IFF Mark II была первой оперативной системой опознавания «свой-чужой» . Она была разработана Королевскими военно-воздушными силами как раз перед началом Второй мировой войны . После короткого пробега прототипа Mark I , использовавшегося экспериментально в 1939 году, Mark II начал широко применяться в конце битвы за Британию в конце 1940 года. Она оставалась в эксплуатации до 1943 года, когда ее начали заменять стандартизированной IFF Mark III , которая использовалась всеми самолетами союзников еще долгое время после окончания войны.
Mark I была простой системой, которая усиливала сигналы британских радарных систем Chain Home , заставляя «отметку» самолета расширяться на дисплее радара , идентифицируя самолет как дружественный. У Mark I была проблема, заключавшаяся в том, что усиление приходилось регулировать в полете, чтобы оно работало; в полевых условиях оно было правильным только половину времени. Другая проблема заключалась в том, что оно было чувствительно только к одной частоте и его приходилось вручную настраивать на разные радиолокационные станции. В 1939 году единственным интересующим радаром был Chain Home, который работал на ограниченном наборе частот, но новые радары уже поступали на вооружение, и количество частот начало увеличиваться.
Mark II решил обе эти проблемы. Автоматическая регулировка усиления устранила необходимость регулировки усиления, что значительно повысило вероятность правильной работы устройства при опросе. Для работы со многими типами радаров сложная система моторизованных шестеренок и кулачков постоянно сдвигала частоту через три широких диапазона, сканируя каждый каждые несколько секунд. Эти изменения автоматизировали работу устройства и впервые сделали его по-настоящему полезным; ранее операторы не могли быть уверены, была ли точка вражеским самолетом или дружественным с плохо настроенной системой опознавания «свой-чужой». Первоначально заказанная в 1939 году, установка была отложена во время битвы за Британию, и система стала широко использоваться с конца 1940 года.
Хотя выбор частот Mark II покрывал ранний период войны, к 1942 году использовалось так много радаров, что был введен ряд подверсий для покрытия определенных комбинаций радаров. Внедрение новых радаров на основе резонаторного магнетрона требовало различных частот, к которым система не была легко адаптирована. Это привело к появлению Mark III, который работал на одной частоте, которую можно было использовать с любым радаром; это также устранило необходимость в сложной системе передач и кулачков. Mark III начал поступать на вооружение в 1943 году и быстро заменил Mark II.
До того, как системы Chain Home (CH) начали развертываться, Роберт Уатт рассматривал проблему идентификации дружественных самолетов на дисплее радара . Он подал первые патенты на такие системы в 1935 и 1936 годах. [1] [2] [3]
В 1938 году исследователи из исследовательского центра радиолокационных исследований Bawdsey Manor начали работать с первой из концепций Уотта. Это была простая система «отражателя», состоящая из набора дипольных антенн , которые были настроены на резонанс на частоте радаров CH. Когда импульс от радара попадал на них, они резонировали в течение короткого периода и вызывали дополнительный сигнал, принимаемый станцией. Антенны были подключены к моторизованному переключателю, который периодически закорачивал антенну и отменял трансляцию, заставляя сигнал включаться и выключаться. На дисплее CH это приводило к тому, что «отметка» периодически удлинялась и сжималась. Система оказалась крайне ненадежной; она работала только тогда, когда самолет находился в определенных местах и летел в определенных направлениях. [1]
Всегда подозревали, что эта система будет малопригодна на практике. Когда это оказалось так, Королевские военно-воздушные силы (RAF) ввели другую систему, которая состояла из набора станций слежения, использующих HF/DF радиопеленгаторы . Стандартные самолетные радиостанции были модифицированы для отправки тона 1 кГц в течение 14 секунд каждую минуту, что давало станциям слежения достаточно времени для измерения пеленга самолета. Несколько таких станций были назначены на каждый сектор системы ПВО и отправляли свои измерения на станцию построения диаграммы направленности в штабе сектора. Там они использовали триангуляцию для определения местоположения самолета. [4]
Система, известная как « пип-сквик », работала, но была очень трудоемкой, требуя операторов на нескольких станциях и на планшетах в штаб-квартирах секторов. [4] Требовалось больше операторов для объединения информации из системы «пип-сквик» с информацией из радиолокационных систем, чтобы обеспечить единый вид на воздушное пространство. Это также означало, что пилоты постоянно прерывались во время разговоров со своими наземными диспетчерами. Была необходима система, которая работала бы напрямую с радаром. [5]
В поисках максимально простой системы исследователи Бодси начали работать с регенеративным приемником . Идея регенерации заключается в усилении радиосигнала и отправке его в LC-контур или «резервуар», который резонирует на выбранной частоте. Небольшая часть выходного сигнала резервуара отправляется обратно на вход усилителя, вызывая обратную связь , которая значительно усиливает сигнал. Пока входной сигнал относительно постоянен, как сигналы кода Морзе , одна вакуумная лампа может обеспечить значительное усиление. [6]
Одна из проблем с регенерацией заключается в том, что если обратная связь слишком сильна, сигнал будет расти до точки, где он начнет транслироваться обратно из антенны и вызывать помехи на других приемниках. [6] В случае системы IFF это именно то, что было нужно. Когда сигнал радара был получен, и усиление было правильно отрегулировано, сигнал рос до тех пор, пока он не превратил систему из приемника в передатчик. Уровни сигнала были все еще малы, но приемники в радарных системах были чрезвычайно чувствительны, и сигнал от трансивера был больше, чем тот, который обычно принимался бы при отражении только исходного импульса радара. [7]
Этот дополнительный сигнал мог бы привести к тому, что отметка самолета на экране радара внезапно стала бы намного больше. Поскольку было бы трудно отличить полученный больший сигнал от IFF от возврата большего самолета или формирования без IFF, схема была подключена к моторизованному переключателю, который быстро отключал и снова подключал приемник, заставляя отметку колебаться на дисплее радара. [7] Переключатель на панели управления кабины позволял управлять шаблоном; одна настройка отправляла обратно 15 -микросекундные (мкс) импульсы, вторая настройка отправляла 40-микросекундные импульсы, а последняя настройка переключалась между ними с каждым полученным импульсом. [8]
Было два основных недостатка конструкции. Одним из них было то, что пилот должен был тщательно настраивать управление обратной связью; если оно было слишком низким, система не создавала выходной сигнал, и радиолокационная станция ничего не принимала, а если оно было слишком высоким, схема усиливала свой собственный электронный шум и выдавала случайные сигналы, известные как « сквиттер », в широком диапазоне частот. [9] Это вызывало значительные помехи на большой площади и было серьезной проблемой для операторов радаров. [10] Было слишком легко забыть отрегулировать усиление во время полета, особенно в одноместных истребителях, и было подсчитано, что полезный сигнал возвращался только примерно в 50 процентах случаев. [7]
Другая проблема заключалась в том, что станции CH работали на небольшом, но четком наборе частот, и система работала только на одной частоте за раз. Самолет на типичном профиле миссии мог быть виден только одной станции CH, или, возможно, двум или трем в своей рабочей зоне. Чтобы решить эту проблему, на панели кабины пилота была карточка с частотами местных станций CH, которые пилот должен был настраивать по мере перемещения. Пилоты часто забывали это делать, и если они терялись или сбивались с курса, они не знали, на какую частоту настраиваться, или ближайшая станция могла вообще не быть на карточке. [7]
Mark I использовался только в экспериментальных целях. Тридцать комплектов были изготовлены вручную в AMES , а заказ на 1000 был размещен у Ferranti в сентябре 1939 года. [8]
Помимо эксплуатационных проблем с Mark I, более серьезной проблемой было растущее количество новых радиолокационных систем, которые были развернуты. Даже когда Mark I проходил испытания, RAF, Королевский флот и британская армия внедряли новые системы, охватывающие широкий диапазон частот от 200 МГц систем RAF, используемых на ночных истребителях и Chain Home Low, до 75 МГц армейских радаров наведения орудий и далее до CH на 20–30 МГц. Попытка вручную настроить их была бы непрактичной и невозможной, если бы самолет был виден более чем одному радару, что все чаще случалось. [11]
Решение уже разрабатывалось в начале 1939 года, похожее на Mark I, но использующее настроенные схемы, чувствительные ко многим радиолокационным установкам. Оно использовало «сложную систему кулачков, шестеренок и женевских механизмов » для переключения между диапазонами путем подключения к генераторам, охватывающим диапазон, а затем использовало моторизованный настроечный конденсатор для сканирования диапазона частот в пределах этого диапазона. [1] [a] Чтобы гарантировать, что сигнал имеет нужную силу и не вызывает помех, была добавлена автоматическая регулировка усиления . Эти изменения устранили необходимость настройки или регулировки усиления в полете, значительно повысив вероятность того, что он правильно отреагирует на радар. Для поддержания его правильной работы требовались только периодические регулировки на земле. [11]
Заказ на 1000 комплектов был отправлен Ferranti в октябре 1939 года, и они закончили первые 100 комплектов к ноябрю. Быстрое расширение RAF не позволило значительной части их сил быть оснащенными к моменту битвы за Британию в середине 1940 года. В любом случае, действие происходило в основном над южной Англией, где IFF не был бы очень полезен, поскольку станции CH были расположены вдоль побережья и могли видеть истребители, только если они находились над Ла-Маншем . Не было никакой острой необходимости в установке систем, и pip-squeak продолжали использоваться во время битвы. [7]
Отсутствие IFF привело к проблемам, включая дружественный огонь ; битва при Баркинг-Крик в сентябре 1939 года не произошла бы, если бы IFF была установлена. Это также означало, что вражеские самолеты не могли быть идентифицированы, если они находились близко к известным самолетам RAF. В июле 1940 года немцы начали пользоваться этим, вставляя свои бомбардировщики в формирования бомбардировщиков RAF, возвращавшихся с ночных миссий над Европой. Для наземных операторов это казалось еще одним самолетом RAF, и как только они пересекали побережье, не было возможности отслеживать их. Даже если один из редких наборов Mark I был доступен, ненадежность их сигналов мешала диспетчерам доверять ему. [7]
Когда Битва за Британию закончилась, Mark II быстро устанавливался на самолеты Королевских ВВС. Его установка на Supermarine Spitfire потребовала двух проволочных антенн на хвосте, что снизило максимальную скорость на 2 мили в час (3,2 км/ч) и добавило 40 фунтов (18 кг) веса. Pip-squeak все еще использовался для областей над сушей, где CH не покрывал, а также в качестве аварийной системы наведения. [7] Mark II также нашел применение на кораблях Королевского флота, где он производился как Type 252, чтобы корабли могли идентифицировать друг друга с помощью радара. [13]
В ноябре 1940 года в США в рамках миссии Тизарда был доставлен комплект Mark II . Американские исследователи уже работали над собственной системой IFF некоторой сложности. Они осознали важность использования общей системы IFF и в начале 1941 года решили установить Mark II на своих самолетах. [13] Производство было начато компанией Philco с заказом на 18 000 комплектов под названием SCR-535 в июле 1942 года. Система никогда не была полностью надежной. [11]
Изобилие радаров, приведшее к Mark II, продолжалось, и к 1942 году существовало почти дюжина подтипов Mark II, охватывающих наборы частот. Некоторые, как IIIN, были настроены на радары, обычно используемые ВМФ, в то время как другие, как IIIG, на те, которые использовались наземными радарами в армии и ВВС. Ни одно подразделение не могло ответить на них всех. Чтобы усугубить проблему, резонаторный магнетрон созрел, и новое поколение радаров, работающих в микроволновом диапазоне, собиралось поступить на вооружение, используя частоты, на которых приемники IFF не могли работать. [14]
В 1940 году английский инженер Фредди Уильямс рассмотрел эту проблему и предложил перевести все операции IFF на одну частоту. Вместо того, чтобы отвечать на частоте радара и, таким образом, смешивать их с сигналом в приемнике, отдельный блок будет передавать импульсы «запроса» синхронно с импульсами радара, а полученные сигналы будут усиливаться независимо, а затем смешиваться с сигналами радара на дисплее. Это значительно упростило бортовое оборудование, поскольку оно работало на одной частоте, устраняя сложную многодиапазонную систему. Единственным недостатком было то, что на радиолокационных станциях требовался второй передатчик. [1]
Производство IFF Mark III началось в Ferranti и было быстро подхвачено в США компанией Hazeltine . [15] Она оставалась основной системой IFF союзников до конца войны; общая частота 176 МГц использовалась в течение многих лет после этого. [14]