Radar, interceptación aérea, Mark VIII o AI Mk. VIII para abreviar, fue el primer radar aire-aire operacional de frecuencia de microondas . Fue utilizado por los cazas nocturnos de la Royal Air Force desde finales de 1941 hasta el final de la Segunda Guerra Mundial . El concepto básico, el uso de una antena parabólica en movimiento para buscar objetivos y rastrearlos con precisión, siguió siendo utilizado por la mayoría de los radares aerotransportados hasta bien entrada la década de 1980.
País de origen | Reino Unido |
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Introducido | 1941 |
Tipo | Interceptación aérea |
Frecuencia | 3,3 GHz ( banda S ) |
PRF | 2500 pps (930 para balizas) |
Amplitud de rayo | ~ 12 ° |
Ancho de pulso | 1 µs (3 µs para balizas) |
RPM | 1020 |
Distancia | 400 a 30.000 pies (120 a 9.140 m) |
Altitud | 500 pies (150 m) y más |
Diámetro | 28 pulgadas (71 cm) |
Azimut | 45 ° a cada lado |
Elevación | 45 ° arriba y abajo |
Precisión | 1 a 3 ° adelante, menos a los lados |
Energía | 25 kilovatios |
Otros nombres | ARI 5093, ARI 5049 (Mk. VII) |
El desarrollo de bajo nivel comenzó en 1939 pero se aceleró mucho después de la introducción del magnetrón de cavidad a principios de 1940. Este operó a una longitud de onda de 9,1 cm (3 GHz), mucho más corta que la longitud de onda de 1,5 m del anterior AI Mk. IV . Las longitudes de onda más cortas le permitieron utilizar antenas más pequeñas y mucho más direccionales. Mk. IV fue cegado por los reflejos del suelo de su amplio patrón de transmisión, lo que hizo imposible ver objetivos volando a bajas altitudes. Mk. VIII podría evitar esto manteniendo la antena apuntando hacia arriba, lo que le permite ver cualquier avión en el horizonte o por encima de él.
El diseño recién comenzaba a madurar a fines de 1941 cuando la Luftwaffe comenzó los ataques de bajo nivel. Una versión prototipo, el Mk. VII, entró en servicio en el Bristol Beaufighter en noviembre de 1941. Un pequeño número de estos fueron enviados a unidades en todo el Reino Unido para proporcionar cobertura en altitudes bajas mientras Mk. Los aviones equipados con IV operaron a mayores altitudes. Después de una pequeña corrida del mejorado Mk. VIIIA, el Mk definitivo. VIII llegó a principios de 1942, ofreciendo mayor potencia, así como una gran cantidad de actualizaciones electrónicas y de empaque. Llegó justo cuando las tasas de producción del De Havilland Mosquito comenzaban a mejorar, desplazando rápidamente a las unidades Beaufighter en los escuadrones de la RAF. Mk. Los Mosquitos equipados con VIII serían el caza nocturno principal desde 1943 hasta el resto de la guerra.
El Mk. VIII generó una serie de variantes, en particular el AI Mk. IX, que incluía una función de bloqueo para facilitar las intercepciones. Una serie de eventos, incluido un incidente de fuego amistoso mortal , retrasó enormemente el Mk. IX que nunca entró en servicio. Durante el período de finales de la guerra, muchos aviones del Reino Unido adoptaron el SCR-720 de EE. UU. Con el nombre de AI Mk. X. Esto funcionó con los mismos principios generales que el Mk. VIII, pero utilizó un sistema de visualización diferente que ofrecía varias ventajas. Continuó el desarrollo del sistema básico y el Mk. IX eventualmente reaparecería brevemente en una forma muy avanzada como AI.17 durante la década de 1950.
Desarrollo
Trabajo prioritario
El seminal Experimento Daventry de 1935 demostró que el concepto básico de radar era factible y condujo a la rápida formación de la Estación Experimental del Ministerio del Aire (AMES) en Bawdsey Manor para desarrollarlos. La principal preocupación del equipo de AMES fue el desarrollo y despliegue del sistema Chain Home (CH), que proporciona una alerta temprana para las redadas que se aproximan al Reino Unido. A medida que el equipo creció, el trabajo se diversificó, y en 1938 había varios equipos trabajando en otros proyectos también. [1]
Uno de los primeros de estos esfuerzos paralelos se produjo debido a las preocupaciones de Henry Tizard sobre la eficacia potencial de Chain Home. Creía que la Luftwaffe sufriría tan duramente a manos del sistema de interceptación controlado desde tierra de la RAF que cambiarían al papel de bombardeo nocturno. [2] Por la noche, un piloto de caza podría ver un objetivo a quizás 1.000 yardas (910 m), una precisión que Chain Home y su sistema de Dowding asociado no podían proporcionar. Las preocupaciones de Tizard fueron expuestas más tarde por Robert Watson-Watt en una mesa redonda en el pub Crown and Castle. "Taffy" Bowen se ofreció a emprender el desarrollo de un nuevo sistema capaz de instalarse en aviones para reducir la distancia entre la dirección CH y el alcance visual durante la noche. [3]
Debido a la física de la transmisión de radio, las antenas tienen que ser tan largas como la longitud de onda de la señal de radio para lograr una ganancia razonable . El dipolo de media onda , con dos polos cada uno de aproximadamente un cuarto de la longitud de la señal, es una solución particularmente común. El CH operaba a una distancia de entre 10 y 50 m, según la versión, lo que significa que las antenas tendrían que tener al menos 5 a 10 metros (16–33 pies) de largo, lo que lo hacía totalmente impráctico para su uso en una aeronave. Bowen inició el desarrollo de un nuevo sistema que operaba en longitudes de onda más cortas, primero a 6,7 m siguiendo el trabajo del ejército británico , y luego finalmente estableciéndose en 1,5 m, el límite práctico de la tecnología disponible. Esto se conoció como radar de intercepción aerotransportada (AI) y fue el foco principal del trabajo de Bowen desde 1936 hasta 1940. [4]
Mientras probaba un conjunto de 1,5 m, el equipo no pudo detectar ningún avión, pero detectó fácilmente objetos grandes como grúas y barcos en los muelles cercanos. Otros experimentos demostraron la capacidad de recoger barcos en el mar, lo que llevó a una demostración en vivo en la que el equipo pudo rastrear los barcos capitales de la Royal Navy en un clima terrible. [5] Esto generó un interés inmediato por parte del Comando Costero de la RAF, que vio esto como una forma de encontrar barcos y submarinos enemigos , y por el ejército británico , que estaba interesado en usar los radares para disparar directamente contra la navegación en los ingleses. Canal . El trabajo en el sistema para el uso de la IA terminó en gran medida. [6]
Desarrollo de IA
No fue hasta 1939, cuando la guerra se avecinaba claramente, que el equipo volvió una vez más al trabajo de IA. En comparación con el desarrollo rápido y exitoso de los radares anti-envío, el equipo se encontró enfrentando una serie continua de problemas en entornos aire-aire. Había dos problemas principales, una falta de alcance máximo que dificultaba la búsqueda de los objetivos y una falta de alcance mínimo que dificultaba que el piloto viera el objetivo antes de que se volviera invisible para el radar. [7]
Al igual que Chain Home, el radar de IA envió un potente pulso en forma semidireccional, iluminando todo el cielo frente a él. Los ecos de los aviones se recibirían en múltiples antenas direccionales y, al comparar la intensidad de la señal de cada una, se podría determinar la dirección del objetivo. Sin embargo, esto también significó que la señal llegaba al suelo y se reflejaba en él, produciendo un retorno tan poderoso que abrumaba al receptor sin importar dónde estuviera colocada la antena. Dado que esta señal tenía que viajar al suelo y regresar, produjo una línea en la pantalla en un rango indicado igual a la altitud de la aeronave. Volar a 4,6 km (15.000 pies), una altitud típica de los bombarderos alemanes, significaba que cualquier cosa más allá de 4,8 km (3 millas) era invisible en el ruido. Esto dejó poco alcance para detectar el objetivo. [8]
Un problema más difícil fue la incapacidad de detectar objetivos a corta distancia. La señal del transmisor era difícil de cortar bruscamente y todavía estaba transmitiendo una pequeña señal cuando comenzaron a recibirse los retornos de los objetivos cercanos. Además, la poderosa señal tendía a traspasarse al receptor, provocando que oscile durante un tiempo, dejando en blanco a los objetivos cercanos. Estos efectos limitaron el alcance mínimo a 800 pies (240 m) en el mejor de los casos, justo en el límite de la vista del piloto por la noche. Se habían hecho intentos para abordar este problema, y Bowen y Hanbury Brown estaban convencidos de que tenían una solución viable. [9]
Sin embargo, el Ministerio del Aire estaba tan desesperado por poner en servicio la IA que habían utilizado al equipo como una instalación de producción, haciendo que adaptaran a mano aviones con el prototipo Mk. III unidades que no estaban listas para su uso operativo. Si bien estos conjuntos se enviaron rápidamente a los escuadrones, terminó el trabajo adicional en el desarrollo de soluciones a la "gran controversia de alcance mínimo". [9] Arthur Tedder admitiría más tarde que esto fue un "error fatal". [10]
Trabajo de microondas temprano
El Airborne Group había estado experimentando con sistemas de microondas ya en 1938 después de descubrir que una disposición adecuada de los tubos de bellota RCA podría funcionar a longitudes de onda tan bajas como 30 cm. Sin embargo, estos tenían una salida muy baja y, además, la electrónica del receptor no era muy sensible a estas frecuencias. Esto resultó en rangos de detección muy cortos, esencialmente inútiles. El grupo renunció a un mayor desarrollo por el momento, y Bowen describió que los ingenieros habían rechazado el tema durante algún tiempo. [11]
Sin embargo, la presión del Almirantazgo mantuvo las microondas en la mente de todos. Si bien los conjuntos de 1,5 m estaban bien para detectar barcos más grandes, no podían ver de manera efectiva objetos más pequeños, como torres de mando de submarinos . Esto fue por la misma razón por la que las antenas deben tener aproximadamente el tamaño de la longitud de onda; para proporcionar una reflexión razonable, los objetos deben ser varias veces más grandes que la longitud de onda. [a] El Almirantazgo tuvo la ventaja de administrar los esfuerzos de desarrollo de tubos de vacío del Reino Unido, bajo el Comité de Desarrollo de Válvulas de Comunicación (CVD), y pudo continuar el desarrollo de tubos adecuados. [12]
Bowen y su homólogo del Admiralty Signals Establishment (ASE), el erudito canadiense Charles Wright , se reunieron en Bawdsey en la primavera o el verano de 1939 y consideraron la cuestión de un radar aerotransportado de microondas. Bowen estuvo de acuerdo en que el principal problema con los límites de alcance de los equipos de inteligencia artificial eran las transmisiones tipo reflector y que la manera más fácil de solucionar esto sería estrechar el haz, enfocando la potencia en un área más pequeña. Concluyó que un ancho de haz de 10 grados sería suficiente. Teniendo en cuenta que el morro de una aeronave podría sostener una antena de radar de aproximadamente 30 pulgadas (76 cm) de ancho, era deseable una antena con postes de menos de 15 cm, y si esa antena tuviera que moverse dentro del morro para rastrear, 10 cm (~ 3 GHz) sería ideal. Esto concuerda fuertemente con los requisitos de Wright para un sistema de a bordo capaz de detectar submarinos mientras tiene una antena lo suficientemente pequeña como para ser montada en pequeñas embarcaciones de escolta. [13]
Con ambas fuerzas deseando un sistema de 10 cm, Tizard visitó el Centro de Investigación Hirst de la General Electric Company (GEC) en Wembley en noviembre de 1939 para discutir el tema. Watt siguió con una visita personal en algún momento posterior, lo que llevó a un contrato el 29 de diciembre de 1939 para un conjunto de radar AI de microondas. Esto fue seguido por CVD que firmó un contrato para válvulas adecuadas con la Universidad de Birmingham . Bowen organizó una reunión en enero entre GEC y EMI para coordinar el trabajo de IA, lo que condujo a una mayor colaboración. [14]
El grupo de Birmingham estaba dirigido por Mark Oliphant , anteriormente miembro del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, pero recientemente se mudó a Birmingham para establecer el Laboratorio Nuffield . El equipo decidió basar sus esfuerzos de desarrollo en el concepto de klystron . El klystron había sido introducido por los hermanos Varian en la Universidad de Stanford en 1936, pero producía una potencia de salida relativamente baja. El equipo de Oliphant comenzó a aplicar nuevas técnicas de fabricación de tubos y, a finales de 1939, tenían un tubo capaz de entregar 400 vatios. [14]
Comienza AIS
Watt se trasladó a la sede del Ministerio del Aire en Londres y Albert Percival Rowe se hizo cargo de la gestión de los equipos de radar en Bawdsey. Tuvo una relación problemática con Bowen y muchos otros en AMES. Al comienzo de la guerra, todo el establecimiento de AMES se trasladó de Bawdsey a una ubicación preestablecida en Dundee. La elección de Dundee se debió en gran parte a que la Universidad era el alma mater de Watt . Había hecho poco esfuerzo para preparar la universidad para que la usara AMES y el rector se sorprendió cuando llegaron un día de la nada. Casi no había espacio disponible ya que los estudiantes y profesores habían regresado de las vacaciones de verano. [15] El equipo de IA fue enviado a un pequeño aeródromo en Perth que estaba a millas de distancia y era bastante pequeño. Ambos lugares eran totalmente inadecuados para el trabajo y los equipos se quejaban constantemente. [dieciséis]
En febrero de 1940, Rowe comenzó a organizar un nuevo equipo de inteligencia artificial dirigido por Herbert Skinner . [b] Skinner hizo que Bernard Lovell y Alan Lloyd Hodgkin comenzaran a considerar el tema de los diseños de antenas para radares de microondas. El 5 de marzo fueron invitados a los laboratorios de GEC para ver su progreso en un radar basado en tubos VT90, que en ese momento habían sido empujados a niveles de potencia útiles en longitudes de onda de 50 cm. [18]
Con un klystron de baja potencia como fuente de microondas, Lovell y Hodgkin comenzaron a experimentar con antenas de bocina que ofrecerían una precisión angular significativamente mayor que las antenas Yagi utilizadas en el Mk. IV. [19] En lugar de transmitir la señal del radar por todo el hemisferio delantero de la aeronave y escuchar los ecos de todas partes en ese volumen, este sistema permitiría que el radar se usara como una linterna , apuntando en la dirección de observación. [20] Esto también tendría el efecto secundario de permitir que el radar evite los reflejos del suelo simplemente apuntando la antena lejos del suelo. Con un ancho de haz de 10 grados, una antena horizontal aún crearía una señal que apunta hacia abajo, alrededor de 5 grados en este caso. Si la aeronave volara a 1000 pies (305 m), el rayo no golpearía el suelo hasta aproximadamente 995 pies (303 m) frente a la aeronave, dejando algo de espacio para la detección incluso contra los objetivos voladores más bajos. [21] Lovell pudo construir cuernos con la precisión requerida de 10 grados, pero tenían más de 1 yarda (91 cm) de largo, lo que los hacía inadecuados para su instalación en un caza. [17]
Por sugerencia de Skinner, [c] experimentaron con un reflector de plato parabólico detrás de una antena dipolo el 11 de junio de 1940. Descubrieron que ofrecía una precisión similar, pero tenía solo 20 centímetros (7,9 pulgadas) de profundidad, y podía caber fácilmente dentro de un caza. área de la nariz. Al día siguiente, Lovell experimentó moviendo el dipolo hacia adelante y hacia atrás frente al reflector, y descubrió que hacía que el rayo se moviera hasta 8 grados para un movimiento de 5 cm, momento en el que Lovell consideró "el problema aéreo como un 75% resuelto ". [17] Los experimentos de seguimiento con un plato de antena de producción de la London Aluminium Company demostraron la capacidad de mover el rayo hasta 25 grados antes de que se distorsionara. [22]
Después de varios meses en Dundee, Rowe finalmente estuvo de acuerdo en que el alojamiento no era adecuado y comenzó a planear mudarse a una nueva ubicación en la costa sur cerca de Worth Matravers . En mayo de 1940, poco después de la disolución del equipo de IA original, Skinner se trasladó junto con varios científicos de Dundee, así como con los ex miembros del equipo de IA Lovell y Hodgkin. Se instalaron en cabañas en St Alban's Head , en las afueras de Worth Matravers. [23]
Magnetrón de cavidad
Mientras que el grupo de Oliphant luchaba por aumentar el poder de sus klystrons, también buscaron arreglos alternativos del dispositivo. A dos investigadores del equipo, John Randall y Harry Boot , se les había encomendado la tarea de hacer una de esas adaptaciones, pero rápidamente quedó claro que no ayudaba en nada. Se quedaron con poco que hacer y decidieron considerar enfoques alternativos al problema. [14]
Todos los generadores de microondas de la época funcionaban con principios similares; se sacaron electrones de un cátodo hacia un ánodo en el extremo más alejado de un tubo. En el camino, pasaron uno o más resonadores , esencialmente anillos de cobre huecos con una hendidura a lo largo del borde interior. A medida que los electrones pasaban por la rendija, provocaban que el interior del anillo comenzara a resonar en las frecuencias de radio, que podrían aprovecharse como una señal. La frecuencia podría ajustarse controlando la velocidad de los electrones (a través del voltaje aplicado ) o cambiando las dimensiones del resonador. [14]
El problema con este enfoque fue producir suficiente energía en los resonadores. Cuando el electrón pasó por la abertura del resonador, depositaron parte de su energía en forma de ondas de radio, pero solo una pequeña cantidad. Para generar cantidades útiles de energía de radio, los electrones tenían que pasar por los resonadores varias veces para depositar más energía en total, o tenían que usarse grandes corrientes de electrones. Los klistrones de cámara única, como los que se usaban en ese momento, tenían que seguir la última ruta y eran difíciles de fabricar en una forma con una salida útil dada una potencia de entrada razonable. [14]
Randall y Boot comenzaron a considerar soluciones con múltiples resonadores, pero esto resultó en tubos muy largos y totalmente imprácticos. Uno entonces recordó que los bucles de alambre con un espacio en ellos también resonarían de la misma manera, un efecto que se notó por primera vez en los primeros experimentos de Heinrich Hertz . Usando tales bucles, uno podría hacer un resonador que se sentara al lado de la corriente de electrones, en lugar de estar envuelto alrededor de él. Si el haz de electrones se modificara para viajar en un círculo en lugar de en una línea recta, podría pasar repetidamente por una serie de tales bucles. Esto haría que se depositara mucha más energía en las cavidades, sin dejar de ser relativamente compacta. [21]
Para producir el movimiento circular, utilizaron otro concepto conocido como magnetrón. El magnetrón es esencialmente un diodo que usa un campo magnético para controlar el camino de los electrones desde el cátodo al ánodo en lugar de la solución más común de una rejilla cargada eléctricamente. Esto se inventó inicialmente como una forma de evitar las patentes sobre tubos basados en rejilla, pero resultó ser poco práctico en ese papel. Los estudios de seguimiento habían observado la capacidad del magnetrón para crear pequeños niveles de microondas en determinadas condiciones, pero sólo se había producido una interrupción del desarrollo a lo largo de estas líneas. [21]
Combinando el concepto de magnetrón con bucles de resonador creados al perforar agujeros en cobre sólido, una idea del trabajo de WW Hansen en klystrons, los dos construyeron una versión modelo de lo que llamaron magnetrón de cavidad resonante. Lo colocaron dentro de un recinto de vidrio evacuado con una bomba de vacío externa , y colocaron todo el conjunto entre los polos de un poderoso imán en forma de herradura , lo que provocó que los electrones se doblaran en una trayectoria circular. [14]
Probándolo por primera vez el 21 de febrero de 1940, el tubo inmediatamente comenzó a producir 400 W de microondas de 10 cm (3 GHz). A los pocos días se dieron cuenta de que hacía que los tubos fluorescentes se iluminaran en toda la habitación. Cálculos rápidos mostraron que esto significaba que el tubo estaba creando alrededor de 500 W, superando ya a los klystrons. Llevaron esto a más de 1000 W en semanas. El equipo principal de Birmingham abandonó el klystron y comenzó a trabajar en este nuevo magnetrón de cavidad, y para el verano tenía ejemplos que producían 15 kW. [14] En abril, se informó a GEC de su trabajo y se les preguntó si podían mejorar aún más el diseño. [24]
Primer radar magnetrón
El 22 de mayo, Philip Dee viajó para visitar el laboratorio de magnetrones, pero se le prohibió contárselo a cualquier otra persona del grupo AIS. Simplemente escribió que había visto el klistrón y los magnetrones del laboratorio, pero no detalló que el magnetrón era un diseño completamente nuevo. [21] Le proporcionó a Lovell un klystron enfriado por agua mucho más potente para usarlo como fuente de prueba para el trabajo de la antena, que tuvo lugar en condiciones destartaladas. Este fue un dispositivo problemático porque los filamentos que calentaban el cátodo tendían a quemarse continuamente, lo que requería que el sistema se desconectara del suministro de agua, se abriera, se reparara y luego se volviera a ensamblar. Notas de la descripción del 13 de junio de Dee:
Siempre que estoy fuera del laboratorio, y Skinner tiene que hacer esto, se olvida de cerrar el grifo antes de quitar las tuberías de enfriamiento con el resultado de que estoy parado en ½ "de profundidad de agua, y el agua en el banco es aproximadamente igualmente profundo, pero tiene su superficie algo aliviada por colillas flotantes, hojas de té, pieles de plátano, etc. [21]
Skinner también le dio a Dee ataques con su método inusual de probar que el klystron estaba funcionando correctamente, usando el cable de salida para encender sus cigarrillos. [21]
GEC estaba trabajando en producir una versión completamente sellada del magnetrón, en contraposición a una que usaba una bomba de vacío externa. Después de inventar un nuevo método de sellado usando alambre de oro y adaptar la cámara de un revólver Colt como plantilla de perforación, [25] produjeron el E1188 a principios de julio de 1940. Esto produjo la misma cantidad de energía que el modelo Randall-Boot original, aproximadamente 1 kW a unos 10 cm. En unas pocas semanas habían realizado dos mejoras, pasando de seis a ocho resonadores y reemplazando el cátodo con una versión recubierta de óxido. El E1189 resultante era capaz de generar 10 kW de potencia a 9,1 cm, un orden de magnitud mejor que cualquier dispositivo de microondas existente. El segundo E1189 se envió al laboratorio AMRE, que lo recibió el 19 de julio. [25]
El primer E1189 terminaría viajando a los EE. UU. En agosto como parte de la Misión Tizard . En la primavera de 1940, Bowen estaba siendo cada vez más marginado en el campo de la IA debido a sus continuas batallas con Rowe. Watt, respondiendo a estos problemas, anunció una reorganización de los equipos de IA, dejando a Bowen fuera de la lista. Bowen luego se unió a la Misión Tizard, llevando en secreto el E1189 en una caja fuerte hasta que lo presentó con gran aclamación por parte de los delegados estadounidenses que no tenían nada igual. Esto finalmente causó cierta confusión, ya que los planos supuestamente coincidentes eran en realidad para la versión original de seis cámaras. [25]
Lovell continuó su trabajo en el diseño de la antena de producción usando klystrons y concluyó este trabajo el 22 de julio. Luego, el equipo comenzó a adaptar los diversos equipos para que funcionen juntos como una sola unidad de radar basada en el magnetrón. JR Atkinson y WE Burcham, ambos enviados al equipo AIS desde el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge , produjeron una fuente de energía pulsada, y Skinner y AG Ward, también de Cavendish, trabajaron en un receptor. En ese momento, el equipo no tenía solución para cambiar la antena de transmisión a recepción, por lo que inicialmente usaron dos antenas una al lado de la otra, una en el transmisor y otra en el receptor. [26]
El 8 de agosto estaban experimentando con esta configuración cuando recibieron una señal de una cabaña de pesca cercana. Con la antena todavía apuntando en la misma dirección, detectaron accidentalmente una aeronave que sobrevoló el lugar a las 6 pm del 12 de agosto. Al día siguiente, Dee, Watt y Rowe estaban disponibles, pero sin un avión conveniente disponible, el equipo demostró el sistema detectando los retornos de una hoja de hojalata sostenida por Reg Batt en bicicleta por un acantilado cercano. [27] [d] Con esta demostración de la capacidad del radar para rechazar los retornos terrestres y detectar objetivos a una altitud básicamente cero, el interés en los sistemas de 1,5 m comenzó a menguar. [26]
En algún momento de julio o agosto, Dee se encargó de desarrollar un práctico set de 10 cm, que ahora se conocía con el nombre de AIS, S por sentimetric . [29] Dee comenzó a quejarse con todos los que escuchaban sobre el hecho de que tanto su equipo como GEC estaban desarrollando lo que era esencialmente la misma solución, AIS usando un magnetrón de 10 cm y GEC usando tubos Micropup que ahora se habían mejorado hasta el punto en que fue posible la operación a 25 cm. El 22 de agosto de 1940, un equipo de GEC visitó el laboratorio AIS, donde el equipo AIS demostró el sistema detectando un bombardero ligero Fairey Battle en un rango de 2 millas (3,2 km) a pesar de estar detrás del radar. Esto fue mucho mejor que el conjunto de GEC. Poco después, Rowe recibió órdenes de la oficina de Watt diciéndole que pusiera todo el desarrollo de AIS en manos de Dee. [29]
Línea lateral GL
En este punto, el equipo de IA se trasladó de su ubicación en St. Alban's a una nueva en una antigua escuela de niñas, Leeson House , en las afueras de Langton Matravers . Se tuvo que construir un nuevo laboratorio en el lugar, lo que provocó más retrasos, pero a fines del verano de 1940 el sistema de magnetrones estaba efectivamente operativo en el nuevo sitio. [30]
Mientras tanto, el Ejército había quedado muy impresionado con el rendimiento de los conjuntos experimentales de 25 cm y se interesó en utilizarlo como telémetro en un radar de colocación de armas . Los operadores apuntarían con el radar a los objetivos que les indicaran los radares de búsqueda y, a partir de ese momento, la información del radar se enviaría a las computadoras analógicas que apuntaban los cañones. La potencia no fue una preocupación seria en este caso ya que el rango sería relativamente corto. El Establecimiento Experimental de Defensa Aérea (ADEE) del Ejército estaba trabajando en esto utilizando el diseño klystron de Birmingham y la británica Thomson-Houston (BTH) como su socio industrial. [31]
Según Dee, en septiembre de 1940, cuando Rowe se enteró de esto, intentó hacerse cargo del proyecto. [31] Después de una reunión del 22 de septiembre con Philip Joubert de la Ferte , Rowe construyó un equipo GL bajo la dirección de DM Robinson usando varios miembros del equipo AIS, diciéndoles que tendrían que concentrarse en el problema GL durante el próximo mes. o dos. Esto llevó a una creciente fricción entre Dee y Rowe, y especialmente la mano derecha de Rowe, Lewis. Dee afirmó que Rowe estaba "aprovechando esta oportunidad para intentar quitarle el problema de GL a la ADEE" y que "sólo Hodgkin sigue sin ser molestado con AIS, y Lovell y Ward están afortunadamente comprometidos con el trabajo básico con antenas y receptores y, por lo tanto, están relativamente imperturbable por esta nueva solapa ". [31]
Según Lovell, esto no representó tanta interrupción como creía Dee; hasta cierto punto, el trabajo de klystron en Birmingham había sido instigado por el ejército para propósitos de GL, por lo que no era del todo justo quejarse. La tarea principal de Lovell durante este período fue desarrollar un sistema de escaneo cónico que mejoró la precisión del rayo del radar muchas veces, lo suficiente como para permitir que se use directamente para colocar las armas (es decir, aproximadamente la misma precisión que los instrumentos ópticos). Esto realmente no requirió mucho esfuerzo y sería útil para cualquier radar centimétrico, incluido el AIS. [32]
Poco después, el 21 de octubre, Edgar Ludlow-Hewitt , inspector general de la RAF, visitó al equipo. Después de la visita, Rowe le dijo al equipo que un juego completo de GL tenía que estar listo para colocarlo en un arma en dos semanas. [32] Para el 6 de noviembre, Robinson había ensamblado un sistema prototipo, pero el 25 de noviembre envió un memorando a Rowe y Lewis indicando que en los últimos 19 días, el sistema solo había funcionado durante dos días debido a una amplia variedad de problemas. En diciembre le dijeron que llevara el trabajo completado hasta el momento a BTH para desarrollarlo en un sistema desplegable. El 30 de diciembre de 1940, Dee comentó en su diario que:
El fiasco de GL terminó con el traslado en bloque a BTH, incluidos dos miembros del personal de AMRE. Nunca nada funcionó correctamente en Leeson y Robinson siente que ha sido muy saludable para Lewis aprender cuán loca es realmente toda la técnica básica. [32]
Aunque el proyecto pronto estuvo fuera de las manos de AMRE, el desarrollo en BTH continuó. El Ministerio de Abastecimiento cambió la especificación a un magnetrón en enero de 1941, requiriendo un mayor desarrollo pero produciendo una versión de mucho mayor alcance y utilidad. No fue hasta el 31 de mayo que se entregó el primer conjunto para su prueba, momento en el que la información sobre el sistema se entregó a empresas canadienses y estadounidenses para su construcción. Las versiones canadienses finalmente se implementaron como GL Mk. III , mientras que el equipo estadounidense del Laboratorio de Radiación agregó una función de escaneo automático a su versión para producir el excelente radar SCR-584 . [32]
Exploración
A medida que el equipo AIS una vez más devolvió su atención a tiempo completo a la tarea de interceptación aérea, para entonces ya habían producido lo que era un sistema de radar completo. Sin embargo, el sistema solo se puede utilizar como una linterna, apuntando en la dirección de su objetivo. Esto estaba bien para Gun Laying, pero para ser útil en la función de interceptación, el sistema tenía que poder encontrar el objetivo en cualquier lugar frente al luchador. El equipo comenzó a considerar diferentes formas de escanear el rayo del radar para producir una función de búsqueda. [29]
El equipo primero consideró girar el plato del radar alrededor de un eje vertical y luego inclinarlo hacia arriba y hacia abajo unos grados con cada circuito completo. El movimiento vertical podría suavizarse moviéndose continuamente en lugar de en pasos, produciendo un patrón de hélice. Sin embargo, esta solución de escaneo helicoidal tenía dos desventajas; una era que el plato pasaba la mitad de su tiempo apuntando hacia atrás, limitando la cantidad de energía transmitida hacia adelante, y la otra era que requería que la energía de microondas se enviara de alguna manera a la antena a través de una alimentación giratoria. [29] En una reunión del 25 de octubre a la que asistieron Dee, Hodgkin y miembros del grupo GEC en los laboratorios de GEC, se tomó la decisión de proceder con la solución de escaneo helicoidal a pesar de estos problemas. GEC resolvió el problema de tener la señal apagada la mitad del tiempo usando dos platos montados uno al lado del otro y cambiando la salida del magnetrón a la que miraba hacia adelante en ese instante. Inicialmente sugirieron que el sistema estaría disponible en diciembre de 1940, pero a medida que avanzaba el trabajo, quedó claro que llevaría mucho más tiempo. [33]
Por casualidad, en julio de 1940, Hodgkin conoció a AW Whitaker de Nash y Thompson , mejor conocido por su trabajo en torretas de cañones motorizados. Comenzaron a hablar sobre el problema del escaneo y Hodgkin describió su solución actual de mover el dipolo en el centro de la parábola hacia arriba y hacia abajo mientras movía la parábola hacia la derecha y hacia la izquierda. Hodgkin no estaba convencido de que esta fuera una buena solución y se demostró que era correcta cuando Whitaker construyó su primera versión de dicho sistema en noviembre. Descubrieron que los dos movimientos combinados producían enormes vibraciones en todo el sistema. Lovell y Hodgkin consideraron el problema y se les ocurrió la idea de hacer que el reflector parabólico girara alrededor del eje que se extiende desde la nariz de la aeronave, trazando círculos. Al aumentar suavemente el ángulo del reflector en comparación con el eje de avance mientras continuaba el movimiento circular, el efecto neto fue un patrón de exploración en espiral. Whitaker pudo construir rápidamente un sistema de este tipo, escaneando un área en forma de cono de 45 grados a cada lado de la nariz. [33] [e]
Los sistemas de exploración en espiral y helicoidal produjeron visualizaciones muy diferentes a partir de los mismos datos básicos. Con el sistema de escaneo helicoidal, la antena parabólica se movía horizontalmente, produciendo una serie de rayas a lo largo de la pantalla mientras escaneaba hacia arriba y hacia abajo para que las líneas posteriores estuvieran por encima o por debajo de la última pasada. Esto creó una pantalla de barrido de trama , no muy diferente a un televisor. Los ecos hicieron que la señal se iluminara, produciendo un punto o un parpadeo en la pantalla. La ubicación de la señal indicaba la dirección al objetivo en relación con la nariz del luchador, representada por el punto central de la pantalla. Cuanto más lejos estaba la señal del centro de la pantalla, más lejos estaba el objetivo de la línea central. El rango no se indica directamente en este tipo de pantalla. [34]
Por el contrario, el sistema de latas en espiral era esencialmente una versión giratoria de una pantalla de alcance A convencional. En el A-scope, un generador de base de tiempo tira del rayo CRT a través de la pantalla horizontalmente, y los puntos indican el rango al objetivo a lo largo de la línea en la que apunta el radar. Para el escaneo en espiral, la única diferencia era que la línea ya no era siempre horizontal, sino que giraba alrededor de la pantalla a la misma velocidad que el plato. Los puntos en la pantalla ahora indicaban dos valores, el ángulo del objetivo en relación con la línea central y el rango al objetivo representado por la distancia desde el centro. Lo que se perdió en esta pantalla fue una indicación directa de la magnitud del ángulo desde el centro; un parpadeo en la parte superior derecha indicaba que el objetivo estaba en esa dirección, pero no indicaba directamente si estaba a cinco, diez o veinte grados de distancia. [35]
Más tarde se descubrió que el escaneo en espiral proporcionaba información de ángulo de separación, a través de geometría y sincronización simples. Dado que el rayo del radar tenía un ancho finito, unos cinco grados, vería algo de retorno incluso cuando el objetivo no estuviera centrado en el rayo. Un objetivo alejado de la línea central solo se iluminaría cuando el plato apuntara en esa dirección mientras giraba rápidamente lejos de él. El resultado es un arco corto en la pantalla de unos 10 grados de largo. Un objetivo más cercano al centro, digamos cinco grados a babor, se iluminaría intensamente cuando el plato apuntara hacia la izquierda, pero aún recibiría una pequeña señal incluso cuando apuntase a la derecha. Eso significaba que producía un retorno variable casi a lo largo de toda la rotación, creando un arco mucho más largo o un círculo completo si el objetivo estaba muy por delante. [35]
Desarrollo continuo
A la espera de la llegada de un escáner, en el otoño de 1940 la AMRE había ordenado la entrega de un avión con una especie de nariz radio transparente. [36] La empresa Indestructo Glass propuso usar Perspex de 8 milímetros (0,31 pulgadas) de espesor , mientras que el equipo de AMRE prefirió un material compuesto de tela de poliestireno y algodón egipcio unido con resina de fenol formaldehído (el pegamento que se usa en la baquelita ) o un papel similar. compuesto de resina a base de. Se eligió la solución Perspex, y en diciembre de 1940 el Bristol Blenheim N3522 , una adaptación de caza nocturno del Blenheim V, llegó a RAF Christchurch , el aeródromo adecuado más cercano. Se tuvieron que hacer varios intentos para montar con éxito el morro de su avión de prueba. No fue hasta la primavera de 1941 que Indestructo entregó radomos adecuados y los problemas de montaje se resolvieron por completo. [37]
Mientras avanzaba este trabajo, los equipos continuaron desarrollando el sistema básico. Burcham y Atkinson continuaron desarrollando la sección del transmisor, intentando generar pulsos de energía muy cortos para alimentar el magnetrón. Finalmente se decantaron por una solución mediante dos tubos, un tiratrón y un pentodo , que produjeron pulsos de 1 µs a 15 kW. GEC prefirió un diseño con un solo thyratron, pero finalmente se abandonó en favor del diseño AMRE. El trabajo adicional llevó este sistema a 50 kW, produciendo 10 kW de microondas a una frecuencia de repetición de pulsos de 2500 ciclos por segundo. [38]
Skinner asumió la tarea de desarrollar un detector de cristales adecuado , que esencialmente consistía en pruebas interminables de diferentes cristales; Lovell señaló que "un recuerdo imperecedero de los días en Worth y Leeson es el de Skinner, con el cigarrillo colgando de la boca, totalmente absorto en el interminable golpeteo de un cristal con el dedo hasta que el bigote encuentra el punto sensible que ofrece las mejores características". [39] Esto llevó al uso de un bigote de tungsteno sobre vidrio de silicona, sellado en un tubo de vidrio lleno de cera. El equipo de Oliphant en Birmingham continuó estos experimentos y desarrolló una versión sellada en cápsula. [39]
El receptor de radio resultó ser un problema más difícil. Al principio decidieron utilizar el mismo sistema de receptor básico que el anterior Mk. IV radar. Este había sido originalmente un receptor de televisión diseñado por Pye Ltd. para captar transmisiones de la BBC en 45 MHz. Fue adaptado al MK. IV's ~ 200 MHz usándolo como la etapa de frecuencia intermedia de un sistema superheterodino . Para hacer esto, agregaron otro tubo que redujo la frecuencia de 193 MHz del radar a 45 MHz. En teoría, esto debería adaptarse con la misma facilidad a los 3 GHz del AIS, utilizando una solución similar. [39] El problema era que la frecuencia del magnetrón tendía a variar, en pequeñas cantidades de pulso a pulso, y en cantidades mucho mayores a medida que se calentaba y enfriaba. Cualquier tipo de reducción de frecuencia fija como la que se usa en el Mk. IV no funcionaría. Después de probar una variedad de diseños basados en klistrones y magnetrones de estilo antiguo, finalmente se rindieron. [39]
La solución fue proporcionada por el conocido experto en tubos Robert W. Sutton en el Admiralty Signals Establishment. Diseñó un nuevo tubo para este propósito, hoy conocido como el tubo de Sutton pero en ese momento más conocido como klystron reflejo. Este era esencialmente un klistrón convencional de dos cavidades con una cavidad eliminada. La cavidad restante se alimentó con una pequeña cantidad de la salida del magnetrón, lo que provocó que los electrones que pasaban por ella tomaran el patrón de la señal de radio (esta es la base de todos los klistrones). Normalmente, esto pasaría luego por el segundo resonador donde se tomaría la salida, pero en el tubo de Sutton, los electrones se acercaron a una placa de alto voltaje que los reflejó hacia su fuente. Al controlar cuidadosamente el voltaje del reflector, los electrones llegarían habiendo ganado o perdido una cantidad controlada de velocidad, induciendo así una señal de frecuencia diferente en la cavidad cuando la pasaron por segunda vez. La combinación de la frecuencia original y nueva produjo una nueva señal que se envió al receptor convencional. Sutton entregó un ejemplo que producía 300 mW en octubre de 1940. [39]
Quedaba ahora un problema: la necesidad de dos antenas para la transmisión y la recepción. Lovell había intentado una solución usando dos dipolos frente a un reflector parabólico común, separados por un disco de metal de 5 pulgadas (13 cm), pero descubrió que se filtraba suficiente señal para hacer que los detectores de cristal de los receptores se quemen. El 30 de diciembre de 1940, Dee señaló que no se había encontrado una solución en este sentido y que, a pesar de los mejores esfuerzos, los cristales aún duraban solo unas pocas horas. [40] Otra solución fue sugerida por Epsley de GEC, quien usó un circuito sintonizado de dos tubos distanciadores de chispas y cargas falsas para apagar la entrada del receptor usando la propia señal del magnetrón como señal de conmutación. Esto funcionó, pero ¾ de la señal de salida se perdió en el interruptor. A pesar de este problema, el equipo decidió adoptarlo para el Blenheim en febrero de 1941. [40] [41]
Prueba de vuelo
En enero de 1941, las unidades de escáner de GEC y Nash & Thompson habían llegado a Leeson para realizar pruebas. [36] La aeronave todavía estaba siendo equipada con el radomo, por lo que el equipo se tomó el tiempo para probar ambas unidades cara a cara y ver si una tenía una clara ventaja en términos de interpretación de la pantalla. En el banco, observar el funcionamiento del escáner en espiral produjo varios resultados de asombro en el equipo. Dee escribió más tarde:
Debe confesarse que cuando el personal de la RAF en Christchurch vio el primer sistema de escáner de inteligencia artificial instalado en un avión, se pusieron en duda la cordura de los científicos. Antes de que el sistema alcanzara una velocidad de rotación mayor de la que el ojo podía seguir, se podía observar cómo giraba de una manera curiosamente irregular con el único deseo aparente de escapar del avión por completo. [36]
En marzo de 1941, la primera unidad AIS estaba lista para las pruebas de vuelo. Esto se instaló en Blenheim N3522 bajo una cúpula de modelo anterior con una banda de refuerzo de madera. Hodgkin y Edwards lo tomaron para su primer vuelo el 10 de marzo, y después de problemas menores con los fusibles, pudieron detectar su avión objetivo a aproximadamente 5,000 a 7,000 pies (1,5 a 2,1 km) a aproximadamente 2,500 pies (760 m) de altitud. , una altitud donde el Mk. IV tendría un alcance de solo 2.500 pies. [42] Usando la batalla como objetivo, pronto alcanzaron de 2 a 3 millas (3,2 a 4,8 km). [43] Las pruebas del prototipo continuaron hasta octubre con un desfile continuo de civiles de alto rango y observadores militares examinándolo. [44]
Al principio, el alcance mínimo era de más de 1000 pies (300 m) frente a un requisito de la RAF de 500 pies (150 m). Dos miembros del equipo AIS, Edwards y Downing, trabajaron en este problema durante más de seis meses antes de reducirlo de manera confiable a alrededor de 200 a 500 pies (61-152 m). [45] Esto representó un avance significativo sobre AI Mk. IV, que todavía estaba alrededor de 800 pies o más. Para entonces, el Ministerio del Aire había decidido ordenar el sistema en producción en agosto de 1941 como AIS Mk. Yo, que más tarde pasó a llamarse AI Mk. VII. [46]
El equipo había predicho originalmente que el sistema tendría un alcance de detección práctico del orden de 10 millas (16 km), pero nunca logró extenderse mucho más allá de las 3 millas. Gran parte de esto se debió al sistema ineficaz que se usaba para apagar el receptor durante el pulso de transmisión, que desperdiciaba la mayor parte de la energía de radio. Esta última pieza del rompecabezas fue proporcionada por Arthur Cooke, quien sugirió usar el tubo Sutton lleno de un gas diluido como interruptor, reemplazando el sistema de descarga de chispas. Durante la transmisión, la potencia del magnetrón haría que el gas se ionizara, presentando un espejo de radio casi perfecto que evitaría que la señal llegara a la salida. Cuando el pulso terminaba, el gas se desionizaba rápidamente, permitiendo que las señales fluyeran a través (o alrededor) de la cavidad y llegaran a la salida. Skinner tomó el desarrollo del concepto con Ward y Starr, inicialmente probando helio e hidrógeno, [47] pero finalmente se decidió por una pequeña cantidad de vapor de agua y argón. [48] El diseño resultante, conocido como tubo suave Sutton , entró en producción como CV43 y los primeros ejemplos llegaron en el verano de 1941. [43]
Esta prueba también demostró dos características inesperadas y, en última instancia, muy útiles del sistema de escaneo en espiral. La primera fue que, dado que el patrón de exploración cruzó el suelo cuando la antena apuntaba hacia abajo, los retornos del suelo produjeron una serie de rayas curvas a lo largo de la parte inferior de la pantalla. Esto formaba un análogo de un horizonte artificial , uno que los operadores de radar encontraron extremadamente útil en combate porque podían ver de inmediato si el piloto respondía correctamente a sus comandos. Varios miembros del equipo registran haber sido sorprendidos por este resultado, señalando que el efecto era obvio en retrospectiva y debería haber sido predicho. [43]
La otra sorpresa fue que los retornos de tierra causaron una señal falsa que siempre aparecía en el mismo rango que la altitud actual de la aeronave, sin importar hacia dónde apuntaba el plato. Esto era muy parecido al Mk. IV, pero en este caso, la señal era mucho menor cuando el plato no apuntaba hacia abajo. En lugar de una pared de ruido en el rango de la altitud de la aeronave, la señal provocó un anillo débil, dejando visibles los objetivos a ambos lados. [43] El anillo era inicialmente muy ancho, causado por retornos no solo directamente debajo del avión sino también más lejos. Después de varios meses de trabajo, Hodgkin y Edwards lograron proporcionar un control de sintonización que silenciaba las señales más débiles, dejando un anillo agudo que indicaba la altitud de la aeronave. Este también fue un indicador útil para los operadores, ya que pudieron ver que estaban a la misma altitud que su objetivo cuando el anillo se superponía al blip del objetivo. [42]
Finalmente, el equipo notó que el sistema a menudo creaba ecos falsos durante las fuertes tormentas, [49] y se vio de inmediato la posibilidad de utilizar esto como un sistema meteorológico. Sin embargo, estaban seguros de que las longitudes de onda más cortas como las de la banda X con las que se estaba experimentando tendrían una mayor interacción, y esto no se consideró más en ese momento. [50]
Mayor desarrollo
Durante el verano, el conjunto experimental original se utilizó en una serie de experimentos contra submarinos. El primero tuvo lugar el 30 de abril de 1941 contra el HMS Sea Lion , y el segundo entre el 10 y el 12 de agosto contra ORP Sokół . Estos demostraron claramente que el AIS podía detectar los submarinos con solo la torre de mando expuesta, tal como esperaba el Almirantazgo. Esto dio lugar a pedidos de radares de barco aire-superficie basados en la electrónica AIS. [51]
Un segundo Blenheim, V6000 , estuvo disponible para pruebas adicionales. El equipo comenzó a utilizar este avión como banco de pruebas para soluciones de escaneo alternativas, dejando el N3522 original con el sistema de escaneo en espiral. Una de las primeras pruebas fue utilizar un sistema de escaneo manual en lugar de los sistemas en espiral o helicoidales, lo que permitió al operador escanear el cielo usando los controles de sus receptores. Una vez que se encontraba un objetivo, podían activar un interruptor y el sistema rastrearía ese objetivo automáticamente desde ese punto. Después de un esfuerzo considerable, decidieron que este concepto simplemente no funcionaba y que los sistemas de escaneo mecánico eran una mejor solución. [52]
Luego, el equipo comenzó a comparar el rendimiento y la facilidad de uso de los escáneres helicoidales frente a los espirales, con el sistema helicoidal GEC montado en el V6000 . Después de extensas pruebas realizadas por George Edwards y O'Kane de GEC, no habían llegado a conclusiones firmes sobre qué sistema era mejor. El trabajo adicional en estos sistemas terminó cuando la presión para instalar el Mk. Las unidades VII, ahora mejorando en cantidad, se volvieron urgentes. Esta también parece ser la razón por la que las versiones estadounidenses, conocidas como SCR-520, fueron ignoradas en gran medida después de haber sido desarrolladas con extrema velocidad durante el invierno. Bowen, que había regresado de los EE. UU. En este momento, nota la confusión durante la prisa por instalar. [53]
Mk. VII
Con el regreso de un mejor clima durante la primavera de 1941, la Luftwaffe comenzó a intensificar su campaña de bombardeos nocturnos, el Blitz . En ese momento, una serie de cambios en los grupos de luchadores nocturnos estaban preparados para mejorar en gran medida el rendimiento de la defensa. Junto con el creciente número de Beaufighters con Mk. IV, los primeros radares de interceptación controlados desde tierra estaban disponibles, lo que mejoró enormemente la eficiencia de organizar una interceptación. Las pérdidas de las fuerzas de los cazas nocturnos continuaron aumentando durante la primavera, duplicando aproximadamente cada mes hasta que la Luftwaffe canceló The Blitz a fines de mayo. [54]
Durante este período, los alemanes notaron que los aviones que arrojaban minas en puertos y ríos casi siempre regresaban con éxito. Estos aviones volaron a bajas altitudes durante sus misiones, generalmente por debajo de los 5.000 pies (1,5 km). Pronto comenzaron a aprovechar esto, seleccionando objetivos cerca de la costa y volando toda la misión a bajas altitudes. La razón de su éxito se debió principalmente al hecho de que el ángulo de detección más bajo del radar CH era de aproximadamente 1,5 grados sobre el horizonte, lo que significaba que la aeronave podía acercarse bastante antes de ser detectada, dejando poco o ningún tiempo para organizar una interceptación. Watt pudo responder rápidamente a esta amenaza asumiendo las entregas de un radar del ejército británico desarrollado originalmente para detectar barcos en el Canal de la Mancha, montándolos en mástiles altos para proporcionar un horizonte largo y renombrándolos como Chain Home Low (CHL). La CHL fue efectiva hasta aproximadamente 500 pies (150 m). [55]
Si bien CHL proporcionó la detección de una redada, el Mk. Los cazas nocturnos equipados con IV eran impotentes para detenerlos. Por debajo de los 5.000 pies (1.500 m) de altitud, la posibilidad de ver el objetivo era básicamente cero. Los equipos AIS estaban perfectamente adaptados para cerrar esta brecha, lo que llevó a un programa urgente para ponerlos en servicio lo más rápido posible. En mayo de 1941, se encargó a GEC un contrato para 100 prototipos construidos a mano y se le dio el nombre de AI Mk. VII. [41] [f] A finales de julio, Sholto Douglas ordenó que se instalaran cuatro equipos con todas las velocidades para proporcionar unidades de prueba operativas. [56]
En este punto, Dee había comenzado los esfuerzos para montar el sistema en su plataforma prevista, el Bristol Beaufighter . Hodgkin se encargó de que Bristol diera un ejemplo con el ajuste de radomo, pero descubrió que el ingeniero a cargo del taller se mostraba reacio a hacerlo. Siguió la presión de alto nivel de Dee y otros, y el X7579 se adaptó rápidamente y llegó a Christchurch en septiembre de 1941. En ese momento, el Mk. VII consistía en una gran cantidad de cajas de equipo bastante grandes que eran completamente inadecuadas para el uso de producción, y Hodgkin expresó su sorpresa por lo bien que progresó el trabajo a pesar de esto. El avión estaba listo para las pruebas el 2 de octubre. [52]
Competencia americana
Bowen permaneció en los Estados Unidos después de la misión Tizard, y había sido fundamental en la creación del Laboratorio de Radiación del MIT, cuyo progreso en noviembre de 1940 describió como "notable". [57] Bowen comenzó a trabajar con RadLab en lo que se conoció como Proyecto 1, el desarrollo de un radar de IA basado en magnetrones similar al prototipo AIS. [g] Su primer sistema, generalmente similar a la unidad de barrido helicoidal GEC, estaba listo para ser probado en febrero de 1941 y se instaló en la nariz de un bombardero Douglas B-18 Bolo . Tomó vuelo por primera vez el 10 de marzo, el mismo día en que el primer equipo AIS voló en el Reino Unido. Durante este vuelo, Bowen estimó que el alcance máximo era de 10 millas, y en su vuelo de regreso volaron más allá de los astilleros navales en New London, Connecticut y detectaron un submarino en la superficie a aproximadamente 4 a 5 millas (6,4 a 8,0 km). [13]
Habiendo oído hablar de esta actuación, Hugh Dowding , que estaba visitando los Estados Unidos en ese momento, presionó para verla por sí mismo. El 29 de abril, después de detectar un avión objetivo a aproximadamente 2 a 3 millas (3,2 a 4,8 km), Dowding volvió a preguntarle a Bowen sobre el alcance mínimo, que demostró ser de unos 500 pies (150 m). Dowding quedó impresionado y, antes de partir para regresar al Reino Unido, se reunió con su homólogo, James E. Chaney , para contarle sobre el rendimiento del sistema y presionar para su desarrollo inmediato para su compra por parte de la RAF. [13]
Western Electric recibió el contrato para entregar cinco unidades más con toda prisa, bajo el nombre AI-10. [h] Uno de estos sería guardado por Western Electric, otro por Bell Telephone, uno reemplazaría el amarre original en el B-18, otro enviado al Consejo Nacional de Investigación (NRC) en Canadá y el último enviado a el Reino Unido. Originalmente, la copia del Reino Unido se iba a instalar en un Douglas A-20 Havoc o en el modelo de la RAF conocido como Boston, pero ninguno de estos aviones estaba disponible. En cambio, la NRC canadiense suministró un avión Boeing 247 y, después de un ajuste de prueba, fue desmontado y enviado al Reino Unido. Llegó a RAF Ford y fue reensamblado como DZ203 el 14 de agosto y probado ampliamente, en gran parte para satisfacción de todos. [58]
El AI-10 tenía un rendimiento similar al de los sistemas AIS de la misma época, pero Bowen no encontró un fuerte deseo por parte de la RAF de comprar el dispositivo. Esto se ha atribuido a una serie de factores, incluido el exceso de trabajo por parte del equipo de AMRE al instalar su propio equipo, así como al síndrome no inventado aquí . [58] Sin embargo, dos cuestiones técnicas parecen ser la razón principal. Una era que el sistema no mostraba el rango directamente y tenía que cambiarse a un modo de visualización separado que se describió como básicamente inútil. Además, el conjunto era demasiado grande para caber fácilmente en un Beaufighter, ya que había sido diseñado para Havoc (P-70) mucho más grande o incluso más grande Northrop P-61 Black Widow . [46]
Estados Unidos continuó trabajando en el AI-10 y lo puso en producción como SCR-520. El SCR-520-B, utilizado en el P-70, pesaba 270 kg (600 libras) repartidos en seis unidades, la mayor de las cuales tenía aproximadamente 0,91 m (1 yarda) de lado. Los esfuerzos para desarrollar una versión más pequeña llevaron al SCR-720-A un poco más pequeño, y luego al SCR-720 definitivo, por lo demás similar en rendimiento al 520 pero mucho más pequeño y reducido a solo 412 libras (187 kg). [59]
Mk. VII en servicio
Como Mk. Los VII llegaron a lo largo de octubre y noviembre de 1941, los aviones se instalaron en Christchurch y luego se enviaron a la Unidad de Intercepción de Cazas (FIU). La UIF estaba asumiendo las funciones de varias unidades experimentales dispersas y centralizando todas las actividades de vuelo de prueba para el Comando de combate. Este proceso finalmente alcanzó el vuelo SD y se trasladaron a RAF Ford el 10 de noviembre, momento en el que Christchurch volvió a ser un campo de satélites para RAF Hurn . [60]
La FIU recién organizada voló el X7579 con el prototipo AIS por primera vez el 30 de noviembre, y las pruebas continuaron hasta el 14 de diciembre. Durante un vuelo de prueba el 12 de diciembre, los operadores se encontraron con un bombardero Junkers Ju 88 en una patrulla de colocación de minas sobre el estuario del Támesis. La tripulación decidió presionar un ataque, dañando el Ju 88 y provocando que el aceite de los motores de su objetivo salpique el parabrisas. Aterrizaron sin problemas y celebraron el primer éxito de AIS. [60] El total de estos conjuntos de prototipos se situó en siete destruidos y muchos dañados el 15 de mayo. [61]
Mk. Los VII llegaron en cantidades limitadas con el tiempo. Incluso en servicio experimental, los conjuntos demostraron ser sistemas excelentes. Un informe compilado por la UIF señaló que daban considerablemente menos problemas que las versiones anteriores de Mk. IV en la misma etapa de desarrollo. Presionaron para que se completaran dos escuadrones lo antes posible. [60]
FIU tuvo su primer éxito con una producción Mk. VII en la noche del 5 al 6 de junio de 1942, cuando un Beaufighter atrapó un Dornier Do 217 sobre el estuario del Támesis y lo derribó. Generalmente, sin embargo, la introducción del Mk. VII coincidió con una disminución en la actividad de la Luftwaffe , pero los sistemas continuaron obteniendo algunas victorias contra aviones de vuelo bajo. Finalmente, Mk. VII operando en el Reino Unido y en el Mediterráneo reclamaría 100 victorias, una por cada set fabricado. [62]
Mk. VIII
En el momento en que el experimental Mk. Empezaban a llegar unidades VII, el Mk definitivo. Se estaba explorando la versión de producción VIII. Uno de los problemas más urgentes fue la necesidad de reducir en gran medida el tamaño y la complejidad del embalaje del radar, que llenó casi por completo la sección trasera del Beaufighter. Otro problema fue el deseo de comenzar a usar los nuevos tubos Sutton para la conmutación, lo que se esperaba que aumentara en gran medida el alcance del sistema. También se deseaba alguna forma de usar IFF y radiobalizas con los sistemas AIS, ya que los transpondedores anteriores habían sido diseñados deliberadamente para escuchar y responder en el AI Mk original. Frecuencias IV alrededor de 193 MHz. [63]
El problema del transpondedor había ido en aumento antes de la introducción de AIS. IFF trabajaba sobre la base de un pequeño receptor / transmisor que escuchaba los pulsos de un radar y producía una transmisión de pulsos de baja potencia en la misma frecuencia pero ligeramente retardada. La señal regresó a la aeronave equipada con radar junto con la señal de radar original. Cuando los dos fueron amplificados y mostrados, la señal IFF provocó que la señal que se veía en la pantalla del radar se extendiera. En ese momento, el sistema de radar original de 1,5 m se había adaptado a una amplia gama de funciones, incluidas AI, ASV y actuando como base tanto para el CHL como para los nuevos radares AMES Tipo 7 GCI. Para evitar problemas de interferencia, cada uno de estos operaba en frecuencias ligeramente diferentes, desde aproximadamente 180 a 210 MHz. La Armada y el Ejército agregaron sus propias variaciones. El IFF Mk. II , originalmente diseñado para responder al Mk. IV, tuvo que ser modificado repetidamente para responder a las nuevas frecuencias de radar, y ninguno de los muchos modelos pudo responder a todos ellos. [63]
La solución fue elegir una sola frecuencia para que funcionen todos los transpondedores IFF, sin importar cuál sea la frecuencia natural del sistema de radar. La frecuencia seleccionada fue de 180 MHz, un poco por debajo de la más baja de los radares de 1,5 m existentes. La radio del transpondedor se sintonizó solo en esta frecuencia, no en el radar en sí. El sistema de radar también agregó un sistema de radio separado para transmitir y recibir estos pulsos, el interrogador . Cuando el operador del radar presionó un botón en su consola, el interrogador comenzó a enviar pulsos sincronizados con los de la unidad de radar. La unidad IFF en la aeronave objetivo respondió con pulsos con el mismo tiempo. La salida del receptor del interrogador se mezcló con la del radar, lo que provocó que la señal se extendiera como antes. Cuando esto se agregó a la pantalla de exploración en espiral, en lugar de estirar la señal, la señal IFF apareció como una serie de segmentos de línea cortos que se extendían hacia afuera desde el centro de la pantalla, el patrón de la salida del sol . [63]
Por razones desconocidas, el equipo no decidió utilizar el mismo sistema para el uso de balizas de radio, como lo había hecho con Mk. IV. En cambio, en las reuniones del 13 y 14 de julio de 1941, Hodgkin y Clegg decidieron utilizar la propia frecuencia del radar para esta función. Esto requeriría nuevos transpondedores en tierra para apoyar a los cazas nocturnos equipados con AIS. El radar también se adaptó, agregando un interruptor que cambió la frecuencia de repetición de pulsos de 2500 a 930 Hz, extendiendo el rango máximo a 100 millas (160 km). [i] Para compensar el hecho de que se enviaban menos pulsos, se alargó el ancho del pulso y se enviaron dos pulsos uno tras otro, por lo que la potencia radiada total no cambió. [41]
Además, durante este período, el equipo de magnetrones de Birmingham había logrado un gran avance. Uno de los problemas con el magnetrón era que cada pulso causaba oscilaciones ligeramente diferentes dentro de cada cavidad, a veces interfiriendo entre sí. Con algunos patrones, particularmente el modo pi , las señales se sumaban y el tubo era mucho más eficiente. James Sayers había descubierto que si se pasaba una correa de metal entre los lóbulos alternos de las cavidades del magnetrón, el modo pi se veía fuertemente favorecido. Esto permitió aumentar considerablemente los niveles de potencia y GEC comenzó a producir el nuevo CV64, diseñado para funcionar a 50 kW. Estos se conocían como magnetrones atados . [64]
Finalmente, en ese momento, el establecimiento de electrónica del Reino Unido había desarrollado medios para producir pulsos de baja potencia de duración extremadamente corta, que se utilizaron para producir escalas electrónicas en las mismas pantallas. Como estas líneas de escala se dibujaron utilizando las mismas señales que los pulsos del radar principal, siempre estuvieron en perfecta sincronía con el radar, ofreciendo mediciones de distancia precisas sin la necesidad de calibrar una escala mecánica externa. El sistema adoptado para Mk. VIII dibujó círculos cada 2 millas (3,2 km) hasta un máximo de 8 millas (13 km). Se introdujo un nuevo modo de visualización para las últimas etapas de la intercepción, aumentando el PRF y expandiendo la visualización a 2 millas (3,2 km), con la escala generando círculos a intervalos de 2,000 pies (610 m). [sesenta y cinco]
Plan de producción
Con el éxito de AIS y Mk. VII, surgieron planes para volver a equipar a toda la fuerza de combate nocturno con Mk. VIII. Se puso en marcha un plan de tres etapas. En la primera etapa, GEC construiría 500 sets hasta el Mk interino. Norma VIIIA, para entrega a finales de 1942. Podrían utilizarse con balizas centimétricas diseñadas para ellas, pero no incluían sistema IFF. Se envió un pedido de 1.500 juegos de una nueva línea de producción a EKCO , trabajando en los cambios necesarios para abordar los problemas encontrados durante el Mk. Producción y uso de VIIIA, así como soporte IFF. Finalmente, la última versión sería la Mk. VIIIB, que incluía una variedad más amplia de modos de baliza e IFF, que funcionaría en la línea de producción tan pronto como estuvieran listos. [62] Desafortunadamente, como señaló Hodgkin:
Resultó que había una rivalidad considerable entre EKCO y GEC y cada empresa estaba decidida a diseñar AI Mk. VIII a su manera, mientras que la RAF, con razón, pensó que era esencial tener equipos idénticos. La razón por la que las dos firmas estaban involucradas fue que los altos cargos de TRE, Dee, Skinner y Lewis, sintieron que GEC siempre se demoraría porque anhelaba su proyecto de 20 cm y que la única forma de hacer que las cosas se movieran era inyectando algo de competencia en el sistema. [66]
El primer Mk construido a mano. VIIIA llegó a Christchurch en marzo de 1942, pero no parece haber sido transferida a la UIF. En este punto, todo el desarrollo del radar centimétrico se vio envuelto en nuevas preocupaciones sobre la creciente eficacia de la inteligencia de señales de la Luftwaffe y las defensas de los cazas nocturnos. En junio de 1942, se vio la primera evidencia de que los alemanes estaban bloqueando los radares de 1,5 m, y esto llevó a que el equipo AIS ayudara a traer el Mk. VIIIA en servicio tan pronto como sea posible, retrasando así una vez más el desarrollo de versiones mejoradas. [67]
Otro movimiento
En febrero de 1942, los acorazados alemanes Scharnhorst y Gneisenau escaparon de Brest, Francia en el Channel Dash , sin ser detectados hasta que se adentraron en el Canal de la Mancha. Las fuerzas terrestres alemanas habían aumentado gradualmente la interferencia del radar británico durante un período de semanas, y los operadores británicos no se habían dado cuenta de que esto estaba sucediendo. Posteriormente, Lord Mountbatten y Winston Churchill aprobaron planes para una redada en la estación de radar alemana en Bruneval , cerca de Le Havre . La incursión Biting capturó un sistema de radar alemán Wurzburg y un operador de radar. [68]
Durante las semanas siguientes, a las autoridades británicas les preocupaba que los alemanes tomaran represalias del mismo modo. Cuando la inteligencia informó de la llegada de un batallón de paracaidistas alemán a través del Canal de la Mancha, Rowe recibió órdenes de mover la unidad con toda prisa. La tarea de encontrar un sitio adecuado finalmente recayó en Spencer Freeman de la Organización de Servicios de Emergencia. Freeman comenzó a revisar listas de escuelas y hospitales parcialmente terminados por el Ministerio de Obras y Edificios, pero ninguno parecía adecuado. Mientras esperaba un ataque aéreo en Bristol, Freeman recordó que alguien había mencionado Malvern College . Esto se había reservado originalmente para el uso del Almirantazgo en caso de que se vieran obligados a abandonar Londres, pero en ese momento la amenaza de invasión ya no parecía inmediata y el sitio ya no era necesario para su uso. [69]
Cuando el equipo visitó la escuela en abril, la encontraron vacía, para su deleite. Sin embargo, esto fue solo porque los estudiantes estaban de vacaciones de Semana Santa y pronto regresaron. H. Gaunt, el director, estaba preocupado por la misteriosa llegada de numerosos inspectores del gobierno el 25 de abril, que se marcharon sin decirles nada. Cuando se puso en contacto con el Ministerio de Obras Públicas y Planificación , le informaron que un departamento del gobierno se mudaría a la escuela, lo que lo obligaría a trasladar a los estudiantes por segunda vez en dos años. [69]
ADRDE, el grupo del Ejército que desarrolla radares de alerta temprana para colocación de armas y montados en camiones, se mudó al sitio en mayo y, en el proceso, pasó a llamarse Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radares (RRDE). Pronto se les unieron elementos de AMRE, que también habían sido renombrados para convertirse en el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE). Después de llegar, los equipos desarrollaron un plan para instalar los primeros seis conjuntos de IA en la cercana RAF Defford bajo la supervisión de los instaladores de la RAF, momento en el que la aeronave volaría a dos estaciones de adaptación operativas para servir como modelo de aeronave para los nuevos conjuntos a medida que llegaran. . Este sistema finalmente resultó muy exitoso, con 80 aviones al mes entregados en el pico. [67]
Ventana
Al mismo tiempo, se estaba gestando una pelea entre Fighter Command y Bomber Command . Bomber Command estaba intensificando su campaña, pero estaba sufriendo pérdidas crecientes a manos de las cada vez más efectivas defensas de Josef Kammhuber . Comenzaron a presionar para obtener permiso para usar paja , conocida en el Reino Unido bajo la ventana de nombre en clave , que en las pruebas había demostrado su capacidad para cegar los sistemas de radar. El jefe del aire Charles Frederick Algenon Porter ordenó al Comando de Bombarderos que comenzara a usar la ventana el 4 de abril de 1942, pero rescindió ese comando el 5 de mayo bajo la presión de Sholto Douglas. Douglas señaló que los alemanes podrían copiar la ventana la primera vez que la vieran y que no era prudente usarla hasta que se comprendiera mejor su efecto en los propios radares del Reino Unido. [sesenta y cinco]
Bajo la dirección de Frederick Lindemann , Derek Jackson en RAF Coltishall llevó a cabo una extensa serie de estudios . A partir de septiembre, aviones con Mk. IV y Mk. VII se probaron contra la ventana en una serie de 30 vuelos. Para consternación de todos, Jackson concluyó que el Mk. La pantalla de escaneo en espiral de VII resultó ser más afectada por la ventana que la pantalla más simple del Mk. IV. Cuando se enteró de los resultados, Douglas escribió un memorando al Ministerio del Aire pidiendo que se retrasara la ventana hasta que se pudieran desarrollar nuevos radares que no fueran tan susceptibles a sus efectos. [sesenta y cinco]
Una de las coincidencias interesantes de la guerra fue que los alemanes ya habían desarrollado su propia versión de paja con el nombre en clave Düppel , y la habían probado cerca de Berlín y sobre el Báltico. Sin embargo, a Hermann Göring le preocupaba que si usaban Düppel en el Reino Unido, la RAF copiaría rápidamente el concepto y lo usaría en su contra. Dado que la flota del Bomber Command estaba creciendo rápidamente, los resultados probablemente favorecerían mucho a la RAF. Al aprender de los errores del pasado cuando se filtró material más antiguo, Göring destruyó la mayor parte del papeleo sobre Düppel . [sesenta y cinco]
Servicio operativo
Mk. VIIIA en servicio
Los primeros diez ejemplos del Mk. El VIIIA de la línea de producción de GEC llegó en la primera semana de diciembre de 1942. Estos se instalaron rápidamente y se enviaron a escuadrones operativos, que los operaron en misiones de baja altitud junto con aviones con el Mk. IV que se sortearon contra objetivos a gran altitud. El primer éxito del Mk. VIIIA fue en la noche del 20 al 21 de enero de 1943, cuando un avión de FIU atrapó un Do 217 sobre el Támesis y lo derribó en llamas después de una lucha reñida y de gran maniobra. [70]
A lo largo de este período, la Luftwaffe comenzó a fortalecer sus unidades de bombarderos en Francia para comenzar las redadas en represalia por la creciente campaña de bombardeos de la RAF. Se proporcionaron a Luftflotte 3 varios aviones nuevos, en particular los modelos K y M del Do 217 y el modelo A-14 del Ju 88 , que tenía alrededor de 60 de cada tipo a fines de 1942. Llevaron a cabo su primera incursión en la noche del 17 al 18 de enero de 1943, pero esta vez se encontró con una fuerza con nuevos radares GL en los reflectores y varios de los nuevos radares GCI que guían a los cazas nocturnos. Cinco de los 118 aviones que participaron en la incursión fueron derribados, tres de ellos asistidos por reflectores. Contra esta amenaza, el Beaufighter existente con AI Mk. IV resultó adecuado. [71]
Pero además de los bombarderos, Luftflotte 3 también organizó varios Focke-Wulf Fw 190 para bombardeos. Estos comenzaron a usarse para incursiones diurnas como cazabombarderos o Jabos . Después de algunos intentos con algunas pérdidas, la fuerza de Jabo también recurrió al papel de la noche. [72] Incluso a su velocidad de crucero económica, el avión resultaría esencialmente imposible de atrapar para los primeros Beaufighters. Una serie de redadas en abril no fueron cuestionadas, y la mayor amenaza para el atacante fueron accidentes de aterrizaje o perderse y aterrizar en bases de la RAF, lo que sucedió en varias ocasiones. Aunque la fuerza Jabo fue capaz de causar pocos daños, la RAF respondió introduciendo rápidamente nuevos aviones como el Beaufighter VI y equipándolos con los nuevos radares lo más rápido posible. Sin embargo, estos aviones tenían poca ventaja de velocidad sobre los FW y eran inadecuados para la tarea. [73]
Estaba llegando una solución más convincente al problema de Jabo . Ya en julio de 1942, Mosquito Mk. II DD715 se había modificado para su uso en combate nocturno mediante el ajuste de una nariz dedal de nuevo diseño y el Mk. Radar VIIIA. Esto requirió la remoción de las cuatro ametralladoras Browning que anteriormente ocupaban el área de la nariz, dejando solo los cañones Hispano de 20 mm en el vientre. Después de los ensayos, 97 Mk más. Los II se convirtieron de esta manera a partir de septiembre de 1942. Una versión de combate nocturno especialmente diseñada del Mosquito FB.VI, el NF.XII, comenzó a llegar de las líneas en febrero de 1943. Cuando los cazas alemanes regresaron la noche del 16/17 de mayo, el Escuadrón No. 85 fue posicionado para interceptarlos y derribó a cinco de los Jabos . Las operaciones contra los Jabos durante los meses siguientes fueron igualmente exitosas y la campaña de Jabo terminó. [74]
Mk. VIII en servicio
El primer Mk de preproducción. VIII llegó el 21 de diciembre de 1942 y se instaló en un Beaufighter, lo que reveló la necesidad de una serie de modificaciones. A pesar de utilizar un magnetrón que era diez veces más potente que los modelos anteriores, los rangos de detección normales permanecieron cortos, alrededor de 4 millas (6,4 km). Las versiones modificadas comenzaron a llegar en números a partir de mayo. A medida que aumentó la producción, estos conjuntos se enviaron preferentemente a Mosquitos, cuyo número aumentó significativamente durante el final del verano. Para entonces, las incursiones de Jabo contra grandes objetivos habían terminado, mientras que la Luftwaffe comenzó su mayor campaña de colocación de minas de la guerra. Durante septiembre y octubre, 37 aviones de la Luftwaffe fueron destruidos en misiones de colocación de minas. [75]
Este período de la guerra se caracterizó por la cada vez mayor tamaño y potencia de incursiones del bombardero de comando en Alemania, y la Luftwaffe ' s intentos posteriores para defenderse de estos ataques devastadores. La Luftwaffe ' redadas s en el Reino Unido disminuyeron considerablemente, con la excepción de los esfuerzos de minería. Esto les dio a los grupos de cazas nocturnos de la RAF tiempo para descansar y reequiparse, reemplazando sus Beaufighters y Mosquitos más antiguos con nuevos aviones, principalmente el nuevo Mosquito NF.XII con Mk. VIII. Esto dejó la pregunta de qué hacer con el Mk. Aviones equipados con IV, muchos de los cuales encontraron una nueva vida como intrusos utilizando los nuevos detectores de radar Serrate . [76]
Operación Steinbock
La Luftwaffe intentó una última campaña de bombardeos estratégicos contra el Reino Unido a principios de 1944: la Operación Steinbock . Luftflotte 3 reunió una flota de 474 bombarderos, incluidos los nuevos Junkers Ju 188 y Heinkel He 177 , así como números adicionales del caza pesado Messerschmitt Me 410 en el papel de jabo . Usarían Düppel , su versión de la ventana, por primera vez en un ataque a gran escala. Además, algunos aviones tenían el sistema de navegación Truhe , una copia del UK Gee , así como su propio Y-Gerät, aunque se sabía que podría estar bloqueado. [77]
Para entonces, la RAF se había reorganizado en preparación para la Operación Overlord , y había trasladado muchos de sus aviones de combate a la 2ª Fuerza Aérea Táctica . Los aviones adecuados para la defensa se reorganizaron en la organización de Defensa Aérea de Gran Bretaña (ADGB) recreada. ADGB estaba equipado casi en su totalidad con el Mosquito NF.XII, XIII y XVII, equipado con Mk. VIII y algunos Mk. Radares X (ver más abajo). Sin embargo, muchos de estos aviones fueron asignados a otras tareas, algunas unidades se estaban reacondicionando y, en total, tal vez 65 cazas nocturnos estaban disponibles para el servicio. [77]
Originalmente planeado para diciembre, una variedad de problemas retrasaron la primera incursión Steinbock hasta la noche del 21/22 de enero de 1944. Usando todos los trucos que había desarrollado la RAF, los exploradores de la Luftwaffe lanzaron bengalas blancas a lo largo de la ruta y marcaron Londres en verde. Durante la redada, los atacantes arrojaron grandes cantidades de Düppel , que bloqueó con éxito los radares de banda de 1,5 m. Recientemente se habían desplegado varios conjuntos centrimétricos más nuevos, y estos pudieron continuar guiando a los cazas a lo mejor de sus habilidades dada la sobrecarga del operador. Los mosquitos del ADGB reclamaron 16 bombarderos destruidos o probables, mientras que la nueva artillería antiaérea guiada centimétrica agregó otros 9. Otros 18 aviones alemanes nunca regresaron, se perdieron o se estrellaron durante el aterrizaje. Esto representó aproximadamente el 10% de la fuerza de ataque de 447 bombarderos. Este tipo de tasa de intercambio de pérdidas era mayor de lo que la Luftwaffe solía lograr contra la RAF, y lo suficientemente grande como para que las misiones continuas con este tipo de pérdidas agotaran rápidamente la fuerza. A pesar de todo este esfuerzo, los bombarderos arrojaron un total de solo 30 toneladas sobre la ciudad, causando 14 muertos y 74 heridos, una pequeña fracción de la carga nocturna durante The Blitz. Hitler estaba apopléjico. [78]
La apertura estadounidense de la Batalla de Anzio al día siguiente despojó inmediatamente a Luftflotte 3 de 100 de sus bombarderos, que fueron enviados a Italia. Los ataques de Steinbock continuaron hasta febrero con resultados igualmente malos; a finales de mes, los Mosquitos habían reclamado 28 aviones. Los grandes ataques continuaron esporádicamente hasta marzo, incluida la noche del 19 al 20 de marzo cuando Joe Singleton y Geoff Haslam del No. 25 Sqn derribaron tres Ju 88 en un lapso de 13 minutos. Tales eventos no eran infrecuentes, y varias tripulaciones acumularon misiones de muerte múltiple. Las incursiones más pequeñas continuaron hasta finales de abril con algunas incursiones de hostigamiento en mayo, momento en el que la fuerza de Luftflotte 3 había caído de 695 [j] a solo 133 aviones operativos. En comparación, las pérdidas de la RAF fueron alrededor de dos docenas, y solo una de ellas se debió a la acción del enemigo. [79]
En acción contra el V-1
La bomba volante V-1 fue lanzado por primera vez contra Londres el 13 de junio, y pronto se convirtió en una amenaza mucho más grande que la Luftwaffe ' s bombarderos. Un sistema defensivo se organizó rápidamente y entró en funcionamiento el 15 de junio, pero las áreas operativas superpuestas de los cañones y los cazas antiaéreos resultaron ser confusas para todos los involucrados. Después de hablar con Frederick Alfred Pile , general de las unidades AA del ejército, el mariscal del aire Roderic Hill reorganizó los cañones AA en un cinturón delgado a lo largo de la costa, con los cazas operando tierra adentro. Esto mejoró enormemente las operaciones de ambas fuerzas. [80]
Los lanzamientos de V-1 tuvieron lugar día y noche, navegando a aproximadamente 350 mph (560 km / h), el límite superior de muchos de los cazas defensivos. Los pilotos de mosquitos pronto tomaron el truco de volar sobre el Canal en busca de las llamas del motor V-1 encendidas. Cuando veían uno que pasaba por su ubicación, volaban a una posición por encima y hacia un lado del misil, y luego se lanzaban sobre él desde el costado para mantener las llamas a la vista a través del enfoque. Este enfoque de buceo les permitió adelantar al misil. El problema era saber cuándo abrir fuego, ya que era difícil saber el alcance de noche cuando solo se veían las llamas. El operador del radar indicaba continuamente el alcance durante la aproximación, y el piloto abría fuego cuando alcanzaban entre 300 y 270 m (1,000 a 900 pies). [80] Toda la operación fue peligrosa, como recordó el operador de radar Jimmy Rawnsley durante un vuelo de Mosquito:
Miré hacia arriba cuando las armas se estrellaron brevemente; e inmediatamente me agaché de nuevo. La bomba había estallado a solo 300 yardas por delante de nosotros, y estábamos corriendo a más de 150 yardas por segundo directo hacia el corazón de la explosión. Durante unos segundos, el chorro de aire del ventilador cercano a mi cabeza sopló caliente y acre; pero todavía estábamos volando. Sentándome y mirando hacia atrás, vi que el aire detrás de nosotros estaba lleno de fragmentos rojos brillantes que aún se desplegaban y flotaban hacia abajo. [81]
Finalmente, se dispararon un total de 8.081 V-1 en el Reino Unido del 13 de junio al 1 de septiembre. De estos, 1.902 fueron destruidos por cazas y otros 1.564 por fuego antiaéreo, dejando 2.340 para llegar a Londres. [80]
Después de este tiempo, los sitios de lanzamiento habían sido invadidos y las operaciones V-1 se trasladaron al lanzamiento desde el aire desde los bombarderos He 111. Durante julio y agosto, KG 3 lanzó un total de poco menos de 400 V-1, inicialmente durante el día, pero cambiando rápidamente a acciones nocturnas. El tercer Gruppe de KG 3 fue redesignado como el I. Gruppe / KG 53 reformado en septiembre, continuando la campaña mientras retrocedía repetidamente hacia Alemania frente a los avances aliados. Los disparos terminaron finalmente el 14 de enero de 1945, momento en el que se habían disparado 1.012 misiles por la pérdida de 77 He 111 y 404 de los misiles destruidos en vuelo. [82]
Mayor desarrollo
Bloqueo-seguimiento
Aunque se desconocen los orígenes precisos del concepto, el 8 de marzo de 1941 Bertrand Lovell registró el concepto de seguimiento de bloqueo en sus notas por primera vez. Esta fue una modificación del sistema de escaneo en espiral que le permitió rastrear objetivos automáticamente sin más operaciones manuales. Los radares que incluyen seguimiento de bloqueo se conocieron como AIF o AISF. [83] [k]
Lovell había construido anteriormente un sistema en tierra para la Armada con un patrón de haz ancho para detectar barcos y lo adaptó para un sistema automático de seguimiento de aviones en Leeson. A él se unieron ingenieros de varias empresas, junto con "Freddie" Williams . [l] Williams aplicó algunas de las técnicas que había usado en un analizador diferencial para producir un sistema conocido como Velodyne que seguía sin problemas a pesar de las maniobras difíciles y las grandes velocidades de cruce del objetivo. La unidad también envió información de alcance directamente a la mira del giroscopio , preestableciéndola para que pudiera dispararse tan pronto como se detectara el objetivo. [84]
El sistema funcionó al tener dos antenas dipolo en lugar de una, ligeramente desplazadas a cada lado del mástil de montaje que se proyecta a través del medio del plato parabólico. Al estar desplazados, los haces producidos por los dos dipolos estaban en ángulo entre sí, a cada lado de la línea central del plato. Normalmente, las señales de ambos se sumaban y mostraban, produciendo una salida en gran parte idéntica a la del caso de un solo dipolo. El eje del dipolo se montó en otro motor que los hizo girar rápidamente a 800 rpm. Se colocó un interruptor de modo que el motor lo activara cuando los dipolos estaban aproximadamente verticales u horizontales, lo que activaba un segundo circuito que restaba las señales entre sí en lugar de sumarlas. El resultado fue la diferencia en la intensidad de la señal, que indicaba cuál de los dos dipolos estaba recibiendo más energía en ese instante. Esta señal se introdujo en los motores del escáner, conduciéndolo en la dirección correcta. [84]
Las intercepciones que usaban el sistema comenzaron como el AIS normal, con el operador buscando objetivos mientras el sistema se movía en su exploración en espiral. Cuando se seleccionaba un objetivo, el operador del radar giraba otra perilla para ajustar la luz estroboscópica , un circuito de base de tiempo que producía un anillo en la pantalla. Cuando la luz estroboscópica estaba sobre el retorno de un objetivo, se presionó un botón, lo que provocó que las señales antes o después de ese rango se filtraran (lo que se conoce como puerta ), dejando solo el objetivo seleccionado visible en la pantalla. Los circuitos de seguimiento garantizarían que la antena parabólica permaneciera apuntando al objetivo mientras se movía. [84]
El sistema era básicamente funcional en el otoño de 1941, utilizando la electrónica del Mk. VII y un nuevo magnetrón de 50 kW para producir el AI Mk. IX. Esto ofreció detección inicial a diez millas, bloqueo a cinco, y pudo rastrear movimientos relativos de hasta 10 grados por segundo, así como aceleraciones angulares de 10 grados / s 2 . A pesar de este desarrollo prometedor, el 1 de enero de 1942 Lovell fue enviado a trabajar en el sistema H2S . [84] El Mk. IX fue puesto entonces bajo la dirección de Arthur Ernest Downing, y el equipo aún predijo que estaría disponible en 1942. [85]
Mk. IX
En la reunión de noviembre de 1942 del Comité de Intercepción Aérea , se discutió el futuro del radar de IA con miras a producir un plan para la evolución a largo plazo de los sistemas. Entre muchas ideas consideradas, el equipo eligió una serie de características que deseaba ver. La idea principal fue la idea de una vista completa más parecida a los radares de interceptación controlados desde tierra, que permitirían a los cazas planificar sus propias intercepciones con menos control terrestre requerido. El alcance debía extenderse a al menos 10 millas (16 km), con un alcance mínimo reducido de 200 pies (61 m). Se seleccionó el rango mínimo corto, junto con las demandas de precisión de ½ grado en el punto muerto, para permitir disparos a ciegas sin contacto visual. También se consideraron otras características como seguimiento de bloqueo y búsqueda de rango precisa. [86]
Se estudiaron tres diseños que incorporan algunas de estas características. Uno era esencialmente una adaptación de banda X del Mk que de otro modo no habría sido modificado. VIII, operando a 3 cm en lugar de 10 cm. El segundo fue un Mk. VIII que adoptó la técnica de escaneo en espiral en lugar de helicoidal. El tercero fue el sistema AIF que estaba desarrollando Lovell. Después de alguna discusión, se abandonó el concepto de banda X; Llegaron a la conclusión de que la familiaridad de la RAF con el equipo de banda S, junto con la capacidad de utilizar balizas existentes, superaba cualquier ventaja técnica. [87]
Cuando estalló el gran debate sobre la ventana en la primavera de 1942, Downing sugirió que el AIF podría ser naturalmente inmune a sus efectos. La ventana, que consta de papel y papel de aluminio liviano, se detiene en el aire casi inmediatamente después de caer y luego cae lentamente al suelo. Un AIF encerrado en un bombardero vería estas señales pasar rápidamente fuera del rango cerrado y desaparecerían. Para probar esta teoría, un Beaufighter fue trasladado a Coltishall y equipado con el prototipo AIF. Jackson realizó 13 vuelos en noviembre para probar el sistema contra la ventana. [85] Estas pruebas demostraron, con gran preocupación, que el sistema, en cambio, se bloquearía en la ventana y rompería el contacto con el bombardero. [88]
Downing sugirió una serie de cambios para mantener mejor un candado en presencia de ventana, e hizo estos cambios durante las próximas semanas. El 23 de diciembre de 1942, el Mk mejorado. IX estaba siendo operado personalmente por Downing en un Beaufighter mientras que un segundo Beaufighter con Jackson a bordo como observador bajaba la ventana. Jackson recuerda haber escuchado mensajes de radio de operadores terrestres que enviaban Spitfires para investigar dos bogies y le preocupaba que pudieran estar refiriéndose a sus aviones. Poco después, dos Spitfires aparecieron de las nubes y abrieron fuego contra ambos Beaufighters. La aeronave dañada de Jackson regresó a Coltishall, pero la aeronave de Downing se estrelló en el mar, matando a todos los que estaban a bordo. [89]
Mk. X
La pérdida del único Mk. El prototipo IX, junto con su desarrollador principal, retrasó seriamente el programa. Aproximadamente al mismo tiempo, el TRE había recibido una unidad SCR-720 de los EE. UU. Esta fue una versión reempaquetada y aligerada del SCR-520, [59] adecuada para su uso en Beaufighter y Mosquito. El primer ejemplo llegó de Western Electric en diciembre de 1942, y Jackson llevó a cabo las pruebas contra la ventana en enero de 1943. Jackson descubrió que mediante un cambio juicioso del control de alcance podía configurar el radar para que mirara al bombardero y a la ventana. pasaría rápidamente fuera de alcance y desaparecería. [90]
TRE hizo una serie de sugerencias y mejoras menores, y realizó un pedido de 2900 de estos SCR-720B con el nombre de AI Mk. X. Sin embargo, Western Electric se había estado concentrando en el SCR-520 para montarlo en el Northrop P-61 Black Widow , el caza nocturno bimotor estadounidense de 15 toneladas de peso de vuelo y 66 pies de envergadura diseñado especialmente, lo suficientemente grande para transportarlo. En ese momento, el P-61 se retrasó mucho y la USAAF había comenzado a utilizar Beaufighters y Mosquitos para sus propias necesidades. Esto llevó a demandas tanto de la USAAF como de la RAF para que la producción de SCR-720 aumentara, y Western Electric respondió declarando que las unidades iniciales estarían disponibles en mayo de 1943, con cantidades de producción disponibles en agosto. [90]
Con la decisión tomada, el Ministerio del Aire finalmente permitió que se usara la ventana en julio de 1943. Se usó por primera vez en una incursión en Hamburgo en la noche del 24 al 25 de julio de 1943. Los efectos fueron espectaculares; Habiéndose acostumbrado a usar el radar para guiar sus defensas, la ventana produjo tantos blancos falsos que los operadores no sabían qué hacer. Se vio que las armas AA disparaban aleatoriamente hacia el cielo mientras los cazas nocturnos volaban en círculos. La fuerza de ataque perdió solo 12 aviones, el 1,5% de la fuerza, aproximadamente lo que se esperaría de eventos completamente aleatorios. [91]
El primer SCR-720 se entregó el 12 de julio para su instalación en el Mosquito HK195 , que fue entregado a la FUI el 11 de agosto y voló por primera vez dos días después. Se completaron pequeños lotes en varias marcas de Mosquitos antes de que la producción se entregara por completo para su instalación en el NF.XIX, que presentaba motores Rolls-Royce Merlin 25 y un ala reforzada que les permitía transportar tanques de combustible externos. Desafortunadamente, las entregas del Mk. X demostró estar muy retrasado, ya que los primeros 40 llegaron a fines de otoño y se descubrió que faltaban muchas de las actualizaciones solicitadas. [92] Una vez que estos fueron finalmente adaptados, se encontró que interferían con los aparatos de radio en el avión, [m] y no fue hasta enero de 1944 que el primer Mk. Se enviaron conjuntos X para uso de escuadrones. [93]
Además Mk. IX desarrollo
Con el Mk. X seleccionado para su despliegue, el Mk. Se redujo considerablemente la prioridad del programa IX y se consideraron conceptos adicionales. En particular, el concepto de adaptar el Mk. IX para trabajar en la banda S en longitudes de onda de 3 cm se consideró durante mucho tiempo, ya que esto proporcionaría una precisión aún mayor con los mismos sistemas de antenas, o una precisión similar con otros más pequeños. EKCO comenzó a adaptar el Mk. VIII para poder trabajar a 9 o 3 cm, aunque en ese momento los magnetrones de 3 cm eran capaces de entregar solo 50 vatios de potencia y esta opción nunca se utilizó. [90]
En un memorando del 23 de septiembre de 1943, Air Commander WC Cooper describió cuatro posibles líneas de desarrollo:
- AI Mk. IX - la versión actualmente en desarrollo, combinada con un indicador piloto CRT
- AI Mk. IXB - IX con el indicador del piloto proyectado en el parabrisas
- AI Mk. IXC - IXB con indicación del piloto combinada con una mira giroscópica
- AI Mk. IXD - IXC con una computadora analógica para calcular el plomo [90]
Burcham asumió el desarrollo del Mk. Línea IX en 1943, generalmente siguiendo el concepto IXB. Esto finalmente se combinó con un nuevo magnetrón de 200 kW. [94] En diciembre de 1943 se envió una primera versión del conjunto sin el indicador del piloto para su prueba a la UIF en Mosquito HK946 , y se regresó algún tiempo después con una extensa lista de sugerencias de actualización. [95]
La idea de la proyección del parabrisas se había intentado con el AI Mk. IV como el Mk. V, pero se encontraron varios problemas y no se adoptó para el servicio. Se utilizaron varias versiones actualizadas en los ensayos, pero en 1943 el Mk. El radar V estaba obsoleto y la pantalla indicadora del piloto (PID) se adaptó al Mk. VIII. Esta vez, la salida del sistema no fue un CRT separado, sino que se proyectó en el GGS Mk existente. II mira de giro. El sistema se adaptó al Mosquito HK419 en algún momento a fines de 1943 y se envió a la UIF para su prueba en enero de 1944. Recibió elogios generalizados. [96]
Con el Mk. X se instaló para su uso inmediato, todo el trabajo en el PID se trasladó al Mk. IX. El primer Mk. El IXB con PID se ajustó al Mosquito HK311 durante 1944 y se envió al recién nombrado Central Fighter Establishment (CFE, anteriormente FIU) el 22 de diciembre de 1944. Este conjunto también incluía las diversas mejoras sugeridas por las pruebas del anterior Mk. IX. A esta aeronave se le unió un HK946 mejorado , que se sometió a pruebas exhaustivas entre diciembre de 1944 y abril de 1945. La UIF descubrió que el sistema de seguimiento de bloqueo no funcionaba en altitudes bajas, alrededor de 2,000 pies (610 m) sobre el agua o 5,000 pies (1,500 m) sobre tierra, pero por encima de estas altitudes encontraron el Mk. IX para ser superior al Mk. X. Señalaron que el sistema requeriría más entrenamiento que la visualización más natural del Mk. X, y que la pantalla tuvo que adaptarse más para que el PID no oscureciera los instrumentos de la cabina. El avión volvió una vez más a Defford con una serie de mejoras sugeridas. [95]
Desarrollos de posguerra
Con el final de la guerra, el desarrollo del Mk. IX fue puesto en espera. Se asumió ampliamente que otra guerra estaba a una década de distancia, como mínimo.
En 1947, la Unión Soviética comenzó a introducir su bombardero Tupolev Tu-4 , capaz de llegar al Reino Unido desde bases en el noroeste de Rusia. En 1949, los soviéticos probaron su primera bomba atómica . Esto llevó a un esfuerzo por mejorar en gran medida los sistemas de radar del Reino Unido bajo el programa ROTOR , así como a introducir un nuevo caza nocturno que pudo funcionar bien contra las velocidades de 350 millas por hora (560 km / h) del Tu-4. Aunque ya se había comenzado a trabajar en un diseño de caza nocturno con propulsión a reacción, se podría ahorrar mucho tiempo y dinero introduciendo una nueva versión del Mosquito con las actualizaciones adecuadas. [97]
Durante febrero de 1948, se solicitó a la CFE que evaluara el nuevo Mosquito NF.38 equipado con el Mk. IXB para este rol. Descubrieron que persistían los problemas con el sistema de seguimiento de bloqueo en altitudes bajas, lo que dejó al Mk. X más fácil de usar en estas misiones. También señalaron que el Mk. IX todavía tenía problemas para lograr un bloqueo en presencia de una ventana, y que el PID era demasiado tenue para usarse durante el día, mientras que era demasiado brillante por la noche. [98] Concluyeron:
La opinión de este Establecimiento es que AI Mk.9B es operacionalmente inaceptable en operaciones independientes, control de transmisión o de apoyo a bombarderos. Por lo tanto, se recomienda que AI Mk.9B no se acepte para uso de servicio. [98]
La CFE también rechazó el NF.38, señalando que su rendimiento era solo ligeramente superior al del NF.36 de finales de la guerra, y apenas superior al rendimiento del B-29 / Tu-4. Como caza nocturno enviado contra el Tu-4, se esperaba que fuera esencialmente inútil. Mk. IX se canceló formalmente en 1949. Un Gloster Meteor , VW413 , ya se estaba convirtiendo para Mk. IX, y se le permitió continuar la construcción para las pruebas durante julio de 1950. [98]
Años más tarde, Lovell se enteró de que una adaptación del Mk. El sistema IX también se había probado a bordo de Motor Gun Boats en 1942 y se había descubierto que rastrearían con éxito otros barcos y permitirían el disparo ciego de un cañón de 2 libras con una precisión razonable. [99]
Descripción
El anterior Mk. Los radares VII eran en general similares a los de Mk. VIII, pero utilizó un magnetrón CV38 menos potente que ofrecía una potencia media de alrededor de 5 kW en lugar de los 25 kW del Mk. CV64 de VIII. Esto redujo el rango operativo normal a aproximadamente 3 millas (4,8 km), pero las otras medidas de rendimiento fueron idénticas. Mk. VII carecía de las entradas de señal alternativas necesarias para operar con IFF, balizas o AIBA, como se describe a continuación. [100] El resto de esta descripción se basa únicamente en el Mk. VIII.
Diseño del equipo
El Mk. El sistema VIII constaba de dos grupos de sistemas, el transmisor y el sistema de antena montados en la nariz de la aeronave, y la mayoría del receptor y los sistemas de visualización montados en el interior. [101]
El equipo montado en la nariz incluía el transmisor magnetrón y el interruptor de tubo suave Sutton. Estos se combinaron en una sola caja montada en el marco de montaje, cerca de la parte superior del marco en el Mosquito y la parte inferior en el Beaufighter, donde se podía acceder fácilmente. El sistema de escáner se centró en el marco, haciendo girar el reflector parabólico (plato) de 28 pulgadas (71 cm) a través de un círculo completo 17 veces por segundo. La señal se transmitió desde una pequeña antena dipolo de media onda orientada verticalmente y un reflector montado en el extremo de un poste que pasa a través de un orificio en el medio del plato. Un cable coaxial transportaba la señal del magnetrón a la parte posterior del poste. [101] Entre las partes del marco estaban el modulador Tipo 53, que proporcionaba pulsos de 35 amperios y 10 kV, el transmisor Tipo TR.3151, que contenía el magnetrón CV64, el interruptor suave Sutton CV43 y un mezclador de cristal, y el Tipo 50 receptor con su oscilador local CV67 Sutton tubo que redujo la frecuencia. [102]
Esto dejó el receptor, el sistema de base de tiempo y la pantalla dentro de la cabina del avión. Había mucho espacio para esto en el Beaufighter, donde el operador del radar estaba sentado en la parte trasera del fuselaje. En el Mosquito, el operador del radar se sentó a la derecha y ligeramente detrás del piloto. La puerta de entrada principal estaba ubicada en el lado izquierdo del fuselaje, justo en frente del operador del radar. Con el radar instalado, esto no dejaba casi espacio para llegar a la puerta, por lo que el circuito de la base de tiempo estaba montado sobre rieles que permitían que se deslizara hacia arriba y hacia adelante, fuera del camino de la puerta. Entre las partes dentro de la aeronave se encuentran la pantalla Tipo 73 y el TR.3152 Lucero . [102]
El sistema recibió energía de la fuente de alimentación Tipo 225, que funcionaba con un eje de toma de fuerza en uno de los motores. Esto produjo 1200 W de potencia de 80 V CA, convertidos en 500 W de potencia CC para aquellos instrumentos que necesitaban CC. El motor del escáner era hidráulico, impulsado por una bomba en uno de los motores. Todo el sistema, incluida la fuente de alimentación y todo el equipo principal, pesaba 212 libras (96 kg). [102]
Exhibiciones e interpretación
El Mk. La pantalla VIII consistía en un solo CRT con una base de tiempo calibrada para correr desde el centro de la pantalla hasta su borde exterior en el tiempo que le tomó a la señal de radio viajar y regresar a 10 millas (16 km). Los sensores del sistema de escáner de la antena parabólica transmitían señales a los componentes electrónicos de la pantalla que giraban la base de tiempo en el mismo ángulo. Si el escáner estuviera apagado y el control de brillo (ganancia) de la pantalla se subiera por completo, la base de tiempo haría que apareciera una línea en la pantalla en el ángulo en el que apuntaba el plato. [103]
Cuando se encendió el escáner, hizo girar el plato en el sentido de las agujas del reloj a través de un círculo completo 17 veces por segundo. La base de tiempo fue de 2500 pps, lo que significa que hay alrededor de 147 pulsos por cada rotación, o alrededor de un pulso cada 2,5 grados. [104] La base de tiempo se configuró para comenzar a dibujar aproximadamente 0,5 cm desde el centro del tubo, por lo que si el brillo aumenta completamente con el escáner en funcionamiento, el resultado sería una serie de líneas radiales poco espaciadas que forman una especie de de patrón de rayos de sol con un área vacía en el centro. [103]
Para el funcionamiento normal, el brillo se redujo hasta que las líneas simplemente desaparecieron. La salida del receptor de radar se alimenta al canal de brillo, por lo que cualquier eco provocó que la pantalla se iluminara momentáneamente, produciendo un punto en la pantalla conocido como señal . La distancia de la señal desde el centro de la pantalla indica el rango al objetivo; un objetivo a 14 km (9 millas) produciría un parpadeo cerca del borde exterior de la pantalla. [103] La parte vacía en el centro esencialmente amplía el área de corto alcance para que los puntos en esta área no se vuelvan demasiado desordenados en la pantalla cuando el luchador se acerca a su objetivo. [105]
Dado que la posición del blip está sincronizada con el ángulo de la base de tiempo, y la base de tiempo con el plato, el ángulo del arco con respecto al centro indica el ángulo con el objetivo; un objetivo arriba y a la derecha del caza produciría un arco arriba y a la derecha del centro de la pantalla. [106]
El rayo del radar tiene un ancho de aproximadamente 10 grados y envía un pulso cada 2,5 grados de rotación, por lo que un objetivo no producirá un solo parpadeo, sino varios. Para los objetivos ubicados lejos de la línea central, el radar produciría 4 o 5 pitidos individuales a medida que el escáner giraba, lo que provocaba que se mostrara en la pantalla un arco corto de unos 10 grados de ancho. Se produce una interacción algo más compleja cuando la aeronave objetivo se acerca al centro de la exploración del radar. Cualquier objetivo dentro de los diez grados de la línea central siempre tendrá algo de energía de radar cayendo sobre él sin importar hacia dónde apunte el plato; un objetivo cinco grados a la derecha de la aeronave seguiría reflejando el borde exterior de la transmisión incluso cuando el escáner apunte cinco grados a la izquierda. En este caso, el objetivo creará señales durante toda la rotación, dibujando un anillo completo en la pantalla en lugar de un arco corto. Debido a que la antena es más sensible en el medio que en los bordes, el brillo del anillo en la pantalla variará a medida que el plato escanea, alcanzando su máximo cuando el plato apunta al objetivo, y un mínimo, o desapareciendo por completo, cuando está señaló la otra dirección. Un objetivo que está muy por delante producirá un círculo completo ininterrumpido en la pantalla. [106]
El plato no solo gira, sino que también aumenta y disminuye su ángulo con respecto a la línea central, alcanzando un ángulo máximo de 45 grados con respecto al centro. El patrón de exploración completo tarda aproximadamente un segundo en completarse. Esto significa que los objetivos no se actualizan continuamente en la pantalla, sino que tienden a aparecer y desaparecer gradualmente durante un período de aproximadamente un segundo. El área que se podía ver durante una exploración completa se conocía como el "cono de búsqueda". [107]
El sistema también incluía un temporizador que producía señales intermitentes a distancias establecidas, produciendo anillos en la pantalla que se usaban para medir distancias. Había dos configuraciones, una con anillos cada 2 millas (3,2 km) y otra que amplía la pantalla para mostrar solo el rango de cero a dos millas, que se utilizó durante la aproximación final. Además, una pequeña cantidad de señal sobrante del transmisor tendía a pasar al receptor, provocando un fuerte anillo alrededor del área central en blanco, conocido como el "anillo cero". [108]
Los retornos de tierra causaron dos efectos en la pantalla. Una se debió al hecho de que el dipolo pasaba un poco más allá del borde exterior del plato cuando se inclinaba en cualquier lugar cerca de la línea central, lo que permitía que pequeñas cantidades de la señal viajaran directamente al suelo y viceversa. La orientación vertical de la antena redujo esto, por lo que la señal no fue muy potente. El resultado fue un anillo tenue en la pantalla a una distancia del centro igual a la altitud de la aeronave, conocido como "anillo de altitud". [109]
El otro efecto se produjo cuando el plato se apuntó hacia el suelo, provocando un fuerte retorno que produjo un fuerte retorno en la pantalla. Debido al patrón de escaneo circular, el plato se apuntaría hacia los lados cuando el rayo golpeara el suelo por primera vez, continuando golpeando el suelo mientras el escáner continuaba girando hasta apuntar hacia abajo, y luego hacia arriba hasta que el rayo ya no se cruzara con el tierra de nuevo. Dado que el rayo golpea el suelo en un punto más cercano a la aeronave cuando apunta hacia abajo, los retornos durante este período son los más cercanos al anillo cero. Cuando el reflector gira más hacia los lados, el rayo golpea el suelo más lejos y produce señales más alejadas de la línea cero. Convenientemente, la geometría de la situación hace que los retornos formen una serie de líneas rectas, produciendo un efecto similar a un horizonte artificial. [110]
Actuación
El Mk. El VIII produjo buenos rendimientos en objetivos del tamaño de un bombardero a aproximadamente 5,5 millas (8,9 km), aunque se sabía que producía rendimientos de hasta 6,5 millas (10,5 km) en buenas condiciones. El alcance mínimo era de aproximadamente 400 a 500 pies (120-150 m), limitado por el ancho del pulso y el tiempo que tardaba la señal del transmisor en "apagarse". A corto alcance, el arco del objetivo tendía a fusionarse con el anillo cero. En estas situaciones, fue posible ajustar un control de polarización para silenciar el receptor durante un tiempo un poco más largo, suprimiendo el anillo cero y haciendo que los objetivos cercanos sean más fáciles de ver. [111]
En términos direccionales, el haz era lo suficientemente nítido como para que los bordes del arco fueran bastante fuertes: el objetivo aparecería en el haz y luego desaparecería con poca o ninguna diferencia de brillo en los bordes. Esto significaba que, a pesar del haz relativamente ancho, los arcos eran bastante nítidos e incluso los ángulos pequeños harían que las señales desaparecieran en algún punto y crearían un espacio en el retorno. Con objetivos cerca del centro, esto era bastante fácil de ver, ya que el anillo desarrollaría un espacio, lo que permitiría mediciones tan precisas como aproximadamente un grado. [112] Sin embargo, los objetivos más alejados del centro mostraban arcos mucho más cortos, lo que dificultaba ver pequeños cambios en su longitud. [102]
Uso de IFF
Mk. VIII fue diseñado para trabajar con IFF Mk. III, un sistema de transpondedor que escuchaba pulsos entre 160 MHz y 190 MHz y respondía con pulsos más largos en una frecuencia ligeramente diferente. Dado que el magnetrón operaba a 3.3 GHz, no dispararía el sistema IFF, por lo que se tuvo que usar un segundo sistema transmisor pulsado en los cazas para respaldar esto, el interrogador (o interrogador / respondedor ), cuyo nombre en código es Lucero . [113]
Lucero estaba conectada al Mk. VIII, y activó su propia señal de 5 µs cada cinco transmisiones del radar. El IFF Mk. III en la aeronave remota contenía un circuito receptor alimentado a un transmisor, haciendo que cualquier señal recibida se amplificara y alargara en el tiempo. Esta señal fue recibida por el lado respondedor de Lucero, que la mezcló con la señal del Mk. Receptor del propio VIII. Dado que la antena de Lucero era omnidireccional, los retornos eran continuos alrededor de toda la cara de la pantalla y no estaban relacionados con la posición del plato principal. El resultado fue una serie de segmentos de línea, espaciados cada 10 grados alrededor de la pantalla. [113]
Lucero fue diseñado para que su transmisión se activara más rápidamente que el magnetrón del radar. Esto le permitió enviar su señal y comenzar a recibir la respuesta durante el tiempo en que el pulso del radar principal estaba en vuelo. Esto significaba que los segmentos de línea comenzaban en un punto que indicaba un rango más cercano que el de la aeronave que enviaba la respuesta y terminaban después. Por tanto, el operador del radar podía saber qué aeronave estaba enviando las respuestas IFF buscando señales más o menos centradas a lo largo de los segmentos de la línea. [113]
Balizas
Mk. VIII también se diseñó para utilizar balizas de radio para la localización de largo alcance en transpondedores terrestres. En este caso, el sistema estaba destinado a ser utilizado con socorristas operando en la misma frecuencia que el radar, a diferencia del Lucero que tenía sus propias frecuencias. [n] Dado que el plato tenía que apuntar hacia abajo para ver el transpondedor en el suelo, el transpondedor envió su respuesta en una frecuencia ligeramente diferente para que pudiera distinguirse del retorno a tierra. [114]
Dado que se conocía la altitud de la baliza, en el suelo, la visualización angular no era necesaria. En cambio, una pequeña leva en el escáner accionó un interruptor cuando pasaba las posiciones de las 12 y las 6 en punto en su patrón de rotación, lo que provocaba que la salida del receptor se invirtiera. Se desactivó el escaneo angular y se reposicionó la base de tiempo en la parte inferior de la pantalla. Las señales recibidas hicieron que la base de tiempo se moviera hacia la izquierda o hacia la derecha dependiendo de dónde se apuntó el plato en el momento en que se recibió la señal. [115]
Cambiar el sistema al modo de baliza redujo la frecuencia de repetición de pulsos para dar a las señales más tiempo para viajar, extendiendo el rango a 100 millas (160 km). Los pulsos también se alargaron para mantener igual la potencia total radiada. Este interruptor también hizo que la luz estroboscópica produjera marcadores cada 10 millas (16 km) en lugar de 2. [115]
El sistema normalmente cambiaba el receptor a la frecuencia de la baliza, pero el operador también podía cambiarlo para que funcionara en la frecuencia normal del transmisor, en cuyo punto aparecerían los retornos de tierra. Dado que el agua y la tierra producían retornos terrestres muy diferentes, el uso de este modo a veces era útil para encontrar costas, objetos grandes y barcos, lo que podía hacer a distancias de hasta 40 a 50 millas (64 a 80 km). [115]
AIBA
El Reino Unido había utilizado durante algún tiempo un sistema de aterrizaje ciego conocido como Standard Beam Approach, una adaptación de un sistema alemán de antes de la guerra conocido como Lorenz beam . Lorenz y Standard utilizaron dos transmisiones de radio que fueron captadas por aparatos de radio de voz convencionales. Las señales se enviaron desde dos antenas direccionales ubicadas al final de la pista activa, alternando entre las dos, pasando 0,2 segundos conectados a la antena izquierda (vista desde la aeronave) y luego 1 segundo a la derecha. [116]
Para usar Lorenz, el operador de radio sintoniza la frecuencia publicada para ese aeródromo y escucha la señal e intenta determinar si escuchó "puntos" o "guiones". Si oyeran puntos, el pulso corto de 0,2 s, sabrían que estaban demasiado a la izquierda y girarían a la derecha para alcanzar la línea central. Los guiones indicaron que deberían girar a la izquierda. En el centro, el receptor podía escuchar ambas señales, que se fusionaban para formar un tono constante, el equisignal . [116] [117]
Durante el desarrollo del anterior Mk. IV, se desarrollaron nuevas versiones de las radios de aproximación de haz estándar que operaban en la banda de 1,5 m, conocida como sistema de baliza de aproximación de haz, o BABS. Esta fue también la banda que el anterior IFF Mk. Trabajé y fue similar al nuevo IFF Mk. III bandas. Para el Mk. VIII, se decidió no hacer un nuevo transpondedor de frecuencia de microondas, sino simplemente adaptar el sistema Lucero para recibir también las señales BABS. Esto se conocía como sistema AI Beam Approach, o AIBA. [118]
Para AIBA, el sistema Lucero envió pulsos en 183 MHz y el BABS respondió con pulsos de 8 µs en 190,5 MHz. Estos se enviaron a otro modo de visualización, con una única base de tiempo vertical de 8 millas (13 km) de largo y la luz estroboscópica proporcionaba marcadores cada 2 millas (3,2 km) a lo largo de ella. No se utilizó ningún cambio en este modo, en cambio, la señal siempre hacía que el rayo se desviara hacia la derecha, provocando que apareciera una barra bastante ancha. Dependiendo del lado de la pista en el que se encuentre la aeronave, el operador verá barras largas durante 0,2 segundos y barras cortas durante 1, o viceversa. Si, por ejemplo, la señal de puntos era más larga, esto indicaba que la aeronave estaba demasiado lejos del puerto ya que la señal era más fuerte en ese lado. Con estas señales, la aeronave podía posicionarse a lo largo de la línea central, en cuyo punto las señales de puntos y guiones tenían la misma longitud y la barra permanecía estable. [119]
Notas
- ^ Las razones de esto son complejas, pero muchas se consideran parte del límite de Chu-Harrington y del factor de antena .
- ↑ J. Atkinson le escribió a Lovell que el trabajo en antenas de microondas comenzó por instigación de George Lee del Ministerio del Aire, quien instruyó a Rowe para que comenzara a investigar sobre dispositivos de 10 cm en marzo. [17]
- ↑ La carta de J. Atkinson también señaló que Skinner ya había pedido platos parabólicos en marzo.
- ↑ Lovell afirma específicamente que se trata de una "hoja de hojalata", [28] aunque esto puede ser un eufemismo. Otros, incluido White, afirman que se trataba de aluminio.
- ^ El área cónica creada por el escáner no debe confundirse con elsistema de escaneo cónico que se utiliza para mejorar la precisión. En última instancia, ambos utilizan el mismo patrón de exploración subyacente, pero el último está limitado a unos pocos grados a cada lado del ángulo de orientación actual del escáner.
- ^ El Mk. V y VI fueron versiones más desarrolladas del Mk. IV que no entró en servicio. [41]
- ^ El Rad Lab comenzó con tres proyectos, AIS como Proyecto 1, un sistema anti-envío como Proyecto 2 y un sistema de navegación de largo alcance como Proyecto 3. El Proyecto 3 se convirtió en LORAN .
- ^ Los radares de IA posteriores utilizaron dígitos en lugar de números romanos, por ejemplo, AI.17 y AI.24. El radar estadounidense entraría en servicio como el Mk. X, o AI.10. No está claro si "AI-10" es simplemente otra forma de escribir "AI Mk. X", o si este era un nombre completamente diferente aplicado antes de que entrara en servicio. Ninguna de las fuentes disponibles dice claramente esto de una forma u otra.
- ^ La luz tarda 1.073 milisegundos en viajar 100 millas y viceversa, 1000 ms / 1.073 ms son 931 Hz.
- ^ Incluidos bombarderos y otros aviones.
- ^ El significado de la F en AIF no se encuentra en las referencias existentes, pero probablemente significa Seguir.
- ↑ Hodgkin parece sugerir que fue Williams quien dirigió el esfuerzo de desarrollo primario.
- ^ Un problema similar afectó al anterior Mk. IV.
- ^ La razón para desarrollar balizas de microondas separadas no está clara en las fuentes disponibles. La mayoría de los luchadores con Mk. VIII también tenía a Lucero para el uso de IFF, usando lo mismo para AIBA, por lo que parecería que se necesitaría poco para usar Lucero también para balizas. Esto puede estar relacionado con el desarrollo de H2S en bombarderos, aviones que aún necesitarían servicios de baliza pero que de otra manera no necesitarían un sistema separado como Lucero. Se requiere investigación adicional.
Referencias
Citas
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Especificaciones en el cuadro de información tomadas de AP1093D, párrafo 78. Tenga en cuenta que AP da dos anchos de haz, 10 y 12 grados.
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enlaces externos
- Animaciones detalladas del Mk. La pantalla VIII se puede encontrar en Norman Groom's Mk. VIII página .