Gee-H , иногда пишется GH или GEE-H , была радионавигационной системой, разработанной Великобританией во время Второй мировой войны для помощи бомбардировочному командованию Королевских ВВС . Название относится к использованию системой более раннего оборудования Gee , а также к использованию ею «принципа H» или «принципа двойного диапазона» определения местоположения. [1] Ее официальное название было AMES Type 100 .
Gee-H использовалась для замены системы бомбардировки Oboe , которая работала по схожим принципам. Измеряя и удерживая фиксированное расстояние до радиостанции, бомбардировщик мог перемещаться по дуге в небе. Бомбы сбрасывались, когда они достигали заданного расстояния от второй станции. Главное различие между Oboe и Gee-H заключалось в расположении оборудования; Oboe использовал большие дисплеи на наземных станциях для проведения очень точных измерений, но мог направлять только один самолет за раз. Gee-H использовал гораздо меньшие системы на самолетах и, хотя был несколько менее точным, мог направлять до восьмидесяти самолетов одновременно.
Gee-H поступил на вооружение в октябре 1943 года и впервые успешно использовался в ноябре против сталелитейного завода Mannesmann в Дюссельдорфе в ночь с 1 на 2 ноября, когда около половины установок вышли из строя, оставив только 15 самолетов для бомбардировки завода. Gee-H использовался на протяжении всей войны, хотя и подвергался значительному глушению со стороны немцев. Он также оставался стандартным приспособлением послевоенных самолетов Королевских ВВС, таких как English Electric Canberra . Gee-H был адаптирован RCA в американскую военную систему SHORAN с улучшенной точностью. Та же основная концепция широко используется и сегодня в качестве гражданской системы DME .
Определение вашего местоположения в двумерном пространстве требует двух измерений угла или дальности — два измерения угла, два измерения расстояния или одно измерение угла и одно расстояние. Ранняя радионавигация обычно основывалась на двух измерениях угла с помощью радиопеленгаторов , но они были точны только до нескольких градусов и обеспечивали точность порядка десятков миль. Разработка систем на основе дальности должна была ждать, пока не стало возможным изобретение точного измерения времени радиосигналов, что стало результатом развития радара . [2]
Люфтваффе стали пионерами в использовании дальномерных радионавигационных систем с их системой Y-Gerät в 1941 году . Y-Gerät использовал луч типа Книккебейна для управления бомбардировщиком в правильном направлении и бортовой транспондер для измерения расстояния. Специальный сигнал периодически посылался с наземной станции, и при приеме транспондер отправлял ответный импульс с известной задержкой. Наземный оператор использовал осциллограф для измерения времени между трансляцией и приемом и определял дальность способом, аналогичным обычным радиолокационным системам. Затем он передавал эту информацию бомбардировщику голосом, сообщая им, когда сбрасывать бомбы. [3]
Недостатком системы навигации лучевого типа является то, что лучи не могут быть идеально сфокусированы и на практике имеют веерообразную форму, расширяясь с расстоянием от вещателя, точность падает с дальностью. [4] Измерения расстояния зависят только от точности оборудования и не зависят от дальности. Это означает, что их точность составляет фиксированный процент от измерения и, следовательно, линейна с дальностью. Можно использовать два измерения для определения местоположения , но такие системы, как правило, трудно использовать, так как они требуют двух измерений дальности, которые должны быть сделаны в быстрой последовательности, пока самолет движется. [5]
Министерство авиации разработало систему измерения расстояния, известную как Oboe , которая впервые начала поступать в Pathfinder Force в конце 1941 года и была экспериментально использована в 1942 году. Oboe избежал проблем с двумя измерениями расстояния, используя только одно за раз. Перед миссией измерялось расстояние от одной из станций Oboe до цели, и дуга этого радиуса рисовалась на обычной навигационной карте. Например, для атаки на цель в Дюссельдорфе расстояние между станцией Oboe около Вальмера и целью составляло около 235 миль (378 км); дуга с радиусом 235 миль (378 км) вокруг станции рисовалась, проходя через Дюссельдорф. [6] Теперь рассчитывался «диапазон» сбрасываемых бомб, расстояние между точкой, где сбрасываются бомбы, и точкой, в которую они попадают. Для миссий на высоте около 20 000 футов (6 100 м) дальность полета обычно составляет порядка 1,5 миль (2,4 км) для высокоскоростного самолета, такого как de Havilland Mosquito . Планировщики рассчитывали место вдоль дуги, где бомбы должны были быть сброшены, чтобы поразить цель. Этот расчет, выполняемый на земле, мог быть настолько трудоемким, насколько это требовалось, учитывая ветер, атмосферное давление и даже крошечную центробежную силу, создаваемую самолетом, следующим по кривой радиусом 235 миль (378 км). [6]
Во время вылета экипаж бомбардировщика должен был лететь к одному концу дуги, используя любые средства навигации, включая навигационное счисление . Когда они приближались к месту, транспондер включался, и станция «Гобой» измеряла расстояние. Затем эта «кошачья» станция посылала тональный радиосигнал из точек или тире, позволяя пилоту корректировать траекторию, чтобы она находилась на нужном расстоянии, где передача была бы ровным тоном, «равносигналом». [6] Операторы следили за положением самолета, посылая корректирующие сигналы по мере необходимости, чтобы пилот мог корректировать траекторию вдоль дуги.
Вторая станция также измеряла расстояние до бомбардировщика. Эта станция была оснащена значением дальности бомбы, рассчитанным ранее, и использовала его для расчета расстояния между своей станцией и бомбардировщиком в точке, где должны были быть сброшены бомбы. Когда эта станция- мышь видела, что бомбардировщик приближается к точке сброса, она посылала сигналы азбуки Морзе , чтобы сообщить пилоту, что точка сброса приближается. В нужный момент она посылала еще один сигнал азбуки Морзе, который автоматически сбрасывал бомбы. [6]
Главным ограничением Oboe было то, что его мог использовать только один самолет за раз. Поскольку бомбардировщику требовалось около десяти минут, чтобы выйти на дугу, эта задержка означала, что систему нельзя было использовать для большого налета с последовательными самолетами. Oboe использовался для наведения самолетов- целеуказателей следопытов, давая бомбардировщикам основных сил точную точку прицеливания в любую погоду. Oboe иногда использовался для атак на точные цели одним или небольшим количеством самолетов, сбрасываемых один за другим. На испытаниях Oboe демонстрировал точность, превышающую точность оптических бомбовых прицелов днем при хорошей погоде. [7]
Oboe был ограничен одним самолетом, потому что бортовой транспондер посылал импульсы каждый раз, когда наземные станции запрашивали их. Если более одного самолета включали свой транспондер, наземные станции начинали получать несколько ответных импульсов на каждый запрос, без возможности различить их. Одним из решений этой проблемы является отправка каждой станцией Oboe немного отличающегося сигнала, обычно путем изменения огибающей сигнала , который она транслирует на самолет. Похожие станции с различными модификациями сигнала могут быть расположены вокруг Великобритании, так что все они будут видны самолету над Германией. Самолет, включивший свой транспондер, будет принимать и ретранслировать сигналы от всех них. Хотя все наземные станции будут принимать все сигналы, они могут выбирать свои собственные, ища свой уникальный сигнал. Это изменение позволяет многим станциям Oboe работать одновременно, хотя это не улучшает ситуацию, если более одного самолета включают свой транспондер. Перестановка передатчиков и приемников , так что приемник находится на самолете, а передатчик на земле, означает, что каждый самолет генерирует разный шаблон сигнала, и операторы на самолете могут искать свой собственный сигнал и игнорировать другие. Любое количество самолетов может использовать одну и ту же станцию одновременно. Пока наземная станция оборудована для быстрого переключения сигналов, а самолеты не запрашивают слишком часто, вероятность того, что более одного самолета запросят станцию в одно и то же время, мала. Это основная концепция Gee-H. [8]
Первой радионавигационной системой, эксплуатируемой Бомбардировочным командованием, была Gee . Она работала, посылая два импульса известного времени с наземных станций, которые принимались самолетом и считывались на осциллографе. Время между передачами не было фиксированным и менялось от станции к станции, поэтому оборудование в бомбардировщике имело систему, которая позволяла ему подстраиваться под это. [9] Приемник имел локальный генератор, который обеспечивал генератор временной базы , который можно было настраивать. Когда приемник был включен впервые, импульсы с наземной станции перемещались по дисплею, потому что две временные базы не были синхронизированы. Затем оператор настраивал свой генератор до тех пор, пока импульсы не переставали перемещаться, что означало, что локальный генератор теперь был на той же частоте импульсов, что и на наземной станции. Приемник имел две системы этого типа, что позволяло оператору принимать сигналы с двух станций и легко сравнивать их и проводить одновременные измерения. [9]
Чтобы быстро развернуть новую конструкцию, было решено использовать как можно больше оборудования Gee. Gee уже включал дисплей осциллографа и блок приемника, поэтому все, что было нужно, это блок вещателя, который запускал бы приемопередатчик наземной станции. Он был разработан для работы на тех же частотах, что и Gee, так что можно было использовать существующее оборудование приемника и дисплея в бомбардировщиках. [5] Новый передатчик посылал импульсы примерно 100 раз в секунду. Синхронизация импульсов была слегка опережающей или отстающей от 100 в секунду. Это означало, что у каждого самолета была немного разная синхронизация. Тот же сигнал также посылался на блок дисплея Gee, чтобы запустить перемещение луча дисплея по поверхности дисплея, вместо использования вручную настроенного генератора Gee. Таким образом, полученные сигналы, которые не имели одинаковой синхронизации между импульсами, казались движущимися в одну или другую сторону, как расстроенный Gee. Только сигналы, исходящие от собственного передатчика самолета, выстраивались на дисплее и оставались неподвижными. Эта преднамеренная корректировка времени была известна как «джиттеринг». [5]
Задержка от оригинального Gee все еще использовалась; навигатор сначала устанавливал задержку верхнего следа на дисплее Gee на известную цифру, которая соответствовала радиусу дуги, по которой они хотели лететь. Это перемещало «отметку» от локального передатчика вдоль лицевой стороны дисплея. Полученные сигналы затем инвертировались и отправлялись на дисплей. Затем навигатор мог направить пилота на правильный путь, давая указания, пока верхняя и нижняя отметки не совпадали. То же самое было сделано для второго канала, установив его на вычисленное расстояние, где должны были быть сброшены бомбы. Поскольку они оставались на одном и том же расстоянии от одной станции, оператору оставалось только периодически проверять это, наблюдая за постоянно движущимся нижним следом, пока активная отметка медленно двигалась вдоль дисплея к отметке таймера, пока они не перекрывались и бомбы не были сброшены. [10]
Время, необходимое трансиверу для получения импульса, отправки ответа и возврата в состояние приема, составляло около 100 микросекунд. При тактовой частоте импульсов около 100 в секунду трансивер был бы занят в течение 10 мс из каждой секунды, отвечая на сигналы от любого самолета. Это оставило бы 990 мс свободными для ответа другим самолетам, что дало бы теоретическую емкость в 100 самолетов. На практике из-за «джиттера» около 70-80 самолетов могли бы использовать станцию одновременно. [10]
Система имела дополнительное преимущество в том, что каждый самолет выбирал свое время, что затрудняло глушение. С большинством импульсных навигационных систем, таких как Gee и Y-Gerät, сравнительно легко заглушить систему, просто посылая дополнительные импульсы на той же частоте, загромождая дисплей и сильно затрудняя оператору чтение сигнала. Британцы использовали эту технику с большим успехом против Y-Gerät, а немцы ответили тем же против Gee. К концу войны Gee был в целом бесполезен для бомбардировки и использовался в основном как навигационное средство при возвращении в Англию. [11]
В случае Gee-H каждый самолет имел уникальное время; чтобы заглушить приемник, глушитель также должен был иметь похожее время. Поскольку один сигнал мог использоваться десятками самолетов, понадобились бы десятки глушителей, настроенных на немного разное время. Поскольку также были десятки приемопередатчиков, много неиспользуемых ложных сигналов, масштаб проблемы глушения был значительно хуже. [11] Поскольку система Gee-H использовала оборудование Gee, отключение передатчика запроса превращало ее обратно в обычный блок Gee. В типичной миссии набор использовался для Gee при выходе из Англии и формировании в поток бомбардировщиков , для Gee-H во время миссии и обратно для Gee на обратном рейсе для поиска его авиабазы. Поскольку Gee можно было напрямую прочитать на карте, он был чрезвычайно полезен для общей навигации, в то время как Gee-H фактически использовался только для навигации в одно место. [11]
Основная ошибка Gee-H была вызвана использованием оборудования Gee; использование более высокой частоты позволило бы получить более узкую огибающую, что позволило бы более точные измерения времени и, таким образом, повысить точность. Поскольку система использовала небольшой осциллограф Gee для измерений, она не имела той же визуальной точности, что и Oboe, который использовал 12-дюймовые осциллографы, разработанные специально для этой цели. Gee-H достигал точности около 150 ярдов (140 м) на расстоянии 300 миль (480 км), в то время как Oboe был хорош примерно до 50 ярдов (46 м). Как и все системы на основе VHF и UHF, Gee-H был ограничен расстояниями, выходящими за пределы прямой видимости , в этом случае ограничивая его примерно до 300 миль (480 км). [5]
Gee-H использовался в операции Glimmer , отвлекающей «атаке» во время операции Overlord , которая отвлекла немецкую оборону в Кале, в то время как настоящий флот вторжения находился в 200 милях (320 км) в Нормандии. Бомбардировщики 218-й эскадрильи , оснащенные Gee-H, летели низко, двигаясь по узким кругам, сбрасывая Window (отражательные снаряды) над небольшими кораблями, оснащенными радиолокационными ответчиками, чтобы обмануть немецкие радары, думая, что они являются основным флотом вторжения. [12]