IFF Mark III , также известная как ARI.5025 в Великобритании или SCR.595 в США, была стандартной системой опознавания «свой-чужой» (IFF) союзных войск с 1943 года и до окончания Второй мировой войны . Она широко использовалась самолетами, кораблями и подводными лодками, а также в различных адаптациях для второстепенных целей, таких как поиск и спасение . 500 единиц были также поставлены Советскому Союзу во время войны.
Mark III заменил более ранний Mark II , который находился в эксплуатации с 1940 года. Mark II имел антенну, которая принимала сигналы от радиолокационных систем, усиливала их и возвращала обратно. Это приводило к тому, что отметка на дисплее радара становилась больше, указывая на дружественный самолет. Поскольку количество радиолокационных систем на разных частотах увеличивалось в середине войны, то же самое приходилось делать и с моделями Mark II. Самолеты никогда не могли быть уверены, что их IFF отреагирует на радары, над которыми они пролетали.
Фредди Уильямс предложил использовать одну отдельную частоту для IFF еще в 1940 году, но в то время проблема не стала острой. Внедрение микроволновых радаров на основе резонаторного магнетрона стало основным стимулом для принятия этого решения, поскольку Mark II не мог быть легко адаптирован для реагирования на этих частотах. В 1942 году для этой роли был выбран новый диапазон частот между 157 и 187 МГц, чуть ниже большинства радаров VHF . Единственным недостатком этой конструкции было то, что сам радар больше не обеспечивал сигнал запуска для транспондера, поэтому на радиолокационных станциях требовались отдельные передатчик и приемник.
Mark III начал заменять Mark II в 1942 и 1943 годах, в довольно длительный период переключения. Он также использовался в качестве основы для нескольких других систем транспондеров, таких как Walter и Rebecca/Eureka , которые позволяли соответствующим образом оборудованным самолетам наводиться на места на земле. Они нашли применение для выброски парашютистов и поставок в Европе, обнаружения сбитых самолетов и других целей. Было опробовано несколько новых конструкций IFF, но ни одна из них не давала достаточно преимуществ, чтобы оправдать переключение. Mark III был заменен IFF Mark X в течение длительного времени, начиная с 1952 года.
IFF Mark I была первой системой IFF, которая была экспериментально использована, с небольшим количеством единиц, установленных в 1939 году. Mark I была простой системой, которая слушала сигналы в 5-метровом диапазоне, используемом радарами Chain Home , и отвечала, посылая короткий импульс на той же частоте. На станции Chain Home этот сигнал принимался немного позже отражения собственного сигнала вещания станции и был более мощным. Результатом было то, что отметка самолета на дисплее радара становилась больше и растягивалась. Такая же отметка появлялась, если радар отслеживал группу целей в строю, поэтому транспондер также имел моторизованный переключатель, который включал и выключал сигнал, заставляя отметку колебаться на дисплее Chain Home. Mark I использовалась только экспериментально, всего было выполнено около 50 наборов. [1]
Проблема с Mark I заключалась в том, что он работал только на частоте Chain Home 23 МГц. К 1939 году уже было представлено несколько других радаров, которые работали на других частотах, в частности, 75 МГц, используемая радаром GL Mk. I, и 43 МГц, используемая радаром Type 79 Королевского флота . Чтобы решить эту проблему, в октябре 1939 года началась разработка IFF Mark II, и первые устройства были доступны в начале 1940 года. [2] Он использовал сложную механическую систему для выбора среди нескольких отдельных радиотюнеров и сканирования диапазона частот каждого из них, гарантируя, что он услышит сигнал радара от любой из систем, находящихся в эксплуатации, в какой-то момент 10-секундного цикла. [3] Mark II была первой системой, которая была оперативно развернута, [4] и получила широкое распространение к концу 1940 года.
Даже когда Mark II был развернут, было ясно, что количество вводимых радаров вскоре станет проблемой даже для этой системы. [5] В 1940 году Фредди Уильямс предложил, чтобы системы IFF работали на своей собственной полосе частот, а не пытались прослушивать каждый возможный радар, который мог бы появиться. [6] Это также имело бы то преимущество, что радиоэлектроника была бы намного проще, исключая сложный механический переключатель и несколько тюнеров. В то время это не считалось достаточно серьезной проблемой, чтобы оправдать изменение, вместо этого Mark II снабжали разными тюнерами в зависимости от того, с какими радарами они должны были столкнуться. Вскоре появилось множество различных версий Mark II, охватывающих различные комбинации радаров. [7] [8]
После появления в 1941 году резонаторного магнетрона, работающего в диапазоне 3 ГГц, этот процесс не мог продолжаться. Эти частоты требовали совершенно другой электроники для обнаружения и усиления. Именно в этот момент предложение Уильямса было впервые воспринято всерьез. Во время разработки нового Mark III в 1941 году руководителем был Вивиан Боуден . Преобразование Mark II в эту новую концепцию было простым; они просто удалили все существующее тюнерное оборудование и заменили его гораздо более простым, настроенным на один диапазон. Выбранный диапазон был от 157 до 187 МГц, который моторизованный тюнер просматривал каждые две секунды. [9]
Со стороны радиолокационной станции все было не так просто. Поскольку сам радиолокационный сигнал больше не был триггером для приемопередатчика IFF, пришлось добавить новый передатчик, известный в британской терминологии как запросчик . Чтобы гарантировать, что сигналы оставались синхронными с радаром, запросчик имел триггерный вход, на который подавалось небольшое количество радиолокационного сигнала, так что наземная станция посылала свой импульс запроса одновременно с основным радиолокационным сигналом. Транспондер самолета принимал и ретранслировал импульс запроса. Этот сигнал принимался ответчиком на радиолокационной станции. Второй передатчик и приемник быстро дали начало названию « вторичный радар », которое используется и по сей день. [6]
Это изменение также реализовало два дополнительных преимущества. Сигналы радара обычно были горизонтально поляризованы , что улучшало взаимодействие с землей или поверхностью моря. Это также означало, что антенна на самолете в идеале также должна была быть горизонтальной. Это было нелегко организовать, на Supermarine Spitfire , например, антенна была вытянута вдоль фюзеляжа по направлению к хвосту и работала должным образом только в том случае, если самолет летел примерно перпендикулярно радару, так что антенна была видна. С переходом на отдельный передатчик сигнал мог быть поляризован вертикально. Антенны Mark III представляли собой простой четвертьволновой униполь , выступающий вниз из нижней части самолета, что обеспечивало превосходный всенаправленный прием, пока самолет не был перевернут. [10]
Другим преимуществом было то, что ответный импульс больше не должен был быть коротким или единичным. С Mark II сигналы IFF отображались на том же дисплее, что и сигналы радара, поэтому, если IFF возвращал слишком много этих сигналов или те, которые были слишком длинными, они могли скрыть отметки от других самолетов на дисплее. С Mark III сигнал принимался отдельно и не должен был отправляться на тот же дисплей. Как правило, сигнал отправлялся через инвертор, а затем отправлялся на второй канал на электронно-лучевой трубке радара . Результатом был обычный дисплей радара на верхней (или нижней) половине экрана и второй аналогичный дисплей под ним (или выше) только с сигналами IFF. Это позволяло Mark III отправлять обратно более длинные импульсы, поскольку они больше не перекрывали отражения самолетов, которые находились выше оси. Это сделало сигналы более легкими для просмотра, а также позволило изменять их для идентификации отдельных самолетов или обеспечения безопасности. [11]
Другая проблема, которая наблюдалась в Mark II по мере увеличения количества используемых радаров, заключалась в том, что количество принимаемых сигналов запроса начинало подавлять способность транспондера отвечать. Связанная с этим проблема затрудняла отслеживание удаленных целей; в случае, когда два самолета опрашивались одним радаром, их ответы не перекрывались, поскольку более удаленный самолет не срабатывал, пока сигнал не достигал его в более позднее время. Однако, если более близкий самолет опрашивался более чем одним радаром, его ответы на эти другие радары могли происходить одновременно с ответом другого самолета на первый, маскируя его. Mark III исправил обе эти проблемы. Первая была решена путем добавления задержки, так что транспондер отвечал только после получения 4, 5 или 6 импульсов. [11] Вторая была несколько сложнее; по мере увеличения частоты опроса Mark III начинал снижать свой выходной сигнал, так что сигналы более удаленных самолетов не маскировались. [12]
Новая конструкция также включала ряд улучшений деталей, в частности, новый источник питания для транспондера. Это позволяло экипажам регулировать силу обратного сигнала, пока самолет находился на земле (или на палубе авианосца ) , и никаких регулировок в полете не требовалось. Это значительно повысило надежность системы. [10]
Вскоре после того, как Боуден взялся за разработку Mark III, его вызвал главнокомандующий истребительной авиацией Хью Даудинг . Даудинг заявил:
Ну, в прошлую субботу вечером бомбардировщик «Стирлинг» вернулся из налета на Рур. Он заблудился, и его приняли за врага. Два «Бофайтера» вылетели на его перехват. Один из них сбил его, а затем его самого сбил другой «Бофайтер». Два самолета и дюжина потерянных жизней! Что вы собираетесь с этим делать? [12]
Они отреагировали работой день и ночь, пока система не была завершена, которая была «быстро внедрена» и запущена в производство на заводе Ferranti в Манчестере. [12] Большое испытание было проведено в Пембрукшире с транспондерами, установленными на всех типах самолетов. Эта успешная демонстрация стала одной из причин, по которой ВВС США выбрали Mark III для своих собственных самолетов, а не свои собственные конструкции, которые были несколько более сложными. Это привело к масштабным производственным усилиям в США, куда Боуден был отправлен, чтобы помочь начать работу. В какой-то момент корпорация Hazeltine построила больше устройств IFF, чем все остальные радары в США вместе взятые. [12]
IFF работает только в том случае, если запрашиваемый самолет несет его; это делает переключение с одного IFF на другой сложным делом, поскольку оно должно осуществляться по принципу «все или ничего» в любом заданном районе операций. Это было почти невозможно организовать и приводило к большой путанице. Например, во время операции «Лавина» в сентябре 1943 года зенитный крейсер HMS Delhi сообщил, что в течение месяца они допрашивали Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN и Mark III, а также множество дружественных самолетов, которые вообще не показывали IFF. [8] Mark III все еще считался квалифицированным успехом в ту эпоху. [13]
Одной из немногих модификаций базового Mark III был Mark IIIG, также известный как ARI.5131 в Великобритании или SCR-695 в США. [14] Он объединил обычный транспондер Mark III со вторым, настроенным на частоту новых наземных радаров управления, в частности, AMES Type 7 на 209 МГц. Моторизованный переключатель использовался для включения второй частоты на 1 ⁄ 5 секунды, один раз в секунду. Это производило сигнал, похожий на сигнал от оригинального Mark I, но поскольку Type 7 использовал дисплей индикатора положения в плане , результатом была серия небольших вспышек по обе стороны от цели. Это было известно как «терновый венец». [12] Следующая версия, Mark IIIQ или ARI.5640, похоже, не была развернута. [15]
Джеймс Ренни Уайтхед использовал электронику Mark III для создания маяков, которые реагировали на частоту 176 МГц радара ASV Mk. II . Они были размещены на военно-морских базах и аэродромах ВВС флота , что позволяло самолетам использовать свои противокорабельные радары в качестве систем дальней навигации. [12] Поскольку они реагировали только на одну частоту, они были больше похожи на оригинальный Mark I в техническом смысле, но использовали внутренние компоненты Mark III, чтобы получить все преимущества новой электроники и производственных возможностей. Когда была введена система слепого захода на посадку (BABS) на частоте 173,5 МГц, маяки ASV пришлось перейти на 177 МГц. [16] Подобная система для аэродромов Королевских ВВС была быстро принята ночными истребителями , работающими на частоте 212 МГц AI Mark IV, который они несли. [17]
Чтобы использовать систему, самолет сначала должен был лететь в приблизительном направлении аэродрома, чтобы его радиолокационные сигналы попадали на транспондер. Затем транспондер отвечал на импульсы радара истребителя, обеспечивая мощный сигнал, который мог быть принят на расстоянии до 100 миль (160 км). Сигнал принимался двумя антеннами, которые были направлены немного влево или вправо от направления движения, и, сравнивая длину полученных отметок на дисплее радара , оператор мог сказать пилоту, в каком направлении повернуть, чтобы направить нос прямо на него. [18]
В июне 1941 года Роберт Ханбери Браун использовал версию того же оборудования на батарейном питании в демонстрации для Командования по сотрудничеству Королевских ВВС . Он сказал им спрятать транспондер в любом месте в пределах 15 миль (24 км) от их штаб-квартиры в Бракнелле . Их RAF Bristol Blenheim не только легко его нашли, но и привлекли внимание ночного истребителя , который как раз пролетал в этом районе и увидел странный ответ на своем дисплее. Когда наблюдатели Командования по сотрудничеству пожаловались, что это была подстава, их Blenheim повторили трюк во второй раз после того, как транспондер был перемещен. [19]
Дальнейшее развитие этой базовой концепции привело к созданию системы радиолокационного транспондера Rebecca/Eureka . Единственным серьезным изменением первоначальной концепции маяка было реагирование на второй частоте, чтобы избежать шума, создаваемого исходным радиолокационным сигналом, отражающимся от земли. Это потребовало аналогичного изменения радара для приема этой второй частоты. Транспондеры, известные как Eureka, были сброшены группам сопротивления в оккупированной Европе, что позволило им точно направлять самолеты, оснащенные Rebecca, сбрасывающие припасы и агентов. [20] Поскольку система не передавала никаких сигналов, пока самолет не включал свой радар, и то только в течение нескольких минут во время сброса, они были очень безопасны, поскольку у немецких радистов не было много времени, чтобы использовать радиопеленгатор для сигналов. [12]
Похожая система была введена в 1943 году под названием «Walter». Это была уменьшенная версия маяковой системы, которая перевозилась на борту спасательных плотов самолетов и активировалась, если они были вынуждены сесть на воду. Это позволяло поисково-спасательным самолетам наводиться на сбитый самолет с очень большого расстояния. [21] На практике они оказались полезными, но изменчивыми; система должна была быть небольшой и легкой, что делало ее работу далеко не идеальной. [22]
Примерно в то же время наземные радиомаяки были размещены на самолетах Берегового командования, действующих в районе Средиземного моря . Эти установки были известны как «Петух». Воздушные патрули не атаковали цели напрямую, а вместо этого включали свой «Петух» и следовали за целью. Это вызывало появление отметки на дисплеях радаров ASV Mark II всех других самолетов , которые они затем использовали для поиска указанной области. Эти IIF Mark IIIG(R) (для «Петуха») позволяли самолетам сходиться в массе . [22]
Несмотря на большой успех, Mark III имел свои собственные проблемы. Главной из них было то, что он реагировал на любой сигнал в широком диапазоне частот около 180 МГц. Противник, который знал это, мог посылать случайные сигналы в этом диапазоне и получать сигналы о местоположении любого самолета, несущего транспондер Mark III. Менее важной проблемой было то, что по мере совершенствования электроники стало возможным перейти на более высокие частоты в диапазоне УВЧ , что позволило использовать антенны меньшего размера и, таким образом, уменьшить сопротивление самолета. [23]
Научно-исследовательская лаборатория ВМС США (NRL) уже работала над устройствами типа IFF до того, как они были представлены в Mark II. Их система использовала отдельные частоты 470 МГц от наземной станции и 493,5 МГц для ответа от самолета. Такое разделение частот означало, что приходилось использовать отдельные передатчики и приемники, что делало наборы более сложными, но имело существенное преимущество, так как ответ от одного самолета не мог вызвать срабатывание устройств IFF в соседних самолетах. [24] [25]
Когда Mark II и Mark III поступили на вооружение, проект NRL получил название Mark IV. [26] Выбранная частота оказалась близкой к частотам, используемым немецким радаром Würzburg . Были опасения, что Würzburg может вызвать срабатывание Mark IV и вызвать ответ на их дисплее, немедленно обнаружив наличие системы и ее рабочие частоты. По этой причине Mark IV держали в резерве на случай, если Mark III будет скомпрометирован. Это произошло в самом конце войны, но слишком поздно, чтобы вызывать беспокойство. Некоторые Mk. IV использовались на Тихоокеанском театре военных действий во Второй мировой войне, но они никогда не использовались в Европе. [23]
Боуден остался в США, присоединившись к группе NRL в 1942 году, чтобы начать разработку еще более усовершенствованного Mark V, позже известного как United Nations Beacon или UNB. Он перешел на еще более высокие частоты между 950 и 1150 МГц, разделив этот диапазон на двенадцать дискретных «каналов». Это позволило наземным операторам дать указание самолету изменить свой транспондер на определенный канал, чтобы они могли быть уверены, что получают сигналы от своего запросчика, а не от вражеского вещателя. Система также включала в себя множество других вариаций обратного сигнала, что позволяло наземным операторам устанавливать дневной код, а затем игнорировать сигналы, которые не отвечали надлежащим кодом. [27]
В то время контролером исследований и разработок ВМС был адмирал Эрнест Кинг , который поставил разработку UNB на самый высокий национальный приоритет. Для размещения команды разработчиков было построено новое здание площадью 60 000 квадратных футов (5600 м 2 ), построенное огромной рабочей бригадой, работавшей 24 часа в сутки. В отличие от разработки Mark III, в которой работала команда из нескольких десятков человек, команда UNB была в десять раз больше. Первые системы были доступны в августе 1944 года, но окончание войны в 1945 году положило конец основным усилиям. Испытания продолжались и были завершены в 1948 году. [27] [23]
Mark III был окончательно заменен в начале 1950-х годов на IFF Mark X. Он перешел на еще более высокие частоты, 1030 МГц для опроса и 1090 МГц для ответов. Использование отдельных частот помогло уменьшить перекрестные помехи между электроникой. Более поздние версии включали «Selective Identification Feature» (или «Facility»), или SIF для краткости. Это представило возможность реагировать только на определенную последовательность импульсов от опросчика и отвечать аналогичным индивидуальным набором импульсов. Это сделало для противника очень сложным активировать IFF, не зная правильного кода. [24]
Тот факт, что Советскому Союзу было поставлено 500 единиц Mark III, был серьезной проблемой для планировщиков ВМС США. Предполагалось, что Советы будут использовать эти единицы во время Корейской войны , и это вызвало опасения, что авианосец может оказаться атакованным группой самолетов, демонстрирующих надлежащие реакции IFF. В мае 1951 года ВВС США на Дальнем Востоке приказали своим подразделениям не считать самолет, демонстрирующий Mark III, дружественным. [28]
К этому времени США уже начали переходить на Mark X, хотя это вызвало столько же путаницы, сколько и переход на Mark III. Британские и Содружественные корабли еще не начали эту переделку. Результатом стал инцидент с дружественным огнем 23 июня 1950 года, когда HMS Hart открыл огонь по двум P-51 Mustang , когда рядом с ними были сброшены бомбы. В июле 1951 года Скотт-Монкрифф заявил, что «идентификация была одной из самых неудовлетворительных особенностей этой войны», и в августе было принято решение считать все самолеты дружественными, чтобы избежать инцидентов с дружественным огнем. [29]