Первая авиационная радиолокационная система обзора земной поверхности времен Второй мировой войны.

Введение

Первая воздушная радиолокационная система наземной разведки времен Второй мировой войны.

H2S была первой воздушной радиолокационной системой наземной разведки. Она была разработана для Бомбардировочного командования Королевских ВВС во время Второй мировой войны для обнаружения целей на земле при ночных и всепогодных бомбардировках. Это позволяло осуществлять атаки за пределами досягаемости различных радионавигационных средств, таких как Gee или Oboe, которые были ограничены радиусом действия примерно в пределах дальности от различных базовых станций. Она также широко использовалась в качестве общей навигационной системы, позволяющей идентифицировать ориентиры на больших расстояниях. В марте 1941 года эксперименты с ранней радиолокационной системой перехвата воздушных целей, основанной на магнетроне с длиной волны 9,1 см (3 ГГц), показали, что различные объекты имеют существенно различающиеся радиолокационные сигнатуры: вода, открытая местность и застроенные районы городов и поселков давали отчетливые отражения. В январе 1942 года была сформирована новая группа для объединения магнетрона с новой сканирующей антенной и индикатором планового положения. Первое испытание прототипа в апреле подтвердило возможность создания радиолокационной карты местности под самолетом. Первые системы поступили на вооружение в начале 1943 года под обозначениями H2S Mk. I и H2S Mk. II, а также ASV Mark III. Во время второго боевого вылета 2/3 февраля 1943 года система H2S была захвачена немецкими войсками почти в неповрежденном состоянии, а еще через неделю – второе устройство. Совместно с информацией, полученной от выжившего экипажа, немцы выяснили, что это система картографирования и смогли определить принцип ее работы. Когда они собрали систему из частей и увидели изображение Берлина, в Люфтваффе возникла почти паническая ситуация. Это привело к внедрению в конце 1943 года радиолокационного детектора FuG 350 Naxos, который позволял ночным истребителям Люфтваффе наводиться на излучение H2S. Британцы узнали о Naxos, и развернулась ожесточенная дискуссия о целесообразности использования H2S. Последующие расчеты показали, что потери после внедрения Naxos фактически были меньше, чем до него, и использование продолжилось. После того, как было установлено, что разрешение ранних моделей было слишком низким для эффективного применения над крупными городами, такими как Берлин, в 1943 году началась работа над версией, работающей в X-диапазоне на частоте 3 см (10 ГГц) – H2S Mk. III. Практически одновременно американский аналог был представлен как H2X в октябре того же года. Было произведено множество слегка отличающихся моделей Mk. III, прежде чем Mk. IIIG была выбрана в качестве стандартной модели в конце войны. Разработка продолжалась с созданием Mk. IV в конце войны и Mk. IX образца 1950-х годов, которые оснащались бомбардировщиками V-серии и самолетами English Electric Canberra. В составе сил V, Mk. IXA была интегрирована как с бомбовым прицелом, так и с навигационной системой для обеспечения комплексной системы навигации и бомбометания (NBS) большой дальности. В этой конфигурации H2S последний раз использовалась в боевых условиях во время Фолклендской войны в 1982 году на самолете Avro Vulcan. Некоторые системы H2S Mk. IX оставались на вооружении самолетов Handley Page Victor до 1993 года, обеспечив пятьдесят лет службы.

H2S was the first airborne, ground scanning radar system. It was developed for the Royal Air Force's Bomber Command during World War II to identify targets on the ground for night and all weather bombing. This allowed attacks outside the range of the various radio navigation aids like Gee or Oboe, which were limited to about of range from various base stations. It was also widely used as a general navigation system, allowing landmarks to be identified at long range. In March 1941, experiments with an early airborne interception radar based on the 9.1 cm wavelength, (3 GHz) cavity magnetron revealed that different objects have very different radar signatures; water, open land and built up areas of cities and towns all produced distinct returns. In January 1942, a new team was set up to combine the magnetron with a new scanning antenna and plan position indicator display. The prototype's first use in April confirmed that a map of the area below the aircraft could be produced using radar. The first systems went into service in early 1943 as the H2S Mk. I and H2S Mk. II, as well as ASV Mark III. On its second operational mission on 2/3 February 1943, an H2S was captured almost intact by German forces, and a second unit a week later. Combined with intelligence gathered from the surviving crew, they learned it was a mapping system and were able to determine its method of operation. When they pieced one together from parts and saw the display of Berlin, near panic broke out in the Luftwaffe. This led to the introduction of the FuG 350 Naxos radar detector in late 1943, which enabled Luftwaffe night fighters to home on the transmissions of H2S. The British learned of Naxos and a great debate ensued over the use of H2S. Later calculations showed that losses after the introduction of Naxos were actually less than before it, and use continued. After it was found the resolution of the early sets was too low to be useful over large cities like Berlin, in 1943 work started on a version operating in the X band at 3 cm (10 GHz), the H2S Mk. III. Almost simultaneously, its American equivalent was introduced as the H2X in October of that year. A wide variety of slightly different Mk. III's were produced before the Mk. IIIG was selected as the late war standard. Development continued through the late war Mk. IV to the 1950s era Mk. IX that equipped the V bomber fleet and the English Electric Canberra. In the V force, Mk. IXA was tied into both the bombsight and navigation system to provide a complete long range Navigation and Bombing System (NBS). In this form, H2S was last used operationally during the Falklands War in 1982 on the Avro Vulcan. Some H2S Mk. IX units remained in service on the Handley Page Victor aircraft until 1993, providing fifty years of service.

Этимология "H2S"

Радар первоначально назывался "BN" (Blind Navigation), но вскоре стал известен как "H2S". Происхождение этого названия остаётся предметом споров, различные источники утверждают, что оно означало "Высота к склону" или "Дом, милый дом". Буква "S" уже использовалась командой радиолокационного перехвата воздушных целей как намеренно запутанная аббревиатура для рабочей длины волны в диапазоне "", что в конечном итоге дало название S-диапазону. Широко распространено мнение, что радар был назван в честь сероводорода (химическая формула H2S, из-за его зловонного запаха), поскольку изобретатель осознал, что если бы он направил радар вниз, а не в небо, то нашёл бы ему новое применение – наземное слежение вместо обнаружения воздушных целей, и что он был "недальновиден", не подумав об этом раньше. Р. В. Джонс, директор отдела научной разведки Министерства авиации, развивает эту "зловонную" версию с новым поворотом. Он рассказывает, что из-за недопонимания между первоначальными разработчиками и Фредериком Линдеманом (получившим титул лорда Червелла в 1941 году), научным советником Уинстона Черчилля, разработка технологии была задержана, поскольку инженеры полагали, что лорду Червеллу не понравилась эта идея. Позже, когда Червелл поинтересовался о ходе проекта, он был крайне возмущён, узнав о приостановке работ, и неоднократно заявлял о задержке: "Это ужасно!". Инженеры назвали возобновлённый проект "H2S", а когда Червелл спросил, что означает эта аббревиатура, никто не решился признаться, что она названа в честь его высказывания. Вместо этого они на месте придумали, что "H2S" означает "Home Sweet Home" – именно такое значение Червелл и сообщил другим, включая Джонса.

Бытие

После битвы за Британию бомбардировочное командование RAF начало ночные атаки на немецкие города. Хотя командование бомбардировщиков сообщало о хороших результатах налётов, отчёт Батта показал, что только одна бомба из двадцати попадала в пределах цели, половина бомб падала на открытую местность, а в некоторых случаях бомбы падали на расстоянии до от цели. Радиоэлектроника давала надежду на улучшение, и Исследовательский телекоммуникационный институт (TRE) разработал систему радионавигации под названием "Gee", а затем вторую, известную как "Oboe". Обе системы основывались на передающих станциях в Великобритании, которые посылали синхронизированные сигналы. В случае с "Gee", осциллограф в самолёте измерял разницу во времени между двумя сигналами для определения местоположения. "Oboe" использовал транспондер в самолёте для отражения сигналов обратно в Великобританию, где операторы проводили те же измерения на гораздо более крупных дисплеях, получая более точные значения. В обоих случаях наземная часть системы ограничивала дальность прямой видимостью, примерно для самолётов, летящих на типичных высотах боевого вылета. Это было полезно против целей в Руре, но не в самом сердце Германии. Таффи Боуэн заметил во время своих ранних экспериментов с радарами ИИ длиной волны 1,5 м, проведённых до войны, что отражённые сигналы от полей, городов и других областей различались. Это было связано с геометрией: объекты с вертикальными сторонами, такие как здания или корабли, давали гораздо более сильный отклик, чем плоские объекты, такие как земля или море. Во время первых испытаний системы ИИ оператор часто видел береговые линии на очень больших расстояниях, и команда разработчиков несколько раз использовала это как импровизированную навигационную систему. Боуэн предложил разработать радиолокационный прицел, основанный на этом принципе, но идея была забыта. В 1940 году Джон Рэндалл и Гарри Бут, аспиранты Бирмингемского университета, создали новую микроволновую вакуумную лампу, известную как магнетрон, которая выдавала тысячи ватт радиосигнала на длине волны 9 см. При такой длине волны антенны были всего несколько сантиметров, что значительно упрощало установку радаров на самолёты. Идея картографирования вновь возникла в марте 1941 года, когда группа Филипа Ди разрабатывала новый радар ИИ, получивший название "AIS" в связи с его "сантиметровой" длиной волны. Во время испытаний на "Бленхайме" команда заметила тот же эффект, что и Боуэн. Длина волны, более чем в десять раз меньшая, чем у оригинальных ИИ-наборов с длиной волны 1,5 м, обеспечивала гораздо более высокое разрешение и позволяла различать отдельные объекты на земле.

After the Battle of Britain, RAF Bomber Command began night attacks against German cities. Although Bomber Command had reported good results from the raids, the Butt Report showed only one bomb in twenty landed within of the target, half the bombs fell on open country, and in some cases, the bombing was seen to fall as far as from the target. Radio electronics promised some improvement and the Telecommunications Research Establishment (TRE) developed a radio navigation system called "Gee" and then a second known as "Oboe". Both were based on transmitter stations in the UK which sent out synchronized signals. In the case of Gee, an oscilloscope in the aircraft measured the time difference between two signals to determine location. Oboe used a transponder in the aircraft to reflect the signals back to the UK where operators carried out the same measurements on much larger displays to produce more accurate values. In both cases, the ground based portion of the system limited range to a line of sight, about for aircraft flying at typical mission altitudes. This was useful against targets in the Ruhr, but not the heart of Germany. Taffy Bowen had noticed during his early 1.5 m wavelength AI radar experiments before the war that the radar returns from fields, cities and other areas were different. This was due to geometry; objects with vertical sides, like buildings or ships, produced much stronger returns than flat objects like the ground or sea. During early tests of the AI system, the operator would often see coastlines at very long distances, and the development team used this as an ad hoc navigation system on several occasions. Bowen had suggested developing a targeting radar based on this principle, but the matter had been forgotten. In 1940, John Randall and Harry Boot, PhD students at the University of Birmingham, devised a new microwave frequency vacuum tube known as the cavity magnetron that output thousands of watts of radio signal at 9 cm wavelength. At this wavelength, the antennas were only a few centimeters long, making radar much easier to fit into an aircraft. The mapping idea resurfaced in March 1941 when Philip Dee's group was developing a new AI radar, christened "AIS" in reference to its "sentimetric" wavelength. During tests in a Blenheim, the team noticed the same sort of effects Bowen had earlier. The set's wavelength, over ten times shorter than the original 1.5 m AI sets, provided much greater resolution and allowed them to pick out individual objects on the ground.

Работа начинается .

В октябре 1941 года Ди присутствовал на совещании командования бомбардировщиков Королевских ВВС, где обсуждалась проблема ночного наведения. Ди упомянул о недавних открытиях, полученных с помощью AIS. 1 ноября Ди провёл эксперимент, в котором использовал радар AIS, установленный на самолёте «Бленхейм», для сканирования местности. Используя этот дисплей, он смог различить очертания города, летя на высоте 2438 метров. Командование было впечатлено, и 1 января 1942 года TRE сформировало группу под руководством Бернарда Ловелла для разработки бортового радиолокационного прицельного радара S-диапазона на основе AIS. Был размещён первоначальный заказ на 1500 комплектов. Уже на этом этапе стало ясно, что дисплей с индикацией планового положения (PPI) был бы желателен, но для его реализации потребовалась бы сложная сканирующая параболическая антенна, в отличие от очень простой системы фиксированных антенн, используемой в системе A-развёртки. Было решено испытать обе системы. В марте было принято решение, что как H2S, так и новый сантиметровый радар обнаружения надводных целей (ASV), ASV Mk. III, будут созданы с использованием одних и тех же компонентов, что упростило бы производство. В ходе первых испытаний в апреле стало очевидно превосходство сканирующей системы PPI, и все работы над устаревшей системой A-развёртки были прекращены. H2S совершил свой первый экспериментальный полёт 23 апреля 1942 года, с радаром, установленным на бомбардировщике Handley Page Halifax V9977. Сканирующий блок был установлен в нижней части фюзеляжа самолёта на месте, ранее занимавшемся средней нижней турелью, которая к тому времени редко устанавливалась. Вращающееся крепление сканера было спроектировано и изготовлено компанией Nash & Thompson. Сканирующая антенна была покрыта характерным обтекаемым радиопрозрачным обтекателем. Одной из проблем было то, что отражённые сигналы от близких объектов были значительно сильнее, чем от удалённых, что объяснялось радиолокационным уравнением. Это приводило к тому, что область непосредственно под бомбардировщиком казалась намного ярче окружающей среды, если сигнал не был скорректирован с учётом этого. Решением было регулировать мощность передачи в соответствии с законом косеканса в квадрате, названным так по математической функции, определяющей эффективное изменение усиления. Первоначально изменение достигалось путём крепления угловой металлической пластины к части параболического отражателя антенны, что можно увидеть на фотографии антенны на бомбардировщике Halifax. Позднее отражатели стали изготавливаться с кривизной, соответствующей косекансу в квадрате, и больше не представляли собой идеальный параболический отрезок. 7 июня 1942 года самолёт Halifax, проводивший испытания H2S, потерпел крушение, в результате которого погибли все находившиеся на борту и был уничтожен прототип H2S. Среди погибших был Алан Блюмлейн, главный конструктор. Ловелл вспоминал, что после осмотра места катастрофы «неудивительно, что я посчитал, что это конец проекта H2S». В крушении также погибли коллеги Блюмлейна Сесил Освальд Браун и Фрэнк Блайтен, учёный TRE Джеффри С. Хенсби и семь сотрудников Королевских ВВС.

In October 1941, Dee attended a meeting of the RAF Bomber Command where the night targeting issue was discussed. Dee mentioned the recent discoveries using AIS. On 1 November, Dee performed an experiment in which he used an AIS radar mounted on a Blenheim to scan the ground. Using this display he was able to pick up the outline of a town away while flying at 8000 feet (2438 m) altitude. The commanders were impressed and, on 1 January 1942, the TRE set up a team under Bernard Lovell to develop an S band airborne targeting radar based on AIS. An initial order for 1,500 sets was placed. It was clear even at this point that a Plan Position Indicator (PPI) display would be desirable, but this would require a complex scanning parabolic antenna, compared to the very simple set of fixed antennas used in the A scope system. It was decided to test both systems. In March, it was decided that both H2S and a new centimetric Air Surface Vessel radar (ASV) radar, ASV Mk. III, would be built using the same components, simplifying production. In early tests in April, the superiority of the scanning PPI system was evident, and all work on the older A scope version ended. H2S performed its first experimental flight on 23 April 1942, with the radar mounted in a Handley Page Halifax bomber, V9977. The scanning unit was installed in the aircraft's belly using the position previously occupied by the mid under turret, which was by that time seldom installed. The rotating scanner mounting was designed and manufactured by Nash & Thompson. The scanning aerial was covered by a distinctive streamlined radome. One problem was that the returns from closer objects were much stronger than more distant objects, due to the radar equation. This made the area directly under the bomber much brighter than the surroundings if the signal was not adjusted to account for this. The solution was to adjust the broadcast power according to the cosecant squared rule, so called after the mathematical function that defined the effective change in gain. The change was originally produced by fixing an angled metal plate on part of the parabolic reflector of the aerial, as may be seen in the picture of the aerial on a Halifax bomber. Later reflectors were actually shaped with a cosecant squared curvature, no longer a perfect parabolic section. On 7 June 1942, the Halifax performing H2S tests crashed, killing everyone on board and destroying the prototype H2S. One of the dead was Alan Blumlein, the chief designer. Lovell recalled that after inspecting the crash site "it is, perhaps, hardly surprising that I believed this to be the end of the H2S project". Also killed in the crash were Blumlein's colleagues Cecil Oswald Browne and Frank Blythen; a TRE scientist Geoffrey S. Hensby, and seven RAF personnel.

Дебаты по поводу магнетрона

По мере развития работ, в Министерстве авиации и Королевских ВВС разгорелись острые дебаты о сравнительных достоинствах системы H2S. Хотя возможность бомбардировки в любую погоду на больших расстояниях была очевидно полезна для командования бомбардировщиков, потеря самолета с H2S могла привести к раскрытию секрета магнетрона немцам. Научный советник Черчилля, лорд Червелл, хотел, чтобы конструкторская группа создала H2S на основе клистрона, а не магнетрона. В отличие от клистрона, состоящего в основном из стекла и хрупких металлических деталей, магнетрон был изготовлен из цельного медного блока, который было бы крайне сложно уничтожить даже с помощью значительного взрывного заряда. Если бы немцы захватили магнетрон, они бы немедленно поняли принцип его работы. Поскольку магнетрон также разрабатывался для использования в ночных истребителях и командовании береговой обороны, потеря секретности не только предоставила бы немцам информацию для создания радиолокационных детекторов на этой новой частоте, но и позволила бы им разработать собственные эффективные радиолокационные системы для самолетов. Конструкторская группа H2S не считала, что клистрон справится с задачей, и испытания H2S, построенного на клистронах, показали снижение выходной мощности в 20-30 раз. На той же высоте версии на клистронах могли обнаружить город на расстоянии , в то время как версия на магнетроне была способна на . Казалось, улучшить этот показатель невозможно, поэтому выбор стоял между магнетроном и полным отказом от разработки. Команда H2S также возражала, что немцам потребуется два года на разработку сантиметрового радара после захвата полостного магнетрона, и не было оснований полагать, что они уже не ведут работы в этом направлении. Это опасение оказалось оправданным; хотя магнетрон был захвачен в начале 1943 года, война закончилась до того, как немецкие образцы были запущены в производство. В разгар дебатов 5 и 6 июля 1942 года Исидор Исаак Раби из Американской радиационной лаборатории посетил офисы TRE. По словам Ловелла, Раби заявил, что устройство H2S, предоставленное им во время миссии Тардиза, было "ненаучным и неработоспособным" и выразил мнение, что его единственное применение – передать магнетрон немцам. Спустя годы Ловелл попытался выяснить причины этого негативного отчета, но не обнаружил никого, кто помнил бы, чтобы Раби был столь критичен. Единственным объяснением, которое удалось найти, было то, что проблемы с запуском оборудования были вырваны из контекста. Таффи Боуэн отметил, что у него возникли серьезные трудности с приведением оборудования в рабочее состояние в США; при испытаниях в районе Спрингфилда, Хартфорда и Бостона на дисплее ничего не отображалось. К сентябрю был готов прототип, пригодный для эксплуатации. Несмотря на продолжающиеся дебаты о возможной потере магнетрона немцам, 15 сентября Черчилль лично санкционировал использование магнетрона командованием бомбардировщиков. В тот же период было замечено, что немецкие подводные лодки оснащены радиолокационным детектором, позже известным как FuMB 1 Metox 600A, который позволял им обнаруживать комплексы ASV командования береговой обороны, работающие в более старом диапазоне 1,5 м. В сентябре было принято решение о приоритетном строительстве ASV Mk. III, который немцы не смогли бы обнаружить. Считалось, что вероятность попадания магнетрона в руки немцев с патрульного самолета ничтожно мала.

As development continued, a great debate broke out in the Air Ministry and RAF about the relative merits of the H2S system. While the ability to bomb in all weather at great distances was obviously useful to Bomber Command, the loss of an H2S aircraft would potentially reveal the secret of the magnetron to the Germans. Churchill's science advisor, Lord Cherwell, wanted the design team to build H2S around the klystron rather than the magnetron. Unlike a klystron, which is made mostly of glass and fragile metal parts, the magnetron was built out of a single block of copper that would be extremely difficult to destroy with any reasonable demolition charge. If a magnetron was recovered by the Germans, they would immediately understand its operation. Since the magnetron was also being designed for use in night fighters and Coastal Command, the loss of the secret would not only provide the Germans with the information to build radar detectors on this new frequency, but also allow them to develop their own effective airborne radars. The H2S design team did not believe the klystron could do the job, and tests of an H2S built with klystrons showed a drop in output power by a factor of 20 to 30. At the same altitude, the klystron powered versions were able to detect a town at while the magnetron version was capable of There appeared to be no way to improve this, so it would have to be the magnetron or nothing. The H2S team also protested that it would take the Germans two years to develop a centimetric radar once the cavity magnetron fell into their hands and that there was no reason to believe they were not working on the technology already. The first concern would prove correct; although a magnetron was captured in early 1943, the war ended before German examples were in production. In the midst of the debate, Isidor Isaac Rabi of the American Radiation Laboratory visited the TRE offices on 5 and 6 July 1942. According to Lovell, Rabi stated that the H2S device provided to them during the Tizard Mission was "unscientific and unworkable" and expressed his feelings that the only use of it would be to hand the magnetron to the Germans. Years later, Lovell attempted to discover the reasons for this negative report, but he found that no one recalled Rabi being so negative. The only explanation that anyone had was that problems getting the sets working were taken out of context. Taffy Bowen had noted that he had significant trouble getting the sets to do anything in the US; in testing against Springfield, Hartford and Boston, the display simply did not show anything. By September, a prototype version suitable for operational use was ready. While debate on the issue of losing a magnetron to the Germans continued, on 15 September Churchill personally released the magnetron for use by Bomber Command. During this same period, it had been noticed that German submarines had been fitted with a radar detector, later known to be the FuMB 1 Metox 600A, which allowed them to detect Coastal Command's ASV sets operating on the older 1.5 m band. In September the decision was made to prioritize construction for the ASV Mk. III, which the Germans would not be able to detect. It was felt the chance that a magnetron falling into German hands from a patrol aircraft was vanishingly small.

Чрезвычайная перемещение

Радарные группы Министерства авиации первоначально были сформированы в поместье Бодси на восточном побережье Англии. Когда война началась в 1939 году, это место считалось слишком уязвимым для возможной немецкой атаки, и заранее запланированный переезд в Университет Данди был осуществлен практически в одночасье. По прибытии оказалось, что ничего не было подготовлено и было мало места для работы команд. Хуже того, команда, работавшая над радиолокаторами для самолетов, оказалась на крошечной частной взлетно-посадочной полосе в Перте, Шотландия, которая совершенно не подходила для разработки. Прошло некоторое время, прежде чем руководство наконец признало суть проблемы и начался поиск нового места. В конце 1939 года команда радиолокаторов для самолетов переехала в RAF St Athan, примерно вблизи Кардиффа. Хотя это место должно было быть идеальным, они оказались в заброшенном ангаре без отопления, и работа стала почти невозможной с наступлением холодов. Основные исследовательские группы оставались в Данди в течение этого периода. Продолжающийся поиск более подходящего места для всех команд привел к выбору Суонаджа на южном побережье Великобритании. Остальные члены первоначальной радиолокационной группы переехали туда в мае 1940 года, а группа ИИ прибыла на день раньше. Группа ИИ, размещенная в лачугах на берегу моря возле Уорта Матраверса, была особенно уязвима и находилась совсем недалеко от оккупированного немцами Шербура. Пока происходил переезд, А. П. Роу воспользовался возможностью создать вторую группу радиолокаторов для самолетов, работающую с магнетронами, отодвинув группу Боуэна на второй план. Боуэна вскоре вынудили покинуть TRE и отправить его в миссию Тизарда тем летом. 25 мая 1942 года штаб объединенных операций провел операцию "Укус" с целью захвата радиолокатора "Вюрцбург", который был сфотографирован недалеко от французского побережья. Это вызвало опасения, что немцы могут предпринять аналогичный рейд на британские объекты. Когда поступили сообщения о том, что "семнадцать железнодорожных составов" с десантниками были размещены вблизи Шербура, прямо напротив Английского канала от Крайстчерча, в Министерстве авиации началась паника, и был предпринят еще один экстренный переезд. Команда оказалась в колледже Малверн, где-то к северу. Там было достаточно офисных помещений, но мало жилья, что привело к еще большим задержкам в программе разработки.

The Air Ministry radar groups had originally formed up at Bawdsey Manor on the eastern coast of England. When the war began in 1939, this location was considered too exposed to a potential German attack, and a pre arranged move to the University of Dundee was carried out almost overnight. On arrival, it was found nothing was prepared and there was little room for the teams to work in. Worse, the team working on airborne radars ended up at a tiny private airstrip in Perth, Scotland that was entirely unsuitable for development. It took some time before the nature of the problem was finally accepted by management and a search began for a new location. In late 1939, the Airborne team moved to RAF St Athan, about from Cardiff. Although this location should have been ideal, they found themselves in a disused hangar with no heating, and work became almost impossible as the weather turned cold. The main research teams remained in Dundee during this period. The ongoing search for a more suitable location for all the teams led to the selection of Swanage on the southern coast of the UK. The rest of the original radar group moved there in May 1940, the AI group arriving the day before them. The AI group, located in shacks on the shoreline near Worth Matravers, was particularly exposed and only a short distance from German occupied Cherbourg. While the move was taking place, A. P. Rowe took the opportunity to set up a second airborne group working with magnetrons, sidelining Bowen's group. Bowen was soon forced out of the TRE and sent on the Tizard Mission that summer. On 25 May 1942, Combined Operations Headquarters carried out Operation Biting to capture a Würzburg radar that had been photographed near the French coast. This led to concerns that the Germans might launch a similar raid on British installations. When reports were received that "seventeen train loads" of paratroopers had been stationed near Cherbourg, directly across the English Channel from Christchurch, near panic broke out in the Air Ministry, and yet another emergency move was made. The team ended up at Malvern College about to the north. This provided ample office space but little in the way of housing and introduced yet more delays in the development program.

Вход в службу

Несмотря на все проблемы, 3 июля 1942 года Черчилль провел встречу со своими военными командирами и группой H2S, где удивил разработчиков радаров, потребовав поставки 200 комплектов H2S к 15 октября 1942 года. Команда разработчиков H2S находилась под огромным давлением, но им был предоставлен приоритетный доступ к ресурсам. Это давление также дало им весомый аргумент, чтобы убедить лорда Червелла в необходимости прекращения программы H2S на основе клистронов. TRE не успел выполнить поставку к 15 октября; к 1 января 1943 года H2S был установлен только на двенадцать бомбардировщиков Stirling и двенадцать Halifax. В ночь на 30 января 1943 года тринадцать самолетов Stirling и Halifax из сил "Pathfinder" использовали H2S для сброса зажигательных бомб или осветительных ракет на цель в Гамбурге. Сто бомбардировщиков Lancaster, следовавших за "Pathfinder", использовали эти ракеты в качестве ориентира для наведения бомб. Результаты были признаны "удовлетворительными". Аналогичные рейды были проведены против Турина следующей ночью и против Кельна в ночь на 2/3 февраля. 21 февраля было принято решение оснастить все самолеты Bomber Command системой H2S, не только для помощи в бомбометании, но и для навигации. В ходе первых операций H2S продемонстрировал способность обнаруживать береговую линию на таком большом расстоянии, что его можно было использовать как систему дальней навигации, позволяющую самолетам летать в любых погодных условиях. Для помощи навигатору, оператор прицела нес ответственность за управление H2S в эти периоды. С целью дальнейшего повышения эффективности операций, 12 марта было решено увеличить поставки запасных частей для Bomber Command, поскольку предполагалось, что им потребуется компенсировать более высокие потери. Ранее каждая оснащенная эскадрилья должна была иметь 100% запас всех деталей, и их просто не хватало на всех.

H2S Mk. II, производственная версия

Оригинальные комплекты H2S были, по сути, прототипами, собранными вручную в максимально сжатые сроки для оснащения "Патфайндеров". Среди многочисленных проблем, возникших из-за спешного ввода в эксплуатацию, было то, что разработчики были вынуждены использовать существующие типы вилок и розеток для соединения различных блоков полного комплекта. В то время не было доступных штекеров для монтажа на переборках, и, следовательно, многие свободные штекеры на концах кабельных линий несли на себе открытое смертельное напряжение. Пока шла установка прототипов, велась работа над серийной версией – Mk. II, которая стала самой массовой. Она была в значительной степени идентична Mk. I, за исключением различных деталей упаковки и электроники, призванных упростить сборку. Командование бомбардировочной авиации начало широко использовать H2S летом 1943 года. В ночь на 24 июля Королевские ВВС начали операцию "Гоморра" – масштабное нападение на Гамбург. К тому времени H2S уже был установлен на самолеты Lancaster, которые стали основой бомбардировочной авиации. Благодаря цели, обозначенной "Патфайндерами" с помощью H2S, бомбардировщики RAF нанесли по городу удар высокоскоростными и зажигательными бомбами. Они вернулись 25 и 27 июля, а ВВС США провели два дневных налета между тремя рейдами Королевских ВВС. Огромные участки города были уничтожены пожаром. Погибло около 45 000 человек, в основном мирных жителей. Mk. II вскоре был модернизирован до версии Mk. IIA, которая отличалась от Mk. II только конструкцией антенны сканера; в IIA оригинальная дипольная антенна в фокусе сканера была заменена волноводным рупором, который передавал сигнал обратно на приемник, устраняя потери в коаксиальном кабеле предыдущей модели.

Улучшения сканирования

Даже на самых ранних полетах V9977 было отмечено, что ряд основных особенностей H2S затрудняли его использование. Попытки их исправить начались еще до ввода H2S в эксплуатацию, но ряд проблем значительно задержали этот процесс. Добавления вносились по мере готовности, что привело к обилию различных модификаций, подробно описанных ниже. В конце апреля 1942 года, во время испытательного полета V9977, прототип был продемонстрирован летчику-навигатору Э. Дикки. Дикки указал на то, что навигационные карты всегда ориентированы по северу, в то время как верхняя часть PPI-дисплея H2S отображала направление полета самолета. Он предположил, что это создаст значительные трудности при навигации. Ранее этот аспект не учитывался, поскольку H2S разрабатывался как средство для наведения бомб. Однако, теперь, когда он также использовался как важный навигационный инструмент, это стало серьезной проблемой. Это привело к срочной программе в EMI по модификации прототипов с помощью системы, корректирующей данную особенность. Решение было найдено с введением сельсина (или "сервопривода"), подключенного к гирокомпасу самолета, выходной сигнал которого изменял скорость вращения изображения. Тестирование этой модификации сразу же выявило другую проблему. Поскольку дисплей всегда показывал север, стало неочевидно, летит ли самолет в направлении цели, что ранее было легко определить, так как цель отображалась в верхней части экрана. Для решения этой проблемы на дисплей была добавлена яркая линия, указывающая направление движения. Более поздняя модификация позволила оператору вручную управлять линией индикации курса. Она использовалась совместно с бомбовым прицелом Mark XIV для точной коррекции сноса, вызванного ветром. Индикатор устанавливался на начальный угол, заданный оператором прицела, после чего навигатор мог видеть остаточный снос на своем дисплее и передавать корректировки пилоту и оператору прицела для обновления настроек. Эта базовая идея была впоследствии расширена, чтобы позволить навигатору автоматически передавать измерения в прицел, избавляя оператора прицела от необходимости делать это во время захода на цель. Поскольку другие параметры, такие как высота и скорость, уже автоматически поступали с приборов самолета, оставалось только вручную задавать высоту цели над уровнем моря, что можно было сделать до начала миссии. Другая проблема заключалась в том, что при крене самолета сигнал отражался от земли только с нижней стороны, заполняя одну половину дисплея сплошным сигналом, а другая оставалась пустой. Это было особенно неприятно, поскольку в последнюю минуту перед сбросом бомб навигатор давал пилоту корректировки курса, делая дисплей бесполезным каждый раз, когда пилот реагировал. Эта проблема была решена путем внедрения механического стабилизатора, который удерживал систему сканирования в горизонтальном положении относительно земли. Предварительная версия была готова к сентябрю 1943 года, но было выявлено несколько проблем, и только 5 ноября было принято решение о начале серийного производства. К этому времени велась разработка 3-сантиметровой версии H2S, и Nash & Thompson обещали предоставить версии стабилизатора для 10- и 3-сантиметровых устройств к 15 декабря 1943 года. Последняя проблема была связана с геометрией сигналов, возвращаемых радаром. С увеличением угла сканирования время возврата сигнала увеличивалось не линейно, а гиперболически. В результате, отражения от близких объектов были сопоставимы с тем, что можно было бы увидеть на карте, но отражения от более удаленных объектов все больше сжимались по дальности. При минимальной настройке дальности это не представляло серьезной проблемы, но при максимальной дальности это значительно затрудняло интерпретацию изображения. Это побудило Ф. С. Уильямса разработать новый генератор временной базы, который также выдавал гиперболический сигнал, устраняя эту проблему. Он получил название "индикатор с коррекцией сканирования" или дисплей типа 184. Все эти разработки велись в основном параллельно, и на встрече в марте 1944 года стало известно, что до конца года можно ожидать лишь низких темпов производства. К тому времени вводились новые 3-сантиметровые комплекты, что привело к появлению множества различных модификаций, включающих одну или несколько из этих дополнительных коррекций. Эти задержки были неожиданными, и Ловелл позже отметил:

It was noted on even the earliest flights of V9977 that a number of basic features of the H2S made it difficult to use. Attempts to fix these began even before H2S entered service, but a number of problems greatly delayed their entry. Added as they became available, this produced a profusion of different Marks, detailed below. Late in April 1942, during a test flight of V9977, the prototype unit was shown to Flight Lieutenant E. Dickie, a navigator. Dickie pointed out that navigational charts were always produced with north at the top, while the PPI display of H2S had the top of the display representing whatever direction the aircraft was flying. He suggested that this would cause significant problems during navigation. This had not been considered before because H2S had been developed as a bombing aid. Now that it was also used as an important navigation aid, this was a major issue. This led to a crash program at EMI to modify the prototype sets with a system to correct this problem. This was solved with the introduction of a selsyn (or "servo") connected to the aircraft's gyrocompass, whose output modified the scan rotation. Testing of this modification immediately revealed another problem. With the display always showing north up, it was no longer obvious whether the aircraft was flying towards its target, which previously was easy to see as the target would be at the top of the display. To address this, a further addition produced a bright line on the display indicating the direction of travel. A later modification allowed the heading indicator line to be manually controlled by the operator. This was used in concert with the Mark XIV bomb sight to accurately correct for any wind blowing the aircraft off the bomb line. The indicator was set to an initial angle provided by the bomb aimer, and from then the navigator could see any residual drift on his display and call out corrections to the pilot, and to the bomb aimer who would update his settings in the bombsight. This basic idea was later expanded to allow the navigator's measurements to be automatically sent back to the bombsight, meaning the bomb aimer no longer had to do this during the approach. Since the other settings, like altitude and airspeed, were already automatically fed in from the aircraft instruments, this left only the selection of the elevation of the target over sea level to be set manually, which could be done before the mission. The other problem was that when the aircraft rolled, the signal hit the ground only on the lower side of the aircraft, filling one side of the display with a solid signal while the other side was blank. This was particularly annoying because it was during the last minute of the approach to the target that the navigator would be giving course corrections to the pilot, rendering the display unusable every time the pilot responded. This problem was solved through the introduction of a mechanical stabilizer that kept the scanning system level with respect to the ground. A preliminary version was ready by September 1943, but several problems were noted, and it was not until 5 November that the decision was made to move it into production. By this time development of the 3 cm version of H2S was underway, and Nash & Thompson promised to have versions of the stabilizer for both 10 and 3 cm units available by 15 December 1943. A final problem related to the geometry of the signals returned by the radar. As the scanning angle increased, the time taken for the signal to return did not increase linearly, but hyperbolically. As a result, returns close to the aircraft were fairly similar to what would be seen on a map, but those further from the aircraft were increasingly compressed in range. At the shortest range setting, , this was not a serious problem, but at the longest, , this made the display very difficult to understand. This led F. C. Williams to develop a new time base generator that also output a hyperbolic signal, fixing this problem. This was called the "scan corrected indicator", or display Type 184. All of these concepts were being worked on largely in parallel, and at a meeting in March 1944, it was learned that only low rates of production could be expected through the end of the year. By that time the new 3 cm sets were being introduced as well, and this led to a profusion of various Marks featuring one or more of these additional corrections. These delays had not been expected, and Lovell later noted:

Рыбный пруд

Радар работает, посылая очень короткие импульсы радиосигнала от передатчика, затем выключая передатчик и прослушивая эхо в приемнике. Выход приемника направляется на вход яркости осциллографа, поэтому сильные эхо заставляют точку на экране загораться. Чтобы эти точки соответствовали местоположениям в пространстве, осциллограф быстро сканирует от центра к внешней стороне дисплея; эхо, возвращающиеся с большей задержкой, отображаются дальше на дисплее, указывая на большее расстояние до самолета. Время синхронизируется с помощью передающего импульса для запуска сканирования. В случае H2S эхо возвращаются от земли и объектов на ней. Это означает, что первый сигнал, который обычно принимается, будет исходить от земли непосредственно под самолетом, поскольку она находится ближе всего. Поскольку эхо от этого местоположения требовало времени для возвращения к самолету – времени, необходимого для прохождения до земли и обратно на текущей высоте самолета – дисплей H2S естественно имел пустую область вокруг центра дисплея, радиус которой соответствовал высоте самолета. Это явление было известно как «Центр-Ноль». Обычно оператор использовал регулятор, который задерживал начало развертки, чтобы уменьшить размер этого «Центра-Ноля» и тем самым увеличить площадь экрана, используемую для отображения земной поверхности. Когда «Центр-Ноль» не был полностью устранен, операторы замечали мимолетные эхо внутри этого круга и быстро пришли к выводу, что это другие самолеты. Это давало возможность легко обнаруживать вражеские ночные истребители, если они находились ниже бомбардировщика и не были слишком далеко, чтобы быть скрытыми в отражении от земли. Немецкие ночные истребители обычно подходили снизу, так как это помогало выделить силуэт целевого самолета на фоне Луны, а отсутствие огневых позиций в этом направлении делало подход безопасным. Это ставило их в идеальное положение для обнаружения радаром H2S. Однако дисплей был очень маленьким, а эта пустая область на экране занимала лишь небольшую его часть, поэтому увидеть эти отражения было трудно. В начале 1943 года эффективность немецких ночных истребителей улучшалась. В период с января по апрель 1943 года Бомбардировочное командование потеряло в общей сложности 584 самолета. Хотя это составляло всего 4% вылетов, это все же вызывало беспокойство, поскольку увеличение продолжительности светового дня летом означало, что противовоздушная оборона неизбежно станет более эффективной. Несколько систем уже разрабатывались для защиты бомбардировщиков, включая радар Monica (простая адаптация оригинального радара AI Mk. IV, использовавшегося в собственных ночных истребителях RAF) и автоматическую пушечную установку (AGLT), предназначенную для автоматизации оборонительного огня. Однако первая оказалась практически бесполезной, и уже было ясно, что вторая не будет доступна как минимум до 1944 года. Дадли Савард, связной Бомбардировочного командования с командами радиолокации, посетил полигон в Малверне 18 апреля, чтобы ознакомиться с прогрессом в разработке микроволновых радаров и упомянул об этой проблеме Ловеллу. Особенно его разочаровал налет, проведенный накануне ночью 16/17 апреля на завод Škoda, где из-за действий противника и других проблем было потеряно 11,3% атакующих сил. Упоминая проблемы с Monica и особенно с AGLT, Савард сказал Ловеллу:

Radar operates by sending out very short pulses of a radio signal from a transmitter, then turning the transmitter off and listening for echoes in a receiver. The output of the receiver is sent to an oscilloscope's brightness input, so strong echoes cause a spot on the screen to light up. To make the spots correspond to locations in space, the oscilloscope quickly scans from the centre to the outside of the display; echoes that return later in time are produced further out on the display, indicating a further distance from the aircraft. The times are synchronized by using the transmission pulse to trigger the scan. In the case of H2S, the echoes are returned from the ground and objects on it. That means the very first signal that would normally be received would be from the ground directly beneath the aircraft, as this is the closest to the aircraft. Since the echo from this location took some time to return to the aircraft, the time needed to travel to the ground and back at the aircraft's current altitude, the H2S display naturally had an empty area around the centre of the display, with its radius representing the altitude of the aircraft. This was known as the centre zero. Normally the operator used a dial that delayed the start of the sweep in order to reduce the size of this centre zero, and thereby increase the amount of the screen used for the ground display. When the centre zero was not entirely dialled out, operators noticed that fleeting echoes were visible within this circle, and quickly concluded these were from other aircraft. This presented a simple way to see enemy night fighters as long as they were below the bomber and not far enough away that they would be hidden in the ground return. German night fighters normally approached from below as it helped silhouette the target aircraft against the Moon, and the lack of a gun position in that location made it safe to approach from that direction. This left them ideally positioned for detection by H2S. However, the display was very small, and this blank area on the screen only a small portion of that, so seeing these returns was difficult. In early 1943 German night fighter operations were improving. Between January and April 1943 Bomber Command lost a total of 584 aircraft to the defences. Although this represented only 4% of the sorties, this was nevertheless worrying because the increasing daylight length during the summer meant that the defences would inevitably be more effective. Several systems were already under development to help the bombers defend themselves, including the Monica radar (a simple adaptation of the original AI Mk. IV radar from the RAF's own night fighters) and the Automatic Gun Laying Turret (AGLT), which was intended to automate defensive fire. However, the former proved almost useless in practice, and it was already clear the latter would not be available at least until 1944. Dudley Saward, the Bomber Command liaison with the radar teams, visited the Malvern site on 18 April to view progress on the microwave radars and mentioned the problem to Lovell. He was particularly frustrated by a raid carried out the night before on 16/17 April on the Škoda Works, where 11.3% of the attacking force was lost due to enemy action and all other issues. Mentioning the problems with Monica and especially the AGLT, Saward told Lovell:

Ловелл знал, что это действительно возможно. Команда пообещала, что сможет построить образец специального дисплея, который был бы, по сути, противоположен основному картографическому дисплею; вместо регулировки дисплея для устранения «Центра-Ноля» и, таким образом, обеспечения максимального пространства на экране для карты, этот новый дисплей будет регулировать размер «Центра-Ноля» до тех пор, пока он не заполнит весь дисплей, что облегчит обнаружение отражений от других самолетов. Они лишь попросили, чтобы «все это было сохранено в тайне, чтобы избежать трудностей». Савард предоставил специалиста по электронике, сержанта Уокера, и двух механиков, которые прибыли на следующий день и немедленно приступили к созданию дисплея на самолете Halifax BB360. Основная идея заключалась в использовании таймера задержки, уменьшающего размер «Центра-Ноля», в качестве переключателя; существующий дисплей будет получать отражения как и прежде, подавляя все, что происходит до срабатывания таймера, в то время как новый дисплей будет принимать все сигналы до этого момента и может быть настроен так, чтобы «Центр-Ноль» заполнил весь экран. В результате один дисплей будет отображать все в воздухе, а второй – карту земной поверхности как и прежде. Первая экспериментальная система была испытана 27 мая с самолетом Mosquito в качестве цели. Самолет Mosquito четко отобразился на дисплее, и фотографии дисплея вызвали большой энтузиазм. Когда фотографии попали на стол заместителя главнокомандующего Бомбардировочного командования Роберта Саундби, он немедленно отправил сообщение в Министерство авиации с требованием установить их как можно скорее. Новый дисплей, получивший официальное название Type 182 и прозвище «Mousetrap» («Мышеловка»), был запущен в серийное производство к августу 1943 года. В этот момент команда получила сообщение с требованием немедленно прекратить использование названия «Mousetrap», так как это было название предстоящей секретной операции. Им было официально присвоено новое название «Fishpond» («Рыболовный пруд»), которое было официально утверждено телеграммой Черчилля 9 июля. Первые оперативные подразделения поступили на вооружение в октябре 1943 года, и к весне 1944 года большинство самолетов Бомбардировочного командования были оснащены им. Было произведено двести экземпляров прототипной модели, прежде чем была представлена немного модифицированная версия Type 182A. Эта версия имела фиксированный радиус действия 26000 футов (7925 м), с побочным эффектом, заключающимся в том, что если самолет летел ниже этой высоты, земля отображалась на дисплее в виде кольца шума. Дисплей Type 182 обычно располагался на станции радиста, а не навигатора. Это снижало нагрузку на навигатора и упрощало связь при обнаружении цели; радист мог легко связаться с экипажем или отправить сообщения другим самолетам. Обычно на дисплее отображалось несколько точек, поскольку другие самолеты в потоке бомбардировщиков давали отличные отражения. Они оставались в основном неподвижными на дисплее, поскольку все летели примерно по одному и тому же маршруту, поэтому вражеские истребители было легко увидеть как точки, движущиеся внутри этого рисунка отражений. Если подозревалось, что точка приближается к бомбардировщику, они меняли курс и смотрели, следует ли за ней точка; если да, немедленно начинался оборонительный маневр.

Lovell was aware that this was indeed possible. The team promised they could build a sample of a special display that was effectively the opposite of the main mapping display; instead of adjusting the display so the centre zero was eliminated and thus provide maximum screen space to the map, this new display would adjust the size of the centre zero until it filled the display, thus making the returns from other aircraft easier to see. They only asked that the "whole affair was to be kept quiet to avoid difficulties". Saward supplied an electronics technician, Sergeant Walker, and two mechanics, all of whom arrived the next day and immediately set about building a display in Halifax BB360. The basic idea was to use the delay timer that reduced the size of the centre zero as a switch; the existing display would receive returns exactly as it had before, with everything before that timer being suppressed, while a new display would receive everything before that time, and could be adjusted so the centre zero filled the display. This would result in one display showing everything in the air, and a second providing a ground map exactly as before. The first experimental system flew on 27 May with a Mosquito providing a target. The Mosquito clearly appeared on the display, and photographs of the display caused much excitement. When the photos reached the desk of Bomber Command's Deputy Commander in Chief Robert Saundby, he immediately sent a message to the Air Ministry demanding that they be installed with all possible speed. The new display, given the official title Type 182 and nicknamed "Mousetrap", was on the assembly line by August 1943. At this point, the team received a message demanding they immediately stop using the name Mousetrap as that was the name of an upcoming secret mission. They were officially allocated the new name "Fishpond", a choice that was made official by a telegram from Churchill on 9 July. The first operational units went into service in October 1943, and by the spring of 1944, most of Bomber Command's aircraft carried it. Two hundred examples of the prototype model were produced before a slightly modified version was introduced, the Type 182A. This version had the range fixed at 26000 feet (7925 m), with the side effect that if the aircraft flew below this altitude the ground appeared as a ring of noise on the display. The Type 182 display was normally located at the radio operator's station, not the navigator's. This reduced the navigator's workload while also simplifying communications when a target was seen; the radio operator could easily communicate with the crew or send messages to other aircraft. Normally a number of blips would be seen, as other aircraft in the bomber stream made excellent returns. These remained largely stationary on the display as they were all flying roughly the same path, so enemy fighters were easy to see as dots moving around within the pattern of returns. If it was suspected a blip was approaching the bomber, they would change their heading and see if the blip followed; if it did, immediate defensive manoeuvring started.

X-диапазон

Разрешение любого радара определяется длиной используемой волны и размером антенны. В случае H2S размер антенны зависел от проёма орудийной башни бомбардировщика, и в сочетании с длиной волны 10 см это обеспечивало разрешение в 8 угловых градусов. Это было значительно хуже, чем требовалось, как для картографических целей, так и для желаний Берегового командования легко обнаруживать боевые рубки подводных лодок. 6 февраля 1943 года началась работа над версией электроники X-диапазона, работающей на частоте 3 см. Это должно было улучшить разрешение до 3 градусов при использовании той же антенны. Когда приоритет был отдан Командованию бомбардировщиков, Береговое командование ответило разработкой спецификаций для гораздо более продвинутой системы ASV, работающей на частоте 1,25 см, но завершить её к концу войны не удалось. Работа над 3-сантиметровыми магнитронами велась уже некоторое время, и устройство AIS с таким магнитроном было установлено на нос самолёта Boeing 247 D, DZ203, принадлежащего RAF Defford, ещё в 1942 году. Этот самолёт первоначально был предоставлен Канадским советом по оборонным исследованиям для испытания американских моделей радаров ИИ и с тех пор широко использовался в разработке различных версий ИИ, ASV и H2S. Джорджу Бичингу было поручено установить H2S на самолёт Stirling, и в начале 1943 года ему удалось получить один 3-сантиметровый магнитрон от группы ИИ Герберта Скиннера, работавшей над Boeing. Он запустил его в электронику H2S на стенде 7 марта 1943 года, а затем быстро установил на Stirling N3724 для первого полёта 11 марта. Испытания показали, что дальность действия устройства была очень небольшой, и его эффективное использование на высоте более 3048 метров (10000 футов) было невозможно. Дальнейшие работы были задержаны необходимостью установки существующих 10-сантиметровых комплектов на серийные самолёты. Командование бомбардировщиков начало серию масштабных рейдов на Берлин в ночи с 23 на 24 августа, с 31 августа на 1 сентября и с 3 на 4 сентября 1943 года. Было установлено, что H2S практически бесполезен во время этих миссий; город был настолько велик, что выделить отдельные объекты оказалось очень сложно. 5 сентября Соуэрд посетил команду H2S и показал им фотографии дисплеев PPI с изображением Берлина, полученных с помощью H2S. На настройке дальности, использовавшейся во время сброса бомб, отражения покрывали весь дисплей, и не было чётких контуров крупных объектов, по которым можно было бы ориентироваться. Это было неожиданностью, учитывая отличные результаты, полученные над Гамбургом. После долгих споров между группами в TRE о том, как решить эту проблему, 14 сентября команда начала работу над официальной версией H2S, работающей в X-диапазоне. К этому времени в борьбу также включилась американская Лаборатория радиационных исследований MIT. Они решили перейти непосредственно к 3-сантиметровой длине волны, назвав своё устройство H2X. К октябрю 1943 года оно было развёрнуто на американских бомбардировщиках. К июню в Великобритании продолжались дебаты о том, продолжать ли разработку собственных 3-сантиметровых комплектов H2S или просто использовать американские устройства, когда они станут доступны. Было предложено преобразовать существующие комплекты H2S Mk. II в X-диапазон, а американцам поручить разработку 3-сантиметрового ASV. Затем 7 июня состоялось совещание, на котором руководство TRE решило добиться трёх эскадрилий 3-сантиметровых H2S к концу года. Команда Ловелла считала это практически невозможным. Вместо этого они разработали секретный план по строительству и установке в общей сложности шести комплектов, которые должны были оснастить самолёты Pathfinder Force Lancaster к концу октября. Работа продолжалась над проектом, который теперь был известен как H2S Mk. III, и экспериментальный комплект был впервые использован над Берлином в ночь с 18 на 19 ноября 1943 года. По сравнению с первой миссией с комплектами Mk. I, результаты, полученные с помощью Mk. III, были описаны как «исключительно выдающиеся». Mk. III был быстро запущен в производство и впервые реально использован в оперативных условиях 2 декабря. С этого момента и до конца войны Mk. III стал основой парка самолётов Командования бомбардировщиков, и было представлено множество различных версий. Первой модификацией был Mk. IIIB, который добавил в диапазон скорректированный дисплей типа 184 из моделей IIC, но не имел стабилизации по крену. Стабилизация была добавлена в следующей версии, поступившей на вооружение, Mk. IIIA. Новый 2-метровый сканер «вертушка» был добавлен к Mk. IIIA для создания Mk. IIIC, в то время как оригинальный сканер с более мощным магнитроном производил Mk. IIID. Дисплей типа 216, использующий магнитное отклонение, который было гораздо легче производить массово, был добавлен к оригинальному IIIA для создания Mk. IIIE, а «вертушка» была добавлена к тому же устройству для создания Mk. IIIF. К середине 1944 года война в Европе явно входила в свою финальную стадию, и RAF начал разрабатывать планы по атакам на Японию с помощью группы Tiger Force. Чтобы оснастить эти самолёты, которым требовались как средства наведения, так и дальнобойная навигация, была введена система модернизации для более ранних комплектов Mk. II. Основанный на не стабилизированных блоках IIC, Mk. IIIG использовал новый магнитрон и приёмник для работы на частоте 3 см, как и другие системы Mk. III. Основной целью было использование его для дальнобойной навигации, а не для наведения бомб. Последний Mk. IIIH был IIIG с дисплеем типа 216.

The resolution of any radar is a function of the wavelength used and the size of the antenna. In the case of H2S, the antenna size was a function of the bomber's turret opening, and when combined with the 10 cm wavelength, this led to a resolution of 8 degrees in arc. This was much coarser than desired, both for mapping purposes and for Coastal Command's desires to easily detect submarine conning towers. On 6 February 1943, work began on an X band version of the electronics, operating at 3 cm. This would improve resolution to 3 degrees when used with the same antenna. When priority was given to Bomber Command, Coastal Command responded by producing specifications for a far more advanced ASV system operating at 1.25 cm, but this was not completed by the end of the war. Work on 3 cm magnetrons had been ongoing for some time, and an AIS unit with such a device had been fitted to the nose of RAF Defford's Boeing 247 D, DZ203 as early as 1942. This aircraft had originally been supplied by the Canadian Defence Research Board to test US models of AI radar, and since then had been widely used in the development of several versions of AI, ASV and H2S. George Beeching had been assigned the task of fitting H2S to the Stirling, and in early 1943 he managed to obtain a single 3 cm magnetron from Herbert Skinner's AI group working on the Boeing. He had it working in the H2S electronics in a benchtop set on 7 March 1943, and then quickly fit it to Stirling N3724 to make its first flight on 11 March. Testing showed the unit had very short range, and could not be used effectively over 10000 feet (3048 m) altitude. Further work was delayed by the need to fit the existing 10 cm sets to operational aircraft. Bomber Command began a series of large scale raids on Berlin on the nights of 23/24 August, 31 August/1 September and 3/4 September 1943. H2S was found to be largely useless on these missions; the city was so large that picking out features proved very difficult. On 5 September, Saward visited the H2S team and showed them photographs of the PPI displays from H2S over Berlin. On the range setting, used during the bomb run, returns covered the entire display and there were no clear outlines of large objects on which to navigate. This was a surprise given the excellent results over Hamburg. After much argument among teams within the TRE on how to address this problem, on 14 September the team began working on an official version of H2S working in the X band. By this time the American MIT Radiation Laboratory facility was also entering the fray. They had decided to move directly to the 3 cm wavelength, calling their unit H2X. It was being deployed on American bombers by October 1943. By June there was an ongoing debate in the UK whether to continue the development of their own 3 cm H2S sets or simply use the American units when they became available. The suggestion was made that the existing H2S Mk. II units should be converted to X band, and the Americans should work on 3 cm ASV instead. This was followed by a 7 June meeting in which TRE management decided to press for three squadrons of 3 cm H2S by the end of the year. Lovell's team considered this to be basically impossible. Instead, they hatched a private plan to build and install a total of six sets which would equip Pathfinder Force Lancasters by the end of October. Work continued on what was now known as H2S Mk. III, and an experimental set was first used over Berlin on the night of 18/19 November 1943. In comparison to the first mission with the Mk. I sets, the results using Mk. III were described as "most outstanding". Mk. III was rushed into production and saw its first real operational use on 2 December. From this point until the end of the war, the Mk. III became the backbone of the Bomber Command fleet, and a large variety of versions were introduced. The first modification was the out of sequence Mk. IIIB, which added the range corrected Type 184 display unit from the IIC models, but lacked roll stabilization. Stabilization was added in the next version to see service, the Mk. IIIA. The new 6 feet (2 m) "whirligig" scanner was added to the Mk. IIIA to produce Mk. IIIC, while the original scanner with a higher power magnetron produced the Mk. IIID. The Type 216 display, using magnetic deflection, which was much easier to mass produce, was added to the original IIIA to produce the Mk. IIIE, while the whirligig was added to the same unit to make the Mk. IIIF. By the middle of 1944, the war in Europe was clearly entering its final stages, and the RAF began making plans to begin attacks on Japan with the Tiger Force group. In order to equip these aircraft, which would need both targeting and long range navigation, a conversion system for the earlier Mk. II units was introduced. Based on non stabilized IIC units, the Mk. IIIG used a new magnetron and receiver for 3 cm operation like the other Mk. III systems. The primary goal was to use it for long range navigation, as opposed to bomb aiming. The final Mk. IIIH was IIIG with the Type 216 display.

Улучшенные компьютеры

В отдельной линии разработки Королевские ВВС работали над парой механических компьютеров, известных как Air Mileage Unit (AMU) и Air Position Indicator (API), которые непрерывно выполняли вычисления по счислению пути, значительно снижая нагрузку на навигатора. Система получала данные, аналогичные тем, что использовались в бомбовом прицеле Mk. XIV, а именно – предполагаемое направление и скорость ветра, при этом курс и скорость самолета автоматически поступали с приборов самолета. Выходным сигналом системы было переменное напряжение, которое можно было использовать для управления бомбовым прицелом Mk. XIV. В модификации, известной как Mark IV, радиолокатор H2S был доработан для считывания этих напряжений, которые смещали центр изображения на дисплее пропорционально синалу. Это компенсировало движение самолета и "замораживало" изображение. Первоначальные вычисления не были идеальными, поэтому на дисплее обычно наблюдалось небольшое остаточное отклонение. Навигатор мог затем точно настроить параметры с помощью органов управления на дисплее, регулируя их до тех пор, пока изображение не становилось абсолютно неподвижным. Эти значения затем поступали обратно в AMU и API, обеспечивая высокоточные измерения ветра на высоте. Mk. IVA использовали более крупный сканирующий модуль. К моменту окончания войны ни один образец не был доступен.

К-диапазон

Дальнейшие улучшения в конструкции магнетрона и приемника во время войны позволили использовать еще более короткие длины волн, и летом 1943 года было принято решение начать разработку версий, работающих в диапазоне K на 1,25 см. Это улучшило бы разрешение более чем в два раза по сравнению с версиями X-диапазона и представляло особый интерес как система для бомбардировок с малой высоты, где короткий локальный горизонт ограничивал видимую территорию на дисплее и требовал наведения на небольшие объекты, такие как отдельные здания. Следствием этого улучшенного разрешения было то, что система K-диапазона обеспечивала бы такое же разрешение, как система X-диапазона, с антенной вдвое меньшего размера. Такая антенна могла быть установлена на самолете "Москито", и началась разработка сканера. "Москито" уже широко использовались для операций с точным целеуказанием, и оснащение их радаром H2S еще больше расширило бы их возможности. 22 февраля 1944 года группа разработчиков предложила быстро установить Mark IV на все самолеты Lancaster, а для повышения точности – разработать либо X-диапазонный Whirligig, либо K-диапазонный радар с меньшей антенной. Вместо этого им было приказано разработать оба варианта. Работе по K-диапазону было присвоено название "Lion Tamer" ("Укротитель льва"). Первое испытание базового оборудования состоялось на Vickers Wellington 8 мая 1944 года, а Lancaster ND823 был оснащен прототипом Mark VI и совершил полет 25 июня. Однако на совещании 16 июня было отмечено, что дальность действия K-диапазонных радаров была недостаточной, а испытания в США достигали лишь с определенной высоты. Кроме того, производство еще не было готово к крупномасштабным поставкам, и, как выразился Ди, "текущая программа по 100 радаров H2S Mark VI должна рассматриваться как акт веры". Несколько новых функций стали частью проекта "Lion Tamer". Из-за значительно более высокого разрешения сигналов K-диапазона требовался новый дисплей, поскольку точка, отображаемая на старом дисплее, была слишком большой и перекрывала детали по обе стороны. Решение было найдено в дисплее типа 216, который обеспечивал секторальное сканирование, позволяя оператору выбирать один из восьми направлений компаса, а дисплей расширялся, отображая только этот сектор. Это фактически удвоило разрешение дисплея. Тем временем работа над новыми механическими вычислителями для аэронавигации шла успешно. Было решено, что Mark VI должен быть способен подключаться к этим системам. В конечном итоге все эти изменения были объединены в предлагаемый Mark VIII. В конце лета 1944 года, когда операции после высадки в Нормандии замедлились, возобновился интерес к использованию K-диапазонной системы для обнаружения тактических целей, таких как танки. Lancaster JB558 был оснащен 6-футовым сканером и K-диапазонным радаром и начал испытания на малых высотах в начале декабря 1944 года. Результаты были "немедленно поразительными", на дисплеях отображались высококачественные изображения отдельных зданий, дорог, железных дорог и даже небольших ручьев. Аналогичные эксперименты с меньшим 3-футовым сканером не дали таких же результатов. На совещании 16 декабря было решено продолжить разработку самолетов Lancaster с 6-футовыми сканерами и самолетов "Москито" с 3-футовыми сканерами. Это означало, что K-диапазонное оборудование, первоначально планировавшееся для установки на Pathfinder Force, будет использоваться на этих самолетах. Pathfinder Force вместо этого получил оборудование Mark IIIF X-диапазона. В конечном итоге, только самолеты "Москито" были готовы к концу войны и выполнили в общей сложности три операции по целеуказанию для Pathfinder Force. Когда война закончилась, и вместе с ней программа Lend-Lease, доступность K-диапазонных магнетронов прекратилась. Кроме того, в ходе высотных испытаний было замечено, что сигнал исчезает в облаках, что впоследствии привело к разработке метеорологических радаров, но в то же время делало систему менее полезной. Директор по радиолокации в Министерстве авиации принял решение запретить все работы по системам K-диапазона по соображениям безопасности.

Further improvements in magnetron and receiver design during the war led to the ability to use even shorter wavelengths, and in the summer of 1943 the decision was made to begin development of versions operating in the K band at 1.25 cm. This would improve the resolution by more than a factor of two over the X band versions, and was especially interesting as a system for low level bombing where the short local horizon limited the amount of territory visible on the display and would require guidance on smaller objects like particular buildings. The corollary of this improved resolution was that a K band system would offer the same resolution as the X band system with an antenna half the size. Such an antenna would fit on the Mosquito, and development of a scanner began. The Mosquito was already widely used for pinpoint target indicator operations, and fitting them with H2S would further increase their abilities. On 22 February 1944, the development group proposed rapidly fitting Mark IV to all Lancasters, and for higher accuracy needs, developing either an X band Whirligig, or a K band with a smaller antenna. Instead, they were ordered to do both. The K band work was given the name "Lion Tamer". The first test of the basic equipment took place on a Vickers Wellington on 8 May 1944, and Lancaster ND823 was equipped with the prototype Mark VI and flew on 25 June. However, a meeting on 16 June noted that the range of the K band sets was not good, with tests in the US reaching only from altitude. Further, production was not ready for large scale deliveries, and as Dee put it, "the present programme of 100 H2S Mark VI equipments should be regarded as an expression of faith." Several new features became part of the Lion Tamer effort. Due to the much higher resolution of the K band signals, a new display was needed because the dot produced on the older display was too large and overlapped details on either side. A solution was found in the Type 216 display, which featured sector scan, which allowed the operator to select one of the eight compass rose points and the display expanded to show only that sector. This effectively doubled the resolution of the display. Meanwhile, work on the new mechanical computers for air navigation was progressing well. It was decided that the Mark VI should be able to connect to these systems. Eventually, all of these changes were rolled up into the proposed Mark VIII. During the late summer of 1944, as the post D Day operations bogged down, there was renewed interest in using the K band system to detect tactical targets like tanks. Lancaster JB558 was fit with a 6 foot scanner and a K band set and began tests at low altitudes between beginning in December 1944. The results were "immediately staggering", with the displays showing high quality images of individual buildings, roads, railways and even small streams. Similar experiments with the smaller 3 foot scanner were not so successful in this role. At a meeting on 16 December, it was decided to move ahead with Lancasters with 6 foot scanners and Mosquitos with 3 foot scanners. This meant the K band equipment originally planned to be installed on the Pathfinder Force would be used on these aircraft instead. Pathfinder Force received the Mark IIIF X band equipment instead. Ultimately, only the Mosquitoes were ready before the war ended, and carried out a total of three target marking operations for the Pathfinder Force. When the war ended and the Lend Lease program ended with it, the availability of the K band magnetrons disappeared. Additionally, in high altitude tests, it was noticed that the signal disappeared in clouds, an observation that would later give rise to weather radar systems, but in the meantime made the system less than useful. The Director of Radar in the Air Ministry decided to embargo all work on the K band systems for security reasons.

Послевоенный

После дня VE все модели, предшествовавшие Mk. IIIG, были признаны устаревшими, и продолжавшиеся работы над многими новыми версиями были прекращены. На смену всей серии от Mk. VI до VIII пришел Mark IX, который по сути являлся версией 3-сантиметрового Mk. VIII, разработанной специально для использования на реактивном бомбардировщике E3/45, который, после преобразования в B3/45, в конечном итоге стал английским Electric Canberra. В отличие от более ранних конструкций, которые добавлялись к существующим бомбардировщикам во внешнем обтекателе, для E3/45 радар был спроектирован как неотъемлемая часть самолета. В остальном это была относительно простая модернизация существующего Mk. VIII с гораздо более мощным 200 кВт магнетроном и многочисленными другими незначительными изменениями. Контракт с EMI был заключен в 1946 году на поставку Mark IX, но в ходе разработки он был изменен, чтобы также оснастить гораздо более крупные конструкции бомбардировщиков B14/46, V force. Они были по существу идентичны первоначальной концепции, но использовали более крупный "вертушечный" отражатель и стали Mk. IXA. Использование более крупного вертушечного отражателя и прорезанного волновода позволило уменьшить угловую ширину луча до 1,5 градусов, что стало значительным улучшением по сравнению с моделями Второй мировой войны. Mk. IX, позже известный как Mk. 9 после отказа от римских цифр, позволял устанавливать скорость сканирования на 8, 16 или 32 об/мин. Кроме того, как и модели K-диапазона, IX включал возможность секторального сканирования, ограничивая движение сканера, так что вместо выполнения полных кругов он сканировал вперед и назад под меньшим углом. В этом случае целью было не улучшение разрешения, а обеспечение гораздо более быстрых обновлений выбранной области, что было необходимо для учета гораздо более высокой скорости самолета. Это было особенно полезно на V force, где расположение радара в носовой части затрудняло сканирование назад, и в лучшем случае около 60–90 градусов всегда было заблокировано. Дальнейшее ограничение сканирования до 45 градусов по требованию не было существенной потерей. Система также добавила возможность выполнения смещенной бомбардировки, относительно распространенное дополнение к послевоенным бомбардировочным системам. В ходе эксплуатации было обнаружено, что цель может не отображаться на радаре; в этих случаях навигатор выбирал близлежащий ориентир, который был бы виден, например, изгиб реки или радиовышку, и измерял угол и расстояние между ним и целью. Затем они пытались направить самолет так, чтобы выбранный ориентир находился в правильном положении относительно центра дисплея, что было непростой задачей. Смещенная бомбардировка позволяла навигатору вводить эти смещения в дисплей, что приводило к перемещению всего изображения на эту величину. Затем навигатор направлял самолет так, чтобы выбранный ориентир проходил через центр дисплея, что было намного проще организовать. В тот же период API был заменен более совершенным Навигационным и Бомбардировочным Компьютером (NBC), который в сочетании с радарами Mk. IX и Green Satin формировал Навигационную и Бомбардировочную Систему (NBS). Green Satin выполнял высокоточные и полностью автоматические измерения скорости и направления ветра, что позволяло NBC выполнять инерциальные вычисления с высокой точностью. Это еще больше автоматизировало процесс навигации до такой степени, что отдельные навигаторы и прицелители больше не требовались, и некоторые самолеты были спроектированы с экипажем всего из двух человек. Разработка продвигалась медленнее из-за послевоенной экономии. Летные испытания меньшего Mk. IX начались в 1950 году на Avro Lincoln, за которыми последовал Mk. IXA в 1951 году на самолетах Handley Page Hastings или Avro Ashton. Поскольку это было слишком поздно для Canberra, который поступил на вооружение в 1951 году, ранние модели пришлось модифицировать с помощью обычного стеклянного носа для оптической бомбардировки. Mk. IVA оставался на вооружении до 1956 года, когда Mk. IX наконец поступил на вооружение V force. Первое боевое применение NBS состоялось в 1956 году, когда Vickers Valiants нанесли удары на большие расстояния по египетским ВВС в аэропорту Каира. Система оставалась на вооружении бомбардировочной силы V (Valiant, Avro Vulcan и Handley Page Victor) на протяжении всего срока их службы. Последнее боевое применение было осуществлено самолетами Vulcan во время операций Black Buck в 1982 году во время Фолклендской войны, которые использовали систему в качестве основной навигационной и бомбардировочной помощи во время полетов туда и обратно на остров Вознесения. Mk. IX также использовался на Handley Page Victor, последние экземпляры которого были сняты с вооружения в 1993 году. В 1950 году была выдвинута еще одна требование к более точной обычной бомбардировке, требующая точности от самолета, летящего на высоте и . Это привело к раннему рассмотрению версии, работающей в Q-диапазоне на длине волны 8 мм. Экспериментальная версия была построена в 1951 году, но на практике Mk. IX оказался достаточно полезным сам по себе, и разработка была прекращена.

After VE day, all models earlier than the Mk. IIIG were declared obsolete, and ongoing work on many of the newer versions ended. In place of the entire series from Mk. VI to VIII came the Mark IX, which was essentially a version of the 3 cm Mk. VIII designed specifically for use on the E3/45 jet bomber, which after becoming B3/45, would finally emerge as the English Electric Canberra. In contrast to the earlier designs that were added to existing bombers in an external fairing, for E3/45 the radar was designed as an integral part of the aircraft. It was otherwise a relatively straightforward upgrade to the existing Mk. VIII with a much more powerful 200 kW magnetron and numerous other minor changes. A contract was awarded to EMI in 1946 as the Mark IX, but during development it was amended to also equip the much larger B14/46 bomber designs, the V force. These were essentially identical to the original concept, but used the larger "whirligig" reflector and became the Mk. IXA. Using the larger whirligig reflector and a slotted waveguide allowed the angular beamwidth to be reduced to 1.5 degrees, a great improvement over the World War II models. The Mk. IX, later known as Mk. 9 when roman numerals were dropped, allowed the scanning rate to be set at 8, 16 or 32 RPM. Additionally, like the K band models, the IX included the ability to perform a sector scan, limiting the movement of the scanner so instead of performing complete circles it scanned back and forth across a smaller angle. In this case, the idea was not to improve resolution but to provide much more rapid updates of the selected area, which was needed in order to account for the much higher speed of the aircraft. This was especially useful on the V force, where the radar's location in the nose made it difficult to scan to the rear anyway, and at best some 60 to 90 degrees was always blocked. Further limiting the scan to 45 degrees, on demand, was not a real loss. The system also added the ability to perform offset bombing, a relatively common addition to post war bombing systems. It was found during operations that the target might not appear on the radar; in these cases, the navigator would select a nearby feature that would be visible, a bend in a river or a radio tower for instance, and measure the angle and distance between it and the target. They would then attempt to guide the aircraft so that the selected aiming feature was in the proper location relative to the centre of the display, by no means a simple task. Offset bombing allowed the navigator to dial these offsets into the display, which caused the entire display to move by that amount. The navigator then guided the aircraft so that the selected feature passed through the centre of the display, which was much easier to arrange. Through the same period, the API was replaced by the more advanced Navigation and Bombing Computer (NBC), which, when combined with Mk. IX and Green Satin radar, formed the Navigation and Bombing System (NBS). Green Satin made highly accurate and completely automatic measurements of wind speed and direction, allowing the NBC to perform dead reckoning calculations with a very high degree of accuracy. This further automated the navigation process to the point where separate navigators and bomb aimers were no longer needed, and some aircraft were designed with a crew of only two. Development proceeded at a slower rate due to post war austerities. Flight testing of the smaller Mk. IX began in 1950 on an Avro Lincoln, followed by the Mk. IXA in 1951 on Handley Page Hastings or Avro Ashton aircraft. As this was too late for the Canberra, which entered service in 1951, early models had to be modified with a conventional glass nose for optical bombing. The Mk. IVA remained in service until 1956 when the Mk. IX finally entered service on the V force. The first use of NBS in combat was in 1956, when Vickers Valiants performed long range strikes on the Egyptian Air Force at Cairo Airport. The system remained in service with the V bomber force (Valiant, Avro Vulcan and Handley Page Victor) throughout their lifetime. The last use in combat was made by the Vulcans of the Operation Black Buck flights in 1982 during the Falklands War, which used the system as the primary navigation and bombing aid throughout the round trips to and from Ascension Island. Mk. IX was also used on the Handley Page Victor, the last examples of which left service in 1993. In 1950 a further requirement for more accurate conventional bombing was raised, demanding accuracy from an aircraft flying at and This led to the early consideration of a version operating in the Q band at 8 mm wavelength. An experimental version was constructed in 1951, but in practice the Mk. IX proved useful enough on its own and development was dropped.