Первая радиолокационная система армии США: SCR-268

Введение

Первая радарная система армии США

SCR-268 (от Signal Corps Radio No. 268) была первой радиолокационной системой армии США. Введенная в эксплуатацию в 1940 году, она была разработана для обеспечения точной информации о цели для зенитной артиллерии, а также использовалась в системах наведения орудий и для управления прожекторами против самолетов. Этот радар широко применялся подразделениями противовоздушной обороны и раннего предупреждения как армией, так и корпусом морской пехоты во время Второй мировой войны. К концу Второй мировой войны система уже устарела и была заменена гораздо более компактной и точной микроволновой системой SCR-584.

Разработка

Сигнальный корпус экспериментировал с некоторыми концепциями радаров еще в конце 1920-х годов под руководством полковника Уильяма Р. Блэра, директора лабораторий Сигнального корпуса в Форт-Монмуте, штат Нью-Джерси. В то время как основная часть усилий корпуса была сосредоточена на инфракрасных системах обнаружения (популярная идея того времени), а также на новом поколении звуковых детекторов, они также поддерживали небольшую программу исследований микроволновых радаров, основанных на "принципе биений", при котором самолет вызывал интерференцию двух сигналов. Низкая эффективность генераторов и отсутствие возможности определения дальности делали эти усилия непрактичными. В 1935 году один из недавно прибывших к Блэру, Роджер Б. Колтон, убедил его отправить инженера для изучения проекта радара CXAM военно-морского флота США. Система флота восходила к экспериментам, проведенным Альбертом Тейлором и Лео Янгом в Научно-исследовательской лаборатории военно-морского флота США в начале 1920-х годов. Уильям Д. Хершбергер отправился туда, чтобы ознакомиться с разработками, и вернулся с крайне положительным отчетом. Они решили найти обоснование необходимости такого устройства, чтобы получить финансирование, и в конечном итоге получили "запрос" от начальника береговой артиллерии 1 февраля 1936 года на систему наведения орудий с дальностью 15 000 ярдов в условиях дождя, тумана, дыма или смога. Получив поддержку Джеймса Б. Эллисона, главного офицера связи, они смогли привлечь небольшое финансирование и "перенаправить" часть средств из других проектов. К декабрю 1936 года у них был рабочий прототип, который они продолжали дорабатывать и совершенствовать. 26 мая 1937 года они смогли продемонстрировать прототип, убедительно показав его возможности. Не сумев обнаружить цель – бомбардировщик Martin B-10 – в предполагаемом месте, они начали "охоту" за ним и обнаружили его в 16 километрах от заданного курса. Радар передавал данные о направлении группе, управлявшей прожектором, и когда прожектор был включен, бомбардировщик оказался в центре луча. Позже выяснилось, что цель была сбита с курса ветром, что сделало демонстрацию еще более впечатляющей. Разработка этой системы была несколько замедлена, когда радар дальнего обнаружения стал приоритетнее, и некоторые части прототипа были использованы для SCR-270, который они строили. Тем не менее, система начала производиться на Western Electric примерно в то же время, что и SCR-270, в 1939 году. Радар поступил на вооружение в 1940 году, и к концу войны было произведено около 3100 единиц.

The Signal Corps had been experimenting with some radar concepts as early as the late 1920s, under the direction of Colonel William R. Blair, director of the Signal Corps Laboratories at Fort Monmouth, New Jersey. While most of the Corps' efforts revolved around infra red detection systems (a popular idea at the time), as well as a newer generation of sound detectors, they also maintained a small program of research on microwave radars based on the "beat principle", in which an aircraft would cause two signals to interfere. Low generator efficiency and a lack of ranging capability made these efforts impractical. In 1935 one of Blair's recent arrivals, Roger B. Colton, convinced him to send an engineer to investigate the US Navy's CXAM radar project. The navy's system traced its development from experiments conducted by Albert H. Taylor and Leo C. Young at the United States Naval Research Laboratory in the early 1920s. William D. Hershberger duly went to see what they had, and returned an extremely positive report. They decided to try to find a need for such a unit in order to gain funding, and eventually received a "request" by the Chief of Coast Artillery on February 1, 1936 for a gunlaying system with a range of 15,000 yards through rain, mist, smoke or fog. Gaining the support of James B. Allison, the Chief Signal Officer, they managed to gather a small amount of funding and "stole" some more from other projects. By December 1936 they had a working prototype, which they continued to work on and improve. On May 26, 1937 they were able to show the prototype in a convincing demonstration. After failing to find their target Martin B 10 bomber where it was supposed to be, they started "hunting" for it and found it 10 miles off course. The radar fed pointing data to a team operating a searchlight, and when it was turned on the bomber was seen to be centered in the beam. It was later learned that the target had been blown off course, making the demonstration all the more impressive. Development of this system was slowed to some degree when a long range early warning radar became a higher priority and parts of the prototype were salvaged for the SCR 270 they were building. Nevertheless, the system entered production at Western Electric about the same time as the 270 in 1939. The radar entered service in 1940, and about 3100 were produced by the end of the war.

Описание

Антенная система SCR 268 состояла из ряда дипольных элементов, расположенных в трех группах, каждая из которых находилась перед пассивным отражателем, установленным на большом поворотном кресте. Крест состоял из короткого вертикального пьедестала, установленного на большой базовой платформе, с длинными крестообразными рычагами, простирающимися от середины вертикального пьедестала. Общая ширина антенной системы составляла около 40 футов, высота – 10 футов. Как пьедестал, так и крестообразные рычаги могли вращаться вокруг своей оси для наведения, соответственно в азимуте и угле места. Левая сторона крестообразного рычага, если смотреть сзади, содержала набор диполей, настроенных на чувствительность по углу, но практически нечувствительных к углу места. Расположение составляло шесть диполей в ширину и четыре диполя в высоту, каждый со своим отражателем. На дальней правой стороне находилось аналогичное, но меньшее расположение, повернутое на 90 градусов для чувствительности по углу места, а не по углу. Эта часть состояла из двух диполей в ширину и шести диполей в высоту с соответствующими отражателями. Наконец, в "середине" креста, между вертикальным пьедесталом и антенной для угла места, находилась излучающая решетка, создававшая круговое излучение шириной около 10 градусов. Три оператора радара сидели за консолями, установленными на пьедестале непосредственно под антенным крестом, каждый с собственным осциллографом. Один управлял азимутом, другой – углом места, а третий измерял дальность. Наведение антенны осуществлялось вращением больших ручных колес, а информация о дальности отображалась на аналогичном колесе. Точность самой антенны была невысокой, около 9-12 градусов, поэтому простое вращение антенны и поиск максимума не обеспечивали высокой точности. Для повышения точности антенны были намеренно спроектированы с двумя направлениями высокой чувствительности, или "лепестками". Сигналы от обоих лепестков отображались на дисплеях операторов, слегка разделенные. Настраивая антенну до одинаковой силы сигнала от обоих лепестков, можно было достичь точности около одного градуса. Информация о дальности поступала от антенны для угла места и, как и в большинстве радаров того времени, определялась путем запуска трассы на осциллографе типа "А" и считывания показаний по шкале внизу. Второй маркер генерировался оборудованием, подключенным к ручному колесу дальномера. Поворачивая колесо до совмещения опорного маркера с маркером, возвращаемым антенной, можно было считать время с колеса. Точность определения дальности составляла плюс-минус 200 ярдов. Система также включала два комплекта "ретрансляторов", которые передавали информацию о направлении в прожектор, а также информацию о направлении и дальности (установленную на ручном колесе дальномера) в орудие. Точности было недостаточно для прямого наведения орудия, но в сочетании с прожектором существующее оптическое оборудование орудия могло "довести до ума" наведение радара. Радар работал на частоте 205 МГц с частотой повторения импульсов (ЧПИ) 4098 импульсов в секунду длительностью 6 мкс (микросекунд) и временем между импульсами 240 мкс. Радиоволны (свет) распространяются со скоростью около 0,093 мили/мкс в обе стороны, поэтому максимальная дальность действия системы составляла 22 мили (35 км) (240 × 0,093). Мощность излучения составляла около 75 кВт, что теоретически было более чем достаточно для увеличения дальности. Радар был мобильным и требовал четырех тягачей для поддержки. Два буксировали базу радара и сами антенны, третий тянул прицепной фургон K 34, обеспечивающий питание, а четвертый – фургон, преобразующий питание в высокое напряжение для радиооборудования. Общий вес SCR 268, включая тягачи, составлял 82 315 фунтов. Сам факт мобильности системы был скорее свидетельством огромной промышленной мощи США, чем качества самого радара. SCR 268 был объединен с пушечным директором Sperry M 4 для создания автоматизированной радиолокационной системы управления огнем; однако относительно большая длина волны (1,5 метра) приводила к низкой точности. Эта система была превзойдена SCR 584, который использовал 3-гигагерцовый магнетронный генератор из Великобритании, полностью автоматическое сопровождение и электронный пушечный директор M 9 Bell Telephone Laboratories. SCR 268 был одним из первых радиолокационных комплексов, использующих переключение лепестков принимающих антенн для наведения лучей зенитного прожектора на самолеты. Поскольку передаваемый сигнал не переключал лепестки, он относился к первым радарам типа LORO (lobe on receive only).

The SCR 268 antenna system consisted of a number of dipole elements arranged in three groups, each in front of a passive reflector, mounted on a large aimable cross. The cross consisted of a short upright pedestal sitting on top of a large base platform, mounting long cross arms extending from the midpoint of the upright pedestal. The antenna system was about forty feet wide and ten feet high overall. Both the pedestal and the cross arm could be rotated around their axis for aiming, in azimuth and altitude respectively. The left side of the cross arm, as seen from the back, contained a set of dipoles that were set to be sensitive in angle, while almost insensitive to elevation. It was arranged six dipoles wide and four dipoles high, each with its own reflector. On the far right side was a similar, but smaller, arrangement rotated 90 degrees in order to be sensitive in elevation and not angle. This portion was two dipoles wide and six dipoles high with corresponding reflectors. Finally in the "middle" of the cross, between the upright pedestal and the elevation antenna, was the broadcasting array which created a circular beam about 10 degrees wide. The three radar operators sat at consoles mounted on the pedestal just below the antenna cross arm, each with their own oscilloscope display. One controlled the azimuth, another the elevation, and the third measured the range. Pointing the antenna was controlled by rotating large handwheels, the range being reported by a similar wheel. The accuracy of the antennas themselves was not very high, about 9 12 degrees, so simply rotating the antenna and looking for a maximum would not point it very accurately. To help with this the antennas were deliberately designed to have two directions of high sensitivity, or "lobes". Signals from both lobes were displayed, slightly separated, on the layer's displays. By adjusting the antenna until the returns from both were equally strong, accuracies of about one degree were possible. Range information was taken from the elevation array, and worked, as it did for most radars of the era, by triggering the trace on an "A line" oscilloscope and read against a scale at the bottom. A second blip was also generated by equipment attached to the rangefinder's handwheel. By rotating the handwheel until the reference blip overlapped the one returned from the antenna, the timing could be read from the wheel. Range accuracy was about plus or minus 200 yards. The system also included two sets of "repeaters" that sent the directional information to a searchlight, and both the directional and range (as dialed in on the rangefinder's handwheel) to a gun. The accuracy was not enough for direct gunlaying, but in combination with a searchlight the gun's existing optical equipment could "fine tune" the radar's guidance. The radar operated at 205 MHz with a PRF of 4098 pulses per second of 6 μS (microsecond) duration, with an inter pulse time of 240 μS. Radio waves (light) travel at about 0.093 miles/μS round trip, so the system had a 22 mile (35 km) maximum range (240 × 0.093). It broadcast about 75 kW of power, which was, in theory, more than enough to offer longer range. The radar was mobile, requiring four prime movers for support. Two towed the radar base and the antennas themselves, another pulled a K 34 trailer van providing power, and the fourth a van that converted the power to high voltage for the radio equipment. In total, including the trucks, the SCR 268 weighed 82,315 pounds. That the system was mobile at all was more a testament to the US's overwhelming industrial might than any quality of the radar itself. The SCR 268 was combined with the Sperry M 4 gun director to create automatic radar controlled gun laying; however, the relatively long wavelength (1.5 meters) resulted in poor accuracy. This system was eclipsed by the SCR 584, which utilized a 3 GHz magnetron oscillator from Britain, completely automatic tracking, and the Bell Telephone Laboratories electronic M 9 gun director. The SCR 268 was one of the first radar sets to use lobe switching of its receiving antennas as a means to aim AA (anti aircraft) searchlight beams at aircraft. Since it did not lobe switch its transmitted signal it would be classed as one of the first LORO (lobe on receive only) radars.

Оставшиеся примеры

Нет известных сохранившихся экземпляров этой конструкции.