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 グループキャプテン「パディ」グリーンは、確認された撃墜数 11 機のうちのほとんどを、この Mk. IV 搭載のボーファイターで達成しました。 | |
| 原産国 | 英国 |
|---|---|
| 紹介された | 1940 |
| タイプ | 航空機迎撃 |
| 頻度 | 193 MHz (VHF) |
| 広報 | 750pps |
| ビーム幅 | 約175度 |
| パルス幅 | 2.8μs |
| 範囲 | 400～18,000フィート（120～5,490メートル） |
| 精度 | 5度 |
| 力 | 10kW |
| その他の名前 | AIR 5003、SCR-540 |
レーダー、航空機迎撃、マークIV（AI Mk. IV）は、米国でSCR-540としても製造され、世界初の運用可能な空対空レーダーシステムでした。初期のMk. IIIユニットは、1940年7月に改造されたブリストル ブレニム 軽爆撃機に搭載され、決定的なMk. IVは1941年初頭までにブリストル ボーファイター 重戦闘機に広く搭載されました。ボーファイターでは、Mk. IVは、1940年後半から1941年初頭にかけてドイツ空軍が実施した夜間爆撃作戦であるブリッツを終わらせるのに役割を果たしたと言えるでしょう。
初期の開発は、1936 年にヘンリー ティザードが夜間戦闘について書いたメモによって促進された。このメモはレーダー研究部門の責任者であるロバート ワトソン ワットに送られ、ワットは物理学者のエドワード ジョージ "タフィー" ボーエンが空中迎撃の問題を研究するチームを結成することを認めた。チームはその年の後半にテスト ベッドシステムを飛行させたが、緊急移転、3 つの生産設計の放棄、そしてボーエンとワットの後任であるアルバート ロウとの関係が悪化したことにより、開発は 4 年間遅れた。最終的に、システムがようやく成熟し始めたころに、ボーエンはチームから追い出された。
Mk. IV シリーズは、約 193メガヘルツ(MHz)の周波数 、1.5 メートルの波長で動作し、大型航空機に対して最大 20,000 フィート (3.8 マイル、6.1 km) の探知距離を提供しました。このレーダーには、航空機の高度に応じて増加する最大距離や、パイロットがターゲットを視認できる程度にしか近づかないという最小距離など、運用上の制限が多数ありました。パイロットのために 2 つのブラウン管(CRT) の表示を解釈するには、レーダー操作員にかなりのスキルが必要でした。乗組員の熟練度が向上し、迎撃任務専用の新しい地上レーダー システムが設置されて初めて、迎撃率が増加し始めました。1941 年春のロンドン大空襲の真っ最中、迎撃率は毎月ほぼ倍増しました。
Mk. IVが実戦で使用されたのは短期間のみであった。1940年にキャビティ・マグネトロンが導入されたことで、マイクロ波レーダーが急速に進歩し、精度が大幅に向上し、低高度でも効果的になった。1941年末にはプロトタイプのMk. VIIがMk. IVに取って代わり、 1943年までにAI Mk. VIIIがMk. IVを主に副次的な任務に追いやった。Mk. IVの受信機は元々テレビ受信機であったが、戦争中、 ASV Mk. IIレーダー、Chain Home Low、AMES Type 7、その他多くのレーダーシステム の基盤として使用された。
発達
創世記
1935年後半、ロバート・ワット[a]は、イングランド東海岸のサフォーク州ボージー・マナーで、当時は 距離と方向探知（RDF）と呼ばれていたシステムを開発し、40マイル（64 km）以上の距離にある大型航空機を探知できるシステムの構築に成功した。 [2] 10月9日、ワットは、イングランド東海岸とスコットランドに約20マイル（32 km）間隔で走る一連のレーダーステーションの建設を呼びかけるメモを書き、イギリス諸島全体に早期警報を提供するよう求めた。これはチェーンホーム（CH）として知られるようになり、すぐにレーダー自体も同じ名前で知られるようになった。開発は続けられ、1935年末までに範囲は80マイル（130 km）以上に改善され、必要なステーションの数は減少した。[3]
1936年、ボーズィー基地の実験システムは、イギリス空軍ビギンヒル基地で実施された迎撃理論の広範な開発と並行して、さまざまな模擬攻撃に対してテストされた。観察者の一人は、当初はイギリス空軍の研究部長、後にイギリス空軍戦闘機司令部の司令官となったヒュー・ダウディングであった。ダウディングは、CHステーションがあまりにも多くの情報を提供するため、オペレーターがパイロットにそれを伝達するのに苦労し、パイロットがそれを理解するのに苦労していることに気付いた。彼は、今日ダウディングシステムとして知られるシステムを作成することで、この問題に対処した。[4]
ダウディングシステムは、CH局、王立観測隊（ROC）、および簡易 無線方向探知機（RDF）からの情報を中央室に転送する民間電話網に依存しており、中央室で報告が大きな地図上にプロットされた。この情報は4つの地域グループ本部に電話で伝えられ、そこで作戦地域をカバーする地図が再作成された。これらの地図の詳細は、1つまたは2つの主要航空基地をカバーする各グループのセクターに送信され、そこから無線でパイロットに送られる。このプロセスには時間がかかり、その間に標的の航空機は移動していた。CHシステムの精度はせいぜい約1 kmであったため、[5]その後の報告は分散し、約5マイル（8.0 km）より正確に標的を配置することはできなかった。[6]これは昼間の迎撃には十分であり、パイロットは通常この範囲内で標的を発見していただろう。[7]
夜間爆撃
ヘンリー・ティザードは、防空科学調査委員会の委員としてCHシステムの開発を先導したが、CHが効果的すぎるのではないかと懸念した。彼は、ドイツ空軍が多くの損害を被り、昼間の攻撃を中止せざるを得なくなり、夜間爆撃に転じるだろうと予想した。[6]第一次世界大戦では、彼らの先駆者たちもロンドン防空軍区が昼間の攻撃を阻止し、夜間にドイツ爆撃機を迎撃する試みが滑稽なほど効果がないことが判明した際に、同じことをした。ティザードの懸念は予言的であることが証明され、ボーエンはそれを「20世紀になされた技術予測の最も優れた例の1つ」と呼んだ。[6]
ティザードは、テストの結果、観測員が夜間に航空機を視認できるのはおよそ1,000フィート（300メートル）、最も良好な月明かりの下ではおそらく2,000フィート（610メートル）の範囲に限られるということを知っていた。[8]この精度は、ダウディングシステムでは提供できない。[6] [9]問題をさらに悪化させるのは、最も良好な条件下でなければ航空機を発見できない ROC からの情報の喪失である。迎撃をレーダーで行う場合、最初の検知から航空機が海岸線の CH サイトを通過するまでの短時間で手配する必要がある。[6] [10]
ティザードは1936年4月27日、当時航空研究開発担当委員だったヒュー・ダウディングに宛てた手紙で自分の考えを伝えた。彼はまたそのコピーをワットに送り、ワットはそれをバウズィー・マナーの新しい研究ステーションに移動する研究員たちに転送した。[11]クラウン・アンド・キャッスル・パブでの会合で、ボーエンはワットに、航空機自体にレーダーを設置する可能性を研究するグループを結成する許可を求めた。[11] [b]これは、CHステーションは戦闘機を爆撃機の一般的なエリアに誘導するだけでよく、戦闘機は迎撃の残りの間、自身のレーダーを使用できることを意味する。ワットは最終的に、CHと新しいシステムの両方の開発を支援するために必要な人員が確保されていると確信し、1936年8月に空挺グループがCHの取り組みから分離した。[12]
初期の取り組み
ボーエンは、近くのマートルシャムヒース空軍基地 の2人のエンジニア、フレッド・ローランドとNEロウと問題について話し合うことで、航空機迎撃（AI）レーダーの取り組みを開始しました。彼はまた、ベントレープライオリー空軍基地の戦闘機司令部本部を何度も訪問し、興味を示した人々と夜間戦闘技術について話し合った。[13]パイロットまたは観測員が操作できる航空機搭載レーダーの最初の基準には以下が含まれていました。
- 重量は200ポンド（91kg）を超えないこと。
- 設置スペースが8立方フィート（0.23m 3）以下であること、
- 最大電力使用量は500W（ワット）であり、
- 長さ1フィート（30cm）以下のアンテナ。[12]
ボーエンは新しいチームを率いて当時RDF2と呼ばれていたシステムを構築し、元のシステムはRDF1となった。[14]彼らは適切な受信機システムを探し始め、すぐに幸運に恵まれた。EMIはちょうど6.7m波長(45MHz)のBBC テレビ放送実験用のプロトタイプ受信機を製作していたところだった。受信機は高さわずか3インチ(7.6cm)、長さ約18インチ(46cm)のシャーシに7本または8本の真空管(バルブ) [c]を使用した。CRTディスプレイと組み合わせたシステム全体の重量はわずか20ポンド(9.1kg)だった。ボーエンは後にこれを「それまで英国で達成されたものよりはるかに優れている」と評した。[15]
受信機は1台しかなく、テストのために航空機間で移動された。必要な電力の送信機はポータブル形式では入手できなかった。ボーエンは地上設置型の送信機を製作して、この装置に慣れることにしました。送信機をボージーのレッドタワーに、受信機をホワイトタワーに設置したところ、40～50マイル（64～80 km）離れた航空機を検出できることが分かりました。[16]
RDFS1.5 について
基本コンセプトが証明された後、チームは受信機を搭載するのに適した航空機を探した。マートルシャムはハンドレページ・ヘイフォード爆撃機を提供した。これはヘイフォードをターゲットとしたCHの開発につながった元のダベントリー実験とは役割が逆転した。この設計が選択された理由の1つは、ロールスロイス・ケストレルエンジンが十分にシールドされた点火システムを備えており、電気ノイズが最小限に抑えられていたためである。[17]
ヘイフォードに受信機を搭載するのは簡単な作業ではなかった。標準的な半波長ダイポールアンテナは、 6.7mの波長を検出するために約3.5m（11フィート）の長さが必要だった。解決策は最終的に、ヘイフォードの固定脚支柱の間にケーブルを張ることで見つかった。機体の床に並べられた一連の乾電池が受信機に電力を供給し、フォード車から取り出した点火コイルを通じてCRTに高電圧を供給した。[18]
1936年秋にこのシステムが初めて飛行したとき、設置が粗雑であったにもかかわらず、8～10マイル（13～16km）離れたマートルシャムのサーキットを飛行する航空機をすぐに検知した。その後のテストも同様に成功し、範囲は12マイル（19km）まで拡大された。[19]
この頃、ワットは多数の航空機を投入して、ボージーでCHシステムの大規模なテストを準備した。ダウディングは戦闘機司令官に昇進しており、監視のために現場にいた。事態はうまくいかなかった。理由は不明だが、レーダーは接近する航空機を捕捉できず、迎撃の準備ができないほど接近した。ダウディングは爆撃機の兆候がないか熱心にスクリーンを監視していたが、頭上を通過する音が聞こえても見つけられなかった。ボーエンはレッドタワーで彼のシステムのデモンストレーションを急いで準備し、50マイル（80km）離れたところで再編隊を組む航空機を捕捉して大惨事を回避した。[20]
当時RDF 1.5と呼ばれていたこのシステム[d]は、運用環境で動作させるためには多数の地上送信機を必要とした。さらに、良好な受信は、標的、迎撃機、送信機がほぼ一直線上にある場合にのみ達成された。これらの制限により、基本コンセプトは運用システムとしては機能しないと考えられ、すべての努力は、送信機と受信機の両方を迎撃機に搭載する設計へと移った。[19]
ボーエンは後に、著書『Radar Days』の中でこの決定を嘆き、RDF 1.5 システムをフォローアップできなかったことに対する自分の気持ちを次のように記している。
今となっては、これが重大な過ちであったことは明らかである。…まず第一に、この計画は、戦争勃発の2年前に夜間に試験的迎撃を実施できる暫定的な装置を彼らに提供したはずである。これにより、パイロットと観測員は夜間迎撃の技術の訓練を受けることができたはずであるが、実際には戦争が宣言されるまで訓練を受けることはなかった。[19]
RDF 1.5コンセプト（今日ではバイスタティックレーダーとして広く知られている）を復活させようとするもう一つの試みは、1940年3月にブリストル・ブレニム L6622シリアルに改造されたセットが搭載されたときに行われた。このセットは、英国の海岸線に沿って数十台設置されていた新しいチェーンホームロー送信機の送信に合わせて調整されていた。これらの実験は成功せず、検出範囲は約4マイル（6.4 km）で、コンセプトは完全に放棄された。[21]
巨大なドングリ、より短い波長、そしてASV
チームは1937年初頭にウェスタン・エレクトリック社製の大型エイコーン型真空管316Aを数本受け取った。これらは1～10m（300～30MHz）の波長で約20Wの連続出力の送信機ユニットを製作するのに適していた。パーシー・ヒバードは数百ワットのパルスを持つ送信機のプロトタイプを製作し、1937年3月にヘイフォードに取り付けた。[22]
テストでは、送信機は空対空の役割にはほとんど適していないことが判明し、比較的低出力のため探知範囲が短かった。しかし、誰もが驚いたことに、バウズィーの数マイル南にあるハリッジ港の埠頭とクレーンを簡単に見つけることができた。船舶も現れたが、ヘイフォードは水上を飛行することを禁じられていたため、チームはこれを十分にテストすることができなかった。[23]この成功の後、ボーエンは2機のアブロ アンソン 哨戒機、K6260とK8758を与えられ、5人のパイロットがマートルシャムに駐留してこの船舶探知の役割をテストした。初期のテストでは、点火システムからのノイズが受信機に干渉する問題が明らかになったが、これはすぐに王立航空機協会(RAE)の整備士によって解決された。[24]
その一方で、ヒバードは、同じ真空管2本を使って新しいプッシュプル増幅器の構築に成功していたが、これは1.25メートル帯、つまりVHF帯の上部（約220MHz）で動作し、1.25m以下では感度が急激に低下した。[25]クラレンドン研究所出身のジェラルド・タッチは、既存のセットをスーパーヘテロダイン回路の中間周波数（IF）段として使用することで、EMI受信機をこの波長に変換した。元の45MHz周波数は、その後の多くのレーダーシステムでIF設定のままとなった。8月17日の最初のテストで、タッチとキース・ウッドが乗ったアンソンK6260は、すぐに2〜3マイル（3.2〜4.8km）の範囲でイギリス海峡の船舶を検出した。 [26]チームは後に受信機の感度を向上させるために波長をわずかに1.5mに増やし、[27]この200MHz設定は、この時代における多くのレーダーシステムで一般的となった。
成功を聞いたワットはチームに電話をかけ、イギリス海軍の艦艇とイギリス空軍沿岸司令部の航空機の連合艦隊がイギリス海峡で軍事演習を行う予定の9月にテストに使えるかどうか尋ねた。9月3日の午後、航空機は戦艦ロドニー、空母カレイジャス、軽巡洋艦サザンプトンを非常に強い反射で探知することに成功した。 翌日、彼らは夜明けに離陸し、ほぼ完全に雲に覆われた中、5～6マイル（8.0～9.7 km）の距離にカレイジャスとサザンプトンを発見した。彼らが艦艇に近づき 、やがて視界 に入ると、カレイジャスが航空機を発進させて迎撃しようとする無駄な努力をしているのが見えた。 [ 23 ]このシステムの将来性は観察者にも見逃されなかった。ティザード委員会のアルバート・パーシバル・ロウは「もし彼らが知っていたら、これはドイツの潜水艦隊にとっての暗示だった」とコメントした。[28]
海上の船舶を探知するための航空機搭載レーダーは、空対水上艦艇（ASV）レーダーとして知られるようになった。その成功により、追加テストの要求が続いた。ASVへの関心の高まりと努力の増加は、航空機搭載迎撃セットの遅れの一因となり、チームは1937年と1938年にかなりの時間を費やしてASVの問題に取り組んだ。[29]
ASVの出現
1938年5月、AP ロウは航空省の通信開発部長に任命されていたワットからバウジー マナーを引き継いだ。[30] 1938年の残りは、ASVの開発における実際的な問題に取り組んだ。1つの変更点は、以前の316Aの代わりに新しいウェスタン エレクトリック 4304 管を使用したことだった。これにより、パルス出力が約2kWにさらに増加し、12～15マイル (19～24 km) 離れた船舶を検出できるようになった。テスト ターゲットは、ホワイト タワーから約4マイル (6.4 km) 離れた場所に停泊している小型船、コーク ライトシップだった。このような小型船に対するこの性能は、陸軍が沿岸防衛 (CD) レーダーとなるものの開発を開始するきっかけとなった。 [31]陸軍のセルは、1936年10月16日に初めて設置され、砲台レーダーシステムの開発に着手した。 [ 32 ]
もうひとつの変更は、機器の各部で電力要件が異なっていたためである。送信機の管はフィラメントを加熱するために 6 V を使用するが、受信管には 4 V、CRT のフィラメントには 2 V 必要であった。CRT は電子銃に 800 V を必要とするが、送信管の変調器 (ドライバー) には 1000 V が必要である。当初、チームはアンソンとバトルの胴体に設置されたモーター発電機セット、またはヘイフォードの初期の装置のようにさまざまな方法で接続されたバッテリーを使用していた。[33]ボーエンは、変圧器と整流器を使用して単一の 240 V 50 Hz 電源からこれらすべてのDC 電圧を生成する電源を構築することが解決策であると判断した。これにより、航空機が地上にある間に主電源を使用してレーダー システムに電力を供給できるようになった。 [33]
英国の航空エンジンには通常、エンジン後部につながる動力取り出し軸が装備されていた。アンソンのような双発機では、このうちの1つは24V DCで航空機計器に電力を供給する発電機として使用され、もう1つは未接続のまま使用可能であった。 [34]ワットから航空省のチャネルを避けるようにとの助言を受け、10月にボーエンはバトルの1機をシェフィールドのメトロポリタン・ヴィッカース（メトロヴィック）工場まで飛ばし、そこでエンジンからDC発電機を取り外して[e]テーブルの上に置き、同様のサイズと形状のACオルタネーターを求めた。 [36] メトロヴィックの主任技術者であるアーノルド・タスティンが問題を検討するよう呼ばれ、数分後に戻ってきて、要求された500Wよりもさらに良い、1200～2400Hz、800Wの80Vユニットを供給できると言った。ボーエン社はできるだけ早く18台の試作ユニットを発注し、最初のユニットは10月末に到着し始めた。[34]すぐにさらに400台の2回目の注文が続いた。最終的に、戦争中に約133,800台のこれらのオルタネーターが生産された。[37]
動作設計
AIのニーズをよりよくテストするためには、現代の爆撃機を迎撃するのに必要な速度を持つ航空機が必要でした。1938年10月、チームには夜間戦闘機の役割に適した性能とサイズを備えたフェアリーバトル 軽爆撃機2機が提供されました。バトルK9207とK9208、およびそれらを操縦する乗組員はマートルシャムに送られました。[38] K9208はレーダーを搭載するために選ばれ、K9207は標的機と支援機として使用されました。[39] [f]
1939年までに戦争が迫っていることは明らかであり、チームは主な注意をASVからAIに戻し始めた。最新のASVユニットの送信機ユニットとEMI受信機を組み合わせて構築された新しいセットは、1939年5月に戦闘で初飛行した。このシステムは、約2〜3マイル（3.2〜4.8 km）の最大範囲をかろうじて実証しましたが、最小範囲が長すぎることがはるかに大きな問題であることが判明しました。[41]
レーダーシステムの最小範囲は、送信機がオンになってからオフになるまでの時間、つまり受信機がターゲットからの反射を聴くことができるパルス幅によって決まります。送信機がまだ送信している間にターゲットからのエコーが受信された場合、エコーは送信されたパルスがローカルソースから後方散乱することでかき消されてしまいます。たとえば、パルス幅が 1 μs のレーダーでは、150 m 未満のターゲットからの反射を観測できません。これは、光速で移動するレーダー信号が1 μs の間隔が経過する前に往復距離 300 m をカバーしてしまうためです。[41]
ASVの場合、これは問題ではなかった。航空機はおそらく数千フィートの高度よりも水上の船舶に近づくことはないので、パルス幅が長くても問題なかった。しかしAIの役割では、最小距離はパイロットの視力によって事前に定義され、夜間迎撃の場合は300メートル以下であり、1マイクロ秒未満のパルス幅が必要だった。これは調整が非常に困難であることが判明し、1,000フィート未満の距離を実現するのは困難だった。[41]
ジェラルド・タッチはこの問題の解決に多大な労力を費やし、最終的に1μs未満の送信パルスが可能であると結論付けました。しかし、これを試みたところ、信号が受信機に漏れ、1μsよりも長い期間、受信機が盲目になることがわかりました。彼は、送信パルスをトリガーすると同時に受信機のフロントエンドをカットアウトし、この期間中に感度を大幅に低下させるタイムベースジェネレータを使用したソリューションを開発しました。このコンセプトはスクエギングとして知られるようになりました。[42]タッチは、Anson K6260での徹底的なテストで、視認性と感度の最良の妥協点として、最小範囲を800フィート（240メートル）に最終的に決めました。[8]
さらに、この受信機は地上反射の重大な問題を抱えていた。放送アンテナは、航空機の前方全体をカバーする非常に広い範囲にパルスを送信していた。これは、放送エネルギーの一部が地面に当たり、受信機に反射して戻ってくることを意味していた。その結果、航空機の高度に等しい距離でディスプレイに実線が表示され、それを超えると何も見えなくなった。これは、航空機が15,000フィート（4.6 km）以上を飛行し、地上反射がほぼ最大有効距離にあるときは問題なかったが、より低い高度で行われる迎撃では、ますます距離が短くなることを意味していた。[43]
ダウディング訪問
1939 年 5 月、部隊は戦闘任務に転属し、6 月中旬に「スタッフィー」ダウディングはテスト飛行に同行しました。ボーエンはレーダーを操作し、さまざまな地点から数回接近しました。ダウディングは感銘を受け、最小距離のデモンストレーションを依頼しました。彼はボーエンに、レーダー スコープで最接近したらパイロットにその位置をキープさせ、実際にどれくらい近いか見上げるように指示しました。ボーエンはその結果について次のように語っています。
それまでの30分か40分、私たちの頭はブラウン管を覆う黒い布の下にあった。私がその布をはがすと、スタッフィーはまっすぐ前を見て「どこだ？見えないよ」と言った。私はまっすぐ上を指さした。私たちは標的のほぼ真下を飛んでいた。「なんてことだ」とスタッフィーは言った。「あいつに離れるように言ってくれ。近すぎる」[44]
ダウディングの同じ出来事に関する説明は異なる。彼はその可能性に「非常に感銘を受けた」と述べているが、1,000 フィートの最小距離が重大なハンディキャップであることをボーウェンに指摘した。彼は接近について何も言及しておらず、その言葉遣いは接近がなかったことを示唆している。ダウディングの報告によると、その日遅くに彼らが再び会ったとき、ボーウェンは驚異的な前進を遂げ、最小距離はわずか 220 フィート (67 m) にまで縮まったと述べた。ダウディングはこれを無批判に報告しているが、歴史的記録はそのような前進はなされなかったことを示している。[45]
マートルシャムに戻ると、ダウディングは夜間迎撃と適切な夜間戦闘機の特性に関する懸念を述べた。迎撃は長時間にわたるため、航空機は長時間の滞空時間が必要である。友軍の誤射が問題にならないようにするために、パイロットはすべての目標を目視で識別する必要がある。これは、パイロットがCRTを見ることで夜間視力を失わないように、別のレーダー操作員が必要になることを意味した。そして最後に、迎撃の準備に要する時間が非常に長いため、航空機は1回の通過で爆撃機を破壊できる武装を必要とし、2回目の迎撃が準備できる可能性はほとんどなかった。[46]
ダウディングは後に、この任務に複数の航空機を検討するメモを書き、砲塔後部が狭いという理由でボールトン・ポール・ディファイアント複座戦闘機を却下した。彼はブリストル・ボーファイターがこの任務に最適であると確信していたが、準備にはしばらくかかるだろうと考えた。そこで彼は当面はブリストル・ブレニム軽爆撃機を選択し、初期の試作機2機をマートルシャム・ヒースに送り、バトルズで使用したレーダーを取り付けさせた。ブレニムK7033にはレーダーが取り付けられ、K7034は標的として機能した。[47]これらの航空機は両方とも飛行中にプロペラを失ったが、無事に着陸した。K7033のプロペラは見つからなかったが、K7034のプロペラは翌日、激怒した農民によってマートルシャムに返却された。[48]
マークI
1.5mの波長でも、実用的なサイズのアンテナは比較的利得が低く、解像度が非常に低かった。送信アンテナは90度以上の扇形の信号を作り出した。これは目標にホーミングするのに役立たなかったため、何らかの方向指示システムが必要だった。チームは解決策として位相比較を真剣に検討したが、適切な位相シフト回路を見つけることができなかった。[49]
代わりに、複数の受信アンテナのシステムが採用され、各アンテナは空の特定の部分のみが見えるように配置されました。2つの水平受信機は胴体の両側に取り付けられ、中央でわずかに重なり合って、左または右からの反射のみを検出しました。2つの垂直受信機は翼の上と下に取り付けられ、航空機の上または下の反射を検出しました。[50]
各アンテナペアは、ペア間を高速に切り替える電動スイッチに接続されており、この技術はローブスイッチングと呼ばれています。[51]両方の信号は、電圧インバータを通過した後、CRTに送られて表示されます。ターゲットが左側にある場合、ディスプレイには右側よりも左側に長いブリップが表示されます。ターゲットが正面にある場合、ブリップの長さは同じです。[52]このようなソリューションには、約5度という本質的に限られた精度がありましたが、アンテナサイズを制限するという点で実用的なソリューションでした。[50]
この時点で航空省は、どんな部隊でも就役させたいと必死だった。5月の訪問に満足したダウディングは、Mk. I は運用試験には十分であると示唆した。1939年6月11日、AI は最優先事項とされ、RAF ホーキンジの第25飛行隊にブレニム11機を追加で供給する準備が整えられた(合計21機)。各部品は異なる供給元から来ており、整備員は部品のいずれにも精通していなかったため、AI チームのメンバーは部品が到着するたびに手作業で組み立て、整備員にセットについて指示しなければならなかった。[45]
ワットは注文を待っており、1938年にメトロヴィックで送信機を、ACコッサーで受信機の生産を手配していた。これらは間違った製品であることが判明した。メトロヴィックはパーシー・ヒバードによる1937年の設計をそのまま（「中国風に」）コピーするように言われていたが、バウズィーはメトロヴィックに間違ったプロトタイプを渡し、メトロヴィックはそれをコピーした。[53]コッサーの受信機は使用不可能であることが判明した。重量は送信機と受信機全体と同じで、感度はEMIラッシュアップの半分程度だった。[54]
パイストリップ
この時点で、チームにまたもや幸運が訪れた。ロンドン大学キングス・カレッジでボーウェンの元論文指導教官は、 1920年代にワットやハロルド・パイと共に研究していたエドワード・アップルトンだった。パイはその後、自身のラジオ会社パイ社を設立し、テレビ分野で活躍していた。彼らは最近、オランダのフィリップスが開発した革新的な真空管、 EF50五極管をベースにした新しいテレビを発表したばかりだった。アップルトンがパイの設計についてボーウェンに話すと、ボーウェンはそれがEMIのバージョンよりも大幅に改良されていることに気づき、実験に使用できる少量生産があることを知って喜んだ。[55]この設計はパイ・ストリップとして広く知られるようになった。[56]
パイ・ストリップはEMIユニットに対して大きな進歩であり、EF50は重要な戦略的構成要素となった。1940年にドイツ軍の西側侵攻が迫ると、英国はフィリップス社に連絡を取り、同社の取締役会を英国に移送する計画を立てた。さらにEF50を25,000台、さらに250,000個のベースも移送し、フィリップスの英国子会社であるムラード社が完全な真空管を製造できるようにした。駆逐艦HMS ウィンザー[57]が5月に派遣され、ドイツ軍がオランダに侵攻する1940年5月15日のわずか数日前にオランダを出発した。 [55] [g]パイ・ストリップとその45MHz中間周波数は、他の多くの戦時レーダーシステムで再利用された。[58]
新型ブレニムは最終的にマートルシャムに到着したが、これらは実験的に重戦闘機に改造され、 4挺の.303ブリティッシュ（7.7 mm） ブローニング機関銃と4挺の20mmイスパノ機関砲が追加され、重量が800ポンド（360 kg）削減され、抗力がわずかに軽減された。[59] [60] [h]これらは、レーダーを搭載するために必要なラックやその他の装備品が一切付属していない状態で到着したため、地元の整備士が製作しなければならなかった。さらに納品されたのは、元々提供されていたブレニムMk. IF [i]およびIIFモデルではなく、より長く再設計された機首を持つ新しいMk. IVFバージョンであった。ギアは新しい航空機用に再装備する必要があり、受信機とCRTは拡大された機首に搭載され、インターコムが故障した場合のバックアップとして、オペレーターが手信号でパイロットに修正指示を出すことができた。[61]
9月までに、数機のブレニムに、当時公式にAI Mk. Iとして知られるようになった装置が搭載され、ノーソルト空軍基地の第25飛行隊で乗組員の訓練が始まった。後に米国でレーダー研究に携わることになる物理学者のロバート・ハンベリー・ブラウンとキース・ウッドが1939年8月に彼らに加わり、整備員がシステムを稼働させ続けるのを手伝い、迎撃に有効な方法を考案した。8月末にダウディングが基地を訪れ、機首のレーダーを見て、敵の銃手がCRTの光を見て操作員を撃つだろうとボーエンに指摘した。レーダーは再び機体後部に戻されて再装備され、さらなる遅延を招いた。[62]
後方にユニットを配置した場合、唯一の通信手段はインターコム経由だった。当時のシステムでは無線をインターコムとしても使用していたが、イギリス空軍の航空機で使用されていたTR9Dセットは、音声チャンネルを1分ごとに15秒間ピップスクイークシステムで使用し、通信を妨げていた。この問題を解決した改造セットが提供されたときでさえ、レーダーがインターコムに強く干渉することがわかった。伝声管も試されたが役に立たなかった。同時期に開発されていた新しいVHF無線ではこれらの問題は発生せず、ブレニムはこれらのユニットを受け取るために列の先頭に移動された。[63] [64]
緊急移動
ボージーは東海岸の比較的隔絶された場所にあり、空襲はおろか沖合の船からの砲撃からも効果的に守ることができませんでした。戦争が始まったらチームをより安全な場所に移動させる必要があることは、戦争のはるか前から認識されていました。母校のダンディー大学を訪れた際、ワットは学長に、急遽チームをそこに駐留させる可能性について尋ねました。ドイツ軍がポーランドに侵攻し、1939年9月3日に戦争が宣言されると、研究チームは荷物をまとめてダンディーに到着しましたが、学長は会話をかすかにしか覚えておらず、到着に備えて何も準備していませんでした。学生と教授は夏休みが終わって戻ってきており、グループ全員に利用できる小さな部屋は2つだけでした。[65]
AIグループとDフライト、航空機および兵器実験施設（A＆AEE）[66]の実験機は、スコットランドのパースにある少し離れた空港に移動しました。[j]空港は取り付け作業にはまったく適しておらず、航空機の作業に使用できるのは小さな格納庫が1つだけで、2つ目はオフィスと研究室に使用されていました。そのため、ほとんどの航空機を屋外に残し、他の航空機を屋内で作業する必要がありました。それでも、最初の航空機グループは1939年10月までに完成しました。この成功により、AIチームにレーダーを取り付けてもらうために、ますます多くの航空機が空港に到着しました。そのほとんどは、ロッキード ハドソンやショート サンダーランド哨戒機などの哨戒機用のASVユニットで、続いて海軍航空隊のフェアリー ソードフィッシュ雷撃機とスーパーマリン ウォルラスへの実験的な取り付けでした。[67] [68]
バーナード・ラヴェルは、ティザード委員会の設立当初のメンバーであるパトリック・ブラケットの個人的な勧めでレーダーチームに加わった。彼はダンディーに到着し、シドニー・ジェファーソンと会い、AIグループに異動になったことを告げられた。 [9]パースの状況は非常に粗末で明らかに仕事に影響を及ぼしていたため、ラヴェルは10月14日にブラケットに手紙を書くことにした。多くの懸念事項の中で、彼は以下のことを述べた。
ここの状況は本当に信じられない。何百機もの航空機の整備を要求している。整備工たちは週7日、時には1日15時間働いている。彼らの言葉を借りれば、「テレビ受信機としても役に立たない装置だ」。[69]
ブラケットはラヴェルへの直接の言及を削除し、それをティザードに渡した。ティザードは次にダンディーを訪れた際にロウとこの問題について話し合った。[69]ロウはすぐに手紙を書いたのが誰なのか推測し、ラヴェルを呼び出して話し合った。ラヴェルは当時はあまり気にしていなかったが、後にロウが10月26日にティザードに返信していたことを知った。
彼は、私が彼がブラックエットに手紙を書いたことを知っていることをまったく知らないようです。あなたが私に引用した手紙だけから判断すると、ラヴェルは仕事から外すべきひどい人物だと予想していました。しかし、そうではないことがわかりました。[70]
ロウは会話から、主な問題はパースが単に研究に適していないことだと推測した。[71]彼は、現在航空省研究施設（AMRE）として知られる研究施設の大半をダンディーに残し、AIチームはより適した場所に移動すべきだと決定した。今回選ばれた場所は、カーディフから約15マイル（24 km）離れたウェールズのRAFセントアサンだった。セントアサンはRAFの訓練場としても機能する大きな基地であり、理想的な場所だったはずだった。[72]
1939年11月5日にAIチームが到着したとき、彼らはオフィススペースのない使われていない格納庫に収容されていた。ヘイフォードの放棄された翼を仕切りとして使うことで少しは楽になったが[73]、天候が寒くなるとほとんど役に立たなかった。格納庫のメインドアは通常日中は開けっ放しにされていたため、ドライバーを握るには寒すぎることがよくあった。[72]ボーエンは、この状況は「刑務所農場で暴動を起こしていただろう」と不満を漏らした。[74]
皮肉なことに、バウジーは戦争中ずっとドイツ軍に無視されていたが、セント・アサンはチームが到着してからわずか数週間後にユンカース Ju 88の攻撃を受けた。一発の爆弾が滑走路を直撃したが、爆発はしなかった。[60]
マークII
10月の納入で、航空省はAI Mk. IIの生産計画を開始した。これは、新しいタイムベースシステムの追加によって大きく異なり、最小範囲を非常に実用的な400フィート（120メートル）に短縮することが期待されていた。新しいユニットが搭載されたとき、最小範囲が1000フィートに増加していることが判明した。この問題は、チューブの予想外に高い静電容量が原因であり、さらに作業を行った結果、Mk. Iの800フィートに戻すことしかできなかった。[75]多くの飛行隊のブレニムにMk. IIが搭載され、1940年5月に第23、25、29、219、600、604飛行隊にそれぞれ3機ずつ割り当てられた。[76]
Mk. IIの実験バージョンが2つテストされた。AIHユニットは、追加電力としてAcornsの代わりにGEC VT90 Micropupバルブを使用した。Hは約5kWの高出力を意味する。3月にBlenheim IFに取り付けられたテストユニットは有望であることが証明され、2台目は4月初旬に納品されたが、理由は不明だが開発は中止された。AILにはロックタイムベースがあり、最大範囲が改善されたが、最小範囲が3,000～3,500フィート（0.91～1.07km）に大幅に増加したため、作業は中止された。[77] [k]
航空機の納入が進む中、ボーエン、ティザード、ワットは航空省に対し、航空機の納入とレーダー製造からパイロットと地上要員の訓練まで、夜間戦闘システム全体を指揮する者を任命するよう圧力をかけた。これがリチャード・ピアースの指揮の下、夜間迎撃委員会（1940年7月にその名称が付けられた）の結成につながった。ピアースは1940年4月10日にイギリス空軍タングメア基地に夜間迎撃部隊を立ち上げ、後に戦闘機迎撃部隊（FIU）と改名された。[78]
ボーエンはベントレー・プライオリーでレーダー誘導による夜間迎撃の理論に関する一連の講義を行い、戦闘機は目標に対して20～25%の速度優位性が必要であると結論付けた。ドイツ空軍の主力爆撃機であるユンカース Ju 88、ドルニエ Do 17 Z、ハインケル He 111は、少なくとも中程度の積載量であれば時速約250マイル (400 km/h) で飛行することができた。これは、戦闘機は少なくとも時速300マイル (480 km/h) で飛行する必要があることを意味し、満載のブレニムは時速280マイル (450 km/h) しか出せなかった。ブレニムの速度の遅さに関するボーエンの懸念は、実戦で正しいことが証明された。[76]
マークIII
Mk. IIは、チームがその送信部を新しいマイクロパップバルブを使用したASV Mk. Iのものと交換したため、短期間しか使用されなかった。[79] [l]新しいAI Mk. IIIセットは、1940年4月に約20台のブレニムIFに試験的に装着され、最大範囲が3〜4マイル（4.8〜6.4 km）に改善されたことが実証された。[80]しかし、受信機の調整方法に応じて800〜1,500フィートの最小範囲がまだ長かった。[81]
これがハンベリー・ブラウンが「大最小距離論争」と呼ぶものにつながった。[81] 1939年10月から、パースとセント・アサンに残っていたMk. Iセットを設置するために24時間体制で作業していたチームは、電子機器のさらなる開発に費やす時間がなかった。彼らは最小距離がまだ満足できる範囲を超えていることを認識していたが、ボーエンとハンベリー・ブラウンは、最初の設置が完了したら実行できる簡単な解決策があると確信していた。[82]一方、現在のセットは、全員がその問題を認識していたにもかかわらず、設置され続けた。1940年1月24日、研究総局長 アーサー・テダーはティザードに次のように認めた。
残念ながら、ほとんどの問題は、AIが製造、導入、使用の準備が整う前に、AIの製造と導入を急いだという致命的なミスによるものだと思います。この不幸な急ぎは、研究チームを本来の研究から導入へと転向させたため、必然的にAIの研究を台無しにしました。[83]
最小航続距離の問題は引き続き提起され、航空省を経て、最終的には当時スタンモア研究センターとして知られていたハロルド・ラードナー所長にまで及んだ。[84]ロウと彼の副官ベネット・ルイスは、ラードナーと会ってこの問題について話し合うよう呼ばれた。どうやら、ボーエンとハンバリー・ブラウンの潜在的な解決策や、進行中の設置作業のために作業できないという事実をラードナーに知らせずに、彼らはルイスに問題を調査させることに同意したようだ。その後、ルイスはEMIに契約書を送り、何ができるかを確認した。[85]ボーエンとハンバリー・ブラウンの両者によると、ロウとルイスはこれらの出来事を故意に扇動し、AIプロジェクトの管理権をAIチームから引き離そうとしたという。[80] [85]
ダンディーでルイスはこの問題を提起し、範囲を改善する 2 つの解決策が検討された。Mk. IIIA は、送信機と受信機にいくつかの小さな変更を加えたもので、最小範囲を約 800 フィート (240 m) に減らすことを目標としていた。ルイス自身の解決策は Mk. IIIB で、これは第 2 の送信機を使用して、パルスの終わりにメインの信号と混合してそれを打ち消す信号を放送した。ルイスは、これにより最小範囲がわずか 600 フィート (180 m) にまで減少すると信じていた。1940 年 5 月に 2 つの IIIA のコピーがテストに入ったが、ほとんど改善が見られず、範囲はわずか 950 フィート (290 m) に減少したが、最大範囲はわずか 8,500 フィート (2.6 km) に大幅に減少した。IIIB のテストは、AI チームが 5 月にセント アサンからワース マトラバーズに移動するまで待機され、[86]最終的にイベントによって追い抜かれた。両モデルの開発は 1940 年 6 月に中止された。[87]
ルイスが最小距離問題に対する独自の解決策を開発しているという知らせは、1940年初頭のある時点でセント・アサンのAIチームに届いた。ボーエンは非常に動揺した。研究者たちが軽率な生産の試みに巻き込まれることに慣れていたが、今やロウは彼らを研究活動からも直接外そうとしていた。ティザードは苦情を聞き、彼らをなだめるためにダンディーを訪れたが、明らかに失敗に終わった。1940年3月29日、ワットのDCDオフィスからのメモで空挺グループの再編が発表された。ジェラルド・タッチはRAEに異動してMk. IVの生産、設置、保守手順の開発を支援し、他の数名のメンバーは地上および航空要員のユニットでの直接訓練を支援するためにRAFの飛行場に散らばり、一方ラヴェルとホジキンを含むチームの残りのメンバーはダンディーのメインのレーダー研究チームに再び加わることとなった。ボーエンは再編から除外された[88] 7月下旬、ボーエンはティザード・ミッションに参加するよう招待され、1940年8月に米国に向けて出発した。[89]
プロトタイプの使用
1940年5月、第25飛行隊でMk. IIIの徹底的なテストが行われ、別の厄介な問題が発見された。標的機が戦闘機の側面に移動するにつれて、水平角の誤差が増大した。最終的に、約60度の横で、標的が戦闘機の反対側にあると表示された。ハンベリー・ブラウンは、この問題は、短ノーズIFとIIFから長ノーズIVFに変更されたことによる、胴体とエンジンナセル間の反射によるものだと結論付けた。以前の例では、航空機の胴体を反射鏡として使用し、アンテナの位置と角度をノーズまたは翼の前縁に沿うように調整していた。[90]
彼は水平アンテナをナセルの外側に移動しようとしたが、効果はほとんどなかった。垂直方向のアンテナを使用する別の試みは「問題を完全に解決」し、アンテナを翼のどこにでも配置できるようにした。[91]彼は後に、なぜアンテナが常に水平だったのかを理解しようとしたが、これはASVの試験で波からの反射が減ったためであることがわかった。ASVとAIのシステムが並行して開発されていたため、この配置はAI側にコピーされ、他の解決策が検討されることはなかった。[92]
5月2日の夜間迎撃委員会の会議で、爆撃機の脅威は潜水艦よりも大きいと判断され、140台のASV Mk. I送信機のうち80台をAIに移管し、EKCO（EK Cole）で製造中の70台を追加することが決定されました。これらは60台のIIIAと40台のIIIBに改造される予定でした。[93] [m] 5月23日のさらなる会議で、ティザードは、おそらく航空信号部長のコメントに促されて、これらのユニットは特に信頼性が低いため実戦には適さず、昼間の訓練任務に限定すべきであると示唆しました。[64]
7 月 26 日までに、1970 機のブレニムに Mk. III が装備され、RAE はシステムに関する詳細なレポートを作成した。彼らも「部分的に信頼できる」システムと彼らが呼ぶものに懸念を抱いており、重大な問題は信頼性の低いアンテナ接続とケーブル配線によるものだと指摘した。しかし、彼らはさらに踏み込んで、自己励起の概念は量産システムでは単純に機能しないと述べた。これらのシステムは、動作周波数を生成するために送信機回路を発振器として使用していたが、安定するまでに時間がかかり、その後再び停止するという欠点があった。ハンベリー ブラウンは、ダンディーで IIIB の作業を指揮したエドマンド クック ヤーボローと同様に、この評価に同意した。[64]
マークIV
RAE の自己励起送信機に関するコメントは、決して的外れなものではなく、ルイスの以前の契約の直接的な結果として EMI でちょうど実現しつつあった作業について言及していた。EMI のエンジニアであるアラン・ブルムラインとエリック・ホワイトは、自己励起送信機回路を使わず、代わりに送信機に信号を送り増幅する別の変調器を使用するシステムを開発していた。発振器信号は受信機にも送られ、受信機の感度を低下させるのに使われた。この複合効果により、送信パルスがシャープになり、受信機の「リンギング」が軽減された。[94] 1940 年 5 月のテストでは、ハンベリー・ブラウンは 500 フィート (150 m) の距離から返送信号をはっきりと見ることができ、400 フィートまで接近してもまだ判別できた。[89]
当時RAEファーンバラにいたタッチは、ASVの改良版を納品しており、新しい発振器を既存のMk. III送信機に素早く適合させた。[89]ハンバリー・ブラウンがMk. IIIで行った作業から、機首に垂直送信用の「矢じり」、折り畳み式ツインダイポールアンテナ設計を適合させることで、残っていた問題はすべて解消された。 [91] 1940年7月の最初の運用テストで、新しいAI Mk. IVは20,000フィート（6.1 km）の距離から別のブレニムを探知し、最低500フィートまで追跡し続ける能力を実証した。ハンバリー・ブラウンは、「夜間戦闘用の空中レーダーに当初期待していたすべての機能を果たした」と述べた。[89]彼はさらに、Mk. IVは最初のMk. Iの1年後に登場したにもかかわらず、10年間機能していたように感じたと述べた。[89]
3,000台の生産契約がEMI、パイ、EKCOで直ちに開始された。[95] 8月に米国に向けて出発した際、ティザード・ミッションのチームはカナダ国立研究会議経由でMk. IV、ASV Mk. II、IFF Mk. IIを携行した。[96]その後の話し合いで、米国がAIを生産し、カナダがASVを生産することで合意した。ウェスタン・エレクトリックは米国でMk. IVの生産ライセンスを取得し、そこではSCR-540として知られていた。1942年にはP-70（A-20 ハボック）とPV-1航空機の納入が開始された。 [97] [98]
運用上の使用
初期の運用
Mk. IからIIIの開発を通じて、さまざまな部隊が適切な迎撃技術の開発を目指してこのシステムを飛行させていた。非常に早い段階で、ダウディングシステムの完全な報告チェーンを廃止し、チェーンホーム（CH）サイトのレーダーオペレーターが戦闘機と直接通信することで遅延を大幅に削減することが決定された。これにより状況は改善し、航空機がCHステーションから実際の標的への指示を受け取る機会が増えた。[99]
乗組員たちは最終的に幸運に恵まれるはずだった。そして1940年7月22日/23日の夜、FIUのブレニムIFがポーリングCHステーションからの指示を受け、8,000フィート（1.5マイル、2.4 km）の距離で標的を捕捉した。CHレーダーオペレーターは、観測員がDo 17を視認するまで彼らを誘導した。パイロットは400フィート（120 m）まで接近してから発砲し、標的から噴出した油が風防を覆うほど接近し続けた。ブレニムは離脱してひっくり返り、視界がなくなったためパイロットは700フィート（210 m）に達するまで回復できなかった。標的はイングランド南岸のボグナー・レジス沖に墜落した。これは歴史上初めて確認された航空機搭載レーダーの成功例である。 [100] [n]
この成功にもかかわらず、ブレニムが戦闘機として機能しないことは明らかでした。CH局は何度か戦闘機にレーダー捕捉の成功を指示しましたが、標的はゆっくりと戦闘機から遠ざかっていきました。あるケースではブレニムは標的を見ることができましたが、標的を発見すると機動力を上げて姿を消しました。1940年10月1日から15日まで、ケンリー空軍基地のマークIII装備の戦闘機は92回の飛行を行い、28回のレーダー迎撃を行い、撃墜はゼロでした。[102]
1940年7月にMk. IVが到着して状況は改善したが、 8月からブリストル ボーファイターが納入されて初めて真に効果的なシステムが生まれた。ボーファイターは、かなり強力なエンジン、目標を捉える速度、そして一回の通過で爆撃機を簡単に破壊できる4門の20mm機関砲を備えた強力な砲塔を備えていた。飛行隊での使用は10月に始まり、その直後の11月19日と20日に第604飛行隊のボーファイターIFがチチェスター近郊でJu 88A-5を破壊したのが最初の勝利であり、Mk. IIIの最初の成功に非常に近かった。[103] [o]
ダウディングとAI
1940 年 8 月から 9 月にかけて、ドイツ空軍はバトル オブ ブリテンでダウディング システムと対峙し、多大な努力にもかかわらず、戦闘機司令部を破ることはできなかった。1936 年のティザードの手紙は予言的であった。昼間の損失により、ドイツ空軍は夜間作戦に移行した。電撃攻撃は9 月に本格的に開始された。[105]ダウディングは、この時点よりずっと前から、あらゆる方面からほぼ絶え間なく批判を受けていた。彼は、将校の通常の定年退職年齢を過ぎてもまだ権力を握っており、気難しい性格から「堅苦しい」というあだ名がつけられ、戦闘機司令部に対して厳しい統制を保っていた。また、ロンドン周辺の第 11 および第 12 グループの司令官であるキース パークとトラフォード リー マロリーの戦闘を終わらせるのに消極的だったことでも批判された。しかし、彼はウィンストン チャーチルの支持を得ており、バトル オブ ブリテンで成功を収めたため、ほとんどの苦情は無意味になった。[106]
電撃戦はすべてを変えた。1940年9月、ドイツ空軍は6,135回の夜間出撃を行い、戦闘による損失はわずか4機だった。ダウディングシステムは夜間迎撃を実用的に処理することができず、ダウディングは唯一の解決策はAIを運用することだと主張し続けた。代替策を求めて、空軍参謀総長シリル・ニューオールはジョン・サモンドの指揮下で検討委員会を招集した。サモンドはショルト・ダグラス、アーサー・テダー、フィリップ・ジュベール・デ・ラ・フェルテ、ウィルフリッド・フリーマンを含む重鎮の委員会を組織した。[107]
9月14日の最初の一連の会議で、夜間防衛委員会は改善のための一連の提案を集め始め、10月1日に詳細に議論された。これらは実行のためにダウディングに渡されたが、彼は提案の多くがすでに時代遅れであることに気付いた。たとえば、彼らは、襲撃中も戦闘を継続できるように、陸上で使用できる新しいレーダーを構築することを提案した。このタイプのレーダーの契約は、すでに6月か7月に発送されていた。彼らは、情報の流れを改善するために、ベントレー・プライオリー空軍基地のフィルター室をグループ本部に移管することを提案したが、ダウディングはすでに一歩進んで、夜間迎撃を飛行場のセクターレベルに移管していた。ダウディングは提案のうち4つだけを受け入れた。[108]
これに続いて、チャーチルの要請で、今度はトム・フィリップス提督による別の報告書が提出された。フィリップスは10月16日に報告書を返し、サーチライトで誘導されるホーカー・ハリケーン戦闘機、いわゆるキャッツアイ戦闘機による常備哨戒を求めた。ダウディングは、現代の航空機の速度と高度を考えると、そのような努力はほとんど無駄だと答え、フィリップスは「単にミコーバーのような方法に戻って、飛び回って何かが現れるのを待つように命令する」ことを提案していると述べた。彼は再び、AIが唯一の解決策であると述べた。フィリップスはAIを無視したわけではなく、「戦争の初めには、AIは1、2か月先を行くと言われていた。1年以上経った今でも、1か月かそこらで本当に成果が出るかもしれないと聞いている」と指摘した。[108]
ダウディングがAIを待つことに固執したことが、1940年11月24日の彼の解任に直接つながった。ボーエンを含む多くの歴史家や作家は、彼の解任は賢明ではなく、AIレーダーを唯一の実用的な解決策と見なしたことは最終的に正しかったと示唆している。[108]これは真実かもしれないが、キャットアイ部隊はブリッツ中に多くの撃墜をもたらしたが、その効果は限られており、すぐに夜間戦闘機部隊に影を潜めてしまった。1941年5月、キャットアイ戦闘機は106機の撃墜に対し夜間戦闘機は79機だったが、そのためには2倍の出撃回数を要した。[109]偶然にも、キャットアイ戦闘機に似たシステムであるヴィルデザウは、戦争後期にドイツ空軍によって独自に開発されることとなった。
グローバルCI
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最善の努力にもかかわらず、AIの最大範囲は航空機の高度で固定されたままであり、そのためドイツ空軍機はより低い高度を飛行することで迎撃を逃れることができた。地上方向の精度は5マイル（8 km）であるため、25,000フィート（7.6 km）未満の高度ではこの問題が発生することになり、ドイツ空軍の出撃の大半を占めていた。陸上の地上レーダーのカバー範囲が不足していることも、もう1つの重大な制限であった。[110]
1939 年 11 月 24 日、ハンベリー ブラウンはRDF による戦闘機管制に関する提案に関するメモを書き、標的の航空機と迎撃戦闘機の両方を直接表示し、地上管制官が解釈を必要とせずに戦闘機を直接制御できる新しいタイプのレーダーを求めました。[111]解決策は、レーダーをモーター付きのプラットフォームに取り付け、継続的に回転して全天をスキャンすることでした。CRTディスプレイのモーターがビーム偏向プレートを同期して回転させるため、アンテナが特定の角度にあるときに見られるブリップは、スコープ ディスプレイに同じ角度で表示されます。少なくとも 1 回転持続する蛍光体を使用して、範囲内のすべてのターゲットのブリップが正しい相対角度でディスプレイに描画され、PPIと呼ばれる地図のような画像が生成されます。爆撃機と戦闘機の両方が同じディスプレイに表示されるようになったため、レーダー オペレーターは直接迎撃を指示できるようになり、遅延がすべてなくなりました。[110]
問題は、適度に小さいレーダーを見つけることだった。CHレーダーの巨大なタワーは、明らかにこのように振り回すことはできない。この頃までに、陸軍はAIエレクトロニクスの採用にかなりの進歩を遂げ、イギリス海峡の船舶探知用の新しいレーダーCDを製作していた。このレーダーは、方位を振り回せるほど小さいアンテナを備えていた。1938年、イギリス空軍のパイロットは、低高度を飛行しているときはCHによる探知を回避できることに気付き、1939年8月、ワットは24枚のCDセットをChain Home Low (CHL)と名付けて発注し、CHのカバー範囲の隙間を埋めるために使用した。[112]これらのシステムは、当初は自転車のフレームをペダルでこいでギアセットを駆動することで回転していた。当時のジョークは、「ふくらはぎの筋肉が盛り上がり、異常にスリムな体型をしているWAAFRDFのオペレーターの1人を常に特定できる」というものだった。CHLの電動制御は1941年4月に導入された。[113]
1939年後半までに、レーダーディスプレイ上のビームの回転は電子機器を使用して実現できることが認識されました。1939年12月、GWAダマーはそのようなシステムの開発を開始し、[111] 1940年6月には改良されたCHLレーダーがモーター付きで継続的に回転するようにされ、これらの新しいディスプレイの1つに接続されました。その結果、レーダー周囲の空域の360度のビューが得られました。 1940年11月から12月にかけて、AMES（航空省実験ステーション）とRAEで6つのプロトタイプの地上管制迎撃レーダー（GCI）のコピーが手作りされ、最初の1つは1941年元旦にRAFソプリーで運用され、残りは月末までに続きました。 1940年12月の導入前の迎撃率は0.5％でしたが、1941年5月までに、いくつかの運用可能なGCIステーションとよりよく慣れたことで、迎撃率は7％になり、[102]撃墜率は約2.5％でした。[114]
ブリッツの終焉
本当に効果的なシステムを生み出したのは、AI Mk. IV、ボーファイター、GCI レーダーの組み合わせだけでしたが、関係者全員が熟練度を身につけるまでには時間がかかりました。熟練度が上がるにつれて、迎撃率は飛躍的に向上し始めました。
- 1941年1月、3機の航空機が撃墜された。
- 2月には、ボーファイターによる最初の撃墜を含め、4機に増加した。
- 3月には22機の航空機が撃墜された。
- 4月には48に改善した。
- 5月には96に改善した。
AI搭載部隊による撃墜数の割合は増加し続け、5月の撃墜数のうち37機はAI搭載のボースまたはハボックによるもので、6月にはこれらが撃墜数のほぼすべてを占めるようになった。[114] [p]
この時点で、ドイツ空軍は英国に対して大規模な空襲を仕掛け、膨大な数の破壊と民間人の避難を引き起こしていた。しかし、英国を和平交渉に導くことはできず、経済生産にも明らかな影響はなかった。5月末にドイツ軍は電撃作戦を中止し、それ以降、英国への爆撃率は劇的に低下した。これが夜間戦闘機部隊の効果によるものかどうかは、歴史家の間でもかなり議論されている。ドイツ軍は東に目を向けており、ドイツ空軍の大半はこれらの活動を支援するために派遣された。[105] 5月になっても、損失は攻撃部隊のわずか2.4%に過ぎず、ドイツ空軍なら容易に補充できるわずかな数だった。[115] [q]
ベデカー・ブリッツ
アーサー・ハリスは1942年2月22日にイギリス空軍爆撃司令部の司令官に任命され、直ちに住宅破壊を通じてドイツを破壊する計画を実行に移した。地域攻撃の一環として、3月28日の夜に部隊がリューベックに爆発物と焼夷弾を投下し、甚大な被害をもたらした。アドルフ・ヒトラーと他のナチスの指導者たちは激怒し、報復を命じた。[117]
1942年4月23日の夜、エクセターに対して小規模な空襲が行われ、翌日、グスタフ・ブラウン・フォン・シュトゥムは、ベデカー観光ガイドに掲載されている三つ星の場所をすべて破壊すると宣言した。その後1週間にわたって空襲はますます大規模になり、英国ではベデカー・ブリッツとして知られるようになった。この最初の一連の空襲は5月初旬に終了した。最初の1,000機の爆撃機による空襲でケルンが大きな被害を受けると、ドイツ空軍は5月31日から6月6日までの1週間の空襲に戻った。[117]
最初の空襲は奇襲であり、効果的な対応はなかった。最初の空襲では、604飛行隊のボーファイターが1機の爆撃機を撃墜したが、次の3回の空襲では撃墜はなく、その次の空襲でも1機しか撃墜されなかった。しかし、攻撃のパターンが海岸沿いの小さな都市に対する短期攻撃というより明白になると、防衛側は対応した。5月3日と4日の夜に4機の爆撃機が撃墜され、7日と8日にさらに2機、18日に1機、23日に2機が撃墜された。ドイツ空軍も戦術を変え、爆撃機は低高度で接近し、目標を発見するために上昇し、爆弾投下後に再び急降下した。つまり、Mk. IVによる迎撃は爆撃飛行中しか不可能だった。[118]
結局、ベデカー爆撃はイギリス空軍のドイツ空襲を減らすことにはならなかった。民間人の損失は相当なもので、1,637人が死亡、1,760人が負傷、5万戸の家屋が破壊または損壊した。[119]イギリス空軍のブリッツに比べるとこれは比較的軽微で、その作戦終了までに3万人の民間人が死亡、5万人が負傷した。[120] ドイツ空軍の損失は爆撃機40機と乗組員150人だった。[121]夜間戦闘機は特に成功したわけではなく、4月下旬から6月末までにおそらく22機の航空機が飛行したが、[101]その欠点は改善されつつあった。
AIS、交換
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エアボーングループは、ドングリ管を適切に配置することで30cmという短い波長で動作できることを発見し、1938年には早くもマイクロ波システムの実験を行っていた。しかし、これらのシステムは出力が非常に低く、受信機側の感度低下領域内でうまく動作したため、検出範囲が非常に短かった。グループは当分の間、さらなる開発を断念した。[122]
開発は主に海軍本部の強い要望により続けられた。海軍本部はこれを、部分的に水没したUボートの司令塔を探知する解決策とみなしていた。1939年11月にティザードがウェンブリーにあるGECのハースト研究センターを訪問し、続いてワットが訪問した後、同社は開発に着手し、1940年夏までに改造したVT90を使用した実用的な25cmセットを開発した。[123]この成功を受けて、ラヴェルと空挺部隊に新しく加わったアラン・ホジキンは、角度精度が大幅に向上するホーン型アンテナの実験を開始した。このシステムでは、航空機の前方半球全体にレーダー信号を送信してその体積のどこからでもエコーを聞くのではなく、レーダーを観測方向に向ける懐中電灯のように使用できる。 [88]これにより、ターゲットに降り注ぐエネルギーの量が大幅に増加し、探知能力が向上する。
1940年2月21日、ジョン・ランドールとハリー・ブートは、初めて10 cm (3 GHz) でキャビティマグネトロンを動作させた。4月、GECは彼らの研究について知らされ、設計を改良できないかと尋ねられた。彼らは新しい密封方法と改良されたカソードを導入し、10 cmで10 kWの電力を生成できる2つの例を提供した。これは、既存のマイクロ波デバイスよりも1桁優れている。 [123]この波長では、ハーフダイポールアンテナはわずか数センチメートルの長さであり、ラヴェルのチームは、わずか5度の幅のビームを生成するパラボラ反射鏡を検討し始めることができた。これには、アンテナを下向きに向けないだけで地面の反射を回避できるという大きな利点があり、戦闘機は高度またはその上空のターゲットを見ることができた。[124]
この期間を経て、ロウは最終的にダンディーはどの研究者にとっても不適切であると結論し、再び移転することを決めた。今度は南海岸のワース・マトラヴァーズを選び、そこでは再びすべてのレーダーチームが一緒に作業できることになった。AIチームのタイミングの混乱とより良い計画のおかげで、彼らはダンディーからの長い車列が南に向かう前にセント・アサンからワース・マトラヴァーズに到着した。これにより交通渋滞が発生し、ロウはさらに動揺した。とはいえ、1940年5月末までにはすべての準備が整い、AIチームは主にワース・マトラヴァーズの南にある小屋で作業し、近くの飛行場で設備を稼働させた。この移転により、グループ全体が航空機製造省研究施設（MAPRE）となり、1940年11月に再び電気通信研究施設（TRE）に改名された。 [88]
移転後すぐに、ロウはハーバート・スキナーのもとに新しいグループを結成し、マグネトロンをAIシステム[88]として開発する。当時はAI, Sentimetric (AIS)と呼ばれていた[125] 。ラヴェルは比較的簡単にパラボラアンテナをマグネトロンに適応させ、AISチームは1940年8月12日に初めてセットをオンにしたとき、通過する航空機をすぐに検知した。翌日、彼らはマネージャーにセットのデモンストレーションを依頼されたが、たまたま飛行機は飛んでいなかった。その代わりに、彼らは作業員の1人に小さなアルミ板を担いで近くの崖に沿って自転車で走らせた。これは、地面に非常に近い物体を検知する能力をうまく実証した。AISが急速にAI Mk. VIIへと発展するにつれ、Mk. IVの後継機であるMk. V、およびMk. VI（下記参照）の開発は揺らぐ支持を得た。[88]
AISにはかなりの追加開発が必要となり、最初の量産型は1942年2月に到着し、その後は長期間の設置開発とテストが必要となった。Mk. VIIセットによる最初の撃墜は1942年6月5日から6日の夜であった。[126]
鋸歯状
マイクロ波システムが運用に入り、それを搭載した航空機も改良型になったため、それ以外は使用可能なMk. IVを搭載した航空機をどうするかという問題が浮上した。1942年には早くも提案されていた可能性の一つは、ドイツ空軍自身のレーダー装置にホーミングすることだった。ドイツ空軍のMk. IVに相当するFuG 202 リヒテンシュタインBCレーダーの基本動作周波数は、1942年12月に発見されていた。1943年4月3日、空中迎撃委員会はTREに、 Serrateというコード名でホーミングコンセプトの検討を開始するよう命じた。[127] [r]幸運にも、これは完璧なタイミングであった。 1943年5月9日の午後遅く、IV/NJG.3の乗組員が完全装備のJu 88R-1夜間戦闘機D5+EVでスコットランドのRAFダイスに飛び、イギリスに亡命し、TREは初めてリヒテンシュタインを直接目にした。[127] [129]
オリジナルの Mk. IV のアンテナアレイは、実際的な要因により、1.5 m の信号に最適な 75 cm よりやや短いものに制限されていました。リヒテンシュタインは 75 cm で動作し、Mk. IV のアンテナはそれらの信号を受信するのにほぼ最適でした。既存の電動スイッチを介して、リヒテンシュタインの周波数に調整された新しい受信機に信号を送信すると、Mk. IV 自身の送信によって作成されたものと非常によく似た表示が生成されました。ただし、信号はもはや RAF 戦闘機から往復する必要はなく、代わりに信号はドイツの航空機から戦闘機まで移動するだけで済みます。レーダー方程式によると、これによりシステムの感度は 8 倍になり、システムは 50 マイル (80 km) の距離から敵の戦闘機を追跡する能力を示しました。[130]
敵の放送を追尾するということは、目標までの距離を正確に計算する方法がないことを意味する。レーダーによる距離測定は、放送と受信の間の遅延時間に基づいており、敵の信号が最初に放送された時期を知る方法はなかった。つまり、追尾装置は最初の追跡にしか使用できず、最終的な接近はレーダーで実行する必要がある。[131] Mk. VIIIの追加距離はこの役割には必要なかった。なぜなら、Serrateは戦闘機を容易に追跡できる距離に持ち込むことができ、Mk. IVを失ってもドイツ軍にマグネトロンの秘密が漏れることはないからである。このため、新しい設計の技術的な利点にもかかわらず、この役割ではMk. IVが新しいレーダーよりも優れていると考えられた。[132]
セラートは1943年6月にイギリス空軍第141飛行隊のボーファイターMk.VIFに初めて装備された。彼らは6月14日の夜にセラートを使用した作戦を開始し、9月7日までに14機のドイツ戦闘機を撃墜し、3機を失ったと主張した。 [133] [s]その後、この飛行隊はイギリス空軍第100グループに引き継がれ、爆撃司令部内で妨害工作などの特別作戦を担当した。彼らの成功にもかかわらず、ボーファイターにはドイツ機を捉えるために必要な速度が欠けていることは明らかであり、1943年後半にはモスキートがボーファイターに取って代わり始めた。[134]
ドイツ軍は夜間戦闘機による損失に気づき、異なる周波数で動作する新しいレーダーの導入を急いで開始した。これが低VHF帯域のFuG 220リヒテンシュタインSN-2につながり、1943年8月から10月にかけて少数が運用部隊に配備され、11月までに約50台が使用された。[135] 1944年2月、第80飛行隊はFuG 202の送信が著しく減少していることに気付いた。この時までにドイツ軍は200台のSN-2を生産し、5月までに1,000台に達した。[136]このレーダーは意図的に地上のフレイヤレーダーに近い周波数を選択し、これらの信号源がイギリス空軍の航空機で使用されている広帯域受信機を圧倒することを期待していた。初期のセレートユニットは1944年6月までに役に立たなくなり、後継機もそれほど成功することはなかった。[136]
さらなる発展
Mk. IVA と Mk. V
経験から、目標への最終アプローチには素早い行動が必要であり、レーダー操作員がパイロットに修正を簡単に伝えるには速すぎることがわかった。[137] 1940年にハンベリー・ブラウンは「AIコンタクトからの視覚情報の取得について」という論文を書き、迎撃システムに固有の時間遅延がアプローチを深刻に妨げていることを数学的に実証した。短期的には、戦闘機が2,500フィート（760メートル）離れたところで完全後方にアプローチし、その後まっすぐに飛行することを提案した。長期的には、迎撃に必要な方向を直接示すパイロット用指示器を追加することを提案した。[138]
これがハンベリー・ブラウンのマークIVAへの取り組みにつながった。マークIVAはパイロットの前方に追加の表示装置がある点でマークIVAと大きく異なっていた。[50]レーダー操作員にはストロボという追加の制御装置があり、これを調整することで特定の距離の反射を拾うことができた。それらの反射だけがパイロットのディスプレイに送られ、混乱が大幅に軽減された。[139]操作員のディスプレイとは異なり、パイロットのディスプレイでは、ボアスコープのような方法でターゲットの位置が1つの点で表示された。その点がディスプレイの中央より上かつ右側にある場合、パイロットは右に旋回して上昇して迎撃しなければならなかった。その結果、飛行スポットインジケーターと呼ばれるものができあがり、選択された1つのターゲットがターゲットの相対位置を直接示すようになった。[140]
1940 年 10 月からテストが行われ、すぐにいくつかの小さな問題が明らかになりました。小さな問題の 1 つは、中心を示す管上の十字線がスポットを遮り、飛行機が適切に整列し始めた直後に見えにくくなることです。より深刻な懸念は、距離情報が不足していることで、FIU のパイロットはこれを重大だと考えていました。ハンベリー ブラウンはこれらの問題に取り組み、12 月に更新版を返却しました。ディスプレイの中央にある U 字型のレチクルは、スポットが見える中心位置を提供しました。さらに、回路には、ストロボを動かして追跡しているオペレーターがターゲットに戦闘機が近づくと、より長い信号を生成する 2 番目のタイムベースが含まれていました。出力は、線がドットの水平方向の中央になるようにタイミングが調整されました。これにより、距離がわかりやすく表示されました。線は、戦闘機が近づくにつれて自然に大きくなる航空機の翼のように見えました。[52]
U字型のセンタリングポストは、ターゲットが2,500フィート（0.76 km）にあるときにU字の先端が距離表示線と同じ幅になるようにサイズが決められており、これはパイロットがスロットルを戻して最終アプローチを開始する必要があることを示している。ディスプレイの両側にある2本の垂直線、ゴールポストは、ターゲットが1,000フィート（300 m）先にあり、見上げてターゲットを確認する必要があることを示している。2本の小さな線は500フィート（150 m）の距離を示しており、その時点でパイロットはターゲットを確認しているはずであり、そうでなければ衝突を避けるために離脱しなければならなかった。[52]
1940年12月30日の会議で、既存のMk. IVシステムへの追加ユニットとして新しい指示器の限定生産を開始することが決定され、AI Mk. IVAが誕生した。最初の例は1941年1月に到着し、2月初旬にはADEEとダイナトロンからのユニットが続いた。ハンバリー・ブラウンのAIへの関与は、新しいユニットのテスト中に突然終了した。1941年2月の20,000フィート（6.1 km）での飛行中に酸素供給が停止し、彼は突然地上の救急車の中で目覚めた。[141] [142]彼はテスト飛行を許可されなくなり、レーダービーコンシステムの開発に移った。[141]
作業を続けると、いくつかの小さな問題が明らかになったため、パッケージング、断熱材、その他の実用的な変更を大幅に改善した再設計されたユニットを導入することが決定されました。これがAI Mk. Vとなり、2月下旬にパイから到着し、すぐに多くの問題が明らかになりました。この頃にはマイクロ波ユニットの設計が行われており、Mk. Vはほぼキャンセルされました。新しいユニットの遅延に備えて、1,000台を超えるユニットの契約が継続されました。5月までにパイの設計の問題は解決され、FIUのテストでは、特にメンテナンスの面でMk. IVよりも優れていることが明らかになりました。RAEのレポートもこれに同意しました。[143]
最初の更新されたMk. Vセットは1942年4月に到着し、利用可能になるとすぐにデ・ハビランド モスキートに取り付けられました。Mk. Vを装備したモスキートは、6月24日と25日に最初の撃墜を記録しました。第151飛行隊のモスキートNF.IIが北海上空でドルニエDo 217 E-4を撃墜したのです。[144]実際には、パイロットが最後の瞬間にディスプレイから目を上げるのにかなり苦労することが判明し、このシステムは実験的にのみ使用されました。 [ 145]この時までに、マイクロ波ユニットが少数到着し始めていたため、Mk. Vの生産はそれらの到着を待って何度も延期され、最終的にキャンセルされました。[144]
1942年の夏から、TRE開発チームはフロントガラスにディスプレイを投影するシステムの実験を開始し、10月までにこれを既存のGGS Mk. IIジャイロ照準器の画像と組み合わせて、自動操縦指示器（API）として知られる真のヘッドアップディスプレイを製作した。1つの例がボーファイターに取り付けられ、10月までテストされ、その後1年間で多数の改造と後続の例が試された。[146]
マークVI
1940 年初頭に AI が実力を発揮し始めると、RAF はレーダーの供給がすぐに適切な航空機の数を上回ることに気付きました。夜間戦闘機部隊にはすでに多数の単発単座機が存在していたため、これらにレーダーを取り付ける何らかの方法が求められていました。航空省は 1940 年夏にこれを研究するために AI Mk. VI 設計委員会を結成しました。その結果生まれた AI Mk. VI の設計は、基本的に Mk. IVA にストロボ距離を自動的に設定するシステムを追加したものになりました。目標物が見えない場合、システムはストロボを最小設定から約 6 マイル (9.7 km) の最大距離まで移動し、その後再び最小値から開始します。このプロセスには約 4 秒かかりました。[147]目標物が見えると、ストロボは目標物に張り付き、パイロットはC スコープを使用して目標物に近づくことができます。[148]パイロットは地上管制下で飛行し、突然目標物がパイロット インジケーターに現れたら迎撃します。[149]
自動ストロボユニットのプロトタイプは、テスト用に手動ストロボを備えた新しいMk. IVAのようなレーダーユニットとともに10月に製造されました。その後、EMIは空中テスト用にストロボユニットの別のブレッドボードプロトタイプを提供するよう依頼され、10月12日に納品されました。[150]多くの問題が見つかり、対処されました。その中で、ストロボが地面の反射に頻繁に貼り付くこと、貼り付かない場合は、より短い距離で強い信号が出るまで貼り付かなかったり、間違ったターゲットに貼り付いたりすることが判明しました。最終的に、これらの場合にストロボの貼り付きを解除する万能ボタンが追加されました。[147]
Mk. IVA が改良された Mk. V に改造されると、Mk. VI もそれに倣った。しかし 1941 年初頭までに、Mk. VI を小型航空機に搭載しやすいように完全に新しい設計にすることが決定された。EMI は 1940 年 10 月に 2 月に納入予定の 12 個のプロトタイプ ユニットの契約を既に締結していたが、これらの継続的な変更によりこれは不可能になった。[149]それでも、EMI は 12 月に 1,500 個の生産契約を提示した。[151] 12 月から 3 月の間に、生産例が到着し始め、膨大な数の問題が明らかになったため、技術者はそれらを 1 つ 1 つ解決していった。7 月までにシステムは使用可能となり、8 月初旬には新しい Defiant Mk. II へのインストールが開始されたが、システムがそのエリア内の他の AI 航空機からの送信にロックオンするという問題が判明したため、さらなる改造が必要になった。これらの問題が完全に解決され、ユニットが飛行隊での使用を許可されたのは 1941 年 12 月初旬になってからであった。[152]
この時点で、ボーファイターと新型モスキートの供給は劇的に改善され、1942年中に夜間戦闘機部隊からすべての単発設計を削除する決定が下されました。[152] 2つのデファイアント部隊はMk. VIに切り替えましたが、モスキートに転換するまで約4か月しか運用されませんでした。AI役割のための生産は終了し、[153]電子機器は爆撃機部隊用にモニカ尾部警戒レーダーに転換され、 [152] 1944年半ばにモニカの通信を探知するドイツのフレンスブルクレーダー探知機に関する情報がイギリス軍に漏洩するまで続きました。
Mk. VIは海外で短期間運用された。初期のユニットの1つはハリケーンMk. IIcに試験的に取り付けられ、1942年7月からこのような設計の1回の飛行が行われた。これらの改造は優先度が低かったため、1943年春まで完了しなかった。これらの航空機の一部はカルカッタに送られ、そこで多くの日本軍爆撃機を撃墜した。[152]ホーカータイフーンiA R7881への試験的な取り付けが行われ、システムは標準的な翼下ドロップタンクに搭載された。これは1943年3月に利用可能になり、1944年まで続く長い試験が行われたが、この作業は成果を上げなかった。[154]
説明
Mk. IVは、イギリス空軍では空中無線設備5003（ARI 5003）として総称される複雑なシステムの集合体であった。個々の部品には、R3066またはR3102受信機、T3065送信機、変調器タイプ20、送信アンテナタイプ19、仰角アンテナタイプ25、方位アンテナタイプ21および25、インピーダンス整合ユニットタイプ35、電圧制御パネルタイプ3、および表示器ユニットタイプ20または48が含まれていた。[155]
アンテナレイアウト
Mk. IVシステムは単一周波数で動作していたため、日本の特許がマルコーニ社に売却された際に英国に持ち込まれた八木アンテナの設計に自然に適応しました。「八木」ウォルターズは5つの八木アンテナを使用してAI用のシステムを開発した。[29]
送信は、機首に取り付けられた単一の矢じりアンテナから行われた。これは、折り畳み式ダイポールとその前にパッシブ・ディレクターで構成され、両方とも約35度後方に曲げられ、取り付けロッド上のノーズコーンから突き出ていた。[156]垂直受信の場合、受信アンテナは、翼の上下に取り付けられた2つの半波長ユニポールと、その背後に反射鏡で構成されていた。翼は信号バリアとして機能し、アンテナは翼の上または下と正面の空の部分のみを見ることができた。これらのアンテナは、送信機と同じ角度で後方に傾けられていた。水平受信機とディレクターは、翼の前縁から突き出たロッドに取り付けられ、アンテナは垂直に並んでいた。胴体とエンジンナセルがこれらのアンテナのバリアを形成した。[157]
4つの受信アンテナはすべて別々のリード線を介して電動スイッチに接続され、各入力を順番に選択して増幅器に送ります。次に、出力は同じシステムを使用して、CRTの4つの入力の1つに切り替えられます。[158] AI Mk.IVのレーダーダイポールアンテナのセットアップ全体は、1942年から1943年にかけて独自のUHFバンドリヒテンシュタインB/C空中レーダー設計用にAIレーダーを使用した最も初期のドイツ夜間戦闘機の機首に取り付けられた32ダイポールのMatratze （マットレス）送受信アレイと比較すると単純でした。
展示と解説
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Mk. IV ディスプレイシステムは、直径 3 インチ (7.6 cm) の CRT 2 台で構成され、共通のタイムベースジェネレーターに接続されています。タイムベースジェネレーターは通常、20,000 フィート (6.1 km) から信号を受信するのにかかる時間でディスプレイを横切るように設定されています。ディスプレイは、ボーファイターの後部にあるレーダーオペレーターのステーションに並んで設置されています。左側のチューブは垂直状況 (高度) を示し、右側のチューブは水平状況 (方位角) を示しました。[159]
各受信アンテナは、ディスプレイのチャンネルの 1 つに順番に送信され、ディスプレイの 1 つが更新されます。たとえば、ある瞬間にスイッチを設定して、方位ディスプレイの左側に信号を送信するとします。送信が終了すると、タイムベース ジェネレータがトリガーされ、CRT ドットを画面上で掃引し始めます。反射によってドットが左に偏向し、その垂直位置をスケールに対して測定して距離を測定できるブリップが作成されます。次に、スイッチが次の位置に移動し、ディスプレイの右側が再描画されますが、信号が反転するためドットが右に移動します。切り替えは十分に高速に行われるため、ディスプレイは連続しているように見えます。[160]
各アンテナは主に一方向に感度を持つように設計されていたため、ブリップの長さは戦闘機に対するターゲットの位置に依存していた。例えば、戦闘機の35度上方に位置するターゲットの場合、上部の垂直受信機の信号が最大になり、上部のトレースに長いブリップが現れ、下部のトレースには何も現れない。正面の感度は低いが、両方の垂直アンテナは戦闘機の正面を直接見ることができるため、真正面に位置するターゲットはセンターラインの両側に1つずつ、わずかに短いブリップを2つ生成した。[160]
迎撃のために、レーダーオペレーターはディスプレイ上の点滅の長さを比較しなければならなかった。例えば、点滅が方位表示の左側よりも右側でわずかに長かった場合、オペレーターはパイロットに右に旋回してターゲットを中央に誘導するよう指示した。[161]迎撃は通常、（うまくいけば）距離が短くなるのを読み上げながら、左右と上下の修正を繰り返すこととなった。[160]
送信機パルスの立ち下がりエッジは完全に鋭くなく、パルスが表面上完了した後に受信機をオンにしたとしても、受信機信号が短時間鳴り響く原因となった。この残留信号は、送信機ブレークスルーと呼ばれる大きな永久ブリップを引き起こし、チューブの短距離端（左と下）に現れた。発振器バイアスと呼ばれる制御により、送信機パルスに対する受信機の起動の正確なタイミングを調整することができ、通常はパルスの残りがちょうど見える程度であった。[162]
送信アンテナのパターンが広いため、信号の一部は常に地面に当たり、その一部は航空機に反射して地面反射を引き起こした。[163]この信号は非常に強力で、すべてのアンテナで受信され、通常はその下の信号から隠される上部の垂直受信機でも受信された。最短距離、つまり最も強い信号は航空機の真下の反射から受信されたため、戦闘機の高度の範囲ですべてのディスプレイに強いブリップが現れた。航空機のさらに前方の地面も反射を引き起こしたが、これらは次第に遠ざかっていき（斜距離を参照）、信号の一部のみが航空機に反射され、前方に散乱する部分が増えた。したがって、より遠くの地面反射は小さくなり、ディスプレイの上部または右側にほぼ三角形の一連の線ができた。[163]これは「クリスマスツリー効果」と呼ばれ、それを超えるとターゲットを見ることはできなかった。[160]
鋸歯状操作
セレートは受信と表示にMk. IVの装置を使用し、受信機ユニットのみを交換した。これはコックピットから回路へのオン/オフの切り替えが可能で、コックピットから送信機もオフになった。典型的な迎撃では、レーダー操作員はセレートを使用してドイツ戦闘機を追跡し、ディスプレイからの方向指示を使用してパイロットに迎撃コースを指示した。距離は提供されなかったが、操作員は信号強度と戦闘機の操縦中の信号の変化を観察することで大まかな推定を行うことができた。セレートを推定距離6,000フィート（1.8 km）まで追跡した後、戦闘機自身のレーダーが最終接近のためにオンになった。[133]
IFFの使用
1940年以降、イギリスの航空機にはIFF Mk. IIシステムの装備が増え、レーダーオペレーターは画面上のブリップが友軍機かどうかを判断できるようになりました。IFFは、レーダーシステムから無線信号を受信するとすぐに無線信号のパルスを送信する応答装置[u]でした。IFFの送信はレーダー自身のパルスと混ざり合い、ブリップは時間の経過とともに小さなピークから拡張された長方形の形状に伸びました。[165]
異なる周波数で動作する新しいタイプのレーダーが急速に導入されたため、IFF システムは増え続ける信号のリストに対応する必要があり、Mk. II の直接応答には、それぞれ異なる周波数に対応するサブモデルの数がますます増える必要がありました。1941 年までに、これが際限なく増加することは明らかであり、新しい解決策が必要でした。[166]その結果、間接照会技術を使用する新しいシリーズの IFF ユニットが生まれました。これらは、レーダーとは異なる固定周波数で動作しました。照会信号は、レーダーのボタンを押すことで航空機から送信され、レーダーのメイン信号に同期したパルスで信号が送信されます。受信信号は増幅され、レーダーと同じビデオ信号にミックスされ、同じ拡張ブリップが表示されます。[167] [168]
ホーミングシステム
地上で使用されるトランスポンダーシステムは、トランスポンダーの位置を特定する機能を提供しており、この技術はMk. IVや他の多くのAIおよびASVレーダーシステムで広く使用されていました。[169]
ホーミングトランスポンダーは、一般的にはIFFシステムに似ていますが、より短いパルスを使用します。レーダーから信号を受信すると、トランスポンダーは同じ周波数で短いパルスで応答し、元のレーダーパルスは反射されないため、IFFの場合のように信号を長くする必要はありませんでした。[167]パルスはMk. IVのディスプレイに送信され、鋭いブリップとして表示されました。航空機に対するトランスポンダーの位置に応じて、ブリップは方位ディスプレイの左側または右側で長くなり、オペレーターは従来の航空機インターセプトとまったく同じ方法で航空機をトランスポンダーに誘導できます。[170]
トランスポンダーの地上での物理的な位置により、トランスポンダーを最もよく見ることができる受信アンテナは翼の下に取り付けられていた。レーダーオペレーターは通常、非常に遠い距離でも仰角表示の下側で信号を拾う。ビーコンからの信号は非常に強力であったため、Mk. IVには長距離受信用に時間基準を60マイル（97 km）に設定するスイッチが組み込まれていた。彼らがその大まかなエリアに近づくと、信号は十分に強くなり、方位（左右）管に表示され始める。[170]
バブス
Mk. IVで使用されたもう一つのシステムはビームアプローチビーコンシステム（BABS）で、滑走路の中心線を示しました。[171]
この基本概念はMk. IVより古く、本質的にはドイツのローレンツビームシステムの英国版であった。ローレンツ、または英国で標準ビームアプローチとして知られていたシステムは、アクティブな滑走路の遠端から離れた場所に設置された単一の送信機を使用し、電動スイッチを使用して2つのわずかに指向性のあるアンテナの1つに交互に接続されていた。アンテナは滑走路の左右に信号を送信するように向けられていたが、信号はセンターラインに沿って重なっていた。スイッチは0.2秒間左側のアンテナに接続され（航空機から見て）、次に1秒間右側のアンテナに接続されていた。[172]
ローレンツを使うには、従来の無線機を送信に合わせて調整し、オペレーターは信号を聞いて、点と点のどちらが聞こえるかを判断します。点、つまり0.2秒の短いパルスが聞こえたら、オペレーターは左に行き過ぎていることがわかり、センターラインに到達するために右に曲がる必要があります。点が聞こえたら、オペレーターは左に曲がる必要があります。センターラインでは、受信機は両方の信号を聞くことができ、それらが融合して等信号となる一定の音を形成します。 [ 173]
BABSの場合、唯一の変更点は、放送の送信を連続信号ではなく一連の短いパルスに変更することだった。これらのパルスはAIレーダーの信号によってトリガーされて送信され、数マイル以内のMk. IV受信機で受信できるほど強力だった。[172]受信時に、Mk. IVはドットまたはダッシュのいずれかを受信し、オペレーターはディスプレイの中央に交互に点滅する一連のブリップを確認し、BABSアンテナが切り替わると、飛び出したり消えたりする。ブリップの持続時間は、航空機が左にあるのか右にあるのかを示し、センターライン上で連続したブリップになった。この技術はAIビームアプローチ（AIBA）として知られていた。[174]
BABSはオリジナルのMk. IV AIと同じ基本装備をベースにしているため、占領下のヨーロッパに物資を投下するための地上トランスポンダーをホームするために開発されたレベッカ装備でも使用可能でした。 [175]後のルセロユニットは基本的にレベッカ受信機のアダプターであり、AI、ASV、 H2Sなど既存のディスプレイに接続できます。[176]
参照
注記
- ^ ワットは1942年に名前にワトソンを加えてロバート・ワトソン・ワットとなった。[1]
- ^ さまざまな説明によると、AI の開発を推し進めたのは航空省またはティザード委員会だったとされています。しかし、これらの説明のいずれも、解決策として空中レーダーを提案したとは直接述べていません。ボーエンの説明はこれを行っており、彼の説明が最も詳細であり、他の参考文献と直接矛盾していないため、ここに含めています。
- ^ ボーエンは「7本または8本」という用語を使用しています。元の設計では7本の真空管があり、8本目はより高い周波数への変換中に追加されたようです。[15]
- ^ CHの地上ベースのRDF 1と、RDF 2となる真の空中セットの中間であったため、このように名付けられました。 [19] WhiteのHistoryでは、RDF 1.5がいくつかの場所でRDF1Rと呼ばれていますが、他の場所ではそうではないことに注意してください[21]。これは印刷ミスのようです。Hanbury-BrownはこれをRDF1αと呼んでいます。
- ^ 文字通り; ボーエンは飛行機から降り、レンチを取り、エンジンから発電機を外した。これが帰路の飛行中に問題を引き起こした。[35]
- ^ ハンバリー・ブラウンは、古い複葉軽爆撃機であるホーカー・ハートで行われた飛行についても述べている。 [40]
- ^ ロナルド・デッカーのEF50真空管の非常に詳細な歴史によると、真空管はボーエンが述べているように駆逐艦に積まれていたのではなく、1940年5月10日にイギリスに向けて出航した2隻の定期船コニンギン・エマ号またはプリンセス・ベアトリクス号のいずれかに積まれていたとされている。駆逐艦は間接的に関与しており、アントン・フィリップスとフィリップスの取締役の大半を避難させるのにHMS ウィンザー号が使われた。また、真空管の新しい台座を作るためにムラードの線引き機用の工業用ダイヤモンドが入った箱も避難させた。[57]
- ^ Fシリーズの航空機の全てから砲塔が取り外されたわけではない。戦時中のいくつかの画像では、ブレニム夜間戦闘機は中上部の砲塔を装備している。典型的な例はIWMの画像CH 1585で見ることができ、ホワイトはMk. I試験機の1つであるブレニムK7159 (YX+N)の砲塔装備の同様の画像を持っている。この航空機のイラストはここに掲載されている。
- ^ 現代の情報源では、一般的にこれらを大文字の F で表していますが、この記事で使用されているほとんどの参考文献、特にエンジニアが書いたものには小文字のバージョンが使用されています。
- ^ 特に明記されていないが、これは1936年に開港したばかりのパース空港である可能性が高い。ラヴェルは、この場所が空港に最も近い町であるスコーンにあると説明している。近くには他の空港はない。
- ^ ロックタイムベースがどのようなものであるかについては、どの参考文献にも記載されていません。ロックフォローの可能性は、1年後まで登場せず、AIFと名付けられたため、無視できます。
- ^ ハンベリー・ブラウン・アンド・ホワイトによる Mk. III の説明は、AIH と本質的に同じであるように思われます。違いがあったかどうかは、入手可能などの参考文献にも記録されていません。
- ^ ホワイトはASVとEKCOの合計150セットについて言及しているが、そのうち異なるモデルとして挙げられるのは100セットだけである。[93]
- ^ ホワイトは、現代の情報源によればドイツ軍の乗組員は救助され、航空機は第3戦闘航空団第2中隊のものであったと特定されたと主張しているが、この主張の妥当性に疑問を呈している。[101]
- ^ ボーファイターの乗組員は撃墜を主張しなかった。Ju 88は視界から消え、墜落するところも見られなかったためである。撃墜は後にJu 88の乗組員がパラシュートで機体から脱出して救助されたときに確認された。[104]
- ^ ホワイトは付録IVで、夜間戦闘機部隊による個々の撃墜数を列挙した全く異なるリストを提示している。著者は、このリストは網羅的ではなく、またそう意図されているわけでもないと述べている。しかし、相対的な尺度としては非常に有用である。[101]
- ^ 戦闘任務では、機械的な問題により2%以上の戦力を失うことが多い。1986年のリビア襲撃では、8%以上の航空機が機械的な故障により任務を遂行できなかったが、これは典型的な割合である。[116]
- ^ この名前はCRTディスプレイに表示される信号の鋸歯状の端に由来しています。[128]
- ^ これら 3 つの損失は戦闘とは関係がなかったようですが、どの参考文献にも直接は記載されていません。
- ^ 飛行地点指示器は戦後、Cスコープとして広く知られるようになった。
- ^ 英国の用語では、トランスポンダーはトリガー信号とは異なる周波数で送信し、レスポンダーは同じ周波数で送信します。[164]
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外部リンク
- 完全な AI Mk. IV オペレーター マニュアルは、こちらから入手できます。
- Mk. IV ディスプレイの詳細なアニメーションは、Norman Groom の Mk. IV ページ (2014 年 8 月 6 日アーカイブ、 Wayback Machine)でご覧いただけます。