Немецкий радиолокационный приемник предупреждения Naxos во Второй мировой войне.

Введение

Радарный предупредительный приемник во Второй мировой войне

Радарный предупредительный приемник Naxos был немецкой контрмерой времен Второй мировой войны против микроволнового радара S-диапазона, созданного на основе магнетрона. Введенный в эксплуатацию в сентябре 1943 года, он заменил систему Metox, которая была неспособна обнаруживать сантиметровые радары. Широко использовались две версии: FuG 350 Naxos Z, позволявшая ночным истребителям наводиться на радары H2S, установленные на самолетах RAF Bomber Command, и FuMB 7 Naxos U для подводных лодок, обеспечивавшая раннее предупреждение о приближении патрульных самолетов RAF Coastal Command, оснащенных радаром ASV Mark III. Более поздняя модель, Naxos ZR, предупреждала о приближении ночных истребителей RAF, оснащенных радаром AI Mk. VIII.

Предыстория

До введения магнитрона радарные системы использовали традиционную вакуумную электронику и были ограничены длиной волны примерно 1,5 м в Великобритании и до 50 см в немецких системах. Обе стороны могли принимать передачи вражеских радаров, и радиолокационные приемники широко использовались обеими сторонами для различных целей. К 1942 году Великобритания добилась достаточного прогресса в разработке магнитрона, чтобы начать внедрение новых радаров на его основе, включая радар AI Mk. VIII для ночных истребителей, радар ASV Mk. III для поиска надводных целей (противолодочная оборона) и радар H2S для наведения бомбардировщиков. Ни один из существующих немецких приемников не мог работать на 10-сантиметровой длине волны, излучаемой магнитроном, и внедрение ASV Mk. III, в частности, привело к значительным потерям подводных лодок противника летом 1943 года. До начала оперативного использования магнитрона в Великобритании шли острые дебаты о том, разрешить ли командованию бомбардировочной авиации использовать его. В отличие от других типов электронных ламп того времени, которые были довольно хрупкими, основным элементом магнитрона является массивный медный блок. Если самолет с таким магнитроном был бы сбит и обнаружен, существовала большая вероятность, что блок уцелеет, и секрет станет известен любому, знакомому с микроволновыми технологиями. Именно это произошло в ночь на 2/3 февраля 1943 года, когда вторая миссия с использованием H2S привела к тому, что один из бомбардировщиков Short Stirling, несущий радар, был сбит недалеко от Роттердама. Магнетрон был найден, и это «Роттердамское устройство» (Gerät) послужило причиной быстрого создания исследовательской группы для его изучения. Группа впервые собралась в офисах Telefunken в Берлине 22 февраля. Хотя рассматривалась возможность разработки собственных радаров на основе захваченного магнитрона, гораздо более острой была необходимость в разработке средств противодействия этому теперь практически не обнаруживаемому радару. Этому помешало недавнее решение промышленности прекратить исследования в области микроволновой техники, считая их бесперспективными, как это делали британские инженеры до появления магнитрона. Усугубляла ситуацию нехватка подходящего надежного кристаллического детектора, который был единственной системой, способной уверенно обнаруживать эти высокочастотные сигналы. Были приложены огромные усилия для решения этих проблем, и к лету были созданы прототипы.

Prior to the introduction of the cavity magnetron, radar systems used traditional vacuum tube electronics and were limited to about 1.5 m wavelength in UK use, and as low as 50 cm in German systems. Both could receive the transmissions of their opposing radar systems and radar warning receivers were widely used by both sides in a number of roles. By 1942, the UK had made enough progress on the magnetron to begin introducing new radars using it, including the AI Mk. VIII radar for night fighters, ASV Mk. III radar for sea surface search (anti submarine) and the H2S radar for bomber guidance. None of the existing German receivers could operate at the magnetron's 10 cm wavelength, and the introduction of the ASV Mk. III, in particular, led to significant losses among the U boat fleet during the summer of 1943. Before the magnetron had been deployed operationally, there was a great debate in the UK over whether or not Bomber Command should be allowed to use it. Unlike other types of tube electronics of the era, which are quite fragile, the main component of the magnetron is a large block of copper. If an aircraft carrying one were shot down and recovered, there was a very good chance the block would survive, at which point the secret would be revealed to anyone familiar with microwave techniques. This is precisely what occurred on the night of 2/3 February 1943, when the second mission to attempt to use H2S led to one of the Short Stirling bombers carrying it being shot down near Rotterdam. The magnetron was recovered and this Rotterdam Gerät (gadget, or device) led to the rapid formation of a study group to exploit it. The group first met at the Telefunken offices in Berlin on 22 February. Although the possibility of developing radars using it was considered, the much more pressing need was the development of countermeasures to this now undetectable radar. This effect was hampered by the industry's recent decision to give up on microwave research, considering it to be a dead end, as had British engineers before the introduction of the magnetron. Adding to their problems was the lack of a suitable rugged crystal detector, which was the only system able to reliably detect these high frequency signals. Enormous effort was expended to address these problems, and prototype units were available by the summer.

Использование воздушных судов

Первое оперативное применение состоялось на Junkers Ju 88 2 сентября 1943 года. Этот аппарат, и другие, поставленные в то время, оказались чрезвычайно сложными в обслуживании. Даже когда они работали, их угловая точность была ограничена, и они не предоставляли информации о высоте или дальности. Операторы находили его полезным для обнаружения потока бомбардировщиков на дальностях до 100 км, но не могли использовать для наведения на отдельные самолеты. Вращающаяся антенна системы Naxos Z для воздушного применения приводилась в действие двигателем постоянного тока и состояла из пары вакуумных ламп, расположенных на круглой вращающейся платформе, которая помещалась в обтекатель полусферической формы для одномоторных истребителей или в более аэродинамичной форме "капля" для установки над кабиной двухмоторного ночного истребителя. Известие об устройстве дошло до Англии, где возникла некоторая паника, когда предположили, что H2S может приводить к уничтожению самолетов. Споры об использовании H2S командованием бомбардировочной авиации возобновились. Они были окончательно разрешены в июле 1944 года, когда Ju 88, оснащенный Naxos, был потерян и совершил посадку в Великобритании. Экипаж описал работу Naxos как малоэффективную, в то время как другое устройство, Flensburg, могло наводиться на радар Monica отдельных самолетов. Радар Monica был снят с вооружения, и H2S было разрешено продолжать использоваться на протяжении всей войны. Когда стало ясно, что немцы знали о магнетроне, RAF выпустил ночную истребительную версию радара AI Mk. VIII для использования над Европой. Этот радар обеспечил RAF значительное преимущество над более старыми системами, используемыми немцами, и впервые RAF смог серьезно нарушить действия немецких ночных истребителей, атакуя их напрямую. Выжившие самолеты сообщили об отсутствии предупреждения об атаке, и быстро пришло заключение, что RAF внедрил новый микроволновый радар AI. Это привело к быстрому внедрению Naxos ZR, настроенного на частоту Mk. VIII и оснащенного антеннами, направленными назад. Всего было произведено около 700 аппаратов Naxos Z и ZR.

The first operational use was in a Junkers Ju 88 on 2 September 1943. The unit, and others that were delivered during this time, proved extremely difficult to keep working. Even when they did work, their angle accuracy was limited, and it did not provide elevation or range information of any sort. Operators found it useful for finding the bomber stream, at ranges as great as , but could not use it to home in on individual aircraft. The Naxos Z system's rotating antenna for airborne use was driven by a DC motor, and comprised what appear to be a pair of vacuum tubes laid flat on a circular rotating carriage, which would be enclosed within a radome of either hemispherical shape for single engine fighter use, or in a more aerodynamic "teardrop" shape for placement atop a twin engined night fighter's canopy. News of the device made its way to England, where some level of panic broke out when it was suggested that the H2S could be leading to the aircraft's demise. Arguments over the use of H2S by bomber command started anew. These were finally put to rest in July 1944 when a Naxos equipped Ju 88 night fighter became lost and landed in the UK. The crew described the operation of Naxos as being of little overall use, while another device, Flensburg was able to home in on individual aircraft's Monica radar. Monica was removed from service and H2S was allowed to continue throughout the war. When it was clear that the magnetron was known to the Germans, the RAF released its night fighter version, AI Mk. VIII radar, for use over Europe. This radar provided a significant advantage to the RAF over the older systems used by the Germans, and for the first time the RAF was able to seriously disrupt German night fighter operations by attacking them directly. Aircraft that did survive reported that there was no warning of the attack, and it was quickly surmised that the RAF had introduced a new microwave AI radar. This led to the rapid introduction of the Naxos ZR, tuned to the Mk. VIII's frequency and equipped with rearward facing antennas. Altogether, about 700 Naxos Z and ZR's were produced.

Использование на подводных лодках

Учитывая опасения по поводу возможной потери магнетрона немцам, в течение некоторого времени летом 1942 года Королевские ВВС ограничили будущие поставки самолетам Прибрежного командования для противолодочных задач, где вероятность захвата была минимальной. Однако, командование бомбардировщиков оспорило это решение, и к моменту начала поставок в конце года получило все имеющиеся устройства. Этот вопрос был пересмотрен вновь, когда стало ясно, что немецкие подводные лодки были оснащены каким-то детектором для существующих радаров ASV Mk. II, поскольку их можно было наблюдать исчезающими с экранов радаров по мере приближения самолета, и это стало эффективно применяться в начале 1943 года. Было достигнуто новое соглашение о распределении поставок между Прибрежным и Бомбардировочным командованием в пропорции примерно 65/35. Когда первые радары ASV Mk. III начали поступать на вооружение в начале 1943 года, эффект был значительным. Британские самолеты снова могли атаковать подводные лодки без предупреждения до последних секунд, когда включался прожектор Ли, что было слишком поздно для подводной лодки, чтобы предпринять оборонительные действия. Начался новый этап, когда британские самолеты стали активно действовать в Бискайском заливе, а немецким подводным лодкам было приказано оставаться на поверхности и вести бой в дневное время, вместо того чтобы рисковать почти неминуемой гибелью ночью. Это привело к срочной программе оснащения их флота модификацией системы "Наксос", способной обнаруживать новый радар. Полученный в результате "Наксос U" первоначально имел очень малую дальность обнаружения, недостаточную для практического применения. Это привело к разработке серии новых конструкций антенн, прежде чем была внедрена окончательная полупараболическая система "Флиге" (Fliege). Она имела существенный недостаток – не была водонепроницаемой и требовала снятия с крепления и переноса внутрь при погружении. Даже с этой антенной время предупреждения составляло около одной минуты. Еще более поздняя версия, "Наксос ZM", вращала антенну со скоростью 1300 об/мин для отображения угла непосредственно на экране электронно-лучевой трубки в подводной лодке. Разработка этой системы еще не была завершена к концу войны. Хотя "Наксос" был эффективен против ASV Mk. III, к 1944 году британцы и американцы уже активно внедряли новые радарные системы на основе магнетронов, такие как американский H2X, работающие на еще более высоких частотах в диапазоне 3 см. Первые радары ASV Mk. VI поступали на вооружение одновременно с установкой "Наксоса". В результате, "Наксос" не достиг такого успеха, как "Метокс", который он заменил.

Given the concerns over the possibility of losing a magnetron to the Germans, for some time through the summer of 1942 the RAF limited future deliveries to Coastal Command aircraft for anti submarine duties, where the possibility of capture was remote. However, Bomber Command fought this decision and by the time deliveries started late in the year they received all of the units. This was reconsidered once again when it was becoming clear the U boats had been equipped with some sort of detector for the existing ASV Mk. II radar, as they could be seen disappearing on the radar as the aircraft approached, and this was put to fearsome use in early 1943. A new agreement was reached where Coastal and Bomber Command would split the deliveries about 65/35. When the first of these ASV Mk. III radar systems began reaching service in early 1943, the effects were profound. Once again British aircraft could attack submarines with no warning until the last seconds when the Leigh light was illuminated, far too late for the submarine to take defensive action. A new phase started where British aircraft pressed into the Bay of Biscay and German submarines were told to remain on the surface and fight it out in daylight rather than risk almost certain death at night. This led to a crash program to equip their fleet with a variation of Naxos that could detect the new radar. The resulting Naxos U initially proved to have very short detection range, too short to be really useful. This led to a series of new antenna designs before the final Fliege (fly) semi parabolic system was introduced. This had the distinct disadvantage that it was not waterproof and had to be removed from its mounting and taken inside in order to dive. Even with this antenna, warning times were on the order of one minute. An even later version, Naxos ZM, spun the antenna at 1,300 RPM to display the angle directly on a cathode ray tube display in the submarine. This was still under development when the war ended. Although Naxos was useful against ASV Mk. III, by 1944 the British and US were already well on their way to introducing newer magnetron based radar systems, like the American H2X, operating at even higher frequencies in the 3 cm band. The first of these ASV Mk. VI radars were being introduced to service just as Naxos was being fitted. As a result, Naxos never had as great a success as the Metox it replaced.

Другие события

Эксперименты с наземной версией "Наксос" с использованием направленных антенн проводились под кодовым названием "Корфу". Были предприняты попытки разработать на его основе воздушную версию, FuG 351 "Корфу Z", но она так и не была принята на вооружение. Для решения проблемы ограниченного разрешения "Наксос" была разработана система "Корфу", оснащенная улучшенной антенной системой и более чувствительным приемником. Приемники "Наксос" также комбировались с параболическими антеннами радиолокационных систем "Вюрцбург" для создания приемника большой дальности, настроенного на британскую радионавигационную систему "Oboe". Впоследствии система была модернизирована с использованием приемника "Домейер" и получила название "Наксбург". Система "Oboe" передавала импульсы с самолета, мощность которых должна была быть достаточной для приема наземными станциями в Великобритании. Это делало их относительно легко обнаруживаемыми на небольших расстояниях, при условии настройки приемника на соответствующую частоту. При обнаружении такого сигнала с земли ретранслировались ложные импульсы, идентичные полученным от самолета. Таким образом, станции в Великобритании получали два или более сигнала на каждый отправленный, что дезориентировало детекторы.