МКФ Марк III

Антенну IFF Mark III можно увидеть простирающейся вниз в нижней части крыла Spitfire Mk IXE, слева от члена экипажа, сидящего сверху. Вертикальная ориентация антенны Mark III сделала ее всенаправленной, что является большим шагом вперед по сравнению с предыдущими версиями, в которых использовались горизонтальные антенны.

IFF Mark III , также известная как ARI.5025 в Великобритании или SCR.595 в США, была (IFF) союзных войск стандартной системой идентификации «свой-чужой» с 1943 года и вплоть до окончания Второй мировой войны . Он широко использовался самолетами, кораблями и подводными лодками, а также в различных модификациях для второстепенных целей, таких как поиск и спасение . также было поставлено 500 единиц в Советский Союз Во время войны .

Mark III заменил более ранний Mark II, находившийся на вооружении с 1940 года. Mark II имел антенну, которая принимала сигналы от радиолокационных систем, усиливала их и возвращала. Это привело к тому, что точка на дисплее радара стала больше, указывая на наличие дружественного самолета. Поскольку в середине войны количество радиолокационных систем на разных частотах увеличивалось, количество моделей Mark II должно было увеличиваться. Самолеты никогда не могли быть уверены, что их система IFF отреагирует на сигналы радаров, над которыми они летали.

Фредди Уильямс предложил использовать единую отдельную частоту для IFF еще в 1940 году, но в то время проблема не стала острой. Внедрение микроволновых радаров на основе магнетрона с резонатором стало основным стимулом для принятия этого решения, поскольку Mark II нельзя было легко адаптировать для работы на этих частотах. В 1942 году для этой роли был выбран новый диапазон частот от 157 до 187 МГц, чуть ниже большинства УКВ- радаров. Единственным недостатком этой конструкции является то, что сам радар больше не подавал сигнал запуска для транспондера, поэтому на радиолокационных станциях требовались отдельные передатчик и приемник.

Mark III начал заменять Mark II в 1942 и 1943 годах, в довольно длительный период перехода. Он также использовался в качестве основы для нескольких других транспондерных систем, таких как Walter и Rebecca/Eureka , которые позволяли соответствующим образом оборудованным самолетам наводиться на наземные объекты. Они нашли применение для высадки десантников и припасов в Европе, обнаружения сбитых самолетов и других целей. Было опробовано несколько новых разработок IFF, но ни одна из них не давала достаточных преимуществ, чтобы оправдать переход. Mark III был заменен IFF Mark X в течение длительного времени, начиная с 1952 года.

История

МКФ Марк I и II

Карта системы Chain Home в 1939 году

Основная статья: МКФ Марк II

IFF Mark I была первой системой IFF, которая использовалась в экспериментальных целях: в 1939 году было установлено небольшое количество устройств. Mark I была простой системой, которая прослушивала сигналы в 5-метровом диапазоне, используемом радарами Chain Home , и отвечала отправкой короткого импульс той же частоты. На станции Chain Home этот сигнал будет принят немного позже отражения собственного радиовещательного сигнала станции и будет более мощным. В результате пятно самолета на дисплее радара увеличилось и растянулось. Такой же сигнал возникал бы, если бы радар отслеживал группу целей в строю, поэтому у транспондера также был моторизованный переключатель, который включал и выключал сигнал, заставляя колебаться сигнал на дисплее Chain Home. Mark I использовался только в экспериментальных целях, всего было выпущено около 50 комплектов.

Проблема с Mark I заключалась в том, что он работал только на частоте Chain Home 23 МГц. К 1939 году уже было представлено несколько других радаров, работавших на разных частотах, в частности, на частоте 75 МГц, используемой GL Mk. I и радар 43 МГц, используемый флота Королевского радаром Тип 79 . Чтобы решить эту проблему, в октябре 1939 года началась разработка IFF Mark II, а первые экземпляры были доступны в начале 1940 года. При этом использовалась сложная механическая система для выбора одного из нескольких отдельных радиотюнеров и сканирования полосы частот каждого из них, гарантируя, что он сможет услышать радиолокационный сигнал от любой из работающих систем в какой-то момент 10-секундного цикла. Mark II была первой системой, развернутой в оперативном порядке. и получил широкое распространение к концу 1940 года.

Даже во время развертывания Mark II было ясно, что количество вводимых радаров вскоре станет проблемой даже для этой системы. В 1940 году Фредди Уильямс предложил, чтобы системы IFF работали в своем собственном диапазоне частот, а не пытались прослушивать все возможные радары, которые могли появиться. Это также имело бы то преимущество, что радиоэлектроника была бы намного проще, устраняя сложный механический переключатель и несколько тюнеров. В то время это не считалось достаточно серьезной проблемой, чтобы требовать изменений, вместо этого Mark II получили разные тюнеры в зависимости от того, с какими радарами они должны были столкнуться. Вскоре появилось множество различных версий Mark II, охватывающих различные комбинации радаров.

МКФ Марк III

Видна антенна IFF, выступающая под кабиной этого Hawker Typhoon .

На этом изображении показан эффект включения IFF Mark III на радаре SCR-602. Верхнее изображение показывает сигнал в том виде, в каком он был бы получен без IFF, а нижнее показывает отрицательные всплески, вызванные сигналами IFF.

После появления в 1941 г. резонаторного магнетрона, работающего в диапазоне 3 ГГц, этот процесс не мог быть продолжен. Для обнаружения и усиления этих частот требовалась совершенно другая электроника. Именно в этот момент предложение Уильямса впервые было воспринято всерьез. Разработкой нового Mark III в 1941 году Вивиан Боуден руководил . Преобразовать Mark II под эту новую концепцию было несложно; они просто удалили все существующее тюнерное оборудование и заменили его гораздо более простым, настроенным на один диапазон. Выбранный диапазон составлял от 157 до 187 МГц, который моторизованный тюнер просматривал каждые две секунды.

Со стороны радиолокационной станции дела обстояли не так просто. Поскольку сам радиолокационный сигнал больше не был триггером для приемопередатчика IFF, пришлось добавить новый передатчик, известный в британской терминологии как запросчик . Чтобы гарантировать синхронность сигналов с радаром, запросчик имел триггерный вход, на который подавался небольшой объем радиолокационного сигнала, так что наземная станция отправляла свой запросный импульс одновременно с основным сигналом радара. Транспондер самолета принял и ретранслировал запросный импульс. Этот сигнал был принят ответчиком на радиолокационной станции. Второй передатчик и приемник быстро породили название « вторичный радар », которое используется и по сей день.

Это изменение также реализовало два дополнительных преимущества. Сигналы радаров обычно имели горизонтальную поляризацию , что улучшало взаимодействие с землей или морской поверхностью. Это также означало, что антенна на самолете в идеале также должна быть горизонтальной. Это было непросто: например, на Supermarine Spitfire антенна была протянута вдоль фюзеляжа к хвостовой части и работала правильно только в том случае, если самолет летел примерно перпендикулярно радару, чтобы антенна была видна. При переходе на отдельный передатчик сигнал может быть вертикально поляризованным. Антенны Mark III представляли собой простой четвертьволновый униполь, выступающий вниз из нижней части самолета, который обеспечивал отличный всенаправленный прием, пока самолет не был перевернут.

Другим преимуществом было то, что обратный импульс больше не должен был быть коротким или единичным. В Mark II сигналы IFF отображались на том же дисплее, что и сигналы радара, поэтому, если IFF возвращал слишком много этих сигналов или слишком длинные, они могли скрыть сигналы на дисплее от других самолетов. В Mark III сигнал принимался отдельно, и его не нужно было отправлять на один и тот же дисплей. радара Обычно сигнал посылался через инвертор, а затем направлялся на второй канал электронно-лучевой трубки . В результате получилось нормальное изображение радара в верхней (или нижней) половине экрана и второе аналогичное изображение под ней (или вверху) только с сигналами IFF. Это позволило Mark III отправлять более длинные импульсы, поскольку они больше не перекрывали отражения самолета, находившиеся над осью. Это облегчило просмотр сигналов, а также позволило их модифицировать для идентификации отдельных самолетов или обеспечения безопасности.

Другая проблема, которая наблюдалась в Mark II по мере увеличения количества используемых радаров, заключалась в том, что количество получаемых сигналов запроса начало подавлять способность транспондера отвечать. Связанная с этим проблема затрудняла отслеживание удаленных целей; в случае, когда два самолета опрашивались одним радаром, их ответы не перекрывались, поскольку более удаленный самолет не сработал до тех пор, пока сигнал не достиг его позже. Однако, если ближайший самолет опрашивался более чем одним радаром, его ответы на эти другие радары могут произойти одновременно с ответом другого самолета на первый, маскируя его. Mark III исправил обе эти проблемы. Первый был решен путем добавления задержки, чтобы транспондер отвечал только после получения 4, 5 или 6 импульсов. Второе было несколько сложнее; по мере увеличения частоты опросов Mark III начал снижать выходной сигнал, чтобы сигналы более удаленных самолетов не маскировались.

Новый дизайн также включал ряд улучшений в деталях, в первую очередь новый источник питания для транспондера. Это позволяло экипажам регулировать силу ответного сигнала, пока самолет находился на земле (или на палубе авианосца ) , и в полете никаких корректировок не требовалось. Это значительно повысило надежность системы.

В эксплуатации

Бристоль Бофайтер NF Mk II

Вскоре после того, как Боуден взял на себя разработку Mark III, его вызвал главнокомандующий истребительным командованием Хью Даудинг . Даудинг заявил

Итак, в прошлую субботу вечером бомбардировщик «Стирлинг» вернулся из налета на Рур. Он заблудился и считался враждебным. два истребителя Beaufighter На его перехват отправились . Один из них сбил его, а затем его сбил другой Бофайтер. Потеряно два самолета и десяток жизней! Что ты собираешься с этим делать?

В ответ они работали день и ночь, пока система не была завершена, которая была «быстро внедрена» и запущена в производство на заводе Ferranti в Манчестере. было проведено большое испытание В Пембрукшире с транспондерами, установленными на всех типах самолетов. Эта успешная демонстрация стала одной из причин, по которой ВВС США выбрали Mark III для своих собственных самолетов вместо своих собственных, которые были несколько более сложными. Это привело к масштабным производственным усилиям в США, куда Боудена отправили помочь начать работу. В какой-то момент корпорация Hazeltine производила больше блоков IFF, чем все другие радары в США вместе взятые.

IFF работает только в том случае, если его несет запрашиваемый самолет; это делает переход от одного IFF к другому трудным делом, поскольку его приходится выполнять по принципу «все или ничего» в любом конкретном районе операций. Это было почти невозможно устроить и привело к большой путанице. Например, во время операции «Лавина» в сентябре 1943 года зенитный крейсер HMS Delhi сообщил, что в течение месяца они допрашивали Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN и Mark III, а также множество дружественных самолетов. который вообще не отображал никакого IFF. В то время Mark III все еще считался успешным.

Одной из немногих модификаций базового Mark III был Mark IIIG, также известный как ARI.5131 в Великобритании или SCR-695 в США. Он объединил обычный транспондер Mark III со вторым, настроенным на частоту новых радаров наземного управления, в частности AMES Type 7, на частоте 209 МГц. Моторизованный переключатель использовался для включения второй частоты для 1/5 секунды , раз в секунду. Это давало сигнал, аналогичный сигналу от оригинального Mark I, но поскольку Type 7 использовал индикатор положения в плане , результатом была серия небольших импульсов по обе стороны от целевого возврата. Это было известно как «терновый венец». Дальнейшая версия, Mark IIIQ или ARI.5640, похоже, не была развернута.

Использование маяка

Основная статья: Система маяков слепого подхода

Джеймс Ренни Уайтхед использовал электронику Mark III для создания маяков, которые отвечали на частоте 176 МГц ASV Mk. II радар . Они были размещены на военно-морских базах и аэродромах авиации флота , что позволяло самолетам использовать противокорабельные радары в качестве систем дальней навигации. Поскольку они реагировали только на одну частоту, в техническом смысле они больше походили на оригинальный Mark I, но использовали внутренние компоненты Mark III, чтобы получить все преимущества новой электроники и производственных возможностей. Когда на частоте 173,5 МГц была введена система радиомаяков слепого подхода (BABS), маякам ASV пришлось перейти на частоту 177 МГц. Подобная система для аэродромов британских ВВС была быстро принята на вооружение ночными истребителями , работающими на частоте 212 МГц AI Mark IV, которые они несли.

Чтобы использовать систему, самолет сначала должен был лететь в направлении аэродрома, чтобы сигналы его радара попадали на транспондер. Затем транспондер отвечал на импульсы радара истребителя, обеспечивая мощный сигнал, который можно было принять на расстоянии до 100 миль (160 км). Сигнал принимался двумя антеннами, которые были направлены немного влево или вправо от направления движения, и, сравнивая длину полученных точек на дисплее радара , оператор мог сказать пилоту, в каком направлении повернуть, чтобы направить нос прямо на него. это.

В июне 1941 года версия того же оборудования с батарейным питанием использовалась Робертом Хэнбери Брауном в демонстрации для Командования сотрудничества армии Королевских ВВС . Он приказал им спрятать транспондер где-нибудь в пределах 15 миль (24 км) от их штаб-квартиры в Брэкнелле . Мало того, что их RAF Bristol Blenheim легко нашли его, он также привлек внимание ночного истребителя , который случайно пролетал в этом районе и увидел странное отражение на своем дисплее. Когда наблюдатели Командования сотрудничества пожаловались, что это была подстава, их «Бленхейм» повторил трюк во второй раз после перемещения транспондера.

Дальнейшее развитие этой базовой концепции привело к созданию радиолокационной системы ретранслятора Rebecca/Eureka . Единственным серьезным изменением в первоначальной концепции маяка было то, что он отвечал на второй частоте, чтобы избежать шума, создаваемого исходным сигналом радара, отражающимся от земли. Это потребовало аналогичного изменения в радаре для приема второй частоты. Транспондеры, известные как «Эврика», были сброшены группам сопротивления в оккупированной Европе, что позволило им точно направлять самолеты, оснащенные «Ребеккой», сбрасывающие припасы и агентов. Поскольку система не передавала никаких сигналов до тех пор, пока самолет не включил радар, а затем только в течение нескольких минут во время падения, они были очень безопасными, поскольку у немецких радистов не было много времени, чтобы использовать радиопеленгатор для определения сигналов.

Похожая система была представлена ​​в 1943 году как «Вальтер». Это была небольшая версия системы маяков, которая находилась на борту спасательных плотов самолетов и активировалась, если они падали на воду. Это позволило поисково-спасательным самолетам обнаружить сбитый самолет с очень большого расстояния. На практике они оказались полезными, но переменными; система должна была быть небольшой и легкой, что делало ее производительность далекой от идеальной.

Примерно в то же время наземные радиомаяки были установлены на самолетах Берегового командования, действовавших в районе Средиземного моря . Эти установки получили название «Петух». Летающие патрули самолетов не будут атаковать цели напрямую, а вместо этого включают своего «Петуха» и следуют за целью. всех других самолетов Это привело к появлению отметки на дисплеях радаров ASV Mark II , которую они затем использовали для поиска указанной области. Эти IIF Mark IIIG (R) (от Rooster) позволяли самолетам сходиться в массе .

МКФ Марк IV и V

Хотя Mark III был очень успешным, у него были свои проблемы. Главным из них было то, что он будет реагировать на любой сигнал на самых разных частотах около 180 МГц. Враг, который знал об этом, мог посылать случайные сигналы в этом диапазоне и получать сигналы о местоположении любого самолета, оснащенного транспондером Mark III. Менее важная проблема заключалась в том, что по мере совершенствования электроники появилась возможность перейти на более высокие частоты в диапазоне УВЧ , что позволило использовать антенны меньшего размера и, следовательно, меньшее сопротивление самолета.

Лаборатория военно-морских исследований США (NRL) уже работала над устройствами, подобными IFF, до того, как была представлена ​​​​Mark II. Их система использовала отдельные частоты 470 МГц от наземной станции и 493,5 МГц для ответа от самолета. Такое разделение частот означало, что приходилось использовать отдельные передатчики и приемники, что усложняло комплекты, но имело то значительное преимущество, что ответ одного самолета не мог активировать блоки IFF на соседних самолетах.

Когда Mark II и Mark III поступили на вооружение, конструкция NRL получила название Mark IV. Выбранная частота оказалась близка к частотам, используемым немецким радаром Вюрцбурга . Были опасения, что Вюрцбург может активировать Mark IV и вызвать ответ на их дисплее, немедленно показывая наличие системы и ее рабочие частоты. По этой причине Mark IV находился в резерве на случай взлома Mark III. Это действительно произошло очень поздно во время войны, но слишком поздно, чтобы вызывать беспокойство. Какой-то Мк. IV использовались на Тихоокеанском театре военных действий во время Второй мировой войны, но никогда не использовались в Европе.

Боуден остался в США, присоединившись к группе NRL в 1942 году, чтобы начать разработку улучшенного Mark V, позже известного как United Nations Beacon или UNB. Это переместилось на еще более высокие частоты между 950 и 1150 МГц, разделив эту полосу на двенадцать дискретных «каналов». Это позволило наземным операторам дать указание самолету переключить свой транспондер на определенный канал, чтобы они могли быть уверены, что принимают сигналы от своего запросчика, а не от вражеской радиовещательной компании. Система также включала в себя множество других вариантов обратного сигнала, что позволяло наземным операторам устанавливать код дня, а затем игнорировать сигналы, которые не отвечали правильным кодом.

В то время контролером исследований и разработок ВМФ был адмирал Эрнест Кинг , который поставил развитие УНБ наивысшим национальным приоритетом. Для размещения команды разработчиков будет построен новый дом площадью 60 000 квадратных футов (5 600 м²). ² ) здание было построено огромной рабочей бригадой, работающей 24 часа в сутки. В отличие от разработки Mark III, над которой работало несколько десятков человек, команда UNB была в десять раз больше. Первые системы были доступны в августе 1944 года, но окончание войны в 1945 году положило конец крупным усилиям. Испытания продолжались и завершились в 1948 году.

Замена на Mark X

Mark III был окончательно заменен в начале 1950-х годов на IFF Mark X. Это привело к еще более высоким частотам: 1030 МГц для запросов и 1090 МГц для ответов. Использование отдельных частот помогло уменьшить перекрестные помехи между электроникой. Более поздние версии включали «Функцию выборочной идентификации» (или «Функция»), или сокращенно SIF. Это дало возможность реагировать только на определенный набор импульсов от запросчика и отвечать аналогичным набором импульсов. Из-за этого противнику было очень сложно активировать IFF, не зная правильного кода.

Тот факт, что Советскому Союзу было поставлено 500 единиц Mark III, вызвал серьезную озабоченность у плановиков ВМС США. Предполагалось, что Советы будут использовать эти подразделения во время Корейской войны , и это вызвало опасения, что авианосец может оказаться атакованным группой самолетов, демонстрирующих надлежащие ответы IFF. В мае 1951 года Дальневосточные ВВС США приказали своим подразделениям не предполагать, что самолет с изображением Mark III является дружественным.

К этому времени США уже начали переходить на Mark X, хотя это вызвало такую ​​же путаницу, как и переход на Mark III. Корабли Британии и Содружества еще не начали это переоборудование. Результатом стал инцидент с дружественным огнем 23 июня 1950 года, когда HMS Hart открыл огонь по двум P-51 Mustang, когда поблизости были сброшены бомбы. В июле 1951 года Скотт-Монкрифф заявил, что «идентификация была одной из наиболее неудовлетворительных особенностей этой войны», а в августе было принято решение рассматривать все самолеты как дружественные, чтобы избежать инцидентов с дружественным огнем.

Ссылки

Библиография

• AP1093C: Основные принципы радиолокации и краткое описание радиолокационных устройств (технический отчет). Министерство авиации. Декабрь 1948 года.
• AP1093D: Вводный обзор радара, часть II (технический отчет). Министерство авиации. Октябрь 1947 года.
• Боуден, Бертрам Вивиан (октябрь 1985 г.). «История МКФ (опознание свой-чужой)». Слушания IEE А . 132 (6).
• Браун, Луи (1999). Технические и военные императивы: радиолокационная история Второй мировой войны . ЦРК Пресс. ISBN  9781420050660 .
• Хэнбери Браун, Роберт (1991). Боффин: личная история первых дней развития радиолокации, радиоастрономии и квантовой оптики . ЦРК Пресс. ISBN  978-0-7503-0130-5 .
• Хауз, Дерек (1993). Радар на море: Королевский флот во Второй мировой войне . Спрингер. ISBN  9781349130603 .
• Муллис, Ина (2004). Кто туда идет: друг или враг? Потери от дружественного огня . Издательство ДИАНА. ISBN  9780788101496 .
• Небекер, Фредерик (2009). На заре электронной эпохи: электрические технологии в формировании современного мира, 1914–1945 гг . Джон Уайли и сыновья. ISBN  9780470409749 .
• Прок, Джерри (2017). «ИФФ СИСТЕМС» . СИСТЕМЫ ASDIC, RADAR и IFF, используемые RCN .
• Шейлер, Дж. С. (2016). Кингсли, Ф.А. (ред.). Разработка радиолокационного оборудования для Королевского флота, 1935–45 . Спрингер. ISBN  9781349134571 .
• Смит, РА; Хэнбери Браун, Роберт; Молд, Эй Джей; Уорд, АГ; Уокер, бакалавр наук (октябрь 1985 г.). «АСВ: обнаружение надводных кораблей бортовыми радиолокаторами». Слушания IEE А . 132 (6): 359–384. дои : 10.1049/ip-a-1.1985.0071 .