Radar, Air-to-Surface Vessel, Mark III или ASV Mk. III для краткости — система поиска поверхности , использовавшаяся Береговым командованием Королевских ВВС во время Второй мировой войны . Это была слегка модифицированная версия радара H2S , использовавшегося Бомбардировочным командованием Королевских ВВС , с небольшими изменениями в антенне, чтобы сделать его более полезным для противолодочной роли. Это был основной радар Берегового командования с весны 1943 года до конца войны. Было представлено несколько улучшенных версий, в частности ASV Mark VI , который заменил большинство Mk. III с 1944 года, и радар ASV Mark VII, который использовался лишь ограниченно до послевоенного времени.
Первым радаром Берегового командования был ASV Mark I , который начал экспериментальное использование в 1939 году. Незначительные улучшения были сделаны для Mark II в 1940 году, но он не был широко доступен до конца 1941 года. Поняв, что RAF использует радар для обнаружения своих подводных лодок , летом 1942 года немцы внедрили радар-детектор Metox для прослушивания их сигналов. Это давало подводной лодке предупреждение о приближении самолета задолго до того, как подводная лодка становилась видимой на дисплее радара самолета. RAF заметили это в начале осени, когда экипажи все чаще сообщали, что они обнаруживают подводные лодки, которые исчезали по мере приближения.
ASV, работающий на микроволновых частотах с использованием нового резонаторного магнетрона, находился в разработке в течение некоторого времени на тот момент, известный как ASVS, но не был доработан по разным причинам. Роберт Ханбери Браун предложил использовать H2S для ASV, но это предложение было отклонено Бомбардировочным командованием, которое хотело все комплекты для себя. Браун продолжил разработку с EMI и снова представил его в конце 1942 года, когда Metox свел на нет более ранние марки ASV. Препятствия со стороны Бомбардировочного командования привели к новым задержкам, и только в марте 1943 года первая дюжина самолетов была введена в эксплуатацию. После этого поставки пошли быстро, и Mk. II был в значительной степени заменен к концу лета.
У немцев не было возможности обнаружить сигналы от Mark III, которые работали в диапазоне 10 см по сравнению с длиной волны 1,5 м у Mk. II. Дальнейшее замешательство было вызвано пленным офицером Королевских ВВС, который заявил, что у них было устройство, которое могло обнаружить радар-детектор Metox. В сочетании с другими противолодочными технологиями, внедренными примерно в то же время, потери подводных лодок резко возросли в конце весны 1943 года. К тому времени, когда немцы поняли, что сделали британцы, немецкие подводные силы были почти уничтожены, и битва за Атлантику вступала в свою финальную фазу. Naxos , микроволновый детектор, был представлен в октябре 1943 года, но он был далеко не таким чувствительным, как Metox, и не оказал большого влияния на события; Mark III продолжал направлять большую часть флота Берегового командования до конца войны.
Разработка оригинальных систем ASV началась в 1937 году после того, как команда, тестирующая экспериментальный радар класса «воздух-воздух», заметила странные отражения во время полета вблизи берега Ла-Манша . В конце концов они поняли, что это были доки и краны в доках Харвича в нескольких милях к югу от них. Также появились корабли, но команда не смогла это хорошо проверить, поскольку их Handley Page Heyford было запрещено летать над водой. [1] Чтобы решить эту проблему, были проведены дополнительные испытания на двух патрульных самолетах Avro Anson . Система была грубой, с простой дипольной антенной, вытянутой из окна и качающейся рукой, чтобы найти отражения. [2]
По нескольким причинам длина волны радиолокационной системы 1,5 м работала лучше над водой, чем над сушей; в частности, большая площадь и плоские вертикальные борта кораблей были отличными целями для радаров. После некоторой дополнительной разработки подходящих антенн система была в основном готова к производству к началу 1939 года. Комплекты производственного качества были доступны в конце 1939 года и поступили в эксплуатацию в январе 1940 года, став первой системой радиолокации для самолетов, которая использовалась в бою. Несколько улучшенная версия, Mark II, появилась в 1941 году. [3]
Конструкции ASV имели относительно большую минимальную дальность, что означало, что подводные цели исчезали с экрана как раз в тот момент, когда самолет приближался для атаки. Ночью это позволяло подводным лодкам ускользать. Эта проблема была решена с помощью Leigh Light , прожектора , который освещал подводные лодки в последние секунды подхода. К началу 1942 года ASV Mark II и Leigh Light были установлены на большом количестве самолетов, как раз к концу зимнего перерыва. Немецкие подводные лодки ранее были в безопасности ночью и могли действовать из Бискайского залива , несмотря на то, что он находился недалеко от британских берегов. К весне 1942 года Бискайский залив стал смертельной ловушкой; самолеты появлялись из ниоткуда посреди ночи, сбрасывали бомбы и глубинные бомбы, а затем снова исчезали в считанные секунды. [4]
Немцы победили ASV Mark II к концу 1942 года с помощью радарного детектора Metox . Он усиливал импульсы радара и воспроизводил их в наушниках радиста. С опытом операторы могли определить, приближается ли самолет или просто пролетает мимо. Это предупреждение появлялось задолго до того, как эхо от подводной лодки становилось видимым на дисплее самолета, что позволяло подводной лодке нырнуть и избежать обнаружения. [4]
.jpg/1280px-Original_cavity_magnetron,_1940_(9663811280).jpg)
После изобретения в начале 1940 года резонаторного магнетрона , который производил микроволны на расстоянии около 10 см, все британские силы начали разработку радаров с использованием этих устройств. Среди них были команды Министерства авиации , которые разработали AI и ASV, обратившие свое внимание на AIS, где S означало «senitmetric». [5] Испытания в апреле 1941 года с ранними устройствами для натяжения против HMS Sealion показали, что они могут обнаруживать полупогруженные подводные лодки на расстоянии нескольких миль. [6]
В июне 1941 года Роберту Уотсону-Уотту было подано официальное заявление о формировании отдельной группы для разработки ASVS. Первоначально это была версия Mark II с минимальными преобразованиями, необходимыми для использования магнетрона в качестве передатчика. В остальном это работало бы как Mark II, с относительной силой отраженных сигналов на двух антеннах, используемой для определения приблизительного пеленга цели; если отраженный сигнал на левой антенне был немного сильнее, цель находилась где-то слева от носа самолета. [7]
В этот же период TRE также разрабатывал новый радар H2S для бомбардировочного командования. H2S имел индикатор положения в плане (PPI), который создавал похожее на карту 360° двумерное изображение земли под самолетом. PPI также значительно облегчил работу оператора по большинству других задач радара, поскольку они могли видеть область вокруг самолета одним взглядом вместо того, чтобы вручную сканировать вперед и назад по интересующим областям. ASVS вскоре также приняла PPI, используя 9-дюймовый (230 мм) дисплей на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) и второй, только дальномерный дисплей на 6-дюймовой (150 мм) ЭЛТ. [7]
H2S был разработан для новых четырехмоторных бомбардировщиков, которые вводились в эксплуатацию в то время, в то время как старые проекты Бомбардировочного командования, такие как Wellington, были переданы Береговому командованию. Новые бомбардировщики, такие как Handley Page Halifax , имели большое кольцо, вырезанное из днища бомбардировщика для установки орудийной башни, и антенна H2S была изготовлена так, чтобы вписаться в это кольцо. Версия выреза башни Wellington была намного меньше, поэтому основным требуемым преобразованием было уменьшение ширины антенны с 36 дюймов (910 мм) до 28 дюймов (710 мм). За этим исключением, блоки были похожи на H2S Mark I. [6]
Филип Ди отметил, что первый полет на Wellington T2968 состоялся только в декабре 1941 года, и только 13 января 1942 года он отметил, что «ASV увидел [маленький корабль] Titlark на расстоянии 12 миль». [6] Успех привел к контрактам с Ferranti на производственную электронику и Metropolitan Vickers (Metrovick) на сканирующую антенную систему, которая будет известна как ASV Mark III. [8] Ferranti имел готовый прототип к лету 1942 года, хотя они предсказывали, что первые поставки будут готовы не раньше весны 1943 года. [8]
Испытания T2968 продолжались до 24 февраля, а 7 марта 1942 года он был отправлен на базу ВВС Великобритании в Балликелли в Северной Ирландии для проведения сравнительных испытаний с другими разработками ASV. [7] Одним из них был Mark IIA, имевший новый передатчик, который увеличил мощность вещания с 7 до 100 кВт . Было обнаружено, что это увеличивает дальность обнаружения надводных подводных лодок примерно до 14 миль (23 км) и 7 миль (11 км), даже когда подводная лодка была полупогружена, над водой находилась только боевая рубка. Это было примерно в два раза больше эффективной дальности оригинальной Mark II. Однако это также значительно увеличивало количество помех, поскольку отраженные от волн сигналы были аналогичным образом усилены. [9] Второе устройство использовало аналогичный мощный передатчик, работавший на длине волны 50 см, а не 1,5 м, но было показано, что он не имеет никаких преимуществ по сравнению с базовой Mark II. [9]
Напротив, набор ASVS показал значительные улучшения. Эффективность против конвоев составляла 40 миль (64 км), когда самолет летел всего на 500 футах, несмотря на то, что радиолокационный горизонт составлял всего 27 морских миль (50 км; 31 миля) на этой высоте. Другие самолеты были видны на расстоянии 10 миль (16 км), а всплывшие подводные лодки — на расстоянии 12 миль (19 км). ASVS был немедленно выбран в качестве нового оперативного требования, а набор 50 см также был заказан в качестве резервного. Когда стало ясно, что магнетрон будет работать, система 50 см была отменена. [10]
Роберт Ханбери Браун был убежден, что радар H2S, разрабатываемый для бомбардировочного командования Королевских ВВС, можно адаптировать для противокорабельных работ, просто заменив антенну на подходящую для самолета, летящего на высоте 2000 футов (610 м), а не 20 000 футов (6100 м). Он продолжил работу над этим проектом с основными разработчиками H2S, EMI . [11]
К концу 1942 года был представлен Metox, и Ферранти сообщил, что Mark III не будет доступен в больших количествах в течение некоторого времени. Адаптация Брауна на основе H2S была в основном завершена, и к концу 1942 года можно было установить небольшое количество вручную собранных устройств. Эта система, работающая на 10 см, была бы невидима для Metox. [12] Команда TRE, отвечающая за ASVS, не находилась под контролем Ди, поэтому он был рад указать на проблемы с их конструкцией. 25 сентября 1942 года на встрече в DCD Ди указал, что команды AI и ASV разрабатывают отдельные системы, которые с точки зрения сигналов были почти идентичны. Единственным существенным отличием было то, что у ASV были более крупные дисплеи. Он предложил отказаться от системы Ferranti и использовать систему на основе H2S. [13]
Встреча состоялась во время яростных дебатов по поводу использования магнетрона; если самолет, перевозивший H2S, был сбит, он попал бы в руки немцев и был бы быстро перепроектирован . Фредерик Линдеманн был особенно ярым противником использования магнетрона в H2S и требовал вместо этого использовать клистрон . Клистрон был уже известен немцам и был настолько хрупким, что вряд ли бы пережил любую катастрофу. Подобных опасений не было для ASV, где магнетрон упал бы в воду, если бы его сбили. Это сделало ASV гораздо более безопасным выбором для развертывания очень немногих имеющихся магнетронных подразделений. Командующий бомбардировочным командованием Артур «Бомбардировщик» Харрис возразил, заявив, что его бомбардировщики нанесут гораздо больше урона немецкому флоту подводных лодок, бомбя их загоны во Франции, чем Береговое командование, охотясь за ними в море. Встреча закончилась тем, что Береговому командованию был предоставлен приоритет для подразделений на основе магнетронов. 30 сентября компании Ferranti было приказано прекратить работу над проектом в пользу системы на основе H2S, также известной как Mark III. [14]
Споры с Бомбардировочным командованием усугублялись проблемами внутри Берегового командования из-за расстройства, вызванного тем, что первоначальный проект Mark III был отменен Министерством авиации без консультации с Береговым командованием. То, что система на основе H2S могла быть доступна немедленно, похоже, не впечатлило высшие эшелоны Командования. Усугубляя путаницу, командующий Береговым командованием Филипп Жубер де ла Ферте посетил группы разработчиков радаров в TRE и сказал им, что он не верит в ASV, что привело к требованиям увидеть его в действии. [11] Еще больше путаницы последовало, когда группы TRE предложили установить новый радар на четырехмоторные планеры самолетов. Это обеспечило бы достаточно места для установок и превосходную дальность полета над Северной Атлантикой. 8 декабря 1942 года было созвано совещание по этому вопросу, но Жубер отказался вмешиваться в пользу TRE, и им было сказано продолжать работу с двухмоторным Wellington. [11]
Использование Wellington с ASV Mark III совпало с перемещением Leigh Light с крыла самолета на выдвижную конструкцию «мусорного ящика», которая простиралась вниз через бывшее кольцо турели нижнего пулемета. Это означало, что радарный сканер не мог быть размещен в этом месте, как это было на самолетах H2S. Вместо этого обтекатель был перемещен на нос. Это блокировало сканирование сзади, примерно на 40 градусов по обе стороны фюзеляжа, и означало, что носовые пулеметы пришлось снять; носовой пулеметчик обычно стрелял по подводным лодкам, чтобы подавить их зенитчиков, и потеря этой возможности была непопулярной. [11]
К концу года небольшое количество единиц было доступно, и в декабре 1942 года две из них были отправлены в 30-й блок технического обслуживания для установки на Wellington VIII, которые начали испытываться в подразделении разработки прибрежного командования в январе. [8] Между H2S и ASV было мало различий, за исключением названия. Оба включали два дисплея ЭЛТ, 6-дюймовую трубку для основного дисплея сканера и меньший 3-дюймовый «высотомер» под ним. Последний использовался для измерения высоты и для использования с радиомаяками Eureka , а в ASV он также стал использоваться в качестве системы синхронизации для освещения Leigh Light. [15]
Приоритет, отданный Береговому командованию, просуществовал недолго, и 8 января 1943 года приоритет вернулся к Бомбардировочному командованию. Стало ясно, что не хватает слесарей, чтобы поддерживать работоспособность подразделений, и в дополнение к местным новобранцам класс с недавно сформированной станции RAF Клинтон в Онтарио, Канада, отправил еще 110 техников. Сначала техники ненадолго остановились в США, чтобы пройти обучение на аналогичном американском DMS-1000 . [16]
Первое оперативное патрулирование с использованием одного из двух самолетов было проведено в ночь с 1 на 2 марта 1943 года. Самолет вернулся из Бискайи, не обнаружив подводных лодок. Во время патрулирования самолет был атакован немецкими ночными истребителями , и оператор радара смог дать пилоту указание уклониться от них. Подобные патрули также возвращались с пустыми руками до ночи 17 марта, когда H538 обнаружил подводную лодку на расстоянии 9 миль (14 км), но их Leigh Light вышел из строя, и они не смогли продолжить атаку. Следующей ночью тот же самолет обнаружил подводную лодку на расстоянии 7 миль (11 км) и атаковал ее глубинной бомбой . [11] Поставки магнетрона начали улучшаться в начале марта 1943 года, и 12 марта было решено разделить поставки поровну между двумя командованиями. Затем серьезное ограничение запасных частей стало проблемой, но в конечном итоге ее решили, отправив больше запасных частей в бомбардировочное командование, чтобы компенсировать их более высокие показатели потерь. [16]
К концу марта прибыло достаточное количество единиц для 172-й эскадрильи Королевских ВВС на авиабазе Чивенор, чтобы переоборудовать свои Wellington XII в Mark III. Вскоре эскадрилья начала проводить атаки каждую неделю, а в апреле количество наблюдений в заливе резко возросло. Расчеты показали, что самолеты, по крайней мере, обнаруживали каждую подводную лодку, находившуюся в эксплуатации в то время. [17] Примерно в то же время, когда появился Mark III, прибыли первые аналогичные американские радиолокационные станции, построенные с использованием магнетронной технологии, представленной им во время миссии Тизарда в конце 1940 года. Эти DMS-1000 были установлены на Consolidated B-24 Liberator , одном из немногих самолетов с достаточной дальностью полета, чтобы патрулировать Среднеатлантический промежуток и тем самым обеспечивать прикрытие конвоев на всем пути от Галифакса до портов в Великобритании. B-24 с DMS-1000 был отправлен в Великобританию в январе 1942 года и использовался в боевых действиях 224-й эскадрильи Королевских ВВС , где система именовалась ASV Mark IV. [18]
По неизвестным причинам армейский воздушный корпус США решил отменить разработку DMS-1000 в пользу Western Electric SCR-517, хотя он оказался гораздо менее чувствительным. Королевские ВВС узнали о другом блоке, предназначенном для установки на дирижаблях береговой охраны США , Philco ASG, который был сопоставим с оригинальным DMS-1000. Они попросили, чтобы ASG использовался в их заказе Liberator, называя его ASV Mark V. В марте прибыла партия Liberators со смесью DMS-1000, SCR-517 и ASG, и была введена в эксплуатацию в июне. Эти самолеты не имели Leigh Light и, как правило, не могли нанести удар, но они были бесценны для того, чтобы расстроить подход подводных лодок и вызвать корабли для их атаки. [18]
.jpg/1280px-German_submarine_U-243_under_attack_by_RAAF_Sunderland_aircraft_in_the_Bay_of_Biscay,_8_July_1944_(C4603).jpg)
К маю подводные лодки подвергались атакам с момента входа в Бискайский залив и до момента возвращения. Даже если им удавалось скрыться в Атлантике, лодки подвергались атакам в сотнях миль от конвоев, пока они пытались собраться в волчьи стаи . Это сочеталось с прибытием новых фрегатов, оснащенных микроволновыми радарами и приемниками хафф-дафф , что еще больше затрудняло операции подводных лодок; атаковать конвои оказалось практически невозможно. [19]
Карл Дёниц был убежден, что это было связано с новой системой обнаружения, но оставался в недоумении относительно ее природы. В середине мая 1943 года в докладе Гитлеру он заявил:
В настоящее время мы сталкиваемся с величайшим кризисом в подводной войне, поскольку противник с помощью локационных устройств делает боевые действия невозможными и наносит нам большие потери. [19]
Пытаясь противостоять постоянным атакам в Бискайском заливе, Дёниц приказал подводным лодкам покинуть порт в течение дня, когда они могли попытаться сбить самолеты, а также обеспечить дневное прикрытие истребителями. Береговое командование ответило формированием «Ударных крыльев» с использованием высокоскоростных самолетов, таких как Bristol Beaufighter , которые летали небольшими стаями и совершали атаки типа «бей-беги», подавляя оборону подводных лодок, а также создавая трудности для немецких истребителей, поскольку они совершали один заход, а затем исчезали на высокой скорости. Хотя подводным лодкам удалось сбить несколько самолетов, потери лодок продолжали расти. [19]
В июне подводные лодки были замечены покидающими порт флотилиями по пять или более, что обеспечивало большую плотность зенитного огня до такой степени, что приближаться к ним было опасно, а также снижало вероятность обнаружения каждой лодки. [a] Королевские ВВС ответили тем, что заставили самолеты держаться подальше от подводных лодок и вызвали эсминцы , которые могли легко их потопить. Если подводные лодки пытались нырнуть, самолеты нападали. [19] Для лодок, которым удавалось избежать атаки в заливе, операции против конвоев оказывались практически невозможными. Каждая попытка построиться прерывалась задолго до приближения конвоев, иногда за сотни миль, когда группы охотников-убийц выслеживали их. Потери в судоходстве подводных лодок резко упали; в июне было потеряно меньше судов, чем когда-либо с 1941 года. К концу месяца было потеряно 30 процентов сил подводных лодок в море, что было катастрофой. Дёниц был вынужден отозвать флот из Северной Атлантики, отправив его на второстепенные театры военных действий, пока не будет найдено какое-то решение. [19]
В конце февраля 1943 года немецкая подводная лодка U-333 была атакована Wellington, оснащенным Mk. III. Артиллеристы уже были в состоянии повышенной готовности и сумели сбить самолет, но когда он падал, он успел сбросить заряды вокруг лодки. Подводная лодка выжила и сообщила, что Metox не предупредил о приближении, а Leigh Light не использовался. Самолет просто появился из темноты и сбросил ряд глубинных бомб. [21] 7 марта U-156 была атакована аналогичным образом и передала по радио, что, по их мнению, используется новый радар. [22]
Несмотря на это раннее предупреждение о новой системе, немецкие усилия были затруднены одним из самых эффективных фрагментов дезинформации войны. Капитан Берегового командования, который был захвачен после крушения, рассказал правдоподобную историю, по-видимому, полностью придуманную им самим, которая сбила немцев со следа на несколько месяцев. Он заявил, что они больше не использовали Mk. II для первоначального обнаружения, а вместо этого использовали новый приемник, который прослушивал небольшую утечку промежуточной частоты, используемой в тюнере Metox. Он утверждал, что он мог обнаружить Metox на расстоянии до 90 миль (140 км). Теперь радар включался только в последние минуты подхода, чтобы проверить дальность и помочь операции Leigh Light. [19]
Сначала немцы скептически отнеслись к этому заявлению, но серия экспериментов в лаборатории вскоре продемонстрировала, что это действительно возможно. Затем оборудование было установлено на самолете и продемонстрировало его способность обнаруживать Metox на расстоянии 70 миль (110 км) при полете на высоте 6000 футов (1800 м). [23] Первоначально заявленные дополнительные 20 миль (32 км) были приписаны превосходству Великобритании в электронике. [19]
С этого момента ложная информация «воспринималась как евангелие» [19] , несмотря на множество доказательств обратного. Сюда входили сообщения с лодок, которые подверглись атаке, когда их Metox был выключен, и одно сообщение от предприимчивого радиста на U-382, который экспериментировал с визуальным отображением Metox и обнаружил сигналы, которые были далеко за пределами нормального диапазона. [24] Несмотря на эти сообщения, 15 августа 1943 года всему флоту было отправлено радиосообщение с требованием отключить Metox. [25]
Самым удивительным аспектом этой путаницы было то, что немцы знали о магнетроне и о том, что он использовался для новых высокочастотных радаров. Неповрежденный экземпляр попал в руки немцев во время его второго боевого использования, когда Short Stirling с H2S был сбит над Роттердамом в ночь с 2 на 3 февраля 1943 года. [26] По неизвестным причинам возможность использования этой системы для противолодочной работы либо так и не дошла до ВМФ, либо была отклонена как невозможная инженерами ВМФ. [19]
Полагая, что проблема была в утечке из Metox, лодки, возвращающиеся в порт, были оснащены радар-детектором Wanze, который изначально был разработан для обнаружения сигналов в диапазоне от 120 до 150 см, но из-за своей новой конструкции также имел меньшую утечку сигнала и большую чувствительность и дальность. Несмотря на Wanze , потопления подводных лодок продолжались, и 5 ноября 1943 года использование Wanze также было запрещено, так как они считали, что его тоже можно отследить. [27] Новая версия, Wanze G 2, еще больше уменьшила утечку сигнала за счет меньшей дальности и не дала никаких улучшений. [28] Borkum был представлен летом 1943 года. Borkum был намного менее чувствителен, чем Wanze , но еще больше уменьшил утечку до такой степени, что командование сочло его безопасным для использования при любых обстоятельствах. Чувствительный в диапазоне от 75 до 300 см Borkum все еще находился за пределами диапазона, в котором он мог бы обнаружить Mk. III. Потопления продолжались, не ослабевая. [28]
Только в сентябре 1943 года немецкий флот рассмотрел возможность сигналов 10 см. В то время Люфтваффе вводило в действие радар-детектор Naxos, чтобы позволить своим ночным истребителям отслеживать радары H2S. Приемник был адаптирован к новой антенне и введен в действие в том же месяце. Naxos обеспечивал очень малую дальность обнаружения, порядка 8 километров (5 миль), [29] поэтому даже если он обнаруживал Mk. III, у него было очень мало времени для погружения в безопасное место. [28] Кроме того, антенна Naxos была хрупким устройством и ее приходилось снимать для погружения; командир U-625 утонул, пытаясь снять антенну. [30]
Несколько усовершенствований Naxos были введены в 1944 году, в частности, новая антенна Fliege , которую не нужно было снимать для погружения. Fliege обеспечивала не только прием, но и разумную направленность, что позволяло ей обеспечивать первоначальное наведение для зенитных орудий. Еще одна улучшенная антенна, Mücke , добавила антенны для обнаружения 3-сантиметровых сигналов, когда блок H2S, работающий на этой частоте, был извлечен с бомбардировщика RAF. Береговое командование никогда не переходило на эту частоту в больших масштабах. [28] Дальнейшие попытки понять британские радары привели к миссиям с высокоинструментальными подводными лодками U-406 и U-473 , обе из которых были потоплены. [31] Naxos никогда не был убедительным решением проблемы Mark III. [19]
Вскоре после прибытия первых IIIs было добавлено небольшое усовершенствование, в результате чего появился Mark IIIA, или ARI.5153. Хотя в оборудовании было несколько незначительных отличий, главным отличием было добавление системы Lucero . [15] Lucero был приемопередатчиком, настроенным на радиомаяки и транспондеры диапазона 1,5 м , используемые для навигации и опознавания «свой-чужой» Mark III . [32] 500-ваттный передатчик Lucero периодически посылал сигналы около 176 МГц или мог быть переключен на систему маяков слепого приближения (BABS) на частоте 173,5 МГц. Когда эти сигналы принимались наземными транспондерами, транспондер отвечал коротким собственным импульсом, обычно с гораздо большей мощностью. Этот импульс улавливался приемником Lucero, усиливался и отправлялся в высотный зонд ASV или H2S. [33] Использовались две антенны, а моторизованный переключатель переключал приемник между ними каждые 4 или 5 сигналов, чтобы произвести переключение лепестков . Переключатель также включал инвертор сигнала на высотомере, так что сигналы с левой антенны вызывали отклонение влево, вместо обычной правой стороны. Результатом были две «вспышки» на высотомере; сравнивая их амплитуду, оператор радара мог определить направление маяка относительно носа самолета. [33]
Lucero использовался для обеспечения навигации на очень большом расстоянии до домашних аэродромов. Возвращаясь с задания, оператор радара включал блок Lucero и мог принимать ответы с аэродромов, находясь еще в получасе езды. [33] По мере увеличения числа маяков возникла значительная проблема с переполнением спектра. Это привело к перемещению системы Rebecca/Eureka в диапазон от 214 до 234 МГц, что, в свою очередь, привело к появлению новых версий Lucero, которые можно было использовать с этой системой. [32]
К концу 1943 года были внесены существенные усовершенствования в H2S, и он был запущен в производство, включая более эффективные конструкции антенн, использование волноводов вместо коаксиальных кабелей , что улучшило силу сигнала, стабилизацию крена для сохранения изображения устойчивым во время маневрирования самолета, дисплей «север-вверх» и скорректированные по высоте дисплеи, которые показывали расстояние до земли вместо наклонной дальности . Все это было малоинтересно для роли ASV, особенно модификации наземной дальности, которые были не нужны — из-за малых высот, на которых летали эти самолеты, наклонная дальность не слишком отличалась от расстояния до земли. [34]
Поскольку Coastal Command не нуждались в этих улучшениях, H2S и ASV стали двумя отдельными линиями с введением первой пользовательской системы ASV, Mark IIIB. Для этой версии новый элемент управления позволял оператору расширять «нулевое кольцо» по мере приближения самолета к цели, удерживая метку цели около внешнего края дисплея вместо того, чтобы она естественным образом приближалась к центру дисплея. Это сохраняло метку на дисплее больше, что улучшало угловое разрешение с ~6° до примерно 1,7° в пределах последних 1000 футов (300 м) подхода. [34] Другие изменения были незначительными; до введения корректировок диапазона высоты на более новом H2S эта корректировка выполнялась с помощью простого механического калькулятора, называемого «барабаном высоты». Поскольку это не было необходимо для ASV, линии дальности, используемые для этого расчета, были удалены из барабана и заменены линией с фиксированными шагами, указывающими дальности в 1 милю (1,6 км), которые можно было использовать с BABS без необходимости смотреть на барабан для оценки дальности до аэродрома. «Стробоскоп» — небольшая вспышка, создаваемая системой барабана дальности, которая отображалась на высотомере, — больше не поддавался регулировке и вместо этого фиксировался на расстоянии 1 мили и использовался для определения времени использования Leigh Light. [34]
К 1943 году летающая лодка Short Sunderland стала основной частью флота Берегового командования. Они использовали ASV Mark II, антенны которого устанавливались под крыльями или по обе стороны фюзеляжа. Mark III представлял проблему, поскольку носовое и брюховое расположение, которые давали требуемый круговой обзор, не могли быть использованы из-за корпуса лодки самолета. Это привело к созданию модифицированной версии, известной как Mark IIIC. [35] IIIC использовал два сканера, по одному под внешней секцией каждого крыла. Их вращение было синхронизировано с одним приводом, и радиосигнал переключался между ними во время вращения. Чтобы поддерживать покрытие в важной области прямо по курсу, сигнал не переключался на сканер левого борта (слева) до тех пор, пока не прошло 15° прямо по курсу, поэтому сканер правого борта (справа) охватывал 195°, а не 180. Сигнал подавался магнетроном, передаваемым на сканеры через волновод, проложенный через переднюю кромку массивного крыла Sunderland. [35] В ходе испытаний, проведенных в апреле 1944 года, IIIC продемонстрировал значительное улучшение характеристик по сравнению с Mk. III в Веллингтоне и Галифаксе, почти вдвое, хотя причины так и не были полностью установлены. [34]
Большие волны имеют вертикальные стороны, которые эффективно отражают радар, и это вызывает ложные отражения на дисплее. В условиях сильного волнения моря это может заполнить дисплей шумом, делая систему бесполезной. Это привело к экспериментам с «дискриминатором отраженного сигнала моря», чтобы помочь отфильтровать их. [36] Дискриминатор был фильтром верхних частот , который заглушал любые низкочастотные компоненты сигнала, когда он выходил из усилителей. Это вызывало снижение сигнала на -3 дБ ниже примерно 40 кГц. В экспериментах в марте 1944 года сообщалось, что система устраняла волновые помехи при среднем волнении моря и значительно уменьшала их при сильном. Хотя она также уменьшала сигнал, отраженный от целей, хороший оператор мог настроить установку так, чтобы это не оказывало неблагоприятного влияния на отслеживание. [36]
Когда Metox был впервые представлен, TRE ответил несколькими концепциями, чтобы победить его. Среди них был ASV Mark IIA, более мощная версия оригинального Mk. II, которая также включала аттенюатор, известный как «Vixen». Оператор радара использовал Vixen для постепенного приглушения сигналов передачи по мере приближения к подлодке, создавая видимость того, что самолет просто пролетает на некотором расстоянии. Вторая идея заключалась в переходе на новую частоту, которая стала Mk. III. На испытаниях в январе 1942 года Mark III показал себя лучше, и Mk. IIA был снят с производства. [10]
Когда Mark III был представлен, его разработчики в TRE чувствовали, что немцы быстро расширят частотную характеристику Metox, чтобы увидеть новые сигналы, и цикл повторится. Чтобы предвосхитить немцев, несколько разработок начали вводить новые модели, которые могли быть готовы к вводу в эксплуатацию, как только станет очевидно, что это происходит. Как и в случае с Mark II, они рассматривали два возможных решения: более мощную версию Mark III с аттенюатором и переход на новую частоту. Они появились как Mark VI и Mark VII. [37]
Только в октябре 1943 года экипажи Королевских ВВС начали замечать возвращение проблемы «исчезающих контактов», что было связано с введением Naxos. Учитывая эту неожиданную задержку в противодействии Mark III, обе модели были хорошо продвинуты, но только в феврале 1944 года Mark VI впервые был установлен на Wellingtons. Даже тогда Naxos никогда не был таким эффективным, как Metox, и, несмотря на несколько случаев побега подводных лодок с помощью Naxos, они были исключением, и Mark III оставался наиболее широко используемой системой до конца войны. [38]
Для проекта Mark VI были введены два типа аттенюаторов. [37] Тип 53 состоял из двух проволочных колец, каждое 1/4 длины волн по обе стороны волновода между магнетроном и антенной. Когда кольца вращались параллельно волноводу, они не видели сигнал и не делали ничего для распространения. Когда они вращались перпендикулярно волноводу, они начинали резонировать и выдавали сигнал, который, из-за закона Ленца , противостоял исходному сигналу, заглушая его. Эти петли также ослабляли принимаемый сигнал, и это было причиной перехода на магнетрон CV192 мощностью 200 кВт по сравнению с исходной версией мощностью 40 кВт. [37] Улучшенный аттенюатор, Тип 58, добавил трубку Саттона к петлям, так что они могли полностью выключаться из цепи во время периода приема, позволяя полному сигналу достигать приемника. С добавленной мощностью нового магнетрона, устройства с Типом 58 значительно улучшили дальность по сравнению с исходным Mk III. [37]
Дальнейшим усовершенствованием стало добавление системы блокировки-слежения . Было обнаружено, что у операторов возникли трудности с чтением расширенных меток на дисплее и превращением их в точный угол для управления самолетом. Mark VIA добавил систему переключения лепестков с двумя близко расположенными антеннами, которые могли измерять небольшую разницу в силе сигналов между ними и использовать ее для непосредственного управления двигателями, вращающими антенну. После включения система автоматически следовала за целью с точностью, намного лучшей, чем у операторов-людей. Система оказалась проблемной и не была доступна до тех пор, пока базы подводных лодок в Бискайе не были оставлены после Дня Д. [38]
Другим решением для потенциального микроволнового радарного детектора был переход на новую частоту. Это стало возможным в 1943 году, когда стали доступны первые магнетроны, работающие в 3-сантиметровом X-диапазоне . Они уже проходили испытания для X-диапазона H2S . Переход на 3-сантиметровый диапазон давал еще одно огромное преимущество. Оптическое разрешение радиолокационной системы зависит от апертуры антенны и обратно пропорционально длине волны. В случае ASV антенна 28 дюймов (710 мм) создавала луч шириной около 10°, хотя она была наиболее чувствительна вблизи центра. Сигнал с подводной лодки возвращался, когда она находилась где-либо в пределах центральной секции, возможно, на 5° с каждой стороны. Результирующая отметка была не отчетливой точкой на дисплее, а дугой шириной 10° или больше. [39] Оператор знал, что подводная лодка находилась вблизи центра дуги, но другие крупные объекты на том же расстоянии также создавали бы похожие дуги, и они могли бы перекрывать дуги цели. На большом расстоянии они могли быть в милях по обе стороны, а при средних и высоких морских состояниях большие волны вблизи подводной лодки могли бы скрыть ее возвращение. Переход на 3 см улучшил ширину луча примерно до 3° и сделал дуги намного короче. Только волны намного ближе могли скрыть подводную лодку, значительно увеличивая уровень морских состояний, при котором радар оставался эффективным. [40] Преимущества X-диапазона были очевидны, но Бомбардировочное командование планировало использовать те же магнетроны. Казалось вероятным, что Береговое командование снова проиграет спор о поставках для британских установок. Mk. VII не был заказан в производство в пользу аналогичных установок X-диапазона, которые вскоре поступят из США. Небольшое количество установок, произведенных во время разработки, вместо этого использовалось для спасательных самолетов «воздух-море» , где их более высокое разрешение позволяло им обнаруживать небольшие спасательные шлюпки. [41]
Оригинальный Mark III был идентичен H2S Mark II, за исключением антенной системы. H2S использовал 36-дюймовый (910 мм) отражатель, предназначенный для распространения сигнала в широком вертикальном угле для освещения области под бомбардировщиком, а также перед ним. Система для ASV изменила конструкцию, уменьшив ее ширину до 28 дюймов, чтобы она поместилась под носом Wellington, и изменив ее форму, чтобы направлять меньше энергии вниз. Поскольку самолет должен был лететь на низкой высоте, область под бомбардировщиком была относительно небольшой и не нуждалась в покрытии. Еще одним изменением была замена коаксиального кабеля питания H2S на кабель, который шел к блоку сканера, а затем переключался на волновод и рупорный облучатель на антенне. Эта модификация позже была применена к H2S Mark IIA. [42] Установки IIIC на Sunderland имели отдельные и невзаимозаменяемые антенны, Type 12 и 53. Они питались через волновод, проходящий через крыло, соединенный с магнетроном в фюзеляже. Это было объединено с Switch Unit 205, который отправлял выход магнетрона попеременно на два сканера, когда они вращались. Type 205 состоял из приглушающего блока, похожего на систему Vixen, который попеременно приглушал один выход, а затем другой, когда петли вращались. [18]
Система ASV/H2S состояла из четырех основных компонентов среди одиннадцати пакетов. В основе системы лежал генератор формы волны типа 26, который также был более широко известен как модулятор. Он действовал как главный тактовый генератор для системы, запуская выход магнетрона, переключая систему с передачи на прием, запуская трассировку на дисплее ЭЛТ и выполняя другие задачи. Модулятор был подключен напрямую к нескольким основным компонентам и даже через распределительную коробку. [43] Сигнал радара генерировался магнетроном CV64 пиковой мощностью 40 кВт, который был частью блока передатчика/приемника, TR.3159 или TR.3191 в зависимости от версии. Он подавал сигнал на антенну, а также на клистрон CV67. Магнетроны производят немного разный выход с каждым импульсом, что затрудняет создание приемника, который мог бы соответствовать этому изменяющемуся сигналу. CV67 улавливал часть выходного импульса и начинал резонировать на этой частоте, обеспечивая устойчивый опорный сигнал для приемника. [44]
Передатчик/приемник также отвечал за первую часть приемной системы. Трубка CV43 Sutton переключала антенну со стороны передатчика на сторону приемника системы после отправки импульсов. Оттуда он модулировался диодом CV101, одним из самых ранних образцов твердотельной электроники военного класса и ключевым элементом микроволновых радаров. После диода сигнал был уменьшен по частоте с ~3300 МГц до промежуточной частоты 13,5 МГц, которая затем передавалась обратно через самолет по коаксиальному кабелю в приемник/усилитель. [44] Приемник, T.3515 или T.3516, принимал промежуточную частоту 13,5 МГц и усиливал ее до приемлемых уровней. Выходной сигнал отправлялся на индикаторный блок типа 162, который содержал два ЭЛТ. Если он был оборудован, приемник Lucero, TR.3190, подключался к дисплею высоты, располагаясь (электрически) между приемником и дисплеем. Какая из этих схем использовалась, вместе со многими другими элементами управления, было расположено на Switch Unit. Это также требовало использования Control Unit 411, который синхронизировал и питал систему сканирования. [44]
Основным дисплеем на Mark III был 6-дюймовый (150 мм) ЭЛТ. Когда генератор формы волны срабатывал, он запускал генератор временной развертки, который вытягивал электронный луч наружу из центра дисплея к внешнему краю за то же время, что и максимальный возврат от радара при текущей настройке диапазона. Когда система была настроена на свой типичный диапазон 30 миль (48 км), сигналы радара тратили 30 миль / 186 282 мили в секунду = 0,00016 секунды, чтобы пройти 30 миль, и столько же, чтобы пройти обратно. При этой настройке временная развертка вытягивала луч по лицу за 0,00032 секунды или 320 микросекунд. Система могла быть настроена на сканирование на 10, 30 или 50 миль и имела отдельный режим для использования Lucero на большом расстоянии, который отображал сигналы в диапазоне от 50 до 100 миль (от 80 до 161 км). [44] Вторая система вращала отклоняющее ярмо ЭЛТ , синхронизированное со сканером с помощью магнитного скольжения . Это означало, что линия, рисуемая временной базой, вращалась вокруг экрана. Когда цель возвращала сигнал, луч становился ярче. Регулируя яркость дисплея, оператор мог настроить его так, чтобы цели отображались как яркие пятна, в то время как остальная часть сигнала приглушалась, так что он был невидим. Оператору приходилось постоянно настраивать систему так, чтобы она не приглушалась слишком сильно и не делала реальные возвраты невидимыми. [45]
Поскольку антенна имела ширину луча около 10°, цель не отображалась как одно пятно на дисплее, а как протяженная дуга. Теоретически она была более 10° в ширину, так как возврат можно было увидеть, когда антенна находилась по обе стороны от нее, но на практике дуга имела тенденцию быть, возможно, вдвое меньше, так как сила сигнала на краях луча была ниже. Это не влияло на точность системы во время первоначального захода на посадку, так как подводная лодка находилась где-то около середины дуги, а когда она находилась около внешней части дисплея, она могла быть шириной в дюйм, и оператор мог легко определить приблизительный центр. Однако по мере приближения самолета к цели возврат смещался к центру дисплея, где он становился все меньше, что делало оценку центра все более трудной. Было подсчитано, что средняя точность направления на близком расстоянии составляла всего 6°. В более поздних версиях это можно было решить, настроив устройство так, чтобы оно выталкивало близлежащие возвраты к краям дисплея, используя элемент управления, изначально предназначенный для выполнения обратного действия в настройках H2S. [7]
Дисплей также имел элементы управления на коробке переключателей для отображения «стробоскопа» с фиксированной задержкой. Это приводило к появлению точки через определенное время после начала трассировки, и по мере вращения дисплея на дисплее появлялся круг. Это использовалось оператором для точных измерений дальности до выбранной цели, которая отображалась на коробке переключателей путем вращения барабана дальности. Как и в H2S, дисплеи ASV также имели возможность отображать сплошную линию, простирающуюся от середины до края, которая представляла собой траекторию полета самолета. При использовании H2S эта функция использовалась, поскольку вторая система вращала весь дисплей так, чтобы север всегда был вверху, как на карте, поэтому было полезно иметь способ увидеть траекторию полета на дисплее. Самолеты Coastal Command не имели этой системы, вероятно, из-за нехватки компасов дальнего считывания, которые передавали эту информацию на дисплей. Эта линия указания курса обычно не использовалась в ASV, и связанный с ней блок управления типа 218 не был установлен. [46] Существовал вторичный 2,5-дюймовый (64 мм) ЭЛТ, известный как Height Tube. В нем отсутствовала система вращения дисплея с антенной, и он всегда рисовал линию вертикально вверх по дисплею. [42] Сигналы приемника не вызывали яркости луча, а вместо этого отклонялись вправо, вызывая появление вспышки. Стробоскоп, подобный тому, что был на PPI, можно было перемещать вдоль этого дисплея. [46]
Как следует из названия, основным назначением высотной трубки было измерение высоты. Оператор H2S перемещал стробоскоп на первую крупную вспышку на дисплее, которая была вызвана сигналами, отражающимися от земли и улавливаемыми боковыми лепестками антенны . Это было не так полезно в роли ASV, где полеты на малой высоте позволяли легко измерять высоту визуально. В ASV высотная трубка использовалась в основном с Lucero для отслеживания маяков. [47] Отдельный блок переключателей типа 207 содержал большую часть элементов управления для выбора диапазона и режима. Он также включал барабан диапазона, простой механический калькулятор. Это было расположение механических дисплеев для стробоскопов диапазона и высоты, диапазон указывался вращением барабана, а высота - указателем в форме стрелки, движущимся вверх и вниз по левой стороне дисплея. Радар измеряет наклонную дальность до цели, а не расстояние до нее, измеренное над землей. Считывая ряд линий на барабане высоты, где одна из линий пересекала кончик стрелки высоты, оператор мог считать расстояние до цели по земле. [48] Эта функция была малопригодна в роли ASV, где полет на малой высоте означал, что наклонная дальность была аналогична дальности по земле, и позже была модифицирована для использования в основном с системой BABS. [49]
.jpg/1280px-IMG_2718_(9125829780).jpg)
Когда Switch Box выбирал Lucero, дисплей высоты отключался от основного сигнала и подключался к антеннам Lucero. Было две приемные антенны, по одной с каждой стороны самолета. Моторизованный переключатель быстро выбирал между двумя антеннами. Одна из двух также посылалась через электрический инвертор. При усилении и посылке на дисплей это вызывало появление двух отметок, по одной с каждой стороны вертикальной базовой линии. Более длинная отметка была более точно совмещена с транспондером на земле, поэтому, повернувшись к более длинной отметке, можно было направить самолет к ней. [33]
Эффективность операций Берегового командования была важной областью оперативных исследований на протяжении всей войны, и Mark III неоднократно проверялся как по своим собственным характеристикам, так и по относительным показателям против других радиолокационных систем. [41] В своей первой заметной серии испытаний прототип Mark III был испытан против мощного Mk. IIA и экспериментальной системы, работающей на 50 см. Mk. IIA продемонстрировал надежное обнаружение полностью надводной подводной лодки на расстоянии 14 миль (23 км) на 1500 футах, 11 миль (18 км) на 1000 футах и 7 миль (11 км) на 500 футах. Против подводной лодки, утопленной так, чтобы палуба была ближе к ватерлинии, дальность действия составляла 7 миль на 1500 футах, 6 миль на 1000 футах и 4 мили (6,4 км) на 500 футах. Минимальная дальность варьировалась от трех миль до одной мили. [9]
Прототип Mark III, названный в отчете 10 cm ASV, показал гораздо лучшие результаты. Надежные максимальные дальности против полностью надводной подводной лодки составляли 12 миль на 500 футах и 10 миль на 250 футах, что примерно на 50% лучше, чем у Mk. IIA. Большие конвои могли быть обнаружены на расстоянии до 40 миль (64 км) при полете на высоте 500 футов, что означало, что корабли находились значительно ниже радиолокационного горизонта, а самолет был для них невидим. Другие самолеты могли быть надежно обнаружены на расстоянии 10 миль (16 км), и оператор мог сделать некоторую оценку направления их движения. Эти испытания убедили Береговое командование выбрать Mark III в качестве своей основной системы. [10]
В ноябре 1944 года были проведены аналогичные сравнения между Mark III и Mark VI, а затем сравнены с более ранними испытаниями Mark VII с августа того же года. Используя остров Грассхольм у побережья Уэльса в качестве цели, Mk. III обеспечил среднюю дальность обнаружения 23,5 мили (37,8 км), в то время как более мощные сигналы Mk. VI значительно улучшили это расстояние до 38,5 миль (62,0 км), а более слабые 25 кВт Mk. VII продемонстрировали максимум около 35 миль (56 км). Mk. III, как предполагалось, обнаруживал подводную лодку сбоку на расстоянии 22 миль (35 км), улучшившись до 32 миль (51 км) для Mk. VI и всего до 18 миль (29 км) для Mk. VII. Дальность обнаружения торцевых целей составляла 10,5 миль (16,9 км), 20,5 миль (33,0 км) и 10 миль (16 км) соответственно. [50]