El AMES Tipo 82 , también ampliamente conocido por su nombre en clave arco iris Orange Yeoman , fue un radar 3D de banda S construido por la Marconi Company y utilizado por la Royal Air Force (RAF), inicialmente para control táctico y más tarde para control de tráfico aéreo (ATC). ).
El desarrollo comenzó en 1949 en el Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radares del Ejército Británico para proporcionar alerta temprana de alcance medio para hasta dieciséis baterías de artillería antiaérea (AAA). Al principio del programa, el equipo vio el Sistema de visualización integral de la Royal Navy y lo adaptó como sistema de manejo de datos. Esto proporcionó una función de escaneo de seguimiento semiautomática que permitió a los operadores manejar un mayor número de aeronaves.
El sistema fue diseñado originalmente para soportar armas AAA pasando datos sobre un objetivo seleccionado para apuntar (o "poner") el radar local de colocación de armas de la AAA . En 1953, la RAF asumió el papel de defensa aérea y comenzó a pasar de los cañones al nuevo misil Bloodhound . También se hicieron cargo del trabajo de diseño y le dieron al sistema el nombre de Tipo 82. El primer prototipo comenzó a funcionar ese año y un segundo se utilizó brevemente en 1955 antes de ser trasladado a la costa este del Reino Unido como unidad operativa en 1957. Se agregaron tres unidades de producción en 1960.
El Tipo 82 fue retirado de la función de control táctico en enero de 1963, ya que los datos que proporcionaba para Bloodhound ahora estaban disponibles en otros radares como el AMES Tipo 80 . Luego fueron reutilizados como sistemas de control de tráfico aéreo, donde su capacidad para medir el alcance, el rumbo, la elevación y la información del radar secundario en una sola unidad era una gran ventaja sobre los sistemas anteriores. Durante este período estuvieron tripulados por operadores militares y civiles. A pesar de su creciente antigüedad, tres de los sistemas perduraron hasta las décadas de 1980 y 1990 en esta función.
Durante la Segunda Guerra Mundial , el ejército británico tenía varios sistemas de radar utilizados en la guerra antiaérea . Estos incluían los radares "Gun Laying" (GL) que proporcionaban información de puntería de corto alcance y alta precisión, y los radares "Tactical Control" (TC) que suministraban información menos precisa pero de mayor alcance a las unidades GL. Era difícil combinar estas dos funciones en un solo radar; la precisión de la función GL requería un haz de lápiz muy delgado , que no era útil para escanear grandes volúmenes del cielo en la función de búsqueda. [1]
Uno de los radares TC más exitosos fue un diseño canadiense conocido como Indicador de posición de zona (ZPI) que se puso en uso operativo como AA No. 4 Mark IV. Este fue desarrollado utilizando la electrónica del ASV Mk. II radar combinado con una antena de radar giratoria y un sistema de visualización personalizado. Al final de la guerra, los mismos desarrolladores habían producido un modelo utilizando un magnetrón de cavidad conocido como indicador de posición de la zona de microondas (MZPI). El ejército británico compró 150 de estos conjuntos como AA No. 4 Mark VI y fueron entregados poco después de que terminara la guerra. [2]
Estas unidades, y diseños similares del Reino Unido, tenían el problema de que no indicaban altitud. Esto no fue una preocupación durante la guerra porque la información se transmitiría a radares de colocación de armas cercanos, que podrían determinar la altitud escaneando hacia arriba y hacia abajo una vez que tuvieran un ángulo para mirar. A medida que el alcance de los radares TC crecía y se alejaban más de los múltiples radares de colocación de armas ampliamente dispersos con los que trabajaban, se necesitaría alguna indicación de altitud para ayudar a los GL en su orientación inicial. Esto podría lograrse mediante un radar de determinación de altura independiente , pero un único radar que pudiera proporcionar una dirección y altitud razonablemente precisas facilitaría este proceso.
El Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radares (RRDE), que se encargó del desarrollo de radares para el Ejército, comenzó a explorar la idea de un radar 3D que pudiera medir el ángulo vertical del objetivo al mismo tiempo que su rumbo y alcance. Su solución fue dividir la señal en varias guías de ondas y bocinas de alimentación que se colocaron en una pila vertical. Cada uno tenía un patrón de recepción de unos pocos grados de ancho verticalmente y, con una disposición cuidadosa, podían superponerse para que sus puntos de media potencia quedaran alineados. El eco de un objetivo sería recibido por dos de estas fuentes en cualquier momento dado, y al comparar las intensidades relativas de la señal, el ángulo de elevación podría determinarse muy por debajo de un grado. [2]
El trabajo serio sobre el concepto comenzó en 1947, primero con un sistema de banda X escaneado mecánicamente en espiral y, más tarde, varios experimentos con alimentaciones apiladas. Al mismo tiempo, se inició la investigación sobre el diseño de un nuevo magnetrón de cavidad de alta potencia con longitud de onda ( banda L ) de 25 cm, un nuevo tubo indicador de posición en planta de gran formato y larga persistencia y un sistema de enlace de datos para enviar la señal. información a hasta dieciséis sitios remotos. A mediados de 1948, el diseño básico estaba completo; Operaría en la banda X a una longitud de onda de 10 cm y usaría diez bocinas de alimentación, cada una con un haz vertical de 3 grados. [3]
Para probar el concepto, en 1949 estaba operativo un sistema experimental de cinco haces. [3] Este utilizaba el MZPI como transmisor y un conjunto receptor de tipo lente separado. La lente constaba de cilindros metálicos cortos abiertos en ambos extremos y alineados con el objetivo o mira de puntería . Muchos de estos cilindros estaban dispuestos para formar una gran rejilla. Las señales de radio que viajan a través de los centros abiertos de los tubos se ralentizan y, al cortar los tubos en diferentes longitudes, el frente de onda de la señal se puede enfocar como una lente óptica tradicional. En el punto central se encontraban las cinco bocinas de alimentación del receptor. La lente se sincronizó para girar a la misma velocidad que el MZPI. [4]
En 1949, el Ministerio de Abastecimiento asumió el control directo de TRE y RRDE, y asignó al trabajo en 3D el Código Arcoíris "Orange Yeoman". A finales de año, el sistema parecía estar progresando bien: se había completado el diseño de la antena y se había probado con éxito un sistema para alimentar las diez señales a través de una serie de anillos colectores . Para producir más energía en total, se desarrolló un sistema para alimentar tres magnetrones en paralelo. También se estaba probando una nueva antena plegable. [3]
Mientras tanto, la RAF estaba empezando a considerar el problema de la dirección de los cazas de largo alcance y desarrolló un requisito para que un nuevo sistema estuviera operativo en 1957. La Royal Navy había estado desarrollando su propio radar 3D en este período, el radar Tipo 984 , y en mayo de 1950 se consideró si debería utilizarse o no también en la RAF. En junio de 1950, el Comité de Política de Investigación de Defensa estudió si el 984 o el Orange Yeoman podrían cumplir mejor el requisito. Pidieron a la Oficina de Guerra y al Almirantazgo que consideraran si un solo radar sería útil tanto para el control de los cazas como para la dirección de los cañones; El control del caza exigía un largo alcance, lo que sugería una velocidad de escaneo más lenta de lo que sería ideal para un radar GL cuya principal preocupación son las notificaciones rápidas en cambios de ubicación. [5]
Durante este período hubo un interés creciente en pasar de los cañones antiaéreos a los misiles tierra-aire , o como se les conoce en el Reino Unido, armas guiadas tierra-aire, o SAGW. Hubo un interés creciente en Orange Yeoman como sistema para ayudar a dirigir estas armas, que se esperaba que estuvieran disponibles a mediados o finales de la década de 1950. Del mismo modo, un nuevo radar GL en desarrollo como Yellow River finalmente fue redirigido para ser el iluminador de radar para estos misiles en lugar de un reemplazo del AA No. 3 Mark VII utilizado con AAA. AAA permanecería en uso durante un período de transición y existía el deseo de enviar con precisión la información de Orange Yeoman a sus radares Mark VII existentes. Esto llevó a que Orange Yeoman tuviera un 80% de probabilidad de producir una pista con una precisión de 500 yardas (460 m) en posición y altitud. [6]
Como el desarrollo del sistema de antena parecía progresar bien, en 1950 se decidió añadir otra bocina de alimentación y reducir el ancho del haz a 2,5 grados. Esto dio una cobertura vertical total de 27,5 grados en once haces. [7] Sin embargo, en ese momento aparecieron otros problemas. Uno de los principales fue que el magnetrón de banda S planeado , el BM 735, solo estaba disponible en pequeñas cantidades y rara vez funcionaba cuando se lo empujaba más allá de 1 MW de su potencia nominal de 2 MW. Además, el sistema de anillos colectores para alimentar energía de radiofrecuencia a la antena también siguió siendo un problema. Esto llevó a experimentos con anillos colectores que alimentaban la frecuencia intermedia (IF), con los transmisores de magnetrón y las primeras etapas de los receptores superheterodinos en la plataforma giratoria. [7]
En junio de 1951, con estos problemas en curso, se decidió seguir adelante con todas las piezas que sí funcionaban para poder tener un sistema de producción lo antes posible. Esto llevó a un sistema que utilizaba un solo magnetrón de 2 MW en lugar de tres agrupados, alimentándolos a través de anillos colectores IF y utilizando antenas de transmisión y recepción separadas. Se contrató a Metropolitan-Vickers (Metrovick) para construir un sistema de prueba, que consistía en una estructura de pórtico con dos plataformas giratorias a diferentes altitudes, la inferior con la antena transmisora y la receptora encima. El sistema completo funcionó por primera vez en 1953. [8]
Desde 1948, se había experimentado con un nuevo sistema de visualización que almacenaba datos de radar en "barridos" posteriores y luego extraía información de seguimiento de esos datos. Esto proporcionaría una capacidad de seguimiento y escaneo que facilitaría enormemente la tarea de decidir qué cañones antiaéreos deberían apuntarse a qué objetivos. También se experimentó con el envío de estos datos a los centros de control utilizando líneas telefónicas con calidad de voz. [8]
Cerca del final de 1949, se mostró al personal del RRDE el trabajo en curso en el Sistema de Visualización Integral que Elliott Brothers estaba desarrollando para la Armada . Esto llevó rápidamente a un proyecto para modificar el mismo sistema básico según las necesidades del Comando AA. El cambio principal fue la capacidad de tomar una medición de ubicación y luego compensarla con un valor constante antes de calcular el acimut, para tener en cuenta que los cañones AA se encuentran a cierta distancia del radar. Esto no era necesario en la versión original donde los cañones estaban ubicados en el mismo barco que el radar. Este cambio condujo al proyecto Data Handing System, que había entregado los componentes individuales a finales de 1950. Durante 1951 se construyó un sistema completo en el RRDE con la ayuda de Metrovick y la británica Thomson-Houston , que fue capaz de rastrear hasta 12 objetivos y contaba con dos displays de gran formato para los oficiales de dirección. Se construyó un sistema más grande con 36 vías y se conectó al prototipo Orange Yeoman durante 1952. [9]
Al principio, el sistema requería que los operadores actualizaran la información de una pista determinada observando la pantalla del radar y moviendo un punto del cursor con un joystick . Debido al ritmo deseado de actualizaciones, esto requirió un operador dedicado por cada seis pistas. Esto se mejoró posteriormente mediante la adición de un doble integrador que podía actualizar automáticamente las pistas siempre que el avión no cambiara su rumbo. Esto redujo en gran medida la cantidad de actualizaciones manuales requeridas y permitió que la misma cantidad de operadores rastrearan una cantidad mucho mayor de aeronaves. Un segundo grupo inyectó mediciones de altura en el sistema de almacenamiento a un ritmo más lento, ya que los cambios de altitud eran mucho menos frecuentes, por lo que sólo se necesitaron dos o tres operadores para esta tarea. Este "Grupo de Análisis" también manejaba el sistema de identificación de amigos o enemigos (IFF). Finalmente, un "Grupo de Seguimiento Preciso" seleccionaría objetivos del almacén para realizar mediciones más precisas a largo plazo, utilizando esos datos para alimentar los radares GL en los sitios de armas. [10]
A principios de 1953, el desarrollo estaba prácticamente completo y el sistema recibió el nombre oficial de Radar, Antiaéreo, Número 4, Mark VIII o AA No. 4 Mk. VIII para abreviar. Se seleccionaron tres ubicaciones, Londres , Liverpool y Southampton , para las unidades operativas, cuya función principal era transmitir datos a los radares del Río Amarillo, ahora conocidos como Radar, Antiaéreo, Número 3, Mark V o AA No.3 Mk. .V . En junio de 1953, se seleccionó el primero de estos sitios, en las colinas cercanas a Newton [11] con vistas a la Sala de Operaciones Antiaéreas de Frodsham, que cubría el área de Liverpool y relativamente cerca de las obras de Metrovick. [12] Se combinó con seis sitios de armas, Crank (MY10), Thurstaston (MY24), Norley (MY39), Flint (MY45), Altcar (MY66) y Penketh (MY76). [11]
En 1953, la RAF asumió la responsabilidad de los misiles antiaéreos, con el objetivo final de retirar los AAA de gran calibre del servicio en el Reino Unido en algún momento en el futuro. El Ejército conservaría sus misiles AAA y misiles de menor calibre para la defensa en el campo, pero ya no tendría la tarea de defender el Reino Unido. Como parte de esta entrega, Orange Yeoman se convirtió en un proyecto TRE y se le asignó el nombre AMES Tipo 82, aunque el desarrollo real permaneció en el RRDE normalmente relacionado con el Ejército. [13]
Inicialmente, la RAF vio un papel para el Orange Yeoman similar al del Ejército, y continuó el desarrollo de dos prototipos y tres sitios de producción. En 1955, una serie de pruebas utilizando el Orange Yeoman y el sistema de manejo de datos en Malvern y un radar del Río Amarillo ubicado a 48 km (30 millas) al norte lograron dirigir automáticamente el Río Amarillo hacia un avión objetivo con una tasa de éxito del 100%. sin intervención de los operadores del río Amarillo. [14] El sitio de Frodsham estaba operativo en septiembre y participó en los ejercicios militares BEWARE de ese año , donde resultó muy exitoso. [14]
En 1950, la empresa francesa CSF introdujo un nuevo tipo de tubo de vacío de frecuencia de microondas conocido como carcinotrón . Fue revelado públicamente en el IEEE en 1953. [15] El carcinotrón era único porque su frecuencia de salida podía cambiarse en una banda ancha cambiando el voltaje de entrada. Esto le permitió recorrer toda una banda seleccionada con tanta rapidez que parecía ser un radiador constante en todas las frecuencias. Aunque produce sólo unos pocos vatios, en comparación con un millón de veces la del transmisor del radar, la ecuación del radar significaba que era mayor que el retorno de la señal del radar que se reflejaba en el avión. [dieciséis]
Se compró una muestra de CSF y se instaló en un Handley Page Hastings conocido como "Catherine" en 1954. En las pruebas se descubrió que producía una señal sólida en la pantalla del Tipo 80 incluso cuando estaba bajo el horizonte del radar . A larga distancia, un Avro Lincoln tenía que estar a 32 kilómetros (20 millas) del bloqueador antes de que eliminara el efecto y se volviera visible, lo que significa que un solo bloqueador podría ocultar fácilmente una formación completa de aviones. [17] A distancias más cercanas, la señal comenzó a captarse en los lóbulos laterales de la antena , lo que finalmente provocó que toda la pantalla se llenara de ruido. [16] Estas pruebas parecieron sugerir que el carcinotrón inutilizaría los radares de larga distancia, y el interés en utilizar Orange Yeoman como radar táctico durante tiempos de guerra desapareció. [18]
La Escuela Central de Vuelo expresó su interés en el Sistema de Manejo de Datos como una forma de simplificar sus tareas de interceptación de cazas. Esto llevó a un mayor desarrollo del sistema prototipo en RRDE durante 1954 y 1955, agregando pantallas para planificar intercepciones directamente en las pantallas. [12] Sin embargo, en ese momento el AMES Tipo 80 había experimentado una serie de mejoras que le daban la capacidad de guiar a los cazas, y la necesidad de un sistema separado para proporcionar esta capacidad desapareció. [19]
También hubo un esfuerzo para interesar a las autoridades civiles de control del tráfico aéreo en el sistema, especialmente para el Centro de Control de Tráfico Aéreo del Norte experimental que se está instalando en Preston, Lancashire, en las afueras de Liverpool . Sin embargo, el coste de mantenimiento del complejo sistema superaba con creces su presupuesto, incluso si el radar se les entregaba de forma gratuita. La idea no fue más allá en ese momento. [19]
Cuando la RAF comenzó a estudiar varios escenarios de guerra aérea, quedó claro que cualquier tipo de defensa aérea integral era inútil en una era en la que un solo bombardero podía destruir una ciudad entera. Abandonaron la idea de operaciones antiaéreas generales y comenzaron a centrarse por completo en la defensa de la fuerza disuasoria en forma de la flota de bombarderos V. Para esta función no era necesario el sitio interior en Frodsham, ya que no se establecerían misiles en el área. Permaneció en funcionamiento durante unos años para formación. [19]
RAF North Coates finalmente fue seleccionada como el segundo sitio en 1955, donde podría proporcionar cobertura sobre los aeródromos en el área de Midlands. Se trataba de una estación prototipo, por lo que el radar de Frodsham fue desmantelado y enviado allí, mucho antes de que estuvieran terminados los edificios. En el verano de 1957, el sistema recibió el nombre de Tipo 82 y Yellow River se convirtió en Tipo 83 unos meses después. El sistema se completó a principios de 1957 y las pruebas de aceptación se completaron en el verano como OR.2094. [20]
La necesidad de vincular los datos del Tipo 82 a la red ROTOR general era obvia, y el trabajo en este concepto continuó durante los dos años siguientes. La primera versión de producción del sistema entró en funcionamiento a mediados de 1960 en la RAF Watton , y dos unidades adicionales en la RAF North Luffenham y la RAF Lindholme . [20]
En 1963, los Tipo 82 fueron retirados de la misión de misiles Bloodhound. En ese momento, los Tipo 80 cubrían la misma área y existía la preocupación de que el carcinotrón hiciera que el Tipo 82 fuera inútil en una guerra de todos modos. Luego, las unidades Bloodhound se conectaron a las estaciones de radar maestro en RAF Patrington y RAF Bawdsey , que se actualizaron para proporcionar esta información. Como el Tipo 80 era igualmente susceptible a interferencias, este movimiento fue temporal hasta que el sistema Linesman/Mediator estuviera operativo, en ese momento esperado para 1968. [21]
A los pocos meses de la retirada del Tipo 82, el Vicejefe del Estado Mayor Aéreo completó un estudio sobre "Conversión de los Centros de Control Táctico en Watton, North Luffenham y Lindholme a una función ATC". Señalaron que esta área estaba en gran parte descubierta por los radares ATC, contenía 38 aeródromos con 75.000 movimientos de pista al mes y que el 90% de todos los informes de incidentes cercanos se presentaron en esta área. La sugerencia fue aceptada en junio de 1963. [22]
Se requirieron pocos cambios para cambiar a la función ATC, pero se aprovechó la oportunidad para convertir las antenas a polarización circular , que los experimentos de RRE habían demostrado que reducían el desorden causado por la lluvia y el granizo. El mantenimiento de los sistemas pasó a contratistas civiles y estaban a cargo de controladores de tráfico aéreo tanto militares como civiles. [23] Permanecieron en servicio en esta función al menos hasta los años 1980 y posiblemente 1990. [24]
El Tipo 82 tenía antenas separadas para transmitir, recibir y manejar la recepción de señales IFF. [25]
El transmisor consistía en una guía de ondas ranurada frente a un reflector lineal cuadrado cosecante de 45 pies (14 m) de ancho por 5 pies (1,5 m) de alto. Esto produjo una viga en forma de abanico que era estrecha horizontalmente y cubría unos 30 grados verticalmente. [25]
Encima y detrás del transmisor estaba el receptor principal. Se trataba de una serie hexagonal de tubos metálicos que actuaban como una lente que separaba la señal reflejada en una serie de franjas apiladas verticalmente, de 2,5 grados de ancho. La señal se enfocaba en un reflector con varilla detrás de la lente que proporcionaba el enfoque horizontal, estrechándolo a 1,5 grados. La señal se reflejaba en la parte posterior de la lente, vista desde arriba, donde una serie de once bocinas de alimentación apiladas verticalmente recibían la señal ahora enfocada. [25]
La antena IFF también era una guía de ondas ranurada, ubicada sobre el conjunto del receptor. [25]
El sistema utilizaba originalmente un transmisor más pequeño con un haz más amplio y giraba a 24 RPM. Posteriormente se equipó con una antena transmisora más grande y su velocidad se redujo a 12 RPM. Durante la conversión a la función ATC, la velocidad se redujo nuevamente a 8 RPM. [25]
En algún momento, se produjo una disposición de antena nueva y mucho más simple para el sistema, y una imagen lo muestra en el sistema de RAF Watton. Esta versión utilizaba un reflector parabólico con una única bocina transmisora y las bocinas receptoras verticales dispuestas en un brazo delante del "parabólico". La antena IFF se movió hacia la parte inferior del brazo. Para evitar que la parte posterior curvada del plato produjera elevación y tirara la antena de su soporte con vientos fuertes, dos "alas" se extendían hacia atrás detrás del plato. Posteriormente se utilizó una versión ampliada del mismo diseño de antena para el radar Blue Yeoman .
El transmisor era un magnetrón que producía pulsos de 1,5 MW a 3 GHz con una frecuencia de repetición de pulso (PRF) de 750 pulsos por segundo y una longitud de pulso de 2 microsegundos. [25]
El Tipo 82 fue diseñado para medir el rumbo, el alcance y la elevación con suficiente precisión para ubicar el retorno de un objetivo dentro de una caja de 1,500 pies (460 m). [13] En las pruebas, demostró una probabilidad del 95% de colocar el objetivo dentro de 650 yardas (590 m) horizontalmente y 550 yardas (500 m) en altitud. Tenía un alcance máximo de unas 150 millas náuticas (280 km; 170 millas). [25]
El Tipo 82 se destacó por el uso del sistema de manejo de datos, uno de los primeros ejemplos de manejo de radar computarizado, aunque en forma semiautomática y analógica. Las posiciones se registraron mediante condensadores con 150 V que representan un alcance de 150.000 yardas (140.000 m) en uso militar y 150 millas (240 km) para uso ATC. [25]
Los datos iniciales de una vía fueron ingresados por dos asignadores de vías dedicados que consideraron solo las regiones más externas de los indicadores de posición del plan . Las señales de retorno que encontraron interesantes fueron estroboscópicas y enviadas a una de las 18 tiendas cada una, para un total de 36 pistas. Cada conjunto de 18 pistas para un asignador se dividió entre tres rastreadores, quienes verían el punto seleccionado en su pantalla. Luego comenzarían a rastrear el objetivo moviendo el joystick de modo que el cursor en pantalla permaneciera encima de la señal mientras pasaba de un barrido a otro. Tenían su propio sistema estroboscópico que podía entregar un objetivo para realizar comprobaciones IFF y mediciones de altitud. [25]
La medición de la altitud se realizó en una pantalla personalizada. Esto mostraba las señales de dos haces adyacentes en una sola línea en la pantalla, con diez líneas de este tipo. Cuando los rastreadores iluminaban un objetivo, solo esas señales aparecían en la pantalla de altitud, lo que provocaba que aparecieran dos señales en cada línea. Comparando la longitud relativa de los dos puntos, el operador podría estimar la altitud. [6]