Green Satin , también conocido como ARI 5851 , era un sistema de radar Doppler desarrollado por la Royal Air Force como ayuda a la navegación aérea . El sistema proporcionó medidas directas de la velocidad y dirección de la deriva y, por lo tanto, permitió un cálculo preciso de los vientos en altura. Estos valores luego se introdujeron en el sistema de navegación y bombardeo .
Se especificó originalmente en 1949 como OR.3015 para el bombardero English Electric Canberra . Los primeros ejemplares llegaron en 1953, [1] y pronto estuvo operativo. Posteriormente se utilizó en la flota de bombarderos V. Permaneció en uso en los bombarderos V hasta los Avro Vulcans de 1969, cuando fue reemplazado por el Decca 73. Es posible que los Handley Page Victors lo hayan usado hasta que dejaron el servicio en 1993.
El nombre proviene de una época en la que el Ministerio de Abastecimiento usaba combinaciones aleatorias de colores y palabras clave para evitar que sus nombres clave fueran demasiado literales. En algunas marcas de aviones de Canberra y Royal Navy se utilizó una versión conocida como Blue Silk con límites de velocidad máxima más bajos .
En navegación aérea existen seis valores de interés; velocidad del aire, rumbo (el ángulo de la brújula hacia el que apunta la nariz), velocidad sobre el terreno, rumbo (el ángulo de la brújula del movimiento real), velocidad del viento y dirección del viento. Usando cualquiera de estos cuatro valores y la suma de vectores básicos , los otros valores se pueden determinar a través del triángulo del viento . Una vez determinada, la trayectoria de la aeronave se puede calcular con precisión mediante navegación a estima en comparación con un punto fijo original.
La velocidad del aire y el rumbo se pueden medir con bastante precisión utilizando mediciones a bordo, es decir, el indicador de velocidad del aire y el girocompás . Dado que la aeronave vuela dentro de la masa de aire, no es posible medir directamente los valores del viento, por lo que su determinación debe realizarse con referencia a alguna medida externa. Durante la mayor parte de la historia de la navegación aérea, esto se logró mediante un proceso de navegación a estima inversa , cronometrando el paso de los objetos en tierra para medir la velocidad del suelo y estimando la deriva o midiéndola con instrumentos ópticos simples como el medidor de deriva . Ambas son intrínsecamente inexactas, y la Marina de los EE. UU. sugiere que tales medidas tienen una precisión de sólo el 10%.
Green Satin proporcionó mediciones precisas e inmediatas de la velocidad real de avance y el ángulo de deriva. Combinado con la velocidad del aire y el rumbo, la complejidad de la navegación aérea se redujo considerablemente. Sin embargo, una navegación a estima precisa también requiere un "arreglo" original preciso a partir del cual se determinan los movimientos futuros. En la práctica, Gee se usaría para tomar una posición después de que el avión alcanzara la altitud y velocidad de crucero, y se usaría para afinar la navegación hasta que saliera del alcance de Gee, tal vez entre 300 y 450 millas náuticas.
Green Satin comenzó su vida en el Requisito Operacional (OR) 3015 en 1949. Este requería un dispositivo que proporcionara una medida precisa de la velocidad terrestre de una aeronave con una precisión del 0,2 por ciento mientras volaba a cualquier velocidad entre 100 y 700 nudos en todas las altitudes hasta 60.000. pies. También tuvo que medir el ángulo de deriva de hasta 20 grados a cada lado del rumbo, con una precisión de menos de 0,1 grados. Tenía que realizar estas mediciones sobre tierra o agua, en cualquier clima. [2]
La solución para medir la velocidad de avance ya se conocía bien en ese momento: utilizar un sistema de radar Doppler para comparar la frecuencia de retorno de dos o más señales. Green Satin utilizó cuatro de estas señales para determinar tanto la velocidad de avance como el ángulo de deriva, que fueron enviadas simultáneamente por una única antena en forma de cruz con bocinas de alimentación en los cuatro extremos. En su posición neutral, mirando hacia adelante, un conjunto de antenas enviaba dos señales ligeramente alineadas hacia adelante y hacia atrás, y el otro ligeramente hacia babor y estribor. Cada par de señales se envió a un comparador de frecuencia separado , siendo la salida la diferencia de frecuencias representada por un voltaje . [3]
Considere un avión que vuela sobre el suelo sin viento. En este caso, la velocidad hacia el costado es cero, por lo que las señales de babor y estribor regresarán al avión con la misma frecuencia. Cuando se envía a través de su comparador, la salida tiene voltaje cero, lo que indica que no hay deriva lateral. Consideremos ahora el caso en el que el avión vuela hacia la derecha. En este caso, la señal de estribor aumentará en frecuencia y la señal de babor disminuirá. No interesa la velocidad del movimiento, sólo el ángulo. Para medir el ángulo, todo el conjunto de antenas se montó en un pivote motorizado y se giró hacia adelante y hacia atrás hasta que la salida volvió a ser cero. [3]
Una vez que se mide con precisión el ángulo de deriva, la antena apuntará directamente en la dirección de la deriva. Cualquier diferencia de frecuencia entre las señales de orientación hacia adelante y hacia atrás en este punto es, por tanto, una medida de la velocidad de avance. [3]
Green Satin era un sistema pulsado, aunque no era un radar Doppler de pulsos en el sentido típico. Se utilizaron pulsos para permitir el uso de una sola antena tanto para transmisión como para recepción, no para medir la distancia (o en este caso, la altitud) mediante la sincronización de pulsos. Las frecuencias se compararon dentro de un solo pulso (un radar monopulso ), por lo que no fue necesaria la estabilidad de alta frecuencia durante tiempos más largos de múltiples pulsos. Por lo tanto, Green Satin se basó en un generador de magnetrón de cavidad simple , en lugar de soluciones más estables en frecuencia como el klistrón . [4]
La electrónica estaba alojada dentro de dos recipientes presurizados montados en grandes placas posteriores que incluían fuentes de alimentación y varias conexiones eléctricas. Estos estaban montados sobre el área de la cabina en el mamparo trasero del Canberra. [4] Algunos de ellos mantuvieron su presurización décadas después de haber sido desmantelados.
Los datos del Green Satin se introdujeron en el Sistema de Navegación y Bombardeo (NBS), una computadora mecánica que calculaba la ubicación actual de la aeronave a través de la estimación continua de las entradas. La mayoría de estas entradas se enviaban automáticamente desde varios instrumentos de la aeronave, pero los datos de Green Satin normalmente se ingresaban manualmente. El resultado del NBS fue la latitud y longitud calculadas basándose únicamente en la velocidad del aire y el rumbo; luego, los valores del Green Satin se agregaron a estos para producir los resultados finales en la computadora de navegación. Estas salidas también accionaron circuitos de corrección en el H2S Mk. Radares de bombardeo IX y mira de bomba Mark XIV para ajustar las trayectorias de bomba previstas. [3]
Para determinar la precisión operativa del Green Satin, se llevó a cabo una larga serie de vuelos de prueba sobre tierra y agua desde uno de los primeros Canberra. Sin embargo, para estas pruebas el girocompás G4B resultó demasiado inexacto ya que requería una corrección constante de la deriva. Y si bien Gee fue lo suficientemente preciso para ese propósito, realizar una solución requirió largos cálculos manuales por parte del operador. El programa de pruebas exigió equipamiento adicional para resolver ambos problemas. [5]
La información de rumbo precisa fue proporcionada por el Azimuth Datum Instrument (ADI), un rastreador de estrellas montado en un periscopio de modo que proyectaba su visualización en una placa frente al navegador. [6] Utilizando mediciones de ángulos similares a las tomadas con un sextante , se pudo determinar con precisión el rumbo de la aeronave. Para las correcciones de posición inicial, Gee fue reemplazado por el sistema Decca Navigator (Mark 6), que genera mediciones directamente en tres diales. [7]
Al ubicar las salidas ADI y Decca en la consola de navegación, junto con las salidas Green Satin, una cámara de cine pudo grabar todo en tiempo real para su posterior análisis de datos en tierra. Esto consistió en tomar una instantánea de los ajustes cada seis segundos y luego promediar las posiciones del instrumento. [8] Las pruebas demostraron que la precisión de Green Satin sobre tierra en vuelo recto y nivelado fue inferior a ±0,1% de la distancia volada y menos de ±0,1 grados en deriva. [9]
El Green Satin se utilizó inicialmente con un sistema de visualización simple con dos grandes diales que presentaban la velocidad real de avance en nudos a la izquierda y el ángulo de deriva a la derecha. La salida de este sistema normalmente se enviaba, junto con la salida de la brújula G4, al indicador de posición del suelo (GPI) Mark 4. El GPI era una computadora mecánica simple que integraba las entradas para producir una compensación desde una ubicación inicial proporcionada por el usuario (tomada de Gee, por ejemplo), y la presentaba como latitud y longitud o números de referencia de cuadrícula en dos pantallas tipo odómetro .
Green Satin inicialmente equipó a la fuerza de Canberra, pero pronto se utilizó en la mayoría de los aviones más grandes de la RAF. Los problemas para fijar una superficie del mar en calma significaron que se tuvo que utilizar el equipo de navegación Decca en su lugar mientras se apuntaba la bomba Grapple desde un avión Valiant .
Green Satin también se utilizó en combinación con un segundo sistema de radar llamado Red Setter para producir un sistema de radar aerotransportado de visión lateral (SLAR). [a] Esto usó la antena y la electrónica de un H2S Mark IXA , pero apagó el motor de escaneo para que normalmente apuntara a un lado de la aeronave. El ángulo de deriva del Green Satin se introdujo en el motor para realizar ajustes menores a fin de mantener la antena alineada en ángulo recto con la trayectoria terrestre del avión, independientemente del rumbo. [3]
La pantalla CRT utilizada por el H2S normal estaba equipada con un sistema de película con un carrete receptor motorizado. El motor estaba conectado a la salida de velocidad de avance del Green Satin, por lo que atraía la película a lo largo del frente de la pantalla a una velocidad establecida independiente de la velocidad del aire. Con el motor de escaneo apagado, la pantalla del CRT era una sola línea, modulada en brillo por los retornos a varias distancias del avión. Esto expuso la película, produciendo una imagen 2D de la tierra a un lado del avión. [3]
La película se realizó mediante un sistema de revelado rápido producido por Kelvin Hughes , quien creó sistemas similares para diversos propósitos. La película fue procesada y lista para ser vista después de un breve retraso. [3]