Gee-H , a veces escrito GH o GEE-H , era un sistema de navegación por radio desarrollado por Gran Bretaña durante la Segunda Guerra Mundial para ayudar al Comando de Bombarderos de la RAF . El nombre se refiere al uso del sistema del equipo Gee anterior , así como al uso del "principio H" o "principio de rango doble" para la determinación de la ubicación. [1] Su nombre oficial era AMES Type 100 .
Gee-H se usó para suplantar el sistema de bombardeo de Oboe que funcionó en líneas similares. Al medir y mantener una distancia fija a una estación de radio, el bombardero podría navegar a lo largo de un arco en el cielo. Las bombas se lanzaron cuando alcanzaron una distancia determinada de una segunda estación. La principal diferencia entre Oboe y Gee-H fue la ubicación del equipo; Oboe usó pantallas muy grandes en estaciones terrestres para tomar medidas muy precisas, pero solo podía dirigir una aeronave a la vez. Gee-H usó un equipo mucho más pequeño a bordo de la aeronave y era algo menos preciso, pero podía dirigir hasta 80 aeronaves a la vez.
Gee-H entró en servicio en octubre de 1943 y se usó con éxito por primera vez en noviembre contra la acería Mannesmann en Düsseldorf en la noche del 1/2 de noviembre, cuando aproximadamente la mitad de los conjuntos fallaron, dejando solo 15 aviones para bombardear la fábrica. Gee-H permaneció en uso durante toda la guerra, aunque estuvo sujeto a una interferencia considerable por parte de los alemanes. También siguió siendo un accesorio estándar de los aviones de la RAF de posguerra como el English Electric Canberra .
Gee-H fue adaptado por RCA al sistema SHORAN en tiempos de guerra de EE. UU. Con una precisión mejorada. El mismo concepto básico sigue siendo de uso generalizado hoy como el sistema de DME civil .
Historia de desarrollo
Determinar su ubicación en el espacio 2D requiere dos medidas de ángulo o rango: dos medidas de ángulo, dos medidas de distancia o un ángulo y una distancia. La navegación por radio temprana se basaba típicamente en tomar dos mediciones de ángulos utilizando radiogoniómetros , pero estos eran precisos solo en unos pocos grados y proporcionaban una precisión limitada del orden de decenas de millas. El desarrollo de sistemas basados en rango tuvo que esperar hasta que fuera posible la invención de la medición de tiempo precisa de señales de radio, que surgió como resultado del desarrollo del radar . [2]
La Luftwaffe fue pionera en el uso de sistemas de radionavegación de medición de distancia con su sistema Y-Gerät en 1941. Y-Gerät usó un solo rayo similar a Knickebein para dirigir el bombardero en la dirección correcta y un transpondedor a bordo para las mediciones de distancia. Periódicamente se enviaba una señal especial desde una estación terrestre y, en la recepción, el transpondedor enviaba un pulso de respuesta después de un retraso conocido. Un operador de tierra usó un osciloscopio para medir el tiempo entre la transmisión y la recepción y dedujo el rango de una manera similar a los sistemas de radar convencionales. Luego transmitió por radio esta información al atacante por voz, diciéndoles cuándo lanzar sus bombas. [3]
La desventaja del sistema de navegación de tipo haz es que los haces no se pueden enfocar perfectamente y, en la práctica, tienen forma de abanico y se ensanchan a medida que aumenta la distancia desde la emisora. Esto significa que tienen una precisión decreciente al aumentar el rango. [4] Las medidas de distancia dependen únicamente de la precisión del equipo y son independientes del alcance. Esto significa que su precisión es un porcentaje fijo de la medición y, por lo tanto, es lineal con el rango. Es posible utilizar dos de tales mediciones para proporcionar una ubicación fija , pero tales sistemas son generalmente difíciles de usar, ya que requieren que se realicen dos mediciones de alcance en rápida sucesión, mientras la aeronave está en movimiento. [5]
Oboe
El Ministerio del Aire desarrolló un sistema de medición de distancia conocido como Oboe que comenzó a llegar a la Pathfinder Force a fines de 1941 y se usó experimentalmente en 1942. Oboe evitó los problemas con dos mediciones de distancia usando solo una a la vez.
Antes de la misión, se midió la distancia desde una de las estaciones de Oboe hasta el objetivo, y se trazó un arco de ese radio en una carta de navegación convencional. Por ejemplo, la distancia entre la estación de Oboe cerca de Walmer y un objetivo en Düsseldorf sería de aproximadamente 378 km, por lo que se trazaría un arco con un radio de 235 millas alrededor de la estación, pasando por Düsseldorf. [6] Ahora se calcularía el "alcance" de las bombas lanzadas. El alcance es la distancia entre el punto donde se lanzan las bombas y el punto donde impactan. Para misiones de alrededor de 20.000 pies de altitud, el alcance suele ser del orden de 1,5 millas (2,4 km) para un avión de alta velocidad como el de Havilland Mosquito . Los planificadores de la misión luego calcularían la ubicación a lo largo de ese arco donde las bombas tendrían que ser lanzadas para alcanzar el objetivo. Este cálculo, realizado en tierra, podría llevar tanto tiempo como sea necesario, lo que permite considerar los vientos, la presión atmosférica e incluso la minúscula fuerza centrífuga generada por la aeronave siguiendo la curva de radio de 235 millas. [6]
Durante la misión, el bombardero volaría cerca de un extremo del arco o del otro, utilizando cualquier medio de navegación, incluida la navegación a estima . Cuando estaban cerca de la ubicación preestablecida, el transpondedor se activaba y la estación de Oboe mediría su distancia actual. Esta estación de "gato" enviaría una señal de radio de frecuencia de voz de puntos o guiones, lo que permitiría al piloto ajustar su camino para que estuvieran exactamente en el rango correcto, momento en el que enviarían un tono constante, el " equisignal ". [6] Los operadores continuarían observando la posición de la aeronave, enviando señales de corrección según fuera necesario para que el piloto pudiera continuar ajustando su trayectoria a lo largo del arco.
Mientras tanto, una segunda estación también estaba midiendo la distancia al bombardero. Esta estación estaba equipada con el valor de alcance de la bomba calculado anteriormente, y lo había utilizado para calcular la distancia entre su estación y el bombardero en el punto donde era necesario lanzar las bombas. Cuando esta estación de ratón vio al bombardero acercándose al punto de caída, envió una serie de señales de código Morse para informar al piloto que el punto de caída se estaba acercando. En el instante preciso, enviaría otra señal morse que arrojaría las bombas automáticamente. [6]
La principal limitación de Oboe era que solo podía ser utilizado por un avión a la vez. Como el bombardero tardó unos 10 minutos en posicionarse correctamente a lo largo del arco, este retraso significó que el sistema no se podía utilizar para una gran incursión con varios aviones seguidos. En cambio, Oboe se utilizó para guiar el avión de marcado de objetivos de la fuerza de pioneros, dando a la fuerza principal de bombarderos un punto de mira preciso en cualquier clima. Alternativamente, Oboe a veces se usaba para ataques a objetivos puntuales por un solo avión, o un pequeño número cayendo uno tras otro. En las pruebas, Oboe demostró precisiones mayores que las de las miras de bombas ópticas durante el día con buen tiempo. [7]
Un nuevo enfoque
Oboe estaba limitado a un avión porque el transpondedor a bordo enviaba pulsos cada vez que las estaciones terrestres los consultaban. Si más de un avión encendía su Oboe, las estaciones terrestres comenzarían a recibir varios pulsos de retorno para cada consulta, sin forma de distinguirlos.
Una solución a este problema es hacer que cada estación de Oboe envíe una señal ligeramente diferente, normalmente cambiando la envolvente de la señal que transmite a la aeronave. Se pueden ubicar estaciones similares con diferentes modificaciones de señal en el Reino Unido, de modo que todas sean visibles para un avión sobre Alemania. Un avión que enciende su transpondedor recibirá y retransmitirá señales de todos ellos. Aunque todas las estaciones terrestres recibirán todas las señales, pueden seleccionar las suyas propias buscando su señal única. Este cambio permite que muchas estaciones Oboe estén operativas al mismo tiempo, aunque no ayuda a la situación si más de un avión enciende su transpondedor.
Ahora considere invertir la ubicación de los transmisores y receptores , de modo que el receptor esté en la aeronave y el transmisor en tierra. Ahora, cada avión genera un patrón de señal diferente y los operadores del avión pueden buscar su propia señal e ignorar las demás. Cualquier número de aviones puede utilizar la misma estación al mismo tiempo. Siempre que la estación terrestre esté equipada para cambiar rápidamente las señales y la aeronave no consulte con demasiada frecuencia, la posibilidad de que más de una aeronave consulte la estación al mismo tiempo es baja. Este es el concepto básico detrás de Gee-H. [8]
Gee-H
El primer sistema de navegación por radio operado por Bomber Command fue Gee . Esto funcionaba enviando dos pulsos de temporización conocida desde estaciones terrestres que fueron recogidos por la aeronave y leídos en un osciloscopio. El tiempo entre transmisiones no era fijo y variaba de una estación a otra, por lo que el equipo del bombardero tenía un sistema que le permitía ajustarse a esto. [9]
El receptor tenía un oscilador local que proporcionaba un generador de base de tiempo que podía ajustarse. Cuando el receptor se encendió por primera vez, los pulsos de la estación terrestre se moverían a través de la pantalla porque las dos bases de tiempo no estaban sincronizadas. Luego, el operador sintonizó su oscilador hasta que los pulsos dejaron de moverse, lo que significaba que el oscilador local estaba ahora exactamente en la misma frecuencia de pulso que en la estación terrestre. El receptor contaba con dos sistemas completos de este tipo, permitiendo al operador recibir señales de dos estaciones y compararlas fácilmente y realizar mediciones simultáneas. [9]
Para implementar rápidamente el nuevo diseño, se decidió reutilizar tanto equipo Gee como fuera posible. Gee ya incluía la pantalla del osciloscopio y la unidad receptora, por lo que todo lo que se necesitaba era una unidad emisora que activara el transceptor de la estación terrestre. Este fue diseñado para operar en las mismas frecuencias que Gee, de modo que se pudiera utilizar el receptor y el equipo de visualización existentes en los bombarderos. [5]
El nuevo transmisor emitía pulsos unas 100 veces por segundo. La sincronización de los pulsos se adelantó o retrasó ligeramente desde exactamente 100 por segundo. Esto significaba que cada avión tenía una sincronización ligeramente diferente. La misma señal también se envió a la unidad de visualización Gee para iniciar el movimiento del haz de visualización a lo largo de la superficie de la pantalla, en lugar de utilizar el oscilador sintonizado manualmente de Gee. De esta manera, las señales recibidas que no tenían la misma sincronización entre pulsos parecerían moverse de una forma u otra, exactamente como un Gee mal sintonizado. Solo las señales que se originan en el propio transmisor de la aeronave se alinearían en la pantalla y permanecerían inmóviles. Este ajuste deliberado de la sincronización se conoció como "jittering". [5]
El retraso del Gee original todavía se usó, pero se rediseñó. En funcionamiento, el navegador establecería primero el retardo de la traza superior en la pantalla Gee en una figura conocida que coincidiera con el radio del arco por el que querían volar. Esto movería el "blip" del transmisor local a lo largo de la cara de la pantalla. Las señales recibidas se invertirían y enviarían a la pantalla. El navegador podría entonces dirigir al piloto hacia el camino correcto dándole direcciones hasta que los puntos superior e inferior se alineen. Lo mismo se hizo para el segundo canal, configurándolo en el rango precalculado donde se deberían lanzar las bombas. Dado que se mantuvieron a la misma distancia de una estación, el operador solo tuvo que verificar eso periódicamente, mientras observaba el trazo inferior en constante movimiento mientras la señal activa se movía lentamente a lo largo de la pantalla hacia la señal del temporizador hasta que se superpusieron y se lanzaron las bombas. [10]
El tiempo que tarda el transceptor en recibir un pulso, enviar la respuesta y volver a la condición de recepción fue de unos 100 microsegundos. Con una temporización de pulso de aproximadamente 100 por segundo, un transceptor estaría ocupado durante 10 ms de cada segundo respondiendo a las señales de cualquier avión. Esto dejaría 990 ms libres para responder a otras aeronaves, dando una capacidad teórica de 100 aeronaves. En la práctica, debido al "jitter", alrededor de 70 a 80 aviones podrían utilizar una estación a la vez. [10]
El sistema tenía la ventaja adicional de que cada avión seleccionaba su sincronización, lo que dificultaba las interferencias. Con la mayoría de los sistemas de navegación por pulsos como Gee e Y-Gerät, es relativamente fácil bloquear el sistema simplemente enviando pulsos adicionales en la misma frecuencia, saturando la pantalla y haciendo que sea muy difícil para el operador leer la señal. Los británicos habían utilizado esta técnica con gran efecto contra Y-Gerät, y los alemanes le devolvieron el favor a Gee. A finales del período de la guerra, Gee era generalmente inútil para bombardear y se usaba principalmente como ayuda para la navegación cuando regresaba a Inglaterra. [11]
En el caso de Gee-H, cada avión tenía una sincronización única. Para bloquear el receptor, el bloqueador también tendría que tener una sincronización similar. Pero como una sola señal podría ser utilizada por docenas de aviones, se necesitarían docenas de inhibidores configurados en tiempos ligeramente diferentes. Y como también había docenas de transceptores, muchas señales señuelo sin usar, la magnitud del problema de interferencia era considerablemente más difícil. [11]
Como el sistema Gee-H usaba equipo Gee, apagar el transmisor de interrogación lo convirtió de nuevo en una unidad Gee normal. En una misión típica, el conjunto se usaría en modo Gee mientras salía de Inglaterra y se formaría en una corriente de bombarderos , lo cambiaría al modo Gee-H durante la misión y luego volvería al modo Gee nuevamente en el vuelo de regreso para encontrar su base aérea. . Dado que Gee se podía leer directamente en un mapa, era extremadamente útil para la navegación general, mientras que Gee-H solo se usaba prácticamente para navegar a una sola ubicación. [11]
La falla principal de Gee-H también fue un efecto secundario del uso del equipo Gee; el uso de una frecuencia más alta permitiría una envolvente más ajustada, lo que permitiría mediciones de sincronización más precisas y, por lo tanto, mejoraría la precisión. Además, debido a que el sistema usaba el osciloscopio pequeño de Gee para las mediciones, no tenía la misma precisión visual que Oboe, que usaba osciloscopios de 12 pulgadas desarrollados específicamente para este propósito. Gee-H logró una precisión de aproximadamente 150 yardas a 300 millas, [5] mientras que Oboe fue bueno a aproximadamente 50 yardas. Al igual que con todos los sistemas basados en VHF y UHF, Gee-H se limitó a distancias fuera de la línea de visión , en este caso limitándolo a unas 300 millas.
Gee-H fue clave para la Operación Glimmer , un "ataque" de distracción durante la Operación Overlord que distrajo e inmovilizó las defensas alemanas en Calais mientras la flota de invasión real estaba a 200 millas de distancia en Normandía. Bombarderos equipados con Gee-H del Escuadrón 218 volaron bajo, en círculos estrechos, dejando caer "Ventana" (paja) sobre pequeñas naves equipadas con transpondedor de radar, para engañar a los radares alemanes que eran la principal flota de invasión. [12]
Designaciones del Ministerio del Aire
- Gee-H Mk. I - Instalación de radio aerotransportada (ARI) 5525
- Gee-H Mk. II - ARI 5597
- Gee-H Mk. II (Tropicalizado) - ARI 5696
Ver también
- Batalla de las vigas
- Haz de Lorenz
- Oboe (navegación)
- Lista de equipos de guerra electrónica de la Segunda Guerra Mundial
Referencias
Citas
- ^ Turner y Roberts , p. dieciséis.
- ^ Proc 2001 .
- ^ Greg Goebel, "Battle of the Beams: Y-GERAET" , The Wizard War: WW2 & The Origins Of Radar , 1 de marzo de 2011
- ^ Brown 1999 , p. 288.
- ↑ a b c d Haigh , 1960 , p. 250.
- ↑ a b c d Haigh , 1960 , p. 257.
- ^ Brown 1999 , p. 302.
- ^ Hubregt Visser, "Conceptos básicos de la antena de matriz y matriz en fase" , John Wiley and Sons, 2006, p. sesenta y cinco
- ↑ a b Haigh , 1960 , p. 249.
- ↑ a b Haigh , 1960 , p. 251.
- ↑ a b c Haigh , 1960 , p. 252.
- ^ Freeman Dyson, "Una falla de inteligencia" Comando de bombardero O
Bibliografía
- Haigh, JD (1960). "Vaya-H - AMES 100" . El Libro de Texto de Servicios de Radio, Volumen 7, Técnicas de radiolocalización .
- Turner, L .; Roberts, A. MIT Radiation Lab Series, V3, Balizas de radar . MIT.
- Brown, Louis (1999). Una historia de radar de la Segunda Guerra Mundial: imperativos técnicos y militares . Prensa CRC. ISBN 9781420050660.
- Proc, Jerry (14 de enero de 2001). El sistema GEE .
- Adaptado de WF Blanchard, "The Journal of Navigation - Capítulo 4", Royal Institute of Navigation; Volumen 44 Número 3 (septiembre de 1991)
enlaces externos
- Laboratorio de Radiación del MIT - Serie 3 - Radiobalizas - página 16