Гобой (навигация) - Oboe (navigation)

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: Навигация "Гобой"  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Декабрь 2018 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Иллюстрация системы навигации для гобоя. Самолет использует другую форму навигации, чтобы оказаться в общей зоне одного конца предварительно вычисленной дуги от станции «Cat», а затем направляется по дуге. «Мышь» наблюдает, как самолет приближается к цели, и приказывает ему сбросить бомбы в заранее рассчитанной точке.

Гобой был Британский воздушная штора бомбардировка система в Вторая Мировая Война, на основе радио транспондер технологии.^[1] Система состояла из пары радиопередатчиков на земле, которые отправляли сигналы, которые принимались и ретранслировались транспондер в самолете. Сравнивая время, необходимое для того, чтобы каждый сигнал достиг самолета, можно было определить расстояние между самолетом и станцией. Затем операторы гобоя отправили радиосигналы на самолет, чтобы навести его на цель и правильно рассчитать время сброса своих бомб.

Система была впервые использована в декабре 1941 года в ближнем бою над Францией, где это было необходимо. Поле зрения может поддерживаться. Чтобы атаковать ценные промышленные цели в Рур, только de Havilland Mosquito летел достаточно высоко, чтобы его могли видеть наземные станции с такого расстояния. Такие операции начались в 1942 году, когда Следопыт эскадрилья Mosquitos использовала гобой для обозначения целей для тяжелые бомбардировщики, а также для прямых атак на особо важные цели. Во время атаки 21 декабря 1942 г. бомбардировщики, управляемые гобоями, сбросили более 50% своих бомб на Крупп фабрики в Эссен, огромное улучшение по сравнению с предыдущими попытками, в результате которых на их цели упало менее 10% бомб. Версии, использующие более короткие длины волн, продемонстрировали точность порядка 15 метров (49 футов).

Гобой широко использовался маркерными самолетами Pathfinder во время Битва за Рур в 1943 г. В декабре 1943 г. Бомбардировочная команда начал Битва за Берлин, что было вне досягаемости гобоя. В кампании против Берлина бомбардировочное командование было вынуждено полагаться на H2S вместо этого, что никогда не могло обеспечить неизменную точность гобоя. Позднее развитие было Джи-Н Система, в которой транспондер оставался на земле, а передатчик был установлен в самолете, где производился отсчет. Эта система позволяла одновременно управлять около 80 самолетами. Ни H2S, ни Gee-H не смогли обеспечить точность Гобоя, который продемонстрировал самую высокую среднюю точность бомбометания среди всех систем на войне.

История

Фон

Для точного определения вашего местоположения относительно объектов на земле вам понадобятся две точки данных; два угла (как в триангуляция ), два расстояния (трилатерация ), или угол и расстояние (VOR / DME ). Использование радио для обеспечения некоторых или всех этих измерений было областью непрерывного развития, ведущей к началу войны. Немцы первыми применили этот подход с такими операционными системами, как Луч Лоренца и X-Gerät в котором использовались два узких лучевых сигнала, которые пересекались в какой-то точке неба, чтобы указать цель. Позже во время Блиц, немцы представили Y-Gerät, которые объединяли одиночный луч Лоренца с измерением расстояния на основе транспондера для определения местоположения. Проблема со всеми этими системами заключалась в том, что они не давали никакой информации, кроме как в пределах своих узких лучей, и не были полезны для навигации общего назначения.

Более полезная система была введена в RAF. Ну и дела система, которая использовала два синхронизированных сигнала, которые позволяли штурману бомбардировщика определять их местоположение. Его можно было использовать в любом месте в пределах прямой видимости передающих станций в Великобритании и, как правило, обеспечивать приемлемый сигнал на расстоянии примерно до 500 километров (310 миль), в зависимости от высоты самолета. Джи читали на осциллограф дисплей размером около 3 дюймов (76 мм) в поперечнике, что ограничивает точность измерений времени. В результате Gee была точна порядка километров, что было чрезвычайно полезно для навигации и бомбардировки местности, но не обеспечивало точности, необходимой для точечной бомбардировки.

Поскольку точность Gee во многом определялась механическими размерами индикаторного блока, точность можно было повысить, используя дисплей большего размера. Однако в эти первые дни электронно-лучевая трубка (CRT) такие дисплеи были чрезвычайно дорогими и очень длинными, что делало их непригодными для установки на большое количество самолетов бомбардировочного командования.

Первоначальное предложение

Идея переворота дисплея таким образом, чтобы дисплей находился на земле, а передатчик находился на борту самолета, была очевидна. Впервые это было предложено Алек Ривз из Стандартные телефоны и кабели в 1940 году, а затем официально представили с помощью Фрэнсис Джонс весной 1941 г.^[2]

Основная идея состояла бы в том, чтобы иметь две наземные станции, которые периодически посылали бы сигналы на одинаковых, но разных частотах. Самолет нес транспондеры, по одному для каждого сигнала, которые ретранслируют сигналы после приема. Посредством измерения общего времени пути туда и обратно от трансляции до приема и последующего деления на удвоенную скорость света (сигнал проходит к летательному аппарату и обратно) можно определить расстояние до летательного аппарата. Это было по сути идентично радар, за исключением того, что транспондер значительно усилил сигналы для обратного пути, что повысило точность, обеспечивая сильные, четко определенные импульсные сигналы.^[2]

Практическая проблема заключалась в использовании этих измерений дальности для наведения бомбардировщика на цель. В случае Y-Gerätбыл использован единственный луч, который обеспечивал естественную траекторию полета бомбардировщика. Требовалось измерить и передать экипажу бомбардировщика только дальность полета на этом пути. В случае системы, использующей два измерения дальности, самолет не имел собственного пути в небе. Местоположение и направление можно определить, позвонив по телефону двум измерениям дальности в комнату для построения графиков, проведя дуги от станций на этих измеренных расстояниях, а затем определив место пересечения. Однако это заняло время, в течение которого самолет двигался, делая его слишком медленным, чтобы обеспечить желаемую точность.

Гобой принял простое решение этой проблемы. Перед миссией был определен путь, который представлял дугу круга, радиус которого проходил через цель, измеренный от одной из двух станций. Эта станция получила название «Кошачья». Тогда самолет будет использовать обычные методы навигации, счисление или Ну и дела, если он был оборудован, чтобы расположиться на некотором расстоянии к северу или югу от цели в точке рядом с этой линией. Затем они начинали лететь к цели, и в этот момент оператор Cat вносил поправки, чтобы самолет летел ближе или дальше от станции до тех пор, пока он не летел точно на правильном расстоянии, чтобы удерживать его на круге.^[3]

Станция Cat продолжала удерживать самолет на этом точном расстоянии, пока он летел к цели, заставляя самолет лететь по заранее заданной дуге. Вторая станция под кодовым названием «Мышь» также рассчитывала дальность до цели перед миссией. Когда бомбардировщик приближался к заданной дальности, они сначала вызывали "хедз-ап", чтобы указать бомбардировщику начать полет, а затем второй сигнал в нужный момент сбросить его. При использовании этого метода двум станциям не нужно было сравнивать измерения или выполнять какие-либо тригонометрия Чтобы определить фактическое местоположение в космосе, оба выполняли простые измерения дальности прямо со своего экрана и отправляли свои отдельные поправки на самолет.^[3]

На практике диапазоны не передавались на самолет голосом. Вместо этого тон-генератор производил азбука Морзе точки или тире под контролем операторов. Это было похоже на лучевые системы типа Lorenz, которые британский экипаж уже был знаком с использованием в качестве слепая посадка помощь в довоенный период. Если самолет находился слишком близко к станции, оператор воспроизводил сигнал точки, а когда они находились слишком далеко, - тире. Их можно было смешать, чтобы по мере приближения к правильному диапазону точки заполняли промежутки между черточками и формировали устойчивый тон.^[4]

Периодически сигнал будет переключаться на отправку буквы, чтобы указать, как далеко они были от правильного диапазона, X указывает на 20 миль (32 км), Y 10 миль (16 км) и Z 5 миль (8,0 км). Аналогичным образом, станция «Мышь» отправила серию управляемых сигналов, чтобы указать подход, S, чтобы указать, что заход на посадку начался, а затем A, B, C и D по мере приближения самолета.^[4]

Разработка и тестирование

В левой части изображения показана навигационная консоль для гобоя. Два ЭЛТ, одни из самых больших, построенных в ту эпоху, использовались для общего и точного измерения расстояний. Эта диспетчерская встроена в хижину Ниссена (или аналогичную), что может указывать на то, что это одна из мобильных площадок, перемещенных в континентальную Европу после дня «Д».

Однако у этого подхода были некоторые очевидные проблемы. Одним из наиболее очевидных является то, что любая данная наземная станция может отслеживать только один самолет за раз, по сравнению с Gee, где любой бомбардировщик мог принимать сигналы из Великобритании и выполнять необходимые вычисления. Это не сразу устранило ее как полезную систему; Y-Gerät имел такое же ограничение, поэтому он использовался для целеуказания, управляя одним самолетом под управлением и заставляя его сбрасывать осветительные ракеты для следующего самолета. Британцы приняли такое же решение.^[5]

Но более тревожным было то, что самолет-бомбардировщик должен был лететь прямо и выравниваться по слегка изогнутой траектории, пока наземные операторы определяли его дальность и передавали поправки по радио. В это время самолет будет открыт для атак, которые некоторые считали почти самоубийственными. И, наконец, было указано, что, поскольку англичане так легко застряли Y-Gerätдаже до того, как он получил широкое распространение, не было причин ожидать, что немцы не сделают то же самое, как только обнаружат сигналы.^[5]

Несмотря на широкую оппозицию использованию гобоя, А.П. Роу приказал начать разработку. Разработка началась как на длине волны 1,5 м, которая использовалась в большинстве ранних британских радарных систем, так и на новой «модной».^[5] 10 см микроволновая печь длина волны, предоставленная резонаторный магнетрон. Последний не только обеспечил бы более высокую точность, но и был бы в значительной степени невосприимчивым к помехам, если бы немцы не разработали свои собственные мощные микроволновые устройства. Это произошло только в самые последние дни войны.^[5]

Две станции были созданы как можно дальше на восток, одна в Дувр (Уолмер ) и второй в Cromer (RAF Trimingham )). В любой заданной миссии одной из станций будет Кот, а другой Мышь. В ходе первых испытаний в сентябре 1941 года самолет, летевший по дуге в 130 километрах (81 миле) от Дувра, продемонстрировал точность 50 метров (160 футов), лучшую, чем любой другой метод бомбардировки, использовавшийся в то время. Точность с бомбами была не такой хорошей, поскольку сами бомбы не были идентичными и имели немного разные траектории. На демонстрации для высокопоставленных чиновников 2 июля 1942 года система продемонстрировала реальную точность 65 метров (213 футов).^[2] Напротив, даже при использовании продвинутых визуальных прицелов, таких как Norden, средняя точность в 1942 году была порядка 1500 ярдов (1400 м).

Гобой впервые был использован в экспериментальных операциях Шорт Стирлинг тяжелые бомбардировщики в декабре 1941 г. Брест.^[6] Эти самолеты имели относительно ограниченный практический потолок, и ограничивался атаками с близкого расстояния, где они сохраняли прямую видимость Великобритании.^[7]

В то время в бомбардировочном командовании велись большие дебаты по поводу использования «следопытов», специализированных самолетов и экипажей, которые могли бы находить цели и использовать сигнальные ракеты, чтобы пометить их для атаки. Эту же технику впервые применили немцы во время Блица, в частности, специалист Kampfgeschwader 100, но его эффективность была серьезно ограничена британскими подавление усилий. Тем не менее, у этой концепции было достаточно поддержки, чтобы небольшой отряд Москитов был организован для работы в качестве следопыта, используя обычное оптическое прицеливание. На практике это разочаровало, так как точность улучшилась лишь незначительно.

Но Москиты были также единственным самолетом, который мог летать на высотах, на которых сигналы гобоя могли приниматься над Германией. На встрече летом 1942 года было решено, что Pathfinder Mosquito будет оснащен гобоем. Столкнувшись с оппозицией раньше, добавление гобоя опровергло аргументы против роли специалиста, и то, что впоследствии стало Pathfinder Force, начало формироваться вопреки текущим возражениям.^[8]

В сервис

Первые эксперименты с гобоем в боевых условиях над Германией начались в ночь с 20 на 21 декабря 1942 года, когда небольшая группа из шести комаров с гобоями была отправлена ​​для бомбардировки электростанции в Lutterade в Нидерландах, на границе с Германией. Три комплекта не удались, но три оставшихся самолета под руководством командира эскадрильи Л. Bufton, смогли правильно сбросить. Последующая разведывательная миссия на следующий день показала, что можно идентифицировать девять воронок от бомбы, все они сгруппированы близко друг к другу, но примерно в 2 километрах (1,2 мили) от цели. Подобные испытания с небольшим количеством самолетов Гобой, иногда сбрасывая ракеты для небольшого количества самолетов. Авро Ланкастерс Следующие за ними производились в течение декабря и января.^[9]

Сначала немцы списали эти небольшие атаки как неприятные рейды, направленные на то, чтобы нарушить производство, отправив рабочих в бомбоубежища. Однако вскоре стало ясно, что происходит что-то очень странное; самолеты сбрасывали всего от 6 до 10 бомб, часто через густую облачность, и 80-90% из них, как правило, поражали свои цели. доменные печи или электростанции.^[10] В рамках этого процесса бомбардировщики выпустили фотовспышка вспышек, которые освещали землю под самолетом, достаточно для фотографирования. 7 января 1943 года гауптман Александр Даль заметил это и предположил, что они использовали фотографии для исправления ошибок измерения новой системы бомбометания.^[11]

Именно это и происходило. Над Великобританией гобой демонстрировал точность порядка десятков метров, но над континентом первые тесты всегда давали худшие результаты. Но вскоре стало ясно, что промахи имеют некоторую закономерность, предположительно из-за различий в сетках съемки, используемых на континенте. Решение этой проблемы предложили сами немцы; перед войной они предприняли попытку откалибровать две системы в серии измерений через Ла-Манш, которые Великобритания Обследование боеприпасов также получил. Используя эти исправления, они почти сразу смогли исправить неточности.^[12]

К концу весны экипажи бомбардировочного командования достаточно отработали технику наведения бомбы на маркер, чтобы начать крупные операции. Харрис затем началась серия рейдов, известных как Битва за Рур, открывшись рейдом на Эссен 5 марта, который, несмотря на правильную маркировку, дал довольно плохие результаты. Следующий крупный рейд на фабрику Krupp в Эссене 12/13 марта был несколько более успешным, за ним последовали несколько рейдов, которые привели к очень разным результатам. К маю, однако, техника была отлажена, и серия очень крупных налетов, обычно с участием 500-800 бомбардировщиков, демонстрировала все более успешные результаты. Среди них был рейд в конце мая на Дортмунд, в результате которого сталелитейный завод Hoesch прекратил производство, и рейд в конце июля на Krupps, который, как заявил Геббельс, вызвал «полную остановку производства на заводе Krupps».^[13] Анализ результатов показал, что количество бомб, упавших на их цели, увеличилось вдвое по сравнению с эпохой до гобоя.^[14]

Немецкие контрмеры

Полеты на гобоях были четко идентифицированы немецкими операторами радаров; самолет стартовал на некотором расстоянии к северу или югу от цели, а затем приближался к ней по дугообразной траектории, которую они называли "Бумеранг ". Хотя эксплуатанты быстро привыкли к этим самолетам, на самом деле организовать перехват высоколетящих и высокоскоростных самолетов оказалось чрезвычайно сложно.

Немцам потребовалось более года, чтобы расшифровать работу системы под руководством инженера Х. Виддры, обнаружившего британцев ».Пип-писк " Идентификация друга или врага [IFF] в 1940 году. Первая попытка заглушить гобой произошла в конце августа 1943 года во время атаки на Бохумер Верейн металлургический завод в Эссене. Система, установленная на станции слежения Майбаум в Kettwig транслировать ложные сигналы точки и тире в диапазоне 1,5 м, надеясь, что пилот не сможет определить, находятся ли они в правильном положении. Это была та же самая техника, которую британцы использовали против немецких систем во время Блица.

Однако система Oboe уже перешла на СВЧ-диапазон 10 cm Oboe Mk. II, но британцы продолжали передавать старые сигналы как уловку. Невозможность заглушить гобой оставалась загадкой до июля 1944 года, когда старый сигнал был неправильно настроен на отметку одной цели, в то время как следопыт точно отметил другую. Немцы быстро предположили, что использовался другой сигнал или система. Немцы были хорошо знакомы с британскими СВЧ-системами в диапазоне 10 см, но в апреле 1944 года Королевские ВВС уже представили Oboe Mk. III, который сопротивлялся усилиям немецких помех. Mk. III также позволял до четырех самолетов использовать набор частот (станций) и допускал разные стили захода на посадку, а не только дугу.^[15]

Позднее использование войны

К этому моменту битва за Рур уже давно закончилась, и большая часть бомбардировок британских ВВС была сосредоточена на целях, которые находились слишком далеко в Германии, чтобы быть видимыми для Гобоя. H2S взял на себя основную роль в эту эпоху. В День Д вторжения и последующий прорыв позволили решить эту проблему, открыв новые станции для гобоев на континенте.

В конце войны гобой использовался для доставки еды нидерландский язык все еще в ловушке под немецкой оккупацией, как часть Операция Манна. Пункты выдачи были организованы с голландскими Сопротивление канистры с едой были сброшены в пределах 30 м (98 футов) от точки прицеливания с помощью гобоя.

Технические детали

Гобой использовал две станции в хорошо разделенных местах в Англия к передавать сигнал к Комар Следопыт бомбардировщик несущий радио транспондер.^[16] Транспондер повторно передал сигналы, которые затем были приняты двумя станциями. Время прохождения каждого сигнала туда и обратно давало расстояние до бомбардировщика.

Каждая станция для гобоев использовала радио для определения круга определенного радиуса. Пересечение двух кругов указывало на цель. Mosquito летел по окружности круга, обозначенного одной станцией, известной как «Кот», и сбросил свой груз (либо бомбы, либо сигнальные ракеты, в зависимости от миссии), когда он достиг пересечения с кругом, определенным другой станцией. известный как «Мышь». На юге Англии существовала сеть станций для гобоев, и любая из них могла работать как кошка или мышь.

Гобой Mark I был получен из Chain Home Low технология, работающая в верхнем диапазоне УКВ частоты 200 МГц (1,5 метра). Две станции испустили серию импульсы со скоростью около 133 в секунду. Ширина импульса может быть короткой или длинной, чтобы самолет принимал его как сигнал. азбука Морзе точка или тире. Станция Cat посылала непрерывные точки, если самолет находился слишком близко, и непрерывные рывки, если самолет находился слишком далеко, и от них пилот мог корректировать курс. (Немцы использовали аналогичный метод с Knickebein.)

Также можно было отправлять различные письма Морзе; например, чтобы уведомить экипаж экипажа о том, что их Москит находится в пределах досягаемости цели. Станция «Мышь» отправила пять точек и тире, чтобы указать на сброс бомбы. Станция «Мышь» включала компьютер бомбового прицела, известный как «Микестро», для определения надлежащего времени высвобождения; Не было особой логики в том, чтобы нести бомбовый прицел на Москито, когда он находился под контролем наземной станции.

Хотя гобой был протестирован против Эссена в январе 1943 года, гобой редко использовался на «крупных промышленных предприятиях», например, в Рурская область.^[6][17] Основная идея гобоя пришла из Алек Ривз из Стандартные телефоны и кабели Ltd, реализованная в партнерстве с Фрэнк Джонс из Учреждение телекоммуникационных исследований (TRE); в группу также входил доктор Денис Стопс, который позже стал ведущим физиком в Университетском колледже Лондона.^[18] Роль Дениса Стопса в разработке гобоя была настолько секретной, что он был призван в эскадрилью RAF Pathfinder в качестве командира крыла для выполнения своей работы. Его роль заключалась в основном в разработке систем на самолете в сочетании с наземными радиолокационными системами. Система работала с использованием триангуляция чтобы точно определить цель. Доктор Стопс однажды сказал, что одним из неожиданных побочных эффектов системы было то, что немцы часто не знали, что британцы планируют бомбить.^{[нужна цитата ]}

Подобные системы

Немцы импровизировали систему, концептуально похожую на гобой, под кодовым названием Эгон, за бомбардировку Восточный фронт в ограниченном масштабе. Использовались два модифицированных Фрейас играть роли Кота и Мыши; эти двое Фрейя Эгон установки были расположены на расстоянии около 150 км друг от друга, и самолеты несли двухканальный IFF для реагирования на них. Голосовое радио направляло бомбардировщики. Несмотря на значительные усилия, вложенные немцами в другие электронные навигационные системы, они так и не пошли дальше этой концепции.^[19]

Наряду с ограничением дальности у гобоя было еще одно ограничение: реально его мог использовать только один самолет за раз. В результате британцы переосмыслили гобой и придумали новую схему под названием "GEE-H "(или" G-H "), основанные на точно таком же мышлении, отличаясь только тем, что самолет несет передатчик и оснащен наземными станциями с транспондером.

Самолет мог использовать две станции параллельно, потому что случайный шум был внесен в синхронизацию импульсного выхода каждого самолета. Приемное устройство на самолете могло соответствовать своей собственной уникальной импульсной схеме с той, которая была отправлена ​​транспондером. Каждый цикл приема-ответа занимал 100 транспондеров. микросекунды, что позволяет ему обрабатывать до 10 000 запросов в секунду и делает "коллизии" маловероятными. Практический предел составлял около 80 самолетов одновременно.

Название «GEE-H» может сбивать с толку, так как схема была очень близка к гобою и не очень похожа на GEE. Название было принято потому, что система была основана на технологиях GEE, работала в том же диапазоне волн от 15 до 3,5 метров / от 20 до 85 МГц и первоначально использовала дисплей и калибратор GEE. Суффикс «H» пришел из системы, использующей принцип двойного диапазона или принцип «H» для измерения дальности от транспондеров на два наземные станции. Он был примерно таким же точным, как и Гобой.

В популярной культуре

Гобой появляется в качестве сюжета в эпизоде ​​"Заблудшая овца" BBC телесериал Секретная армия, в котором рассказывалось о поисках сбитого летчика, владеющего техническими знаниями системы.

Смотрите также

Список оборудования радиоэлектронной борьбы Второй мировой войны

Рекомендации

Цитаты

Библиография

• Роу, А.П. (1948). Одна история радара. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107494794.CS1 maint: ref = harv (связь)

Атрибуция

• В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Гебель, Грег, «10.3: OBOE / GEE-H / DECCA NAVIGATOR», 10.0: Радионавигационные системы, www.vectorsite.net, получено 13 сентября 2004

внешняя ссылка

• «Гобой» - Совершенно секретный радар Второй мировой войны (pdf)