El radar de interceptación de aeronaves 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 Real Fuerza Aérea desde finales de 1941 hasta el final de la Segunda Guerra Mundial . El concepto básico, utilizando una antena parabólica móvil para buscar objetivos y rastrearlos con precisión, siguió utilizándose en la mayoría de los radares aerotransportados hasta bien entrada la década de 1980.
El desarrollo de bajo nivel comenzó en 1939, pero se aceleró considerablemente después de la introducción del magnetrón de cavidad a principios de 1940. Este 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. El Mk. IV estaba cegado por los reflejos del suelo de su amplio patrón de transmisión, lo que hacía imposible ver los objetivos que volaban a bajas altitudes. El Mk. VIII podía evitar esto manteniendo la antena apuntando hacia arriba, lo que le permitía ver cualquier aeronave en el horizonte o por encima de él.
El diseño estaba apenas comenzando a madurar a fines de 1941, cuando la Luftwaffe comenzó a realizar ataques a baja altura. Una versión prototipo, el Mk. VII, entró en servicio en el Bristol Beaufighter en noviembre de 1941. Se envió un pequeño número de estos a unidades en todo el Reino Unido para proporcionar cobertura a bajas altitudes, mientras que los aviones equipados con Mk. IV operaban a altitudes más altas. Después de una pequeña serie del Mk. VIIIA mejorado, el Mk. VIII definitivo llegó a principios de 1942, ofreciendo mayor potencia, así como una serie de mejoras electrónicas y de empaque. 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. Los Mosquito equipados con Mk. VIII serían los principales cazas nocturnos 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 de objetivos para facilitar las intercepciones. Una serie de eventos, incluido un incidente mortal de fuego amigo , retrasaron tanto 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 bajo el nombre de AI Mk. X. Este funcionaba según los mismos principios generales que el Mk. VIII, pero utilizaba 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 Experimento Daventry de 1935 demostró que el concepto básico del 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 AMES era el desarrollo y despliegue del sistema Chain Home (CH), que proporcionaba una alerta temprana de los ataques que se acercaban al Reino Unido. A medida que el equipo crecía, el trabajo se diversificó y en 1938 había varios equipos trabajando también en otros proyectos. [1]
Uno de los primeros esfuerzos paralelos surgió debido a las preocupaciones de Henry Tizard sobre la posible efectividad del Chain Home. Creía que la Luftwaffe sufriría tanto a manos del sistema de interceptación controlado desde tierra de la RAF que pasarían a la función de bombardeo nocturno. [2] Por la noche, un piloto de caza podía ver un objetivo a quizás 1.000 yardas (910 m), una precisión que el 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 asumir el desarrollo de un nuevo sistema que pudiera instalarse en aeronaves para cerrar la distancia entre la dirección CH y el alcance visual por la noche. [3]
Debido a la física de la transmisión de radio, las antenas deben tener una longitud similar a la longitud de onda de la señal de radio para lograr una ganancia razonable . El dipolo de media onda , con dos polos cada uno de aproximadamente un cuarto de la longitud de la señal, es una solución particularmente común. El CH operaba a cualquier distancia entre 10 m y 50 m dependiendo de la versión, lo que significa que las antenas tendrían que tener al menos entre 5 y 10 metros (16–33 pies) de largo, lo que lo hacía totalmente impráctico para su uso en una aeronave. Bowen comenzó el desarrollo de un nuevo sistema que operaba en longitudes de onda más cortas, primero a 6,7 m siguiendo el trabajo del Ejército británico , y luego finalmente se estableció en 1,5 m, el límite práctico de la tecnología disponible. Esto se conoció como radar de interceptación de aeronaves (AI) y fue el foco principal del trabajo de Bowen desde 1936 hasta 1940. [4]
Durante las pruebas de un primer radar de 1,5 m, el equipo no detectó 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 rastrear buques capitales de la Marina Real en condiciones meteorológicas terribles. [5] Esto provocó un interés inmediato por parte del Mando Costero de la RAF , que lo vio como una forma de encontrar barcos enemigos y submarinos , y del Ejército británico , que estaba interesado en utilizar los radares para dirigir el fuego contra los barcos en el Canal de la Mancha . El trabajo en el sistema para su uso por IA prácticamente terminó. [6]
No fue hasta 1939, cuando la guerra se avecinaba claramente, que el equipo volvió a trabajar en inteligencia artificial. En comparación con el exitoso y rápido desarrollo de los radares antibuque, el equipo se encontró frente a un flujo continuo de problemas en los escenarios aire-aire. Había dos problemas principales: la falta de alcance máximo que dificultaba la localización 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 enviaba un potente pulso de forma semidireccional, iluminando todo el cielo frente a él. Los ecos de los aviones se recibían en múltiples antenas direccionales y, al comparar la intensidad de la señal de cada una, se podía 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 posicionada la antena. Como esta señal tenía que viajar al suelo y regresar, producía una línea en la pantalla a una distancia indicada igual a la altitud del avión. Volar a 15.000 pies (4,6 km), una altitud típica de los bombarderos alemanes, significaba que cualquier cosa más allá de unas 3 millas (4,8 km) era invisible en el ruido. Esto dejaba poco alcance para detectar el objetivo. [8]
Un problema más complicado era la incapacidad de detectar objetivos a corta distancia. La señal del transmisor era difícil de cortar bruscamente y seguía emitiendo una señal pequeña cuando empezaban a recibirse las señales de los objetivos cercanos. Además, la potente señal tendía a filtrarse hasta el receptor, lo que hacía que oscilara durante un tiempo y dejara de ver los objetivos cercanos. Estos efectos limitaban el alcance mínimo a 800 pies (240 m) en el mejor de los casos, justo en el límite de la visión del piloto por la noche. Se habían hecho intentos para solucionar 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 a AI en servicio que había utilizado al equipo como centro de producción, haciendo que equiparan a mano los aviones con los prototipos de unidades Mk. III que no estaban listos para su uso operativo. Mientras estos equipos se enviaban rápidamente a los escuadrones, el trabajo posterior para desarrollar soluciones a la "gran controversia del alcance mínimo" terminó. [9] Arthur Tedder admitiría más tarde que esto fue un "error fatal". [10]
El grupo Airborne 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 en longitudes de onda tan bajas como 30 cm. Sin embargo, estos tenían una salida muy baja y, además, la electrónica del receptor no era muy sensible a estas frecuencias. Esto dio como resultado rangos de detección muy cortos, esencialmente inútiles. El grupo abandonó el desarrollo por el momento y Bowen describió el tema como algo que los ingenieros desdeñaron durante algún tiempo. [11]
Sin embargo, la presión del Almirantazgo hizo que las microondas estuvieran en la mente de todos. Si bien los equipos de 1,5 m eran adecuados para detectar barcos más grandes, no podían detectar eficazmente objetos más pequeños, como las torres de mando de los submarinos . Esto se debía a la misma razón por la que las antenas deben tener un tamaño aproximado a 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 tenía 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 del Admiralty Signals Establishment (ASE), el erudito canadiense Charles Wright , se reunieron en Bawdsey en la primavera o verano de 1939 y consideraron la cuestión de un radar de interceptación de aeronaves por microondas. Bowen estuvo de acuerdo en que el principal problema con los límites de alcance de los equipos de IA eran las transmisiones similares a las de los reflectores y que la forma fácil de solucionarlo sería estrechar el haz, enfocando la potencia en un área más pequeña. Concluyó que un ancho de haz de 10 grados sería suficiente. Teniendo en cuenta que el morro de un avión podía albergar una antena de radar de aproximadamente 30 pulgadas (76 cm) de ancho, era deseable una antena con postes más cortos de 15 cm, y si esa antena tenía que moverse dentro del morro para el seguimiento, 10 cm (~3 GHz) sería ideal. Esto coincidía plenamente con los requisitos de Wright de un sistema de a bordo capaz de detectar submarinos y al mismo tiempo tener una antena lo suficientemente pequeña como para ser montada en pequeños buques de escolta. [13]
Como ambas fuerzas deseaban un sistema de 10 cm, Tizard visitó el Centro de Investigación Hirst de la General Electric Company (GEC) en Wembley en noviembre de 1939 para discutir el tema. Watt realizó una visita personal algún tiempo después, lo que llevó a un contrato el 29 de diciembre de 1939 para un equipo de radar de IA de microondas. A esto le siguió la contratación por parte de la CVD 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 estaba dirigido por Mark Oliphant , ex miembro del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, pero recientemente trasladado a Birmingham para establecer el Laboratorio Nuffield. El equipo decidió basar sus esfuerzos de desarrollo en el concepto del klistrón . El klistrón había sido introducido por los hermanos Varian en la Universidad de Stanford en 1936, pero producía una potencia de salida relativamente baja. El equipo de Oliphant comenzó a aplicar nuevas técnicas de fabricación de válvulas y, a finales de 1939, tenían una válvula capaz de entregar 400 vatios. [14]
Watt se trasladó a la sede del Ministerio del Aire en Londres y Albert Percival Rowe se hizo cargo de la gestión de los equipos de radar en Bawdsey. Tenía una relación problemática con Bowen y muchos otros en AMES. Al comienzo de la guerra, todo el personal 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 poco esfuerzo para preparar la universidad para su uso por AMES y el rector se sorprendió cuando llegaron un día de la nada. Casi no había espacio disponible ya que los estudiantes y profesores habían regresado de las vacaciones de verano. [15] El equipo de IA fue enviado a un pequeño aeródromo en Perth que estaba a kilómetros de distancia y era bastante pequeño. Ambos lugares eran totalmente inadecuados para el trabajo y los equipos se quejaban constantemente. [16]
En febrero de 1940, Rowe comenzó a organizar un nuevo equipo de inteligencia artificial dirigido por Herbert Skinner . [b] Skinner hizo que Bernard Lovell y Alan Lloyd Hodgkin comenzaran a considerar la cuestión de los diseños de antenas para radares de microondas. El 5 de marzo fueron invitados a los laboratorios del GEC para ver su progreso en un radar basado en tubos VT90, que para ese momento se había 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 que el radar se utilizara 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 alguna señal apuntada hacia abajo, aproximadamente 5 grados en este caso. Si la aeronave volara a 1000 pies (305 m), el haz no tocaría el suelo hasta aproximadamente 995 pies (303 m) frente a la aeronave, dejando algo de espacio para la detección incluso contra los objetivos voladores más bajos. [21] Lovell fue capaz de 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 que tenía sólo 20 centímetros (7,9 pulgadas) de profundidad, lo que le permitía caber fácilmente en el morro de un caza. Al día siguiente, Lovell experimentó moviendo el dipolo hacia delante y hacia atrás delante del reflector, y descubrió que esto hacía que el haz se moviera hasta 8 grados por cada movimiento de 5 cm, momento en el que Lovell consideró que "el problema aéreo estaba resuelto en un 75 por ciento". [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 planificar su traslado 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 antiguos 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 la potencia de sus klistrones, también estudiaron 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 pronto quedó claro que no ayudaba en nada. No les quedaba mucho por hacer y decidieron considerar enfoques alternativos para el problema. [14]
Todos los generadores de microondas de la época funcionaban según principios similares: los electrones se extraían de un cátodo hacia un ánodo en el extremo más alejado de un tubo. En el camino, pasaban por uno o más resonadores , esencialmente anillos de cobre huecos con una ranura cortada a lo largo del borde interior. A medida que los electrones pasaban por la ranura, hacían que el interior del anillo comenzara a resonar en frecuencias de radio, que podían extraerse como señal. La frecuencia se podía ajustar controlando la velocidad de los electrones (a través del voltaje aplicado ) o cambiando las dimensiones del resonador. [14]
El problema de este método era producir suficiente energía en los resonadores. A medida que los electrones pasaban por la abertura del resonador, depositaban 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 bien se tenían que utilizar enormes corrientes de electrones. Los klistrones de una sola cámara, como los que se utilizaban en aquella época, tenían que seguir este último camino, y eran difíciles de fabricar en una forma con una salida útil dada una potencia de entrada razonable. [14]
Randall y Boot comenzaron a considerar soluciones con múltiples resonadores, pero esto dio como resultado tubos muy largos y completamente imprácticos. Uno recordó entonces que los bucles de alambre con un espacio entre ellos también resonarían de la misma manera, un efecto observado por primera vez en los primeros experimentos de Heinrich Hertz . Usando tales bucles, uno podría hacer un resonador que se ubicara al lado del haz de electrones, en lugar de estar enrollado alrededor de él. Si luego se modificara el haz de electrones para que viajara en un círculo en lugar de una línea recta, podría pasar por una serie de tales bucles repetidamente. Esto haría que se depositara mucha más energía en las cavidades, mientras que aún sería 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 la trayectoria de los electrones desde el cátodo hasta el ánodo en lugar de la solución más común de una rejilla cargada eléctricamente. Esto se inventó inicialmente como una forma de evitar patentes sobre tubos basados en rejillas, pero resultó ser poco práctico para esa función. Estudios posteriores habían observado la capacidad del magnetrón para crear pequeños niveles de microondas en ciertas condiciones, pero solo se había producido un desarrollo intermitente en esta línea. [21]
Combinando el concepto de magnetrón con bucles resonantes 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 el magnetrón de cavidad resonante. Lo colocaron dentro de un recinto de vidrio evacuado con una bomba de vacío externa y colocaron todo el conjunto entre los polos de un poderoso imán de herradura , que hizo que los electrones se doblaran en una trayectoria circular. [14]
El 21 de febrero de 1940, cuando lo probaron por primera vez, el tubo comenzó a producir inmediatamente 400 W de microondas de 10 cm (3 GHz). En cuestión de días, se dieron cuenta de que hacía que los tubos fluorescentes se encendieran por toda la habitación. Los cálculos rápidos mostraron que esto significaba que el tubo estaba creando unos 500 W, superando ya a los klistrones. En cuestión de semanas, consiguieron superar los 1000 W. El equipo principal de Birmingham abandonó el klistrón y comenzó a trabajar en este nuevo magnetrón de cavidad, y en verano ya tenían ejemplares que producían 15 kW. [14] En abril, se informó a GEC de su trabajo y se les preguntó si podían mejorar aún más el diseño. [24]
El 22 de mayo, Philip Dee viajó a 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 que lo usara como fuente de prueba para el trabajo de la antena, que se llevó a cabo en condiciones destartaladas. Este era un dispositivo problemático porque los filamentos que calentaban el cátodo tendían a quemarse continuamente, lo que requería que el sistema se desconectara del suministro de agua, se desprecintara, se reparara y luego se volviera a ensamblar. La descripción de Dee del 13 de junio señala:
Siempre que estoy fuera del laboratorio y Skinner tiene que hacer esto, se olvida de apagar el agua antes de quitar las tuberías de enfriamiento, con el resultado de que estoy parado en una profundidad de 1 ⁄ 2 " de agua, y el agua en el banco es aproximadamente igualmente profunda pero tiene su superficie aliviada un poco por colillas de cigarrillos flotantes, hojas de té, cáscaras de plátano, etc. [21]
Skinner también le causó problemas a Dee con su inusual método de probar que el klistrón funcionaba correctamente, usando el cable de salida para encender sus cigarrillos. [21]
GEC estaba trabajando en la producción de una versión completamente sellada del magnetrón, en lugar de una que utilizaba una bomba de vacío externa. Después de inventar un nuevo método de sellado utilizando un alambre de oro y adaptar la cámara de un revólver Colt como plantilla de perforación, [25] produjeron el E1188 a principios de julio de 1940. Este produjo la misma cantidad de energía que el modelo original de Randall-Boot, alrededor de 1 kW a unos 10 cm. En pocas semanas habían realizado dos mejoras, pasando de seis a ocho resonadores y reemplazando el cátodo con una versión recubierta de óxido. El E1189 resultante era capaz de generar 10 kW de potencia a 9,1 cm, un orden de magnitud mejor que cualquier dispositivo de microondas existente. El segundo E1189 fue enviado al laboratorio AMRE, que lo recibió el 19 de julio. [25]
El primer E1189 acabaría viajando a los EE. UU. en agosto como parte de la Misión Tizard . En la primavera de 1940, Bowen estaba siendo cada vez más marginado en el campo de la IA debido a sus continuas batallas con Rowe. Watt, en respuesta a estos problemas, anunció una reorganización de los equipos de IA, dejando a Bowen fuera de la lista. Bowen luego se unió a la Misión Tizard, llevando en secreto el E1189 en una caja fuerte hasta que lo presentó con gran aclamación por los delegados estadounidenses que no tenían nada parecido. Esto finalmente causó cierta confusión, ya que los planos supuestamente coincidentes eran en realidad para la versión original de seis cámaras. [25]
Lovell continuó su trabajo en el diseño de la antena de producción utilizando klistrones y concluyó este trabajo el 22 de julio. El equipo luego comenzó a adaptar los diversos equipos para que funcionaran juntos como una sola unidad de radar basada en el magnetrón. JR Atkinson y WE Burcham, ambos enviados al equipo AIS desde el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge , produjeron una fuente de energía pulsada, y Skinner y AG Ward, también de Cavendish, trabajaron en un receptor. En ese momento, el equipo no tenía 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 de una cabaña de pescadores cercana. Con la antena todavía apuntando en la misma dirección, detectaron accidentalmente un avión que pasó por el lugar a las 6 p. m. del 12 de agosto. Al día siguiente, Dee, Watt y Rowe estaban allí, pero como no había ningún avión disponible, el equipo demostró el sistema detectando las señales de retorno de una hoja de hojalata que Reg Batt sostenía mientras montaba en bicicleta por un acantilado cercano. [27] [d] Con esta demostración de la capacidad del radar para rechazar las señales de retorno desde tierra y detectar objetivos a una altitud básicamente cero, el interés en los sistemas de 1,5 m comenzó a disminuir. [26]
En algún momento de julio o agosto, Dee fue puesto a cargo del desarrollo de un equipo práctico de 10 cm, que ahora se conocía con el nombre de AIS, S de sentimétrico . [29] Dee comenzó a quejarse a todo el que lo escuchara 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 era 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 2 millas (3,2 km) a pesar de que estaba de cola al radar. Esto era mucho mejor que el equipo GEC. Poco después, Rowe recibió órdenes de la oficina de Watt diciéndole que pusiera todo el desarrollo de AIS en manos de Dee. [29]
En ese momento, el equipo de IA se trasladó de su ubicación en St. Alban's a una nueva en una antigua escuela de niñas, Leeson House , en las afueras de Langton Matravers . Se tuvo que construir un nuevo laboratorio en el lugar, lo que provocó más retrasos, pero a fines del verano de 1940, el sistema de magnetrón estaba efectivamente operativo en el nuevo sitio. [30]
Mientras tanto, el Ejército había quedado muy impresionado con el rendimiento de los equipos experimentales de 25 cm y se interesó en utilizarlos como telémetro en un radar de apuntamiento de cañones . Los operadores apuntarían el radar a los objetivos que les indicaban los radares de búsqueda y, a partir de entonces, la información del radar se enviaría a las computadoras analógicas que apuntaban los cañones. La potencia limitada del equipo de 25 cm no era una preocupación seria en este caso, ya que el alcance sería relativamente corto y los objetivos relativamente grandes. El Air Defence Experimental Establishment (ADEE) del Ejército estaba trabajando en esto utilizando el diseño del klistrón de Birmingham y la británica Thomson-Houston (BTH) como su socio industrial. [31]
Según Dee, en septiembre de 1940, cuando Rowe se enteró de esto, intentó hacerse cargo del proyecto. [31] Después de una reunión el 22 de septiembre con Philip Joubert de la Ferte , Rowe formó un equipo GL bajo la dirección de DM Robinson utilizando a 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 con la mano derecha de Rowe, Lewis. Dee afirmó que Rowe estaba "aprovechando esta oportunidad para tratar de robarle el problema GL a la ADEE" y que "sólo Hodgkin sigue adelante sin problemas con AIS, y Lovell y Ward afortunadamente están ocupados con el trabajo básico con antenas y receptores y, por lo tanto, están relativamente tranquilos con este nuevo flap". [31]
Según Lovell, esto no representó una alteración tan grande como Dee creía; hasta cierto punto, el trabajo del klistrón en Birmingham había sido iniciado por el Ejército para fines de 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 mejorara la precisión del haz del radar muchas veces, lo suficiente como para permitir que se lo utilizara directamente para apuntar los cañones (es decir, aproximadamente la misma precisión que los instrumentos ópticos). Esto realmente no requería 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 conjunto GL completo tenía que estar listo para ser instalado en un cañón en dos semanas. [32] El 6 de noviembre, Robinson había ensamblado un sistema prototipo, pero el 25 de noviembre envió un memorando a Rowe y Lewis indicando que en los últimos 19 días, el sistema solo había funcionado durante dos días debido a una amplia variedad de problemas. En diciembre se le dijo que llevara el trabajo completado hasta el momento a BTH para desarrollar un sistema desplegable. El 30 de diciembre de 1940, Dee comentó en su diario que:
El fiasco de GL terminó con el traslado de todo el asunto en bloque a BTH, incluidos dos miembros del personal de AMRE. Nada funcionó bien en Leeson y Robinson siente que ha sido muy beneficioso para Lewis aprender lo desquiciada que está realmente toda la técnica básica. [32]
Aunque el proyecto pronto quedó fuera de las manos de AMRE, el desarrollo en BTH continuó. El Ministerio de Abastecimiento cambió la especificación a un magnetrón en enero de 1941, requiriendo un mayor desarrollo pero produciendo una versión de mucho mayor alcance y utilidad. No fue hasta el 31 de mayo que se entregó el primer conjunto para 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 el radar GL Mk. III , mientras que el equipo estadounidense en el Laboratorio de Radiación agregó una función de escaneo automático a su versión para producir el magnífico radar SCR-584 . [32]
Cuando el equipo AIS volvió a concentrarse por completo en la tarea de interceptación de aeronaves, para entonces ya había producido lo que era un sistema de radar completo. Sin embargo, el sistema solo podía utilizarse como una linterna, apuntando en la dirección de su objetivo. Esto estaba bien para apuntar con el arma, pero para que fuera útil en la función de interceptación, el sistema tenía que ser capaz de encontrar el objetivo en cualquier lugar frente al caza. El equipo comenzó 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 en pasos, produciendo un patrón helicoidal. Sin embargo, esta solución de escaneo helicoidal tenía dos desventajas: una era que la antena pasaba la mitad de su tiempo apuntando hacia atrás, lo que limitaba la cantidad de energía transmitida hacia adelante, y la otra era que requería que la energía de microondas se enviara de alguna manera a la antena a través de un alimentador giratorio. [29] En una reunión de todo el personal el 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 utilizando dos antenas montadas una detrás de la otra y cambiando la salida del magnetrón a la que estaba orientada hacia adelante en ese instante. Inicialmente sugirieron que el sistema estaría disponible en diciembre de 1940, pero a medida que avanzaba el trabajo se hizo evidente que tomaría mucho más tiempo. [33]
Por casualidad, en julio de 1940 Hodgkin había sido presentado a AW Whitaker de Nash & Thompson , mejor conocido por su trabajo en torretas de armas 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 se movía la parábola misma de derecha a izquierda. Hodgkin no estaba convencido de que esta fuera una buena solución y se demostró que tenía razón cuando Whitaker construyó su primera versión de dicho sistema en noviembre. Descubrieron que los dos movimientos se combinaban para causar enormes vibraciones en todo el sistema. Lovell y Hodgkin analizaron el problema y se les ocurrió la idea de hacer que el reflector parabólico girara alrededor del eje que se extendía desde el morro 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 del morro. [33] [e]
Los sistemas de barrido helicoidal y espiral producían visualizaciones muy diferentes a partir de los mismos datos básicos. Con el sistema de barrido helicoidal, la antena del radar se movía horizontalmente, produciendo una serie de rayas a lo largo de la pantalla mientras barría hacia arriba y hacia abajo, de modo que las líneas subsiguientes estuvieran por encima o por debajo de la última pasada. Esto creaba una visualización de barrido de trama , no muy diferente a la de un televisor. Los ecos hacían que la señal se hiciera más brillante, produciendo un punto o señal luminosa en la pantalla. La ubicación de la señal luminosa indicaba la dirección del objetivo en relación con el morro del caza, representada por el punto central de la pantalla. Cuanto más lejos estaba la señal luminosa del centro de la pantalla, más lejos estaba el objetivo de la línea central. La distancia no se indicaba directamente en este tipo de visualización. [34]
En cambio, el sistema de barrido en espiral era esencialmente una versión rotatoria de una pantalla convencional de A-scope. En el A-scope, un generador de base de tiempo hace pasar el haz de rayos catódicos por la pantalla horizontalmente y unos puntos indican la distancia al objetivo a lo largo de la línea hacia la que apunta el radar en ese momento. En el caso del barrido 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 la antena. Los puntos en la pantalla indicaban ahora dos valores: el ángulo del objetivo con respecto a la línea central y la distancia al objetivo representada por la distancia desde el centro. Lo que se perdió en esta pantalla fue una indicación directa de la magnitud del ángulo desde el centro; un punto en la esquina superior derecha indicaba que el objetivo estaba en esa dirección, pero no indicaba directamente si estaba desviado cinco, diez o veinte grados. [35]
Más tarde se descubrió que el barrido en espiral proporcionaba información sobre el ángulo de inclinación, mediante una geometría y una temporización sencillas. Como el haz del radar tenía un ancho finito, unos cinco grados, obtenía algún retorno incluso cuando el objetivo no estaba centrado en el haz. Un objetivo alejado de la línea central solo se iluminaba cuando la antena apuntaba en esa dirección mientras giraba rápidamente para alejarse de ella. El resultado era un arco corto en la pantalla de unos 10 grados de longitud. Un objetivo más cercano al centro, digamos cinco grados a babor, se iluminaba intensamente cuando la antena apuntaba hacia la izquierda, pero seguía recibiendo una pequeña señal incluso cuando apuntaba hacia la derecha. Eso significaba que producía un retorno variable durante casi toda la rotación, creando un arco mucho más largo, o un círculo completo si el objetivo estaba justo delante. [35]
En espera de la llegada de un escáner, en el otoño de 1940 la AMRE había ordenado la entrega de un avión con algún tipo de morro radiotransparente. [36] La compañía Indestructo Glass propuso utilizar Perspex de 8 milímetros (0,31 pulgadas) de espesor , mientras que el equipo de AMRE prefirió un material compuesto de tela de poliestireno y algodón egipcio unido con resina de fenol formaldehído (el pegamento utilizado en la baquelita ), o un compuesto de resina similar a base de papel. Se eligió la solución de Perspex y en diciembre de 1940 el Bristol Blenheim N3522 , una adaptación del Blenheim V para cazas nocturnos, 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 se resolvieron por completo. [37]
Mientras este trabajo avanzaba, los equipos continuaron con el desarrollo del sistema básico. Burcham y Atkinson continuaron con el desarrollo de la sección del transmisor, intentando generar pulsos de potencia muy cortos para alimentar el magnetrón. Finalmente se decidieron por una solución que utilizaba dos tubos, un tiratrón y un pentodo , que producían pulsos de 1 μs a 15 kW. GEC prefería un diseño que utilizase un solo tiratrón, pero finalmente lo abandonaron en favor del diseño AMRE. El trabajo posterior llevó este sistema a 50 kW, produciendo 10 kW de microondas a una frecuencia de repetición de pulsos de 2500 ciclos por segundo. [38]
Skinner se propuso desarrollar un detector de cristal adecuado , que básicamente consistía en interminables pruebas con diferentes cristales; Lovell señaló que "un recuerdo perdurable de los días en Worth y Leeson es el de Skinner, con un cigarrillo colgando de su boca, totalmente absorto en el interminable golpeteo de un cristal con su dedo hasta que el bigote encontraba el punto sensible que ofrecía las mejores características". [39] Esto llevó al uso de un bigote de tungsteno sobre vidrio de silicio, sellado en un tubo de vidrio lleno de cera. El equipo de Oliphant en Birmingham continuó estos experimentos y desarrolló una versión sellada con cápsula. [39]
El receptor de radio resultó ser un problema más difícil. Al principio decidieron utilizar el mismo sistema receptor básico que el anterior radar Mk. IV. Originalmente, se trataba de un receptor de televisión diseñado por Pye Ltd. para captar transmisiones de la BBC en 45 MHz. Se adaptó a los ~200 MHz del MK. IV utilizándolo como etapa de frecuencia intermedia de un sistema superheterodino . Para ello, añadieron otro tubo que reducía la frecuencia de los 193 MHz del radar a 45 MHz. En teoría, esto debería poder 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 pulso a pulso, y en cantidades mucho mayores a medida que se calentaba y se enfriaba. Cualquier tipo de reducción de frecuencia fija como la utilizada en el Mk. IV no funcionaría. Después de probar una variedad de diseños basados en klistrones y magnetrones de estilo más antiguo, finalmente se dieron por vencidos. [39]
La solución la proporcionó el conocido experto en tubos Robert W. Sutton, del Admiralty Signals Establishment. Diseñó un nuevo tubo para este propósito, conocido hoy como tubo Sutton, pero en aquel momento más conocido como klistrón reflejo. Se trataba básicamente de un klistrón convencional de dos cavidades al que se le había quitado una de ellas. La cavidad restante recibía una pequeña cantidad de la salida del magnetrón, lo que hacía que los electrones que pasaban por ella adoptaran el patrón de la señal de radio (esta es la base de todos los klistrones). Normalmente, esta pasaría por el segundo resonador, donde se aprovecharía la salida, pero en el tubo Sutton, los electrones se acercaban a una placa de alto voltaje que los reflejaba de vuelta hacia su fuente. Al controlar cuidadosamente el voltaje del reflector, los electrones llegarían habiendo ganado o perdido una cantidad controlada de velocidad, induciendo así una señal de frecuencia diferente en la cavidad cuando la pasaran por segunda vez. La combinación de la frecuencia original y la nueva producía una nueva señal que se enviaba al receptor convencional. Sutton entregó un ejemplar que producía 300 mW en octubre de 1940. [39]
Quedaba un problema: la necesidad de dos antenas para la transmisión y la recepción. Lovell había intentado una solución utilizando dos dipolos delante de un reflector parabólico común, separados por un disco de metal de 13 cm (5 pulgadas), 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 notó que no se había encontrado ninguna solución en ese sentido y que, a pesar de los mejores esfuerzos, los cristales todavía duraban sólo unas pocas horas. [40] Otra solución fue sugerida por Epsley de GEC, que utilizó un circuito sintonizado de dos tubos de chispa 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 el Blenheim en febrero de 1941. [40] [41]
En enero de 1941, las unidades de escáner de GEC y Nash & Thompson habían llegado a Leeson para realizar pruebas. [36] El avión todavía estaba siendo equipado con el radomo, por lo que el equipo se tomó el tiempo de probar ambas unidades una contra la otra y ver si una tenía una clara ventaja en términos de interpretación de la pantalla. En el banco, observar el funcionamiento del escáner en espiral produjo varios resultados de asombro en el equipo. Dee escribió más tarde:
Hay que reconocer que cuando el personal de la RAF en Christchurch vio el primer sistema de escáner de inteligencia artificial instalado en un avión, se pusieron en duda la cordura de los científicos. Antes de que el sistema alcanzara una velocidad de rotación superior a la que podía seguir el ojo, se lo pudo ver girando de una manera curiosamente irregular con el único deseo aparente de escapar del avión por completo. [36]
En marzo de 1941, la primera unidad AIS estaba lista para las pruebas de vuelo. Se instaló en el Blenheim N3522 bajo un radomo de un modelo anterior con una banda de refuerzo de madera. Hodgkin y Edwards lo pusieron en vuelo por primera vez el 10 de marzo y, después de un pequeño problema con los fusibles, pudieron detectar su avión objetivo a unos 5000 a 7000 pies (1,5-2,1 km) a unos 2500 pies (760 m) de altitud, una altitud en la que el Mk. IV tendría un alcance de solo 2500 pies. [42] Utilizando el Battle como objetivo, pronto alcanzaron las 2 a 3 millas (3,2-4,8 km). [43] Las pruebas del prototipo continuaron hasta octubre con un desfile continuo de civiles de alto rango y observadores militares examinándolo. [44]
En un principio, el alcance mínimo era de más de 300 m, frente a los 150 m que exigía la RAF. Dos miembros del equipo AIS, Edwards y Downing, trabajaron en este problema durante más de seis meses antes de reducirlo de forma fiable a unos 61-152 m. [45] Esto supuso un avance significativo respecto del AI Mk. IV, que seguía rondando los 240 metros o más. Para entonces, el Ministerio del Aire había decidido poner en producción el sistema en agosto de 1941 con el nombre de AIS Mk. I, que más tarde se rebautizaría como AI Mk. VII. [46]
El equipo había previsto originalmente que el sistema tendría un alcance de detección práctico del orden de 16 km, pero nunca logró extenderlo más allá de 5 km. Gran parte de esto se debió al sistema ineficiente que se utilizaba para bloquear 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 utilizar el tubo Sutton lleno de un gas diluido como interruptor, en sustitución del sistema de descarga de chispas. Durante la transmisión, la potencia del magnetrón haría que el gas se ionizara, presentando un espejo de radio casi perfecto que evitaría que la señal llegara a la salida. Cuando el pulso terminara, el gas se desionizaría rápidamente, permitiendo que las señales fluyeran a través (o alrededor) de la cavidad y llegaran a la salida. Skinner se encargó del 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 ejemplares 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 terrestres producían una serie de rayas curvas a lo largo de la parte inferior de la pantalla. Esto formaba un análogo de un horizonte artificial , uno que los operadores de radar encontraron extremadamente útil en combate porque podían ver inmediatamente si el piloto estaba respondiendo correctamente a sus órdenes. Varios miembros del equipo registraron haber quedado sorprendidos por este resultado, señalando que el efecto era obvio en retrospectiva y debería haberse previsto. [43]
La otra sorpresa fue que los retornos desde tierra causaban una señal falsa que siempre aparecía en el mismo rango que la altitud actual del avión, sin importar hacia dónde apuntara la antena. Esto era muy similar al Mk. IV, pero en este caso, la señal era mucho más pequeña cuando la antena no apuntaba hacia abajo. En lugar de una pared de ruido en el rango de la altitud del avión, la señal causaba un anillo débil, dejando visibles los objetivos a ambos lados. [43] El anillo era inicialmente muy ancho, causado por retornos no solo directamente debajo del avión sino también más lejos. Después de varios meses de trabajo, Hodgkin y Edwards lograron proporcionar un control de sintonización que silenciaba las señales más débiles, dejando un anillo nítido que indicaba la altitud del avión. Esto también era un indicador útil para los operadores, ya que podían ver que estaban a la misma altitud que su objetivo cuando el anillo se superponía al punto del objetivo. [42]
Finalmente, el equipo se dio cuenta de que el sistema a menudo creaba ecos falsos durante fuertes tormentas [49] , y de inmediato se vio la posibilidad de utilizarlo 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 un segundo entre el 10 y el 12 de agosto contra el ORP Sokół . Estos demostraron claramente que el AIS podía efectivamente detectar los submarinos con solo la torre de mando expuesta, tal como esperaba el Almirantazgo. Esto condujo a pedidos de radares aire-superficie (ASV) basados en la electrónica del 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 espiral o helicoidal, lo que permitía al operador escanear el cielo utilizando controles en 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 mecánicos eran una mejor solución. [52]
El equipo comenzó entonces a comparar el rendimiento y la facilidad de uso de los escáneres helicoidales frente a los espirales, con el sistema helicoidal de GEC montado en el V6000 . Después de extensas pruebas realizadas por George Edwards y O'Kane de GEC, no habían llegado a conclusiones firmes sobre qué sistema era mejor. El trabajo posterior en estos sistemas finalizó cuando la presión para instalar las unidades Mk. VII, que ahora estaban mejorando en cantidad, se hizo apremiante. 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 a una velocidad extrema durante el invierno. Bowen, que había regresado de los EE. UU. en este punto, señala la confusión durante la prisa por instalar. [53]
Con el regreso de un mejor clima durante la primavera de 1941, la Luftwaffe comenzó a intensificar su campaña de bombardeo nocturno, el Blitz . En ese momento, una serie de cambios en los grupos de cazas nocturnos estaban a punto de mejorar en gran medida el rendimiento de la defensa. Junto con un número cada vez mayor de Beaufighters con Mk. IV, se estaban utilizando los primeros radares de intercepción controlados desde tierra , lo que mejoró enormemente la eficiencia de organizar una intercepción. Las pérdidas de las fuerzas de cazas nocturnos continuaron aumentando durante toda la primavera, duplicándose aproximadamente cada mes hasta que la Luftwaffe canceló el Blitz a fines de mayo. [54]
Durante este período, los alemanes se dieron cuenta de que los aviones que lanzaban minas en puertos y ríos casi siempre regresaban con éxito. Estos aviones volaban a baja altura durante sus misiones, generalmente por debajo de los 5.000 pies (1,5 km). Pronto comenzaron a sacar ventaja de 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 al hacerse cargo de 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 rebautizándolos como Chain Home Low (CHL). El CHL era efectivo hasta aproximadamente 500 pies (150 m). [55]
Aunque el CHL permitía detectar un ataque, los cazas nocturnos equipados con Mk. IV no podían detenerlos. Por debajo de los 1.500 m de altitud, la posibilidad de ver el objetivo era prácticamente nula. Los equipos AIS eran perfectamente adecuados para cerrar esta brecha, lo que dio lugar a un programa urgente para ponerlos en servicio lo más rápidamente posible. En mayo de 1941 se encargó a GEC un contrato para 100 prototipos fabricados a mano y se les dio el nombre de AI Mk. VII. [41] [f] A finales de julio, Sholto Douglas ordenó que se equiparan cuatro equipos con toda la velocidad para proporcionar unidades de prueba operativas. [56]
En ese momento, Dee había comenzado a realizar esfuerzos para montar el sistema en la plataforma prevista, el Bristol Beaufighter . Hodgkin fue el encargado de conseguir que Bristol proporcionara un ejemplar con el radón instalado, pero se encontró con que el ingeniero a cargo del taller se mostraba reacio a hacerlo. Dee y otros presionaron a gran escala y el X7579 se adaptó rápidamente, llegando a Christchurch en septiembre de 1941. En ese momento, el Mk. VII consistía en una gran cantidad de cajas de equipo bastante grandes que eran completamente inadecuadas para su uso en producción, y Hodgkin expresó su sorpresa por lo bien que progresó el trabajo a pesar de esto. El avión estuvo listo para las pruebas el 2 de octubre. [52]
Bowen permaneció en los EE. UU. después de la misión Tizard y había sido fundamental en la creación del Laboratorio de Radiación del MIT, cuyo progreso en noviembre de 1940 describió como "notable". [57] Bowen comenzó a trabajar con el RadLab en lo que se conocería como Proyecto 1, el desarrollo de un radar de inteligencia artificial basado en magnetrones similar al prototipo AIS. [g] Su primer sistema, generalmente similar a la unidad de escaneo helicoidal GEC, estuvo listo para pruebas en febrero de 1941 y se instaló en el morro de un bombardero Douglas B-18 Bolo . Despegó 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 (6,4-8,0 km). [13]
Tras enterarse de este rendimiento, Hugh Dowding , que estaba de visita en Estados Unidos en ese momento, insistió para verlo por sí mismo. El 29 de abril, después de detectar un avión objetivo a unas 2 o 3 millas (3,2-4,8 km), Dowding volvió a preguntar a Bowen sobre el alcance mínimo, que demostraron ser de unos 500 pies (150 m). Dowding quedó impresionado y, antes de regresar al Reino Unido, se reunió con su homólogo, James E. Chaney , a quien le contó sobre el rendimiento del sistema y presionó para que lo desarrollara de inmediato 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] Una de ellas se quedaría con Western Electric, otra con Bell Telephone, una reemplazaría la original en el B-18, otra se enviaría al Consejo Nacional de Investigación (NRC) en Canadá y la última se enviaría al Reino Unido. Originalmente, la copia del Reino Unido se instalaría en un Douglas A-20 Havoc o en el modelo de la RAF conocido como Boston, pero ninguno de estos aviones estaba disponible. En su lugar, el NRC canadiense proporcionó un avión de pasajeros Boeing 247 y, después de una prueba de ajuste, se desmontó y se envió al Reino Unido. Llegó a la RAF Ford y se volvió a montar como DZ203 el 14 de agosto y se probó ampliamente, en gran medida a 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 AMRE para instalar su propio equipo, así como al síndrome de no inventado aquí . [58] Sin embargo, dos problemas técnicos parecen ser la razón principal. Uno era que el sistema no mostraba el alcance directamente y tenía que cambiarse a un modo de visualización separado que se describió como básicamente inútil. Además, el conjunto era demasiado grande para caber fácilmente en un Beaufighter, ya que había sido diseñado para el mucho más grande Havoc (P-70) o incluso el más grande Northrop P-61 Black Widow . [46]
Los EE. UU. continuaron trabajando en el AI-10 y lo pusieron en producción como SCR-520. El SCR-520-B, utilizado en el P-70, pesaba 600 libras (270 kg) repartidas en seis unidades, la más grande de las cuales medía aproximadamente 1 yarda (0,91 m) de lado. Los esfuerzos para desarrollar una versión más pequeña condujeron al SCR-720-A, ligeramente 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]
A medida que los Mk. VII llegaban a lo largo de octubre y noviembre de 1941, los aviones se instalaban en Christchurch y luego se enviaban a la Unidad de Intercepción de Cazas (FIU). La FIU se hacía cargo de las tareas de varias unidades experimentales dispersas y centralizaba todas las actividades de vuelo de prueba para el Mando de Cazas. Este proceso llegó finalmente al vuelo SD y se trasladó a la RAF Ford el 10 de noviembre, momento en el que Christchurch volvió a ser un campo satélite para la RAF Hurn . [60]
La recién organizada FIU voló el X7579 con el prototipo AIS por primera vez el 30 de noviembre, y las pruebas continuaron hasta el 14 de diciembre. Durante un vuelo de prueba el 12 de diciembre, los operadores se encontraron con un bombardero Junkers Ju 88 en una patrulla de colocación de minas sobre el estuario del Támesis. La tripulación decidió presionar para atacar, dañando al Ju 88 y provocando que el aceite de los motores de su objetivo saliera a borbotones por el parabrisas. Aterrizaron sin problemas y celebraron el primer éxito del AIS. [60] El total de estos prototipos ascendía a siete destruidos y muchos dañados para el 15 de mayo. [61]
Los Mk. VII llegaron en cantidades limitadas con el tiempo. Incluso en servicio experimental, los equipos demostraron ser sistemas excelentes. Un informe compilado por la FIU señaló que dieron considerablemente menos problemas que las versiones anteriores del Mk. IV en la misma etapa de desarrollo. Insistieron en que se completaran dos escuadrones lo antes posible. [60]
La FIU tuvo su primer éxito con un Mk. VII de producción en la noche del 5 al 6 de junio de 1942, cuando un Beaufighter alcanzó a 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 de la actividad de la Luftwaffe , pero los sistemas continuaron logrando algunas victorias contra aviones que volaban a baja altura. Finalmente, los Mk. VII que operaban sobre el Reino Unido y el Mediterráneo obtendrían 100 victorias, una por cada conjunto fabricado. [62]
Cuando empezaron a llegar las unidades experimentales Mk. VII, se estaba estudiando la versión de producción definitiva Mk. VIII. Uno de los problemas más urgentes era la necesidad de reducir en gran medida el tamaño y la complejidad del encapsulado del radar, que llenaba casi por completo la sección trasera del Beaufighter. Otro problema era el deseo de empezar a utilizar los nuevos tubos Sutton para la conmutación, lo que se esperaba que aumentara en gran medida el alcance del sistema. También se deseaba alguna forma de utilizar balizas de radio y de IFF con los sistemas AIS, ya que los transpondedores anteriores habían sido diseñados deliberadamente para escuchar y responder en las frecuencias originales del AI Mk. IV, en torno a los 193 MHz. [63]
El problema del transpondedor ya había ido creciendo antes de la introducción del AIS. El IFF funcionaba 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 regresaba al avión equipado con radar junto con la señal de radar original. Cuando las dos se amplificaban y se mostraban, la señal del IFF hacía que el punto que se veía en la pantalla del radar se alargara. El sistema de radar original de 1,5 m se había adaptado para entonces a una amplia gama de funciones, incluidas la de AI, ASV y la de actuar como base tanto para el CHL como para los nuevos radares AMES Type 7 GCI. Para evitar problemas de interferencias, cada uno de ellos funcionaba en frecuencias ligeramente diferentes, de unos 180 a 210 MHz. La Armada y el Ejército añadieron sus propias variaciones. El IFF Mk. II , diseñado originalmente para responder al Mk. IV, tuvo que modificarse repetidamente para responder a las 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 todos los transpondedores IFF funcionaran, sin importar cuál fuera la frecuencia natural del sistema de radar. La frecuencia seleccionada fue de 180 MHz, un poco por debajo de la más baja de los radares de 1,5 m existentes. La radio del transpondedor estaba sintonizada solo a esta frecuencia, no al radar en sí. El sistema de radar también agregó un sistema de radio separado para transmitir y recibir estos pulsos, el interrogador . Cuando el operador del radar presionaba un botón en su consola, el interrogador comenzaba a enviar pulsos sincronizados con los de la unidad de radar. La unidad IFF en el avión objetivo respondía entonces con pulsos con la misma sincronización. La salida del receptor del interrogador se mezclaba con la del radar, lo que hacía que el blip se extendiera como antes. Cuando esto se agregó a la pantalla de escaneo en espiral, en lugar de estirar el blip, la señal IFF apareció como una serie de segmentos de línea cortos que se extendían hacia afuera desde el medio de la pantalla, el patrón de amanecer . [63]
Por razones desconocidas, el equipo decidió no utilizar el mismo sistema para el uso de radiobalizas, como lo habían hecho con el Mk. IV. En su lugar, 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 fue adaptado, añadiéndole un interruptor que cambiaba la frecuencia de repetición de pulsos de 2.500 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 consecutivos, por lo que la potencia radiada total no cambió. [41]
Además, durante este período, el equipo de magnetrones de Birmingham había logrado un gran avance. Uno de los problemas con el magnetrón era que cada pulso causaba oscilaciones ligeramente diferentes dentro de cada cavidad, a veces interfiriendo entre sí. Con algunos patrones, en particular el modo pi , las señales se sumaban y el tubo era mucho más eficiente. James Sayers había descubierto que si se pasaba una tira de metal entre lóbulos alternos de las cavidades del magnetrón, el modo pi se veía fuertemente favorecido. Esto permitió aumentar considerablemente los niveles de potencia, y GEC comenzó a producir el nuevo CV64, diseñado para funcionar a hasta 50 kW. Estos se conocían como magnetrones con correas . [64]
Finalmente, para entonces, el sector de la electrónica del Reino Unido había desarrollado medios para producir pulsos de baja potencia y de duración extremadamente corta, que se utilizaban para producir escalas electrónicas en las mismas pantallas. Como estas líneas de escala se dibujaban utilizando las mismas señales que los pulsos principales del radar, siempre estaban perfectamente sincronizadas con el radar, lo que ofrecía mediciones de distancia precisas sin necesidad de calibrar una escala mecánica externa. El sistema adoptado para el Mk. VIII dibujaba círculos cada 3,2 km hasta un máximo de 13 km. Se introdujo un nuevo modo de visualización para las últimas etapas de la interceptación, aumentando la frecuencia de pulsos y ampliando la visualización a 3,2 km, con la escala generando círculos a intervalos de 610 m. [65]
Con el éxito del AIS y el Mk. VII, surgieron planes para reequipar a toda la fuerza de cazas nocturnos con el Mk. VIII. Se puso en marcha un plan de tres etapas. En la primera etapa, GEC construiría 500 equipos según el estándar provisional Mk. VIIIA, para su entrega a finales de 1942. Estos podrían utilizarse con balizas centimétricas diseñadas para ellos, pero no incluían un sistema IFF. Se envió un pedido de 1.500 equipos de una nueva línea de producción a EKCO , trabajando en los cambios necesarios para abordar los problemas encontrados durante la producción y el uso del Mk. VIIIA, así como el soporte del IFF. Finalmente, la última versión sería el Mk. VIIIB, que incluía una variedad más amplia de modos de baliza e IFF, que se incorporaría a la línea de producción tan pronto como estuvieran listos. [62] Desafortunadamente, como señaló Hodgkin:
Resultó que había una considerable rivalidad entre EKCO y GEC y cada empresa estaba decidida a diseñar el AI Mk. VIII a su manera, mientras que la RAF pensaba, con razón, que era esencial tener equipos idénticos. La razón por la que las dos empresas estaban involucradas era que los altos funcionarios de TRE, Dee, Skinner y Lewis, pensaban que GEC siempre se demoraría porque anhelaba su proyecto de 20 cm y que la única manera de hacer que las cosas avanzaran era inyectar algo de competencia en el sistema. [66]
El primer Mk. VIIIA construido a mano llegó a Christchurch en marzo de 1942, pero no parece haber sido entregado a la FIU. En ese momento, 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 vieron las primeras pruebas de que los alemanes estaban interfiriendo en los radares de 1,5 m, y esto llevó a solicitar al equipo AIS que ayudara a poner en servicio el Mk. VIIIA 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 la Channel Dash , sin ser detectados hasta que se adentraron en el Canal de la Mancha. Las fuerzas terrestres alemanas habían aumentado gradualmente la interferencia del radar británico durante un período de semanas, y los operadores británicos no se habían dado cuenta de que esto estaba sucediendo. Después de las consecuencias, Lord Mountbatten y Winston Churchill aprobaron planes para un ataque a la estación de radar alemana en Bruneval , cerca de Le Havre . El ataque de Biting capturó un sistema de radar alemán de Wurzburgo y a un operador de radar. [68]
Durante las semanas siguientes, las autoridades británicas comenzaron a preocuparse por la posibilidad de que los alemanes tomaran represalias de la misma manera. Cuando los servicios de inteligencia informaron de la llegada de un batallón de paracaidistas alemanes al otro lado del Canal, Rowe recibió órdenes de trasladar la unidad a toda prisa. La tarea de encontrar un sitio adecuado finalmente recayó en Spencer Freeman, de la Organización de Servicios de Emergencia. Freeman comenzó a revisar listas de escuelas y hospitales parcialmente terminados por el Ministerio de Obras y Edificaciones, pero ninguno parecía adecuado. Mientras esperaba que pasara un ataque aéreo en Bristol, Freeman recordó que alguien había mencionado el Malvern College . Originalmente, este lugar 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 se debió únicamente a que los estudiantes estaban de vacaciones de Semana Santa y regresaron pronto. H. Gaunt, el director, estaba preocupado por la misteriosa llegada de numerosos inspectores del gobierno el 25 de abril, quienes se marcharon sin decirles nada. Cuando se puso en contacto con el Ministerio de Obras y Planificación, le informaron de que un departamento gubernamental se mudaría a la escuela, lo que lo obligaría a trasladar a los estudiantes por segunda vez en dos años. [69]
El ADRDE, el grupo del ejército que desarrolla radares de detección de armas y de alerta temprana montados en camiones, se trasladó al lugar 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 cambiado de nombre para convertirse en Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE). Después de llegar, los equipos desarrollaron un plan para instalar los primeros seis equipos de IA en la cercana base de la RAF en Defford bajo la supervisión de los instaladores de la RAF, momento en el que los aviones volarían a dos estaciones de instalación operativas para servir como aviones de muestra para los nuevos equipos a medida que llegaran. Este sistema resultó ser muy exitoso, con 80 aviones entregados al mes en su punto máximo. [67]
Al mismo tiempo, se estaba gestando una lucha entre el Mando de Cazas y el Mando de Bombarderos . El Mando de Bombarderos estaba intensificando su campaña, pero sufría pérdidas crecientes a manos de las defensas cada vez más efectivas de Josef Kammhuber . Comenzaron a presionar para obtener permiso para usar chaff , conocido en el Reino Unido con el nombre en código window , que en las pruebas había demostrado su capacidad para cegar a los sistemas de radar. El Jefe del Aire Charles Frederick Algenon Porter ordenó al Mando de Bombarderos que comenzara a usar window el 4 de abril de 1942, pero rescindió esa orden el 5 de mayo bajo la presión de Sholto Douglas. Douglas señaló que los alemanes podrían copiar window la primera vez que lo vieran, y no era prudente usarlo hasta que se entendiera mejor su efecto en los radares del propio Reino Unido. [65]
Bajo la dirección de Frederick Lindemann , Derek Jackson llevó a cabo una extensa serie de estudios en la RAF Coltishall . A partir de septiembre, se probaron aviones con Mk. IV y Mk. VII contra la ventana en una serie de 30 vuelos. Para gran consternación de todos, Jackson concluyó que la pantalla de escaneo en espiral del Mk. VII resultó verse afectada por la ventana más que la pantalla más simple del Mk. IV. Cuando conoció los resultados, Douglas escribió un memorando al Ministerio del Aire pidiendo que se retuviera la ventana hasta que se pudieran desarrollar nuevos radares que no fueran tan susceptibles a sus efectos. [65]
Una de las coincidencias más interesantes de la guerra fue que los alemanes ya habían desarrollado su propia versión del chaff bajo el nombre en clave Düppel y lo habían probado cerca de Berlín y sobre el Báltico. Sin embargo, a Hermann Göring le preocupaba que si utilizaban el Düppel sobre el Reino Unido, la RAF copiaría rápidamente el concepto y lo utilizaría contra ellos. Como la flota del Mando de Bombardeo estaba creciendo rápidamente, los resultados probablemente serían muy favorables a la RAF. Aprendiendo de los errores pasados cuando se había filtrado material antiguo, Göring hizo destruir la mayor parte de la documentación sobre el Düppel . [65]
Los primeros diez ejemplares del Mk. VIIIA de la línea de producción de GEC llegaron en la primera semana de diciembre de 1942. Se instalaron rápidamente y se enviaron a escuadrones operativos, que los utilizaron en misiones de baja altitud junto con aviones con el Mk. IV que se dirigían contra objetivos de gran altitud. El primer éxito del Mk. VIIIA se produjo en la noche del 20 al 21 de enero de 1943, cuando un avión de la FIU alcanzó a un Do 217 sobre el Támesis y lo derribó en llamas después de un combate de maniobras en altura muy reñido. [70]
Durante este período, la Luftwaffe comenzó a reforzar sus unidades de bombarderos en Francia para iniciar incursiones en represalia por la creciente campaña de bombardeos de la RAF. Una serie de nuevos aviones, en particular los modelos K y M del Do 217 y el modelo A-14 del Ju 88, fueron proporcionados a la Luftflotte 3 , que tenía alrededor de 60 de cada tipo a fines de 1942. Llevaron a cabo su primera incursión en la noche del 17 al 18 de enero de 1943, pero esta vez se encontraron 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 la incursión fueron derribados, tres de ellos asistidos por reflectores. Contra esta amenaza, el Beaufighter existente con AI Mk. IV resultó adecuado. [71]
Pero además de los bombarderos, la Luftflotte 3 también organizó una serie de Focke-Wulf Fw 190 para tareas de bombardeo. Estos comenzaron a ser utilizados para incursiones diurnas como cazabombarderos , o Jabos . Después de algunos intentos con algunas pérdidas, la fuerza Jabo también pasó al papel nocturno. [72] Incluso a su económica velocidad de crucero, el avión resultó esencialmente imposible de atrapar para los primeros Beaufighters. Una serie de incursiones en abril no fueron desafiadas, y la mayor amenaza para el atacante era accidentes de aterrizaje o perderse y aterrizar en bases de la RAF, lo que sucedió en varias ocasiones. Aunque la fuerza Jabo era capaz de causar poco daño, la RAF respondió introduciendo rápidamente nuevos aviones como el Beaufighter VI y equipándolos con los nuevos radares lo más rápido posible. Sin embargo, estos aviones tenían poca ventaja de velocidad sobre los FW y eran inadecuados para la tarea. [73]
Una solución más convincente al problema de los Jabo estaba a punto de llegar. Ya en julio de 1942, el Mosquito Mk. II DD715 había sido modificado para su uso como caza nocturno mediante la instalación de un morro de dedal de nuevo diseño y el radar Mk. VIIIA. Esto requirió la eliminación de las cuatro ametralladoras Browning que anteriormente ocupaban el área del morro, dejando solo los cañones Hispano de 20 mm en la panza. Después de las pruebas, 97 Mk. II más fueron convertidos de esta manera a partir de septiembre de 1942. Una versión de caza nocturno construida especialmente del Mosquito FB.VI, el NF.XII, comenzó a llegar de las líneas en febrero de 1943. Cuando los cazas alemanes regresaron en la noche del 16/17 de mayo, el Escuadrón No. 85 se posicionó para interceptarlos y derribó cinco de los Jabo . Las operaciones contra los Jabo durante los meses siguientes fueron igualmente exitosas, y la campaña de los Jabo terminó. [74]
El primer Mk. VIII de preproducción llegó el 21 de diciembre de 1942 y se instaló en un Beaufighter, lo que reveló la necesidad de una serie de modificaciones. A pesar de utilizar un magnetrón que era diez veces más potente que los modelos anteriores, los rangos de detección normales seguían siendo cortos, alrededor de 4 millas (6,4 km). Las versiones modificadas comenzaron a llegar en grandes cantidades a partir de mayo. A medida que aumentaba la producción, estos equipos se enviaron preferentemente a los Mosquito, cuyo número aumentó significativamente a fines del verano. Para entonces, los ataques de los Jabo contra objetivos grandes habían disminuido, mientras que la Luftwaffe comenzó su mayor campaña de colocación de minas de la guerra. Durante septiembre y octubre, 37 aviones de la Luftwaffe fueron destruidos en misiones de colocación de minas. [75]
Este período de la guerra se caracterizó por el tamaño y poder cada vez mayores de los ataques del Mando de Bombardeo sobre Alemania, y los intentos posteriores de la Luftwaffe de defenderse de estos ataques devastadores. Los ataques de la Luftwaffe sobre el Reino Unido disminuyeron considerablemente, con la excepción de los esfuerzos de minería. Esto dio a los grupos de cazas nocturnos de la RAF tiempo para descansar y reequiparse, reemplazando sus viejos Beaufighters y Mosquitos con nuevos aviones, principalmente los nuevos Mosquito NF.XII con Mk. VIII. Esto dejó la pregunta de qué hacer con los aviones equipados con Mk. 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 bombardeo estratégico contra el Reino Unido a principios de 1944: la Operación Steinbock . La Luftflotte 3 reunió una flota de 474 bombarderos, incluidos los nuevos Junkers Ju 188 y Heinkel He 177 , así como cantidades adicionales del caza pesado Messerschmitt Me 410 en el papel 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 Gee del Reino Unido , así como su propio Y-Gerät, aunque se sabía que podía ser bloqueado. [77]
En ese momento, la RAF se había reorganizado para prepararse para la Operación Overlord y había trasladado muchos de sus aviones de combate a la 2.ª Fuerza Aérea Táctica . Aquellos aviones adecuados para la defensa se reorganizaron en la organización recreada de Defensa Aérea de Gran Bretaña (ADGB). La ADGB estaba equipada casi en su totalidad con los Mosquito NF.XII, XIII y XVII, equipados con radares Mk. VIII y algunos Mk. X (ver más abajo). Sin embargo, muchos de estos aviones fueron asignados a otras tareas, algunas unidades se estaban reacondicionando 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 21/22 de enero de 1944. Usando 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 todo el ataque, los atacantes lanzaron grandes cantidades de Düppel , que bloquearon con éxito los radares de banda de 1,5 m. Recientemente se habían desplegado varios equipos centimétricos más nuevos, y estos pudieron continuar guiando a los cazas lo mejor que pudieron dada la sobrecarga del operador. Mosquitos de ADGB afirmó que 16 bombarderos fueron destruidos o probablemente destruidos, mientras que la nueva artillería antiaérea guiada centimétrica agregó otros 9. Otros 18 aviones alemanes nunca regresaron, habiéndose perdido o estrellado durante el aterrizaje. Esto representó aproximadamente el 10% de la fuerza de ataque de 447 bombarderos. Este tipo de relación de intercambio de pérdidas era mayor que la que la Luftwaffe solía conseguir contra la RAF, y lo suficientemente grande como para que las misiones continuas con este tipo de pérdidas agotaran rápidamente la fuerza. A pesar de todo este esfuerzo, los bombarderos arrojaron un total de sólo 30 toneladas sobre la ciudad, causando 14 muertos y 74 heridos, una fracción minúscula de la carga nocturna durante el Blitz. Hitler estaba furioso. [78]
Al día siguiente, cuando Estados Unidos inició la batalla de Anzio , la Luftflotte 3 perdió inmediatamente 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 habían matado 28 aviones. Los ataques de gran envergadura continuaron esporádicamente durante marzo, incluida la noche del 19 al 20 de marzo, cuando Joe Singleton y Geoff Haslam, del Escuadrón 25, derribaron tres Ju 88 en un lapso de 13 minutos. Este tipo de acontecimientos no eran poco frecuentes, y varias tripulaciones acumularon misiones de múltiples derribos. Los ataques más pequeños continuaron hasta finales de abril, con algunos ataques de hostigamiento en mayo, momento en el que la fuerza de la Luftflotte 3 había caído de 695 [j] a sólo 133 aviones operativos. En comparación, las pérdidas de la RAF fueron de unas dos docenas, y sólo una de ellas por acción enemiga. [79]
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La bomba volante V-1 fue lanzada por primera vez contra Londres el 13 de junio y pronto se convirtió en una amenaza mucho mayor que los bombarderos de la Luftwaffe . Se organizó rápidamente un sistema defensivo y 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 antiaéreas del ejército, el mariscal del aire Roderic Hill reorganizó los cañones antiaéreos 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 del V-1 se llevaban a cabo día y noche, volando a una velocidad de crucero de unos 560 km/h (350 mph), el límite superior de muchos de los cazas defensivos. Los pilotos del Mosquito pronto adoptaron el truco de volar sobre el Canal buscando las llamas del motor V-1 que se encendía. Cuando veían que uno pasaba por su ubicación, volaban hasta una posición por encima y a un lado del misil, y luego se lanzaban en picado sobre él desde un costado para mantener las llamas a la vista durante la aproximación. Esta aproximación en picado les permitía adelantar al misil. El problema era saber cuándo abrir fuego, ya que era difícil determinar la distancia por la noche cuando solo se veían las llamas. El operador del radar anunciaba continuamente la distancia durante la aproximación, y el piloto abría fuego cuando alcanzaban entre 300 y 270 m (1000 y 900 pies). [80] Toda la operación era peligrosa, como recordó el operador de radar Jimmy Rawnsley durante un vuelo del Mosquito:
Miré hacia arriba cuando los cañones se estrellaron brevemente y me agaché de inmediato. La bomba había estallado a sólo 300 yardas delante de nosotros y nos dirigíamos a más de 150 yardas por segundo directamente hacia el corazón de la explosión. Durante unos segundos, el chorro de aire del ventilador cerca de mi cabeza sopló caliente y acre; pero todavía estábamos volando. Al sentarme y mirar hacia atrás, vi que el aire detrás de nosotros estaba lleno de fragmentos rojos brillantes que todavía se dispersaban y flotaban hacia abajo. [81]
En total, entre el 13 de junio y el 1 de septiembre se lanzaron 8.081 misiles V-1 contra el Reino Unido, de los cuales 1.902 fueron destruidos por cazas y otros 1.564 por fuego antiaéreo, y 2.340 llegaron a Londres. [80]
Después de este tiempo, los sitios de lanzamiento habían sido invadidos, y las operaciones de los V-1 se trasladaron al lanzamiento aéreo desde bombarderos He 111. Durante julio y agosto, el 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 el reformado I. Gruppe / KG 53 en septiembre, continuando la campaña mientras se retiraba repetidamente hacia Alemania ante los avances aliados. Los lanzamientos 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 el concepto de seguimiento de bloqueo en sus notas por primera vez. Se trataba de una modificación del sistema de escaneo en espiral que le permitía rastrear objetivos automáticamente sin necesidad de operaciones manuales adicionales. Los radares que incluían el seguimiento de bloqueo pasaron a conocerse como AIF o AISF. [83] [k]
Lovell había construido anteriormente un sistema terrestre para la Armada con un patrón de haz ancho para detectar barcos y lo había adaptado para un sistema automático de seguimiento de aeronaves 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 maniobras difíciles y las grandes velocidades de cruce del objetivo. La unidad también enviaba información de alcance directamente a la mira giroscópica , preajustándola para que pudiera dispararse tan pronto como se detectara el objetivo. [84]
El sistema funcionaba con dos antenas dipolo en lugar de una, ligeramente desplazadas a cada lado del mástil de montaje que se proyectaba a través del centro de la antena parabólica. Al estar desplazadas, los haces producidos por los dos dipolos estaban en ángulo, alejándose uno del otro, a cada lado de la línea central de la antena. Normalmente, las señales de ambos se sumaban y se mostraban, produciendo una salida en gran medida idéntica a la del caso del dipolo único. El eje del dipolo estaba montado sobre otro motor que los hacía girar rápidamente a 800 rpm. Se colocó un interruptor de modo que el motor lo activara cuando los dipolos estuvieran aproximadamente en posición vertical u horizontal, lo que activaba un segundo circuito que restaba las señales entre sí en lugar de sumarlas. El resultado era 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 introducía en los motores del escáner, llevándolos en la dirección correcta. [84]
Las intercepciones con el sistema se iniciaron de la misma manera que el AIS normal, con el operador buscando objetivos a medida que el sistema se movía en su escaneo espiral. Cuando se seleccionaba un objetivo, el operador del radar giraba otra perilla para ajustar el estroboscopio , un circuito de base temporal que producía un anillo en la pantalla. Cuando el estroboscopio se posaba 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 gating ), dejando solo el objetivo seleccionado visible en la pantalla. Los circuitos de seguimiento se asegurarían entonces de que la antena del radar permaneciera apuntando al objetivo mientras se movía. [84]
El sistema estaba básicamente operativo en el otoño de 1941, utilizando la electrónica del Mk. VII y un nuevo magnetrón de 50 kW para producir el AI Mk. IX. Este 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 desarrollo, el 1 de enero de 1942 Lovell fue enviado a trabajar en el sistema H2S . [84] El Mk. IX fue entonces puesto bajo la dirección de Arthur Ernest Downing, y el equipo todavía predecía que estaría disponible en 1942. [85]
En la reunión de noviembre de 1942 del Comité de Interceptación Aérea, se discutió el futuro del radar de IA con miras a producir un plan para la evolución a largo plazo de los sistemas. Entre muchas ideas consideradas, el equipo eligió una serie de características que deseaban ver. La principal era la idea de una visión panorámica más parecida a los radares de intercepción controlados desde tierra, que permitiría a los cazas planificar sus propias intercepciones con menos control terrestre requerido. El alcance se ampliaría 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 demandas de precisión de 1 ⁄ 2 grado en línea recta, para permitir el disparo a ciegas sin contacto visual. También se consideraron otras características como el seguimiento de bloqueo y la determinación precisa de la distancia. [86]
Se estudiaron tres diseños que incorporaban algunas de estas características. Uno era esencialmente una adaptación de banda X del Mk. VIII, que no había sido modificado en ningún otro caso, y que operaba a 3 cm en lugar de 10 cm. El segundo era un Mk. VIII que adoptaba la técnica de escaneo en espiral en lugar de helicoidal. El tercero era el sistema AIF que estaba desarrollando Lovell. Después de algunas discusiones, se abandonó el concepto de banda X; llegaron a la conclusión de que la familiaridad de la RAF con el equipo de banda S, junto con la capacidad de utilizar balizas existentes, superaban cualquier ventaja técnica. [87]
Cuando en la primavera de 1942 estalló el gran debate sobre el sistema Window, Downing sugirió que el sistema AIF podría ser naturalmente inmune a sus efectos. El sistema Window, que consiste en papel y papel de aluminio ligero, se detiene en el aire casi inmediatamente después de ser lanzado y luego cae lentamente al suelo. Un sistema AIF que apuntara a un bombardero vería que estas señales salían rápidamente del rango de alcance y desaparecerían. Para probar esta teoría, se envió un Beaufighter a Coltishall y se le instaló el prototipo del sistema AIF. Jackson realizó 13 vuelos en noviembre para probar el sistema contra el sistema Window. [85] Estas pruebas demostraron, para gran preocupación, que el sistema en cambio se fijaría en el sistema Window y rompería el contacto con el bombardero. [88]
Downing sugirió una serie de cambios para mantener mejor el bloqueo en presencia de una ventana, y realizó estos cambios durante las semanas siguientes. El 23 de diciembre de 1942, el Mk. IX mejorado estaba siendo operado personalmente por Downing en un Beaufighter mientras un segundo Beaufighter con Jackson a bordo como observador estaba bajando la ventana. Jackson recuerda haber escuchado mensajes de radio de operadores de tierra que enviaban Spitfires para investigar dos bogies y preocuparse de que pudieran estar refiriéndose a sus aviones. Poco después, dos Spitfires aparecieron de las nubes y abrieron fuego contra ambos Beaufighters. 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 prototipo Mk. IX, junto con su desarrollador principal, retrasó seriamente el programa. Casi al mismo tiempo, el TRE había recibido una unidad SCR-720 de los EE. UU. Se trataba de una versión reempaquetada y aligerada del SCR-520, [59] adecuada para su uso en el Beaufighter y el Mosquito. El primer ejemplar llegó de Western Electric en diciembre de 1942, y Jackson realizó pruebas contra la ventana en enero de 1943. Jackson descubrió que, mediante un cambio juicioso del control de alcance, podía configurar el radar de modo que mirara al bombardero y la ventana pasara rápidamente fuera de alcance y desapareciera. [90]
TRE hizo una serie de pequeñas sugerencias y mejoras, y realizó un pedido de 2.900 de estos SCR-720B bajo el nombre de AI Mk. X. Sin embargo, Western Electric se había concentrado en el SCR-520 para montarlo en el Northrop P-61 Black Widow , el caza nocturno bimotor estadounidense de 15 toneladas de peso en vuelo y 66 pies de envergadura diseñado específicamente para transportarlo. En ese momento, el P-61 se retrasó mucho y la USAAF había comenzado a utilizar Beaufighters y Mosquitoes para sus propias necesidades. Esto llevó a que tanto la USAAF como la RAF exigieran que se acelerara 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 del Window en julio de 1943. Se utilizó por primera vez en un ataque a Hamburgo en la noche del 24 al 25 de julio de 1943. Los efectos fueron espectaculares; habiéndose acostumbrado a utilizar el radar para guiar sus defensas, el Window produjo tantos objetivos falsos que los operadores no tenían idea de qué hacer. Se vio a los cañones antiaéreos disparar al azar al cielo mientras los cazas nocturnos volaban en círculos. La fuerza atacante perdió solo 12 aviones, el 1,5% de la fuerza, aproximadamente lo que se esperaría de eventos completamente aleatorios. [91]
El primer SCR-720 fue entregado 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 contaba con motores Rolls-Royce Merlin 25 y un ala reforzada que les permitía llevar tanques de combustible externos. Desafortunadamente, las entregas del Mk. X resultaron muy retrasadas, y los primeros 40 llegaron a fines 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 equipos de radio en el avión, [m] y no fue hasta enero de 1944 que los primeros equipos Mk. X se enviaron para uso del escuadrón. [93]
Una vez seleccionado el Mk. X para su despliegue, se redujo considerablemente la prioridad del programa Mk. IX y se consideraron conceptos adicionales. En particular, se consideró durante mucho tiempo el concepto de adaptar el Mk. IX para que 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 otros más pequeños. EKCO comenzó a adaptar el equipo Mk. VIII para que pudiera funcionar a 9 o 3 cm, aunque en ese momento los magnetrones de 3 cm eran capaces de entregar solo 50 vatios de potencia y esta opción nunca se utilizó. [90]
En un memorando del 23 de septiembre de 1943, el comandante del aire WC Cooper esbozó cuatro posibles líneas de desarrollo:
Burcham se hizo cargo del desarrollo de la línea Mk. IX en 1943, siguiendo en general el concepto IXB. Finalmente, se le agregó un nuevo magnetrón de 200 kW. [94] Una versión temprana del equipo sin el indicador del piloto fue enviada para pruebas a la FIU en Mosquito HK946 en diciembre de 1943, y regresó algún tiempo después con una extensa lista de sugerencias de mejoras. [95]
La idea de la proyección del parabrisas se había intentado con el AI Mk. IV como el Mk. V, pero se encontraron varios problemas y no se adoptó para el servicio. Se utilizaron varias versiones actualizadas en pruebas, pero en 1943 el radar Mk. V estaba obsoleto y la pantalla indicadora del piloto (PID) se adaptó en su lugar al Mk. VIII. Esta vez, la salida del sistema no era un CRT separado, sino que se proyectaba en la mira giroscópica GGS Mk. II existente. El sistema se instaló en el Mosquito HK419 en algún momento a fines de 1943 y se envió a la FIU para pruebas en enero de 1944. Recibió elogios generalizados. [96]
Con el Mk. X instalado para su uso inmediato, todo el trabajo en el 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 actualizaciones 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 FIU 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) sobre la tierra, pero por encima de estas altitudes encontraron que el Mk. IX era 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 ser adaptada aún más para que el PID no oscureciera los instrumentos de la cabina. El avión volvió una vez más a Defford con una serie de mejoras sugeridas. [95]
Con el fin de la guerra, el desarrollo del Mk. IX quedó en suspenso. Se suponía que otra guerra se produciría al menos dentro de una década.
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 condujo a un esfuerzo para mejorar en gran medida los sistemas de radar del Reino Unido bajo el programa ROTOR , así como 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 había comenzado a trabajar en un diseño de caza nocturno con propulsión a chorro, se podría ahorrar tiempo y dinero significativos introduciendo una nueva versión del Mosquito con las actualizaciones adecuadas. [97]
Durante febrero de 1948, se le pidió al CFE que evaluara el nuevo Mosquito NF.38 equipado con el Mk. IXB para esta función. Descubrieron que los problemas con el uso del sistema de seguimiento de bloqueo a bajas altitudes persistían, lo que hacía que el Mk. X fuera más fácil de usar en estas misiones. También notaron que el Mk. IX todavía tenía problemas para lograr un bloqueo en presencia de una ventana, y que el PID era demasiado tenue para usarse a la luz del día, mientras que era demasiado brillante por la noche. [98] Concluyeron:
La opinión de este Establecimiento es que el AI Mk.9B es operacionalmente inaceptable para operaciones independientes, de control de transmisión o de apoyo a bombarderos. Por lo tanto, se recomienda que no se acepte el AI Mk.9B para su uso en 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. El Mk. IX fue cancelado formalmente en 1949. Un Gloster Meteor , VW413 , ya estaba siendo convertido para pruebas del Mk. IX, y se le permitió continuar la construcción para pruebas durante julio de 1950. [98]
Años más tarde, Lovell se enteró de que también se había probado una adaptación del sistema Mk. IX a bordo de lanchas cañoneras a motor en 1942 y se había descubierto que podían rastrear con éxito otras embarcaciones y permitir el fuego a ciegas de un cañón de 2 libras con una precisión razonable. [99]
Los radares Mk. VII anteriores eran en general similares a los Mk. VIII, pero utilizaban un magnetrón CV38 menos potente que ofrecía una potencia media de unos 5 kW en lugar de los 25 kW del CV64 del Mk. VIII. Esto reducía el alcance operativo normal a unas 3 millas (4,8 km), pero las demás medidas de rendimiento eran idénticas. El Mk. VII carecía de las entradas de señal alternativas necesarias para operar con IFF, balizas o AIBA, como se describe a continuación. [100] El resto de esta descripción se basa únicamente en el Mk. VIII.
El sistema Mk. VIII constaba de dos grupos de sistemas: el sistema de transmisor y antena montado en el morro del avión, y la mayoría del receptor y los sistemas de visualización montados en el interior. [101]
El equipo montado en la nariz incluía el transmisor de magnetrón y el interruptor de tubo blando Sutton. Estos se combinaban en una única caja montada en el marco de montaje, cerca de la parte superior del marco en el Mosquito y de la parte inferior en el Beaufighter, donde se podía acceder a ellos fácilmente. El sistema de escáner estaba centrado en el marco, haciendo girar el reflector parabólico (antena) de 28 pulgadas (71 cm) a través de 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 por un agujero en el medio de la antena. Un cable coaxial transportaba la señal desde el magnetrón hasta la parte posterior del poste. [101] Entre las partes del marco estaban el modulador Tipo 53, que proporcionaba pulsos de 35 amperios y 10 kV, el transmisor Tipo TR.3151, que contenía el magnetrón CV64, el interruptor suave Sutton CV43 y un mezclador de cristal, y el receptor Tipo 50 con su oscilador local de tubo Sutton CV67 que reducía la frecuencia. [102]
Esto dejó el receptor, el sistema de base de tiempo y la pantalla dentro de la cabina del avión. Había un amplio 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 ubicada en el lado izquierdo del fuselaje, justo en frente del operador del radar. Con el radar instalado, esto casi no dejaba espacio para alcanzar la puerta, por lo que el circuito de base de tiempo se montó en rieles que permitían deslizarlo hacia arriba y hacia adelante, fuera del camino de la puerta. Entre las partes dentro del avión estaban la pantalla Type 73 y el TR.3152 Lucero . [102]
El sistema se alimentaba con una fuente de alimentación tipo 225 que funcionaba con un eje de toma de fuerza en uno de los motores. Esto producía 1200 W de corriente alterna de 80 V, que se convertían en 500 W de corriente continua para aquellos instrumentos que necesitaban corriente continua. El motor del escáner era hidráulico y se alimentaba con una bomba en uno de los motores. El sistema completo, incluida la fuente de alimentación y todo el equipo principal, pesaba 212 libras (96 kg). [102]
La pantalla del Mk. VIII consistía en un único tubo de rayos catódicos con una base de tiempo calibrada para que se extendiera 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 hasta 16 km (10 millas). Los sensores del sistema de escáner de la antena parabólica enviaban señales a los componentes electrónicos de la pantalla que rotaban la base de tiempo al mismo ángulo. Si se apagaba el escáner y se subía al máximo el control de brillo (ganancia) de la pantalla, la base de tiempo hacía que apareciera una línea en la pantalla en el ángulo en el que apuntaba la antena en ese momento. [103]
Cuando se encendió el escáner, hizo girar el plato en el sentido de las agujas del reloj a través de un círculo completo 17 veces por segundo. La base de tiempo 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 estableció para comenzar a dibujar a unos 0,5 cm del centro del tubo, por lo que si el brillo se aumenta al máximo con el escáner en funcionamiento, el resultado sería una serie de líneas radiales muy espaciadas que formarían una especie de patrón de rayos de sol con un área vacía en el centro. [103]
Para el funcionamiento normal, el brillo se redujo hasta que las líneas simplemente desaparecieron. La salida del receptor de radar se alimenta al canal de brillo, por lo que cualquier eco hizo que la pantalla se iluminara momentáneamente, produciendo un punto en la pantalla conocido como blip . La distancia del blip desde el centro de la pantalla indica la distancia al objetivo; un objetivo a 9 millas (14 km) produciría un blip cerca del borde exterior de la pantalla. [103] La parte vacía en el centro esencialmente amplía el área de corto alcance para que los blips en esta área no se vuelvan demasiado abarrotados en la pantalla a medida que el caza se acerca a su objetivo. [105]
Dado que la posición del punto luminoso 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 por encima y a la derecha del caza produciría un arco por encima 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 un solo blip, sino varios. Para los objetivos ubicados lejos de la línea central, el radar produciría 4 o 5 blips individuales a medida que el escáner girara, lo que causaría que se mostrara un arco corto de unos 10 grados de ancho en la pantalla. Una interacción algo más compleja ocurre cuando la aeronave objetivo se acerca al centro del escaneo del radar. Cualquier objetivo dentro de los diez grados de la línea central siempre tendrá algo de energía de radar cayendo sobre él sin importar hacia dónde apunte la antena; un objetivo cinco grados a la derecha de la aeronave aún estaría reflejando el borde exterior de la transmisión incluso cuando el escáner apunta cinco grados a la izquierda. En este caso, el objetivo creará blips a lo largo de toda la rotación, dibujando un anillo completo en la pantalla en lugar de un arco corto. Como la antena es más sensible en el centro que en los bordes, el anillo de la pantalla variará de brillo a medida que la antena escanea, alcanzando su máximo cuando la antena apunta al objetivo y un mínimo, o desapareciendo por completo, cuando apunta en la otra dirección. Un objetivo que está exactamente frente a usted 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. El patrón de escaneo completo tarda aproximadamente un segundo en completarse. Esto significa que los objetivos no se actualizan continuamente en la pantalla, sino que tienden a aparecer y desaparecer en un período de aproximadamente un segundo. El área que se podía ver durante un escaneo completo se conocía como el "cono de búsqueda". [107]
El sistema también incluía un temporizador que producía pitidos a distancias determinadas, lo que producía anillos en la pantalla que se utilizaban para medir la distancia. Había dos configuraciones, una con anillos cada 2 millas (3,2 km) y otra que ampliaba la pantalla para mostrar solo el rango de cero a dos millas, que se utilizaba durante la aproximación final. Además, una pequeña cantidad de señal sobrante del transmisor tendía a filtrarse al receptor, lo que causaba un fuerte anillo alrededor del área central en blanco, conocido como el "anillo cero". [108]
Las señales de retorno desde tierra causaron dos efectos en la pantalla. Uno se debió al hecho de que el dipolo estaba ligeramente más allá del borde exterior de la antena cuando se inclinaba en cualquier lugar cerca de la línea central, lo que permitía que pequeñas cantidades de la señal viajaran directamente al suelo y de regreso. La orientación vertical de la antena reducía esto, por lo que la señal no era muy potente. El resultado fue un anillo débil en la pantalla a una distancia del centro igual a la altitud de la aeronave, conocido como el "anillo de altitud". [109]
El otro efecto se produjo cuando la antena apuntaba hacia el suelo, lo que provocó un fuerte retorno que produjo un nítido retorno en la pantalla. Debido al patrón de escaneo circular, la antena apuntaba hacia los lados cuando el haz golpeaba el suelo por primera vez, y continuaba golpeando el suelo mientras el escáner continuaba girando hasta que apuntaba hacia abajo, y luego volvía a subir hasta que el haz ya no intersectaba el suelo nuevamente. Dado que el haz golpea el suelo en un punto más cercano al avión cuando apunta directamente 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 puntos más alejados de la línea cero. Convenientemente, la geometría de la situación hace que los retornos formen una serie de líneas rectas, lo que produce un efecto similar a un horizonte artificial. [110]
El Mk. VIII produjo buenos resultados sobre objetivos del tamaño de un bombardero a una distancia de aproximadamente 5,5 millas (8,9 km), aunque se sabía que producía resultados hasta a 6,5 millas (10,5 km) en buenas condiciones. El alcance mínimo era de aproximadamente 400 a 500 pies (120-150 m), limitado por el ancho del pulso y el tiempo que tardaba la señal del transmisor en "apagarse". A 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 de brillo en los bordes. Esto significaba que, a pesar del haz relativamente ancho, los arcos eran bastante nítidos e incluso ángulos pequeños hacían que las señales desaparecieran en algún punto y crearan un hueco en el retorno. Con los objetivos cerca del centro, esto era bastante fácil de ver, ya que el anillo desarrollaba un hueco, lo que permitía 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]
El Mk. VIII fue diseñado para funcionar con el IFF Mk. III, un sistema de transpondedor que escuchaba pulsos entre 160 MHz y 190 MHz y respondía con pulsos más largos en una frecuencia ligeramente diferente. Dado que el magnetrón operaba a 3,3 GHz, no activaba el sistema IFF, por lo que se tuvo que utilizar un segundo sistema de transmisión pulsada en los cazas para apoyarlo, el interrogador (o interrogador/respondedor ), cuyo nombre en código era Lucero . [113]
Lucero estaba conectado al transmisor Mk. VIII y disparaba su propia señal de 5 μs cada quinta transmisión del radar. El IFF Mk. III en la aeronave remota contenía un circuito receptor que alimentaba a un transmisor, lo que hacía que cualquier señal recibida se amplificara y se extendiera en el tiempo. Esta señal era recibida por el lado de respuesta de Lucero, que la mezclaba con la señal del propio receptor del Mk. VIII. Dado que la antena de Lucero era omnidireccional, las señales de retorno eran continuas alrededor de toda la superficie de la pantalla y no estaban relacionadas con la posición de la antena principal. El resultado era 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 principal del radar estaba en vuelo. Esto significaba que los segmentos de línea comenzaban en un punto que indicaba un alcance más cercano que el de la aeronave que enviaba la respuesta y terminaban después de ella. De este modo, el operador del radar podía saber qué aeronave estaba enviando las respuestas IFF buscando puntos aproximadamente centrados a lo largo de los segmentos de línea. [113]
El Mk. VIII también fue diseñado para utilizar radiobalizas para la localización a larga distancia en transpondedores terrestres. En este caso, el sistema estaba destinado a ser utilizado con respondedores que operaban en la misma frecuencia que el radar, a diferencia del Lucero, que tenía sus propias frecuencias. [n] Dado que la antena tenía que apuntar hacia abajo para ver el transpondedor en el suelo, el transpondedor enviaba su respuesta en una frecuencia ligeramente diferente para que pudiera distinguirse de la señal de retorno desde tierra. [114]
Como se conocía la altitud de la baliza en tierra, no era necesaria la visualización angular. En su lugar, una pequeña leva del escáner accionaba un interruptor cuando pasaba por las posiciones de las 12 y las 6 en punto en su patrón de rotación, lo que hacía que la salida del receptor se invirtiera. El escaneo angular se desactivó y la base de tiempo se reposicionó en la parte inferior de la pantalla. Las señales recibidas hicieron que la base de tiempo se moviera hacia la izquierda o hacia la derecha dependiendo de hacia dónde apuntara la antena en el momento en que se recibía la señal. [115]
Al cambiar el sistema al modo de baliza, se redujo la frecuencia de repetición de pulsos para que las señales tuvieran más tiempo para viajar, lo que amplió el alcance a 160 km (100 millas). Los pulsos también se hicieron más largos para mantener la misma potencia total radiada. Este cambio también hizo que la luz estroboscópica produjera marcadores cada 16 km (10 millas) 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 los retornos terrestres. 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 a ciegas conocido como Standard Beam Approach, una adaptación de un sistema alemán de preguerra conocido como Lorenz beam . Lorenz y Standard utilizaban dos transmisiones de radio que eran captadas por equipos de radio de voz convencionales. Las señales se enviaban desde dos antenas direccionales ubicadas al final de la pista activa, alternando entre las dos, pasando 0,2 segundos conectadas a la antena izquierda (vista desde el avión) y luego 1 segundo a la derecha. [116]
Para utilizar el sistema Lorenz, el operador de radio sintonizaría la frecuencia publicada para ese aeródromo y escucharía la señal e intentaría determinar si escuchaba "puntos" o "rayas". Si escuchaba puntos, el pulso corto de 0,2 s, sabría que estaba demasiado a la izquierda y giraría a la derecha para alcanzar la línea central. Las rayas indicaban que debía girar a la izquierda. En el centro, el receptor podía escuchar ambas señales, que se fusionaban para formar un tono constante, la equiseñal . [116] [117]
Durante el desarrollo del anterior sistema 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 Beam Approach Beacon System o BABS. Esta era también la banda en la que trabajaba el anterior IFF Mk. II, y era similar a las nuevas bandas IFF Mk. III. Para el radar 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 conoció como sistema AI Beam Approach o AIBA. [118]
En el caso de AIBA, el sistema Lucero enviaba pulsos de 183 MHz y el BABS respondía con pulsos de 8 μs de 190,5 MHz. Estos pulsos se enviaban a otro modo de visualización, con una única base de tiempo vertical de 13 km de longitud y el estroboscopio proporcionando marcadores cada 3,2 km. En este modo no se utilizaba ninguna conmutación, sino que la señal siempre hacía que el haz se desviara hacia la derecha, lo que hacía que apareciera una barra bastante ancha. Según el lado de la pista en el que se encontraba el avión, el operador veía barras largas durante 0,2 segundos y cortas durante 1, o viceversa. Si, por ejemplo, la señal de puntos era más larga, esto indicaba que el avión estaba demasiado lejos para 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, en cuyo punto las señales de puntos y rayas tenían la misma longitud y la barra permanecía estable. [119]
Las especificaciones en el cuadro de información se tomaron de AP1093D, párrafo 78. Tenga en cuenta que AP proporciona dos anchos de haz, 10 y 12 grados.