MFF Mark III - IFF Mark III

Je vidět, že anténa IFF Mark III se táhne dolů na spodní straně křídla Spitfire Mk IXE hned nalevo od člena posádky sedícího nahoře. Díky vertikální orientaci antény Mark III byla všesměrová, což je velký pokrok oproti předchozím verzím, které používaly horizontální antény.

MFF Mark III, také známý jako ARI.5025 ve Velké Británii nebo SCR.595 v USA byla Spojenecké jednotky Standard identifikační přítel nebo nepřítel (IFF) od roku 1943 až do konce roku 2006 druhá světová válka. To bylo široce používáno letadly, loděmi a ponorkami, stejně jako v různých úpravách pro sekundární účely, jako je Najdi a zachraň. 500 jednotek bylo také dodáno do Sovětský svaz během války.

Mark III nahradil dřívější Mark II který byl v provozu od roku 1940. Mark II měl anténu, která přijímala signály z radar systémy, zesílil je a vrátil. To způsobilo výkyv na radarovém displeji se zvětší, což naznačuje přátelské letadlo. Vzhledem k tomu, že počet radarových systémů na různých frekvencích se během období války rozšířil, musel počet modelů Marka II. Udělat totéž. Letadla si nikdy nemohla být jistá, že jejich IFF zareaguje na radary, nad nimiž letěly.

Freddie Williams navrhl použít jednu samostatnou frekvenci pro IFF již v roce 1940, ale v té době se problém nestal akutním. Zavedení mikrovlnná trouba radary založené na dutinový magnetron byl hlavním podnětem pro přijetí tohoto řešení, protože Mark II nemohl být snadno přizpůsoben, aby reagoval na těchto frekvencích. V roce 1942 nové frekvenční pásmo mezi 157 a 187 MHz, těsně pod většinou VHF radary, byl vybrán pro tuto roli. Jedinou nevýhodou tohoto návrhu je, že samotný radar již neposkytoval spouštěcí signál pro transpondér, takže na radarových stanicích byl zapotřebí samostatný vysílač a přijímač.

Mark III začal nahrazovat Mark II v letech 1942 a 1943, v poněkud zdlouhavém období přechodu. To bylo také používáno jako základ pro několik dalších transpondérových systémů, jako je Walter a Rebecca / Eureka, což umožňovalo vhodně vybavenému letadlu cestovat domů na místech na zemi. Tito našli použití pro upuštění výsadkáři a dodávky v Evropě, vyhledání sestřelených letadel a další role. Bylo vyzkoušeno několik novějších návrhů IFF, ale žádný z nich nenabízel dostatečnou výhodu, která by zaručila přechod. Mark III byl nahrazen MFF Mark X počínaje rokem 1952.

Dějiny

MFF Mark I a II

Mapa systému Chain Home v roce 1939
Hlavní článek: MFF Mark II

IFF Mark I byl prvním systémem IFF, který zaznamenal experimentální použití, s malým počtem jednotek instalovaných v roce 1939. Mark I byl jednoduchý systém, který naslouchal signálům v 5metrovém pásmu používaném Chain Home radary a odpověděl vysláním krátkého pulzu na stejné frekvenci. Na stanici Chain Home by tento signál byl přijímán mírně po odrazu vlastního vysílacího signálu stanice a byl silnější. Výsledkem bylo, že letadlo bylo výkyv na radarový displej se zvětšila a natáhla. Stejný výkyv by se vytvořil, kdyby radar sledoval formovanou skupinu cílů, takže transpondér měl také motorizovaný spínač, který zapínal a vypínal signál, což způsobilo, že výkyv osciloval na displeji Chain Home. Mark I byl použit pouze experimentálně, celkem bylo dokončeno asi 50 sad.[1]

Problém s Markem I byl v tom, že fungoval pouze na 23 MHz frekvenci Chain Home. V roce 1939 již bylo zavedeno několik dalších radarů, které fungovaly na různých frekvencích, zejména 75 MHz používaných GL Mk. Radaruji a 43 MHz, které používá královské námořnictvo je Radar typu 79. Za tímto účelem začal vývoj IFF Mark II v říjnu 1939 a první jednotky byly k dispozici počátkem roku 1940.[2] To používalo složitý mechanický systém k výběru mezi několika samostatnými rádiovými tunery a procházel pásmem frekvencí každého z nich, což zajišťovalo, že bude v určitém bodě 10sekundového cyklu slyšet radarový signál ze všech systémů v provozu.[3] Mark II byl první systém, který byl operačně nasazen,[4] a byl rozšířen koncem roku 1940.

MFF Mark III

Je viditelná anténa IFF, která sahá pod kokpitem Hawker Typhoon.
Tento obrázek ukazuje účinek zapnutí IFF Mark III na radaru SCR-602. Horní obrázek ukazuje signál tak, jak by byl přijímán bez IFF, a spodní ukazuje negativní výkyv, který signály IFF způsobují.

Už při nasazování Mark II bylo jasné, že počet zavedených radarů bude brzy představovat problém i pro tento systém.[5] V roce 1940 Freddie Williams navrhl, aby systémy IFF fungovaly na svém vlastním frekvenčním pásmu, místo aby se snažily naslouchat všem možným radarům, které by mohly přijít.[6] To by také mělo tu výhodu, že rádiová elektronika by byla mnohem jednodušší, což by eliminovalo složitý mechanický spínač a více tunerů. V té době to nebylo považováno za dostatečně závažný problém, který by vyžadoval změnu, a nebylo to dlouho předtím, než došlo k hojnosti různých verzí Mark II pokrývajících různé kombinace radarů.[7][8]

Po zavedení dutinový magnetron při provozu v rozsahu 3 GHz nebylo možné v tomto procesu pokračovat. Tyto frekvence vyžadovaly k detekci a zesílení zcela odlišnou elektroniku. V tomto bodě byl Williamsův návrh poprvé brány vážně. Během vývoje nové Mark III v roce 1941, Vivian Bowdenová měl na starosti. Přestavba modelu Mark II na tento nový koncept byla přímá; jednoduše odstranili veškeré stávající tunerové vybavení a nahradili ho mnohem jednodušším naladěným na jedno pásmo. Zvolené pásmo bylo 157 až 187 MHz, kterým motorizovaný tuner procházel každé dvě sekundy.[9]

Na straně radarové stanice to nebylo tak jednoduché. Vzhledem k tomu, že samotný radarový signál již nebyl spouštěčem transceiveru IFF, musel být přidán nový vysílač, známý v britské terminologii jako vyšetřovatel. Aby bylo zajištěno, že signály zůstanou v synchronizaci s radarem, měl vyšetřovatel spouštěcí vstup, který byl přiváděn malým množstvím radarového signálu, takže pozemní stanice vyslala vyšetřovací puls současně s hlavním radarovým signálem. Transpondér letadla přijal a znovu vyslal vyšetřovací puls. Tento signál byl přijat respondent na radarové stanici. Z druhého vysílače a přijímače rychle vznikl název „sekundární radar“, který se používá dodnes.[6]

Tato změna si také uvědomila dvě další výhody. Radarové signály byly obvykle horizontálně polarizovaný což zlepšilo interakci se zemí nebo mořským povrchem. To však také znamenalo, že anténa na letadle by měla být v ideálním případě také vodorovná. To nebylo snadné zařídit Supermarine Spitfire například byla anténa natažena podél trupu směrem k ocasu a fungovala správně pouze v případě, že letadlo letělo zhruba kolmo k radaru, takže anténa byla viditelná. S přechodem na samostatný vysílač by místo toho mohl být signál vertikálně polarizován. Antény Mark III byly jednoduchá čtvrtvlna unipole vyčnívající ze spodní části letadla, což poskytovalo vynikající všesměrový příjem, pokud letadlo nebylo vzhůru nohama.[10]

Další výhodou bylo, že zpětný pulz již nemusel být krátký nebo singulární. U Mark II se signály IFF zobrazovaly na stejném displeji jako radarové signály, takže pokud IFF vrátil příliš mnoho těchto signálů nebo příliš dlouhých, mohl by skrýt blips z jiných letadel na displeji. U Mark III byl signál přijímán samostatně a nemusel být odesílán na stejný displej. Obecně byl signál odesílán přes invertor a poté odeslán do druhého kanálu na radaru katodová trubice. Výsledkem byl normální radarový displej v horní (nebo spodní) polovině obrazovky a druhý podobný displej pod ním (nebo nad) pouze se signály IFF. To umožnilo Mark III poslat zpět delší pulzy, protože již nepřekrývaly odrazy letadel, které byly nad osou. Díky tomu bylo možné signály lépe vidět a také umožnit jejich úpravu za účelem identifikace jednotlivých letadel nebo zajištění bezpečnosti.[11]

Dalším problémem, který byl u Mark II viděn, když se zvýšil počet používaných radarových sad, bylo to, že počet přijímaných dotazovacích signálů začal bažit schopnost odpovídače odpovídat. Související problém ztížil sledování vzdálených cílů; v případě, kdy byla dvě letadla vyslýchána jediným radarem, jejich reakce by se nepřekrývaly, protože vzdálenější letadlo nebylo spuštěno, dokud k němu signál nedorazí později. Pokud by však bylo bližší letadlo vyslýcháno více než jedním radarem, jeho reakce na tyto ostatní radary by se mohly objevit ve stejnou dobu jako reakce druhého letadla na první, maskování. Mark III opravil oba tyto problémy. První byl vyřešen přidáním zpoždění, takže odpovídač reagoval až po přijetí 4, 5 nebo 6 pulzů.[11] Druhá byla poněkud složitější; jak se rychlost dotazování zvyšovala, Mark III začal snižovat svůj výstupní signál, takže vzdálenější signály letadel nebyly maskovány.[12]

Nový design také zahrnoval řadu podrobných vylepšení, zejména nový napájecí zdroj pro transpondér. To umožnilo posádkám upravit sílu zpětného signálu, když bylo letadlo na zemi (nebo na palubě letadla) letadlová loď ) a za letu nebyly nutné žádné úpravy. Tím se výrazně zvýšila spolehlivost systému.[10]

Ve službě

Bristol Beaufighter NF Mk II

Krátce poté, co Bowden převzal vývoj Mark III, byl povolán vrchním velitelem Fighter Command, Hugh Dowding. Uvedl Dowding

Minulou sobotu večer, a Stirling bombardér se vrátil z nájezdu na Porúří. Ztratil se a předpokládalo se, že je nepřátelský. Dva Beaufightery šel to zachytit. Jeden z nich to sestřelil a potom to sám sestřelil druhý Beaufighter. Dvě letadla a tucet ztracených životů! Co s tím budeš dělat?[12]

Odpověděli tím, že pracovali ve dne v noci, dokud nebyl dokončen systém, který byl „rychle zaveden“ a zahájen výrobu v Ferranti v Manchesteru.[12] V roce se konal velký soud Pembrokeshire s transpondéry instalovanými ve všech druzích letadel. Tato úspěšná demonstrace byla jedním z důvodů US Army Air Force vybrali Mark III pro svá vlastní letadla namísto vlastních propracovanějších návrhů. To vedlo k obrovskému produkčnímu úsilí v USA, kam byl vyslán Bowden, aby pomohl nastartovat věci. V jednu chvíli, Hazeltine Corporation stavěl více jednotek IFF než všechny ostatní radary v USA dohromady.[12]

IFF funguje, pouze pokud jej dotazované letadlo přepravuje; díky tomu je přechod z jednoho MFF na druhý obtížnou záležitostí, protože musí být proveden v jakékoli oblasti činnosti úplně nebo vůbec. To bylo téměř nemožné zařídit a vedlo to k velkému zmatku. Například během Provoz Avalanche období v září 1943, protiletadlový křižník HMSDillí uvedli, že v průběhu měsíce vyslýchali Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN a Mark III, stejně jako mnoho přátelských letadel, která vůbec nevykazovala žádný IFF.[8] Mark III byl stále považován za kvalifikovaný úspěch během této éry.[13]

Jednou z mála modifikací základní Mark III byla Mark IIIG, v USA známá také jako ARI.5131 nebo SCR.695.[14] To spojilo normální transpondér Mark III s druhým naladěným na frekvenci novějších pozemních řídicích radarů, zejména AMES typ 7 na 209 MHz. Pro zapnutí druhé frekvence byl použit motorový spínač1⁄5 sekundy, jednou za sekundu. Tak vznikl signál podobný tomu z původního Mark I, ale protože Typ 7 používal a ukazatel polohy výsledkem byla série malých výkyvů na obou stranách cílového návratu. Toto bylo známé jako „trnová koruna“.[12] Nezdá se, že by byla nasazena další verze, Mark IIIQ nebo ARI.5640.[15]

Použití majáku

Hlavní článek: Systém signalizace slepého přiblížení

James Rennie Whitehead použil elektroniku Mark III k výrobě majáků, které reagovaly na frekvenci 176 MHz ASV Mk. Radar II. Ty byly umístěny na námořních základnách a Fleet Air Arm přistávací plochy, což umožňuje letadlům používat jejich protiletadlové radary jako navigační systémy dlouhého doletu.[12] Jelikož reagovali pouze na jednu frekvenci, v technickém smyslu se spíše podobali původní značce Mark I, ale pro získání všech výhod novější elektroniky a výrobních schopností využili vnitřek Mark III. Když Systém signalizace slepého přiblížení (BABS) byl představen na 173,5 MHz, majáky ASV se musely přesunout na 177 MHz.[16] Podobný systém pro letiště RAF rychle přijala noční bojovníci, pracující na 212 MHz AI Mark IV, kterou nesli.[17]

Aby bylo možné systém použít, letadlo by nejprve letělo v drsném směru letiště, aby jejich radarové signály zasáhly transpondér. Transpondér by pak odpovídal na pulzy radaru a poskytoval silný signál, který by mohl být přijímán na vzdálenost až 160 kilometrů. Signál byl přijímán dvěma anténami, které byly namířeny mírně doleva nebo doprava od směru jízdy, a porovnáním délky výsledných odrazů na radarový displej, operátor mohl pilotovi říct, kterým směrem se má otočit, aby nasměroval nos přímo na něj.[18]

V červnu 1941 byla používána bateriová verze stejného zařízení Robert Hanbury Brown v demonstraci pro Velení pro spolupráci s armádou RAF. Řekl jim, aby schovali transpondér kdekoli do 15 mil (24 km) od jejich velitelství Bracknell. Nejen jejich RAF Bristol Blenheim snadno najít, ale také přitahovalo pozornost a noční stíhač který právě letěl v této oblasti a na jejich displeji viděl zvláštní návrat. Když si pozorovatelé velení pro spolupráci stěžovali, že se jedná o sestavu, jejich Blenheim zopakoval tento trik podruhé po přesunutí transpondéru.[19]

Další vývoj této základní koncepce vedl k Transpondérský radar Rebecca / Eureka Systém. Jedinou významnou změnou původního konceptu majáku bylo reagovat na druhé frekvenci, aby se zabránilo hluku vytvářenému původním radarovým signálem odrážejícím se od země. To vyžadovalo podobnou změnu v radaru pro příjem této druhé frekvence. Transpondéry, známé jako Eureka, byly vyslány do odbojových skupin v okupované Evropě, což jim umožnilo přesně navádět letadla vybavená agenty Rebecca, která shazovala zásoby a agenty.[20] Vzhledem k tomu, že systém nevysílal žádné signály, dokud letadlo nezaplo radar, a poté během pádu pouze několik minut, byly velmi bezpečné, protože němečtí radisté ​​neměli moc času použít rádiový zaměřovač na signály.[12]

Podobný systém byl zaveden v roce 1943 jako „Walter“. Jednalo se o malou verzi majákového systému, který se nesl na palubě záchranných člunů letadel a aktivoval se, pokud byli nuceni spadnout na vodu. To povoleno Najdi a zachraň letadlo domů na sestřeleném letadle z velmi dlouhého dosahu.[21]

MFF Mark IV a V

Ačkoli byl velmi úspěšný, měl Mark III své vlastní problémy. Mezi nimi bylo především to, že bude reagovat na jakýkoli signál na široké škále frekvencí kolem 180 MHz. Nepřítel, který to věděl, mohl vysílat na tomto pásmu náhodné signály a přijímat signály o poloze jakéhokoli letadla nesoucího transpondér Mark III. Méně důležitým problémem bylo, že s vylepšenou elektronikou bylo možné přejít na vyšší frekvence v UHF region, což umožňovalo použití menších antén, a tedy i méně táhnout na letadle.[22]

The US Naval Research Laboratory (NRL) již pracoval na zařízeních podobných IFF, než byl představen Mark II. Jejich systém používal oddělené frekvence 470 MHz od pozemní stanice a 493,5 MHz pro odpověď z letadla. Toto oddělení frekvencí znamenalo, že musely být použity oddělené vysílače a přijímače, což komplikovalo soupravy, ale mělo tu významnou výhodu, že reakce jednoho letadla nemohla spustit jednotky IFF v blízkých letadlech.[23][24]

Vzhledem k tomu, Mark II a Mark III šel do provozu, design NRL dostal jméno Mark IV.[25] Zvolená frekvence se shodovala s frekvencemi používanými Němcem Würzburgský radar. Existovaly obavy, že by Würzburg mohl spustit Mark IV a způsobit odpověď na jejich displeji, což okamžitě odhalí přítomnost systému a jeho pracovních frekvencí. Z tohoto důvodu byla Mark IV držena v záloze pro případ, že by byl Mark III kompromitován. Stalo se to velmi pozdě ve válce, ale příliš pozdě na to, abychom měli obavy. Nějaký Mk. IV byly použity v Pacifické divadlo ve druhé světové válce ale v Evropě se nikdy nepoužíval.[22]

Bowden zůstal v USA a připojil se ke skupině NRL v roce 1942, aby zahájil vývoj dalšího vylepšeného Mark V, později známého jako Beacon OSN nebo UNB. To se přesunulo na ještě vyšší frekvence mezi 950 a 1150 MHz a toto pásmo se rozdělilo na dvanáct samostatných „kanálů“. To pozemním operátorům umožnilo dát letadlu pokyn, aby změnilo svůj transpondér na konkrétní kanál, aby si mohli být jisti, že dostávají signály od svého vyšetřovatele, a nikoli od nepřátelského hlasatele. Systém také zahrnoval mnohem více variant zpětného signálu, což pozemním operátorům umožnilo nastavit denní kód a poté ignorovat signály, které neodpovídaly správným kódem.[26]

V té době byl kontrolorem výzkumu a vývoje námořnictva admirál Ernest King, kteří klade nejvyšší možnou národní prioritu na rozvoj UNB. Pro vývojový tým je k dispozici nový 60000 čtverečních stop (5600 m)2) budovu postavil obrovský pracovní gang, který pracoval 24 hodin. Na rozdíl od vývoje Mark III, který měl tým několika desítek, byl tým UNB více než desetkrát větší. První systémy byly k dispozici v srpnu 1944, ale konec války v roce 1945 ukončil velké úsilí. Testování pokračovalo a bylo dokončeno v roce 1948.[26][22]

Nahrazení Markem X

Mark III byl nakonec na počátku 50. let nahrazen MFF Mark X. To se přesunulo na ještě vyšší frekvence, 1030 MHz pro výslech a 1090 MHz pro odpovědi. Použití samostatných frekvencí pomohlo snížit přeslechy mezi elektronikou. Novější verze obsahovaly „funkci selektivní identifikace“ (nebo „zařízení“) nebo zkráceně SIF. To představilo schopnost reagovat pouze na určitý vzor pulzů z dotazovacího zařízení a reagovat s podobně vlastní sadou pulzů. To nepříteli velmi ztížilo spuštění IFF bez znalosti správného kódu.[23]

Skutečnost, že Sovětský svaz byl zásoben 500 jednotkami Mark III, byla pro plánovače amerického námořnictva vážným problémem. Předpokládalo se, že Sověti tyto jednotky během roku využijí Korejská válka, a to vyvolalo obavy, že letadlová loď se může stát, že bude napaden skupinou letadel zobrazujících správné odpovědi IFF. V květnu 1951 americké letectvo Dálného východu nařídilo svým jednotkám, aby nepřijímaly, že letadlo zobrazující Mark III je přátelské.[27]

Do této doby již USA začaly přecházet na Marka X, i když to způsobilo stejný zmatek jako přechod na Marka III. Britské lodě a lodě Commonwealthu ještě tuto přeměnu nezačaly. Výsledkem byl přátelský požární incident 23. června 1950, kdy HMSJelen zahájil palbu na dva Mustangy P-51 když byly poblíž shozeny bomby. V červenci 1951 Scott-Moncrieff uvedl, že „identifikace byla jedním z neuspokojivých rysů této války“ a v srpnu bylo přijato rozhodnutí zacházet se všemi letadly jako s přátelskými, aby se zabránilo incidentům přátelské palby.[28]

Reference

Citace

  1. ^ AP1093D, Kapitola 6, odstavec 4.
  2. ^ Shayler 2016, str. 279.
  3. ^ AP1093D, Kapitola 6, odstavec 6.
  4. ^ AP1093C, bod 158.
  5. ^ AP1093D, Kapitola 6, odstavec 11.
  6. ^ A b Bowden 1985, str. 435.
  7. ^ AP1093D, Kapitola 6, body 6-10.
  8. ^ A b Howse 1993, str. 173.
  9. ^ Bowden 1985, str. 434.
  10. ^ A b Shayler 2016, str. 281.
  11. ^ A b AP1093D, Kapitola 6, odstavec 12.
  12. ^ A b C d E F G Bowden 1985, str. 436.
  13. ^ Howse 1993, str. 175.
  14. ^ AP1093C 165, 167.
  15. ^ AP1093C, bod 166.
  16. ^ AP1093D, Kapitola 6, bod 21.
  17. ^ AP1093D, Kapitola 6, odstavec 22.
  18. ^ AP1093D, Kapitola 6, bod 29.
  19. ^ Brown 1991, s. 70.
  20. ^ Brown 1991, str. 72-73.
  21. ^ Nebeker 2009.
  22. ^ A b C Proc 2017.
  23. ^ A b Mullis 2004, str. 55.
  24. ^ Brown 1999, str. 132.
  25. ^ Mark IV byl možná používán pouze ve Velké Británii.
  26. ^ A b Bowden 1985, str. 437.
  27. ^ Hallion, Richard (2011). Námořní letecká válka v Koreji. University of Alabama Press. str. 76. ISBN  9780817356583.
  28. ^ Paget, Steven (2017). Dynamika koalice Námořní válka: Zvláštní vztahy na moři. Routledge. ISBN  9781317014942.

Bibliografie