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 リンドホルム空軍基地の 82 型 | |
| 原産国 | 英国 |
|---|---|
| メーカー | マルコーニ |
| 紹介された | 1957 |
| 建造数 | 5 |
| タイプ | 戦術的制御 |
| 頻度 | Sバンド、3GHz |
| 広報 | 750 |
| ビーム幅 | 水平1.5度、垂直約30度 |
| パルス幅 | 2μS |
| 回転数 | 12（後に8） |
| 範囲 | 150 海里 (280 km; 170 マイル) |
| 高度 | 60,000 フィート (18,000 メートル) |
| 直径 | 45フィート（14メートル） |
| 方位角 | 360度 |
| 標高 | 0～27.5度 |
| 精度 | 1,500フィート（460メートル）以上 |
| 力 | 1.5MW |
| その他の名前 | オレンジ ヨーマン AA No. 4 Mk. 8? |
AMESタイプ 82 は、虹色のコードネーム「オレンジ ヨーマン」としても広く知られており、マルコーニ社によって製造され、イギリス空軍(RAF) によって当初は戦術管制用に、後に航空交通管制(ATC)用に使用されたS バンド3D レーダーです。
1949 年にイギリス陸軍のレーダー研究開発施設で、最大 16 基の対空砲(AAA)に中距離早期警戒を提供するために開発が開始されました。プログラムの初期段階で、チームはイギリス海軍の包括的表示システムに注目し、それをデータ処理システムとして採用しました。これにより、半自動の追跡スキャン機能が提供され、オペレーターは多数の航空機を処理できるようになりました。
このシステムは元々、選択されたターゲットに関するデータを AAA のローカル砲照準レーダーに向ける (または「表示する」) ことで AAA 砲をサポートするために設計されました。1953 年に RAF が防空任務を引き継ぎ、砲から新しいブラッドハウンド ミサイルに移行し始めました。彼らは設計作業も引き継ぎ、このシステムに Type 82 という名前を付けました。最初のプロトタイプはその年に運用を開始し、2 つ目は 1955 年に短期間使用された後、1957 年に運用ユニットとして英国東海岸に移動されました。1960 年には 3 つの量産ユニットが追加されました。
82型は、ブラッドハウンドに提供していたデータがAMES 80型などの他のレーダーから入手できるようになったため、1963年1月に戦術管制の役割から外されました。その後、82型は航空管制システムとして再利用され、距離、方位、仰角、二次レーダー情報を1つのユニットで測定できるという能力が、以前のシステムに比べて大きな利点となりました。この期間中、軍と民間のオペレーターが運用しました。老朽化が進んだにもかかわらず、3つのシステムが1980年代から90年代までこの役割で使用されました。
歴史
以前のシステム
第二次世界大戦中、イギリス軍は対空戦の役割を果たすために数多くのレーダーシステムを使用していた。これには、短距離で高精度の照準情報を提供する「砲撃」(GL) レーダーと、精度は劣るものの長距離情報を GL 部隊に提供する「戦術管制」(TC) レーダーが含まれていた。これら 2 つの役割を 1 つのレーダーに統合することは困難であった。GL の役割の精度には、非常に細いペンシルビームが必要であり、これは捜索の役割で空の広い範囲をスキャンするのには役に立たなかった。[1]
TC レーダーの中で最も成功したものの 1 つは、ゾーン ポジション インジケーター (ZPI) として知られるカナダの設計で、AA No. 4 Mark IV として実用化されました。これは、ASV Mk. II レーダーの電子機器と回転レーダー アンテナおよびカスタム表示システムを組み合わせて開発されました。戦争末期までに、同じ開発者が、マイクロ波ゾーン ポジション インジケーター (MZPI) として知られる空洞マグネトロンを使用したモデルを製造しました。イギリス陸軍は、このうち 150 セットを AA No. 4 Mark VI として購入し、戦争が終わった直後に納入されました。[2]
これらのユニット、および英国の同様の設計には、高度を表示しないという問題がありました。戦争中は、情報が近くの砲照準レーダーに渡され、見る角度が与えられると上下にスキャンして高度を判断できるため、これは問題ではありませんでした。TC レーダーの範囲が拡大し、連携して動作する複数の広範囲に分散した砲照準レーダーから遠ざかるにつれて、GL の最初の照準を支援するために、何らかの高度の表示が必要になりました。これは別の高度検出レーダーで実現できますが、かなり正確な方向と高度を提供できる単一のレーダーがあれば、このプロセスは容易になります。
3D開発
陸軍のレーダー開発を担当していたレーダー研究開発局 (RRDE) は、目標の方位と距離と同時に目標の垂直角度を測定できる 3D レーダーのアイデアを模索し始めた。彼らの解決策は、信号を複数の導波管とフィードホーンに分割し、垂直に積み重ねて配置することだった。それぞれの受信パターンは垂直方向に数度の幅があり、注意深く配置することで、半分の電力点が一列に並ぶように重ね合わせることができる。目標のエコーは、常にこれらのフィードのうち 2 つで受信され、相対的な信号強度を比較することで、仰角を 1 度未満で決定できる。[2]
1947年に本格的な構想の作業が開始され、最初は機械的に螺旋状にスキャンするXバンドシステム、その後はスタックフィードを使ったさまざまな実験が行われた。同時に、新しい高出力25cm波長（Lバンド）空洞マグネトロン、新しい大型長時間持続プランポジション表示管、および情報を16か所もの遠隔地に送信するデータリンクシステムの設計研究が開始された。1948年半ばまでに基本設計は完了し、Xバンドで10cm波長で動作し、それぞれが3度の垂直ビームを持つ10個のフィードホーンを使用する予定であった。[3]
この概念をテストするために、実験的な5ビームシステムが1949年に運用されました。[3]これは、MZPIを送信機として使用し、別のレンズ型受信機アレイを使用しました。レンズは、両端が開いていてターゲットまたは照準と一直線になっている短い金属シリンダーで構成されていました。このようなシリンダーが多数配置されて、大きなグリッドが形成されました。チューブの開いた中央を通過する無線信号は減速し、チューブを異なる長さに切断することで、信号の波面を従来の光学レンズのように焦点を合わせることができます。焦点には5つの受信機フィードホーンがありました。レンズはMZPIと同じ速度で回転するように同期されていました。[4]
オレンジヨーマン
1949年、補給省はTREとRRDEの直接管理を引き継ぎ、3D作業にレインボーコード「オレンジヨーマン」を割り当てました。その年の終わりまでに、アンテナの設計が完了し、一連のスリップリングを介して10の信号を供給するシステムがテストされ、システムは順調に進んでいるように見えました。合計でより多くの電力を生成するために、3つのマグネトロンに並列に電力を供給するシステムが開発されました。新しい折りたたみ式アンテナもテストされていました。[3]
一方、イギリス空軍は長距離戦闘機誘導の問題を検討し始め、1957年までに運用可能な新しいシステムの要件を策定した。イギリス海軍はこの時期に独自の3Dレーダーである984型レーダーを開発しており、1950年5月にはイギリス空軍でも使用すべきかどうかが検討された。1950年6月、国防研究政策委員会は984型とオレンジヨーマン型のどちらが要件を満たすのが良いかを検討した。委員会は陸軍省と海軍本部に、単一のレーダーが戦闘機管制と砲撃指示の両方に役立つかどうかを検討するよう依頼した。戦闘機管制には長距離が求められ、位置変更の迅速な通知を主な目的とするGLレーダーの理想的なスキャン速度よりも遅いことが示唆された。[5]
この時期を通じて、対空砲から地対空ミサイル、または英国では地対空誘導兵器、またはSAGWとして知られるものへの移行への関心が高まっていました。オレンジヨーマンは、1950年代中期から後半に利用可能になると予想されていたこれらの兵器の誘導を支援するシステムとして関心が高まっていました。同様に、イエローリバーとして開発中だった新しいGLレーダーは、 AAAで使用されるAA No. 3 Mark VIIの代替品ではなく、最終的にこれらのミサイルのレーダー照明装置として再設計されました。AAAは移行期間中も使用され続け、オレンジヨーマンからの情報を既存のMark VIIレーダーに正確に供給することが望まれました。これにより、オレンジヨーマンには、位置と高度が500ヤード（460メートル）以内の正確な追跡を80％の確率で生成するという要件が生まれました。[6]
アンテナシステムの開発が順調に進んでいるように見えたので、1950年にビーム幅を2.5度に減らしながら、もう1つのフィードホーンを追加することが決定されました。これにより、11のビームで合計27.5度の垂直カバレッジが得られました。[7]しかし、この頃には他の問題も発生していました。大きな問題は、計画されていたSバンドマグネトロン、BM 735が少数しか入手できず、定格出力2MWのうち1MWを超えてもほとんど動作しないことでした。さらに、アンテナに無線周波数電力を供給するスリップリングシステムも引き続き問題でした。このため、マグネトロン送信機とスーパーヘテロダイン受信機の第1段を回転プラットフォーム上に置き、代わりに中間周波数（IF）を供給するスリップリングの実験が行われました。[7]
1951 年 6 月、これらの問題が継続していたため、できるだけ早く生産システムを完成させるために、機能するすべての部品を先に進めることが決定されました。この結果、3 つの連動マグネトロンの代わりに 1 つの 2 MW マグネトロンを使用し、IF スリップ リングを介して給電し、送信アンテナと受信アンテナを別々に使用したシステムが生まれました。メトロポリタン ビッカース(メトロヴィック) は、異なる高度にある 2 つのターンテーブル (下側に送信アンテナ、上側に受信機) を備えたガントリー フレームワークで構成されるテスト システムの構築を請け負いました。完全なシステムは 1953 年に初めて稼働しました。[8]
データ処理システム
1948年から、レーダーデータを連続した「スイープ」で保存し、そのデータから追跡情報を抽出する新しい表示システムの実験が続けられていました。これにより、どの対空砲をどのターゲットに向けるかを決定する作業が大幅に容易になる、スキャンしながら追跡する機能が得られます。また、このデータを音声品質の電話回線を使用してコントロールセンターに送信する実験もいくつか行われました。[8]
1949 年の終わりごろ、RRDE のスタッフは、エリオット ブラザーズが海軍向けに開発中の包括的表示システムの作業状況を見せられた。これがきっかけで、すぐに同じ基本システムを対空砲司令部のニーズに合わせて変更するプロジェクトが始まった。主な変更点は、対空砲がレーダーから少し離れた位置にあることを考慮して、位置測定を行い、方位角を計算する前に定数値でオフセットする機能を追加した点である。これは、砲がレーダーと同じ船に設置されていた元のバージョンでは不要だった。この変更により、データ処理システム プロジェクトが生まれ、1950 年末までに個々のコンポーネントが納品された。1951 年には、メトロヴィックとブリティッシュ トムソン ヒューストンの協力を得て、RRDE で完全なシステムが構築された。このシステムは最大 12 個のターゲットを追跡でき、指揮官用の大型ディスプレイが 2 つあった。36 トラックの大型システムが構築され、1952 年にはプロトタイプのオレンジ ヨーマンに接続された。[9]
当初、このシステムでは、オペレーターがレーダー ディスプレイを見てジョイスティックでカーソル ドットを動かし、特定のトラックの情報を更新する必要がありました。更新の望ましい速度のため、6 つのトラックごとに専用のオペレーターが必要でした。これは後に、航空機が進路を変えない限りトラックを自動的に更新できるダブル インテグレーターを追加することで改善されました。これにより、必要な手動更新の数が大幅に削減され、同じ数のオペレーターがはるかに多くの航空機を追跡できるようになりました。2 番目のグループは、高度の変化がはるかに少ないため、より遅いペースで高さの測定値をストレージ システムに入力し、このタスクに必要なオペレーターは 2 人または 3 人だけで済みました。この「分析グループ」は、敵味方識別(IFF) システムも処理しました。最後に、「正確な追跡グループ」が、より長期的でより正確な測定のために、そのデータを砲台の GL レーダーに送り込むために、ストレージからターゲットを選択します。[10]
タイプ82
1953年初頭までに開発はほぼ完了し、このシステムは正式名称をレーダー対空砲第4号マークVIII、または略してAA No. 4 Mk. VIIIと名付けられた。運用部隊用にロンドン、リバプール、サウサンプトンの3か所が選定され、主な役割はイエローリバーのレーダー（現在はレーダー対空砲第3号マークVまたはAA No.3 Mk.Vとして知られている）にデータを渡すことであった。1953年6月、これらのうち最初のサイトが選定され、ニュートン近郊の丘陵地[11]からリバプール地域をカバーするフロドシャム 対空砲作戦室を見渡すことができ、メトロヴィック工場に比較的近かった。[12]これは、クランク（MY10）、サースタストン（MY24）、ノーリー（MY39）、フリント（MY45）、アルトカー（MY66）、ペンケス（MY76）の6つの砲台と対になった。[11]
1953年、イギリス空軍は対空ミサイルの責任を引き継ぎ、将来的には大口径対空砲をイギリス軍から排除することを最終目標とした。陸軍は野戦防衛用に小口径対空砲とミサイルを保持するが、イギリス防衛の任務はなくなる。この引き継ぎの一環として、オレンジ・ヨーマンはTREプロジェクトとなり、AMESタイプ82と名付けられたが、実際の開発は、通常は陸軍関連のRRDEで行われた。[13]
イギリス空軍は当初、オレンジ・ヨーマンの役割を陸軍と同様とみなし、2つのプロトタイプと3つの生産拠点の開発を続けた。1955年、マルバーンのオレンジ・ヨーマンとデータ処理システム、および北に30マイル（48 km）離れた場所にある黄河レーダーを使用した一連のテストにより、黄河の操作員が介入することなく、100%の成功率で黄河を目標の航空機に自動的に誘導することに成功した。[14]フロッドシャムの施設は9月までに運用され、その年のBEWARE軍事演習に参加して非常に成功したことが証明された。[14]
カルシノトロン
1950年、フランスのCSF社が、新しいタイプのマイクロ波周波数真空管「カルシノトロン」を発表しました。これは1953年にIEEEで公開されました。[15]カルシノトロンは、入力電圧を変えることで出力周波数を広い帯域にわたって変更できるという点でユニークでした。これにより、選択した帯域全体を非常に高速に掃引できるため、すべての周波数で一定の放射体のように見えました。レーダー送信機の100万倍と比較すると、出力はわずか数ワットでしたが、レーダー方程式によると、航空機から反射されたレーダー信号からのリターンよりも大きかったのです。[16]
1954年にCSFからサンプルが購入され、ハンドレページヘイスティングス「キャサリン」に取り付けられた。テストでは、レーダーの地平線の下にあっても、タイプ80のディスプレイにしっかりとした信号が生成されることが判明した。長距離では、アブロリンカーンが妨害装置から20マイル（32 km）離れなければ効果を失って見えるようになるため、1台の妨害装置で航空機編隊全体を簡単に隠すことができる。[17]より近い距離では、信号はアンテナのサイドローブで拾われ始め、最終的に画面全体がノイズで満たされるようになった。[16]これらのテストは、カーシノトロンが長距離レーダーを役に立たなくすることを示唆しているようで、オレンジヨーマンを戦時中に戦術レーダーとして使用することへの関心は消えた。[18]
中央飛行学校は、戦闘機迎撃任務を簡素化する方法としてデータ処理システムに興味を示した。これにより、RRDEでは1954年から1955年にかけてプロトタイプシステムのさらなる開発が行われ、画面上で直接迎撃を計画するためのディスプレイが追加されました。[12]しかし、この時点でAMESタイプ80はいくつかの改良を経て戦闘機を誘導する能力を獲得し、この機能を提供するための別のシステムの必要性はなくなりました。[19]
また、民間の航空管制当局、特にリバプール郊外のランカシャー州プレストンに実験的に設置された北部航空管制センターにこのシステムへの関心を持ってもらおうとする努力もあった。しかし、レーダーが無料で提供されたとしても、複雑なシステムを維持するための費用は予算をはるかに超えていた。このアイデアは当時それ以上進められなかった。[19]
展開
イギリス空軍がさまざまな空中戦のシナリオを研究し始めると、爆撃機一機で都市全体を破壊できる時代には、いかなる包括的な防空も望みがないことが明らかになった。イギリス空軍は一般的な対空作戦の考えを放棄し、V爆撃機隊の形で抑止力の防衛に完全に焦点を合わせ始めた。この役割には、この地域にミサイルが配備されないため、フロドシャムの内陸基地は必要なかった。訓練のために数年間運用された。[19]
1955年、イギリス空軍ノースコーツ基地が2番目の基地として最終的に選ばれ、ミッドランド地域の飛行場をカバーできるようになりました。ここは試作基地であったため、建物が完成するずっと前に、フロドシャムのレーダーは解体され、ここに送られました。1957年夏、このシステムはタイプ82と名付けられ、数か月後にイエローリバーはタイプ83になりました。システムは1957年初頭に完成し、夏にはOR.2094として受け入れ試験が完了しました。[20]
タイプ82のデータをROTORネットワーク全体に結び付ける必要性は明らかであり、このコンセプトの作業は次の2年間にわたって続けられました。システムの最初の量産バージョンは1960年半ばにRAFワットンで運用され、さらに2つのユニットがRAFノースラッフェナムとRAFリンドホルムで運用されました。[20]
航空管制
1963年、82型はブラッドハウンドミサイル任務から撤退した。この頃には80型も同じ地域をカバーしており、カルシノトロンのせいで82型は戦争で役に立たなくなるのではないかという懸念があった。ブラッドハウンド部隊はその後、この情報を提供できるようにアップグレードされたイギリス空軍パトリントン基地とイギリス空軍バウジー基地のマスターレーダーステーションと接続された。80型も妨害を受けやすかったため、この動きはラインズマン/メディエーターシステムが運用可能になるまでの一時的なもので、当時は1968年に運用開始が予定されていた。[21]
82型機の運用が中止されてから数か月以内に、航空参謀副総長は「ワットン、ノース・ラフェナム、リンドホルムの戦術管制センターを航空管制の役割に転換する」という研究を完了した。彼らは、この地域は航空管制レーダーでほとんどカバーされておらず、38の飛行場があり、1か月に75,000回の滑走路移動があり、ニアミス事故報告の90%がこの地域で提出されていることを指摘した。この提案は1963年6月に受け入れられた。[22]
ATCとしての役割への切り替えにはほとんど変更が必要なかったが、 RREの実験で雨や雹による妨害が軽減されることが実証されていた円偏波アンテナへの変更の機会が与えられた。システムの保守は民間の請負業者に引き継がれ、軍と民間の航空管制官が配置された。[23]少なくとも1980年代、おそらく1990年代までこの役割で運用され続けた。[24]
説明
アンテナ配置
82式戦車にはIFF信号の送信、受信、受信処理のための別々のアンテナが搭載されていた。[25]
送信機は、幅45フィート（14メートル）、高さ5フィート（1.5メートル）のコセカント2乗線状反射鏡の前にあるスロット導波管で構成されていました。これにより、水平方向に狭く、垂直方向に約30度をカバーする扇形のビームが生成されました。[25]
送信機の上部と後ろにはメイン受信機がありました。これはレンズの役割を果たす金属管の六角形の配列で、反射された信号を 2.5 度の幅で垂直に積み重ねられた一連の縞に分離します。信号はレンズの後ろにある棒状の反射鏡に焦点を合わせられ、水平に焦点を合わせることで 1.5 度に狭められます。上から見ると、信号はレンズの後ろに反射され、そこで 11 個の垂直に積み重ねられたフィードホーンが焦点を合わせられた信号を受信します。[25]
IFFアンテナもスロット導波管で、受信機アレイの上に配置された。[25]
このシステムは当初、より広いビームを持つ小型の送信機を使用し、24 RPMで回転していました。後に、より大きな送信アンテナが装備され、回転速度は12 RPMに低下しました。ATCの役割への転換中に、回転速度は再び8 RPMに低下しました。[25]
ある時点で、このシステム用に新しく、はるかにシンプルなアンテナ配置が作られ、1 つの画像には RAF ワットンのシステム上にその配置が示されています。このバージョンでは、送信ホーンが 1 つ付いたパラボラ反射鏡と、垂直の受信ホーンが「皿」の前のアーム上に配置されていました。IFF アンテナはアームの下部に移動されました。皿の湾曲した背面が揚力を生み出し、強風時にアンテナがマウントから外れることを回避するために、皿の後ろ側に 2 つの「翼」が後方に伸びていました。同じアンテナ設計の拡大版が、後にブルー ヨーマンレーダーに使用されました。
エレクトロニクス
送信機はマグネトロンで、3GHzで1.5MWのパルスを発生し、パルス繰り返し周波数（PRF）は750パルス/秒、パルス長は2マイクロ秒であった。[25]
パフォーマンス
82式は方位、距離、仰角を1,500フィート（460メートル）のボックス内に目標を反射できるほどの精度で測定できるように設計された。[13]テストでは、水平方向に650ヤード（590メートル）、高度方向に550ヤード（500メートル）以内に目標を反射できる確率が95％であることが実証された。最大射程距離は約150海里（280キロメートル、170マイル）であった。[25]
展示と解説
82式戦車は、半自動かつアナログ形式ではあったが、コンピュータ化されたレーダー処理の最も初期の例の一つであるデータ処理システムを採用していたことで有名である。位置は、軍用では150,000ヤード（140,000メートル）、航空管制用では150マイル（240キロメートル）の範囲を表す150ボルトのコンデンサによって記録された。[ 25]
トラックの初期データは、計画位置指示器の最も外側の領域のみを考慮した 2 人の専任トラック アロケータによって入力されました。興味深いと判断された戻りブリップはストロボで点滅し、それぞれ 18 個のストアの 1 つに送信され、合計 36 個のトラックが作成されました。1 つのアロケータの 18 個のトラックの各セットは 3 人のトラッカーに分割され、トラッカーは選択されたブリップをディスプレイで確認します。トラッカーはジョイスティックを動かしてターゲットの追跡を開始し、ブリップがスイープからスイープへと移動しても、画面上のカーソルがブリップの上に留まるようにします。トラッカーは独自のストロボ システムを備えており、IFF チェックや高度測定のためにターゲットを渡すことができました。[25]
高度測定はカスタムディスプレイで行われた。これは、隣接する2つのビームからの信号を10本の線でディスプレイに表示する。トラッカーがターゲットを点滅させると、それらの信号だけが高度ディスプレイに表示され、各線に2つの点滅が表示される。2つの点滅の相対的な長さを比較することで、オペレーターは高度を推定できる。[6]
参考文献
引用
- ^ ゴフ1993、67ページ。
- ^ Gough 1993、69ページより。
- ^ abc Gough 1993、70ページ。
- ^ ゴフ1993、71ページ。
- ^ ゴフ1993、103ページ。
- ^ Gough 1993、105ページより。
- ^ Gough 1993、106ページより。
- ^ ab Gough 1993、p. 107を参照。
- ^ ゴフ1993、108ページ。
- ^ ゴフ1993、109ページ。
- ^ ab キャットフォード、ニック、トーマス、ロジャー（2005年8月15日）。「ニュートン - オレンジヨーマン戦術管制レーダー」。サブテラネア・ブリタニカ。
- ^ Gough 1993、113ページより。
- ^ Gough 1993、p. F-8より。
- ^ Gough 1993、114ページより。
- ^ ゴフ1993、156ページ。
- ^ Gough 1993、157ページを参照。
- ^ ゴフ1993、158ページ。
- ^ ゴフ1993、161ページ。
- ^ abc Gough 1993、162ページ。
- ^ Gough 1993、163ページより。
- ^ ゴフ1993、274ページ。
- ^ ゴフ1993、275ページ。
- ^ ゴフ1993、276ページ。
- ^ ゴフ1993、291ページ。
- ^ abcdefghi Gough 1993、p. F-9。
文献
- ジャック・ゴフ（1993年）。『空を見る：1946年から1975年までのイギリス空軍によるイギリス防空のための地上レーダーの歴史』HMSO。ISBN 978-0-11-772723-6。