АН/APQ-7

AN /APQ-7 , или Eagle , — радиолокационная система бомбового прицела, разработанная ВВС США . Первые исследования начались в конце 1941 года под руководством Луиса Альвареса в Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института , но полномасштабные разработки начались только в апреле 1943 года. К этому времени были построены в США более высокочастотные системы, обещавшие лучшие характеристики по сравнению с существующим британским H2S радаром . поступление на производство. Еще более высокое разрешение Eagle считалось важным для планировщиков ВВС, которые предпочитали высокоточные бомбардировки, но не могли их обеспечить, и большие надежды возлагались на способность системы напрямую атаковать небольшие цели, такие как доки и мосты.

Военные усилия уже сходили на нет, когда в конце 1944 года прибыли первые серийные экземпляры. Небольшое количество было установлено на самолеты B-17 Flying Fortress и B-24 Liberator, предназначенные для использования в Европе, но ни один из них не прибыл вовремя, чтобы принять участие в боевых действиях. до окончания войны. Система впервые была использована в боевых действиях с B-29 Superfortress на Тихоокеанском театре военных действий, начиная с мая 1945 года. Добавление APA-46 и 47 «Nosmo» синхронизировало бомбовый прицел Norden с APQ-7, и вся сборка стала известна как APQ-7A. Война закончилась вскоре после того, как эта система была введена, и Игл мало использовался в реальном мире. Послевоенные усилия были сосредоточены на системе K , поскольку уникальная конструкция антенны Eagle затрудняла ее использование с более скоростными бомбардировщиками с реактивными двигателями.

История

Импульс

рамках миссии Тизард В конце 1940 года в Таффи Боуэн познакомил американских ученых с британскими работами по созданию микроволнового радара с использованием резонаторного магнетрона . После возвращения в Великобританию более ранние наблюдения Боуэна о различиях в отражениях от земли, замеченные в ранних экспериментах, побудили Филипа Ди в марте 1941 года разработать прототип системы картографирования земли, разработку, которая впоследствии превратилась в радар H2S . ^[1]

США были в курсе этого исследования. Обсуждая этот вопрос осенью 1941 года, Боуэн и Альварес вступили в ожесточенную дискуссию о правильной конструкции антенны для систем наземного картографирования. Боуэн был убежден, что антенна должна быть очень точной как по азимуту, так и по углу места, чтобы обеспечить приемлемое разрешение. Улучшение разрешения по сравнению с H2S потребует либо антенн большего размера, которые были бы громоздкими, либо уменьшения длины волны передатчика сверх уровня техники . ^[2]

Альвареса не убедила одна часть аргумента – необходимость того, чтобы система имела точную высоту. Он считал преимуществом, если система сканировала широкий угол по вертикали, получая сигнал сразу с длинной «полосы» земли. Поскольку в первую очередь будут приниматься сигналы радара с земли, расположенной ближе к самолету, дисплей, вытянутый наружу от центра, классический индикатор положения в плане , естественным образом декодирует сигнал обратно в 2D-дисплей. ^[3]

Антенна для такой системы должна быть большой только в горизонтальном направлении и может быть очень тонкой в вертикальном направлении. Это имело преимущества при установке на самолеты, но было бы еще более практично, если бы лучом можно было управлять электронно, а не механически. При небольшой задержке сигнала по мере его прохождения по длинной антенне, которую можно было организовать с помощью ряда средств, фазовый угол будет меняться, в результате чего результирующий сигнал будет фокусироваться в заданном направлении. Поскольку для сканирования антенне не нужно было двигаться, это привело к возможности встраивания антенны в передние кромки крыльев самолета или к аналогичным решениям. ^[3]

Однако в таком случае в такой системе может произойти изменение положения самолета, и H2S решил эту проблему, установив антенну на стабилизирующей платформе. Альварес разработал несколько концепций электронных систем, корректирующих любое движение самолета во время сканирования. Команда Rad Lab первоначально назвала эту концепцию EHIB, сокращенно от «Каждый дом в Берлине», которую они ожидали увидеть. По настоянию Ли Дюбриджа в начале 1942 года он был переименован в «Орёл». ^[4]

Конструкции антенн

К январю 1942 года группа, работавшая над проблемой антенны, разработала первоначальную концепцию, состоящую из длинного прямоугольного волновода с небольшими прорезями на передней стороне. Эта концепция была ранним примером того, что сегодня называется щелевой антенной . Радиосигналы, выходящие через слот, будут мешать сигналу из других слотов, сильно подавляя сигнал в определенных направлениях и суммируясь в других. В результате получился плотно сфокусированный луч. Однако, учитывая доступные частоты в диапазоне X , любая антенна, достаточно широкая для обеспечения полезного разрешения, оказалась также достаточно широкой, чтобы генерировать очень сильные боковые лепестки . Это испортило дисплей, не только бесполезно утекая сигнал, но и вызывая отражения от боковых сторон антенны, которые невозможно было отличить от тех, что находились перед ней. ^[3]

Было предпринято множество попыток уменьшить боковые лепестки. Один заметный успех был достигнут в апреле 1942 года, когда была разработана новая конструкция с из полистирола диэлектриком , частично заполняющим переднюю кромку волновода. Наличие диэлектрика замедляло прохождение сигнала, эффективно сжимая его, благодаря чему можно было уменьшить расстояние между щелями и антенну в целом сделать меньше. Это позволило иметь больше слотов в антенне того же размера, что помогло уменьшить боковые лепестки. Все эти конструкции с прорезями показали низкий коэффициент усиления . ^[3]

Работая над другим проектом — микроволновым радаром раннего предупреждения , в мае 1942 года Альварес задумал использовать отдельные дипольные антенны в качестве излучающих элементов вместо щелей. Подключив их к питанию с переменной полярностью (сдвинутой по фазе на 180 градусов), их можно было разместить рядом, а не располагать длины волны на расстоянии 1/2 . Это удвоило количество элементов в данной области, а также удвоило мощность сигнала и еще больше уменьшило боковые лепестки. ^[3]

Осталось разработать подходящую систему задержки сигнала по требованию, позволяющую сканировать направление луча. Ключевой проблемой было изменение скорости сигнала по требованию, чтобы можно было регулировать фазу. После нескольких концепций команда наконец остановилась на волноводе, состоящем из двух параллельных пластин с перекрывающимися барьерами на вертикальных сторонах (передняя и задняя часть волновода). За счет механического изменения расстояния между двумя пластинами менялась скорость распространения по волноводу и достигалось управление. ^[3]

Разработка

К лету 1942 г. оказалось, что большинство основных проблем решено и для разработки работающей системы была создана новая лаборатория под руководством Э. А. Любке. ^[3] Армейские ВВС, сторонники высокоточного бомбометания, но неспособные добиться этого в бою, возлагали большие надежды на способность системы атаковать точечные цели, настаивая на ее разработке, несмотря на то, что другие системы, такие как H2X, начинают поступать в производство. ^[5]

Первая экспериментальная модель с антенной длиной 3 фута (0,91 м) была размещена на крыше радиационной лаборатории . Несмотря на грубость, это продемонстрировало, что основная идея верна. Версия длиной 6 футов (1,8 м) последовала в конце 1942 года, а затем в начале 1943 года - версия длиной 8 футов (2,4 м) со 108 диполями. Было отмечено, что двугранная и стреловидная форма большинства самолетов потребовала бы установки в крыле сканер сложен, и аэроупругие нагрузки во время полета, особенно «машущие», могут стать серьезной проблемой. Команда перешла к модели длиной 16 футов (4,9 м) с 252 диполями, установленными в отдельном обтекаемом корпусе, напоминающем крыло. ^[6] Ширина была ограничена 16 футами просто потому, что это был самый большой строгальный станок, к которому команда могла получить доступ. Два диполя позже были удалены по просьбе промышленного партнера, который предпочитал работать с круглыми числами. ^[7]

Новая система была установлена на бомбардировщике B-24 и совершила свои первые испытания 16 июня 1943 года. ^[8] Серия испытаний на Вестовер-Филд показала, что антенна работала хорошо, но никакая другая электроника не была надежной. Испытания продолжались до октября, когда бомбардировщик SN 42–40344 был доставлен в Бока-Ратон для продолжения испытаний в лучшую погоду. ^[8]

Производство

Пока тестировалась базовая система, внимание уделялось дисплеям и баллистическому компьютеру. Это привело к созданию «позолоченной» конструкции, известной как универсальный бомбовый прицел, или UBS. UBS, разработанный Bell Labs , представлял собой огромный механический компьютер весом около 1000 фунтов (450 кг), который мог иметь любые входные данные и условия и обеспечивать сигнал о бомбардировке. В отличие от аналогичных моделей, таких как бомбовый прицел Norden , UBS был спроектирован так, чтобы иметь малое время стабилизации и позволял маневрировать на протяжении всего захода на посадку. Предлагаемая установка будет включать в себя два дисплея, широкоугольный обзор, используемый для навигации, и еще один вид с большим увеличением для точного бомбометания. ^[9]

К концу лета 1943 года стало ясно, что UBS представляет собой слишком сложную задачу и может задержать реализацию всей программы. На совещании 22 октября было принято решение использовать в ближайшем будущем упрощенную систему прицеливания бомбы, при которой оператор радара передает информацию бомбардиру, который будет использовать простой механический калькулятор для расчета времени падения. ^[10] Было ясно, что это неудовлетворительно, но, поскольку в краткосрочной перспективе другого выбора не было, в августе 1944 года был размещен заказ на 40 предсерийных систем Eagle Mark I. ^[9]

По мере подготовки каждой детали к производству возникало множество новых проблем, и к 1 мая 1944 года Western Electric убедилась, что конструкция готова к производству. Компания использовала ветхое здание на 42-й улице в Нью-Йорке в качестве сборочной площадки и начала заказывать отдельные детали 1813 года у производителей по всей стране. ^[11] Первые пять комплектов были собраны в Bell Labs в июле 1944 года, а к августу были построены еще 33. ^[11] и последний из 50 предсерийных наборов в сентябре. Первые производственные комплекты с нового завода прибыли 28 сентября, еще 40 — в октябре и еще 142 — в ноябре. ^[12]

Носмо

Пока производство только начиналось, проблема бомбардировки двумя членами экипажа оказалась даже хуже, чем предполагалось изначально. Тем временем другие радиолокационные системы, такие как H2X, демонстрировали проблему расчета траектории бомбы при работе радара. Решением стало создание системы, которая связывала бы выходной сигнал радара с входным сигналом «Нордена». ^[10]

Первое такое устройство, адаптерный узел AN/APA-46, позволяло оператору видеть через «Норден» в четырех (или пяти в зависимости от модели) местах во время захода на посадку. Его быстро заменил APA-47, который постоянно обновлял Norden. Это позволяло бомбардиру сконцентрироваться на отображении радара во время захода на посадку и, если условия были благоприятными, в последнюю минуту переместиться на «Норден» для достижения более высокой точности. ^[10]

Использование сервиса

Наборы были срочно доставлены в подразделения B-24 и B-17 для использования в Восьмых воздушных силах в Европе, но прибыли слишком поздно для начала боевых действий. Вместо этого комплекты были направлены на новый B-29 для использования против Японии. Только одно подразделение, 315-й бомбардировочный авиаполк XXI бомбардировочного командования, было полностью оснащено «Иглами», летавшими в течение одного месяца до окончания войны. ^[12]

Когда Nosmo был установлен на Eagle, вся сборка стала называться AN/APQ-7A. Они прибыли только после окончания войны и не применялись в боевых действиях. ^[10]

Ссылки

Цитаты

^ Ловелл, Бернард (1991). Эхо войны: история радара H2S . ЦРК Пресс. стр. 90–91. ISBN 9780852743171 .
^ Радар 1944 , с. 29.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Радар 1944 г. , с. 30.
^ «Микроволновой радар на войне» . Векторный сайт .
^ Перри 1961 , Первоначальные системы радиолокационной бомбардировки.
^ Радар 1944 , с. 32.
^ Радар 1944 , с. 33.
^ Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 38.
^ Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 39.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Перри 1961 , Система NOSMO.
^ Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 42.
^ Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 43.

Библиография

«История орла: как все начиналось» . Радар : 28–33, 36–43. 20 августа 1944 года.
Перри, Роберт (октябрь 1961 г.). Развитие бортового вооружения 1910–1961 гг . Командование систем ВВС США.

[1] Ловелл, Бернард (1991). Эхо войны: история радара H2S . ЦРК Пресс. стр. 90–91. ISBN 9780852743171 .

[FOOTNOTERadar194429-2] Радар 1944 , с. 29.

[FOOTNOTERadar194430-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Радар 1944 г. , с. 30.

[4] «Микроволновой радар на войне» . Векторный сайт .

[FOOTNOTEPerry1961Initial_Radar_Bombing_Systems-5] Перри 1961 , Первоначальные системы радиолокационной бомбардировки.

[FOOTNOTERadar194432-6] Радар 1944 , с. 32.

[FOOTNOTERadar194433-7] Радар 1944 , с. 33.

[FOOTNOTERadar194438-8] Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 38.

[FOOTNOTERadar194439-9] Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 39.

[FOOTNOTEPerry1961The_NOSMO_System-10] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Перри 1961 , Система NOSMO.

[FOOTNOTERadar194442-11] Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 42.

[FOOTNOTERadar194443-12] Jump up to: ^а ^б Радар 1944 г. , с. 43.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]