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 RCAF コンソリデーテッド カンソ(PBY カタリナ)の ASV Mk. II アンテナ。送信機はコックピットの上部にあり、暗い色の左舷受信機は右下に外側に傾けて取り付けられています。 | |
| 原産国 | 英国 |
|---|---|
| 紹介された | 1940 |
| 建造数 | 約24,600 |
| タイプ | 海面捜索 |
| 頻度 | 176 MHz (VHF) |
| 広報 | 400pps |
| ビーム幅 | 約150度 |
| パルス幅 | 2.6μs |
| 範囲 | 1～40マイル（1.6～64.4 km） |
| 精度 | 約5度 |
| 力 | 7kW |
| その他の名前 | タイプ286、ASE（米海軍）、SCR-521（米陸軍） |
レーダー、空対水上艦艇、マーク II、または略してASV Mk. II は、第二次世界大戦の開始直前に英国航空省によって開発された空中海面捜索レーダーです。これは、運用に使用された最初の航空機搭載型レーダーでした。イギリス空軍沿岸司令部、艦隊航空隊、および米国とカナダの同様のグループの航空機で広く使用されました。小型船舶用のバージョン、イギリス海軍のタイプ 286も開発されました。
このシステムは、実験的な空対空レーダーによってイギリス海峡で船舶が偶然検出されたことを受けて、1937年後半から1939年初めにかけて開発された。オリジナルのASV Mk. Iは1940年初めに就役し、すぐに大幅に改良されたMk. IIに置き換えられた。 1940年12月のティザード作戦中に、1機のMk. IIが米国に輸送され、60マイル（97 km）の範囲で大型船舶を検出できることが実証された。米国のフィルコ社とカナダのリサーチ・エンタープライズ社が直ちに生産に着手し、米国だけで17,000台以上が製造された。
曇り空の中でドイツの戦艦ビスマルクを発見し、魚雷で攻撃して翌日沈没させたのは、Mk. II を装備したフェアリー ソードフィッシュでした。Mk . II ははるかに小型のU ボートに対しては部分的にしか効果がなく、特に航空機が目標に近づくにつれて信号が弱まり、夜間には連絡が取れなくなるためでした。このギャップを埋めるために、リー灯が導入され、U ボートがレーダー画面から消えた後に目視で捕捉できるようになりました。リー灯の導入により、夜間の U ボートの迎撃が一般的になり、ビスケー湾のドイツ港は死の罠と化しました。
マイクロ波周波数のASVレーダー、ASVSは1941年から開発中であったが、必要な空洞マグネトロンの供給が限られていたため、 H2Sが優先された。ドイツ軍がMk. IIを装備したヴィッカース ウェリントンを鹵獲したことで、その周波数に調整されたメトックス レーダー探知機が導入された。その後すぐに、航空機が接近し始めたときに潜水艦が潜水しているとイギリス軍のパイロットが報告した。H2Sに基づく新しい設計、ASV Mk. IIIが急いで配備され、1943年からMk. IIに取って代わった。Mk. IIは戦争中ずっと他の戦域で使用され続けた。
発達
背景
英国初のレーダーシステムであるチェーンホーム（CH）の開発初期に、ヘンリー・ティザードは、CHシステムがあまりに効果的であるため、ドイツ空軍（ルフトヴァッフェ）が夜間爆撃に頼らざるを得なくなるのではないかと懸念した。ティザードは、戦闘機のパイロットが爆撃機を視認できるのはせいぜい1,000ヤード（910メートル）程度であるのに対し、CHシステムの精度はおそらく5マイル（8.0キロメートル）程度であることを認識していた。[1]彼は1936年4月27日にこの件に関するメモを書き、当時航空研究開発担当委員であったヒュー・ダウディングに送り、サフォーク州バウジー・マナーのCH研究センターのロバート・ワットにコピーを送った。[2]
ワットは地元のクラウン・アンド・キャッスル・パブで研究者らと会合し、夜間戦闘機に搭載できる小型レーダーを導入するのが最善の解決策であることに同意した。空中レーダーの有効範囲が約 5 マイルであれば、CH に戦闘機をその地域に誘導する任務を与え、その後は戦闘機自身のレーダーが引き継いで敵を視認できるようになるまで誘導できる。「タフィー」・ボーエンがこのプロジェクトを引き受けることを申し出て、1936 年 8 月にこの問題を検討する小さなチームを結成した。彼らはこのコンセプトを RDF2 と名付けた。これは、当時 Chain Home が RDF1 として知られていたためである。これは後に「空中迎撃レーダー」、略して AI として知られるようになった。[3]
空挺部隊が直面した大きな問題は波長の問題であった。さまざまな理由から、適度な利得を持つアンテナは信号の波長と同程度の長さでなければならず、半波長ダイポールが一般的な解決策であった。CHは10メートル程度の波長で動作していたため、約5メートル（16フィート）の長さのアンテナが必要となり、航空機に搭載するには大きすぎた。1936年を通して、チームの主な関心ははるかに短い波長で動作する無線システムの開発であり、最終的にはEMIで構築された実験的なテレビ受信機をベースにして、6.7メートルで動作するセットに落ち着いた。[4]
発見
1937 年初頭、空挺部隊はウェスタン エレクトリック社製の 316A ドアノブ真空管を数本受領しました。これらは、1 ～ 10 m の波長で約 20 W の連続出力の送信機ユニットを製作するのに適していました。パーシー ヒバードは、1.25 m の波長で動作するこれらの真空管 2 本を使用して、新しいプッシュプル増幅器を製作しました。1.25 m 未満では感度が急激に低下しました。[5]ジェラルド タッチは、EMI 受信機をスーパーヘテロダイン回路の中間周波数部分として使用して、同じ周波数に変換しました。新しいセットは、1937 年 3 月にハンドレ ページ ヘイフォードに取り付けられました。 [6]
最初の飛行では、このセットは航空機に対して非常に限られた範囲しか飛行できないことが実証された。しかし、航空機を飛ばしているときに、オペレーターはディスプレイに奇妙な反射が現れるのに気づいた。オペレーターは最終的に、これがボーズィーの南数マイルにあるハーウィッチ港の埠頭とクレーンからの反射であると気づいた。船舶も現れたが、ヘイフォードは水上飛行が禁止されていたため、チームはこれを十分にテストすることができなかった。[7]
この偶然の船舶探知の発見により、チームには2機のアブロ アンソン 海上哨戒機、K6260とK8758が与えられ、近くのイギリス空軍マートルシャム ヒース基地に駐留する5人のパイロットがこの役割をテストすることになりました。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判明しましたが、これはすぐに王立航空機研究所(RAE)の整備士によって解決されました。[8]
8月17日の最初の実地試験で、タッチとキース・ウッドが乗船したアンソンK6260は、2～3マイル（3.2～4.8 km）の範囲でイギリス海峡の船舶を即座に探知した。これは、送信機の電力が非常に低く、パルスあたり約100 Wであったことを考えると、特に印象的であった。[9]
デモンストレーション
この時までにワットはロンドンの航空省本部に異動していた。彼はテストが成功したことを聞き、チームに電話をかけ、9月初旬のデモンストレーションに参加できるか尋ねた。イギリス海峡で軍事演習を行う計画が進行中で、これにはイギリス海軍の艦船とイギリス空軍沿岸司令部の航空機の連合艦隊も含まれており、ワットはそのパーティーに乱入したかった。1937年9月3日の午後、K6260は戦艦HMS ロドニー、航空母艦HMS カレイジャス、軽巡洋艦HMS サザンプトンを非常に強力な信号で探知することに成功した。[10]
翌日、彼らは夜明けに離陸し、ほぼ完全に曇った中、5〜6マイル（8.0〜9.7 km）の距離にカレイジャスとサウサンプトンを発見しました。彼らが船に近づくと、アンソンが雲の間からようやく見え、チームはカレイジャスが航空機を発射して迎撃しようとする無駄な努力を見ることができました。[7]天候が非常に悪かったため、オペレーターは海辺の崖からの反射を利用して、レーダーをナビゲーションシステムとして使用して帰路を見つけなければなりませんでした。[10]
このシステムの将来性は観察者にも明らかだった。ティザード委員会のアルバート・パーシバル・ロウは「もし彼らがこれを知っていたら、ドイツの潜水艦部隊にとっての暗示だっただろう」とコメントした。[10]
継続的な開発
翌年、ボーエンのチームはAIよりもASVに多くの時間を費やした。その多くは、ダイポールアンテナを脱出ハッチの外に置き、手で回転させて信号を探すアンソンのシステムよりも進んだ新しいアンテナシステムの開発だった。実験の中には、航空機の周囲全体をスキャンし、角度をX軸に、距離をY軸に表示する電動回転ダイポールアンテナもあった。これは今日Bスコープとして知られているものの最初の例と思われる。[11]
ASV はさまざまな理由から開発が容易であることがわかった。1 つは、ホスト機が非常に大型になる傾向があったため、機器のサイズと重量ははるかに小型の夜間戦闘機ほど重要ではなかったことである。また、機器を取り付けながらこれらの航空機内を移動するのも容易であった。もう 1 つの理由は、これらの航空機は低速で飛行する傾向があったため、航空機の性能に重大な影響を与えることなく、受信状態を良くするために大型のアンテナを使用できることである。初期のユニットは、機首部分に取り付けられた標準的な 1/4 波長ダイポールを使用していたが、後に量産ユニットでは 3/4 波長に拡張された。[12]
しかし、ASV が AI よりも開発が容易だった主な理由は、超短波(VHF) の電波が水と相互作用するときの挙動でした。AI の場合、レーダー信号が地面に当たると、信号はあらゆる方向に散乱し、信号の一部が航空機に向かって返される傾向がありました。元の信号のごく一部しか返ってきませんでしたが、地面は基本的に無限大の大きさだったので、この地面からの反射はターゲットからの反射よりもはるかに強力でした。ドイツの爆撃機の典型的な高度 15,000 フィート (4.6 km) で飛行する航空機は、15,000 フィート以内の航空機しか見えず、それを超えるものは地面からの反射に隠れていました。これは、Chain Home とのギャップを埋めるのに必要な 5 マイルよりもはるかに短い範囲でした。[1]
それに比べて、同じ信号が水面に当たったときは、散乱するよりも反射する傾向があり、信号の大部分は前方に、航空機から遠ざかる方向に送られる。信号が見える唯一の状況は、航空機が水面に非常に接近したときであり、そのときには信号の一部が航空機のすぐ前の水面に当たり、波に散乱して地面に反射する。その場合でも、信号はAIのケースで見られる巨大な地面反射に比べると比較的小さく、航空機から0.5マイル（0.80 km）以内でのみ問題を引き起こしたが、高波時には4.5マイル（7.2 km）にまで拡大する可能性がある。これは実際には重要な制限であることが判明したが、最終的には回りくどい方法で解決された。[13]
最後に、レーダーから見たターゲットの形状は検出に理想的でした。水面から垂直に立ち上がる船の側面は、部分的なコーナーリフレクターを形成します。ターゲットに直接当たった無線信号は受信機に戻されますが、船に近い水面で前方に反射した信号も同様に船に当たり、受信機に反射します。航空機は約4マイル（6.4 km）を超えて検出するのが困難でしたが、船は約10マイル（16 km）の距離で簡単に検出できました。海岸の崖を含むあらゆる垂直面がこのように機能し、非常に長い距離から検出でき、航行に非常に役立つことが証明されました。[14]
新しいチューブ
AIとASVはしばらく並行して開発されました。1938年5月、チームは送信機の316Asドアノブに代わるウェスタンエレクトリック4304管を受け取り、送信出力が2,000Wに向上しました。テストでは、これにより船舶の探知範囲が12～15マイル（19～24km）に増加することが証明されましたが、AIの役割では範囲はほとんど改善されませんでした。[15]
送信機の問題は新しい真空管で解決したと思われたが、チームは受信機で重大な問題を抱えていた。メトロヴィックの従業員が受信機の製作を開始するよう指示され、見本を求めたが、チームには飛行可能な受信機が1台しかなく、古い手作業で組み立てたベンチモデルを渡し、それを量産設計には使用しないよう指示した。案の定、メトロヴィックはこのモデルに基づいた設計を返却したが、役に立たなかった。チームはコッサーにも連絡し、必要な設計の詳細をすべて提供したが、6か月後に最初の試作機を返却したところ、まったく使えなかった。改善を求めたが、コッサーは他の仕事で忙しすぎて応答しなかった。[16]
メトロヴィックとコッサーの受信機が到着するのを待っている間に、ボーエンはキングス・カレッジの元教授でノーベル賞受賞者のエドワード・アップルトンと偶然出会った。1939年初頭、アップルトンはボーエンに、パイ・エレクトロニクスもBBCの実験的な45MHzテレビサービスに興味を持っており、受信機を製造しており、まだ在庫があるかもしれないと話した。ボーエンは4月か5月に同社を訪問し、生産準備が整った受信機が「何十台も」あることを知った。テストしたところ、EMIモデルよりもはるかに優れていることがわかった。[17]
パイ受信機の改良の多くは、フィリップスが開発した新型真空管EF50 「ミニワット」の使用によるもので、これは特に効率的なVHF使用のために設計されたものだった。[17]真空管にはフィリップスの英国子会社であるMullardのラベルが貼られていた。調査したところ、Mullardは航空省に対し、真空管は実際にはアイントホーフェンのフィリップスの工場で製造されており、英国で生産を開始する試みはベースの製造上の問題のために失敗したと語った。ベースには、真空管の動作方法の鍵となる新しい設計が使用されていた。[17]
このため、ムラード工場で急いで生産を開始することとなった。駆逐艦 HMSウィンザーがフィリップスの取締役を乗せるためにオランダに派遣され、一方、2隻の貨物船がEF50 25,000個と、ムラードが新しい生産ラインを準備する間に追加のチューブを製造できるベース25,000個を積載するために派遣された。オランダへのドイツ軍の攻撃が続く中、船は出発し、港は常に空襲の脅威にさらされていた。[17]
1939年7月末までに、チームはようやくすべての準備を整え、24台の注文が出された。[18]メトロヴィック社が送信機を製造し、パイ社はすでにパイ・ストリップ受信機として知られるようになる製品の生産を増強しており、またパイ社はレーダーでの使用に適していることが証明されたブラウン管（CRT）の実験的な生産も開始していた。[19]
ASV マークI
8月初旬、チームは航空省がAIユニット30台を発注し、ボーエン社が30日以内にブリストル・ブレニム航空機に搭載する予定であると知らされた。 [19]ユニットが到着し始めると、メトロヴィック社の送信機もベンチモデルであることが判明し、抗議したところ、メトロヴィック社はワットが工場を自ら訪れ、動作することがわかっているので生産を開始するように指示したと指摘した。[20]
さらに事態を混乱させたのは、9月1日に戦争が始まると、AMESチームの大半がスコットランドのダンディー大学の事前に手配された場所に急遽派遣されたが、何も準備されていなかったということだった。学長はワットとこの件について話し合ったことを漠然としか覚えておらず、その頃には学生たちは秋学期に戻ってきており、空いている部屋はほとんどなかった。[21]
ボーエンのAIチームは、パース郊外（ダンディーから少し離れたところ）の小さな飛行場に派遣されたが、そこは装備にはまったく適していなかった。それでもレーダーセットと航空機が到着し始め、海軍航空隊からはソードフィッシュとウォルラスの航空機の一部にASVを装備するという新たな要求があった。[22]
1939年11月30日にロンドンで開かれた会議で、チェーンホーム、チェーンホームロー、AI、ASVの相対的な優先順位が議論された。ボーエンは、送信機に新型VT90管（後にCV62として知られる）を使用してEKCOでASV無線機を製造する計画を最終決定し、AI Mk. IIでは旧式のDET12とTY120を使用する予定だった。これは、ASVがAIよりもいくらか先進的であることを意味していた。[18]
会議後のもう一つの偶然の出会いにより、ボーエンはインペリアル・ケミカル・インダストリーズ（ICI）の新しい素材であるポリエチレンを試すことになり、この素材は優れた同軸ケーブルを生産し、彼らが抱えていた電気的な問題を見事に解決した。この素材はすぐに業界全体で使われるようになった。[23]
量産部品を使用した最初のASVは、ウォルラスに手作業で取り付けられ、テストのためにゴスポートに送られました。このバージョンは、公称1.5メートルの波長、214MHzで動作しました。[18]水上わずか20フィート（6.1メートル）で飛行するレーダーは、ソレント海峡周辺の船舶を容易に検出しました。ルイス・マウントバッテンはこのパフォーマンスを見て、すぐに駆逐艦HMSケリーに1台装備するよう命じました。海軍はすぐにタイプ286として開発を開始し、最終的には200台のユニットが駆逐艦と魚雷艇に装備されました。[24]
一方、バーナード・ラヴェルがパースに到着し、航空省のコネを通じて、その場所は彼らの作業に適していないと説得した。ウェールズのセント・アサン空軍基地が新たな場所として選ばれ、チームは1939年11月に飛行場の格納庫に移動した。状況はパースとほとんど変わらず、格納庫のドアを開けたままにしなければならなかったため、チームは氷点下の気温の中での作業を余儀なくされた。それでも、12月末までに彼らはブレニムに17基のAIレーダーを、新たに到着した沿岸司令部のロッキード・ハドソンに3基のASVを装備することに成功した。1月にはこれが18基のAIと12基のASVに改善され、その数は年間を通じて増加し続けた。[25]
初期の使用
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1940年の初めまでに、ハドソンは週に2、3機のペースで到着し、大きな胴体の中での作業環境の容易さから、乗組員は素早くセットを取り付けることができた。この時、チームは十分に大きく、彼らはペンブローク・ドックに小グループを派遣することができた。そこでは、 RAAF第10飛行隊がショート・サンダーランドを運用していた。[26]グループはこれらの航空機にASV Mk. Iを素早く取り付けることができ、続いて到着し始めたコンソリデーテッド・カタリナを取り付けた。その間、ロバート・ハンバリー・ブラウンとキース・ウッドは、乗組員にシステムの最適な使用方法を訓練し始めた。[25]
試験飛行は1939年後半に始まり、1940年初頭には実戦投入された。1940年7月に関連したAI Mark IVが実用化されるまでにはしばらく時間がかかり、ASVは世界初の実用可能な航空レーダーシステムとなった。[a]当初、乗組員は、そのシステムが攻撃にはあまり役に立たないと判断した。その海域にいた唯一のドイツ艦艇である潜水艦を確実に探知できなかったためである。試験では、浮上した潜水艦の最大探知距離は約5.5マイル（8.9 km）であることが示されており、最小距離が4.5マイルの外洋状態では、探知の余地はほとんどなかった。[27]しかし、乗組員は、護送船団の位置維持や、海食崖からの反射波を見て航行するのに、このレーダーが有用であることに気付いた。[25]
しかし、シドニー・ラッグ中隊長が基地にIFF マーク IIトランスポンダーを設置し、ASV 周波数で動作するように調整した後、この装置は非常に有用になった。IFF システムは、ASV レーダーの 1 つからパルスを受信するたびに短い無線信号をブロードキャストし、その信号は非常に強力であったため、乗組員は基地から 50 ～ 60 マイル (80 ～ 97 km) 離れた場所からそれを受信することができ、RAF ルーカーズへの帰路の飛行がはるかにスムーズになった。乗組員は、このビーコンを「マザー」と名付けた。[26]
1940年2月、このシステムを改善する方法をより深く理解するため、初期の戦闘報告書がまとめられた。この時までに、Mk. Iはブラックバーン・ボタとブリストル・ボーフォートの航空機にも搭載されていた。報告書では、このシステムは夜間や悪天候での船舶の探知には有効だが、敵の船舶は海岸線に沿って航行するため、陸地からの反射波が船舶の反射波を圧倒してしまうという欠点があると指摘されていた。また、雲の覆いが1,500フィート（460メートル）以下の場合、敵に発見されることなく攻撃を続行できるため、攻撃を誘導するのにも有効であった。[28]
ASV Mk. II
1940年1月、ジェラルド・タッチは、現場でのMk.I部隊の経験に基づいて、RAEで働きながら新しいセットの設計を開始しました。ハンバリー・ブラウンは1940年2月に彼に加わりました。[29]
新しいASV Mk. IIの設計は、基本的にMk. Iを合理化して整理したもので、電子機器の点ではほとんど違いはありませんが、レイアウト、配線、構造の点ではかなり異なります。変更点の1つは、受信機の電子機器をディスプレイから分離したため、それぞれを個別に交換し、すべてのケーブルに標準的な電気コネクタを選択して使用することで、どちらも修理できるようになったことです。[28]
その結果、Mk. IIはMk. Iよりもはるかに信頼性が高くなりました。性能が向上したわけではありませんが、過酷な使用にも関わらずその性能を維持し、現場での修理がはるかに容易になりました。[29]その他の唯一の大きな変更は、Mk. Iが海軍の無線ビーコンに干渉していることが判明したため、動作周波数を214MHzから176MHzに変更したことです。[ 28]
EKCOとPyeに4,000台の発注が行われた。理由は不明だが、契約交渉が完了するまでにかなりの時間を要し、生産期間中はAIユニットやChain Home Low（Pyeストリップを使用）との優先権争いが続いた。最初のMk. IIユニットは1940年夏に到着し始め、1940年10月までに140台の送信機、45台の受信機、80台のディスプレイが納品された。1941年3月末までに、送信機2,000台、受信機1,000台に増加した。[30]
Mk. II が初めて成功したのは 1940 年 11 月 30 日、ビスケー湾でホイットレー Mk. VI がU -71に損傷を与えたときでした。[31] [b] 1941 年 5 月 26 日、Mk. II を搭載したフェアリー ソードフィッシュが、修理のためにフランスに戻ろうとしていたビスマルクを探知しました。 [32]この探知により、翌日ビスマルクは沈没しました。 [33] 1941 年半ばまでに、ASV レーダーにより U ボートに対する昼間の攻撃が 20% 増加し、夜間攻撃が初めて可能になりました。U ボートに対する最初の成功した夜間攻撃は、1941 年 12 月 21 日にソードフィッシュによって実行されました。[34]
長距離ASV
ASVは潜水艦を探知するようには設計されていなかったが、1939年後半にイギリス空軍第220飛行隊のハドソン社がHMS L27に対して行ったテストでは、限られた距離と低海面状態で浮上中の潜水艦を探知できることが示された。[35]
実験により、短距離通信の主な問題はアンテナの利得が低いことがわかった。航空機の速度が低いため、抗力はAIの役割に比べて大きな問題にはならず、チームははるかに高い利得の八木アンテナを使用することができた。典型的な設置方法は、送信機を機首の前部に設置し、受信機2台を翼の下に設置し、半電力点（通常は22.5度）で外側に向けるというものだった。ロングレンジASV、略してLRASVと名付けられたこの新しいアンテナは、1940年に取り付けが可能になった。[35]
1939年にセント・アサンに移転して間もなく、ハンベリー・ブラウンは、もはや競争力がなく、他の用途に転用されようとしていたアームストロング・ホイットワース・ホイットリー爆撃機にASVを搭載する要請を受けた。ブラウンはチャンスを捉えて、平らな後部胴体の両側に沿って伸び、前方ではなく側方に発射するステルバ・アレイの一種である新しいアンテナを開発した。この「ブロードサイド・アレイ」により、航空機は同時に機体の両側の広い海域を捜索することができ、前方のみの設計に比べて大きな改善が行われた。[35]
舷側アレイは、元のシステムの約2.5倍のゲインを提供しました。これにより、中型船を40マイル（64 km）離れた場所から、浮上中の潜水艦を10〜15マイル（16〜24 km）離れた場所から探知することができ、これはMk. Iスタイルのアンテナに比べて大きな進歩でした。航空機は船団の片側10マイルを飛行し、20マイルの幅の経路をスキャンすることで、船団への接近をスキャンできました。潜水艦は、航空機が次のスキャンに戻る前にその距離を横切るほど速くありませんでした。解釈を容易にするために特別なディスプレイを装備する議論もありましたが、代わりに元のASVディスプレイを使用して運用されました。[36]
ティザードミッション
1940年初頭、英国航空省および政府全体で、英国で進行している多くの技術開発について米国に報告すべきかどうかについて長い議論があった。英国は人材と生産能力の不足に悩まされていたが、米国なら簡単に解決できる問題だった。また、米国は、自国の自動爆撃照準器より数年進んでいたノルデン爆撃照準器を入手したいと考えていた。[37]しかし、レーダーのコンセプトは世界でも最も先進的なものの一つと考えられており、それを米国に渡すことは、当時まだ非同盟国であった米国に英国の優れたアイデアの一部を明け渡すことを意味していた。[38]
最終的に、ウィンストン・チャーチルは残っていた反対意見を個人的に却下し、ヘンリー・ティザードに手配を任せた。開発中の多くの技術を検討した後、ティザードのチームは最終的に4つの技術を持ち込むことを選択した。AI Mk. IV、ASV Mk. II、IFF Mark II、そしてレーダーをはるかに小型で強力にした新しい空洞マグネトロンである。彼らはまた、ジェットエンジンやMAUD委員会によって詳述された核爆弾の初期概念など、他の技術についても認識しており、話すことを許可されていた。[39]
さまざまな理由から、ミッションチームはまずカナダに行き、オタワでカナダ国立研究会議（NRC）のメンバーと会った。[40]ここで彼らは、NRCが1939年9月に米国のウェスティングハウスエレクトリック社製の電波高度計を改造したASVレーダーの開発を開始したことを知って驚いた。この装置は、英国の1.5メートル装置の約半分の67センチメートルという比較的短い波長で動作した。プロトタイプは11月までに動作し、ある程度の進歩を遂げていた。[41]
ティザードミッションはワシントンに向けて出発する前にオタワにたった2日間滞在した。その間、NRCの無線チームはASVユニットを綿密に調べ、米国に向けて出発する前にその設計についてできる限りのことを学ぼうとした。このため、波長が短いため航空機での使用に適した独自のシステムの開発を続けるか、カナダと米国のチューブを使用して英国のユニットを単純に構築するかという議論が起こった。[42]
調査団がワシントンに到着した当初、調査団はアメリカ陸軍と海軍がイギリスのチェーンホームとチェーンホームローに似たレーダーを開発していたことを知り、同様の驚きを経験した。しかし、アメリカ海軍はレーダーがマイクロ波周波数で動作すればもっと良いのにと不満を述べ、既存のマイクロ波装置の電力が数ワットしかないことに不満を述べた。ボーエンは金庫に手を入れて、キャビティマグネトロン6号を取り出した。この装置は約10kWのパルスを生成したが、これはアメリカの装置の数百倍であり、新しいモデルはすぐにその10倍の量を生成した。[43]
この出来事がきっかけとなり、すぐに両チームはイギリスの設計のすべてについて完全な開発・生産スケジュールを計画し始めた。最終的に、米国企業がASVとAI 1.5mセットの生産を開始し、マグネトロンを使用した新しいレーダーの研究を開始することに合意した。[43]最終的に、両国関係者は、トロントのリサーチ・エンタープライズ・リミテッド（REL）がイギリスのASVユニットを現状のまま製造し、その製造のために新しい工場を建設することに合意した。最終的に数千ユニットが製造され、そのほとんどが米国に販売された。[42]
リーライト
このシステムは夜間に潜水艦を探知できる能力があったが、攻撃するのは簡単ではなかった。舷側アレイで大まかな位置を見つけた後、目標は地図上にプロットされ、航空機は前方アンテナを使って接近を開始できるように操縦された。前方アンテナは利得が低く、潜水艦を短距離で捕捉するため、側面から前方への接近に切り替えると潜水艦が逃げる可能性があった。[44]
しかし、本当の問題は、レーダーの最小範囲がせいぜい約 1000 ヤードだったことです。より短い距離では、ターゲットからの反射が送信機からの残りの信号と混ざり、電子ノイズや水面からの散乱で見えなくなります。残念ながら、1000 ヤードは、満月のような完璧な条件でない限り、夜間に潜水艦を視覚的に発見するには長すぎました。同じ問題は AI レーダーにも影響しましたが、その場合は、U ボートや船舶に比べて航空機ターゲットのサイズが小さいため、はるかに深刻であり、チームはこの「最小範囲論争」を解決するためにかなりの労力を費やしましたが、これまでのところ成功していません。[45]
この作業が続く中、新たな解決策が提案された。イギリス空軍の人事担当官ハンフリー・デ・ヴァード・リーは、帰還した航空乗務員と話し、短距離カットオフの問題について学んだ後、このアイデアを思いついた。彼は、ビームを広げるレンズを備えた流線型の容器にサーチライトを組み込み、レーダービームとほぼ同じ角度である1,000ヤード（910メートル）の範囲で数度の幅でエリアをカバーできるようにした。レーダー画面で信号が消えた瞬間にサーチライトが点灯し、ターゲットを照らして、接近の最後の数秒を視覚的に実行できるようにした。[46]
1941年3月、彼らはヴィッカース ウェリントンにそれを取り付けようとし始め、かなりの努力の末、無事に飛行に成功した。航空省はこのアイデアが実行可能であると確信していたが、元々夜間戦闘機で同様の役割を担うことを意図していた、タービンライトと呼ばれる古いサーチライトの設計を再利用することに決めた。これはリーのバージョンほど強力ではなかったが、より小型で、すでにある程度の数が入手可能であった。多大な努力にもかかわらず、タービンライトは満足のいく動作をすることはなかった。1941年後半になってようやく航空省はこれを認め、ド・リーの元の設計に戻った。彼はこの間も秘密裏に開発を続けていた。[47]
リーライト潜水艦の最初の実例は1942年の初夏に現れ始めた。最初の成功は1942年7月5日、イギリス空軍第172飛行隊のウェリントン潜水艦がU-502を撃沈したときだった。その時点から、ASV Mk. IIとリーライト潜水艦の組み合わせは極めて効果的であることが証明された。夏の終わりまでに非常に多くの潜水艦が攻撃を受けたため、以前は完全に安全だった夜間の基地からの出発は自殺行為とみなされるようになった。ドイツ軍は少なくとも攻撃機を見て戦うことができるように昼間に基地を離れることを余儀なくされたが、これはほとんど安全ではなかった。[48]
メトックス
Mk. IIが最大の成功を収めていた頃、1942年の晩夏に基地に戻った乗組員は、ドイツのUボートをうまく探知した後、接近しようとすると船が消えたと主張した。ドイツ軍は潜水艦にレーダー探知機を取り付け、航空機が近づいてくるのを見て潜水したのではないかとすぐに推測された。 [49] [44]この可能性は1941年10月に検討されていたが、当時はASVの使用を中止する理由はないように思われた。[50]
検出器は、製造したパリの会社にちなんで「メトックス」と呼ばれ、シンプルなシステムだった。正しい周波数のパルスを受信すると、無線オペレーターのヘッドフォンに短い音声パルスが送信される。オペレーターは信号の強さとパターンを聞いて、航空機が接近しているかどうかを判断できる。[49] [c]
1942年のビスケー湾での攻撃の統計を研究した結果、イギリス空軍は、このシステムが6月に初めて導入され、9月までにほぼ普及していたことを突き止めた。潜水艦が発見された距離とその後見失った距離を比較することで、潜水艦の50％はASVが発見する前に潜水していたと計算した。かつては小さな問題として片付けられたものが、今や明らかに重大な問題となった。[50] ASV導入以来初めて、船舶の損失が再び増加し始めた。[51]
その効果は1943年初頭の研究でまとめられた。それによると、メトックス導入前は、レーダーのない航空機はUボート1隻を発見するごとに135時間飛行していたが、ASVを装備した航空機は95時間の飛行ごとに1隻を発見していた。メトックスが普及した10月からはASV航空機は135時間かかり、メトックスによってASVは役に立たなくなったように見えた。しかし、レーダーなしでUボートを発見するのにかかる時間も245時間に増加したため、ASVはまだ有用であった。[51]
1942年12月、イギリスの暗号解読者が再び海軍のエニグマを解読し、潜水艦の位置と命令を傍受したためにUボートの損失が再び増加し始めたとき、メトックスの効果は一時的に小休止した。これに捕らえられたイギリス人士官が流した重要な虚偽情報も加わり、その士官は、自国の航空機にはメトックスの中間周波数段から発せられる非常に微弱な信号を聴取する装置が装備されていると主張した。[52]この結果、1943年初頭、ドイツ海軍最高司令部からメトックスを停止するよう命令が出され、Mk. IIが再び一時的に有効になった。[53]
マークIIA
システムの性能を向上させるためのもう一つの試みは、新しい送信機T.3140の導入であった。これは10倍以上の信号（パルスあたり平均100kW）を生成し、全体的な範囲と性能を向上させた。これにはより強力なオルタネーターが必要となり、送信機アセンブリは元のT.3040の2倍の重量になった。[51]
このシステムは、1943年春にマークIIAという名前で6隻のサンダーランドに搭載されました。このシステムは確かにはるかに長い範囲を実証しましたが、海からの波の反射もはるかに強力であることがわかりました。この時点でメトックスは普遍的であり、追加の信号によりUボートにかなりの追加の警告時間を与えました。このシステムは最終的に12ユニットの範囲で構築されました。[51]
ヴィクセン
メトックス問題に対する別の解決策は、「ヴィクセン」システムで実装されました。これは、ASV の送信機からの信号の強度を弱めることを可能にしました。このプロセスを慎重にタイミングすることで、レーダー操作員は潜水艦の無線通信士を騙して、航空機が自分たちから遠ざかっていると思わせることができました。これは、レーダーがターゲットに近づくにつれてレーダーの性能にほとんど影響しませんでした。なぜなら、送信される信号が少なくなっても、範囲の減少はミュートによる電力損失を補って余りあるからです。[51]
ヴィクセンの最初のテストは1943年6月に実施され、いくつかの問題はあったものの、概ね成功していた。主な問題は、アンテナのショートによりミュートが発生し、調整すると送信機の負荷が変化し、出力信号が変化することだった。これらは最終的に重要ではないとみなされ、すべてのASV航空機に搭載することが提案された。しかし、生産は1943年11月まで発注されず、最初のセットが到着したのは1944年2月で、その時点ではASV Mk. IIIが大部分を占めていた。ヴィクセンは実戦には使用されなかった。[54]
ASV Mk.III
1940年初頭にキャビティ・マグネトロンが発明された後、イギリス軍は皆、波長約10cmのマイクロ波を発生するこのシステムを使ったレーダーの開発を始めた。その中には、AIとASVの両方を開発した航空省のチームがあり、彼らは今やAISとASVSに注目していた。Sは「senitmetric」の略である。 [55] 1941年4月にHMSシーライオンに対して初期のラッシュアップ装置を使ったテストでは、半潜水状態の潜水艦を数マイルの距離から探知できることが示された。[56]
1941年6月、通信開発部長（当時はロバート・ワットが指揮していた）にASVSを開発するための別個のグループを結成するという正式な申請が承認されたが、開発は遅々として進まなかった。フィリップ・ディーはウェリントンでの最初の飛行は12月まで行われなかったと述べ、1942年1月になってようやく「ASVは[小型船]ティトラークを12マイルで見た」と記した。[56]これがフェランティとメトロポリタン・ヴィッカース（メトロヴィック）との契約につながり、ラッシングアップASVSをASVマークIIIとして有用な空中システムに開発することになった。彼らは1942年夏までに適したシステムを用意したが、最初の納品は1943年春まで利用できなかった。[57]
この間ずっと、ハンベリー・ブラウンは、適切な改造を行えば、H2S を対艦攻撃にも使用できると確信していた。主な課題は、沿岸司令部の小型航空機に収まるようにアンテナのサイズを小さくすることと、高度 20,000 フィート (6.1 km) ではなく 2,000 フィート (610 m) を飛行する航空機に合わせて、下ではなく前方に信号を送るようにアンテナを改造することだった。彼は、H2S の主要開発者である EMI とともに、このプロジェクトに取り組み続けた。[58] 1942 年後半、Mark III の ASVS バージョンはキャンセルされ、H2S ベースのバージョンの生産が命じられた。[57]
沿岸司令部と爆撃司令部の間で大きな混乱と議論があった後、1943年春にASV Mk. IIIが到着し始め、3月にいくつかの出撃でかなり期待外れだったものの、その月の終わりにはウェリントンが攻撃を成功させ始めた。[59]これはいくつかの新しい対潜水艦技術が到着した時期と同時期であり、4月から7月にかけてこれらが相まってUボート艦隊に膨大な数の損失をもたらした。6月末までにUボート攻撃による貨物輸送の損失はほぼゼロになった。[60]
Mk. IIIの供給が改善されると、Mk. IIを装備した航空機は二次戦域に送られ、そこで戦争に従事した。オリジナルのダイポールアンテナを備えた航空機は1943年まで使用され、その時点では「Short Range」の略であるSRASVとして知られていた。[12]
説明
Mk. Iの違い
Mk. IとMk. IIのユニットは、電子的には概ね類似していたが、動作周波数とパッケージが異なっていた。主な違いは、Mk. Iの受信機とディスプレイが1つの大きな箱にパッケージ化されていたため、どちらかの部品に問題があった場合はユニット全体を交換する必要があった。[28]信号も若干異なり、Mk. Iは同じ7kWの電力を出力したが、パルス幅は1.5μS、PRFは1200Hzであった。[13]
このセクションの残りの部分は Mk. II に関するものです。
信号
Mk. IIは176MHz±5MHzの周波数で動作し、約2.5μSの長さのパルスを1秒間に400回送信しました。ピーク電力は約7kWでした。信号は回転スイッチを介して送信され、パルスごとに交互に切り替わり、航空機の両側で信号を送受信しました。信号はパイストリップアンプを介して戻り、パルスごとに電気的に反転されました。[12]
アンテナ
元々の「短距離」アンテナは、機首の両側から水平に伸びる受信機の単極アンテナで構成されていた。その後ろには送信機があり、これも同様の単極アンテナであったが、その後ろには反射器も含まれていた。[12]
「長距離」アンテナは2セットあった。送信機は機首から伸びる1本の八木アンテナで、受信機は翼の下にあり、外側に約15度傾けられた2本の八木アンテナだった。舷側アンテナは通常、ステルバカーテンが機体上部に沿って後方に伸び、ダイポールアンテナが機体側面に沿って伸びる形で配置されていた。[12]
機械
完全なシステムは、保守のために簡単に取り外せるいくつかの独立したボックスで構成されていました。メインボックスには、EKCO 製のタイプ 3040 (T.3040) 送信機[61] 、 Pye または EKCO 製の受信機[62] 、およびタイプ 6 またはタイプ 96 の「表示ユニット」である CRT がありました。[63]
受信機は2種類使用されており、最初のものはVR95エイコーン管を使用したR.3039で、後のものはVR136五極管とVR137三極管を使用したR.3084であった。PyeとEKCOの両社は両方のバージョンを製造しており、いくつかの小さな違いがあった。EKCOのものにはレコーダー用の出力と他のいくつかの変更が含まれていた。[62]
その後、スイッチングユニットであるアンテナカップリングボックスタイプ8が導入され、単一のアンテナを送信機から受信機に切り替えることができるようになりました。これはフェアリーバラクーダのような小型航空機で使用され、設置の複雑さを軽減しました。[64]
展示と解説
受信機の出力はAスコープディスプレイに送られ、タイムベースジェネレーターがビームを画面の下から上へ垂直に引っ張った。受信信号は、その時点でアクティブになっているアンテナに応じてビームを左または右に偏向させる。オペレーターは、両側のブリップの長さを比較してどちらが大きいかを判断し、インターコムシステムを使用してパイロットに正しい方向に修正するように指示した。[12]
パイロットの目の前に2つ目のディスプレイを設置して、レーダーオペレーターの口頭指示なしで直接操縦できるようにするという要望がかなりあった。しかし、1940年から1943年にかけてかなりの努力が払われたにもかかわらず、パイロットが昼間に見ることができ、夜間に目をくらませないバージョンを作ることはできなかった。最終的に、このアイデアは諦められ、オペレーターが標準化された指示を出すように訓練することとなった。[63]
パフォーマンス
Mk. IIの戦闘歴は広範囲に研究され、その性能に関する詳細な統計が収集された。浮上した潜水艦に対する運用条件では、元のSRASVアンテナは2000フィートで飛行しているときの平均範囲は5.6マイル（9.0 km）であった。LRASVの前方アンテナは6.3マイル（10.1 km）に改善され、舷側アレイはさらにこれを6.9マイル（11.1 km）に増加した。[65]低高度で飛行すると検出範囲が減少するが、クラッターの量も減少することがわかった。[44]
生産
ボーエンによれば、Mk. IとIIの生産台数は24,600台に達した。[66]
これらのユニットのいくつかは、タイプ286として海軍に再配分され、陸軍ではサーチライトコントロールレーダーの基礎として利用されました。[66]
注記
- ^ 最初のドイツ空挺セットは1941年まで到着しませんでした。
- ^ U-71は1940年10月31日に進水し、キール地域でしばらく滞在した。攻撃を受ける前にビスカヤへ移動する時間はほとんど残されていない。さらなる検証が有益であろう。
- ^ オペレーターはパルス繰り返し周波数の変化を探すと述べられているが、既存の資料によると、ASV にはこの機能はなかったようだ。これは、航空機が舷側アレイから前方監視アンテナに切り替えたときの変化を指している可能性が高い。なぜなら、潜水艦が航空機のほぼ前方にあり、両方のアンテナから見える限り、潜水艦を照らすパルスの数が 2 倍になるからだ。これは、航空機が単にエリアをスキャンしているのではなく、現在接近していることを示している。
参考文献
引用
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その他の材料
- 長距離航空水上艦艇（レーダー）R3、LRASVに関するイギリス空軍の訓練用フィルム
- 空対水上艦艇（ASV）レーダー、RAF による ASV の紹介
- ACD 2005; ASV Mk. II (AUST) のマニュアル、オーストラリア空軍 ASV オペレーター マニュアル