AMES Тип 82 - AMES Type 82

AMES Тип 82
	Тип 82 в RAF Lindholme
Страна происхождения	Великобритания
Производитель	Маркони
Введено	1957
Нет. построен	5
Тип	тактическое управление
Частота	Диапазон S, 3 ГГц
PRF	750
Ширина луча	1,5 ° по горизонтали, ~ 30 ° по вертикали
Ширина импульса	2 мкСм
Об / мин	12 (позже 8)
Классифицировать	150 миль (280 км; 170 миль)
Высота	60 000 футов (18 000 м)
Диаметр	45 футов (14 м)
Азимут	360º
Высота	0–27,5º
Точность	1500 футов (460 м) или лучше
Мощность	1,5 МВт
Другие имена	Оранжевый Йоман, AA. № 4 Mk. 7

В AMES Тип 82, также широко известный кодовое имя радуги Оранжевый йомен, был S-диапазон 3D радар построен Маркони и используется королевские воздушные силы (RAF), первоначально для тактическое управление а позже для управления воздушным движением (УВД).

Разработка началась в 1949 г. Британская армия с Центр исследований и разработок радаров как АА № 4 Марк 7 для обеспечения средней дальности предварительное оповещение до шестнадцати зенитная артиллерия (AAA) батарейки. В начале программы команда увидела Королевский флот с Комплексная система отображения, и адаптировал ее как систему обработки данных. Это обеспечило полуавтоматический отслеживать во время сканирования функция, которая позволяла эксплуатантам обслуживать большее количество самолетов.

Первоначально система была разработана для поддержки зенитных орудий путем передачи данных о выбранной цели для наведения (или "включения") местного зенитного орудия. радар наводки. Оборонительная роль стала переходить от оружия к новому. Ракета Бладхаунд, и Mark 7 был адаптирован для работы с этой ракетой. Желтая река радары. В 1953 году Королевские ВВС взяли на себя функции противовоздушной обороны и дали системе имя Тип 82. Первый прототип начал работать в том же году, а второй ненадолго использовался в 1955 году, прежде чем был перемещен на восточное побережье Великобритании в 1957 году в качестве оперативной единицы. В 1960 году были добавлены три производственных единицы.

Тип 82 был снят с тактического управления в январе 1963 года, поскольку данные, которые он предоставлял для Bloodhound, теперь были доступны с других радаров, таких как AMES Тип 80-х. Затем они были перепрофилированы в системы управления воздушным движением, где их способность измерять дальность, пеленг, высоту и вторичный радар информация в одном блоке была большим преимуществом по сравнению с предыдущими системами. В этот период ими руководили военные и гражданские операторы. Несмотря на возраст, три системы продержались в этой роли до 1980-х и 90-х годов.

История

Более ранние системы

В течение Вторая Мировая Война, то Британская армия имел ряд радиолокационных систем, используемых в зенитная война роль. К ним относятся радары «наводки орудий» (GL), которые обеспечивают высокоточную информацию о прицеливании на ближнем расстоянии, и радары «Tactical Control» (TC), которые подают менее точную, но более дальнобойную информацию подразделениям GL. Было сложно совместить эти две роли в одном радаре; точность роли GL требовала очень тонкого карандашный луч, что было бесполезно для сканирования больших объемов неба в поисковой роли.^[1]

Одним из самых успешных радаров TC была канадская разработка, известная как индикатор положения в зоне (ZPI), которая была принята в эксплуатацию как AA No. 4 Mark IV. Это было разработано с использованием электроники ASV Mk. II радар в сочетании с вращающейся антенной радара и настраиваемой системой отображения. К концу войны те же разработчики создали модель с использованием резонаторный магнетрон известный как индикатор положения микроволновой зоны (MZPI). Британская армия закупила 150 таких наборов как AA No. 4 Mark VI, и они были доставлены вскоре после окончания войны.^[2]

Эти устройства и аналогичные конструкции из Великобритании имели проблему, заключающуюся в том, что они не указывали высоту. Во время войны это не было проблемой, потому что информация передавалась на расположенные поблизости радары наведения орудий, которые могли определять высоту. Тем не менее, эти новые конструкции предназначались для покрытия больших площадей и переключения на рассредоточенные радары наведения орудий, поэтому потребуется некоторое указание высоты, чтобы помочь GL в их первоначальном наведении. Это можно сделать с помощью отдельного радар для определения высоты, но один радар, который мог бы обеспечить достаточно точное направление и высоту, упростил бы этот процесс.

3D разработка

В Центр исследований и разработок радаров (RRDE), который занимался разработкой радаров для армии, начал изучать идею 3D радар который мог измерять вертикальный угол цели одновременно с ее пеленгом и дальностью. Их решение состояло в том, чтобы разбить сигнал на несколько волноводы и кормить рогами которые были расположены в вертикальной стопке. У каждого из них была диаграмма приема шириной в несколько градусов по вертикали, и при тщательном расположении их можно было перекрыть так, чтобы их точки половинной мощности были выстроены в очередь. Эхо цели будет приниматься двумя из этих источников в любой момент времени, и, сравнивая относительные уровни сигнала, можно определить угол возвышения с точностью до градуса.^[2]

Серьезная работа над концепцией началась в 1947 году, сначала с механической спиральной развертки. X-диапазон система, а позже и различные эксперименты со штабелированными кормами. В то же время начались исследования по созданию новой мощной волны длиной 25 см (L-диапазон ) резонаторный магнетрон, новый широкоформатный long-persistence индикатор положения в плане дисплейную трубку и систему передачи данных для отправки информации до шестнадцати удаленных узлов. К середине 1948 г. базовая конструкция была завершена; он будет работать в X-диапазоне на длине волны 10 см и будет использовать десять фидеров, каждый с вертикальным лучом под углом 3 градуса.^[3]

Для проверки концепции в 1949 году была введена в эксплуатацию экспериментальная пятилучевая система.^[3] Это использовало MZPI в качестве передатчика и отдельную решетку приемника линзового типа. Линза состояла из коротких металлических цилиндров, открытых с обоих концов и совмещенных с целью, или осмотр. Многие такие цилиндры были устроены так, чтобы образовалась большая сетка. Радиосигналы, проходящие через открытые центры трубок, замедляются, и, разрезая трубки на разную длину, волновой фронт сигнала может быть сфокусирован вниз, как традиционная оптическая линза. В центре внимания были пять рупоров приемника. Объектив был синхронизирован, чтобы вращаться с той же скоростью, что и MZPI.^[4]

Оранжевый йомен

В 1949 г. Министерство снабжения взял на себя прямой контроль над TRE и RRDE, и поручил 3D работе Код Радуги «Апельсиновый йомен». К концу года система, по-видимому, успешно развивалась, конструкция антенны была завершена, а система для подачи десяти сигналов через серию контактные кольца успешно протестирован. Чтобы произвести больше энергии, была разработана система для параллельного питания трех магнетронов. Также испытывалась новая складная антенна.^[3]

Тем временем Королевские ВВС начали рассматривать проблему управления истребителями дальнего действия и разработали требование о том, чтобы новая система была введена в действие к 1957 году. Королевский флот в этот период разрабатывал свой собственный 3D-радар, РЛС Тип 984, а в мае 1950 г. было некоторое обсуждение того, следует ли использовать его и в RAF. В июне 1950 г. Комитет по политике оборонных исследований изучал, может ли 984 или Orange Yeoman лучше соответствовать требованиям. Они спросили Военное министерство и Адмиралтейство рассмотреть, будет ли один радар полезен как для управления истребителем, так и для наведения орудий; Управление истребителем требовало большой дальности, что предполагало более низкую скорость сканирования, чем то, что было бы идеальным для радара GL, основной задачей которого является быстрое уведомление об изменении местоположения.^[5]

В этот период рос интерес к переходу от зенитных орудий к ракеты земля-воздух, или, как их называют в Великобритании, управляемое оружие земля-воздух, или SAGW. Возрастал интерес к Orange Yeoman как к системе управления этим оружием, которое, как ожидалось, появилось в середине-конце 1950-х годов. Аналогичным образом, новый радар GL, находящийся в стадии разработки, поскольку Желтая река был в конечном итоге перенаправлен на радиолокационный осветитель для этих ракет, а не в качестве замены AA № 3 Марк VII используется с AAA. AAA останется в использовании в течение переходного периода, и было желание точно передавать информацию с Orange Yeoman на существующие радары Mark VII. Это привело к требованию для Orange Yeoman иметь 80% -ную вероятность создания трека с точностью до 500 ярдов (460 м) по местоположению и высоте.^[6]

Поскольку разработка антенной системы, казалось, идет хорошо, в 1950 году было решено добавить еще один рупор, уменьшив при этом ширину луча до 2,5 градусов. Это дало общее вертикальное покрытие 27,5 градусов в одиннадцати лучах.^[7] Однако к этому времени появились другие проблемы. Основным было то, что запланированный S-диапазон магнетрон BM 735 был доступен только в небольшом количестве и редко работал, когда его мощность превышала 1 МВт от его номинальной мощности в 2 МВт. Дополнительно система контактных колец для подачи радиочастота питание антенны также продолжало быть проблемой. Это привело к экспериментам с контактными кольцами, которые питали промежуточная частота (IF) вместо магнетронных передатчиков и первых ступеней супергетеродинный приемники на вращающейся платформе.^[7]

В июне 1951 года, когда эти проблемы продолжались, было решено продвинуть вперед все части, которые действительно работали, чтобы как можно скорее получить производственную систему. Это привело к созданию системы, использующей один магнетрон мощностью 2 МВт вместо трех групповых, запитывающих их через контактные кольца ПЧ и использующих отдельные передающие и приемные антенны. Метрополитен-Виккерс Компания (Metrovick) получила контракт на создание испытательной системы, которая состояла из портальной рамы с двумя поворотными столами на разных высотах: нижний с антенной передатчика и приемник над ним. Полная система впервые заработала в 1953 году.^[8]

Система обработки данных

С 1948 года продолжались эксперименты с новой системой отображения, которая сохраняла данные радара во время последующих «разверток», а затем извлекала из этих данных информацию слежения. Это обеспечило бы отслеживать во время сканирования возможность, которая значительно упростила бы задачу принятия решения о том, какие зенитные орудия следует обучать по каким целям. Также проводились эксперименты с отправкой этих данных в центры управления по телефонным линиям с качеством передачи голоса.^[8]

Ближе к концу 1949 года сотрудникам RRDE была показана текущая работа над Комплексная система отображения разрабатывается для ВМФ Братья Эллиотт. Это быстро привело к проекту по модификации той же базовой системы для нужд командования ПВО, что требовало возможности изменять угловые данные для учета различий в местоположении и затем отправлять полученные исправленные данные рассредоточенным орудиям. Это привело к проекту системы передачи данных, в котором отдельные компоненты были поставлены к концу 1950 года. Полная система была построена в RRDE с помощью Metrovick и Британский Томсон-Хьюстон в 1951 г. он мог отслеживать до 12 целей и имел два широкоформатных дисплея для командующих. Более крупная система с 36 гусеницами была построена и подключена к прототипу Orange Yeoman в 1952 году.^[9]

Сначала система требовала, чтобы операторы обновляли информацию о заданном треке, наблюдая за дисплеем радара и перемещая точку курсора с джойстик. Из-за желаемой скорости обновлений для каждых шести треков требовался специальный оператор. Позже это было улучшено путем добавления двойного интегратора, который мог автоматически обновлять треки, пока самолет не менял свой курс. Это значительно сократило количество требуемых обновлений вручную и позволило одному и тому же количеству операторов отслеживать гораздо большее количество самолетов. Вторая группа вводила измерения высоты в систему хранения более медленными темпами, поскольку изменения высоты происходили гораздо реже, поэтому для этой задачи требовалось всего два или три оператора. Эта «Аналитическая группа» также занималась идентификация друга или врага (IFF) система. Наконец, «Группа точного слежения» будет выбирать цели из магазина для более долгосрочных и более точных измерений, используя эти данные для передачи на радары GL на позициях артиллерийского орудия.^[10]

Тип 82

К началу 1953 года разработка была в основном завершена, и системе было дано официальное название Радар, Зенитный, Номер 4, Марк VIII, или же AA № 4 Mk. VIII для краткости. Три локации, Лондон, Ливерпуль и Саутгемптон, были выбраны для оперативных подразделений, основная роль которых заключалась в передаче данных на радары Желтой реки, ныне известные как Радар, Зенитный, Номер 3, Марк V или же ЗА №3 Mk.V. В июне 1953 г. был выбран первый из этих участков на холмах недалеко от г. Ньютон^[11] с видом на Frodsham Комната ПВО охватывает территорию Ливерпуля и относительно близко к заводам Метровик.^[12] Он был соединен с шестью оружейными сайтами: Crank (MY10), Thurstaston (MY24), Norley (MY39), Flint (MY45), Altcar (MY66) и Penketh (MY76).^[11]

В 1953 году Королевские ВВС взяли на себя ответственность за зенитные ракеты, с конечной целью вывести из эксплуатации Великобритании зенитные ракетные комплексы большого калибра в какой-то момент в будущем. Армия сохранит свои зенитно-ракетные комплексы меньшего калибра и ракеты для защиты в полевых условиях, но больше не будет заниматься обороной Великобритании. В рамках этой передачи Orange Yeoman стал проектом TRE и получил название AMES Type 82, хотя фактическая разработка осталась на обычно связанной с армией RRDE.^[13]

Королевские ВВС изначально видели роль Orange Yeoman, аналогичную роли армии, и продолжали разработку двух прототипов и трех производственных площадок. В 1955 году серия испытаний с использованием Orange Yeoman и системы обработки данных в Малверне и радара Желтой реки, расположенного в 30 милях (48 км) к северу, позволила автоматически направить Желтую реку на целевой самолет со 100% вероятностью успеха. без вмешательства операторов Желтой реки.^[14] Сайт Frodsham был введен в эксплуатацию к сентябрю и принял участие в выставке BEWARE того года. военные учения, где он оказался очень успешным.^[14]

Карцинотрон

В 1950 г. появился новый тип микроволновая печь -частота вакуумная труба известный как карцинотрон была представлена французской компанией CSF. Это было публично раскрыто в IEEE в 1953 г.^[15] Карцинотрон был уникален тем, что его выходную частоту можно было изменять в широком диапазоне, изменяя входное напряжение. Это позволяло ему проходить через весь выбранный диапазон так быстро, что казалось, что он является постоянным излучателем на всех частотах. Хотя он выдает всего несколько ватт по сравнению с в миллион раз больше, чем у передатчика радара, уравнение радара означало, что это было больше, чем отражение радиолокационного сигнала от самолета.^[16]

Образец был приобретен в CSF и соответствовал Хэндли Пейдж Гастингс известная как «Катерина» в 1954 году. В ходе испытаний было обнаружено, что он дает устойчивый сигнал на дисплее Type 80, даже когда он находится под радарный горизонт. На большом расстоянии Авро Линкольн должен был быть в 20 милях (32 км) от генератора помех, прежде чем он устранит эффект и станет видимым, а это значит, что один генератор помех мог легко скрыть целую группу самолетов.^[17] На более близких дистанциях сигнал стал улавливаться антенной. боковые доли, в результате чего весь экран заполняется шумом.^[16] Эти испытания, казалось, предполагали, что карцинотрон сделает бесполезными радары дальнего действия, и интерес к использованию Orange Yeoman в качестве тактического радара во время войны исчез.^[18]

В Центральная летная школа проявили интерес к системе обработки данных как к способу упростить их обязанности по перехвату истребителей. Это привело к дальнейшему развитию системы прототипа в RRDE до 1954 и 1955 годов, добавляя дисплеи для планирования перехвата прямо на экранах.^[12] Однако к этому времени AMES Тип 80 претерпел ряд улучшений, которые дали ему возможность управлять истребителями, и отпала необходимость в отдельной системе для обеспечения этой способности.^[19]

Также была предпринята попытка заинтересовать гражданские органы управления воздушным движением в системе, особенно для экспериментального Северного центра управления воздушным движением, создаваемого в Престон, Ланкашир за пределами Ливерпуль. Однако стоимость обслуживания сложной системы была намного выше их бюджета, даже если радар был предоставлен им бесплатно. В то время идея не развивалась.^[19]

Развертывание

Когда Королевские ВВС начали изучать различные сценарии воздушной войны, стало ясно, что любая всеобъемлющая противовоздушная оборона безнадежна в эпоху, когда один бомбардировщик мог уничтожить целый город. Они отказались от идеи общих зенитных операций и полностью сосредоточились на защите сил сдерживания в виде V-бомбардировщик флот. Для этой роли во Фродшеме не было необходимости, поскольку в этом районе не было бы базирования ракет. Он оставался операционным в течение нескольких лет для обучения.^[19]

RAF North Coates в конечном итоге был выбран в качестве второй площадки в 1955 году, где она могла обеспечить покрытие аэродромов в районе Мидлендса. Это была прототипная станция, поэтому радар из Фродшема разобрали и отправили туда задолго до завершения строительства. Летом 1957 года системе было присвоено имя Type 82, а через несколько месяцев Yellow River стала Type 83. Система была завершена в начале 1957 года, а приемочные испытания завершились летом как OR.2094.^[20]

Необходимость привязать данные типа 82 к общей сети ROTOR была очевидна, и работа над этой концепцией продолжалась в течение следующих двух лет. Первая серийная версия системы была введена в эксплуатацию в середине 1960 г. RAF Watton, и два дополнительных блока на RAF North Luffenham и RAF Lindholme.^[20]

Управления воздушным движением

В 1963 году Type 82 были сняты с ракетной миссии Bloodhound. К этому времени Type 80 покрывали ту же территорию, и были опасения, что карцинотрон в любом случае сделает Type 82 бесполезным на войне. Затем подразделения Bloodhound были подключены к Главным радиолокационным станциям на RAF Patrington и RAF Bawdsey, которые были обновлены для предоставления этой информации. Поскольку Type 80 был так же подвержен заклиниванию, этот ход был временным, пока Линейный судья / Посредник Система была в рабочем состоянии, на тот момент ожидалось 1968 год.^[21]

Через несколько месяцев после прекращения производства Type 82 Заместитель начальника штаба ВВС завершил исследование на тему «Преобразование центров тактического управления в Уоттоне, Северном Луффенхэме и Линдхольме в функции УВД». Они отметили, что этот район в основном не был обнаружен радарами УВД, в нем было 38 аэродромов с 75 000 движениями взлетно-посадочных полос в месяц, и что 90% всех отчетов об инцидентах, связанных с опасностями, были зарегистрированы в этом районе. Предложение было принято в июне 1963 года.^[22]

Для перехода к роли УВД потребовались небольшие изменения, но шанс был использован для преобразования антенн в круговая поляризация, которые, как показали эксперименты RRE, уменьшили помехи от дождя и града. Обслуживание систем передавалось гражданским подрядчикам, и они обслуживались как военными, так и гражданскими авиадиспетчерами.^[23] Они оставались на службе в этой роли по крайней мере в 1980-х и, возможно, 1990-х годах.^[24]

Описание

Прототип Orange Yeoman, построенный в RRDE в Малверне, не имеет антенны IFF наверху, но в остальном типичен для операционных систем. Справа передатчик, над ним линза, слева рефлектор, а на ближней стороне линзы одиннадцать рупоров приемника.

Расположение антенны

Тип 82 имел отдельные антенны для передачи, приема и обработки сигналов IFF.^[25]

Передатчик состоял из щелевой волновод перед косеканс-квадрат линейный отражатель 45 футов (14 м) в ширину и 5 футов (1,5 м) в высоту. В результате получился веерообразный луч, узкий по горизонтали и охватывающий около 30 градусов по вертикали.^[25]

Сверху и позади передатчика находился основной приемник. Это был шестиугольный массив металлических трубок, действующих как линза, которая разделяла отраженный сигнал на серию вертикально расположенных полос шириной 2,5 градуса. Сигнал фокусировался на стержневом отражателе за линзой, который обеспечивал горизонтальную фокусировку, сужая ее до 1,5 градусов. Сигнал отражается на задней части линзы, если смотреть сверху, где одиннадцать вертикально расположенных друг над другом кормить рогами получил теперь сфокусированный сигнал.^[25]

Антенна IFF также представляла собой щелевой волновод, расположенный над решеткой приемника.^[25]

Первоначально система использовала меньший передатчик с более широким лучом и вращалась со скоростью 24 об / мин. Позже он был оснащен антенной передатчика большего размера, и его скорость была снижена до 12 об / мин. При переходе на роль УВД скорость снова снизилась до 8 об / мин.^[25]

В какой-то момент для системы была произведена новая и гораздо более простая конструкция антенны, и на одном изображении она показана на системе в Королевских ВВС Уоттона. В этой версии использовался параболический отражатель с одиночным рупором передатчика и вертикальными рупорами приемника, расположенными на кронштейне перед «тарелкой». Антенна IFF переместилась в нижнюю часть штанги. Чтобы изогнутая задняя часть антенны не поднимала антенну и не выдергивала антенну из держателя при сильном ветре, два «крыла» выдвинулись назад позади антенны. Увеличенная версия той же конструкции антенны позже использовалась для Синий Йоман радар.

Электроника

Тип 82 на RAF North Coates был установлен на более короткой платформе, чем другие производственные площадки. Обратите внимание на отличия в компоновке от прототипа в Малверне. Ближний конец антенны IFF - это маленький треугольник в верхней части линзы.

Передатчик был магнетрон который давал импульсы 1,5 МВт на частоте 3 ГГц с частота следования импульсов (PRF) 750 импульсов в секунду и длительностью импульса 2 микросекунды.^[25]

Спектакль

Тип 82 был разработан для измерения пеленга, дальности и высоты с достаточной точностью, чтобы обеспечить возврат цели в пределах 1500 футов (460 м).^[13] В ходе испытаний он продемонстрировал 95% -ную вероятность размещения цели в пределах 650 ярдов (590 м) по горизонтали и 550 ярдов (500 м) по высоте. Он имел максимальную дальность полета около 150 морских миль (280 км; 170 миль).^[25]

Дисплеи и интерпретация

Тип 82 отличался использованием системы обработки данных, одного из первых примеров компьютеризированной обработки радара, хотя и в полуавтоматической и аналоговой форме. Позиции были записаны конденсаторы 150 В соответствует дальности 150 000 ярдов (140 000 м) при использовании в военных целях и 240 км при использовании УВД.^[25]

Исходные данные для трека вводились двумя выделенными распределителями треков, которые учитывали только самые удаленные регионы трека. план-позиционные указатели. Возвращаться вспышки что они сочли интересным были стробированный и отправлено в один из 18 магазинов каждый, всего 36 треков. Каждый набор из 18 дорожек для одного распределителя был разделен между тремя трекерами, которые увидели выбранную метку на своем дисплее. Затем они начинали отслеживать цель, перемещая джойстик таким образом, их экранный курсор оставался наверху всплеска при переходе от развертки к развертке. У них была своя собственная стробирующая система, которая могла передавать цель для проверки IFF и измерения высоты.^[25]

Измерение высоты производилось на настраиваемом дисплее. Это отображало сигналы от двух соседних лучей в одной строке на дисплее с десятью такими линиями. Когда трекеры наведены на цель, на индикаторе высоты будут появляться только эти сигналы, в результате чего на каждой строке появятся две метки. Сравнивая относительную длину двух меток, оператор мог оценить высоту.^[6]