Радар, судно класса «воздух-поверхность», Mark III или ASV Mk. III для краткости — радиолокационная система наземного поиска, использовавшаяся береговым командованием Королевских ВВС во время Второй мировой войны . Это была слегка модифицированная версия радара H2S , используемого бомбардировочным командованием Королевских ВВС , с небольшими изменениями в антенне, чтобы сделать ее более полезной для противолодочных целей. С весны 1943 года до конца войны это был основной радар Берегового командования. Было представлено несколько улучшенных версий, в частности ASV Mark VI , пришедший на смену большинству Mk. III 1944 года и радар ASV Mark VII, который до послевоенного времени использовался лишь ограниченно.
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 британские ВВС используют радар для обнаружения своих подводных лодок, , летом 1942 года немцы представили радар-детектор Metox для прослушивания их сигналов. Это дало подводной лодке предупреждение о приближении самолета задолго до того, как подводная лодка стала видимой на дисплее радара самолета. В ВВС Великобритании заметили это в начале осени, когда экипажи все чаще сообщали, что они обнаруживают подводные лодки, которые исчезают по мере их приближения.
ASV, работающий на микроволновых частотах с использованием нового магнетрона с резонатором, на тот момент уже некоторое время находился в стадии разработки, известный как ASVS, но по разным причинам так и не был доработан. Роберт Хэнбери Браун предложил использовать H2S для ASV, но это предложение было отклонено бомбардировочным командованием, которое хотело получить все наборы себе. Браун продолжил разработку вместе с EMI и снова представил ее в конце 1942 года, когда Metox отказалась от более ранних марок ASV. Препятствование со стороны бомбардировочного командования привело к новым задержкам, и только в марте 1943 года первая дюжина самолетов поступила в строй. После этого поставки были быстрыми, и Mk. II был в значительной степени заменен к концу лета.
У немцев не было возможности обнаружить сигналы Mark III, которые работали в диапазоне 10 см по сравнению с длиной волны 1,5 м у Mk. II. Еще больше замешательства вызвал пленный офицер Королевских ВВС, который заявил, что у них есть устройство, способное 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, силы немецких подводных лодок были почти уничтожены, и в битве при Атлантика вступала в свою завершающую фазу. Наксос , микроволновый детектор, был представлен в октябре 1943 года, но он был далеко не так чувствителен, как Метокс, и мало влиял на события; Марк III продолжал руководить большей частью флота Берегового командования до конца войны.
Разработка оригинальных систем ASV началась в 1937 году, после того как группа, испытавшая экспериментальный радар класса «воздух-воздух», заметила странные отражения во время полета недалеко от берега Ла- Манша . В конце концов они поняли, что это были доки и краны в доках Харвича, в милях к югу от них. Также появилась доставка, но команде не удалось ее хорошо протестировать, поскольку их Handley Page Heyford было запрещено летать над водой. [1] Для решения этой проблемы были проведены дальнейшие испытания двух патрульных самолетов Avro Anson . Система была грубой: простая дипольная антенна высовывалась из окна и поворачивалась вручную в поисках отраженных сигналов. [2]
По нескольким причинам длина волны радиолокационной системы длиной 1,5 м работала лучше над водой, чем над сушей; в частности, большая площадь и плоские вертикальные борта кораблей служили отличными радиолокационными целями. После некоторой дополнительной разработки подходящих антенн система была в основном готова к производству к началу 1939 года. Комплекты серийного качества были доступны в конце 1939 года и поступили на вооружение в январе 1940 года, став первой авиационной радиолокационной системой, которая использовалась в бою. Несколько улучшенная версия Mark II появилась в 1941 году. [3]
Конструкции ASV имели относительно большую минимальную дальность, а это означало, что подводные цели исчезали с дисплея как раз в тот момент, когда самолет приближался для атаки. Ночью это позволило подводным лодкам уйти. Эту проблему решил Leigh Light — прожектор , освещавший подводные лодки в последние секунды подхода. К началу 1942 года ASV Mark II и Leigh Light были установлены на большое количество самолетов, как раз к концу зимнего перерыва. Раньше немецкие подводные лодки были в безопасности ночью и могли действовать из Бискайского залива , несмотря на то, что он находился недалеко от британских берегов. К весне 1942 года Бискайя превратилась в смертельную ловушку; самолеты появлялись из ниоткуда посреди ночи, сбрасывали бомбы и глубинные бомбы, а затем через мгновение снова исчезали. [4]
Немцы разгромили ASV Mark II к концу 1942 года, представив на вооружение радар-детектор Metox . Это усиливало импульсы радара и воспроизводило их в наушниках радиста. Имея опыт, операторы могли определить, приближается ли самолет или просто пролетает мимо. Это предупреждение было выдано задолго до того, как эхо от подводной лодки стало видно на дисплее самолета, что позволило подводной лодке нырнуть и избежать обнаружения. [4]
.jpg/1280px-Original_cavity_magnetron,_1940_(9663811280).jpg)
После изобретения в начале 1940 года магнетрона с резонатором , который производил микроволны длиной около 10 см, все британские войска начали разработку радаров с использованием этих устройств. Среди них были команды Министерства авиации , которые разработали AI, и ASV обратили свое внимание на AIS, где S означает «сенитметрический». [5] Испытания первых устройств ударного действия против HMS Sealion , проведенные в апреле 1941 года , показали, что они могут обнаруживать полупогруженные подводные лодки на расстоянии нескольких миль. [6]
В июне 1941 года Роберту Уотсону-Ватту было подано официальное заявление о создании отдельной группы для разработки ASVS. Первоначально это была версия Mark II с минимальными преобразованиями, необходимыми для использования магнетрона в качестве передатчика. В противном случае он работал бы так же, как Mark II, с относительной силой отраженных сигналов от двух антенн, используемых для определения приблизительного пеленга цели; если бы отдача от левой антенны была чуть сильнее, цель находилась где-то левее носовой части самолета. [7]
В тот же период TRE также разрабатывала новый радар H2S для бомбардировочного командования. H2S имел индикатор положения в плане (PPI), который отображал двумерное изображение земли под самолетом на 360 ° в виде карты. PPI также значительно облегчил рабочую нагрузку оператора при выполнении большинства других радиолокационных задач, поскольку они могли сразу видеть территорию вокруг самолета вместо необходимости вручную сканировать вперед и назад интересующие области. ASVS вскоре также принял PPI, используя 9-дюймовый (230 мм) дисплей с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и второй дисплей только с диапазоном значений на 6-дюймовой (150 мм) ЭЛТ. [7]
H2S был разработан для новых четырехмоторных бомбардировщиков, представленных в то время, в то время как старые разработки Бомбардировочного командования, такие как «Веллингтон», отдавались Береговому командованию. У новых бомбардировщиков, таких как Handley Page Halifax , в брюхе бомбардировщика было вырезано большое кольцо для установки орудийной башни, а антенна H2S была изготовлена так, чтобы помещаться в это кольцо. Версия башни Веллингтона была намного меньше, поэтому основное необходимое преобразование заключалось в уменьшении ширины антенны с 36 дюймов (910 мм) до 28 дюймов (710 мм). За этим исключением, агрегаты 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] Титларк на расстоянии 12 миль». [6] Успех привел к заключению контрактов с Ferranti на производство электроники и Metropolitan Vickers (Metrowick) на систему сканирующих антенн, которая впоследствии стала известна как ASV Mark III. [8] У Ферранти был готовый прототип к лету 1942 года, хотя они прогнозировали, что первые поставки будут готовы не раньше весны 1943 года. [8]
T2968 продолжал испытания до 24 февраля, а 7 марта 1942 года был отправлен в RAF Ballykelly в Северной Ирландии для проведения конкурентных испытаний против других разработок ASV. [7] Одним из них был Mark IIA, у которого был 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 находилась в полупогруженном состоянии, только боевая рубка над водой. Это было примерно в два раза больше эффективной дальности действия оригинального Mark II. Однако это также значительно увеличило количество беспорядка, поскольку аналогичным образом увеличилась отдача от волн. [9] Второй блок использовал аналогичный мощный передатчик, который работал на длине волны 50 см, а не 1,5 м, но было показано, что он не имеет никаких преимуществ по сравнению с базовым Mark II. [9]
Напротив, набор ASVS показал значительные улучшения. Эффективность против конвоев составила 40 миль (64 км), когда самолет летел всего на высоте 500 футов, 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 комплект 50 см также был заказан в качестве резервного. Когда стало ясно, что магнетрон будет работать, систему 50 см отменили. [10]
Роберт Хэнбери Браун был убежден, что радар H2S, разрабатываемый для бомбардировочного командования Королевских ВВС , можно адаптировать для противокорабельных работ, просто заменив антенну на антенну, 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 в течение некоторого времени не будет поступать в массовое производство. Адаптация Брауна на основе H2S была в основном завершена, и к концу 1942 года можно было установить небольшое количество устройств ручной сборки. Эта система, работающая на расстоянии 10 см, была бы невидима для Metox. [12] Команда TRE, отвечавшая за ASVS, не находилась под контролем Ди, поэтому он был рад указать на проблемы с их дизайном. 25 сентября 1942 года на встрече в DCD Ди отметил, что команды AI и ASV разрабатывают отдельные системы, которые с точки зрения сигналов были почти идентичными. Единственное существенное отличие заключалось в том, что у ASV были дисплеи большего размера. Он предложил отказаться от системы Ферранти и использовать систему на основе H2S. [13]
Встреча произошла во время яростных дебатов по поводу использования магнетрона; если самолет, несущий H2S, будет сбит, он попадет в руки немцев и будет быстро подвергнут обратному проектированию . Фредерик Линдеманн особенно активно выступал против использования магнетрона в H2S и требовал вместо этого использовать клистрон . Клистрон уже был известен немцам и настолько хрупок, что вряд ли выдержал бы любое столкновение. Подобного опасения не существовало в отношении ASV, где магнетрон упадет в воду в случае сбития. Это сделало ASV гораздо более безопасным выбором для использования очень небольшого количества доступных магнетронов. Командующий бомбардировочным командованием Артур «Бомбер» Харрис возразил, утверждая, что его бомбардировщики нанесут гораздо больший ущерб немецкому подводному флоту, бомбя их загоны во Франции, чем Береговое командование, выслеживая их в море. Встреча завершилась тем, что Береговому командованию был предоставлен приоритет для подразделений на базе магнетрона. 30 сентября Ферранти было приказано прекратить работу над своей конструкцией в пользу системы на основе H2S, также известной как Mark III. [14]
Споры с бомбардировочным командованием усугубились проблемами внутри берегового командования из-за недовольства тем, что первоначальный проект Mark III был отменен министерством авиации без консультации с береговым командованием. Тот факт, что система на базе H2S могла быть доступна немедленно, похоже, не впечатлил высшие эшелоны командования. Вдобавок к путанице, командующий Береговым командованием Филип Жубер де ла Ферте посетил группы разработчиков радаров в TRE и сказал им, что не верит в ASV, что привело к требованиям увидеть его в действии. [11] Еще больше путаницы последовало, когда команды TRE предложили установить новый радар на четырехмоторные планеры. Это обеспечит достаточно места для установки и превосходную дальность полета над Северной Атлантикой. 8 декабря 1942 года было созвано собрание по этой теме, но Жубер отказался вступиться в защиту TRE, и им было приказано продолжать использовать двухмоторный Веллингтон. [11]
Использование Wellington с ASV Mark III совпало с перемещением Leigh Light с крыла самолета на выдвижной «мусорный бак», который проходил вниз через бывшее кольцо башни нижней части пушки. Это означало, что радарный сканер нельзя было разместить в этом месте, как это было на самолетах H2S. Вместо этого обтекатель был перенесен на нос. Это блокировало сканирование назад, примерно под углом 40 градусов по обе стороны фюзеляжа, и означало, что носовые пушки пришлось снять; носовой стрелок обычно вел огонь по подводным лодкам, чтобы подавить их зенитчиков, и потеря этой возможности была непопулярна. [11]
К концу года в наличии было небольшое количество единиц, и в декабре 1942 года две были отправлены в подразделение технического обслуживания № 30 для установки на Wellington VIII, испытания которых в январе начались в отделе развития берегового командования. [8] Между H2S и ASV было мало различий, за исключением названия. Оба включали два ЭЛТ-дисплея, 6-дюймовую трубку для основного дисплея сканера и меньший 3-дюймовый «высотный прицел» под ним. Последний использовался для измерения высоты и для использования с радиомаяками «Эврика» , а также в ASV, он также стал использоваться в качестве системы синхронизации для освещения Leigh Light. [15]
Приоритет, отданный Береговому командованию, был недолгим, и 8 января 1943 года приоритет вернулся к Бомбардировочному командованию. Стало ясно, что монтажников не хватает для поддержания работоспособности подразделений, и в дополнение к местным новобранцам группа из недавно сформированной базы британских ВВС в Клинтоне в Онтарио, Канада, прислала еще 110 технических специалистов. Сначала технические специалисты ненадолго находились в США для обучения на аналогичном DMS-1000 , разработанном в США . [16]
Первое оперативное патрулирование с использованием одного из двух самолетов было осуществлено в ночь на 1/2 марта 1943 года. Самолет вернулся из Бискайи, не заметив 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 заметил подводную лодку на расстоянии 9 миль (14 км), но их Leigh Light вышел из строя, и они не смогли продолжить атаку. На следующую ночь тот же самолет заметил подводную лодку на расстоянии 7 миль (11 км) и произвел глубинную бомбу . [11] Поставки магнетронов начали улучшаться в начале марта 1943 года, и 12 марта было решено разделить поставки поровну между двумя командованиями. Серьезное ограничение запасных частей затем стало проблемой, но в конечном итоге было решено путем отправки большего количества запасных частей бомбардировочному командованию, чтобы компенсировать более высокий уровень их потерь. [16]
К концу марта прибыло достаточное количество подразделений для 172-й эскадрильи RAF в RAF Chivenor , чтобы переоборудовать свои Wellington XII в Mark III. Вскоре эскадрилья начала атаковать каждую неделю, и в апреле количество наблюдений в заливе резко возросло. Расчеты показали, что самолеты видели по крайней мере каждую подводную лодку, находившуюся в то время на вооружении. [17] Примерно во время появления Mark III в США прибыли первые аналогичные радары, построенные с использованием магнетронной технологии, представленной им во время миссии Тизард в конце 1940 года. Эти DMS-1000 были установлены на Consolidated B-24 Liberator. , один из очень немногих самолетов с достаточной дальностью полета, позволяющей ему патрулировать Срединно-Атлантический разрыв и тем самым обеспечивать прикрытие конвоев на всем пути от Галифакса до портов Великобритании. B-24 с DMS-1000 был отправлен в Великобританию в январе 1942 года и использовался в эксплуатации 224-й эскадрильей RAF , где система называлась ASV Mark IV. [18]
По неизвестным причинам авиакорпус армии США решил отказаться от разработки DMS-1000 в пользу Western Electric SCR-517, хотя он оказался гораздо менее чувствительным. В ВВС Великобритании узнали о еще одном устройстве, предназначенном для установки на дирижабли береговой охраны США , Philco ASG, которое было сопоставимо с оригинальным DMS-1000. Они попросили вместо этого использовать ASG в их заказе на Liberator, назвав его ASV Mark V. В марте прибыла партия Liberator со смесью DMS-1000, SCR-517 и ASG, которые были приняты на вооружение в июне. Этим самолетам не хватало Leigh Light, и они, как правило, не могли оказать давление на атаку, но они сыграли неоценимую роль в том, что помешали подходу подводных лодок и вызвали корабли для 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 нападениям с момента входа в Бискайский залив до момента возвращения. Даже если им удалось уйти в Атлантику, лодки подвергались нападениям за сотни 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; нападение на конвои оказалось практически невозможным. [19]
Карл Дёниц был убежден, что это произошло из-за новой системы обнаружения, но оставался озадаченным ее природой. В докладе Гитлеру в середине мая 1943 года он заявил:
В настоящее время мы переживаем величайший кризис подводной войны, поскольку противник с помощью средств локации делает боевые действия невозможными и наносит нам большие потери. [19]
Пытаясь отразить постоянные атаки в Бискайском заливе, Дёниц приказал подводным лодкам покинуть порт в течение дня, когда они могли попытаться сбить самолет и можно было обеспечить дневное истребительное прикрытие. Береговое командование отреагировало формированием «Ударных крыльев» с использованием высокоскоростных самолетов, таких как Bristol Beaufighter , которые путешествовали небольшими стаями и совершали налеты, подавляя оборону подводных лодок, а также оказывая трудности для атаки немецких истребителей. когда они сделали один пробег, а затем исчезли на большой скорости. Хотя подводным лодкам удалось сбить несколько самолетов, потери лодок продолжали расти. [19]
В июне были замечены подводные лодки, выходящие из порта флотилиями по пять и более человек, что обеспечивало более высокую плотность зенитного огня до такой степени, что приближаться к ним было опасно, а также снижало вероятность обнаружения каждой лодки. [a] В ответ ВВС Великобритании приказали самолетам отойти от подводных лодок и вызвать эсминцы , которые могли бы легко их потопить. Если подводные лодки попытаются нырнуть, самолет набросится. [19] Для лодок, которым удалось уклониться от нападения в заливе, действия против конвоев оказались практически невозможными. Любая попытка выстроиться срывалась задолго до приближения конвоев, иногда за сотни миль, когда их выслеживали группы охотников-убийц. Потери подводных лодок резко упали; в июне было потеряно меньше судов, чем когда-либо с 1941 года. К концу месяца 30 процентов подводных сил в море было потеряно, что стало катастрофой. Дёниц был вынужден отозвать флот из Северной Атлантики, отправив его на второстепенные театры военных действий, пока не будет разработано какое-то решение. [19]
В конце февраля 1943 года немецкая подводная лодка U-333 была атакована Mk. III-оборудованный Веллингтон. Артиллеристы уже были в состоянии повышенной боевой готовности и сумели сбить самолет, но при падении он успел сбросить заряды вокруг лодки. Подводная лодка выжила и сообщила, что «Метокс» не предупредил о приближении и «Лей Лайт» не использовался. Самолет просто появился из темноты и сбросил серию глубинных бомб. [21] 7 марта U-156 подверглась аналогичному нападению и сообщила по рации, что, по их мнению, используется новый радар. [22]
Несмотря на раннее предупреждение о новой системе, усилиям Германии помешал один из самых эффективных способов дезинформации за всю войну. Капитан берегового командования, попавший в плен 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 используют Mk. II для первоначального обнаружения, а вместо этого использовал новый приемник, который отслеживал небольшую утечку промежуточной частоты , используемой в тюнере Metox. Он утверждал, что он может обнаружить Metox на расстоянии до 90 миль (140 км). Радар теперь включался только в последние минуты захода на посадку, чтобы проверить дальность и помочь операции Ли Лайт. [19]
Поначалу немцы скептически отнеслись к этому утверждению, но серия экспериментов в лаборатории вскоре продемонстрировала, что это действительно возможно. Затем оборудование было установлено на самолет и продемонстрировало свою 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) объяснялись превосходством Великобритании в электронике. [19]
С этого момента ложная информация стала «расцениваться как евангелие» [19] , несмотря на многочисленные доказательства обратного. Сюда вошли сообщения с лодок, которые были атакованы, когда их Metox был выключен, а также один отчет предприимчивого радиста с U-382 , который экспериментировал с визуальным дисплеем Metox и обнаружил сигналы, выходящие далеко за пределы нормального диапазона. [24] Несмотря на эти сообщения, 15 августа 1943 года всему флоту было отправлено радиосообщение с просьбой выключить «Метокс». [25]
Самым удивительным аспектом этой путаницы было то, что немцы знали о магнетроне и о том, что он использовался для новых высокочастотных радаров. Неповрежденный образец попал в руки немцев во время второго боевого применения, когда над Роттердамом в ночь со 2 на 3 февраля 1943 года был сбит Short Stirling с H2S . [26] По неизвестным причинам, возможность использования этой системы для противодействия - работы по подводным лодкам либо так и не дошли до ВМФ, либо были отвергнуты военно-морскими инженерами как невозможные. [19]
Полагая, что проблема связана с утечкой из Metox, лодки, возвращающиеся в порт, были оснащены радар-детектором Wanze для обнаружения сигналов в диапазоне от 120 до 150 см, но также имели побочный эффект: меньшую утечку сигнала, большую чувствительность и дальность действия. Несмотря на Wanze , подводные лодки продолжали тонуть, и 5 ноября 1943 года использование Wanze также было запрещено, так как считалось, что его тоже можно отследить. [27] Новая версия, Wanze G 2, еще больше уменьшила утечку сигнала, но потеряла дальность действия и не дала дальнейших улучшений. [28] «Боркум» был представлен летом 1943 года. Чувствительность между 75 и 300 см. «Боркум» все еще находился за пределами диапазона, на котором он мог обнаружить Mk. III. Боркум был гораздо менее чувствителен, чем Ванзе , но еще больше уменьшил утечку до такой степени, что командование сочло, что его можно безопасно использовать при любых обстоятельствах. Погружения продолжались. [28]
Лишь в сентябре 1943 года немецкий флот рассмотрел возможность передачи сигналов длиной 10 см. В то время Люфтваффе внедряло радар-детектор Naxos , позволяющий ночным истребителям отслеживать радары H2S. Приемник был адаптирован к новой антенне и представлен в том же месяце. Наксос обеспечивал обнаружение на очень малом расстоянии, порядка 8 километров (5 миль), [29] поэтому, даже если бы он обнаружил Mk. III у него было очень мало времени, чтобы нырнуть в безопасное место. [28] Кроме того, антенна Наксоса была хрупким устройством, и перед погружением ее приходилось снимать; командир U-625 утонул, пытаясь снять антенну. [30]
В 1944 году в «Наксос» было внесено несколько усовершенствований, в частности, новая антенна «Флиг» , которую не нужно было снимать для погружения. Fliege обеспечивал не только прием, но и разумную направленность, позволяя обеспечить начальное наведение зенитных орудий. В еще одну улучшенную антенну, Mücke , были добавлены антенны для обнаружения сигналов длиной 3 см, когда блок H2S, работающий на этой частоте, был обнаружен с бомбардировщика Королевских ВВС. Береговое командование никогда не переходило на эту частоту в больших масштабах. [28] Дальнейшие попытки понять работу британских радаров привели к выполнению миссий с высоко оснащенными подводными лодками U-406 и U-473 , обе из которых были потоплены. [31] Наксос никогда не был убедительным решением проблемы Марка III. [19]
Вскоре после появления первых III было добавлено небольшое улучшение, в результате чего появился Mark IIIA, или ARI.5153. Хотя в оснащении имелся ряд незначительных отличий, главным отличием было добавление системы Lucero . [15] Lucero представлял собой приемопередатчик , настроенный на радиомаяки и транспондеры диапазона 1,5 м , используемые для навигации и IFF Mark III . [32] Передатчик Лусеро мощностью 500 Вт периодически отправлял сигналы на частоте около 176 МГц или мог быть переключен на систему радиомаяков слепого подхода (BABS) на частоте 173,5 МГц. Когда эти сигналы принимались наземными транспондерами, транспондер отвечал собственным коротким импульсом, обычно гораздо большей мощности. Этот импульс был уловлен приемником Лусеро, усилен и отправлен на высотомер ASV или H2S. [33] Использовались две антенны, и моторизованный переключатель переключал приемник между ними каждые 4 или 5 сигналов, чтобы произвести переключение лепестков . Переключатель также включил инвертор сигналов на высотомере, так что сигналы от левой антенны вызывали отклонение влево, а не в правую сторону. В результате на указателе высоты появилось два «отсвета»; сравнивая их амплитуду, оператор РЛС мог определить направление маяка относительно носовой части самолета. [33]
Lucero использовался для обеспечения очень дальней навигации обратно на аэродромы базирования. Возвращаясь с задания, оператор радара включал устройство Лусеро и мог принимать ответы с аэродромов, находясь еще в получасе езды. [33] По мере увеличения количества радиобуев возникла серьезная проблема с перегруженностью спектра. Это привело к перемещению системы Rebecca/Eureka на 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 в H2S были внесены существенные улучшения, и они поступили в производство, включая более эффективные конструкции антенн, использование волноводов вместо коаксиальных кабелей , что улучшило мощность сигнала, стабилизацию крена для сохранения устойчивости изображения во время маневрирования самолета. дисплей «север вверх» и дисплеи с коррекцией по высоте, которые показывали расстояние до земли, а не наклонную дальность . Все это не представляло особого интереса для роли ASV, особенно модификации по дальности полета, в которых не было необходимости - из-за малых высот полета этих самолетов наклонная дальность не слишком отличалась от земной дистанции. [34]
Поскольку Береговое командование не нуждалось в этих улучшениях, H2S и ASV стали двумя отдельными линиями с появлением первой специальной системы ASV Mark IIIB. В этой версии новый элемент управления позволял оператору расширять «нулевое кольцо» по мере приближения самолета к цели, сохраняя прицел возле внешнего края дисплея, а не естественным образом приближаясь к центру дисплея. Благодаря этому пятно на дисплее стало больше, что улучшило угловое разрешение с ~ 6 ° до примерно 1,7 ° на последних 1000 футов (300 м) захода на посадку. [34] Другие изменения были незначительными; До введения регулировки диапазона высоты на более новом H2S эта регулировка выполнялась с помощью простого механического калькулятора, называемого «барабаном высоты». Поскольку в этом не было необходимости для ASV, линии дальности, использованные для этого расчета, были удалены с барабана и заменены линией с фиксированными шагами, обозначающими дальности в 1 милю (1,6 км), которые можно было использовать с BABS, не глядя на барабан. для оценки дальности до аэродрома. «Стробоскоп», небольшой сигнал, создаваемый барабанной системой дальности, который отображался на указателе высоты, больше не поддавался регулированию и вместо этого фиксировался на расстоянии 1 мили, используемом для определения времени использования Leigh Light. [34]
К 1943 году летающая лодка «Шорт Сандерленд» составляла основную часть флота Берегового командования. Они использовали ASV Mark II, антенны которого устанавливались под крыльями или по обе стороны фюзеляжа. Mark III представлял собой проблему, поскольку места в носовой и нижней частях самолета, обеспечивающие требуемый круговой обзор, нельзя было использовать из-за лодочного корпуса 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 синхронизировалось с одним приводом и во время вращения между ними переключался радиосигнал. Чтобы обеспечить покрытие в важной зоне прямо по курсу, сигнал не переключался на сканер левого борта (слева) до тех пор, пока он не прошел 15° за прямой курс, поэтому сканер правого борта (правый) покрывал угол 195°, а не 180. Сигнал обеспечивался магнетроном, поданным на сканеры по волноводу, проходящему через переднюю кромку массивного крыла «Сандерленда». [35] В ходе испытаний, проведенных в апреле 1944 года, IIIC продемонстрировал значительно улучшенные характеристики по сравнению с Mk. III в Веллингтоне и Галифаксе почти в два раза, хотя причины так и не были полностью установлены. [34]
Большие волны имеют вертикальные стороны, которые эффективно отражают радар, что приводит к ложным отражениям на дисплее. В условиях открытого моря это может привести к зашумлению дисплея, что сделает систему бесполезной. Это привело к экспериментам с «дискриминатором возврата моря», чтобы помочь отфильтровать их. [36] Дискриминатор представлял собой фильтр верхних частот , который подавлял любые низкочастотные компоненты сигнала на выходе из усилителей. Это вызвало снижение сигнала на -3 дБ ниже примерно 40 кГц. В ходе экспериментов в марте 1944 года сообщалось, что система устраняла волновые помехи при среднем состоянии моря и значительно уменьшала их при сильном волнении. Хотя это также уменьшало сигнал, возвращаемый от целей, хороший оператор мог настроить установку так, чтобы это не мешало отслеживанию. [36]
Когда Metox был впервые представлен, TRE ответил несколькими концепциями, способными его победить. Среди них был ASV Mark IIA, более мощная версия оригинального Mk. II, который также включал аттенюатор, известный как «Лисица». Оператор радара использовал Vixen для постепенного отключения сигналов передачи по мере приближения к подводной лодке, создавая впечатление, что самолет просто пролетал мимо на некотором расстоянии. Вторая идея заключалась в переходе на новую частоту, которой стал Mk. III. На испытаниях в январе 1942 года Mark III доказал свое превосходство, а Mk. IIA был исключен. [10]
Когда был представлен Mark III, его разработчики из TRE считали, что немцы быстро расширят частотную характеристику Metox, чтобы увидеть новые сигналы, и цикл повторится. Чтобы предвосхитить действия немцев, в нескольких разработках начали внедряться новые модели, которые могли быть готовы к поступлению на вооружение, 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 Марк VI и Марк VII. [37]
Лишь в октябре 1943 года экипажи британских ВВС начали замечать возвращение проблемы «исчезновения контактов», вызванной введением Наксоса. Учитывая эту неожиданную задержку в борьбе с Mark III, обе модели были весьма продвинутыми, но только в феврале 1944 года Mark VI впервые был установлен на «Веллингтонах». Даже тогда Наксос никогда не был таким эффективным, как Метокс, и, несмотря на несколько случаев побега подводных лодок с помощью Наксоса, это были исключение, и Марк III оставался наиболее широко используемой системой до конца войны. [38]
Для проекта Mark VI были представлены два типа аттенюатора. [37] Тип 53 состоял из двух проволочных колец, каждое1/4длины волн по обе стороны волновода между магнетроном и антенной. Когда кольца вращались параллельно волноводу, они не видели сигнал и никак не влияли на распространение. Когда их поворачивали перпендикулярно волноводу, они начинали резонировать и излучали сигнал, который по закону Ленца противодействовал исходному сигналу, заглушая его. Эти петли также ослабляли принимаемый сигнал, и это стало причиной перехода на магнетрон CV192 мощностью 200 кВт по сравнению с исходной версией на 40 кВт. [37] В усовершенствованном аттенюаторе Типа 58 к петлям была добавлена трубка Саттона , чтобы их можно было полностью отключать от схемы во время периода приема, позволяя полному сигналу достигать приемника. Благодаря дополнительной мощности нового магнетрона устройства Type 58 имели значительно улучшенную дальность полета по сравнению с оригинальным Mk III. [37]
Еще одним усовершенствованием стало добавление системы блокировки и следования . Было обнаружено, что операторам было трудно прочитать длинные метки на дисплее и изменить их на точный угол для управления самолетом. В Mark VIA была добавлена система переключения лепестков с двумя близко расположенными антеннами, которая могла измерять небольшую разницу в силе сигналов между ними и использовать ее для прямого управления двигателями, вращающими антенну. После включения система автоматически следовала за целью с точностью, намного лучшей, чем у людей-операторов. Система оказалась проблематичной и не была доступна до тех пор, пока базы подводных лодок на Бискайе не были заброшены после дня «Д» . [38]
Другим решением для потенциального микроволнового радар-детектора был переход на новую частоту. Это стало возможным в 1943 году, когда стали доступны первые магнетроны, работающие в 3-см Х-диапазоне . Они уже тестировались на H2S X-диапазона . Переход на диапазон 3 см дал еще одно огромное преимущество. Оптическое разрешение радиолокационной системы зависит от апертуры антенны и обратно пропорционально длине волны. В случае ASV антенна диаметром 28 дюймов (710 мм) давала луч шириной около 10°, хотя наиболее чувствительной она была вблизи центра. Сигнал с подводной лодки был возвращен, когда она находилась где-то в пределах центроплана, возможно, под углом 5 ° с каждой стороны. В результате на дисплее появилась не отчетливая точка, а дуга шириной 10° или больше. [39] Оператор знал, что подводная лодка находится недалеко от центра дуги, но другие крупные объекты на том же расстоянии также будут создавать аналогичные дуги, и они могут перекрывать дугу цели. На большом расстоянии это могут быть мили в обе стороны, а в условиях среднего и открытого моря большие волны возле подводной лодки затмят ее возвращение. Переход на 3 см увеличил ширину луча примерно до 3° и сделал дуги намного короче. Только гораздо более близкие волны могли скрыть подводную лодку, значительно увеличивая уровень волнения моря, 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 по поводу поставок единиц, построенных в Великобритании. Мк. VII не был заказан в производство в пользу аналогичных устройств X-диапазона, которые вскоре будут доступны в США. Небольшое количество устройств, 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 отражатель диаметром 36 дюймов (910 мм), предназначенный для распространения сигнала под широким вертикальным углом для освещения области как под бомбардировщиком, так и перед ним. Система ASV изменила конструкцию, уменьшив ее ширину до 28 дюймов, чтобы она поместилась под носом «Веллингтона», и изменила ее форму, чтобы меньше энергии направлялось вниз. Поскольку самолет должен был лететь на малой высоте, площадь под бомбардировщиком была относительно небольшой и ее не нужно было прикрывать. Еще одним изменением была замена коаксиального кабеля питания H2S кабелем, который шел к блоку сканера, а затем переключался на волновод и рупор на антенне. Эта модификация позже была применена к H2S Mark IIA. [42] Установки IIIC на «Сандерленде» имели отдельные и невзаимозаменяемые антенны типа 12 и 53. Их питание осуществлялось через волновод, проходящий через крыло и соединенный с магнетроном в фюзеляже. Это было объединено с блоком переключателей 205, который поочередно отправлял выходной сигнал магнетрона на два сканера при их вращении. Тип 205 состоял из блока приглушения, аналогичного системе Vixen, который поочередно приглушал один выход, а затем другой при вращении шлейфов. [18]
Система ASV/H2S состояла из четырех основных компонентов в одиннадцати комплектах. Сердцем системы был генератор сигналов типа 26, который также был известен как модулятор. Это действовало как главный тактовый сигнал системы, запуская выход магнетрона, переключая систему с передачи на прием, запуская трассировку на ЭЛТ-дисплее и выполняя другие задачи. Модулятор подключался напрямую к нескольким основным компонентам и даже через распределительную коробку. [43] Радиолокационный сигнал генерировался пиковым магнетроном CV64 мощностью 40 кВт, который входил в состав приемопередатчика TR.3159 или TR.3191 в зависимости от версии. Это подавало сигнал на антенну, а также на клистрон CV67. Магнетроны выдают немного разный выходной сигнал для каждого импульса, что затрудняет создание приемника, который мог бы соответствовать этому меняющемуся сигналу. CV67 уловил часть выходного импульса и начал резонировать на этой частоте, обеспечивая устойчивый опорный сигнал для приемника. [44]
Передатчик/Приёмник также отвечал за первую часть приёмной системы. Трубка Саттона CV43 переключала антенну с передатчика на сторону приемника системы после отправки импульсов. Отсюда он модулировался диодом CV101, одним из первых образцов твердотельной электроники военного уровня и ключевым элементом микроволновых радаров. После диода частота сигнала была снижена с ~ 3300 МГц до промежуточной частоты 13,5 МГц, которая затем передавалась обратно через самолет по коаксиальному кабелю на приемник / усилитель. [44] Приемник T.3515 или T.3516 взял промежуточную частоту 13,5 МГц и усилил ее до приемлемого уровня. Выходной сигнал был отправлен на индикаторный блок типа 162, который содержал два ЭЛТ. Если он был оборудован, приемник Lucero, TR.3190, подключался к индикатору высоты и располагался (электрически) между приемником и дисплеем. Какая из этих схем использовалась, наряду со многими другими элементами управления, была расположена на блоке переключателей. Это также потребовало использования блока управления 411, который синхронизировал и питал систему сканирования. [44]
Основным дисплеем Mark III был ЭЛТ диагональю 6 дюймов (150 мм). Когда сработал генератор сигналов, он активировал генератор временной развертки, который вытащил электронный луч наружу от центра дисплея к внешнему краю за то же время, что и максимальный возврат от радара при текущей настройке дальности. Когда система была настроена на типичный диапазон 30 миль (48 км), сигналам радара потребовалось бы 30 миль / 186 282 миль в секунду = 0,00016 секунды, чтобы пройти 30 миль, и столько же, чтобы пройти обратно. При этой настройке временная развертка провела луч по лицу за 0,00032 секунды или 320 микросекунд. Систему можно было настроить на сканирование на расстоянии 10, 30 или 50 миль, и она имела отдельный режим для использования Lucero на большие расстояния, который отображал сигналы в диапазоне от 50 до 100 миль (от 80 до 161 км). [44] Вторая система вращала отклоняющую траверсу ЭЛТ , синхронизируя ее со сканером с помощью магнитной пластины . Это означало, что линия, рисуемая базой времени, вращалась вокруг экрана. Когда цель возвращала сигнал, луч увеличивался. Регулируя яркость дисплея, оператор мог настроить его так, чтобы цели отображались в виде ярких пятен, в то время как остальная часть сигнала была приглушена и стала невидимой. Оператору приходилось постоянно настраивать систему так, чтобы она не слишком сильно отключалась и делала невидимой реальную отдачу. [45]
Поскольку ширина луча антенны составляла около 10°, цель отображалась на дисплее не как одно пятно, а как вытянутая дуга. Теоретически ширина этой дуги составляла более 10°, поскольку отраженный сигнал можно было увидеть, когда антенна находилась по обе стороны от нее, но на практике дуга имела тенденцию быть, возможно, вдвое меньше, поскольку уровень сигнала на краях луча был ниже. . Это не повлияло на точность системы во время первоначального захода на посадку, поскольку подводная лодка находилась где-то около середины дуги, а когда она находилась недалеко от внешней части дисплея, она могла иметь ширину в дюйм, и оператор мог легко определить местоположение. приблизительный центр. Однако по мере приближения самолета к цели возвратный сигнал перемещался к центру дисплея, где он становился все меньше, что затрудняло оценку центра. Было подсчитано, что средняя точность определения курса на близком расстоянии составляла всего 6°. В более поздних версиях эту проблему можно решить, настроив устройство так, чтобы оно выталкивало ближайшие возвратные сигналы к краям дисплея, используя элемент управления, изначально предназначенный для обратного действия в настройках H2S. [7]
На дисплее также были элементы управления на блоке переключателей для отображения «стробоскопа» с фиксированной задержкой. Это приводило к появлению пятна через определенное время после начала трассировки, а при вращении дисплея на нем образовывался круг. Это использовалось оператором для точного измерения дальности до выбранной цели, которая отображалась на переключателе при вращении барабана дальности. Как и H2S, дисплеи ASV также имели возможность отображать сплошную линию, идущую от середины к краю, которая обозначала траекторию полета самолета. При использовании H2S эта функция использовалась, потому что вторая система поворачивала весь дисплей так, чтобы север всегда был вверху, как на карте, поэтому было полезно иметь возможность видеть траекторию полета на дисплее. На самолетах Берегового командования отсутствовала эта система, вероятно, из-за нехватки компасов для дальнего чтения, которые передавали эту информацию на дисплей. Эта линия указания курса обычно не использовалась в ASV, и соответствующий блок управления типа 218 не использовался. [46] Был дополнительный ЭЛТ диаметром 2,5 дюйма (64 мм), известный как высота трубки. В нем не было системы поворота дисплея с помощью антенны, и линия всегда рисовалась вертикально вверх по дисплею. [42] Сигналы приёмника не привели к увеличению яркости луча, а вместо этого отклонили его вправо, в результате чего появилось пятно. По этому дисплею можно перемещать стробоскоп, подобный тому, что на PPI. [46]
Как следует из названия, основной целью измерительной трубки было измерение высоты. Оператор H2S перемещал стробоскоп на первую крупную вспышку на дисплее, что было вызвано сигналами, отражающимися от земли и улавливаемыми боковыми лепестками антенны . Это было не так полезно в роли ASV, где полеты на малой высоте позволяли легко измерить высоту визуально. В ASV высота трубки использовалась в основном с Лусеро для отслеживания маяков. [47] Отдельный блок переключателей типа 207 содержал большую часть элементов управления для выбора диапазона и режима. Он также включал Range Drum, простой механический калькулятор. Здесь располагались механические дисплеи для стробоскопов дальности и высоты: дальность указывалась вращением барабана, а высота - указателем в форме стрелки, перемещающимся вверх и вниз по левой стороне дисплея. Радар измеряет наклонную дальность до цели, а не ее расстояние, измеренное над землей. Считав серию линий на барабане высоты в том месте, где одна из линий пересекала кончик стрелки высоты, оператор мог определить расстояние до цели с земли. [48] Эта функция мало пригодилась в роли ASV, где полет на малой высоте означал, что наклонная дальность была аналогична наземной дальности, и позже была модифицирована для использования в основном с системой BABS. [49]
.jpg/1280px-IMG_2718_(9125829780).jpg)
Когда распределительная коробка выбирала Лусеро, дисплей высоты отключал основной сигнал и подключался к антеннам Лусеро. Приемных антенн было две, по одной с каждой стороны самолета. Моторизованный переключатель быстро переключался между двумя антеннами. Один из двух также был отправлен через электрический инвертор. При усилении и отправке на дисплей появлялись две точки, по одной с каждой стороны от вертикальной базовой линии. Более длинная точка была более точно совмещена с транспондером на земле, поэтому, повернувшись в сторону более длинной точки, можно было направить самолет к ней. [33]
Эффективность операций берегового командования была важной областью оперативных исследований на протяжении всей войны, и Mark III неоднократно подвергался испытаниям как в своих собственных характеристиках, так и в сопоставлении с другими радиолокационными системами. [41] В своей первой заметной серии испытаний прототип Mark III был испытан против мощного Mk. IIA и экспериментальная система, работающая на расстоянии 50 см. Мк. IIA продемонстрировала надежное обнаружение полностью надводной подводной лодки на расстоянии 14 миль (23 км) на высоте 1500 футов, 11 миль (18 км) на высоте 1000 футов и 7 миль (11 км) на высоте 500 футов. По сравнению с подводной лодкой, дифферентированной так, чтобы палуба была ближе к по ватерлинии дальность полета составляла 7 миль на высоте 1500 футов, 6 миль на высоте 1000 футов и 4 мили (6,4 км) на высоте 500 футов. Минимальная дальность варьировалась от трех до одной мили. [9]
Прототип Mark III, называемый в отчете 10 cm ASV, показал гораздо лучшие результаты. Большие конвои можно было обнаружить на расстоянии до 40 миль (64 км) при полете на высоте 500 футов, а это означало, что корабли находились значительно ниже радиолокационного горизонта, а самолет был для них невидим. Другие самолеты можно было надежно увидеть на расстоянии 10 миль (16 км), и оператор мог приблизительно оценить направление их движения. Надежная максимальная дальность поражения полностью надводной подводной лодки составляла 12 миль на высоте 500 футов и 10 миль на высоте 250 футов. Именно эти испытания убедили Береговое командование выбрать Mark III в качестве основной системы. [10]
В ноябре 1944 года аналогичные сравнения были проведены между Mark III и Mark VI, а затем сравнены с более ранними испытаниями Mark VII, проведенными в августе того же года. Используя в качестве цели остров Грассхольм у побережья Уэльса, Mk. III обеспечивал среднюю дальность обнаружения 23,5 мили (37,8 км), а Mk. Более мощные сигналы VI значительно улучшили этот показатель до 38,5 миль (62,0 км), а Mk. Более слабый вариант VII мощностью 25 кВт продемонстрировал максимум около 35 миль (56 км). Мк. III, по оценкам, обнаружил подводную лодку сбоку на расстоянии 22 миль (35 км), а для Mk. VI и всего 18 миль (29 км) для Mk. VII. Дальность поражения встречных целей составляла 10,5 миль (16,9 км), 20,5 миль (33,0 км) и 10 миль (16 км) соответственно. [50]