Гобой (навигация)

Иллюстрация гобоя. Две радиолокационные станции отслеживают полет самолета. Южная станция — «Кот», генерирующая импульсы, дуга которых определяется расстоянием от станции до цели. Самолет будет лететь по дуге от стартовой точки в десяти минутах полета от цели. При приближении к пересечению с дугой станции Маус самолет получает сигнал о подготовке к сбросу бомбы. Когда самолет достигает точки пересечения двух дуг, станция «Маус» передает сигнал о сбросе бомб.

Гобой — британская система прицеливания бомб, разработанная для того, чтобы их самолеты могли точно бомбить цели в любую погоду, днем ​​и ночью. Гобой сочетает радиолокационное слежение с радиотранспондера технологией . Для слежения за самолетом в системе наведения использовались две хорошо разнесенные радиолокационные станции. Перед миссией были созданы два круга, по одному вокруг каждой станции, так, чтобы они пересекались в точке сброса бомбы. Операторы использовали радары с помощью транспондеров на самолете, чтобы направить бомбардировщик по одному из двух кругов и сбросить бомбы, когда они достигнут перекрестка.

Система была разработана в 1942 году Научно-исследовательским институтом телекоммуникаций в Малверне в Вустершире , работавшим в тесном сотрудничестве со 109-й эскадрильей . К декабрю 1942 года действующая система была разработана. Первое крупное использование гобоя произошло в марте 1943 года, когда система была использована для обозначения завода Круппа во время нападения на Эссен . В течение месяца система с большим успехом использовалась для обозначения целей главных сил против немецкого промышленного центра Рура и для атак на Кельн . До ноября 1943 года гобой с успехом использовался против целей в радиусе 250 миль.

В декабре 1943 года бомбардировочное командование начало кампанию, которая, как надеялись, станет победной в войне, с битвой за Берлин . Берлин был за горизонтом даже для самых высоко летающих самолетов Королевских ВВС и, следовательно, за пределами досягаемости гобоя. Кампания должна была зависеть от прямой навигации и H2S . Усилия бомбардировочного командования против Берлина в течение следующих четырех месяцев не увенчались успехом. В конце марта бомбардировочное командование было направлено на службу в состав Верховного штаба для подготовки к вторжению в оккупированную Европу . Эти миссии на север Франции позволили Гобою еще раз продемонстрировать свою ценность в точной доставке маркеров или бомб, независимо от погоды или видимости цели.

Ни H2S, ни Gee-H не могли обеспечить точность гобоя. По управлению отдельными самолетами гобой использовался как для наведения маркерной авиации Главных сил, так и для бомбардировочной авиации, производящей прицельные бомбардировки особо важных целей. Это была, безусловно, самая точная система бомбардировки, использовавшаяся во время войны.

История

Предыстория

Чтобы точно определить ваше местоположение относительно объектов на земле, вам нужны две точки данных; два угла (как в триангуляции ), два расстояния ( трилатерация ) или угол и расстояние ( VOR/DME ). Использование радио для обеспечения некоторых или всех этих измерений было областью постоянного развития, ведущей к началу войны. Немцы впервые использовали этот подход, создав такие оперативные системы, как луч Лоренца и X-Gerät , которые использовали два узких сигнала, похожих на лучи, которые пересекались в точке неба для указания цели с помощью триангуляции. Позже, во время The Blitz , немцы представили Y-Gerät , который сочетал в себе один луч Лоренца с измерением расстояния на основе транспондера для определения местоположения. Проблема всех этих систем заключалась в том, что они не давали никакой информации, кроме как в пределах своего узкого луча, и были бесполезны для навигации общего назначения.

ВВС Великобритании Более полезная система была введена в систему Gee , которая использовала два синхронизированных сигнала, которые позволяли штурману бомбардировщика определять их местоположение с помощью трилатерации. Его можно было использовать где угодно в пределах прямой видимости передающих станций в Великобритании, и он обычно обеспечивал приемлемый сигнал на расстоянии до 500 километров (310 миль), в зависимости от высоты полета самолета. Ну и дела считывались на дисплее осциллографа диаметром около 3 дюймов (76 мм), что ограничивало точность измерения времени. В результате точность Джи составляла порядка километров, что было чрезвычайно полезно для навигации и бомбардировки территории, но не обеспечивало точности, необходимой для точечной бомбардировки.

Поскольку точность Джи во многом зависела от механического размера индикаторного блока, точность можно было повысить, используя дисплей большего размера. Однако на заре появления электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) такие дисплеи были чрезвычайно дорогими и очень длинными, что делало их непригодными для установки на большое количество самолетов бомбардировочного командования.

Первоначальное предложение

Идея перевернуть расположение дисплея, чтобы дисплей мог находиться на земле, а передатчик на самолете, была очевидна. Впервые он был предложен Алеком Ривзом из Standard Telephones and Cables в 1940 году, а затем официально представлен с помощью Фрэнсиса Джонса весной 1941 года.

Основная идея заключалась бы в том, чтобы иметь две наземные станции, которые периодически отправляли бы сигналы на одинаковых, но разных частотах. На самолете были транспондеры , по одному на каждый сигнал, которые ретранслировали сигналы после приема. Рассчитывая общее время прохождения туда и обратно от передачи до приема, а затем разделив его на удвоенную скорость света (сигнал доходит до самолета и обратно), можно определить расстояние до самолета. По сути, это было идентично радару , за исключением того, что транспондер значительно усиливал сигналы на обратном пути, что повышало точность, обеспечивая сильные, четко определенные импульсы сигнала.

Практической проблемой было использование этих измерений дальности для направления бомбардировщика к цели. В случае с Y-Gerät использовался одиночный луч, который создавал естественную траекторию полета бомбардировщика. Только дальность по этому пути нужно было измерить и передать экипажу бомбардировщика. В случае системы, использующей два измерения дальности, не было собственного пути в небе, по которому самолет мог бы следовать. Местоположение и направление можно определить, позвонив по телефону для измерения двух дальностей в комнату для построения графиков, нарисовав дуги от станций на этих измеренных расстояниях, а затем определив место пересечения. Однако на это потребовалось время, в течение которого самолет двигался, что делало его слишком медленным, чтобы обеспечить желаемую точность.

Гобой нашел простое решение этой проблемы. Перед миссией был определен путь, который представлял собой дугу круга, радиус которого проходил через цель, измеренный от одной из двух станций. Эта станция получила название «Кошка». Затем самолет будет использовать традиционные методы навигации, счисление пути или гравитацию, если он был оборудован, чтобы расположиться на некотором расстоянии к северу или югу от цели в точке рядом с этой линией. Затем они начинали лететь к цели, после чего оператор Cat вносил поправки, чтобы самолет летел ближе или дальше от станции до тех пор, пока он не летел точно на правильном расстоянии, чтобы удерживать его на круге.

Станция Cat продолжала удерживать самолет на этом точном расстоянии, пока он летел к цели, заставляя самолет лететь по заранее определенной дуге. Вторая станция под кодовым названием «Маус» перед миссией также рассчитала дальность до цели. Когда бомбардировщик приближался к заданному диапазону, они сначала подавали сигнал «Внимание», чтобы приказать наводчику бомбы начать разбег, а затем в нужный момент подавался второй сигнал о сбросе бомбы. Используя этот метод, двум станциям не нужно было сравнивать измерения или выполнять какую-либо тригонометрию для определения фактического местоположения в космосе: обе станции выполняли простые измерения дальности прямо со своего экрана и отправляли свои отдельные поправки на самолет.

На практике дальность не передавалась в самолет голосом. Вместо этого генератор тонов производил точки или тире азбуки Морзе под контролем операторов. Это было похоже на балочные системы типа Lorenz, которые британские летные экипажи уже использовали в качестве средства слепой посадки в довоенный период. Если самолет находился слишком близко к станции, оператор включал точечный сигнал, а когда они находились слишком далеко — тире. Их можно было смешать, чтобы по мере приближения к правильному диапазону точки заполняли промежутки между тире и формировали устойчивый тон.

Периодически сигнал подавался для отправки буквы, указывающей, насколько далеко они находились от правильного диапазона: X указывает на 20 миль (32 км), Y - на 10 миль (16 км), а Z - на 5 миль (8,0 км). Аналогичным образом, станция «Маус» отправила серию клавишных сигналов, указывающих на заход на посадку, S, чтобы указать на начало захода на посадку, а затем A, B, C и D по мере приближения самолета.

Разработка и тестирование

В левой части изображения показана навигационная консоль гобоя. Два ЭЛТ, одни из крупнейших, построенных в то время, использовались для грубого и точного измерения расстояний. Эта диспетчерская встроена в хижину Ниссена (или что-то подобное), что может указывать на то, что это одна из мобильных станций, перенесенных в континентальную Европу после Дня Д.

Однако при таком подходе были некоторые очевидные проблемы. Одним из наиболее очевидных является то, что любая наземная станция может отслеживать только один самолет одновременно, в то время как в Джи любой бомбардировщик мог принимать сигналы из Великобритании и выполнять необходимые расчеты. Это не сразу исключило ее как полезную систему; Y-Gerät имел такое же ограничение, поэтому его использовали для обозначения цели, управляя одним самолетом под управлением и сбрасывая сигнальные ракеты для падения следующего самолета. Британцы приняли такое же решение.

Еще более тревожным было то, что самолету-бомбардировщику придется лететь прямо и ровно по слегка извилистой траектории, в то время как наземная станция контролировала его дальность полета по направлению к цели. В это время самолет будет открыт для атаки, что некоторые сочтут почти самоубийственным. Наконец, британцам без труда удалось подавить немецкую систему Y-Gerät еще до того, как она получила широкое распространение. Не было никаких оснований ожидать, что немцы не сделают то же самое с гобоем, как только обнаружат сигналы.

Несмотря на широко распространенное сопротивление использованию гобоя, А. П. Роу приказал начать разработку. Разработка началась как на длине волны 1,5 м, используемой большинством ранних радиолокационных систем Великобритании, так и на новой «модной» волне. 10 см, Длина волны микроволнового излучения обеспечиваемая резонатором магнетрона . Последние не только обеспечивали бы более высокую точность, но и были бы в значительной степени невосприимчивы к помехам, если бы немцы не разработали свои собственные мощные микроволновые устройства. Это произошло только в самые последние дни войны.

Две станции были установлены как можно дальше на восток: одна в Дувре ( Уолмер ) и вторая в Кромере ( ВВС Тримингем ). В любой миссии одна из станций будет «Кот», а другая — «Мышь». В ходе первых испытаний в сентябре 1941 года самолет, летевший по дуге в 130 километрах (81 миль) от Дувра, продемонстрировал точность 50 метров (160 футов), что лучше, чем любой метод бомбардировки, использовавшийся в то время. Точность бомб была не такой высокой, поскольку сами бомбы не были идентичными и имели несколько разные траектории. Во время демонстрации для высокопоставленных чиновников 2 июля 1942 года система продемонстрировала реальную точность 65 метров (213 футов). Напротив, даже при использовании современных визуальных бомбовых прицелов, таких как « Норден» , средняя точность в 1942 году составляла порядка 1500 ярдов (1400 м).

Впервые гобой был использован в экспериментальных операциях тяжелыми бомбардировщиками «Шорт Стирлинг» в декабре 1941 года, атаковавшими Брест . Эти самолеты имели относительно ограниченный практический потолок и ограничивались атаками на коротких дистанциях, сохраняя при этом прямую видимость на Великобританию.

В то время в бомбардировочном командовании велись большие дебаты по поводу использования «следопытов», специализированных самолетов и экипажей, которые находили цели и использовали сигнальные ракеты для обозначения их для атаки. Тот же метод впервые был использован во время блиц-налета немцами, в частности, специалистом Kampfgruppe 100 , но его эффективность была серьезно снижена из-за британских усилий по созданию помех . Тем не менее, эта концепция имела достаточную поддержку, поэтому был организован небольшой отряд «Москитов», который действовал в качестве следопытов, используя обычное оптическое прицеливание. На практике это оказалось разочаровывающим, обеспечив лишь небольшое улучшение точности.

Но «Москиты» были также единственными самолетами, способными летать на высотах, на которых сигналы гобоя могли быть приняты над Германией. На совещании летом 1942 года было решено, что следопыты «Москиты» будут оснащены гобоем. Ранее столкнувшись с сопротивлением, добавление гобоя разрушило аргументы против роли специалиста, и то, что впоследствии стало «Следопытской силой», начало формироваться, несмотря на продолжающиеся возражения.

В эксплуатацию

Первые эксперименты с гобоем в боевых условиях над Германией начались в ночь с 20 на 21 декабря 1942 года, когда небольшой отряд из шести оснащенных гобоем «Москитов» был отправлен для бомбардировки электростанции в Луттераде в Нидерландах, на границе с Германией. Три комплекта вышли из строя, но три оставшихся самолета под командованием командира эскадрильи Л.Э. Буфтона смогли приземлиться должным образом. Последующая разведывательная миссия на следующий день показала, что удалось идентифицировать девять воронок от бомб, все они сгруппированы близко друг к другу, но примерно в 2 километрах (1,2 мили) от цели. Подобные испытания с небольшим количеством самолетов «Гобоев», иногда сбрасывавших сигнальные ракеты для небольшого количества следующих за ними «Авро Ланкастеров» , проводились в течение декабря и января.

Поначалу немцы списали эти небольшие нападения на причиняющие неудобства рейды, призванные расстроить производство, отправив рабочих в бомбоубежища. Однако вскоре стало понятно, что происходит что-то очень странное; самолеты сбрасывали всего от 6 до 10 бомб, часто сквозь густую облачность, и от 80 до 90% из них поражали свои цели, обычно доменные печи или электростанции. В рамках этого процесса бомбардировщики выпустили фотовспышки , которые осветили землю под самолетом достаточно для фотографирования. 7 января 1943 года гауптман Александр Даль отметил это и предположил, что они использовали фотографии для исправления ошибок измерений новой системы бомбардировки.

Именно это и происходило. Над Великобританией гобой продемонстрировал точность порядка десятков метров, но на континенте первые испытания всегда давали худшие результаты. Но вскоре стало ясно, что у промахов была закономерность, которая, как предполагалось, была вызвана различиями в геодезических сетках, используемых на континенте. Решение этой проблемы предоставили сами немцы; перед войной они предприняли попытку откалибровать две системы с помощью серии измерений, проведенных через Ла-Манш, которые также были получены Службой артиллерийского управления Великобритании . Используя эти исправления, они смогли почти сразу устранить неточности.

К концу весны экипажи бомбардировочного командования достаточно отработали технику нанесения бомбы по маркеру, чтобы начать крупные операции. Затем Харрис начал серию рейдов, известную как « Битва за Рур» , начавшуюся с рейда на Эссен 5 марта, который дал довольно плохие результаты, несмотря на надлежащую маркировку. Следующий крупный рейд на завод Круппа в Эссене 12–13 марта был несколько более успешным, за ним последовала серия рейдов, которые привели к совершенно разным результатам. Однако к маю техника была отлажена, и серия очень крупных налетов, обычно с участием 500–800 бомбардировщиков, продемонстрировала все более успешные результаты. Среди них был рейд на Дортмунд в конце мая, в результате которого сталелитейный завод Hoesch прекратил производство, и рейд на Круппс в конце июля, который, по утверждению Геббельса, вызвал «полную остановку производства на заводе Круппс». Анализ результатов показал, что количество бомб, упавших на цели, удвоилось по сравнению с догобойной эпохой.

Немецкие

Миссии на гобое были легко узнаваемы операторами немецких радаров; самолет стартовал на некотором расстоянии к северу или югу от цели, а затем приближался к ней по дугообразной траектории, которую они называли « Бумеранг ». Хотя операторы быстро освоились с этими самолетами, реально организовать перехват высоколетных и скоростных самолетов оказалось крайне сложно.

На расшифровку работы системы немцам понадобилось более года под руководством инженера Х. Виддры, обнаружившего в 1940 году британскую « Пип-писк » систему идентификации свой-чужой [IFF]. Первая попытка глушения Гобой произошел в конце августа 1943 года во время нападения на сталелитейный завод Бохумер Ферейн в Эссене. Система, установленная на станции слежения Майбаум в Кеттвиге, транслировала ложные сигналы точек и тире в диапазоне 1,5 м, надеясь лишить пилота возможности определить, находятся ли они в правильном положении. Это была та же самая техника, которую британцы использовали против немецких систем во время Блица.

Немцы не знали, что система Гобоя уже перешла на СВЧ-частоту 10 см (3 ГГц) Oboe Mk. II, но британцы продолжали транслировать старые сигналы в качестве уловки. Неспособность заглушить гобой оставалась загадкой до июля 1944 года, когда старый сигнал был неправильно настроен для обозначения одной цели, в то время как следопыт идеально отмечал другую. Немцы быстро догадались, что используется другой сигнал или система. Немцы были хорошо знакомы с британскими СВЧ-системами в диапазоне 10 см, но в апреле 1944 года ВВС Великобритании уже представили Oboe Mk. III, который сопротивлялся усилиям Германии по глушению. Мк. III также позволял до четырех самолетов использовать набор частот (станций) и допускал разные стили захода на посадку, а не только по дуге.

Использование

К этому моменту битва за Рур уже давно закончилась, и большая часть бомбардировок британских ВВС была сосредоточена на целях, которые находились слишком далеко в Германии, чтобы их мог видеть Гобой. H2S взял на себя главную роль в эту эпоху. Вторжения в день Д и последующий прорыв позволили решить эту проблему путем создания новых станций гобоя на континенте.

В конце войны гобой использовался для доставки продовольствия голландцам, все еще оказавшимся под немецкой оккупацией, в рамках операции «Манна» . Точки сброса были согласованы с голландским Сопротивлением , и канистры с едой сбрасывались в пределах примерно 30 м (98 футов) от точки прицеливания с помощью гобоя.

Технические подробности

Гобой использовал две станции в хорошо разделенных местах в Англии для передачи сигнала бомбардировщику Pathfinder с Mosquito радиотранспондером. Транспондер повторно передал сигналы, которые затем были приняты двумя станциями. Время прохождения каждого сигнала туда и обратно определяло расстояние до бомбардировщика.

Каждая станция гобоя использовала радиолокацию для определения круга определенного радиуса. Пересечение двух кругов определило цель. «Москит» пролетел по окружности, определенной одной станцией, известной как «Кот», и сбросил свой груз (либо бомбы, либо сигнальные ракеты, в зависимости от миссии), когда достиг пересечения с кругом, определенным другой станцией. известный как «Мышь». На юге Англии существовала сеть станций гобоя, и любая из станций могла работать как кошка или мышь.

Гобой Mark I был создан на основе технологии Chain Home Low и работает на верхних УКВ частотах 200 МГц (1,5 метра). Две станции излучали серию импульсов со скоростью около 133 в секунду. Ширина импульса могла быть короткой или длинной, чтобы самолет воспринимал ее как точку или тире азбуки Морзе . Станция Cat посылала непрерывные точки, если самолет находился слишком близко, и непрерывные тире, если самолет находился слишком далеко, и на их основе пилот мог корректировать курс. (Немцы использовали аналогичный метод с Кникебайном .)

Также можно было отправлять различные письма Морзе; например, чтобы уведомить экипаж о том, что их «Москит» находится в пределах досягаемости цели. Станция «Маус» отправила пять точек и тире, обозначающих сброс бомбы. Станция «Маус» включала в себя компьютер бомбового прицела, известный как «Micestro», для определения правильного времени сброса; не было особой логики носить бомбовый прицел на «Моските», когда он находился под управлением наземной станции.

Хотя гобой был испытан в Эссене в январе 1943 года, гобой редко использовался на «крупных промышленных предприятиях», например, в Рурской области . Основная идея гобоя пришла от Алека Ривза из Standard Telephones and Cables Ltd и была реализована в партнерстве с Фрэнком Джонсом из Исследовательского института телекоммуникаций (TRE); Также в команду входил доктор Денис Стопс, который позже стал ведущим физиком Университетского колледжа Лондона. Роль Дениса Стопса в разработке гобоя была настолько секретной, что его призвали в эскадрилью следопытов британских ВВС в качестве командира звена для выполнения своей работы. Его роль заключалась в основном в разработке систем самолета в сочетании с наземными радиолокационными системами. Система работала, используя триангуляцию для точного определения цели. Доктор Стопс однажды сказал, что одним из неожиданных последствий этой системы было то, что немцы часто не знали, что планируют бомбить британцы.

Подобные системы

Немцы импровизировали систему, концептуально похожую на гобой, под кодовым названием «Эгон » для бомбардировок Восточного фронта в ограниченных масштабах. В нем использовались две модифицированные Фрейи , которые играли роли Кота и Мыши; эти два комплекта Freya Egon были расположены на расстоянии примерно 93 миль (150 км) друг от друга, и для ответа на них самолет имел двухканальную систему опознавания. Директор каждой станции по радио передавал пилоту указания по корректировке курса. Хотя немцы приложили значительные усилия к созданию других электронных навигационных систем, они так и не развили эту концепцию дальше.

У гобоя было одно серьезное ограничение: его мог использовать только один самолет одновременно. Для решения этой проблемы британцы придумали новую схему наведения с использованием тех же элементов, но с установкой передатчика в самолете и размещением транспондеров на наземных станциях. Две станции могли использовать более одного самолета, поскольку в синхронизацию импульсного выхода передатчика каждого самолета был добавлен случайный шум. Приемное устройство самолета могло сопоставлять свою уникальную схему импульсов с той, которую отправляют транспондеры. Каждый цикл приема-ответа занимал у транспондера 100 микросекунд , что позволяло ему обрабатывать максимум 10 000 запросов в секунду и делало «столкновения» маловероятными. Практический предел составлял около 80 самолетов под управлением двух станций одновременно. Эта новая схема получила название « GEE-H » (или «GH»).

Название «GEE-H» может сбить с толку, поскольку схема представляла собой модификацию гобоя. Название было принято потому, что система была основана на технологиях GEE, работала в том же диапазоне волн от 15 до 3,5 метров / от 20 до 85 МГц и первоначально использовала дисплей и калибратор GEE. Суффикс «H» произошел от системы, использующей двойной диапазон или принцип «H» измерения дальности от транспондеров на двух наземных станциях. Он был почти так же точен, как и сам гобой.

В популярной культуре

Гобой появляется как сюжетная линия в эпизоде ​​«Заблудшая овца» телесериала « BBC Секретная армия» , в котором рассказывается о поиске сбитого летчика, обладающего техническими знаниями о системе.

См. также

• Список оборудования радиоэлектронной борьбы времен Второй мировой войны

Ссылки

Цитаты

Библиография

• Боуман, Мартин (1997). Бомбардировщики-истребители-бомбардировщики «Москиты», 1942–45 . Оспри Аэроспейс.
• Камминг, Майкл (1998). Лучевые бомбардировщики: Тайная война 109-й эскадрильи . Саттон Паб.
• Хекс, Карл (1990). Бомбардировки 1939-45 годов: воздушное наступление на наземные цели во Второй мировой войне . Лондон: Хейл.
• Джонс, Р.В. (2017). Волшебная война: Британская научная разведка 1939-1945 гг . Брэттлборо, Вермонт: Echo Point Books & Media, LLC.
• Левин, Алан (1992). Стратегическая бомбардировка Германии, 1940-1945 гг . Санта-Барбара: ABC-CLIO.
• Прайс, Альфред (2017). Орудия тьмы: история радиоэлектронной борьбы, 1939-1945 гг . Оксфорд: Книги о ручке и мече.
• Роу, AP (1948). Одна история о радаре . Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107494794 .

Атрибуция

• В эту статью включен текст из этого источника, который находится в свободном доступе : Гебель, Грег, «10.3: OBOE / GEE-H / DECCA NAVIGATOR» , 10.0: Радионавигационные системы , www.vectorsite.net , получено 13 сентября 2004 г.

Внешние ссылки

OBOE (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 1 сентября 2019 г. , получено 24 марта 2004 г.