El Tipo 277 fue un radar de búsqueda de superficie y de alerta temprana de aeronaves secundarias utilizado por la Marina Real Británica y sus aliados durante la Segunda Guerra Mundial y la era de posguerra. Fue una importante actualización del anterior radar Tipo 271 , que ofrecía mucha más potencia, mejor procesamiento de señales, nuevas pantallas y nuevas antenas con un rendimiento muy mejorado y requisitos de montaje mucho más simples. Permitió que un radar con un rendimiento que antes solo se encontraba en cruceros y acorazados se pudiera instalar incluso en las corbetas más pequeñas . Comenzó a reemplazar al 271 en 1943 y se generalizó a fines de año.
El Tipo 271 fue uno de los primeros radares de frecuencia de microondas que entró en servicio, cuando el diseño de la electrónica de microondas estaba en sus inicios. Mientras aún se instalaba en buques de escolta durante 1941 y 1942, se estaban haciendo grandes avances en la técnica del magnetrón de cavidad , la guía de ondas , el diseño de antenas y la electrónica general. Las mejoras que se podían combinar fácilmente con los sistemas existentes se convirtieron en los modelos 271 Mark IV, mientras que las que requirieron más tiempo para desarrollarse se conocieron originalmente como Mark V. Dada la magnitud de los cambios, en marzo de 1943 los Mark V fueron renombrados como la serie 277.
El 277 utilizaba un magnetrón de 500 kW, en comparación con los 5 kW del 271, añadía una antena de ganancia mucho mayor que estaba estabilizada en tono, reemplazaba las señales de alimentación del cable coaxial por una guía de ondas y añadía un sistema de indicador de posición en planta (PPI) con varias pantallas remotas. Mientras que el 271 ofrecía un rendimiento de hasta unas 3 millas (4,8 km) contra un submarino y tenía que comunicarse con los comandantes por tubo de voz , el 277 estaba limitado únicamente por el horizonte del radar y su pantalla podía leerse directamente en el puente de los buques más grandes.
El 277 dio lugar a varias versiones modificadas, entre ellas el Tipo 276 para destructores y el Tipo 293 , destinado a la alerta aérea. Eran tan potentes que el ejército británico los adaptó para otras funciones , como vigilancia costera y detección de artillería, y la Royal Air Force los utilizó como Chain Home Extra Low para contrarrestar los ataques de los aviones alemanes a muy baja altitud. Las mejoras en la electrónica continuaron y dieron lugar a los modelos P y Q, que llegaron en 1945. Los modelos Q permanecieron en servicio hasta bien entrada la década de 1950.
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El Tipo 271 fue uno de los primeros radares de microondas que entró en servicio. El primer ejemplar entró en pruebas en marzo de 1941 y se declaró operativo en mayo. En ese momento, todo el campo de las microondas estaba en sus inicios, ya que el magnetrón de cavidad y los detectores de cristal sellado necesarios se habían desarrollado solo un año antes. Sin embargo, el 271 demostró ser un dispositivo extremadamente útil, lo suficientemente pequeño para caber en corbetas y con suficiente resolución óptica para detectar un submarino a unas 3 millas (4,8 km) [1] .
El Type 271 original estaba destinado a barcos pequeños en los que la antena podía colocarse directamente en la parte superior del puente. El operador balanceaba manualmente la antena hacia adelante y hacia atrás utilizando un volante conectado a un eje que pasaba por el techo. El Type 272 reemplazó el eje con un cable Bowden y actualizó la electrónica para permitirle enviar sus datos a través de hasta 40 pies (12 m) de cable coaxial , destinado a permitir que la antena se montara en el mástil de barcos de tamaño mediano como destructores . En la práctica, el 272 fue considerado un fracaso. [2]
El Tipo 273 era similar al 272 pero reemplazó la antena "queso" original con un reflector parabólico mucho más grande con una ganancia de antena mucho mayor , compensando con creces las pérdidas de señal en el cable coaxial. Debido a que este estilo de antena tenía un haz en forma de lápiz en lugar del haz en forma de abanico de la antena estilo queso, para mantenerla apuntando al horizonte mientras el barco cabeceaba y se balanceaba, necesitaba ser estabilizada mecánicamente utilizando una plataforma giroscópica . Esta versión estaba destinada a barcos más grandes como cruceros y acorazados que tenían suficiente espacio en su mástil para instalar una antena más grande. Estas resultaron ser extremadamente exitosas y las versiones no estabilizadas pronto fueron adoptadas por el Ejército británico para la defensa costera. [3]
Mientras se instalaba la mayor parte de las 271 unidades, se estaban haciendo grandes avances en la electrónica relacionada con el uso de microondas. Los detectores de cristal, un componente clave necesario para los receptores de microondas prácticos, se estaban mejorando constantemente. Llegaron nuevos modelos de los Estados Unidos que eran más robustos que los primeros modelos del Reino Unido y tenían mucho menos ruido electrónico, desde unos 20 dB de los primeros modelos utilizados en los 271 prototipos, hasta tan solo 14 dB en 1943. El magnetrón experimentó varias mejoras rápidas en los niveles de potencia, primero en el rango de 100 kW, y en 1943 estaba empezando a acercarse a 1 MW. Estas dos mejoras por sí solas ofrecían la posibilidad de aumentar drásticamente el alcance de un sistema de radar. [4]
Durante el mismo período, el arte del diseño de guías de ondas y bocinas de alimentación mejoraba rápidamente, reemplazando los viejos cables coaxiales y antenas dipolo que tenían pérdidas significativas en frecuencias de microondas. Los diseños de reflectores y los soportes estabilizados necesarios para apuntarlos con precisión también estaban mejorando. Un avance clave fue el tubo blando Sutton que permitió utilizar una sola antena tanto para transmisión como para recepción. Finalmente, nuevos conceptos en procesamiento de señales permitieron la construcción de los primeros sistemas de bloqueo de radar , que permitían que un radar rastreara automáticamente un objetivo con precisiones mucho más allá de lo que un operador humano podría lograr. [5]
Después de pensarlo un poco, se decidió agrupar varias de las mejoras más simples en un nuevo diseño, los modelos "Q", también conocidos como Mark IV. Estos utilizarían los nuevos magnetrones CV56 de 70 kW junto con un nuevo sistema de guía de ondas para alimentar las antenas. Después de cambios menores como resultado de las pruebas de campo, los primeros modelos Q de producción se instalaron en mayo de 1942 y habían reemplazado en gran medida a los modelos anteriores a fines de 1943. [6]
Una vez resueltos los principales problemas del 271 con los modelos Q, quedaba un problema importante. El Tipo 272, la versión de lectura remota del 271 original, se consideraba en general un fracaso. La unidad seguía siendo difícil de montar y la gran distancia entre ella y la electrónica del receptor provocaba un rendimiento deficiente. [7]
La introducción del tubo blando Sutton permitió utilizar una sola antena tanto para la transmisión como para la recepción, y se consideró que era una forma de ayudar a resolver este problema. El menor peso de una sola antena permitiría utilizar un reflector más grande, compensando las pérdidas en la conexión larga de la misma manera que el 273. Además, a medida que se comprendía mejor el concepto de guía de ondas, se hizo posible construir una guía de ondas con una junta giratoria. Esto permitiría reemplazar el cable coaxial por una guía de ondas, que permitiría una rotación de 360 grados [a] y reduciría en gran medida las pérdidas de señal. [8]
Finalmente, se tomó la decisión de pasar a dos nuevos diseños de antena. Uno utilizaría el reflector de 4,5 pies (1,4 m) de las versiones de Defensa Costera del Ejército del 271, mejorando aún más la ganancia sobre el 273 de 3 pies (0,91 m). Debido a que solo había uno de estos "platos", este podría montarse en un accesorio estabilizado incluso en el techo de los escoltas más pequeños. Esto se conoció como el Tipo 271 Mark V. Una segunda versión, conservando la antena original de estilo queso, se colocaría en una nueva carcasa y se convertiría en el Tipo 272 Mark V para destructores. El peso ligero de esta antena permitía montarla incluso en un mástil relativamente pequeño. No se necesitaría un 273 separado, el 271 Mark V más grande también podría usarse en barcos más grandes que ya tuvieran el espacio para montarlo. Aunque el 272 Mark V tendría la antena más pequeña, el nuevo magnetrón aumentaría tanto su potencia que se esperaba que su rendimiento al menos igualara al 273Q original. [9]
El principal problema para adaptar el nuevo magnetrón era que su potencia de salida de 500 kW exigía una fuente de alimentación de 1 MW, por lo que era necesario un nuevo diseño que utilizase un modulador de línea de descarga de diseño mucho más robusto, ya que no sólo alcanzaba una mayor potencia de pico, sino que su potencia de salida continua era en promedio de 1 kW. [8]
Para probar el sistema en su conjunto, se construyó una versión experimental del nuevo sistema durante el verano de 1942, el Type 273S Mark V. Este consistía en una cabina de operaciones montada sobre un cureña que permitía girarla. En la parte superior de la cabina había una antena que consistía en un único reflector tipo queso alimentado por una guía de ondas ampliado a 15 por 2,5 pies (4,57 por 0,76 m). Este se probó en la costa cerca de la RAF Ventnor . [10]
Durante este período, la Armada estaba introduciendo el radar Tipo 281 para la alerta aérea en buques más grandes. Este sistema de longitud de onda métrica se montaba relativamente bajo en los buques y, por lo tanto, tenía un horizonte de radar limitado. Los aviones solo se volvían visibles para el radar a 40 millas (64 km) si volaban por encima de los 4000 pies de altitud, y había un fuerte deseo de "llenar el vacío" por debajo de esta altitud. Los nuevos Mark V generaron un interés considerable y se planteó la posibilidad de adaptarlos a esta función secundaria. [7]
Para probar este concepto, el 273S se modificó aún más con la incorporación de un receptor IFF Mark III independiente en la parte superior del queso. Su antena consistía en una serie de postes verticales montados a lo largo de la parte posterior del queso, con una red metálica colgada de los postes para formar una segunda sección cilíndrica. Se colocó una antena Yagi estándar de dos elementos delante del reflector. [11]
Después de la modificación fue llevado a un sitio de pruebas del Ejército en el norte de Gales en Great Orme , a unos 460 pies sobre el nivel del mar. [10] En pruebas entre diciembre de 1942 y febrero de 1943 demostró su capacidad para detectar un Bristol Beaufighter a 80 millas (130 km) mientras volaba a 8.000 pies de altitud. A esa altitud, el horizonte del radar era de aproximadamente 110 millas (180 km), por lo que este fue un rendimiento excelente. Esto fue cuando se rotó manualmente en modo A-scope , se esperaba que esto se redujera a quizás 60 millas (97 km) en un sistema PPI que girara a 2 a 4 rpm. [12]
En marzo de 1943, durante un ejercicio de cambio de nombre, los modelos 271 y 272 Mark V se convirtieron en los modelos Tipo 277 y Tipo 276, respectivamente. Al mismo tiempo, el modelo 273S Mark V pasó a llamarse 277T. [7] [b]
El rendimiento en Orne fue tan impresionante que Allen West & Co., Metrovick y la Compañía Marconi ordenaron la producción del 277T para su uso por parte del Ejército y la Real Fuerza Aérea (RAF) como Chain Home Extra Low (CHEL). El primer modelo de producción llegó en marzo de 1943 y se puso en funcionamiento en Capel-le-Ferne , Dover. Este resultó ser extremadamente efectivo contra los asaltantes Focke-Wulf Fw 190 "tip-n-run" que habían estado causando tantos problemas durante este período. El 277T podía detectarlos poco después de que pasaran la costa francesa. [13] El sistema pudo proporcionar una advertencia aérea del inminente ataque a la Escuela Ashford en marzo de 1943, salvando las vidas de las estudiantes de la Escuela de Niñas. [12] [14]
El Tipo 277S (estático, es decir, inmóvil) presentó una mejora adicional en el sistema de montaje, reemplazando el remolque del cañón por un carro diseñado a medida. Estos comenzaron a llegar a mediados de 1943, y el primero se envió a Sæból, Islandia. Algunas unidades fueron enviadas al continente durante los desembarcos del Día D. [12]
Mientras el 277T estaba probando el rendimiento general de la electrónica, se estaba avanzando en la versión naval del sistema de antena en un sistema único conocido como 277X. La nueva antena parabólica de 4,5 pies estaba hecha de chapa metálica prensada y montada en un soporte de horquilla . El eje de elevación de la horquilla tenía un motor en uno de los cojinetes para proporcionar estabilización vertical. Un giroscopio en el motor proporcionaba la referencia del horizonte. La guía de ondas estaba unida al cojinete opuesto al motor vertical, subiendo y pasando por encima de la parte superior del reflector y luego directamente hacia abajo por la parte delantera con un orificio en el medio para proporcionar la bocina de alimentación. El hecho de que la guía de ondas corriera por toda la cara significaba que podía conectarse al reflector en la parte superior e inferior, proporcionando un excelente soporte mecánico. [15]
No se requirió estabilización horizontal ya que la antena giraba continuamente y se referenciaba al norte con una brújula de lectura remota. La velocidad de rotación se podía controlar entre 0 y 16 rpm, además de ofrecer un modo de apuntamiento controlado manualmente. La elevación también se podía ajustar con la mano, desplazándola del horizonte proporcionado por el giroscopio, lo que le permitía escanear en ángulos más altos si era necesario. Se utilizaron dos pantallas, una PPI de la pantalla experimental Outfit JE de EMI y una segunda pantalla utilizada para medir el alcance. La última, desarrollada por el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) del Ministerio del Aire, utilizaba un cursor [c] que permitía al operador seleccionar un "punto" en la pantalla y leer la elevación y usar la medición del alcance para resolver la altitud. [15]
El 277X se montó en Saltburn para realizar pruebas, a pesar de que el punto de montaje de este barco era anormalmente bajo, a 27 pies (8,2 m) sobre la línea de flotación. No había ninguna preocupación por el rendimiento; el nuevo transmisor y la ganancia de antena muy mejorada significaban que el sistema proporcionaba unas 25 veces la energía del haz. Para esta instalación, la guía de ondas tenía unos 100 pies (30 m) de largo, lo que en teoría daba como resultado solo pérdidas de 3 dB. [d] En la práctica, descubrieron que las diversas curvas y otros efectos provocaban reflexiones y un acoplamiento ineficiente entre el receptor y la guía de ondas. Esto no se había visto en el 277T debido a su recorrido mucho más corto, pero nuevos experimentos en esos sistemas confirmaron el problema y se desarrollaron nuevas técnicas para sintonizar la guía de ondas. [16]
Hubo dos períodos de pruebas principales en Saltburn , el primero del 8 al 20 de abril de 1943 frente a Lough Foyle , y el segundo del 2 al 5 de mayo frente a la Isla de Man . El mal tiempo fue un factor durante ambas pruebas, lo que llevó a pruebas poco satisfactorias contra aviones. Pudieron demostrar la detección contra un bombardero medio a 40 millas (64 km) en el PPI, y la detección de altura a 20 millas (32 km). El mal tiempo tuvo la ventaja de demostrar que el sistema de estabilización estaba funcionando bien. [9]
A medida que avanzaban las pruebas del 277X, se introdujo una nueva antena que utilizaba un reflector hecho de malla de alambre en lugar de chapa metálica. Este AUK casi no tuvo efecto en el rendimiento, pero era más ligero y soportaba menos carga de viento. [17] Las versiones de producción del 277 con AUK comenzaron a llegar a principios de 1943 y las instalaciones se generalizaron a mediados de 1943. [18]
La idea básica detrás del 276 era utilizar la antena tipo queso 271Q original y un tubo Sutton blando para permitir que el receptor y el transmisor compartieran una sola antena. Esto reduciría el tamaño y el peso de la instalación en la parte superior del mástil. Cuando se combina con el nuevo magnetrón del 277 y el uso de una guía de ondas, se calculó que ofrecería casi exactamente el mismo rendimiento que las antenas parabólicas 273Q mucho más grandes y, por lo tanto, proporcionaría un excelente reemplazo para el 272 fallido. [19]
A medida que el interés por la detección de aeronaves fue creciendo, se hicieron algunas estimaciones de su rendimiento en esta función. La ganancia de 180 de la antena era mucho menor que la de 800 del 277. Como se había predicho que el 277 detectaría un bombardero ligero a 45 millas (72 km), esto implicaba que el 276 haría lo mismo a unas 21 millas (34 km). Se observó que la antena original de 4 pies (1,2 m) por 10 pulgadas (250 mm) tendría una cobertura vertical limitada, lo que significaba que tendría dificultades para rastrear aeronaves a mayores altitudes. A finales de 1942, se realizó una ligera modificación para reducir el tamaño vertical a 10 pulgadas (250 mm), extendiendo el haz más verticalmente de 10 a 20 grados a costa de cierta pérdida de ganancia. [20]
Otro cambio, aparentemente trivial en retrospectiva, fue eliminar el radomo cilíndrico y reemplazarlo con una sola hoja de perspex que sellaba el frente del queso. El AUJ resultante fue significativamente más fácil de montar en el mástil de un barco que los diseños anteriores. El primer AUJ se instaló en el HMS Tuscan . La guía de ondas del Tuscan era ligeramente más larga de lo normal, de 70 pies (21 m), pero cualquier pérdida en el rendimiento se compensó con un cambio de latón a cobre de baja pérdida . [e] La antena también estaba un poco más cerca del mar, a 63 pies (19 m). [19]
Durante las pruebas, el 276X fue capaz de detectar el HMS Kempenfelt [f] a 29.000 yardas (27.000 m), prácticamente idéntico al rendimiento del 273Q desde el montaje de 100 pies (30 m) del King George V , como se había predicho. [19]
Los combates en el Mediterráneo, especialmente durante la invasión aliada de Sicilia y el continente italiano , estuvieron marcados por importantes ataques aéreos de aviones italianos y alemanes. También estuvieron marcados por el relativamente pobre rendimiento de la artillería antiaérea. Para mejorar su rendimiento, la Armada se interesó cada vez más en un radar que estuviera dedicado al trazado continuo de la ubicación de las aeronaves a corta distancia, cuando su posición relativa con respecto al barco cambiaba rápidamente. La idea era adaptarlo a todos los barcos del tamaño de un destructor y mayores para permitir que toda la fuerza de tarea operara de manera efectiva contra las aeronaves. En diciembre de 1942 se publicó un requisito formal para esta nueva función de "Indicación de objetivo", o "TI". [10]
Se habían llevado a cabo algunas pruebas contra aviones utilizando las antenas parabólicas originales del 273Q en el King George V , pero en general no fueron satisfactorias. El principal problema era que el uso de un telescopio A-scope convencional y el apuntado con la mano no permitían rastrear los objetivos de forma continua con precisión y dificultaban enormemente la búsqueda de más aviones mientras se rastreaba a otro. Una pantalla PPI, que mostraba todos los aviones alrededor del barco al mismo tiempo, supuso una gran mejora. En julio de 1943 se llevaron a cabo más pruebas utilizando una pantalla PPI en el puente del HMS Rother . [20]
El principal problema con el uso de los sistemas existentes para el seguimiento de aeronaves era que las nuevas antenas parabólicas tenían haces muy estrechos que no eran adecuados para escanear continuamente en los ángulos elevados que el rol de TI deseaba, hasta 70 grados por encima del barco. Un haz en forma de abanico como el generado por las antenas originales 271 o las nuevas 276 sería mucho más adecuado. Se desarrolló una nueva antena, Outfit AUR, que era algo más grande que la 276, con 6 pies (1,8 m) de ancho y solo 4 pulgadas (100 mm) de alto. Una instalación de este tipo, que combina la electrónica de la 277 con la antena AUR, se conocería como Tipo 293. [10]
En el caso de los buques de mayor tamaño con espacio suficiente para montar más de una antena de radar, se podían instalar tanto la AUJ parabólica como la AUR. La electrónica podía entonces cambiar de una a otra según fuera necesario. En el caso de los barcos de escolta mucho más pequeños que carecían de armas antiaéreas de largo alcance, no se necesitaba de todos modos un radar TI. Esto suponía un problema para los destructores y los cruceros pequeños ; estos buques carecían de espacio para montar tanto la AUJ para la búsqueda en superficie como el AUR para la TI, y tendrían que conformarse con uno u otro. A medida que el papel de la TI ganaba importancia, se planeó utilizar el AUR y que actuara en ambos papeles. [20] El montaje se diseñó de forma que las antenas 293 o 276 pudieran intercambiarse fácilmente. [19]
Para probar el rendimiento del sistema en la superficie, se instaló el primer Type 293X en el HMS Janus . Este se conectó a la cabina del operador a través de una guía de ondas de latón de 67 pies (20 m) de largo. [g] Esto se probó entre el 27 de agosto y el 4 de septiembre de 1943 en el área de Pentland Firth . [21]
Para el papel de alerta de superficie, Janus llevó a cabo pruebas contra el HMS Obedient que actuaba como objetivo. El 293 solo pudo detectar al Obedient a 22.000 m (24.000 yardas), una distancia en la que solo los 1,2 m (4 pies) inferiores de su casco todavía estaban por debajo del horizonte del radar. En comparación, el 273Q había demostrado la capacidad de detectar un destructor cuando solo las partes superiores de su mástil estaban por encima del horizonte, y se esperaba que el 276 proporcionara un alcance similar. Esto significaba que el 293 estaba bastante limitado en esta función secundaria. [19]
El desempeño poco satisfactorio del 293X en la superficie llevó a reevaluar la idea de montar el 293 en destructores. En ese momento, el 276 ya estaba en producción y había demostrado un desempeño mucho mejor contra aviones que el 293, aunque su desempeño disminuyó contra objetivos que volaran a más de 8000 pies de altitud, como era de esperar debido a su patrón de transmisión. [19]
Esto llevó a la decisión de volver a la antena de queso 271Q original para el 276, en lugar del diseño comprimido de ángulo más alto. Esto se mejoró con una modificación pequeña pero importante: en lugar de colocar la antena en un radomo, el sistema se protegió simplemente cubriendo la parte delantera de la antena de queso con una placa de plexiglás, como en el caso del 293. En ese momento, varios destructores habían recibido el 293 y, a partir del otoño de 1943, estos fueron reemplazados por el 276 a medida que llegaban para mantenimiento. [19]
Todas estas pruebas sugirieron que era posible un radar combinado TI/de superficie, pero la antena tendría que tener aproximadamente tres veces la ganancia de la antena AUR original. Esto condujo a otro nuevo diseño de antena, el Outfit AQR, que era más grande, con 8 pies (2,4 m) de ancho y 7,5 pulgadas (190 mm) de alto. [22] A diferencia de los diseños anteriores que usaban la conformación del reflector para producir el haz enfocado, el AQR usaba un reflector rectangular que consistía en una gran barra de metal en la parte superior e inferior del rectángulo, y cuatro barras más pequeñas que corrían paralelas a ellas formando el cuerpo del reflector. Esto significaba que tenía una carga de viento mucho menor que los diseños sólidos anteriores, por lo que su mayor tamaño no sobrecargaba el montaje. El enfoque del haz ahora lo proporcionaba la bocina de alimentación en lugar de la conformación del reflector. Esto proporcionaba una ganancia de aproximadamente 220, mucho mayor que el AUJ del 276. Cuando finalmente llegaron los AQR de producción en 1945, el AUJ se declaró obsoleto y se reemplazó por el AQR. [23]
Se estaba desarrollando una versión aún más grande del AQR, el Outfit ANS, para cruceros, pero no se instaló hasta el período de posguerra. Conocido como Tipo 293Q, era capaz de detectar cualquier aeronave a una distancia de 29 km (18 millas) a cualquier altitud desde el horizonte hasta 35.000 pies. [23]
En marzo de 1944, el 277 a bordo del portaaviones de escolta HMS Campania se utilizó en una serie de pruebas contra el avión Fairey Fulmar del barco. El Campania también llevaba el antiguo radar Tipo 281 para alerta aérea, lo que permitió a los dos hacer mediciones comparativas. Un problema con el 281 era que no ofrecía mediciones de altitud, por lo que se inició una serie de experimentos para utilizar el 281 para el seguimiento y el 277 para la determinación de la altura. Para ello, el 277 se fijó en acimut y luego se rotó manualmente a través de la elevación para maximizar la señal. Luego, el ángulo se utilizó para calcular la altitud. [17]
Como parte de estas pruebas, se prestó una atención significativa a las capacidades de detección del 277. Esto condujo a una serie de gráficos de probabilidad que demostraron que la detección era aproximadamente lineal con el alcance para un objetivo de altitud media a 2000 pies de altitud, desde el 100 por ciento a distancias inferiores a 5 millas náuticas (9,3 km; 5,8 mi) hasta aproximadamente el 80% a 10 millas náuticas (19 km; 12 mi), hasta aproximadamente cero a 40 millas náuticas (74 km; 46 mi). [24]
Como el Tipo 276 y el Tipo 293 utilizaban el mismo montaje de velocidad fija de 10 rpm, no había sido posible realizar pruebas significativas de su capacidad para detectar aeronaves. Campania centró su atención en la cuestión de la mejor velocidad de escaneo, realizando una serie de pasadas a 10 y 16 rpm, y a una variedad de velocidades mucho más lentas utilizando el control de velocidad variable. Estas revelaron que no había ningún efecto obvio en la probabilidad de detección cuando se operaba a velocidades más lentas entre 2,25 y 2,5 rpm. [25]
Se dio prioridad al 277 para los buques de mayor tamaño, en los que el aumento de rendimiento era bienvenido, mientras que el 271Q en los escoltas ya estaba funcionando adecuadamente. A finales de 1944, la Armada se enteró de los esfuerzos alemanes por incorporar el Schnorkel a su flota de submarinos. Esto llevó a que el 277 fuera prioritario para los escoltas para contrarrestar esta amenaza. [25]
En septiembre de 1944, la corbeta HMCS Copper Cliff fue equipada con el AUJ en la parte superior de su mástil de 65 pies (20 m), en lugar de la ubicación típica en el puente. Esto le dio un horizonte de radar de 9,5 millas (15,3 km). En pruebas en el estuario de Clyde y el Canal del Norte , Copper Cliff pudo detectar de manera confiable un submarino en la superficie a 11 millas (18 km) cuando solo era visible una parte de la torre de mando. Contra un Schnorkel , que tenía solo 3 pies (0,91 m) de altura, el alcance se redujo a aproximadamente 5,5 millas (8,9 km), y cuando estaba más cerca de la superficie se perdió en el desorden del radar de las olas. [25]
Aunque el 277 incorporaba muchos de los avances disponibles cuando fue diseñado en 1943, en 1944, los avances posteriores habían introducido nuevos sistemas que eran muy deseables. Entre ellos se encontraba un nuevo detector de cristal combinado con el interruptor de tubo Sutton que podía montarse directamente en la guía de ondas en lugar de necesitar un trozo de cable coaxial para conectar el interruptor a la guía de ondas. Esto eliminó la necesidad de ajustar constantemente el sistema para obtener el mejor rendimiento. Otro cambio fue pasar del estándar de principios de la guerra de frecuencia intermedia de 60 MHz a una nueva banda receptora que funcionaba a 13,5 MHz. [h] Estos cambios redujeron el ruido del sistema receptor en unos 2 dB. [26]
Además, se añadieron nuevos sistemas antiinterferencias, que consistían en una tercera etapa en el receptor de FI que podía activarse opcionalmente si se detectaban interferencias. Esto redujo el ancho de banda del receptor a 0,5 MHz, filtrando las señales de banda ancha. Se añadieron disposiciones para añadir más filtros en el futuro, si fuera necesario. [26]
Para entonces, la configuración original del equipo 271, que se había conservado en gran medida para el 277, se había ampliado repetidamente a medida que se añadían nuevas pantallas repetidoras. También había un fuerte deseo de racionalizar todas las conexiones, lo que resultó ser un problema de mantenimiento continuo. Se diseñó un nuevo conjunto de paneles de oficina de radar para incorporar todos estos cambios, lo que dio como resultado el 277P y el 293P. [26]
Las unidades de producción estarían disponibles a mediados de 1945, pero a finales de 1944 se estaba realizando un gran esfuerzo para realizar un mantenimiento importante en muchas de las principales unidades de la flota en preparación para su traslado al teatro del Pacífico. Para equipar estas unidades, se lanzó el Proyecto Bubbly como una producción de "emergencia limitada" y el acorazado HMS Anson recibió la primera unidad en marzo de 1945. Se enviaron kits de conversión para estos barcos que ya habían partido hacia el Lejano Oriente. [26]
Como los ataques aéreos contra los barcos habían sido una característica importante de la guerra del Pacífico, también existía el deseo de mejorar aún más el rendimiento del 277 y el 293. En ese momento, varios barcos habían sido equipados para el nuevo papel de "Dirección de cazas", comandando operaciones aéreas de área amplia. Para esta función, incluso el 277P tenía un alcance demasiado corto, y se diseñó un nuevo reflector de 8 pies (2,4 m) de diámetro, recortado a 6 pies (1,8 m) de ancho. Para reducir el ruido, este radar utilizó polarización vertical, que se dispersaba desde las ondas y reducía la señal reflejada. [27]
El sistema resultante, el Tipo 277Q, llegó demasiado tarde para el Proyecto Bubbly y no entró en servicio hasta la era de posguerra. En pruebas a bordo del HMS Illustrious en marzo de 1947, el 277Q proporcionó una detección confiable en la función TI hasta 85 millas (137 km) y una medición de altitud hasta 55 millas (89 km), mejoras espectaculares con respecto al 293. El sistema fue extremadamente efectivo y permaneció en servicio durante muchos años. [27]
Las operaciones en el Mediterráneo demostraron la necesidad de coordinar mejor las operaciones de los aviones de combate para contraatacar con éxito a las flotas aéreas alemana e italiana. En 1942, se llevaron a cabo algunos experimentos equipando una pantalla PPI con un skiatron para producir una pantalla de larga duración similar a un mapa para el Tipo 281. La pantalla resultó exitosa, pero el 281 carecía de resolución y estaba sujeto a fuertes detonaciones de cualquier tierra cercana que inundara la pantalla. [27]
Las pruebas del 277T a finales de 1942 fueron extremadamente prometedoras y, más tarde ese año, se emitió un Requisito del Estado Mayor para un radar de dirección de caza dedicado, o FD. El diseño tenía que ser capaz de detectar cualquier aeronave por encima de un alcance de 35.000 pies a 80 millas (130 km) y también ofrecer detección de altura con una precisión de 1.000 pies a un alcance de 40 a 80 millas, y una precisión de 500 pies por debajo de un alcance de 40 millas. Se entendió que obtener el rendimiento requerido requeriría un sistema de antena grande, pesado y completamente estabilizado, y por lo tanto solo sería transportado por portaaviones y barcos dedicados a la dirección de caza. [28]
Los cálculos iniciales indicaban que una antena tipo queso de 3,7 m de ancho con un espacio de 430 mm entre la parte superior e inferior podría proporcionar la misma ganancia que la antena parabólica del 277. Se había estimado que el 277 tendría un alcance de 72 km contra aviones, por lo que era necesario duplicar el alcance para cumplir con el requisito. Para llenar el vacío de rendimiento, se hicieron planes para utilizar un magnetrón que funcionara a 2 MW y tuviera una longitud de pulso más larga de 5 µs, produciendo así diez veces más potencia que los sistemas existentes. [28]
Como el requisito del personal exigía la detección de altura mientras el sistema continuaba barriendo, se necesitaría un sistema de detección de altura completamente independiente. Este era un concepto relativamente nuevo, pero se desarrolló rápidamente una solución. Se instalaría una segunda antena de solo recepción sobre la antena de queso principal. Al instalar cuatro bocinas de alimentación en la guía de ondas frente al reflector, se desarrollaría un patrón de recepción con múltiples lóbulos verticales apilados. Esto requirió el desarrollo de una nueva guía de ondas con cuatro juntas giratorias. [29]
El nuevo sistema recibió el nombre de Tipo 295 y, si el equipo estaba disponible antes del nuevo magnetrón, también se especificó un Tipo 294 provisional que utilizara el magnetrón Tipo 277 existente. En 1944, estaba claro que el sistema de medición de altura no funcionaba como se esperaba, lo que puso en suspenso ambos planes. También estaba claro que el magnetrón de 2 MW no estaría disponible a tiempo para equipar al HMS Eagle , que entonces estaba en construcción en Harland and Wolff . [30]
Como ambos diseños dependían del altímetro multilobular, y ese concepto parecía inviable, la Armada emitió nuevos requisitos para utilizar magnetrones Tipo 277 en radares PPI y altímetro independientes. Estos se convirtieron en los Tipo 980 y 291, respectivamente. Estos también resultaron problemáticos y finalmente entraron en servicio como Tipo 982 y Tipo 983. [31]
Las unidades de la Armada lideraron el desarrollo de radares de gran tamaño basados en magnetrones durante todo el período de guerra, superando los avances realizados por la Fuerza Aérea y el Ejército. Por esta razón, muchos radares terrestres de finales de la guerra utilizados por ambas fuerzas eran versiones de equipos de la Armada que necesitaban pocos cambios. Esto fue así en el caso del Tipo 277, que formó la base de varios sistemas de radar terrestres. [32]
Cuando las pruebas del 277T empezaron a dar resultados excelentes, el ejército británico lo adoptó, casi sin cambios, como Radar, Coast Defence, Number 1, Mark VI, o CD No. 1 Mk. VI para abreviar. Los radares CD se utilizaban para buscar barcos en el Canal de la Mancha y para esta función tenían que ser capaces de escanear cerca de la superficie. Los primeros equipos CD se basaban en la electrónica común de 1,5 m ampliamente utilizada tanto por el ejército como por la RAF, pero tenían una precisión relativamente baja. Habían pasado al 271P como Mark IV y al 271 como Mark V, y ahora adoptaron el 277T como Mark VI. Con el cambio al 277, la precisión era suficiente para detectar a los E-boats individuales cuando salían de la costa francesa. [33] [i]
Cuando el Ejército introdujo sus primeros radares de defensa costera, el Ministerio del Aire tomó varios de ellos y los colocó en torres altas para que pudieran detectar aeronaves que volaban a baja altura. Estas instalaciones se convirtieron en los sistemas Chain Home Low , capaces de detectar aeronaves a una distancia de hasta 500 pies que permitían organizar intercepciones. Se les dio el nombre oficial de AMES Tipo 2, aunque este nombre rara vez se usó en la práctica. [34]
Cuando el Ejército trasladó el CD al 271P, la RAF hizo lo mismo, refiriéndose a ellos oficialmente como AMES Tipo 30, y a una serie de estos sistemas se les asignaron diferentes números de tipo en función de las diferencias en sus sistemas de montaje. Cuando el 271P dio paso al 271Q, los nuevos sistemas se desplegaron bajo el nombre de Tipo 40, y a su vez se convirtieron en Tipo 50 cuando se trasladaron al 277. Los sistemas se denominaron genéricamente Chain Home Extra Low (CHEL). [34]
El AMES Tipo 50 era esencialmente idéntico al 277T, y utilizaba un reflector de queso que se había utilizado en el prototipo. El Tipo 52 pasó a utilizar reflectores parabólicos para obtener un rendimiento adicional. Esto produjo una serie de diseños con reflectores de 10 pies (3,0 m) de diámetro, los Tipos 52 a 56, que se diferenciaban únicamente en su sistema de montaje. Para confundir las cosas, cualquiera de ellos puede denominarse CHEL. [34]
CHEL y CD eran a menudo el mismo sistema, simplemente dos nombres para la misma instalación dependiendo de quién se refería a ella, el Ejército o la Fuerza Aérea. [34] [35] Para confundir aún más las cosas, si el radar estaba ubicado cerca de un sitio de artillería costera , el Ejército se refería a él como Radar, Artillería Costera o CA para abreviar. [36]
En 1941, la Real Fuerza Aérea (RAF) comenzó a introducir un nuevo sistema de radar terrestre conocido como AMES Tipo 7. En servicio, se hizo evidente que la precisión del sistema de conmutación de lóbulos del Tipo 7 para la medición de la altura no era óptima, y su uso también requería que la potencia del transmisor se dividiera a la mitad y, por lo tanto, se redujera el alcance cuando se utilizaba. Se desarrolló un requisito para un buscador de altura dedicado, y esto surgió como el AMES Tipo 13, que a veces se conocía como "Centimetric Height" o "CMH". [35] Como los experimentos con el 277T estaban demostrando ser muy exitosos, se tomó la decisión de utilizarlo como base para el Tipo 13. [37] [38]
La principal diferencia entre el Tipo 13 y el 277 era la antena. Para la función de búsqueda de altura, el objetivo es tener un haz que sea estrecho verticalmente y ancho horizontalmente, lo opuesto a lo que se desea para una pantalla PPI. Esto se puede lograr fácilmente utilizando una antena tipo queso, rotada de modo que el eje largo esté vertical. El Tipo 13 utilizó un enorme queso de 20 pies (6,1 m) de alto por 18 pulgadas (460 mm) de ancho. El sistema era tan grande que era estructuralmente inestable, por lo que se construyó como dos unidades conectadas una al lado de la otra, alimentadas desde una guía de ondas con dos bocinas de alimentación, una para cada lado. [39]
Cuando el Tipo 13 estaba empezando a entrar en producción, la RAF estaba discutiendo sobre la introducción del sistema Window para bloquear los radares alemanes. El Mando de Cazas de la RAF pensó que los alemanes fabricarían rápidamente su propio Window y lo utilizarían contra los radares de 1,5 m de la RAF, como el Tipo 7. En respuesta, la producción del Tipo 13 se redirigió al Tipo 14, que era esencialmente un Tipo 13 girado de lado, volviendo a una disposición horizontal como el CD y los CHEL. Esto le permitía escanear el horizonte en lugar de hacia arriba y hacia abajo, produciendo una pantalla PPI. [38]
Cuando la atención se centró nuevamente en el Tipo 13, las pruebas demostraron un rendimiento decepcionante. [40] Las unidades existentes se utilizaron como unidades PPI apagando el sistema de "cabeceo" y rotándolo manualmente para explorar el horizonte. Se realizaron varias mejoras, pero el sistema no fue verdaderamente satisfactorio hasta el Mark V, introducido después de la guerra. El Mark V utilizó una antena completamente nueva que consistía en un reflector cilíndrico hecho de tubos metálicos verticales. [39] Cuando se combinó con un Tipo 14, el sistema de dos unidades se conoció como Tipo 21. [41]
Esta descripción se basa en el modelo de producción 277, y las diferencias entre los modelos se indican según sea necesario.
El sistema de antena estándar del 277 consistía en una antena parabólica de malla de alambre de 1,4 m de diámetro. La señal se enviaba hacia y desde la antena utilizando una guía de ondas que abarcaba el diámetro de la antena y que corría verticalmente por el frente. Esto permitía montarla firmemente en la parte superior e inferior del propio reflector, en lugar de necesitar una estructura de soporte separada. [15] El sistema tenía una ganancia general de 800, aunque la antena posterior utilizada en el 277Q la aumentó a 1750 y la antena de queso más pequeña del 276 la redujo a 180. [42]
El conjunto se montó en una horquilla que se conectaba al reflector en los extremos izquierdo y derecho. El motor de accionamiento para la estabilización vertical estaba en el brazo izquierdo de la horquilla, visto desde el frente. Una junta giratoria para la guía de ondas se ubicaba en el lado derecho, y la señal se enviaba desde esta ubicación a la guía de ondas principal y a la bocina de alimentación con un tramo corto de tubería que iba desde la junta hasta la parte superior del reflector. El otro lado de la junta conducía a una guía de ondas que atravesaba la horquilla hasta la parte inferior del soporte, donde una segunda junta giratoria conducía a la cabina del radar. [15]
La electrónica del 277 era de última generación para 1944, habiéndose introducido varios sistemas nuevos para mejorar el rendimiento con respecto al 271. En particular, los cristales detectores fabricados en EE. UU. mejoraron el ruido del receptor a 14 a 16 dB, mientras que el 271 era aproximadamente 2 dB más alto. [42]
Todo el sistema de equipamiento estaba empaquetado de forma similar a los modelos 271P y Q posteriores, y consistía en un único gabinete con dos grandes cajas en la parte inferior y central, y una unidad mucho más pequeña en la parte superior. La unidad más baja era la fuente de alimentación y el sistema de formación de pulsos, con el receptor y la pantalla en el medio, y el sintonizador en la parte superior. [43]
El 277 utilizaba un indicador de posición en planta para su pantalla principal, basado en un tubo de rayos catódicos (CTR) de 230 mm (9 pulgadas) de gran tamaño (para la época). En un PPI, un generador de base de tiempo atrae el haz desde el centro del tubo hasta su circunferencia exterior en el mismo tiempo que tarda una señal de radar en viajar hasta su distancia máxima y volver. La señal de retorno amplificada controla el brillo del haz, lo que hace que los reflejos fuertes produzcan un "parpadeo" en la pantalla. [43]
A medida que la antena giraba, un sistema mecánico hacía girar la pantalla a la misma velocidad, con referencia al norte magnético . Esto significaba que los reflejos en determinados ángulos con respecto al barco aparecían en esa posición en la pantalla, en relación con el norte. Como el haz tenía un ancho finito, los "blips" resultantes eran arcos cortos, no puntos individuales. Debido a la sincronización del movimiento del haz, la distancia del blip desde el centro de la pantalla revelaba el alcance del objetivo. [43]