ローレンツビーム

ローレンツビームは、ベルリンのC. ローレンツAG社が悪天候着陸用に開発したブラインド着陸無線航法システムである。 ^{[1]最初の実験システムは1932年にベルリン・}テンペルホーフ中央空港に設置され、1933年1月の国際航空サービス会議で実演された。1933年11月と1934年9月の会議で、システムのさらなる改良が承認された。1937年までに、ドイツの空港に加えて、ローレンツシステムはヨーロッパ（ロンドン、パリ、ミラノ、ストックホルム、ワルシャワ、ウィーン、チューリッヒなど）で採用され、国際的には日本とロシアで採用され、オーストラリア、南米、南アフリカでも追加のシステムが準備されていた。^[1]ローレンツ社はこれを単にUltrakurzwellen-Landefunkfeuer（ドイツ語で「超短波着陸無線ビーコン」またはLFF ）と呼んでいた。英国では標準ビームアプローチ（SBA）として知られていた。^[2]

さらなる研究により、ローレンツビームにグライドパスが追加され、1937年に特許が取得されました。^[3]

第二次世界大戦が始まる前に、ドイツはドイツ国内外の多くの空軍飛行場にこのシステムを導入し、ほとんどの爆撃機にこのシステムを使用するために必要な無線機器を装備した。このシステムは、より狭く、より長距離のビームを備えたバージョンにも改良され、イギリス上空での任務で爆撃機を誘導するためにKnickebeinおよびX-Gerätという名前で使用された。

ビーム航法は空間に単一の線を提供するため、着陸や航行経路の航法には便利ですが、受信機が位置を特定できる汎用航法システムとしては適していません。このため、航空航法用の同じシステムの回転バージョンであるElektraが開発され、タイミングによって「位置」を決定できるようになりました。さらに開発が進むと、数百または数千キロメートルという非常に長い距離で機能するSonne (またはElektra-Sonnenと呼ばれることが多い) と呼ばれるシステムが開発され、航空機やU ボートが大西洋のはるか遠くまで位置を特定できるようになりました。イギリスは Sonne の受信機と地図を捕獲し、 Consolという名前で自国の航法に使用し始めました。

このシステムは、戦後すぐに、LFF のような水平方向の測位だけでなく、垂直方向の測位と距離マーカーも提供する最新の計器着陸装置に置き換えられ始めました。一部の LFF システムは引き続き使用され、最も長く使用されたRAF ターンヒルのシステムは1960 年まで使用されていました。

ブラインドアプローチナビゲーションシステムは、1932年にロレンツ社のエルンスト・クラマー博士によって開発が始まりました。^{[1] 、 [4] 1934年に}ドイツルフトハンザ航空に採用され、世界中で販売されました。^{[1] 、 [5]ロレンツ社は1880年にカール・ロレンツによって設立され、現在は}ITTの一部となっています。

ローレンツは、33.3 MHz の無線送信機1 台(ドイツ語: Anflugfunkfeuer、直訳すると 「接近無線標識」) と、滑走路の端と平行に 1 列に配置された3 本の垂直偏波アンテナを使用しました。中央のアンテナには常に RF 信号が供給され、他の 2 本は単純なモーターで回転する機械式ロータリー スイッチによって短絡されました。これにより、短絡されたアンテナに応じて、2 つの「サイド」アンテナの 1 つを中心に「腎臓」形の放送パターンが生成されました。スイッチの接点のキー設定は、1 つのアンテナが 1/8 の時間短絡され「ドット」と見なされ、もう 7/8 の時間短絡され「ダッシュ」と見なされるように設定されました。これは、ダッシュがドットの 3 倍の持続時間であるモールス信号とは対照的です。^[1]信号は、滑走路の端から 30 km ほど離れた場所でも検出できました。ローレンツは2つの信号ローブを持つことで、アンテナアレイで作成できるものよりも鋭いビームを実現しました。^[6]

滑走路に近づくパイロットは、無線を放送周波数に合わせ、信号を聞きます。点の列が聞こえたら、滑走路の中心線から左に外れていることがわかり (点セクター)、滑走路に並ぶために右に曲がる必要があります。滑走路が右であれば、代わりに長点の列が聞こえ (長点セクター)、左に曲がる必要があります。このシステムの動作の鍵となるのは、2 つの信号が重なる中央の領域です。一方の信号の点がもう一方の信号の長点を「埋め」、等信号と呼ばれる安定した音になります。等信号が聞こえるまで進路を調整することで、パイロットは着陸のために滑走路に航空機を合わせることができました。

2 つの小型マーカー ビーコンも使用されました。1 つは滑走路端から 300 m 離れたところにあるHEZ (ドイツ語: Haupteinflugzeichen、直訳すると 「主進入信号」)、もう 1 つは 3 km 離れたところにあるVEZ (ドイツ語: Voreinflugzeichen、直訳すると 「進入前信号」) で、どちらも 38 MHz で放送され、それぞれ 1700 Hz と 700 Hz で変調されていました。これらの信号は真上に向けて放送され、航空機がそれらの上を飛行すると短時間聞こえました。滑走路に進入するには、パイロットは公表されている高度まで飛行し、次に主方向信号を使用して滑走路に整列し、滑走路に向かって飛行を開始します。パイロットが VEZ ⓘ^上を飛行すると、標準のグライド スロープで降下を開始し、滑走路が見えるかどうかに応じてHEZ ^ⓘで着陸または中止を続けます。

ローレンツは、飛行機を比較的高い精度で直線上に飛ばすことができたので、最悪の状況を除いて飛行機は視認で滑走路を見つけることができた。しかし、パイロットは無線をかなり絶えず監視する必要があり、地元の管制塔との通信も任されることが多かった。作業負荷を軽減するために、ローレンツは後に、信号を聞き、パイロットに旋回方向を示す矢印で滑走路の中心線への方向を表示できるコックピット指示器を導入した。指示器には、飛行機が各マーカービーコンを通過したことを示す2つのネオンランプも含まれていた。このシステムの後の派生版では、キャビン内の視覚指示器を操作するために、左-右-無音のパターンで等長の信号が使用された。

ローレンツ方式は、1930年代初頭に米国規格協会が開発したダイアモンド・ダンモア方式に似ていた。 ^[7]

第二次世界大戦では、ローレンツビーム原理は、1940年から1941年の冬にイギリスの都市に対して行われた爆撃作戦で、ドイツ空軍によって、クニッケバイン（「曲がった脚」）やX-Gerät（「X-装置」）などの多くの盲爆撃補助装置の基礎として利用されました。クニッケバインはLFFと非常によく似ていましたが、わずかに改良されて指向性が高くなり、はるかに長い距離で作動するようになりました。同じ周波数を使用することで、爆撃機は既に設置されているLFF受信機を使用できましたが、単一の場所を正確に特定するには2台目の受信機が必要でした。

X -Gerät には、同じ特性を持つが異なる周波数のクロスビームが組み込まれており、パイロットは (フォアクロス信号を通過してからメインクロス信号を通過するまでの時間から) 速度を計算し、ペイロードを投下するタイミングを示すことができました。計算は機械式コンピュータによって実行されました。ローレンツはこのシステムを改良して、V-2ロケット用のビクトリア/ハワイ横方向誘導システムを作成しました。

イギリス軍は「クニッケバイン」システムの存在を発見すると、すぐに妨害したが、「X-Gerät」はしばらく妨害に成功しなかった。ドイツ軍がその後考案した技術革新は、超音速変調を使用する「ベデカー」または「タウブ」の改良型だった。これはすぐに妨害されたため、ドイツ軍はビーム爆撃システムの使用を事実上諦めた。例外は「ベビー・ブリッツ」として知られるシュタインボック作戦の終盤に短期間運用された「FuGe 25A」だった。

このシステムのさらなる運用上の欠点は、爆撃機がビーム送信所と標的の間の固定されたコースをたどらなければならなかったことである。ビームが検出されると、コースを知ることで防御手段がより効果的になった。^[8]

「ゾンネ」（英語で「太陽」）は、占領下のヨーロッパと中立国スペインで送信機を使用して大西洋を越える長距離航行にドイツ空軍が使用したローレンツの派生語であり、その存在がイギリスによって発見された後、RV ジョーンズの指示の下、妨害されることなく使用が継続されました。これは、実際にはドイツよりもイギリス空軍沿岸司令部にとってより有用であると考えられたためです。イギリスでの使用では、ドイツのシステムは「コンソル」と名付けられ、戦争中は妨害されずに残っていました。

戦時中にドイツが開発した長距離バージョンは、主に英語名 Consol で、戦後多くの国で民間用途に使用されました。送信機は米国、英国、ソ連に設置されました。

ビームが重なり合うローレンツ ビーム原理が必要だった理由は、ビームの鮮明度が、ビームを生成するアンテナ アレイの長さに比例してほぼ対数的に増加するためです。収穫逓減の法則が働き、ローレンツ システムが単一のビーム (200 マイルの範囲で約 1 マイルの幅) で達成する鮮明度を達成するには、法外なサイズのアレイが必要になります。

• ビームの戦い
• 無線ナビゲーション
• 計器着陸装置
• SCR-277

• https://web.archive.org/web/20110621075111/http://www.sonne-consol.es/