Легкий радиолокационный оповещатель воздушного пространства

Легкий радиолокационный оповещатель воздушного пространства

LW/AW Mark 1A, с антеннами IFF наверху
Страна происхождения	Австралия
Введено	1942 ( 1942 )
№ построено	около 250 [а]
Тип	раннее предупреждение
Частота	200 МГц
ПРФ	50 имп./с
Ширина импульса	10 мкСм
Обороты в минуту	ручное вращение
Диапазон	более 100 миль (160 км)
Азимут	360º
Власть	10 кВт Mk. I, 160–200 кВт Mark III
Другие имена	ДВ/АВ, A286Q

Light Weight Air Warning Radar ( LW/AW) — переносной радар раннего оповещения , произведенный в Австралии во время Второй мировой войны . Он был разработан Советом по научным и промышленным исследованиям (CSIRO ) для обеспечения полевых войск предупреждением о воздушном нападении на театрах военных действий в Северной Австралии и Новой Гвинее .

С 1940 года CSIR разрабатывала большую систему, известную как Air Warning, Mark I (AW.1) для стационарных установок, схожую по концепции с британской Chain Home . Первые японские воздушные атаки на Дарвин были проведены до того, как она была установлена, и прошло некоторое время, прежде чем эта более крупная установка могла быть введена в действие. Это привело к запросу в декабре 1941 года на меньшую версию, которую можно было бы держать в резерве, а затем переместить на место, если бы система AW подверглась атаке. Вскоре после этого полевые подразделения запросили переносную систему, которую можно было бы быстро доставить на передовые аэродромы. Работа над системой, которая удовлетворяла бы обе потребности, началась в CSIR летом 1942 года.

LW/AW появилась как система, предназначенная для переноски в суровых условиях, и достаточно маленькая и легкая, чтобы поместиться в Douglas DC-2 и Douglas Dakota . В остальном похожая на AW, новая конструкция антенны на основе британской Chain Home Low обеспечивала желаемый диапазон в прочной многоблочной решетке, которую можно было легко собрать в полевых условиях. Прототип поступил на испытания в сентябре 1942 года, а первые две серийные модели были перевезены в Новую Гвинею в середине октября и поступили в полную эксплуатацию 8 ноября. Mark I и слегка модифицированная Mark IA прослужили до конца войны, было произведено около 260 единиц.

Mark II имел большую кабину и модифицированную антенну для поддержки IFF Mark III , но в остальном был похож. Mark III был представлен в 1944 году, но более ранние версии были настолько успешными, что не были запущены в производство. Модификация Mk. III использовалась на кораблях как A286Q, и было выпущено около 120 экземпляров.

В начале 1939 года британское правительство пригласило группы из Канады, Австралии, Новой Зеландии и Южной Африки посетить Великобританию, чтобы ознакомиться с тогдашними секретными разработками в области радаров. ^[1] В сентябре, с началом Второй мировой войны , Радиофизическая лаборатория (RPL) Совета по научным и промышленным исследованиям начала разработку радара поверхностного поиска , известного как Береговая оборона, или SHD. SHD была похожа на собственную систему Береговой обороны Великобритании (CD), но имела переключатель, который позволял использовать одну антенну как для передачи, так и для приема, что упрощало систему по сравнению с CD с двумя антеннами. Первый SHD был установлен в Дувр-Хайтс недалеко от входа в Сиднейскую гавань . ^[2]

Поскольку внимание переключилось на угрозу воздушного нападения, система SHD была модифицирована с помощью другой схемы антенны, чтобы она могла сканировать под большими углами. Это привело к появлению радара Air Warning, или AW Mark I. Хотя это была мощная система, обнаруживающая цели размером с бомбардировщик на расстоянии 100 миль (160 км), она также была относительно большой и могла быть доставлена ​​только на корабле. Доставка системы заняла время, а сборка — еще больше. Система, предназначенная для Дарвина , который находился в зоне досягаемости японских бомбардировщиков из Новой Гвинеи , все еще готовилась, когда 19 февраля 1942 года произошла первая атака. ^[2] Дарвин подвергся повторным атакам, но все равно потребовалось еще семь недель, прежде чем первый комплект был введен в эксплуатацию. ^[3]

В декабре 1941 года командир эскадрильи А. Г. Питчер предложил Королевским австралийским военно-воздушным силам (RAAF) изготовить несколько небольших мобильных радиолокационных систем в качестве резервных в случае атаки на объекты AW. Они должны были храниться вне объекта и перемещаться в исходное местоположение AW по требованию. Для этого потребовалась бы меньшая и более мобильная система. В январе 1942 года летный офицер BFN Israel вернулся с работы с Королевскими военно-воздушными силами (RAF) в Сингапуре и подчеркнул, что существует необходимость в действительно мобильной системе, которую можно было бы использовать в полевых условиях. Israel был направлен в Сидней в качестве офицера связи по радарам между RPL и HMV , производителем. ^[2]

К лету 1942 года австралийская армия продвигалась вперед и создавала новые аэродромы. Необходимость в установках раннего оповещения на этих передовых базах была серьезной проблемой, поскольку они находились в пределах легкой досягаемости атак с нескольких японских аэродромов. Питер отправил меморандум Джону Уорледжу из NSW Railways , который возглавлял группу, производившую механические конструкции для установок AW и SHD. Питер предположил, что электроника из AW пригодна для мобильного использования, если правильно упакована, но антенная система должна быть произведена в версии, которую можно было бы доставить на эти аэродромы с помощью самолета Douglas DC-2 , который лег в основу Австралийского транспортного командования. Питер также скопировал Израиль и командира эскадрильи Митчелла, командира радиошколы в Ричмонде . ^[4]

Питер предположил, что одним из способов уменьшения размера антенны было бы удаление одного горизонтального ряда элементов. Но это уменьшило бы мощность на 1 ⁄ 3 и значительно уменьшило бы дальность. Израиль, который видел системы Chain Home Low (CHL) в Сингапуре, был осведомлен об их компоновке. Он связался с JL Pawsey, экспертом по проектированию антенн в RPL, который создал новую конструкцию из четырех рядов по восемь диполей , которая сохранила 89% исходного усиления антенны , а улучшенная электроника вернула еще 5%. Но главным преимуществом было то, что антенна теперь состояла из восьми кубов элементов 2 на 2, которые были достаточно малы для транспортировки по воздуху и могли быть соединены вместе в полевых условиях. Позже система была названа «системой антенны Worledge». ^[5]

Прототип системы был завершен в сентябре 1942 года и отправлен в Дувр-Хайтс для испытаний. ^[b] Первые два производственных блока были доставлены в Папуа-Новую Гвинею где-то в октябре. Первый был установлен в аэропорту Туфи и вступил в строй 8 ноября. Установка системы на место была сложной работой:

Оборудование было установлено и испытано на окраине Порт-Морсби , а затем переброшено через Оуэн-Стэнли ... Затем снаряжение было перемещено по суше через болота и джунгли и через неперекрытые мостами ручьи к морю. Чтобы добраться до траулера за пределами рифов, снаряжение было загружено на платформы, образованные парами местных каноэ, связанных вместе. ^[7] Траулер прибыл в гавань Макларена 30 октября 1942 года, фьорд со скалами, возвышающимися на 200 футов над уровнем моря. ^[7] Снаряжение и все припасы были подняты вручную [на вершину]. Затем его пронесли примерно на три с половиной мили к месту на мысе. ^[7]

Второе подразделение было введено в эксплуатацию на аэродроме Дободура 3 декабря. Дободура была передовой базой около аэродрома Буна , который сам был захвачен 14 декабря 1942 года. Дальнейшие подразделения продолжали прибывать на театр военных действий, и в этот момент было впервые замечено несколько проблем. Одна из них заключалась в том, что при отключении радара для обслуживания охлаждающая электроника приводила к значительной конденсации внутри системы, что, в свою очередь, приводило к развитию грибков внутри подразделений. ^[8] Проблема считалась настолько серьезной, что в конце 1942 года генерал Томас Блейми был назначен ответственным за ее решение. ^{[ требуется цитата ]} В начале 1943 года полевым подразделениям был отправлен электрический нагреватель мощностью 205 Вт, который автоматически включался при отключении электроники. Это поддерживало температуру внутри двух больших шасси оборудования. ^[8]

Другие изменения были менее значительными. Упаковка продолжала совершенствоваться в течение этого периода, и ее способность плавать при падении в воду была проверена в Сиднейской гавани и на прибое на пляже Мэнли . Еще одним изменением было увеличение высоты поворотного круга над землей, поскольку было замечено, что поток воздуха под оборудованием был слишком низким, чтобы должным образом охлаждать нижнюю часть шасси. Эти изменения были формализованы как LW/AW Mark IA . Было выпущено более 260 Mark I и Mark IA. ^[8]

В апреле 1942 года поставки американских микротрубок VT90 , которые питали передатчик, иссякли. Начались попытки использовать альтернативную конструкцию, 100TH Eimac . Они оказались способны генерировать гораздо большую выходную мощность, чем VT90 Mark I, и обеспечивали значительный выигрыш в эффективной дальности. Это было не так важно для роли LW, но слишком короткая дальность оказалась существенной проблемой для стационарных подразделений AW, которые обычно защищали большие территории, такие как города. Начались попытки заменить их новыми подразделениями, такими как AW Mark II , которые использовали четыре трубки Eimac в кольце для получения пиковой мощности 50 кВт. Это также было адаптировано с меньшей антенной, как A79 , для небольших кораблей. Первые образцы продукции прибыли в декабре 1942 года, но их оказалось трудно поддерживать в рабочем состоянии в полевых условиях. Поставки VT90 улучшились, и AW Mark II был снят с производства после того, как было произведено всего 15 штук. ^[8]

К 1943 году IFF Mark III был широко представлен в вооруженных силах США, и специальные дополнения к LW/AW были обычным явлением. Во второй половине года началась срочная работа по созданию более формального решения для соединения американских блоков опроса BL3 IFF и включения их в список стандартного оборудования. Антенны IFF были размещены поверх существующей антенной решетки. В то же время жалобы операторов на существующую тесную палатку, приводящую к плохому потоку воздуха и, как следствие, высоким температурам и влажности, привели к попытке спроектировать более крупное помещение. Эта новая система стала LW/AW Mark II . ^[9]

Один из первых отрядов Mark II был отправлен на остров Бипи в начале 1944 года в рамках кампании на островах Адмиралтейства . Он прибыл 5 апреля и был переправлен на берег на местных каноэ. Место оказалось плохим, и в мае его переместили на остров Лос-Негрос , прежде чем снова переместить на остров Манус 26 июля. Но к тому времени, как он снова заработал, его перемещали восемнадцать раз, и все же он был неработоспособен всего пять часов за девятнадцать месяцев эксплуатации. ^[9]

Примерно в то же время начала поступать усовершенствованная версия микропупа, NT99. При применении к электронике AW она позволила увеличить мощность до 150 кВт. Экспериментальная версия была введена в эксплуатацию в июле 1943 года, и она показала, что мощность была настолько велика, что пришлось модифицировать антенные фидерные линии комплекта LW/AW. Прототип получившегося LW/AW Mark III был отправлен в Лос-Негрос в феврале 1944 года. В следующем месяце Брюс Александер, работавший над конструкцией передатчика, вылетел для испытания устройства и рассказал, что как раз перед прибытием устройство подобрало самолет на высоте до 92 миль (148 км), который был невидим для Mark I. ^[9] Оказалось, что это был потерянный C-47, и для его сопровождения на аэродром были отправлены истребители. ^[10]

Хотя Mark III оказался более мощным агрегатом, он не был запущен в широкое производство из-за того, что более ранние версии работали недостаточно хорошо, а новые детали могли вызвать сложности в логистике . ^[10]

В августе 1942 года начались усилия по разработке радара перехвата с земли (GCI). GCI используется для наведения истребителей на цели и, таким образом, должен иметь более высокое разрешение, чем конструкция раннего предупреждения, которая просто должна показывать приблизительное местоположение целей. Кроме того, дисплей типа A-scope, используемый для роли EW, бесполезен для GCI, где радар должен отображать местоположение как цели, так и перехватчика одновременно. Это требует использования дисплея индикатора положения плана (PPI). С другой стороны, требования к дальности, как правило, уменьшаются, поскольку другой радар уже будет обеспечивать раннее предупреждение. ^[10]

Это привело к LW/GCI Mark I , который был сильно модифицирован по сравнению с оригинальным LW/AW. Его электроника была взята из американского SCR-602 Type 6 и новой системы поддержки антенн, которая разделяла исходные два ряда антенн по вертикали. Переключая между двумя массивами, вертикальные лепестки лучей передатчика можно было использовать для измерения высоты. Дисплей PPI был взят из радара британской береговой артиллерии № 2. Система показала плохие характеристики высоты свыше 20 000 футов (6 100 м), но все еще была достаточно полезной, чтобы американские войска разместили заказ на двадцать комплектов. ^[10]

Разработка улучшенной модели LW/GCI Mark II началась в марте 1944 года. Она модифицировала передатчик 602 для повышения надежности, добавила предусилитель на приемнике для повышения его чувствительности и изменила антенную систему для использования трех массивов из 2 на 12 диполей, которые обеспечивали как лучшее измерение высоты, так и большее угловое разрешение. Хотя улучшения были значительными, было начато лишь ограниченное производство из-за неизбежного прибытия новых устройств, работающих в микроволновом диапазоне. ^[10]

Несколько более ограниченное обновление началось в январе 1943 года, чтобы добавить определение высоты к существующим наборам LW/AW. LW/AWH Mark I по сути представлял собой две антенны Mark IA, установленные друг на друга. При подключении к одной или другой антенне лепестки диаграммы направленности смещались по вертикали и позволяли оператору вычислять высоту. Было произведено всего четыре единицы в пользу микроволновых систем. ^[10]

Когда появились микроволновые системы, им потребовались два отдельных радара, один для направления PPI и отдельные системы для определения высоты. Система весила 35 длинных тонн (36 т) по сравнению с ограничением в 2 длинных тонны (2,0 т) для операций в южной части Тихого океана. Это привело к усилиям по разработке нового легкого высотомера, использующего разработанный на месте резонаторный магнетрон, работающий на длине волны 25 см. Работа над этим LW/AWH Mark III началась в феврале 1944 года. Название было сохранено, несмотря на то, что оно было совершенно непохоже на более ранние модели. ^[11]

С окончанием войны американские радиолокационные системы, которые строились в огромных количествах, внезапно стали излишними и были распроданы по очень низким ценам. AN/TPS-1 очень быстро заменил старые устройства, такие как LW/AW, во многих войсках. Это, в свою очередь, привело к тому, что LW/AW также стали излишними и нашли применение во второстепенных ролях. Департамент гражданской авиации установил LW/AW в аэропорту Эссендон в Мельбурне , в то время самом загруженном аэропорту в Австралии. Установка оказалась бесполезной и позже была заменена радаром бывшего Королевского флота Type 276 под названием Aerodrome Control Radar. ^[12]

Заявленной целью системы было то, что ни одна отдельная часть не будет весить более 200 фунтов (91 кг). Это было относительно легко для большей части электроники и антенных систем, но было сложнее для источника питания , который состоял из генератора мощностью 5 кВт, работающего от двигателя от Ford 10. Он также был в конечном итоге разбит на части, состоящие из двигателя, генератора переменного тока и маховика, радиатора, выхлопной системы вместе с различными другими частями, основного шасси и панели управления. Только два из них в конечном итоге превысили желаемые пределы массы, двигатель в 250 фунтов и генератор переменного тока и маховик в 450. Почти в каждом случае блоки не могли быть высажены на пирс или даже на пляж, большинство требовалось выгрузить за пределами рифа, а затем доставить на берег. По этой причине все пакеты были водонепроницаемыми. ^[6]

Установка на месте началась с палатки для операций, которая использовала стальную пространственную раму, которую можно было поднять на место и затем покрыть тканью палатки. Самая верхняя часть каркаса состояла из квадратной металлической пластины, содержащей подшипник. Антенная опора состояла из поворотного стола, который стоял на полу палатки и имел мачту, выступающую вверх и через подшипник наверху. Затем антенна была надстроена на этой мачте. Конструкция опоры антенны состояла из восьми отдельных стальных каркасов, которые выглядели как строительные леса и были собраны в двухэтажную, четырехэтажную конструкцию. Было две разные конструкции опор, одна из которых была толще и образовывала внутреннюю часть и соединялась с мачтой, а более тонкая часть образовывала внешние «крылья». После сборки каркас был примерно линзовидным, толстым в центре и тонким по бокам. Затем четыре элемента дипольной антенны были соединены с лицевой стороной каждой опоры и соединены вместе в центре с помощью двухпроводного кабеля 330 Ом . Это создало восьмиэтажную, четырехэтажную решетку. ^[13]

Электроника была упакована в два больших шасси, размещенных по одному с каждой стороны мачты. Вся секция оборудования вращалась вместе на поворотном столе вместе с двумя креслами оператора, чтобы повернуть антенну для поиска. ^[14] Шкаф справа, если смотреть со стороны оператора, вмещал радиоприемники и дисплеи на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) и был главной станцией оператора. Шкаф слева содержал передатчик и другое радиооборудование. Оператор на этой станции был в первую очередь занят вращением антенны с помощью большого маховика на мачте. ^[12]

Mark IA отличался только деталями, добавляя антенны IFF сверху. Это состояло из передающей антенны, установленной непосредственно поверх существующей антенны. Она была похожа по размеру и форме на любую отдельную рамку от основной антенны. Над ней находился гораздо меньший приемник, а также горизонтальная квадратная металлическая сетка, которая не позволяла сигналам от антенн ниже быть видимыми в приемнике. Mark III в остальном был идентичен, отличаясь только электроникой в ​​шкафах. ^[13] Версии GCI отличались в основном добавлением новой треугольной рамки между двумя рядами, поднимая верхние два ряда диполей выше в воздух. ^[14]

В полевых условиях системы GCI показали наличие множества проблем, и версии Mark II заменили оригинальную палатку на фанерную хижину, которая вращалась вместе с антеннами. Затем вся сборка была установлена ​​на большой четырехногой стальной наземной опоре, похожей на системы, используемые для поддержки больших зенитных артиллерийских орудий. ^[15]

Оригинальные наборы использовались только для раннего оповещения. Операторы должны были размахивать антенной вперед и назад по вероятным маршрутам подхода и следить за эхо-сигналами, которые появлялись на ЭЛТ диаметром 5 дюймов (130 мм). Это было организовано так же, как в Chain Home, в стиле A-scope , со шкалой вверху и отметками, отклоняющими луч вниз. Оператор мог считывать расстояние до цели, сравнивая местоположение отметки со шкалой над ней. Шкала была откалибрована до 80 миль (130 км), ^[15] хотя при хороших условиях было обычным видеть возвраты и за ее пределами, а иногда достигались дальности до 150 миль (240 км). ^[6]

В блоках GCI был добавлен второй ЭЛТ, работающий в качестве дисплея PPI. Он использовал сельсины, подключенные к антенной мачте, которые физически вращали отклоняющие катушки ЭЛТ так, что линия на дисплее поворачивалась на тот же угол, что и антенна. Тот же генератор временной развертки использовался в качестве прицела A, но был настроен так, чтобы создаваемая им линия покрывала только половину дисплея и была перемещена так, чтобы она начиналась от центра и вытягивалась наружу. В сочетании с регулировкой угла это создало классический тип радиолокационного дисплея «скользящей линии» с отметками, появляющимися в виде точек на заданном расстоянии и под заданным углом от станции. Поскольку и цель, и атакующие истребители были видны одновременно, оператор мог легко направлять истребители к целям. ^[14] Первоначальный прицел A теперь служил в первую очередь как система определения высоты, отображая отраженные сигналы от двух антенных решеток одновременно, в результате чего для каждой цели появлялись две отметки. Расстояние между ними давало меру угла над горизонтом. ^[15]

• Бритон, Дж. Н. (1947). «Легкий радиолокатор воздушного оповещения». Журнал Института инженеров Австралии . 19 : 121–132 .
• Миннетт, Гарри (декабрь 1998 г.). «Легкий воздушный радар оповещения». Исторические записи австралийской науки . 12 (4): 457– 467. doi :10.1071/HR9991240457.
• Боуэн, Эдвард Джордж (1954). Учебник по радару . Cambridge University Press.
• «Эксперименты с радаром — легкий радар предупреждения об опасности». Историческое общество гражданской авиации и Музей воздушных трасс .
• "Эпилог: Неудача Дарвина в радаре 1942" (PDF) . Национальная радиоастрономическая обсерватория .