Radar, Intercepción Aerotransportada, Mark VIII o AI Mk. VIII, para abreviar, fue el primer radar aire-aire operativo 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, utilizar una antena parabólica móvil para buscar objetivos y rastrearlos con precisión, siguió utilizándose en la mayoría de los radares aéreos hasta bien entrada la década de 1980.
El desarrollo de bajo nivel comenzó en 1939, pero se aceleró enormemente después de la introducción del magnetrón de cavidad a principios de 1940. Éste operaba 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 quedó cegado por los reflejos del suelo provenientes 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 permitiría ver cualquier avión en el horizonte o por encima de él.
El diseño apenas comenzaba a madurar a finales de 1941, cuando la Luftwaffe inició ataques a bajo nivel. Una versión prototipo, el Mk. VII, entró en servicio en el Bristol Beaufighter en noviembre de 1941. Un pequeño número de ellos fueron enviados a unidades de todo el Reino Unido para brindar cobertura a bajas altitudes, mientras que el Mk. Aviones equipados con IV operaban a mayores altitudes. Después de una pequeña ejecución del Mk mejorado. VIIIA, el Mk definitivo. VIII llegó a principios de 1942 y ofrecía mayor potencia, así como una serie de mejoras electrónicas y de embalaje. Llegó justo cuando las tasas de producción del De Havilland Mosquito comenzaron a mejorar, desplazando rápidamente a las unidades Beaufighter en los escuadrones de la RAF. mk. Los Mosquitos equipados con el VIII serían el principal caza nocturno 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 mortal con fuego amigo , 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 estadounidense con el nombre de AI Mk. X. Esto funcionó según los mismos principios generales que el Mk. VIII, pero utilizó un sistema de visualización diferente que ofrecía varias ventajas. El desarrollo del sistema básico continuó y el Mk. IX finalmente reaparecería brevemente en una forma muy avanzada como AI.17 durante la década de 1950.
El fundamental 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 era el desarrollo y despliegue del sistema Chain Home (CH), que proporciona alerta temprana sobre redadas que se aproximan al Reino Unido. A medida que el equipo creció, el trabajo se diversificó y en 1938 había varios equipos trabajando también en otros proyectos. [1]
Uno de los primeros esfuerzos secundarios surgió debido a las preocupaciones de Henry Tizard sobre la efectividad potencial de Chain Home. Creía que la Luftwaffe sufriría tanto a manos del sistema de intercepción controlado desde tierra de la RAF que pasarían a realizar bombardeos nocturnos. [2] Por la noche, un piloto de combate podía ver un objetivo a quizás 1.000 yardas (910 m), una precisión que Chain Home y su sistema Dowding asociado no podían proporcionar. Las preocupaciones de Tizard fueron planteadas más tarde por Robert Watson-Watt en una mesa redonda en el pub Crown and Castle. "Taffy" Bowen se ofreció a desarrollar un nuevo sistema que pudiera instalarse en aviones para acortar 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 deben 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. CH operaba entre 10 y 50 m, según la versión, lo que significa que las antenas tendrían que tener al menos entre 5 y 10 metros (16 a 33 pies) de largo, lo que lo hacía totalmente impráctico para su uso en un avión. Bowen comenzó el desarrollo de un nuevo sistema que funcionaba en longitudes de onda más cortas, primero a 6,7 m tras el trabajo del ejército británico , y finalmente se decidió por 1,5 m, el límite práctico de la tecnología disponible. Esto se conoció como radar de intercepción aerotransportada (IA) y fue el foco principal del trabajo de Bowen de 1936 a 1940. [4]
Mientras probaba un conjunto inicial 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 detectar barcos en el mar, lo que llevó a una demostración en vivo en la que el equipo pudo localizar barcos capitales de la Royal Navy en condiciones climáticas terribles. [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 parte del ejército británico , que estaba interesado en usar los radares para dirigir el fuego contra los barcos en el Reino Unido. Canal . El trabajo en el sistema para el uso de IA terminó en gran medida. [6]
No fue hasta 1939, cuando la guerra se avecinaba claramente, que el equipo volvió a trabajar en IA. En comparación con el exitoso y rápido desarrollo de los radares antibuque, el equipo se encontró enfrentando un flujo continuo de problemas en entornos aire-aire. Había dos problemas principales: la falta de alcance máximo, que dificultaba la búsqueda de los objetivos, y la falta de alcance mínimo, que dificultaba que el piloto pudiera ver el objetivo antes de que se volviera invisible para el radar. [7]
Al igual que Chain Home, el radar de IA envió un poderoso pulso 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 significaba que la señal llegaba al suelo y se reflejaba en él, produciendo un retorno tan potente que abrumaba al receptor sin importar dónde estuviera colocada la antena. Dado que esta señal tenía que viajar hasta el 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 aproximadamente 4,8 km (3 millas) era invisible en el ruido. Esto dejaba 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 potente señal tendía a traspasar el receptor, provocando que éste oscilara durante un tiempo, ocultando 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 visión del piloto durante 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 el equipo como instalación de producción, haciéndoles montar aviones con el prototipo Mk. III unidades que no estaban listas para su uso operativo. Si bien estos conjuntos fueron enviados rápidamente a los escuadrones, terminó el trabajo adicional para desarrollar soluciones a la "gran controversia del alcance mínimo". [9] Arthur Tedder admitiría más tarde que esto fue un "error fatal". [10]
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 podía funcionar a longitudes de onda tan bajas como 30 cm. Sin embargo, estos tenían un rendimiento muy bajo y, además, la electrónica del receptor no era muy sensible a estas frecuencias. Esto dio como resultado rangos de detección muy cortos, esencialmente inútiles. El grupo abandonó el desarrollo por el momento y Bowen describió que los ingenieros despreciaron el tema durante algún tiempo. [11]
Sin embargo, la presión del Almirantazgo mantuvo a las microondas en la mente de todos. Si bien los aparatos de 1,5 m eran adecuados para detectar barcos más grandes, no podían ver eficazmente objetos más pequeños, como las torres de mando de los submarinos . Esto se debió a 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 con el desarrollo de tubos adecuados. [12]
Bowen y su homólogo en el 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 conjuntos de IA eran las transmisiones tipo reflector y que la manera fácil de solucionarlo sería estrechar el haz, enfocando la potencia en un área más pequeña. Llegó a la conclusión de que un ancho de haz de 10 grados sería suficiente. Teniendo en cuenta que el morro de un avión podía contener 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 tenía que moverse dentro del morro para realizar el seguimiento, 10 cm (~3 GHz) sería ideal. Esto coincidía totalmente con los requisitos de Wright para un sistema a bordo capaz de detectar submarinos y al mismo tiempo tener una antena lo suficientemente pequeña como para montarla en pequeños buques de escolta. [13]
Como ambas fuerzas deseaban un sistema de 10 cm, Tizard visitó el Centro de Investigación Hirst de General Electric Company (GEC) en Wembley en noviembre de 1939 para discutir el tema. Watt siguió con una visita personal algún tiempo después, lo que llevó a un contrato el 29 de diciembre de 1939 para un radar de microondas con IA. A continuación CVD firmó un contrato para la adquisición de 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 fue 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 klistrón había sido introducido por los hermanos Varian en la Universidad de Stanford en 1936, pero producía una potencia 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]
Watt se trasladó a la sede del Ministerio del Aire en Londres y Albert Percival Rowe asumió la dirección 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 medida a que la Universidad era el alma mater de Watt . Había hecho pocos esfuerzos para preparar la universidad para que AMES la utilizara y el rector se sorprendió cuando llegaron un día de la nada. Casi no había habitaciones disponibles porque 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 kilómetros 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 IA dirigido por Herbert Skinner . [b] Skinner hizo que Bernard Lovell y Alan Lloyd Hodgkin comenzaran a considerar la cuestión 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 para entonces ya había sido llevado a niveles de potencia útiles en longitudes de onda de 50 cm. [18]
Provistos de un klistrón 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 a través de todo el hemisferio delantero de la aeronave y escuchar ecos de todas partes en ese volumen, este sistema permitiría usar el radar 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 apuntando hacia abajo, aproximadamente 5 grados en este caso. Si el avión volara a 305 m (1000 pies), el haz no tocaría el suelo hasta aproximadamente 303 m (995 pies) delante del avión, 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 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 en el interior de un caza. zona de la nariz. Al día siguiente, Lovell experimentó moviendo el dipolo hacia adelante y hacia atrás frente al reflector y descubrió que causaba que el haz se moviera hasta 8 grados por un movimiento de 5 cm, momento en el que Lovell consideró que "el problema aéreo era del 75 por ciento". solucionado." [17] Experimentos posteriores con una antena parabólica de producción de la London Aluminium Company demostraron la capacidad de mover el haz hasta 25 grados antes de que se distorsionara. [22]
Después de varios meses en Dundee, Rowe finalmente aceptó que el alojamiento no era adecuado y comenzó a hacer planes para 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 mudó 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]
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Mientras el grupo de Oliphant luchaba por aumentar el poder de sus klistrones, también buscaban disposiciones alternativas del dispositivo. A dos investigadores del equipo, John Randall y Harry Boot , se les había encomendado la tarea de realizar 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 según principios similares; Los electrones fueron extraídos de un cátodo hacia un ánodo en el extremo más alejado de un tubo. En el camino, pasaron por uno o más resonadores , esencialmente anillos de cobre huecos con una hendidura a lo largo del borde interior. Cuando los electrones pasaron por la rendija, provocaron que el interior del anillo comenzara a resonar en radiofrecuencias, que podrían transmitirse 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 de este enfoque era producir suficiente energía en los resonadores. Cuando el electrón pasó por la abertura del resonador, depositó parte de su energía en forma de ondas de radio, pero sólo 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 debían usarse enormes corrientes de electrones. Los klistrones de una sola cámara, como los que se usaban en ese momento, tenían que seguir el último camino y eran difíciles de fabricar en una forma con una producción útil dada una potencia de entrada razonable. [14]
Randall y Boot comenzaron a considerar soluciones con múltiples resonadores, pero el resultado fue tubos muy largos y totalmente imprácticos. Entonces se recordaba que los bucles de alambre con un espacio en ellos también resonarían de la misma manera, un efecto observado por primera vez en los primeros experimentos de Heinrich Hertz . Usando tales bucles, se podría hacer un resonador que se ubicara al lado de la corriente de electrones, en lugar de estar enrollado alrededor de ella. Si luego se modificara el haz de electrones para que viajara en círculo en lugar de en línea recta, podría pasar por una serie de bucles similares repetidamente. Esto provocaría que se depositara mucha más energía en las cavidades, sin dejar de ser relativamente compacto. [21]
Para producir el movimiento circular, utilizaron otro concepto conocido como magnetrón. El magnetrón es esencialmente un diodo que utiliza 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. Inicialmente, esto se inventó como una forma de evitar patentes sobre tubos basados en rejilla, pero resultó poco práctico en esa función. Los estudios posteriores habían observado la capacidad del magnetrón para crear pequeños niveles de microondas en determinadas condiciones, pero en este sentido sólo se había detenido el desarrollo. [21]
Combinando el concepto de magnetrón con bucles de resonador creados perforando agujeros en cobre sólido, una idea del trabajo de WW Hansen sobre klistrones, los dos construyeron una versión modelo de lo que llamaron magnetrón de cavidad resonante. Lo colocaron dentro de una carcasa de vidrio evacuada con una bomba de vacío externa , y colocaron todo el conjunto entre los polos de un potente imán de herradura , lo que provocó que los electrones se curvaran en una trayectoria circular. [14]
Al probarlo por primera vez el 21 de febrero de 1940, el tubo comenzó inmediatamente a producir 400 W de microondas de 10 cm (3 GHz). A los pocos días se dieron cuenta de que estaba provocando que se iluminaran tubos fluorescentes en toda la habitación. Cálculos rápidos mostraron que esto significaba que el tubo estaba generando alrededor de 500 W, superando ya a los klistrones. Aumentaron esto a más de 1000 W en unas semanas. El equipo principal de Birmingham abandonó el klistrón y comenzó a trabajar en este nuevo magnetrón de cavidad, y en el verano tenía ejemplos que producían 15 kW. [14] En abril, se informó a GEC sobre su trabajo y se le preguntó si podían mejorar aún más el diseño. [24]
El 22 de mayo, Philip Dee viajó para visitar el laboratorio de magnetrones, pero se le prohibió contárselo a nadie más 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 klistrón refrigerado por agua mucho más potente para usarlo como fuente de prueba para el trabajo de la antena, que tuvo lugar en condiciones destartaladas. Este era un dispositivo problemático porque los filamentos que calentaban el cátodo tendían a quemarse continuamente, lo que requería desconectar el sistema del suministro de agua, abrirlo, repararlo y luego volverlo a ensamblar. Notas de descripción de Dee del 13 de junio:
Cada vez que estoy fuera del laboratorio y Skinner tiene que hacer esto, se olvida de cerrar el agua antes de desconectar los tubos de refrigeración, con el resultado de que estoy parado en 1 ⁄ 2 "de profundidad de agua y el agua en la mesa. es aproximadamente igual de profundo, pero su superficie se alivia un poco con colillas de cigarrillos flotantes, hojas de té, cáscaras de plátano, etc. [21]
Skinner también provocó ataques a Dee con su método inusual de probar que el klistrón estaba funcionando correctamente, utilizando el cable de salida para encender sus cigarrillos. [21]
GEC estaba trabajando en producir una versión completamente sellada del magnetrón, a diferencia de una que usaba una bomba de vacío externa. Después de inventar un nuevo método de sellado utilizando alambre de oro y adaptando la recámara de un revólver Colt como plantilla de perforación, [25] produjeron el E1188 a principios de julio de 1940. Este 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: pasaron de seis a ocho resonadores y sustituyeron el cátodo por una versión recubierta de óxido. El E1189 resultante fue 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 fue enviado al laboratorio AMRE, que lo recibió el 19 de julio. [25]
El primer E1189 acabaría viajando a EE.UU. en agosto como parte de la Misión Tizard . En la primavera de 1940, Bowen estaba 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. Luego, Bowen se unió a la Misión Tizard, llevando en secreto el E1189 en una caja fuerte hasta que lo presentó con gran éxito por parte de los delegados estadounidenses que no tenían nada parecido. En última instancia, esto 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 utilizando klistrones y concluyó este trabajo el 22 de julio. Luego, el equipo comenzó a adaptar los distintos equipos para que funcionaran juntos como una única 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 una solución para cambiar la antena de transmisión a recepción, por lo que inicialmente utilizaron 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 desde una cabaña de pescadores cercana. Con la antena todavía apuntando en la misma dirección, detectaron accidentalmente un avión que pasaba por el lugar a las 18.00 horas del 12 de agosto. Al día siguiente, Dee, Watt y Rowe estaban presentes, pero al no disponer de un avión conveniente, el equipo demostró el sistema detectando los retornos de una hoja de hojalata que sostenía Reg Batt en bicicleta a través de un acantilado cercano. [27] [d] Con esta demostración de la capacidad del radar para rechazar retornos terrestres y detectar objetivos a una altitud básicamente cero, el interés en los sistemas de 1,5 m comenzó a decaer. [26]
En algún momento de julio o agosto, Dee fue encargado de desarrollar un práctico juego de 10 cm, que ahora se conocía con el nombre de AIS, S de sentimétrico . [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 operar 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 a una distancia de 3,2 km (2 millas) a pesar de estar pegado al radar. Esto fue mucho mejor que el conjunto GEC. Poco después, Rowe recibió órdenes de la oficina de Watt diciéndole que pusiera todo el desarrollo del AIS en manos de Dee. [29]
En este punto, el equipo de IA fue trasladado 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 finales del verano de 1940 el sistema de magnetrones estaba efectivamente operativo en el nuevo sitio. [30]
Mientras tanto, el Ejército quedó muy impresionado con el rendimiento de los conjuntos experimentales de 25 cm y se interesó en utilizarlos como telémetro en un radar de colocación de armas . Los operadores apuntarían el radar a los objetivos que les indicarían los radares de búsqueda y, a partir de entonces, la información del radar pasaría a las computadoras analógicas que apuntaban los cañones. La potencia limitada del conjunto de 25 cm no era una preocupación seria en este caso ya que el alcance sería relativamente corto y los objetivos relativamente grandes. El Establecimiento Experimental de Defensa Aérea (ADEE) del Ejército estaba trabajando en esto utilizando el diseño de klistrón de Birmingham y la británica Thomson-Houston (BTH) como 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 formó un equipo GL bajo la dirección de DM Robinson utilizando varios miembros del equipo AIS, diciéndoles que tendrían que centrarse en el problema GL durante el próximo mes. o dos. Esto llevó a una creciente fricción entre Dee y Rowe, y especialmente entre la mano derecha de Rowe, Lewis. Dee afirmó que Rowe estaba "aprovechando esta oportunidad para intentar robarle el problema GL a la ADEE" y que "sólo Hodgkin continúa sin ser molestado con el AIS, y Lovell y Ward, afortunadamente, están ocupados en trabajos básicos con antenas y receptores y, por lo tanto, están relativamente "No me molesta esta nueva solapa". [31]
Según Lovell, esto no representó tanta alteración como creía Dee; hasta cierto punto, el trabajo del klistrón en Birmingham había sido instigado por el ejército con fines GL, por lo que no era del todo justo quejarse de que ahora lo estuvieran utilizando precisamente para ese propósito. La tarea principal de Lovell durante este período fue desarrollar un sistema de escaneo cónico que mejoró muchas veces la precisión del haz del radar, lo suficiente como para permitir que se usara directamente para colocar las armas (es decir, aproximadamente la misma precisión que los instrumentos ópticos). En realidad, esto 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 GL completo tenía que estar listo para instalarse en un arma en dos semanas. [32] El 6 de noviembre, Robinson había ensamblado un prototipo del sistema, 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 y convertirlo en un sistema desplegable. El 30 de diciembre de 1940, Dee comentó en su diario que:
El fiasco de GL acabó con el traslado de todo en bloque a BTH, incluidos dos empleados de AMRE. Nada funcionó correctamente en Leeson y Robinson siente que ha sido muy saludable para Lewis aprender cuán confusa es realmente toda la técnica básica. [32]
Aunque el proyecto pronto salió de las manos de AMRE, el desarrollo en BTH continuó. El Ministerio de Abastecimiento cambió la especificación a un magnetrón en enero de 1941, lo que requirió un mayor desarrollo pero produjo una versión de mucho mayor alcance y utilidad. No fue hasta el 31 de mayo que se entregó el primer equipo para realizar pruebas, 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 añadió una función de escaneo automático a su versión para producir el magnífico radar SCR-584 . [32]
Cuando el equipo AIS volvió a centrar su atención a tiempo completo en la tarea de interceptación aérea, para entonces ya habían producido lo que era un sistema de radar completo. Sin embargo, el sistema sólo podía utilizarse como una linterna, apuntando en la dirección de su objetivo. Esto estaba bien para Gun Laying, pero para que fuera útil en la función de intercepción, el sistema tenía que poder encontrar el objetivo en cualquier lugar frente al caza. El equipo empezó a considerar diferentes formas de escanear el haz del radar para producir una función de búsqueda. [29]
El equipo primero consideró girar la antena parabólica alrededor de un eje vertical y luego inclinarla hacia arriba y hacia abajo unos pocos grados con cada circuito completo. El movimiento vertical podría suavizarse moviéndose continuamente en lugar de por 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 fuera enviada de alguna manera a la antena a través de una alimentación giratoria. [29] En una reunión general 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 continuar 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 antenas montadas espalda con espalda y cambiando la salida del magnetrón a la que estaba mirando 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]
Quiso la casualidad que en julio de 1940 Hodgkin conociera a AW Whitaker de Nash & Thompson , mejor conocido por su trabajo en torretas motorizadas. 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 ésta fuera una buena solución y demostró que tenía razón cuando Whitaker construyó su primera versión de dicho sistema en noviembre. Descubrieron que los dos movimientos se combinaban para provocar 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 extendía desde la nariz del avión, trazando círculos. Al aumentar suavemente el ángulo del reflector en comparación con el eje delantero mientras continuaba el movimiento circular, el efecto neto fue un patrón de escaneo 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 escaneo 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 franjas a lo largo de la pantalla mientras escaneaba hacia arriba y hacia abajo, de modo que las líneas siguientes estuvieran por encima o por debajo de la última pasada. Esto creó una pantalla de escaneo rasterizado , similar a un televisor. Los ecos hicieron que la señal se iluminara, produciendo un punto o una señal en la pantalla. La ubicación de la señal indicaba la dirección hacia el objetivo en relación con el morro del caza, representado 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 alcance no se indicaba directamente en este tipo de visualización. [34]
Por el contrario, el sistema de lata en espiral era esencialmente una versión giratoria de una pantalla de mira telescópica convencional. En el A-scope, un generador de base de tiempo atrae el haz CRT a través de la pantalla horizontalmente y las señales indican el alcance del objetivo a lo largo de la línea hacia la que apunta actualmente 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 destellos en la pantalla ahora indicaban dos valores, el ángulo del objetivo con respecto a la línea central y el alcance hasta el objetivo representado por la distancia desde el centro. Lo que se perdió en esta visualización fue una indicación directa de la magnitud del ángulo desde el centro; una señal 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 sobre el ángulo de salida, mediante geometría y sincronización simples. Dado que el haz del radar tenía un ancho finito, unos cinco grados, vería cierto retorno incluso cuando el objetivo no estuviera centrado en el haz. Un objetivo alejado de la línea central sólo se iluminaría cuando el plato apuntara en esa dirección mientras giraba rápidamente alejándose 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 fuertemente cuando el plato apuntara hacia la izquierda, pero aún recibiría una pequeña señal incluso cuando apuntara hacia 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 justo delante. [35]
A la espera de la llegada de un escáner, en el otoño de 1940 la AMRE había encargado la entrega de un avión con una especie de morro radiotransparente. [36] La empresa Indestructo Glass propuso utilizar metacrilato 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 utilizado en la baquelita ), o un papel similar. compuesto a base de resina. Se eligió la solución Perspex y, en diciembre de 1940, el Bristol Blenheim N3522 , una adaptación del caza nocturno del Blenheim V, llegó a la RAF Christchurch , el aeródromo adecuado más cercano. Se tuvieron que hacer varios intentos para montar con éxito el morro en su avión de prueba. No fue hasta la primavera de 1941 que Indestructo entregó radomos adecuados y los problemas de montaje quedaron completamente resueltos. [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 decidieron por una solución que utilizaba dos tubos, un tiratrón y un pentodo , que producía pulsos de 1 μs a 15 kW. GEC prefirió un diseño que utilizara un solo tiratrón, pero finalmente se abandonó en favor del diseño AMRE. Trabajos posteriores llevaron este sistema a 50 kW, produciendo 10 kW de microondas con una frecuencia de repetición de pulsos de 2500 ciclos por segundo. [38]
Skinner asumió la tarea de desarrollar un detector de cristales adecuado , que consistía esencialmente en pruebas interminables de diferentes cristales; Lovell señaló que "un recuerdo duradero de los días en Worth y Leeson es el de Skinner, con el cigarrillo colgando de su boca, totalmente absorto en el interminable golpeteo de un cristal con el dedo hasta que el bigote encontró el punto sensible que le brindaba 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 en cápsula sellada. [39]
El receptor de radio resultó ser un problema más complicado. Al principio decidieron utilizar el mismo sistema receptor básico que el anterior Mk. radar intravenoso. Originalmente era 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 etapa de frecuencia intermedia de un sistema superheterodino . Para ello, habían añadido otro tubo que reducía la frecuencia de los 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 desviarse, en pequeñas cantidades de pulso a pulso, y en cantidades mucho mayores a medida que se calentaba y enfriaba. Cualquier tipo de reductor de frecuencia fija como el utilizado en el Mk. La vía intravenosa no funcionaría. Después de probar una variedad de diseños basados en klistrones y magnetrones de estilo antiguo, finalmente se dieron por vencidos. [39]
La solución fue proporcionada por el conocido experto en tubos Robert W. Sutton del Admiralty Signals Establishment. Diseñó un nuevo tubo para este propósito, hoy conocido como tubo de Sutton, pero en ese momento más conocido como klistrón reflejo. Se trataba esencialmente de un klistrón convencional de dos cavidades al que se le había quitado una de ellas. La cavidad restante recibió una pequeña cantidad de la salida del magnetrón, lo que provocó que los electrones que pasaban por ella adoptaran el patrón de la señal de radio (esta es la base de todos los klistrones). Normalmente, esto pasaría por el segundo resonador donde se tomaría la salida, pero en el tubo de Sutton, los electrones se acercaban a una placa de alto voltaje que los reflejaba de regreso a su fuente. Al controlar cuidadosamente el voltaje del reflector, los electrones llegarían ganando o perdiendo una cantidad controlada de velocidad, induciendo así una señal de frecuencia diferente en la cavidad cuando pasaran por ella por segunda vez. La combinación de la frecuencia original y la 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 emisión y recepción. Lovell había intentado una solución utilizando 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 como para provocar que los detectores de cristal de los receptores se quemaran. El 30 de diciembre de 1940, Dee observó que no se había encontrado ninguna solución en este sentido y que, a pesar de los mejores esfuerzos, los cristales todavía duraban sólo unas pocas horas. [40] Epsley de GEC sugirió otra solución, que utilizó un circuito sintonizado de dos tubos explosores y cargas ficticias para apagar la entrada del receptor utilizando 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 Blenheim en febrero de 1941. [40] [41]
En enero de 1941, unidades de escáner de GEC y Nash & Thompson llegaron a Leeson para realizar pruebas. [36] El avión todavía estaba siendo equipado 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 banquillo, observar el funcionamiento del escáner en espiral produjo diversos resultados de asombro en el equipo. Dee escribió más tarde:
Hay que confesar que cuando el personal de la RAF en Christchurch vio el primer sistema de escáner de IA instalado en un avión, surgieron dudas sobre 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 por completo del avión. [36]
En marzo de 1941, la primera unidad AIS estaba lista para las pruebas de vuelo. Este se instaló en Blenheim N3522 bajo un radomo de modelo anterior con una banda de refuerzo de madera. Hodgkin y Edwards lo emprendieron para su primer vuelo el 10 de marzo y, después de problemas menores con los fusibles, pudieron detectar el avión objetivo a aproximadamente 5000 a 7000 pies (1,5 a 2,1 km) a aproximadamente 2500 pies (760 m) de altitud. , una altitud donde el Mk. IV tendría un alcance de sólo 2.500 pies. [42] Utilizando 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 300 m (1000 pies), frente al requisito de la RAF de 150 m (500 pies). 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 a 152 m). [45] Esto representó un avance significativo sobre el AI Mk. IV, que todavía estaba alrededor de 800 pies o más. En ese momento, el Ministerio del Aire había decidido ordenar la producción del sistema en agosto de 1941 como AIS Mk. Yo, que luego 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 extenderlo mucho más allá de 3 millas. Gran parte de esto se debió al sistema ineficiente que se utilizaba para desactivar el receptor durante el pulso de transmisión, lo 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 gas diluido como interruptor, reemplazando el sistema de descargador de chispas. Durante la transmisión, la potencia del magnetrón provocaría que el gas se ionizara, presentando un espejo de radio casi perfecto que impediría que la señal llegara a la salida. Cuando terminaba el pulso, el gas se desionizaba rápidamente, permitiendo que las señales fluyeran a través (o alrededor) de la cavidad y llegaran a la salida. Skinner emprendió el desarrollo del concepto con Ward y Starr, probando inicialmente con 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 Sutton blando , 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 escaneo cruzaba el suelo cuando la antena apuntaba hacia abajo, los retornos al suelo producían una serie de franjas 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 encontraban extremadamente útil en combate porque podían ver inmediatamente si el piloto estaba respondiendo correctamente a sus órdenes. Varios miembros del equipo afirman que se sorprendieron por este resultado y señalaron que el efecto era obvio en retrospectiva y debería haberse predicho. [43]
La otra sorpresa fue que los retornos a tierra provocaban una señal falsa que siempre aparecía en el mismo rango que la altitud actual del avión, sin importar hacia dónde apuntara 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 altitud del avión, la señal provocó un anillo débil, dejando visibles los objetivos a ambos lados. [43] El anillo era inicialmente muy ancho, debido a los retornos no sólo 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 del avión. Esto 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 superpuso a la señal del objetivo. [42]
Finalmente, el equipo notó que el sistema a menudo creaba ecos falsos durante fuertes tormentas, [49] y de inmediato se vio el potencial de usarlo como 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]
Durante el verano, el equipo 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 del 10 al 12 de agosto contra el ORP Sokół . Estos demostraron claramente que el AIS podía detectar los submarinos con sólo la torre de mando expuesta, tal como esperaba el Almirantazgo. Esto dio lugar a pedidos de radares para buques aire-superficie basados en la electrónica AIS. [51]
Un segundo Blenheim, el 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, permitiendo al operador escanear el cielo usando los controles de sus receptores. Una vez que se encontraba un objetivo, podían accionar 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 y espirales, con el sistema helicoidal GEC montado en el V6000 . Después de extensas pruebas realizadas por George Edwards y O'Kane de GEC, no llegaron 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 apremiantes. 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 en ese momento ya había regresado de Estados Unidos, nota la confusión durante el apuro por la instalación. [53]
Con el regreso del mejor tiempo 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 cazas nocturnos estaban a punto de mejorar enormemente el rendimiento de la defensa. Junto con un número cada vez mayor de Beaufighters con Mk. IV, estaban disponibles los primeros radares de interceptación controlados desde tierra , lo que mejoró enormemente la eficiencia a la hora de organizar una interceptación. Las pérdidas sufridas por las fuerzas de cazas nocturnos continuaron aumentando durante la primavera, duplicándose aproximadamente cada mes hasta que la Luftwaffe canceló el Blitz a finales 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 5.000 pies (1,5 km). Pronto empezaron a aprovechar esto, seleccionando objetivos cerca de la costa y volando toda la misión a baja altura. 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 los aviones podían acercarse bastante antes de ser detectados, dejando poco o ningún tiempo para organizar una intercepción. 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). CHL fue efectivo hasta aproximadamente 500 pies (150 m). [55]
Mientras que CHL detectó una redada, el Mk. Los cazas nocturnos equipados con IV no pudieron detenerlos. Por debajo de los 1.500 m (5.000 pies) de altitud, la posibilidad de ver el objetivo era básicamente nula. Los equipos AIS eran perfectamente adecuados 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 equiparan cuatro juegos con All Speed para proporcionar unidades de prueba operativas. [56]
En este punto, Dee había comenzado a realizar esfuerzos para montar el sistema en su plataforma prevista, el Bristol Beaufighter . Hodgkin se encargó de conseguir que Bristol proporcionara un ejemplo con el ajuste del radomo, pero descubrió que el ingeniero a cargo del taller se mostraba reacio a hacerlo. Siguió una presión de alto nivel por parte de Dee y otros, y el X7579 se adaptó rápidamente y llegó a Christchurch en septiembre de 1941. En ese momento, el Mk. VII constaba de un gran número de cajas de equipamiento bastante grandes, totalmente inadecuadas para su uso en producción, y Hodgkin expresó su sorpresa por lo bien que avanzaba el trabajo a pesar de ello. El avión estuvo listo para las pruebas el 2 de octubre. [52]
Bowen permaneció en Estados Unidos después de la misión Tizard y había desempeñado un papel decisivo 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 AI basado en magnetrones similar al prototipo AIS. [g] Su primer sistema, generalmente similar a la unidad de escaneo helicoidal GEC, estuvo 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, pasaron por los astilleros navales de New London, Connecticut y detectaron un submarino en la superficie a aproximadamente 4 a 5 millas (6,4 a 8,0 km). [13]
Al enterarse de esta actuación, Hugh Dowding , que estaba de visita en Estados Unidos en ese momento, presionó para verla con sus propios ojos. El 29 de abril, después de detectar un avión objetivo a unas 2 a 3 millas (3,2 a 4,8 km), Dowding volvió a preguntar a Bowen sobre el alcance mínimo, que demostraron que era de unos 500 pies (150 m). Dowding quedó impresionado y, antes de regresar al Reino Unido, se reunió con su homólogo, James E. Chaney , le contó sobre el rendimiento del sistema y le presionó para que lo desarrollara inmediatamente para que lo comprara la RAF. [13]
Western Electric recibió el contrato para entregar cinco unidades más a toda prisa, bajo el nombre AI-10. [h] Uno de estos sería conservado por Western Electric, otro por Bell Telephone, uno reemplazaría el amarre original en el B-18, otro se enviaría al Consejo Nacional de Investigación (NRC) en Canadá y el último se enviaría a el Reino Unido. Originalmente, la copia del Reino Unido iba a instalarse 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 de pasajeros Boeing 247 y, después de una prueba de ajuste, 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 medida 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 ningún deseo fuerte por parte de la RAF de comprar el dispositivo. Esto se ha atribuido a una serie de factores, incluido el exceso de trabajo del equipo de AMRE para adaptar su propio equipo, así como al síndrome no inventado aquí . [58] Sin embargo, dos cuestiones técnicas parecen ser la razón principal. Una fue que el sistema no mostraba el alcance directamente y tuvo 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 el Havoc (P-70) mucho más grande o el 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 600 libras (270 kg) repartidas en seis unidades, la mayor de las cuales medía aproximadamente 1 yarda (0,91 m) 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, similar en rendimiento al 520 pero mucho más pequeño y reducido a solo 412 libras (187 kg). [59]
Como dice Mk. Los VII llegaron entre 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 Cazas. Este proceso finalmente alcanzó el vuelo de SD y se trasladaron a RAF Ford el 10 de noviembre, momento en el que Christchurch volvió a ser un campo satélite para RAF Hurn . [60]
La UIF 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 toparon con un bombardero Junkers Ju 88 mientras patrullaba colocando minas sobre el estuario del Támesis. La tripulación decidió atacar, dañando el Ju 88 y provocando que el aceite de los motores de su objetivo salpicara su parabrisas. Aterrizaron sin problemas y celebraron el primer éxito del AIS. [60] El total de estos prototipos ascendía a 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 equipos demostraron ser sistemas excelentes. Un informe compilado por la UIF señaló que daban muchos menos problemas que las versiones anteriores del 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. Sin embargo, en general, la introducción del Mk. VII coincidió con una disminución en la actividad de la Luftwaffe , pero los sistemas continuaron obteniendo algunas victorias contra aviones que volaban bajo. Finalmente, Mk. Los VII que operan en el Reino Unido y en el Mediterráneo reclamarían 100 victorias, una por cada conjunto fabricado. [62]
Cuando el experimental Mk. VII empezaban a llegar unidades, el definitivo Mk. Se estaba explorando la versión de producción VIII. Uno de los problemas más apremiantes fue la necesidad de reducir en gran medida el tamaño y la complejidad del paquete del radar, que ocupaba casi por completo la sección trasera del Beaufighter. Otro problema fue el deseo de empezar a utilizar los nuevos tubos Sutton para la conmutación, lo que se esperaba que aumentara considerablemente el alcance del sistema. También se deseaba alguna forma de utilizar 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 de los transpondedores había ido en aumento antes de la introducción del AIS. IFF trabajó sobre la base de un pequeño conjunto receptor/transmisor que escuchaba los pulsos de un radar y producía una transmisión de pulsos de baja potencia en la misma frecuencia pero ligeramente retrasada. 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 ve 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 sirvió como base tanto para el CHL como para los nuevos radares AMES Tipo 7 GCI. Para evitar problemas de interferencia, cada uno de ellos operaba en frecuencias ligeramente diferentes, de 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 nuevas frecuencias de radar, y ninguno de los muchos modelos pudo responder a todas ellas. [63]
La solución fue elegir una única frecuencia para que operaran todos los transpondedores IFF, sin importar cuál pudiera ser 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 existentes de 1,5 m. La radio del transpondedor estaba sintonizada sólo en esta frecuencia, no en el radar en sí. Al sistema de radar también se le añadió un sistema de radio independiente para transmitir y recibir estos impulsos, 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 el avión objetivo respondió con pulsos en el mismo momento. 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 escaneo 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 del amanecer . [63]
Por razones desconocidas, el equipo no decidió utilizar el mismo sistema para el uso de radiobalizas, como lo habían hecho con el 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 del pulso de 2500 a 930 Hz, ampliando el alcance 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 seguidos, por lo que la potencia radiada total no cambió. [41]
Además, durante este período, el equipo de magnetrones de Birmingham logró un gran avance. Uno de los problemas del magnetrón era que cada pulso provocaba 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 lóbulos alternos de las cavidades del magnetrón, se favorecía fuertemente el modo pi. Esto permitió aumentar considerablemente los niveles de potencia y GEC comenzó a producir el nuevo CV64, diseñado para funcionar hasta 50 kW. Estos eran conocidos como magnetrones atados . [64]
Finalmente, en aquella época el establishment electrónico del Reino Unido había desarrollado medios para producir impulsos de baja potencia y de duración extremadamente corta, que se utilizaban para producir balanzas electrónicas en las mismas pantallas. Como estas líneas de escala se dibujaron utilizando las mismas señales que los pulsos del radar principal, siempre estuvieron perfectamente en sincronía con el radar, ofreciendo mediciones de distancia precisas sin la necesidad de calibrar una escala mecánica externa. El sistema adoptado para Mk. VIII trazó círculos cada 3,2 km (2 millas) hasta un máximo de 13 km (8 millas). Se introdujo un nuevo modo de visualización para las últimas etapas de la interceptación, aumentando el PRF y ampliando la visualización a 2 millas (3,2 km), con la escala generando círculos a intervalos de 2000 pies (610 m). [sesenta y cinco]
Con el éxito de AIS y Mk. VII, surgieron planes para reequipar toda la fuerza de cazas nocturnos con Mk. VIII. Se puso en marcha un plan de tres etapas. En la primera etapa, GEC construiría 500 conjuntos para el Mk provisional. Estándar VIIIA, para entrega a finales de 1942. Se podrían utilizar con balizas centimétricas diseñadas para ellos, pero no incluían sistema IFF. Se envió a EKCO un pedido de 1.500 juegos de una nueva línea de producción , trabajando en los cambios necesarios para solucionar los problemas encontrados durante el Mk. Producción y uso del VIIIA, así como apoyo del IFF. Finalmente, la última versión sería el Mk. VIIIB, que incluía una variedad más amplia de modos de baliza e IFF, que entrarían 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 consideraba, con razón, esencial contar con equipos idénticos. La razón por la que las dos empresas participaron fue que los altos cargos de TRE, Dee, Skinner y Lewis, sentían que GEC siempre se demoraría porque anhelaba su proyecto de 20 cm y que la única manera de hacer que las cosas se movieran era inyectando cierta competencia en el sistema. [66]
El primer Mk construido a mano. El VIIIA llegó a Christchurch en marzo de 1942, pero no parece haber sido transferido 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 se pidiera ayuda al equipo AIS para llevar el Mk. VIIIA entre en servicio lo antes posible, retrasando así una vez más el desarrollo de versiones mejoradas. [67]
En febrero de 1942, los acorazados alemanes Scharnhorst y Gneisenau escaparon de Brest, Francia , en el Canal 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 incursión en la estación de radar alemana en Bruneval , cerca de Le Havre . La incursión de Biting capturó un sistema de radar alemán de Wurzburg y un operador de radar. [68]
Durante las semanas siguientes, las autoridades británicas comenzaron a preocuparse de que los alemanes tomaran represalias del mismo modo. Cuando los servicios de inteligencia informaron de la llegada de un batallón de paracaidistas alemanes a través del Canal de la Mancha, Rowe recibió órdenes de mover la unidad a toda prisa. La tarea de encontrar un lugar adecuado finalmente recayó en Spencer Freeman, de la Organización de Servicios de Emergencia. Freeman comenzó a revisar las listas de escuelas y hospitales parcialmente terminados del Ministerio de Obras y Construcción, pero ninguno parecía adecuado. Mientras esperaba un ataque aéreo en Bristol, Freeman recordó que alguien había mencionado Malvern College . Originalmente se había reservado 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 alegría. Sin embargo, esto fue sólo 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 gubernamental se mudaría a la escuela, lo que le 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 del AMRE, que también había pasado a llamarse 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 cual el avión volaría a dos estaciones de montaje operativas para servir como avión patrón para los nuevos conjuntos a medida que llegaran. . Al final, este sistema resultó muy exitoso: en su punto máximo se entregaron 80 aviones al mes. [67]
Al mismo tiempo, se estaba gestando una pelea entre el Comando de Cazas y el Comando de Bombarderos . El Bomber Command estaba intensificando su campaña, pero sufría crecientes pérdidas a manos de las cada vez más eficaces defensas de Josef Kammhuber . Comenzaron a presionar para obtener permiso para utilizar chaff , conocido en el Reino Unido con el nombre en clave de ventana , que en las pruebas había demostrado su capacidad para cegar los sistemas de radar. El jefe del aire, Charles Frederick Algenon Porter, ordenó al Bomber Command 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 utilizarla 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 llevó a cabo una extensa serie de estudios en RAF Coltishall . A partir de septiembre, aviones con Mk. IV y Mk. VII fueron probados contra ventana en una serie de 30 vuelos. Para consternación de todos, Jackson concluyó que el Mk. La pantalla de escaneo en espiral del VII resultó estar 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 chaff bajo 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 utilizaban Düppel en el Reino Unido, la RAF copiaría rápidamente el concepto y lo utilizaría en su contra. Como la flota del Bomber Command crecía rápidamente, los resultados probablemente favorecerían enormemente a la RAF. Aprendiendo de los errores del pasado cuando se filtró material más antiguo, Göring destruyó la mayor parte de la documentación sobre Düppel . [sesenta y cinco]
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 fueron rápidamente instalados y enviados a escuadrones operativos, que los operaron en misiones a baja altitud junto con aviones Mk. IV que fueron lanzados contra objetivos de gran altitud. El primer éxito del Mk. VIIIA fue 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 reñida pelea de altas maniobras. [70]
Durante este período, la Luftwaffe comenzó a fortalecer sus unidades de bombarderos en Francia para iniciar incursiones en represalia por la creciente campaña de bombardeos de la RAF. Se proporcionaron varios aviones nuevos, en particular los modelos K y M del Do 217 y el modelo A-14 del Ju 88 a la Luftflotte 3 , que a finales de 1942 tenía alrededor de 60 de cada tipo. 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 guiando a los cazas nocturnos. Cinco de los 118 aviones que participaron en el ataque fueron derribados, tres de ellos asistidos por reflectores. Contra esta amenaza, el Beaufighter existente con AI Mk. La vía intravenosa resultó adecuada. [71]
Pero además de los bombarderos, la Luftflotte 3 también organizó varios Focke-Wulf Fw 190 para realizar tareas de bombardeo. Estos comenzaron a utilizarse para incursiones diurnas como cazabombarderos o Jabos . Después de algunos intentos con algunas pérdidas, la fuerza de Jabo también pasó al papel nocturno. [72] Incluso a su económica velocidad de crucero, el avión resultaría esencialmente imposible de atrapar para los primeros Beaufighters. Una serie de redadas en abril no tuvieron respuesta, y la mayor amenaza para el atacante fueron accidentes de aterrizaje o perderse y aterrizar en bases de la RAF, lo que ocurrió 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 en velocidad sobre los FW y eran inadecuados para la tarea. [73]
Acababa de llegar una solución más convincente al problema de Jabo . Ya en julio de 1942, Mosquito Mk. II DD715 había sido modificado para uso en cazas nocturnos mediante la instalación de una punta de dedal de nuevo diseño y el Mk. Radar VIIIA. Esto requirió la retirada de las cuatro ametralladoras Browning que anteriormente ocupaban la zona del morro, dejando sólo los cañones Hispano de 20 mm en el vientre. Después de las pruebas, 97 Mk más. Los II se convirtieron de esta manera a partir de septiembre de 1942. Una versión especialmente diseñada para caza nocturno del Mosquito FB.VI, el NF.XII, comenzó a llegar fuera de las líneas en febrero de 1943. Cuando los cazas alemanes regresaron la noche de El 16 y 17 de mayo, el Escuadrón No. 85 se posicionó para interceptarlos y derribó a cinco de los Jabos . Las operaciones contra los Jabos durante los meses siguientes tuvieron el mismo éxito y la campaña de Jabo terminó. [74]
La primera preproducción Mk. VIII llegó el 21 de diciembre de 1942 y se adaptó a un Beaufighter, lo que reveló la necesidad de realizar una serie de modificaciones. A pesar de utilizar un magnetrón diez veces más potente que los modelos anteriores, los alcances de detección normales siguieron siendo cortos, de unas 4 millas (6,4 km). Las versiones modificadas comenzaron a llegar en grandes cantidades a partir de mayo. A medida que la producción aumentó, estos conjuntos se enviaron preferentemente a Mosquitoes, cuyo número aumentó significativamente a finales del verano. Para entonces, las incursiones de Jabo contra objetivos grandes habían cesado, mientras la Luftwaffe comenzaba 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 el tamaño y el poder cada vez mayores de las incursiones del Bomber Command en Alemania y los posteriores intentos de la Luftwaffe de defenderse de estas devastadoras incursiones. Las incursiones de la Luftwaffe en el Reino Unido disminuyeron considerablemente, a excepción de las actividades mineras. Esto dio tiempo a los grupos de cazas nocturnos de la RAF para descansar y reequiparse, reemplazando sus Beaufighters y Mosquitos más antiguos con aviones nuevos, 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]
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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 más nuevos Junkers Ju 188 y Heinkel He 177, así como números adicionales del caza pesado Messerschmitt Me 410 en la función de jabo . Utilizarían Düppel , su versión de 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 podía bloquearse. [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 2.ª Fuerza Aérea Táctica . Los aviones aptos para la defensa se reorganizaron en la organización recreada de Defensa Aérea de Gran Bretaña (ADGB). ADGB estaba equipado casi en su totalidad con Mosquito NF.XII, XIII y XVII, equipado con Mk. VIII y algunos Mk. X (ver más abajo) radares. Sin embargo, muchos de estos aviones fueron asignados a otras tareas, algunas unidades estaban reacondicionándose y en total quizás 65 cazas nocturnos estaban disponibles para el servicio. [77]
Originalmente planeado para diciembre, una variedad de problemas retrasaron la primera incursión de Steinbock hasta la noche del 21 al 22 de enero de 1944. Utilizando todos los trucos que la RAF había desarrollado, los exploradores de la Luftwaffe lanzaron bengalas blancas a lo largo de la ruta y marcaron Londres en verde. Durante el ataque, los atacantes arrojaron grandes cantidades de Düppel , que lograron bloquear los radares de banda de 1,5 m. Recientemente se habían desplegado varios conjuntos centimétricos más nuevos, que podían continuar guiando a los cazas lo mejor que podían dada la sobrecarga del operador. Los Mosquitos de ADGB reivindicaron 16 bombarderos destruidos o probables, mientras que la nueva artillería antiaérea guiada centimétrica añadió otros 9. Otros 18 aviones alemanes nunca regresaron, se perdieron o se estrellaron durante el aterrizaje. Esto representó aproximadamente el 10% de la fuerza atacante de 447 bombarderos. Este tipo de relación de intercambio de pérdidas era mayor de lo que la Luftwaffe normalmente lograba lograr contra la RAF, y lo suficientemente grande como para que misiones continuas con este tipo de pérdidas agotaran rápidamente la fuerza. A pesar de todo este esfuerzo, los bombarderos arrojaron un total de sólo 30 toneladas sobre la ciudad, causando 14 muertos y 74 heridos, una pequeña fracción de la carga nocturna durante el Blitz. Hitler estaba apoplético. [78]
La apertura estadounidense de la Batalla de Anzio al día siguiente despojó inmediatamente a la Luftflotte 3 de los 100 de sus bombarderos, que fueron enviados a Italia. Los ataques de Steinbock continuaron durante febrero con resultados igualmente malos; A finales de mes, los Mosquitos se habían apoderado de 28 aviones. Los grandes ataques continuaron esporádicamente durante marzo, incluida la noche del 19 al 20 de marzo cuando Joe Singleton y Geoff Haslam del Escuadrón No. 25 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 acoso en mayo, momento en el que la fuerza de Luftflotte 3 había caído de 695 [j] a sólo 133 aviones operativos. En comparación, las pérdidas de la RAF fueron alrededor de dos docenas, y sólo una de ellas se debió a la acción enemiga. [79]
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La bomba voladora V-1 se lanzó por primera vez contra Londres el 13 de junio y pronto creció hasta convertirse en una amenaza mucho mayor que los bombarderos de la Luftwaffe . Rápidamente se organizó un sistema defensivo que entró en funcionamiento el 15 de junio, pero las áreas operativas superpuestas de los cañones antiaéreos y los cazas resultaron 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 se llevaron a cabo día y noche, navegando a aproximadamente 350 mph (560 km/h), el límite superior de muchos de los cazas defensivos. Los pilotos de Mosquito pronto adoptaron el truco de volar sobre el Canal de la Mancha en busca de las llamas del motor V-1 que se encendía. Cuando vieran uno que pasaría por su ubicación, volarían a una posición arriba y a un lado del misil, y luego se lanzarían sobre él desde un costado para mantener las llamas a la vista durante el acercamiento. Esta aproximación en picado les permitió alcanzar el misil. El problema era saber cuándo abrir fuego, ya que era difícil saber el alcance por la noche cuando sólo las llamas eran visibles. El operador del radar indicó continuamente el alcance durante la aproximación, y el piloto abrió fuego cuando alcanzaron entre 1000 y 900 pies (300 a 270 m). [80] Toda la operación fue peligrosa, como recordó el operador de radar Jimmy Rawnsley durante un vuelo de Mosquito:
Levanté la vista cuando las armas se estrellaron brevemente; e inmediatamente me agaché de nuevo. La bomba había estallado a sólo 300 metros delante de nosotros, y corríamos a más de 150 metros por segundo directamente hacia el centro de la explosión. Durante unos segundos, el chorro de aire del ventilador situado cerca de mi cabeza fue 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 abrían en abanico y flotaban hacia abajo. [81]
Al final, se dispararon un total de 8.081 V-1 contra el Reino Unido entre el 13 de junio y el 1 de septiembre. De ellos, 1.902 fueron destruidos por cazas y otros 1.564 por fuego antiaéreo, dejando a 2.340 sin llegar a Londres. [80]
Después de este tiempo, los sitios de lanzamiento fueron invadidos y las operaciones V-1 se trasladaron al lanzamiento aéreo 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 rápidamente cambiando a acciones nocturnas. El tercer Gruppe del KG 3 fue redesignado como I. Gruppe / KG 53 reformado en septiembre, continuando la campaña mientras retrocedía repetidamente hacia Alemania ante los avances aliados. Los disparos finalmente terminaron 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]
Aunque se desconocen los orígenes precisos del concepto, el 8 de marzo de 1941 Bernard Lovell registró por primera vez el concepto de seguimiento de bloqueo en sus notas. Esta fue una modificación del sistema de escaneo en espiral que le permitió rastrear objetivos automáticamente sin necesidad de operación manual adicional. Los radares que incluían seguimiento de bloqueo se conocieron como AIF o AISF. [83] [k]
Lovell había construido anteriormente un sistema terrestre para la Armada con un patrón de haz amplio 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 utilizado en un analizador diferencial para producir un sistema conocido como Velodyne que rastreaba suavemente a pesar de las duras maniobras y las grandes velocidades de cruce del objetivo. La unidad también envió información de alcance directamente a la mira giroscópica , preconfigurandola para que pudiera dispararse tan pronto como se detectara el objetivo. [84]
El sistema funcionaba teniendo dos antenas dipolo en lugar de una, ligeramente desplazadas a cada lado del mástil de montaje que se proyectaba a través del centro del plato parabólico. Al estar desplazados, los haces producidos por los dos dipolos se alejaron uno del otro, a cada lado de la línea central del plato. Normalmente, las señales de ambos se sumaban y se mostraban, produciendo una salida en gran medida idéntica al caso del dipolo único. El eje dipolo estaba montado en otro motor que los hacía girar rápidamente a 800 rpm. Se colocó un interruptor para que el motor lo activara cuando los dipolos estuvieran aproximadamente verticales o aproximadamente horizontales, activando un segundo circuito que restaba las señales entre sí en lugar de sumar. 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, impulsándolo en la dirección correcta. [84]
Las intercepciones utilizando 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 se encontraba sobre el retorno de un objetivo, se presionaba un botón, lo que hacía 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 estaba 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 ofrecía detección inicial a diez millas, bloqueo a cinco y era capaz de rastrear movimientos relativos de hasta 10 grados por segundo, así como aceleraciones angulares de 10 grados/s 2 . A pesar de este prometedor avance, el 1 de enero de 1942 Lovell fue enviado a trabajar en el sistema H2S . [84] El MK. Luego, IX quedó bajo la dirección de Arthur Ernest Downing, y el equipo aún predecía que estaría disponible en 1942. [85]
En la reunión de noviembre de 1942 del Comité de Intercepción Aérea, se discutió el futuro del radar de IA con miras a elaborar un plan para la evolución a largo plazo de los sistemas. Entre muchas ideas consideradas, el equipo eligió una serie de características que deseaban ver. Lo principal era la idea de una vista panorámica más parecida a los radares de intercepción controlados desde tierra, lo que permitiría a los cazas planificar sus propias intercepciones con menos control terrestre requerido. El alcance debía ampliarse a al menos 10 millas (16 km), con un alcance mínimo reducido de 200 pies (61 m). Se seleccionó el alcance mínimo corto, junto con las exigencias de precisión de 1 ⁄ 2 grados en el frente, para permitir disparos a ciegas sin contacto visual. También se consideraron otras características como el seguimiento de bloqueo y la localización precisa del alcance. [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 era un Mk. VIII que adoptó la técnica de escaneo en espiral en lugar de helicoidal. El tercero fue el sistema AIF desarrollado por Lovell. Después de algunas discusiones, se abandonó el concepto de banda X; Llegaron a la conclusión de que la familiaridad de la RAF con los equipos de banda S, junto con la capacidad de utilizar balizas existentes, superaban 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 consiste en papel y papel de aluminio liviano, se detiene en el aire casi inmediatamente después de caer y luego cae lentamente al suelo. Un AIF fijado en un bombardero vería estas señales salir rápidamente del alcance cerrado y desaparecerían. Para probar esta teoría, se llevó un Beaufighter a Coltishall y se le equipó con el prototipo AIF. Jackson realizó 13 vuelos en noviembre para probar el sistema contra ventana. [85] Estas pruebas demostraron, con gran preocupación, que el sistema se bloquearía en la ventana y rompería el contacto con el bombardero. [88]
Downing sugirió una serie de cambios para mantener mejor la cerradura en presencia de una ventana y realizó estos cambios durante las próximas semanas. El 23 de diciembre de 1942, el Mk mejorado. El IX estaba siendo operado personalmente por Downing en un Beaufighter mientras un segundo Beaufighter con Jackson a bordo como observador bajaba la ventanilla. Jackson recuerda haber escuchado mensajes de radio de operadores terrestres que enviaban Spitfires a investigar dos bogies y le preocupaba que pudieran estar refiriéndose a sus aviones. Poco después, dos Spitfire aparecieron entre las nubes y abrieron fuego contra ambos Beaufighter. El avión dañado de Jackson regresó a Coltishall, pero el avión de Downing se estrelló en el mar, matando a todos a bordo. [89]
La pérdida del único Mk. El prototipo IX, junto con su desarrollador principal, retrasaron seriamente el programa. Casi al mismo tiempo, el TRE había recibido una unidad SCR-720 de Estados Unidos. Esta era una versión reempaquetada y aligerada del SCR-520, [59] adecuada para su uso en Beaufighter y Mosquito. El primer ejemplar llegó de Western Electric en diciembre de 1942, y Jackson llevó a cabo pruebas contra la ventana en enero de 1943. Jackson descubrió que mediante un cambio sensato del control de alcance podía configurar el radar de modo que mirara al bombardero y la ventana pasaría rápidamente fuera de alcance y desaparecería. [90]
TRE hizo una serie de sugerencias y actualizaciones 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 expresamente y lo suficientemente grande como para transportarlo. En ese momento, el P-61 estaba muy retrasado y la USAAF había comenzado a utilizar Beaufighters y Mosquitoes para sus propias necesidades. Esto llevó a que tanto la USAAF como la RAF demandaran que aumentara la producción del SCR-720, y Western Electric respondió afirmando que las unidades iniciales estarían disponibles en mayo de 1943, con cantidades de producción disponibles en agosto. [90]
Una vez tomada la decisión, el Ministerio del Aire finalmente permitió el uso de la ventana en julio de 1943. Se utilizó por primera vez en un ataque a Hamburgo la noche del 24 al 25 de julio de 1943. Los efectos fueron espectaculares; Al haberse acostumbrado a utilizar el radar para guiar sus defensas, Window produjo tantos objetivos falsos que los operadores no tenían idea de qué hacer. Se vio que los cañones AA disparaban aleatoriamente hacia el cielo mientras los cazas nocturnos volaban en círculos. La fuerza atacante perdió sólo 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 resultó tener un gran retraso: los primeros 40 llegaron a finales de otoño y se descubrió que carecían de muchas de las actualizaciones solicitadas. [92] Una vez que finalmente se adaptaron, se descubrió que interferían con los aparatos de radio del avión, [m] y no fue hasta enero de 1944 que el primer Mk. Se enviaron X conjuntos para uso de escuadrón. [93]
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. Se consideró durante mucho tiempo que IX funcionara en la banda S a longitudes de onda de 3 cm, ya que esto proporcionaría una precisión aún mayor con los mismos sistemas de antena, o una precisión similar con sistemas más pequeños. EKCO comenzó a adaptar el Mk. VIII para poder trabajar a 9 o 3 cm, aunque en aquella época los magnetrones de 3 cm eran capaces de entregar sólo 50 vatios de potencia y esta opción nunca se utilizó. [90]
En un memorando del 23 de septiembre de 1943, el comandante aéreo WC Cooper describió cuatro posibles líneas de desarrollo:
Burcham se hizo cargo del desarrollo del Mk. Línea IX en 1943, siguiendo generalmente el concepto IXB. Finalmente se combinó con un nuevo magnetrón de 200 kW. [94] Una versión temprana del conjunto sin el indicador del piloto fue enviada para prueba a la FIU en Mosquito HK946 en diciembre de 1943, y regresó algún tiempo después con una extensa lista de sugerencias de actualización. [95]
La idea de la proyección en el parabrisas se intentó con el AI Mk. IV como el Mk. V, pero se encontraron varios problemas y no fue adoptado para el servicio. Se utilizaron varias versiones actualizadas en las pruebas, 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 giroscópica. El sistema se instaló en el Mosquito HK419 a finales de 1943 y se envió a la UIF para su prueba en enero de 1944. Recibió elogios generalizados. [96]
Con el Mk. X al instalarse para uso inmediato, todo el trabajo del PID se trasladó al Mk. IX. El primer Mk. IXB con PID se instaló en el 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 este avión 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 a bajas altitudes, aproximadamente 2000 pies (610 m) sobre el agua o 5000 pies (1500 m). 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 exhibición 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 regresó una vez más a Defford con una serie de sugerencias de mejoras. [95]
Con el fin de la guerra, el desarrollo del Mk. IX quedó en suspenso. Se suponía ampliamente que faltaba otra década para otra guerra, 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 para mejorar en gran medida los sistemas de radar del Reino Unido bajo el programa ROTOR , así como a introducir un nuevo caza nocturno que fuera capaz de funcionar bien contra las velocidades de 350 millas por hora (560 km/h) del Tu-4. Aunque ya se habían iniciado algunos trabajos sobre el diseño de un caza nocturno propulsado por un jet, se podría ahorrar mucho tiempo y dinero introduciendo una nueva versión del Mosquito con las actualizaciones adecuadas. [97]
Durante febrero de 1948, se pidió a la CFE que evaluara el nuevo Mosquito NF.38 equipado con el Mk. IXB para este rol. Descubrieron que los problemas al utilizar el sistema de seguimiento de bloqueo en altitudes bajas persistían, 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 el PID era demasiado tenue para usarse durante el día, mientras que era demasiado brillante durante la noche. [98] Concluyeron:
La opinión de este Establecimiento es que el AI Mk.9B es operacionalmente inaceptable en operaciones independientes, de control de transmisiones 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 sólo 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 fue cancelado formalmente en 1949. Un Gloster Meteor , VW413 , ya se estaba convirtiendo para Mk. IX pruebas, y se le permitió continuar la construcción para realizar pruebas durante julio de 1950. [98]
Años más tarde, Lovell se enteró de que una adaptación del Mk. El sistema IX también se probó a bordo de lanchas cañoneras a motor en 1942 y se descubrió que rastrearían con éxito otras embarcaciones y permitirían disparar a ciegas un cañón de 2 libras con una precisión razonable. [99]
El anterior Mk. Los radares VII eran en general similares a los 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 del VIII. Esto redujo el alcance operativo normal a aproximadamente 3 millas (4,8 km), pero las otras medidas de rendimiento fueron idénticas. mk. VII carecía de las entradas de señales 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.
El Mk. El sistema VIII constaba de dos grupos de sistemas: el transmisor y el sistema de antena montados en el morro del avión, y la mayoría de los sistemas de receptor y visualización montados en el interior. [101]
El equipo montado en la nariz incluía el transmisor de magnetrón y el interruptor de tubo suave de 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 a ellos. El sistema de escáner se centró en el marco, girando el reflector (plato) parabólico de 28 pulgadas (71 cm) en un círculo completo 17 veces por segundo. La señal se transmitía desde una pequeña antena dipolo de media onda orientada verticalmente y un reflector montado en el extremo de un poste que pasaba a través de un agujero en el medio del plato. Un cable coaxial llevaba la señal desde el magnetrón hasta la parte posterior del poste. [101] Entre las piezas del marco se encontraban 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 de tubo Sutton CV67 que redujo la frecuencia. [102]
Esto dejó el receptor, el sistema de base de tiempos y la pantalla dentro de la cabina del avión. Había mucho espacio para esto en el Beaufighter, donde el operador del radar se sentaba en la parte trasera del fuselaje. En el Mosquito, el operador del radar se sentaba a la derecha y ligeramente detrás del piloto. La puerta de entrada principal estaba situada en el lado izquierdo del fuselaje, justo delante del operador del radar. Con el radar instalado, casi no quedaba espacio para llegar a la puerta, por lo que el circuito de la base de tiempo se montó en rieles que permitían deslizarlo hacia arriba y hacia adelante, fuera del camino de la puerta. Entre las piezas del interior de la aeronave se encontraban el display del Tipo 73 y el TR.3152 Lucero . [102]
El sistema recibía energía de la fuente de alimentación Tipo 225, que funcionaba desde 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 y estaba impulsado por una bomba en uno de los motores. Todo el sistema, incluida la fuente de alimentación y todo el equipo principal, pesaba 96 kg (212 libras). [102]
El Mk. La pantalla VIII consistía en un solo CRT con una base de tiempo calibrada para ir desde el centro de la pantalla hasta su borde exterior en el tiempo que tardaba la señal de radio en viajar de ida y vuelta a 10 millas (16 km). Los sensores en el sistema de escáner de la antena parabólica enviaban señales a los componentes electrónicos de la pantalla que hacían girar la base de tiempo en el mismo ángulo. Si el escáner estuviera apagado y el control de brillo (ganancia) de la pantalla estuviera al máximo, la base de tiempo haría que apareciera una línea en la pantalla en el ángulo en el que apuntaba actualmente el plato. [103]
Cuando se encendió el escáner, giró el plato en el sentido de las agujas del reloj en un círculo completo 17 veces por segundo. La base de tiempo funcionó a 2500 pps, lo que significa que hay alrededor de 147 pulsos por cada rotación, o aproximadamente 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 se aumenta completamente con el escáner en funcionamiento, el resultado sería una serie de líneas radiales muy 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 desaparecieron. La salida del receptor de radar se alimenta al canal de brillo, por lo que cualquier eco hizo que la pantalla se iluminara momentáneamente, produciendo un punto en la pantalla conocido como blip . La distancia de la señal desde el centro de la pantalla indica el alcance hasta el objetivo; un objetivo a 14 km (9 millas) produciría una señal cerca del borde exterior de la pantalla. [103] La parte vacía en el centro esencialmente magnifica el área de corto alcance para que los puntos en esta área no se abarroten demasiado en la pantalla cuando el caza se acerca a su objetivo. [105]
Dado que la posición de la señal 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 haz del radar tiene un ancho de unos 10 grados y envía un pulso cada 2,5 grados de rotación, por lo que un objetivo no producirá una sola señal, sino varias. Para objetivos ubicados lejos de la línea central, el radar produciría 4 o 5 señales individuales a medida que el escáner giraba, provocando que se mostrara en la pantalla un arco corto de aproximadamente 10 grados de ancho. Una interacción algo más compleja ocurre cuando el avión objetivo se acerca al centro del escaneo del radar. Cualquier objetivo dentro de los diez grados de la línea central siempre recibirá algo de energía de radar, 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 puntos a lo largo de 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 apuntando al objetivo. Señaló en la otra dirección. Un objetivo que esté justo delante producirá un círculo completo e ininterrumpido en la pantalla. [106]
El plato no sólo 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. Todo el patrón de escaneo 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 durante un período de aproximadamente un segundo. El área que se podía ver durante un escaneo completo se conocía como "cono de búsqueda". [107]
El sistema también incluía un temporizador que producía señales a distancias determinadas, produciendo anillos en la pantalla que se utilizaban para medir la distancia. Había dos configuraciones, una con anillos cada 3,2 km (2 millas) y otra que ampliaba 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 filtrarse al receptor, provocando un fuerte anillo alrededor del área central en blanco, conocido como "anillo cero". [108]
Los retornos a tierra provocaron dos efectos en la pantalla. Uno se debió al hecho de que el dipolo estaba ligeramente más allá del borde exterior del plato cuando estaba inclinado cerca de la línea central, permitiendo que pequeñas cantidades de la señal viajaran directamente al suelo y regresaran. La orientación vertical de la antena reducía esto, por lo que la señal no era muy potente. El resultado fue un anillo tenue en la pantalla a una distancia del centro igual a la altitud del avión, conocido como "anillo de altitud". [109]
El otro efecto se produjo cuando el plato apuntaba hacia el suelo, provocando un fuerte retorno que produjo un retorno brusco en la pantalla. Debido al patrón de escaneo circular, el plato apuntaría hacia los lados cuando el rayo impactara por primera vez en el suelo, y continuaría golpeando el suelo mientras el escáner continuaba girando hasta que apunte hacia abajo y luego retroceda hasta que el rayo ya no cruce el suelo de nuevo. Dado que el haz incide en el suelo en un punto más cercano al avión cuando apunta hacia abajo, los retornos durante este período son los más cercanos al anillo cero. Cuando el reflector giraba más hacia los lados, el haz golpeaba el suelo más lejos y producía destellos más lejos 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]
El Mk. VIII produjo buenos retornos sobre objetivos del tamaño de un bombardero a aproximadamente 5,5 millas (8,9 km), aunque se sabía que producía retornos de hasta 6,5 millas (10,5 km) en buenas condiciones. El alcance mínimo era de aproximadamente 400 a 500 pies (120 a 150 m), limitado por el ancho del pulso y el tiempo para que la señal del transmisor "se apague". A corta distancia, el arco del objetivo tendía a fusionarse con el anillo cero. En estas situaciones, era posible ajustar un control de polarización para silenciar el receptor durante un tiempo ligeramente más largo, suprimiendo el anillo cero y haciendo que los objetivos cercanos fueran 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 aparecía en el haz y luego desaparecía con poca o ninguna diferencia en el brillo en los bordes. Esto significaba que, a pesar del haz relativamente ancho, los arcos eran bastante agudos e incluso ángulos pequeños harían que las señales desaparecieran en algún punto y crearan un espacio en el retorno. Con objetivos cerca del centro, esto era bastante fácil de ver ya que el anillo desarrollaría un espacio, permitiendo mediciones con una precisión de hasta aproximadamente un grado. [112] Sin embargo, los objetivos más alejados del centro mostraban arcos mucho más cortos, lo que hacía más difícil ver pequeños cambios en su longitud. [102]
mk. VIII fue diseñado para funcionar con IFF Mk. III, un sistema 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 activaría el sistema IFF, por lo que se tuvo que usar un segundo sistema transmisor de impulsos en los cazas para respaldarlo, el interrogador (o interrogador/respondedor ), cuyo nombre en código es Lucero . [113]
Lucero estaba conectado al Mk. VIII y activaba su propia señal de 5 μs cada quinta transmisión del radar. El IFF Mk. III en el avión remoto contenía un circuito receptor alimentado a un transmisor, lo que hacía que cualquier señal recibida se amplificara y extendiera en el tiempo. Esta señal fue recibida por el lado de respuesta de Lucero, que la mezcló con la señal del Mk. El propio receptor del VIII. Dado que la antena 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 alcance más cercano que el del avión que enviaba la respuesta, y terminaban después de él. De este modo, el operador del radar podía saber qué avión estaba enviando las respuestas IFF buscando señales aproximadamente centradas a lo largo de los segmentos de línea. [113]
mk. VIII también fue diseñado para utilizar radiobalizas para localización de largo alcance en transpondedores terrestres. En este caso el sistema estaba pensado para ser utilizado con respondedores 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 la altitud de la baliza era conocida en tierra, la visualización angular no era necesaria. En cambio, una pequeña leva en el escáner accionó un interruptor cuando pasó por las posiciones de las 12 y las 6 en punto en su patrón de rotación, lo que provocó que la salida del receptor se invirtiera. Se apagó el escaneo angular y se volvió a colocar la base de tiempo en la parte inferior de la pantalla. Las señales recibidas hacían que la base de tiempo se moviera hacia la izquierda o hacia la derecha dependiendo de hacia dónde apuntaba el plato en el momento en que se recibió la señal. [115]
Cambiar el sistema al modo de baliza ralentizó la frecuencia de repetición del pulso para darle a las señales más tiempo para viajar, extendiendo el alcance a 100 millas (160 km). Los pulsos también se hicieron más largos, para mantener igual la potencia total irradiada. Este cambio también provocó 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, momento en el que aparecían retornos a 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]
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 haz de Lorenz . 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 el avión) y luego 1 segundo a la derecha. [116]
Para utilizar Lorenz, el operador de radio sintonizaría la frecuencia publicada para ese aeródromo y escucharía la señal e intentaría determinar si escuchó "puntos" o "guiones". Si escucharan puntos, el pulso corto de 0,2 s, sabrían que estaban demasiado a la izquierda y girarían hacia la derecha para alcanzar la línea central. Los guiones indicaron que debían girar a la izquierda. En el centro el receptor podía escuchar ambas señales, que se fusionaron para formar un tono constante, la equiseñal . [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. II funcionó y era similar al nuevo IFF Mk. III bandas. Para el Mk. VIII, se decidió no fabricar 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 más, con una única base de tiempo vertical de 13 km (8 millas) de largo y la luz estroboscópica proporciona marcadores cada 3,2 km (2 millas) a lo largo de ella. No se utilizó ninguna conmutación en este modo; en cambio, la señal siempre hacía que el haz se desviara hacia la derecha, provocando que apareciera una barra bastante ancha. Dependiendo de en qué lado de la pista se encontraba el avión, el operador veía barras largas durante 0,2 segundos y barras cortas durante 1, o viceversa. Si, por ejemplo, la señal del punto era más larga, esto indicaba que el avión estaba demasiado lejos de babor ya que la señal era más fuerte en ese lado. Utilizando estas señales, el avión podía posicionarse a lo largo de la línea central, momento en el que las señales de punto y raya tenían la misma longitud y la barra permanecía estable. [119]
Especificaciones en el cuadro de información tomadas de AP1093D, párrafo 78. Tenga en cuenta que AP proporciona dos anchos de haz, 10 y 12 grados.