисовал четыре возможных направления развития:
Burcham занялся разработкой линейки Mk. IX в 1943 году, в целом следуя концепции IXB. В конечном итоге это было сопряжено с новым магнетроном мощностью 200 кВт. [94] Ранняя версия набора без индикатора пилота была отправлена на испытания в FIU в Mosquito HK946 в декабре 1943 года и вернулась некоторое время спустя с обширным списком предложений по модернизации. [95]
Идея проекции на лобовое стекло была опробована на AI Mk. IV как Mk. V, но был обнаружен ряд проблем, и она не была принята на вооружение. Несколько обновленных версий использовались в испытаниях, но к 1943 году радар Mk. V устарел, и индикаторный дисплей пилота (PID) был вместо этого адаптирован к Mk. VIII. На этот раз выход системы был не отдельным ЭЛТ, а вместо этого проецировался в существующий гироскопический прицел GGS Mk. II. Система была установлена на Mosquito HK419 где-то в конце 1943 года и отправлена в FIU для испытаний в январе 1944 года. Она получила широкую похвалу. [96]
С установкой Mk. X для немедленного использования вся работа по PID была перенесена на Mk. IX. Первый Mk. IXB с PID был установлен на Mosquito HK311 в 1944 году и отправлен в недавно названное Центральное истребительное учреждение (CFE, ранее FIU) 22 декабря 1944 года. Этот набор также включал различные усовершенствования, предложенные испытаниями более раннего Mk. IX. К этому самолету присоединился модернизированный HK946 , который прошел обширные испытания в период с декабря 1944 года по апрель 1945 года. FIU обнаружило, что система блокировки-сопровождения не работала на малых высотах, около 2000 футов (610 м) над водой или 5000 футов (1500 м) над сушей, но выше этих высот они обнаружили, что Mk. IX превосходит Mk. X. Они указали, что система потребует больше обучения, чем более естественный дисплей Mk. X, и что дисплей должен быть дополнительно адаптирован, чтобы PID не заслонял приборы кабины. Самолет снова вернулся в Деффорд с множеством предложенных улучшений. [95]
С окончанием войны разработка Mk. IX была приостановлена. Широко распространено мнение, что еще одна война будет еще через десятилетие, как минимум.
В 1947 году Советский Союз начал вводить свой бомбардировщик Туполев Ту-4 , способный достичь Великобритании с баз на северо-западе России. В 1949 году Советы испытали свою первую атомную бомбу . Это привело к попытке значительно улучшить радиолокационные системы Великобритании в рамках программы ROTOR , а также ввести новый ночной истребитель, который мог хорошо работать против скорости 350 миль в час (560 км/ч) Ту-4. Хотя некоторые работы уже начались над проектом ночного истребителя с реактивным двигателем, можно было сэкономить значительное время и деньги, внедрив новую версию Mosquito с соответствующими усовершенствованиями. [97]
В феврале 1948 года CFE было предложено оценить новый Mosquito NF.38, оснащенный Mk. IXB, для этой роли. Они обнаружили, что проблемы с использованием системы блокировки-слежения на малых высотах остались, что сделало Mk. X более простым для использования в этих миссиях. Они также отметили, что Mk. IX все еще имел проблемы с достижением блокировки при наличии окна, и что PID был слишком тусклым для использования при дневном свете, в то время как ночью был слишком ярким. [98] Они пришли к выводу:
Мнение этого учреждения заключается в том, что AI Mk.9B является операционально неприемлемым для внештатных операций, управления трансляцией или поддержки бомбардировщиков. Поэтому рекомендуется не принимать AI Mk.9B для служебного использования. [98]
CFE также отклонил NF.38, отметив, что его характеристики лишь немного превосходят характеристики NF.36 конца войны и едва превосходят характеристики B-29/Tu-4. Как ночной истребитель, отправленный против Ту-4, он, как ожидалось, будет по сути бесполезен. Mk. IX был официально отменен в 1949 году. Один Gloster Meteor , VW413 , уже переоборудовался для испытаний Mk. IX, и ему разрешили продолжить строительство для испытаний в июле 1950 года. [98]
Спустя годы Ловелл узнал, что адаптация системы Mk. IX также была испытана на борту моторных артиллерийских катеров в 1942 году, и было обнаружено, что они успешно отслеживают другие катера и позволяют вести огонь вслепую из 2-фунтовой пушки с приемлемой точностью. [99]
Ранние радары Mk. VII были в целом похожи на Mk. VIII, но использовали менее мощный магнетрон CV38, обеспечивающий среднюю мощность около 5 кВт вместо 25 кВт в CV64 Mk. VIII. Это уменьшило нормальный рабочий диапазон до примерно 3 миль (4,8 км), но другие показатели производительности были в остальном идентичны. У Mk. VII отсутствовали альтернативные входы сигнала, необходимые для работы с IFF, маяками или AIBA, как описано ниже. [100] Остальная часть этого описания основана исключительно на Mk. VIII.
Система Mk. VIII состояла из двух групп систем: передатчика и антенной системы, установленных на носу самолета, и большинства приемников и систем отображения, установленных внутри. [101]
Носовое оборудование включало в себя передатчик магнетрона и мягкий переключатель трубки Саттона. Они были объединены в одном корпусе, установленном на монтажной раме, около верхней части рамы на Mosquito и нижней части на Beaufighter, где к ним можно было легко получить доступ. Система сканера была центрирована на раме, вращая 28-дюймовый (71 см) параболический отражатель (тарелку) на полный круг 17 раз в секунду. Сигнал передавался с небольшой вертикально ориентированной полуволновой дипольной антенны и отражателя, установленного на конце стойки, проходящей через отверстие в середине тарелки. Коаксиальный кабель передавал сигнал от магнетрона к задней части стойки. [101] Среди деталей на раме были модулятор типа 53, который обеспечивал импульсы 35 А и 10 кВ, передатчик типа TR.3151, содержащий магнетрон CV64, программный переключатель Саттона CV43 и кристаллический смеситель, а также приемник типа 50 с его ламповым гетеродином CV67 Саттона, который понижал частоту. [102]
Это оставило приемник, систему временной развертки и дисплей внутри кабины самолета. Для этого было достаточно места в Beaufighter, где оператор радара сидел в задней части фюзеляжа. В Mosquito оператор радара сидел справа и немного позади пилота. Главная входная дверь была расположена на левой стороне фюзеляжа, прямо перед оператором радара. После установки радара это почти не оставило места для доступа к двери, поэтому схема временной развертки была установлена на рельсах, которые позволяли скользить вверх и вперед, в сторону от двери. Среди деталей внутри самолета были дисплей Type 73 и TR.3152 Lucero . [102]
Система питалась от источника питания Type 225, работающего от вала отбора мощности на одном из двигателей. Это производило 1200 Вт переменного тока напряжением 80 В, преобразуемого в 500 Вт постоянного тока для тех приборов, которым требовался постоянный ток. Двигатель сканера был гидравлическим, приводимым в действие насосом на одном из двигателей. Вся система, включая источник питания и все основное оборудование, весила 212 фунтов (96 кг). [102]
Дисплей Mk. VIII состоял из одного ЭЛТ с временной разверткой, откалиброванной для прохождения от центра дисплея до его внешнего края за время, необходимое для прохождения радиосигнала наружу и обратно на расстояние 10 миль (16 км). Датчики в системе сканера радарной тарелки подавали сигналы на электронику в дисплее, которая поворачивала временную развертку на тот же угол. Если сканер был выключен, а управление яркостью (усилением) дисплея было полностью включено, временная развертка приводила к появлению линии на дисплее под углом, на который в данный момент была направлена тарелка. [103]
Когда сканер был включен, он вращал тарелку по часовой стрелке, совершая полный круг 17 раз в секунду. Временная база работала на частоте 2500 импульсов в секунду, что означает, что на каждый поворот приходится около 147 импульсов, или примерно один импульс каждые 2,5 градуса. [104] Временная база была установлена так, чтобы начинать рисовать примерно в 0,5 см от центра трубки, поэтому, если яркость будет полностью включена при работающем сканере, результатом будет серия близко расположенных радиальных линий, образующих своего рода узор солнечных лучей с пустой областью в центре. [103]
Для нормальной работы яркость была уменьшена до тех пор, пока линии просто не исчезли. Выходной сигнал радиолокационного приемника подается в канал яркости, поэтому любые эхо-сигналы заставляли дисплей на мгновение становиться ярче, создавая точку на дисплее, известную как отметка . Расстояние отметки от центра дисплея указывает на дальность до цели; цель на расстоянии 9 миль (14 км) создаст отметку около внешнего края дисплея. [103] Пустая часть в центре по существу увеличивает область ближнего действия, так что отметки в этой области не становятся слишком загроможденными на дисплее по мере приближения истребителя к цели. [105]
Поскольку положение отметки синхронизировано с углом временной развертки, а временная развертка — с тарелкой, угол дуги относительно центра указывал угол до цели; цель выше и правее истребителя создавала бы дугу выше и правее центра дисплея. [106]
Радарный луч имеет ширину около 10 градусов и посылает импульс каждые 2,5 градуса поворота, поэтому цель не произведет одну точку, а несколько. Для целей, расположенных далеко от центральной линии, радар будет производить 4 или 5 отдельных точек при вращении сканера, в результате чего на дисплее появится короткая дуга шириной около 10 градусов. Несколько более сложное взаимодействие происходит, когда целевой самолет приближается к центру сканирования радара. Любая цель в пределах десяти градусов от центральной линии всегда будет иметь некоторую энергию радара, падающую на нее, независимо от того, куда направлена антенна; цель в пяти градусах справа от самолета все еще будет отражать внешний край трансляции, даже если сканер направлен на пять градусов влево. В этом случае цель будет создавать точки на протяжении всего вращения, рисуя на дисплее полное кольцо вместо короткой дуги. Поскольку антенна более чувствительна в середине, чем по краям, кольцо на дисплее будет изменять яркость по мере сканирования тарелки, достигая максимума, когда тарелка направлена на цель, и минимума или полностью исчезая, когда она направлена в другую сторону. Цель, которая находится прямо по курсу, создаст полный непрерывный круг на дисплее. [106]
Тарелка не просто вращается, но и увеличивает и уменьшает свой угол от центральной линии, достигая максимального угла в 45 градусов от центра. Полная схема сканирования занимает около одной секунды. Это означает, что цели не обновляются непрерывно на дисплее, а имеют тенденцию появляться и исчезать в течение периода около секунды. Область, которую можно было увидеть во время одного полного сканирования, была известна как «конус поиска». [107]
Система также включала таймер, который выдавал сигналы на заданных расстояниях, создавая кольца на дисплее, которые использовались для измерения расстояния. Было две настройки, одна с кольцами каждые 2 мили (3,2 км) и другая, которая увеличивала дисплей, чтобы показывать только диапазон от нуля до двух миль, который использовался во время окончательного захода на посадку. Кроме того, небольшое количество остаточного сигнала от передатчика имело тенденцию просачиваться в приемник, вызывая сильное кольцо вокруг центральной пустой области, известное как «нулевое кольцо». [108]
Возвраты от земли вызвали два эффекта на дисплее. Один из них был связан с тем, что диполь немного выходил за пределы внешнего края тарелки, когда она была наклонена где-то близко к центральной линии, позволяя небольшому количеству сигнала проходить прямо к земле и обратно. Вертикальная ориентация антенны уменьшала это, поэтому сигнал был не очень мощным. Результатом было слабое кольцо на дисплее на расстоянии от центра, равном высоте самолета, известное как «высотное кольцо». [109]
Другой эффект возникал, когда тарелка была направлена на землю, вызывая сильный возврат, который производил резкий возврат на дисплее. Из-за круговой схемы сканирования тарелка была направлена в стороны, когда луч впервые ударился о землю, продолжая ударять по земле, в то время как сканер продолжал вращаться, пока он не был направлен вниз, а затем обратно вверх, пока луч больше не пересекал землю снова. Поскольку луч ударяется о землю в точке, которая ближе к самолету, когда он направлен прямо вниз, возвраты в этот период находятся ближе всего к нулевому кольцу. Когда отражатель поворачивался дальше в стороны, луч ударялся о землю дальше и создавал отметки дальше от нулевой линии. Удобно, что геометрия ситуации заставляет возвраты образовывать ряд прямых линий, создавая эффект, похожий на искусственный горизонт. [110]
Mk. VIII давал хорошие отдачи по целям размером с бомбардировщик на расстоянии около 5,5 миль (8,9 км), хотя было известно, что он давал отдачи на расстоянии до 6,5 миль (10,5 км) при хороших условиях. Минимальная дальность составляла около 400–500 футов (120–150 м), ограничиваясь шириной импульса и временем, необходимым для «затухания» сигнала передатчика. На короткой дистанции дуга цели имела тенденцию сливаться с нулевым кольцом. В этих ситуациях можно было настроить управление смещением, чтобы отключить приемник на немного большее время, подавляя нулевое кольцо и облегчая наблюдение за близлежащими целями. [111]
В терминах направления луч был достаточно острым, чтобы края дуги были довольно сильными — цель появлялась в луче, а затем исчезала с небольшой разницей в яркости по краям или без нее. Это означало, что, несмотря на относительно широкий луч, дуги были довольно острыми, и даже небольшие углы приводили к исчезновению сигналов в какой-то момент и созданию разрыва в ответном сигнале. С целями вблизи центра это было довольно легко увидеть, поскольку кольцо создавало разрыв, позволяя проводить измерения с точностью около одного градуса. [112] Однако цели, расположенные дальше от центра, показывали гораздо более короткие дуги, что затрудняло наблюдение небольших изменений в их длине. [102]
Mk. VIII был разработан для работы с IFF Mk. III, системой транспондера, которая слушала импульсы между 160 МГц и 190 МГц и отвечала более длинными импульсами на немного другой частоте. Поскольку магнетрон работал на частоте 3,3 ГГц, он не запускал систему IFF, поэтому в истребителях для поддержки этого пришлось использовать вторую импульсную передающую систему, запросчик (или запросчик/ответчик ), под кодовым названием Lucero . [113]
Lucero был подключен к передатчику Mk. VIII и запускал свой собственный сигнал длительностью 5 мкс при каждой пятой передаче радара. IFF Mk. III в удаленном самолете содержал схему приемника, подаваемую в передатчик, в результате чего любой полученный сигнал усиливался и растягивался во времени. Этот сигнал принимался ответчиком Lucero, который смешивал его с сигналом от собственного приемника Mk. VIII. Поскольку антенна Lucero была всенаправленной, возвраты были непрерывными по всей поверхности дисплея и не были связаны с положением основной антенны. Результатом была серия линейных сегментов, расположенных каждые 10 градусов вокруг дисплея. [113]
Lucero был разработан таким образом, чтобы его передача срабатывала быстрее, чем магнетрон радара. Это позволяло ему посылать свой сигнал и начинать получать ответ в то время, когда основной импульс радара находился в полете. Это означало, что сегменты линии начинались в точке, указывающей на более близкую дальность, чем самолет, посылающий ответ, и заканчивались после него. Таким образом, оператор радара мог определить, какой самолет посылал ответы IFF, по отметкам, примерно центрированным вдоль сегментов линии. [113]
Mk. VIII также был разработан для использования радиомаяков для дальнего самонаведения на наземных транспондерах. В этом случае система предназначалась для использования с ответчиками, работающими на той же частоте, что и радар, в отличие от Lucero, у которого были свои собственные частоты. [n] Поскольку тарелка должна была быть направлена вниз, чтобы увидеть транспондер на земле, транспондер отправлял свой ответ на немного другой частоте, чтобы его можно было отличить от отраженного сигнала с земли. [114]
Поскольку высота маяка была известна, на земле угловой дисплей не был нужен. Вместо этого переключатель переключался небольшим кулачком на сканере, когда он проходил через 12 и 6 часов в своей схеме вращения, в результате чего выходной сигнал приемника инвертировался. Угловое сканирование было выключено, а временная база была перемещена в нижнюю часть экрана. Полученные сигналы заставляли временную базу перемещаться влево или вправо в зависимости от того, куда была направлена тарелка в момент получения сигнала. [115]
Переключение системы в режим маяка замедлило частоту повторения импульсов, чтобы дать сигналам больше времени для прохождения, растянув диапазон до 100 миль (160 км). Импульсы также стали длиннее, чтобы сохранить общую излучаемую мощность прежней. Это переключение также заставило стробоскоп производить маркеры каждые 10 миль (16 км) вместо 2. [115]
Система обычно переключала приемник на частоту маяка, но оператор также мог переключить его на работу на обычной частоте передатчика, в этот момент появлялись отраженные сигналы от земли. Поскольку вода и земля давали очень разные отраженные сигналы от земли, использование этого режима иногда было полезно для поиска береговых линий, крупных объектов и кораблей, что он мог делать на расстоянии до 40–50 миль (64–80 км). [115]
Великобритания некоторое время использовала систему слепой посадки, известную как Standard Beam Approach, адаптацию довоенной немецкой системы, известной как Lorenz beam . Lorenz и Standard использовали две радиопередачи, которые принимались обычными голосовыми радиостанциями. Сигналы отправлялись с двух направленных антенн, расположенных в конце активной взлетно-посадочной полосы, переключаясь между ними, тратя 0,2 секунды на подключение к левой антенне (если смотреть с самолета), а затем 1 секунду на правой. [116]
Чтобы использовать Лоренца, радист настраивался на опубликованную частоту для этого аэродрома и слушал 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 . [116] [117]
Во время разработки более ранней системы Mk. IV были разработаны новые версии радиостанций Standard Beam Approach, которые работали в диапазоне 1,5 м, известном как Beam Approach Beacon System, или BABS. Это был также диапазон, в котором работала более ранняя система IFF Mk. II, и он был похож на новые диапазоны IFF Mk. III. Для радара Mk. VIII было решено не делать новый микроволновый частотный транспондер, а просто адаптировать систему Lucero для приема сигналов BABS. Это было известно как система AI Beam Approach, или AIBA. [118]
Для AIBA система Lucero посылала импульсы на частоте 183 МГц, а BABS отвечала импульсами длительностью 8 мкс на частоте 190,5 МГц. Они отправлялись в еще один режим отображения с одной вертикальной временной базой длиной 8 миль (13 км) и стробоскопом, устанавливающим маркеры каждые 2 мили (3,2 км) вдоль нее. В этом режиме переключение не использовалось, вместо этого сигнал всегда заставлял луч отклоняться вправо, в результате чего появлялась довольно широкая полоса. В зависимости от того, на какой стороне взлетно-посадочной полосы находился самолет, оператор видел либо длинные полосы в течение 0,2 секунды, либо короткие в течение 1 секунды, либо наоборот. Если, например, сигнал точки был длиннее, это указывало на то, что самолет находился слишком далеко от порта, поскольку сигнал был сильнее с этой стороны. Используя эти сигналы, самолет мог позиционировать себя вдоль осевой линии, в которой сигналы точки и тире были одинаковой длины, а полоса оставалась стабильной. [119]
Технические характеристики в информационном поле взяты из AP1093D, пункт 78. Обратите внимание, что AP дает две ширины луча: 10 и 12 градусов.