Введение

Радионавигационная система, разработанная Великобританией во время Второй мировой войны. Gee H, иногда записываемая как G H или GEE H, была радионавигационной системой, разработанной Великобританией во время Второй мировой войны для помощи командованию бомбардировщиков RAF. Название отсылает к использованию системой более раннего оборудования Gee, а также к применению "H-принципа" или "принципа двух диапазонов" для определения местоположения. Официальное название системы – AMES Type 100. Gee H предназначалась для замены системы бомбометания Oboe, работавшей по схожему принципу. Измеряя и поддерживая фиксированное расстояние до радиостанции, бомбардировщик мог двигаться по дуге в небе. Бомбы сбрасывались, когда достигалось заданное расстояние до второй станции. Главное отличие между Oboe и Gee H заключалось в расположении оборудования: Oboe использовал большие дисплеи на наземных станциях для высокоточных измерений, но мог одновременно направлять только один самолет. Gee H использовала гораздо более компактные системы, установленные на борту самолетов, и, хотя была несколько менее точной, могла одновременно направлять до 80 самолетов. Gee H поступила на вооружение в октябре 1943 года и впервые была успешно применена в ноябре против сталелитейного завода "Маннесман" в Дюссельдорфе в ночь с 1 на 2 ноября, когда около половины комплектов вышли из строя, и только 15 самолетов смогли бомбардировать завод. Gee H оставалась в эксплуатации на протяжении всей войны, хотя подвергалась значительным помехам со стороны немецких войск. Она также оставалась стандартным оборудованием послевоенных самолетов RAF, таких как English Electric Canberra. Компания RCA адаптировала Gee H для создания американской военной системы SHORAN с повышенной точностью. Та же базовая концепция и сегодня широко используется в гражданской системе DME.

Навигация с измерением расстояния

Определение вашего местоположения в 2D пространстве требует двух измерений угла или дальности – двух измерений угла, двух измерений расстояния или одного угла и одного расстояния. Ранняя радионавигация обычно основывалась на измерении двух углов с помощью радиопеленгаторов, но их точность составляла лишь несколько градусов, что обеспечивало ограниченную точность порядка десятков миль. Разработка систем, основанных на измерении дальности, должна была дождаться изобретения точного измерения времени распространения радиосигналов, что стало возможным благодаря развитию радиолокации. Люфтваффе первым применило радио-навигационные системы измерения расстояния с помощью системы Y Gerät в 1941 году. Y Gerät использовал один луч, подобный Knickebein, для наведения бомбардировщика в нужном направлении, и бортовой ответчик для измерения расстояния. Специальный сигнал периодически передавался с наземной станции, и при его приеме ответчик отправлял ответный импульс после известной задержки. Наземный оператор использовал осциллограф для измерения времени между передачей и приемом сигнала и определял дальность аналогично обычным радиолокационным системам. Затем он передавал эту информацию бомбардировщику по радиосвязи, сообщая, когда сбрасывать бомбы. Недостатком навигационной системы, основанной на лучах, является то, что лучи не могут быть сфокусированы идеально и на практике имеют форму веера, расширяющегося с увеличением расстояния от передатчика. Это означает, что их точность снижается с увеличением дальности. Измерения расстояния зависят только от точности оборудования и не зависят от дальности. Это означает, что их точность представляет собой фиксированный процент от измерения и, следовательно, линейно зависит от дальности. Возможно использовать два таких измерения для определения местоположения, но такие системы, как правило, сложны в использовании, поскольку требуют проведения двух измерений дальности в быстрой последовательности, в то время как самолет находится в движении.

Обоя

Министерство авиации разработало систему измерения расстояния, известную как Oboe, которая впервые начала поступать в распоряжение Pathfinder Force в конце 1941 года и использовалась в экспериментальных целях в 1942 году. Oboe избегала проблем, связанных с двумя измерениями расстояния, используя только одно за раз. Перед вылетом измерялось расстояние от одной из станций Oboe до цели и на обычной навигационной карте строилась дуга соответствующего радиуса. Например, при атаке на цель в Дюссельдорфе расстояние между станцией Oboe в районе Уолмера и целью составляло бы около [значение]; вокруг станции проводилась бы дуга радиусом, проходящая через Дюссельдорф. Затем рассчитывалась "дальность" сбрасываемых бомб – расстояние между точкой сброса и точкой попадания. Для миссий на высоте, дальность обычно составляет около [значение] для высокоскоростных самолетов, таких как de Havilland Mosquito. Планировщики вычисляли точку на дуге, в которой необходимо сбросить бомбы для поражения цели. Этот расчет, выполняемый на земле, мог быть настолько трудоемким, насколько это необходимо, позволяя учитывать ветер, атмосферное давление и даже небольшую центробежную силу, возникающую при полете самолета по дуге радиуса [значение]. Во время миссии экипаж бомбардировщика направлялся к одному концу дуги, используя любые средства навигации, включая прокладку по компасу. При приближении к расчетной точке активировался ответчик, и станция Oboe измеряла расстояние до самолета. Эта "кошачья" станция передавала радиосигнал на голосовой частоте в виде точек или тире, позволяя пилоту корректировать курс для достижения нужного расстояния, где передача превращалась в непрерывный тон – "эквисигнал". Операторы следили за положением самолета и отправляли корректирующие сигналы, чтобы пилот мог корректировать траекторию вдоль дуги. Вторая станция также измеряла расстояние до бомбардировщика. Она была оснащена заранее рассчитанным значением дальности бомбы и использовала его для вычисления расстояния между своей станцией и бомбардировщиком в точке сброса. Когда эта "мышиная" станция фиксировала приближение бомбардировщика к точке сброса, она отправляла сигналы азбукой Морзе, предупреждая пилота о приближении к ней. В нужный момент она отправляла еще один сигнал Морзе, автоматически сбрасывающий бомбы. Основным ограничением Oboe было то, что она могла обслуживать только один самолет одновременно. Поскольку для выхода самолета на дугу требовалось около десяти минут, эта задержка исключала использование системы для массированных налетов последовательно идущих самолетов. Вместо этого Oboe использовалась для наведения самолетов-целеуказателей Pathfinder Force, обеспечивая основной группе бомбардировщиков точную точку прицеливания в любых погодных условиях. Oboe иногда применялась для атак на точечные цели одним или небольшим количеством самолетов, сбрасывающих бомбы последовательно. В ходе испытаний Oboe продемонстрировала точность, превосходящую точность оптических прицелов в дневное время при хорошей погоде.

Новый подход

Обои были ограничены одним самолетом, поскольку бортовой транспондер посылал импульсы каждый раз, когда наземные станции осуществляли запрос. Если более одного самолета включал свой транспондер, наземные станции начинали получать несколько ответных импульсов на каждый запрос, без возможности их различения. Одним из решений этой проблемы было то, что каждая станция Oboe передавала немного отличающийся сигнал, обычно, изменяя огибающую передаваемого ею сигнала самолету. Подобные станции с различными модификациями сигнала могли быть расположены по всей Великобритании, так что все они были бы видны самолету над Германией. Самолет, включивший свой транспондер, принимал и переизлучал сигналы от всех этих станций. Хотя все наземные станции принимали все сигналы, они могли выделить свой собственный, определяя уникальный сигнал. Это изменение позволяло многим станциям Oboe работать одновременно, однако оно не решало проблему, если более одного самолета включал свой транспондер. Теперь рассмотрим обратную ситуацию: передатчики – на земле, а приемники – на самолетах. Теперь каждый самолет генерирует уникальный шаблон сигнала, и операторы на борту самолета могут искать свой собственный сигнал, игнорируя остальные. Любое количество самолетов может использовать одну и ту же станцию одновременно. Пока наземная станция способна быстро обрабатывать сигналы, а самолеты не осуществляют запросы слишком часто, вероятность одновременного запроса от нескольких самолетов невелика. Это – базовая концепция системы Gee H.

Черт возьми .

Первой радионавигационной системой, используемой командованием бомбардировщиков, был Gee. Она работала, посылая два импульса с известной временной задержкой с наземных станций, которые принимались самолетом и отображались на осциллоскопе. Временной интервал между передачами не был фиксированным и менялся от станции к станции, поэтому оборудование на бомбардировщике имело систему для компенсации этого. Приемник содержал местный генератор, обеспечивающий опорную временную базу, которую можно было регулировать. При первом включении приемника импульсы с наземной станции перемещались по экрану, поскольку две временные базы не были синхронизированы. Оператор затем настраивал свой генератор, пока импульсы не переставали двигаться, что означало, что местный генератор теперь работал на точно такой же частоте импульсов, как и на наземной станции. Приемник имел две полные системы такого типа, позволяя оператору принимать сигналы от двух станций, легко сравнивать их и проводить одновременные измерения. Чтобы быстро внедрить новую разработку, было решено использовать максимально возможное количество оборудования Gee. Gee уже включал в себя дисплей осциллоскопа и приемный блок, поэтому требовался только передатчик, который бы запускал приемопередатчик наземной станции. Он был спроектирован для работы на тех же частотах, что и Gee, чтобы можно было использовать существующее приемное и отображающее оборудование на бомбардировщиках. Новый передатчик посылал импульсы примерно 100 раз в секунду. Временная задержка импульсов была немного опережающей или отстающей от ровно 100 импульсов в секунду. Это означало, что каждый самолет имел немного отличающуюся временную задержку. Тот же сигнал также отправлялся на дисплей Gee для запуска луча по экрану, вместо использования вручную настраиваемого генератора Gee. Таким образом, принятые сигналы с отличающейся задержкой между импульсами казались бы смещенными в ту или иную сторону, как будто они были неправильно настроены. На дисплее выстраивались только сигналы, исходящие от собственного передатчика самолета, и оставались неподвижными. Эта преднамеренная корректировка временной задержки была известна как "джиттер" (jittering). Задержка, использовавшаяся в оригинальной системе Gee, также сохранялась: навигатор сначала устанавливал задержку верхнего следа на дисплее Gee на известное значение, соответствующее радиусу дуги, по которой они хотели лететь. Это перемещало "блип" от местного передатчика по экрану. Затем принятые сигналы инвертировались и отправлялись на дисплей. Навигатор мог затем направлять пилота по правильному курсу, давая указания, пока верхний и нижний блипы не совпадут. То же самое делалось и для второго канала, устанавливая его на вычисленное расстояние, где должны быть сброшены бомбы. Поскольку они оставались на одном и том же расстоянии от станции, оператору нужно было только периодически проверять это, наблюдая за постоянно движущимся нижним следом, пока активный блип не приблизится к блипу таймера и не перекроет его, после чего бомбы сбрасывались. Время, необходимое приемопередатчику для приема импульса, отправки ответа и возвращения в состояние приема, составляло около 100 микросекунд. При частоте импульсов около 100 в секунду приемопередатчик был занят 10 мс из каждой секунды, отвечая на сигналы от любого самолета. Это оставляло 990 мс свободными для ответа на сигналы от других самолетов, обеспечивая теоретическую пропускную способность 100 самолетов. На практике, из-за "джиттера", одновременно со станцией могли работать от 70 до 80 самолетов. Система имела дополнительное преимущество: каждый самолет выбирал свою временную задержку, что затрудняло постановку помех. В большинстве импульсных навигационных систем, таких как Gee и Y Gerät, относительно легко подавить систему, просто посылая дополнительные импульсы на той же частоте, загромождая дисплей и затрудняя оператору чтение сигнала. Британцы успешно использовали эту технику против Y Gerät, а немцы ответили тем же против Gee. К концу войны Gee был в целом бесполезен для бомбардировок и использовался в основном в качестве навигационной помощи при возвращении в Англию. В случае Gee H каждый самолет имел уникальную временную задержку; чтобы подавить приемник, подавитель также должен был иметь аналогичную временную задержку. Поскольку один сигнал мог использоваться десятками самолетов, потребовались бы десятки подавителей, настроенных на немного отличающиеся временные задержки. Поскольку было также десятки приемопередатчиков и множество неиспользуемых ложных сигналов, задача постановки помех значительно усложнялась. Поскольку система Gee H использовала оборудование Gee, отключение передатчика опроса возвращало ее в нормальный режим Gee. Во время типичного вылета система использовалась для Gee при вылете из Англии и формировании бомбардировочного строя, для Gee H во время выполнения задания и возвращалась к Gee на обратном рейсе для поиска своей авиабазы. Поскольку Gee можно было непосредственно считывать на карте, он был чрезвычайно полезен для общей навигации, в то время как Gee H практически использовался только для навигации в одно место. Основным недостатком Gee H также был побочным эффектом использования оборудования Gee: использование более высокой частоты позволило бы получить более узкую полосу пропускания, что позволило бы проводить более точные измерения временной задержки и, следовательно, повысить точность. Поскольку система использовала небольшой осциллоскоп Gee для измерений, она не имела такой же визуальной точности, как Oboe, который использовал 12-дюймовые осциллоскопы, разработанные специально для этой цели. Gee H достигал точности около 150 ярдов на расстоянии 300 миль, в то время как Oboe был точен до 50 ярдов. Как и все системы, основанные на ВЧ и УВЧ, Gee H был ограничен расстояниями, немного превышающими линию прямой видимости, в данном случае ограничиваясь примерно 300 милями. Gee H сыграл ключевую роль в операции "Glimmer", отвлекающей "атаке" во время операции "Overlord", которая отвлекла и сковала немецкую оборону в районе Кале, в то время как основной десантный флот находился в 200 милях от Нормандии. Бомбардировщики, оснащенные Gee H, из 218-й эскадрильи летели на малой высоте, по кругу, сбрасывая "Window" (дипольные отражатели) над небольшими кораблями, оснащенными радиолокационными ответчиками, чтобы обмануть немецкие радары, заставив их поверить, что это основной десантный флот.

Определения Министерства воздушных дел

Gee H Mk. I Воздушная радиолокационная установка (ARI) 5525
Gee H Mk. II ARI 5597
Gee H Mk. II (Тропическое исполнение) ARI 5696