IFF Mark III

Antena IFF Mark III rozciąga się w dół na spodzie skrzydła tego Spitfire Mk IXE, tuż na lewo od członka załogi siedzącego na górze. Pionowa orientacja anteny Mark III sprawiła, że ​​była ona dookólna, co stanowi duży postęp w stosunku do poprzednich wersji, które wykorzystywały anteny poziome.

IFF Mark III , znany również jako ARI.5025 w Wielkiej Brytanii lub SCR.595 w USA, był standardowym systemem identyfikacji przyjaciela lub wroga (IFF) sił alianckich od 1943 r. Do długo po zakończeniu II wojny światowej . Był szeroko stosowany w samolotach, statkach i łodziach podwodnych, a także w różnych adaptacjach do celów drugorzędnych, takich jak poszukiwania i ratownictwo . W czasie wojny do Związku Radzieckiego dostarczono również 500 sztuk .

Mark III zastąpił wcześniejszy Mark II , który służył od 1940 roku. Mark II miał antenę, która odbierała sygnały z systemów radarowych , wzmacniała je i zwracała. Spowodowało to, że kropka na wyświetlaczu radaru powiększyła się, wskazując na przyjazny samolot. Ponieważ liczba systemów radarowych na różnych częstotliwościach rosła w okresie międzywojennym, liczba modeli Mark II musiała robić to samo. Samoloty nigdy nie mogły być pewne, że ich IFF zareaguje na radary, nad którymi przelatywały.

Freddie Williams zasugerował użycie jednej oddzielnej częstotliwości dla IFF już w 1940 roku, ale w tamtym czasie problem nie stał się poważny. Wprowadzenie mikrofalowych opartych na magnetronie wnękowym było głównym impulsem do przyjęcia tego rozwiązania, ponieważ Mark II nie mógł być łatwo przystosowany do reagowania na te częstotliwości. W 1942 roku nowe pasmo częstotliwości, między 157 a 187 MHz, tuż poniżej większości VHF radary, został wybrany do tej roli. Jedynym minusem tego projektu jest to, że sam radar nie zapewniał już sygnału wyzwalającego dla transpondera, więc na stacjach radarowych potrzebny był oddzielny nadajnik i odbiornik.

Mark III zaczął zastępować Mark II w 1942 i 1943 roku, po dość długim okresie przestawiania. Był również używany jako podstawa dla kilku innych systemów transponderów, takich jak Walter i Rebecca/Eureka , które umożliwiały odpowiednio wyposażonym statkom powietrznym lądowanie w miejscach naziemnych. Znalazły one zastosowanie do zrzucania spadochroniarzy i zaopatrzenia w Europie, lokalizowania zestrzelonych samolotów i innych zadań. Przetestowano kilka nowszych projektów IFF, ale żaden z nich nie oferował wystarczającej przewagi, aby uzasadnić przejście. Mark III został zastąpiony przez IFF Mark X przez dłuższy czas, począwszy od 1952 roku.

Historia

IFF Mark I i II

Mapa systemu Chain Home w 1939 roku

IFF Mark I był pierwszym systemem IFF, który został użyty eksperymentalnie, z niewielką liczbą jednostek zainstalowanych w 1939 roku. Mark I był prostym systemem, który nasłuchiwał sygnałów w paśmie 5 metrów używanym przez radary Chain Home i odpowiadał wysyłając krótki impuls na tej samej częstotliwości. Na stacji Chain Home sygnał ten byłby odbierany nieco po odbiciu własnego sygnału nadawanego przez stację i był mocniejszy. W rezultacie samolot pojawił się na wyświetlaczu radaru powiększył się i rozciągnął. Ten sam sygnał zostałby wygenerowany, gdyby radar śledził grupę celów w szyku, więc transponder miał również zmotoryzowany przełącznik, który włączał i wyłączał sygnał, powodując oscylację sygnału na wyświetlaczu Chain Home. Mark I był używany tylko eksperymentalnie, w sumie wykonano około 50 zestawów.

Problem z Mark I polegał na tym, że działał tylko na częstotliwości 23 MHz Chain Home. Do 1939 roku wprowadzono już kilka innych radarów, które działały na różnych częstotliwościach, w szczególności 75 MHz używany przez GL Mk. I radar i 43 MHz używane przez radar Typ 79 Royal Navy . Aby temu zaradzić, rozwój IFF Mark II rozpoczął się w październiku 1939 r., A pierwsze jednostki były dostępne na początku 1940 r. Wykorzystywał on złożony system mechaniczny do wybierania spośród kilku oddzielnych tunerów radiowych i przeszukiwania pasma częstotliwości każdego z nich, zapewniając, że usłyszy sygnał radarowy z dowolnego systemu będącego w eksploatacji w pewnym momencie 10-sekundowego cyklu. Mark II był pierwszym systemem, który został wdrożony operacyjnie i był szeroko rozpowszechniony pod koniec 1940 roku.

IFF Mark III

Antena IFF jest widoczna pod kokpitem tego Hawker Typhoon .
Ten obraz pokazuje efekt włączenia IFF Mark III na radarze SCR-602. Górny obraz pokazuje sygnał, jaki zostałby odebrany bez IFF, a dolny pokazuje ujemny impuls, który powodują sygnały IFF.

Już podczas wdrażania Mark II było jasne, że liczba wprowadzanych radarów wkrótce będzie stanowić problem nawet dla tego systemu. W 1940 roku Freddie Williams zasugerował, że systemy IFF powinny pracować na własnym paśmie częstotliwości, zamiast próbować nasłuchiwać każdego możliwego radaru, który może się pojawić. Miałoby to również tę zaletę, że elektronika radiowa byłaby znacznie prostsza, eliminując złożony przełącznik mechaniczny i wiele tunerów. W tamtym czasie nie uważano tego za wystarczająco poważny problem, aby uzasadniać zmianę, i wkrótce pojawiło się mnóstwo różnych wersji Mark II obejmujących różne kombinacje radarów.

Po wprowadzeniu w 1941 r. magnetronu wnękowego pracującego w paśmie 3 GHz proces ten nie mógł być kontynuowany. Te częstotliwości wymagały zupełnie innej elektroniki do wykrywania i wzmacniania. W tym momencie sugestia Williamsa została po raz pierwszy potraktowana poważnie. Podczas opracowywania nowego Mark III w 1941 roku kierował nim Vivian Bowden . Konwersja Mark II do tej nowej koncepcji była prosta; po prostu usunęli cały istniejący tuner i zastąpili go znacznie prostszym, dostrojonym do jednego pasma. Wybrano pasmo od 157 do 187 MHz, przez które zmotoryzowany tuner przewijał się co dwie sekundy.

Sprawy nie były takie proste po stronie stacji radarowej. Ponieważ sam sygnał radarowy nie był już wyzwalaczem dla nadajnika-odbiornika IFF, należało dodać nowy nadajnik, znany w brytyjskiej terminologii jako interrogator . Aby zapewnić synchronizację sygnałów z radarem, interrogator miał wejście wyzwalające, do którego podawana była niewielka ilość sygnału radarowego, dzięki czemu stacja naziemna wysyłała swój impuls zapytania w tym samym czasie, co główny sygnał radarowy. Transponder samolotu odebrał i ponownie wyemitował impuls zapytania. Sygnał ten został odebrany przez respondenta na stacji radarowej. Drugi nadajnik i odbiornik szybko dały początek nazwie „ radar wtórny ”, która pozostaje w użyciu do dziś.

Ta zmiana przyniosła również dwie dodatkowe korzyści. Sygnały radarowe były zwykle spolaryzowane poziomo , co poprawiało interakcję z powierzchnią ziemi lub morza. Oznaczało to jednak również, że antena samolotu powinna być idealnie ustawiona poziomo. Nie było to łatwe do ustawienia, na przykład w Supermarine Spitfire antena była rozciągnięta wzdłuż kadłuba w kierunku ogona i działała prawidłowo tylko wtedy, gdy samolot leciał mniej więcej prostopadle do radaru, więc antena była widoczna. Wraz z przejściem do oddzielnego nadajnika sygnał mógłby być zamiast tego spolaryzowany pionowo. Anteny Mark III były prostą ćwierćfalą jednobiegunowy wystający z dołu samolotu, który zapewniał doskonały odbiór dookólny, o ile samolot nie był odwrócony.

Inną zaletą było to, że impuls zwrotny nie musiał już być krótki ani pojedynczy. W przypadku Mark II sygnały IFF były wyświetlane na tym samym wyświetlaczu, co sygnały radarowe, więc jeśli IFF zwracał zbyt wiele z tych sygnałów lub te, które były zbyt długie, mógł ukrywać punkciki na wyświetlaczu przed innymi samolotami. W Mark III sygnał był odbierany osobno i nie musiał być wysyłany do tego samego wyświetlacza. lampie katodowej radaru . Rezultatem był normalny wyświetlacz radaru na górnej (lub dolnej) połowie ekranu i drugi podobny wyświetlacz poniżej (lub powyżej) z tylko sygnałami IFF. Pozwoliło to Markowi III na wysyłanie dłuższych impulsów, ponieważ nie zachodziły one już na odbicia samolotu, które znajdowały się powyżej osi. Dzięki temu sygnały były zarówno łatwiejsze do zobaczenia, jak i umożliwiały ich modyfikację w celu identyfikacji poszczególnych samolotów lub zapewnienia bezpieczeństwa.

Innym problemem, który zaobserwowano w Mark II wraz ze wzrostem liczby używanych zestawów radarowych, było to, że liczba odbieranych sygnałów zapytania zaczęła ograniczać zdolność transpondera do odpowiedzi. Powiązany problem utrudniał śledzenie odległych celów; w przypadku, gdy dwa samoloty były przesłuchiwane przez jeden radar, ich odpowiedzi nie nakładałyby się, ponieważ bardziej oddalony samolot nie został wyzwolony, dopóki sygnał nie dotarł do niego w późniejszym czasie. Jeśli jednak bliższy samolot był przesłuchiwany przez więcej niż jeden radar, jego reakcje na te inne radary mogą wystąpić w tym samym czasie, co reakcja drugiego statku powietrznego na pierwszy, maskując go. Mark III rozwiązał oba te problemy. Pierwszy został zaadresowany przez dodanie opóźnienia, dzięki czemu transponder odpowiedział dopiero po odebraniu 4, 5 lub 6 impulsów. Drugi był nieco bardziej złożony; wraz ze wzrostem częstotliwości zapytań Mark III zaczął obniżać sygnał wyjściowy, tak że bardziej odległe sygnały samolotu nie były maskowane.

Nowy projekt obejmował również szereg ulepszeń szczegółów, w szczególności nowe zasilanie transpondera. Pozwoliło to załogom na dostosowanie siły sygnału zwrotnego, gdy samolot znajdował się na ziemi (lub na pokładzie lotniskowca ) i żadne regulacje nie były potrzebne w locie. To znacznie poprawiło niezawodność systemu.

Czynny

Bristol Beaufighter NF Mk II

Wkrótce po tym, jak Bowden przejął prace nad Mark III, został wezwany przez naczelnego dowódcę dowództwa myśliwców, Hugh Dowdinga . stwierdził Dowding

Cóż, w ostatnią sobotę wieczorem bombowiec Stirling wrócił z nalotu na Zagłębie Ruhry. Zaginął i uznano, że jest wrogi. Dwa Beaufightery poszły go przechwycić. Jeden z nich zestrzelił go, a potem sam został zestrzelony przez drugiego Beaufightera. Dwa samoloty i tuzin ofiar śmiertelnych! Co zamierzasz z tym zrobić?

Odpowiedzieli, pracując dzień i noc, aż system został ukończony, który został „szybko wprowadzony” i wszedł do produkcji w Ferranti w Manchesterze. W Pembrokeshire przeprowadzono dużą próbę z transponderami zainstalowanymi we wszystkich rodzajach samolotów. Ta udana demonstracja była jednym z powodów, dla których Siły Powietrzne Armii Stanów Zjednoczonych wybrały Mark III do swoich własnych samolotów, zamiast własnych projektów, które były nieco bardziej wyrafinowane. Doprowadziło to do ogromnych wysiłków produkcyjnych w Stanach Zjednoczonych, gdzie Bowden został wysłany, aby pomóc w rozpoczęciu pracy. W pewnym momencie Hazeltine Corporation budował więcej jednostek IFF niż wszystkie inne radary w USA razem wzięte.

IFF działa tylko wtedy, gdy pytany samolot go przewozi; sprawia to, że przejście z jednego IFF na inny jest trudną sprawą, ponieważ musi być przeprowadzane na zasadzie „wszystko albo nic” w dowolnym obszarze działań. Było to prawie niemożliwe do zorganizowania i doprowadziło do wielkiego zamieszania. Na przykład podczas operacji Avalanche we wrześniu 1943 r. Krążownik przeciwlotniczy HMS Delhi poinformował, że przez miesiąc przesłuchiwał Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN i Mark III, a także wiele przyjaznych samolotów który w ogóle nie wyświetlał IFF. Mark III był nadal uważany za kwalifikowany sukces w tamtej epoce.

Jedną z nielicznych modyfikacji podstawowego Mark III był Mark IIIG, znany również jako ARI.5131 w Wielkiej Brytanii lub SCR-695 w USA. Łączyło to normalny transponder Mark III z drugim dostrojonym do częstotliwości nowszych radarów kontroli naziemnej, zwłaszcza AMES Type 7 przy 209 MHz. Zmotoryzowany przełącznik został użyty do włączenia drugiej częstotliwości na 1 5 sekundy, raz na sekundę. Dało to sygnał podobny do sygnału z oryginalnego Mark I, ale ponieważ Type 7 używał wskaźnika położenia planu wyświetlaczu, rezultatem była seria małych punkcików po obu stronach docelowego zwrotu. To było znane jako „korona cierniowa”. Wydaje się, że kolejna wersja, Mark IIIQ lub ARI.5640, nie została wdrożona.

Użycie latarni

James Rennie Whitehead użył elektroniki Mark III do wyprodukowania radiolatarni, które reagowały na częstotliwości 176 MHz ASV Mk. radar II . Zostały one umieszczone w bazach morskich i Fleet Air Arm , umożliwiając samolotom używanie radarów przeciw okrętom jako systemów nawigacji dalekiego zasięgu. Ponieważ reagowały tylko na jedną częstotliwość, bardziej przypominały oryginalny Mark I w sensie technicznym, ale wykorzystywały elementy wewnętrzne Mark III, aby uzyskać wszystkie zalety nowszej elektroniki i możliwości produkcyjnych. Gdy system ostrzegania o zbliżającym się ślepo (BABS) został wprowadzony na 173,5 MHz, latarnie ASV musiały przejść na 177 MHz. Podobny system dla lotnisk RAF został szybko przyjęty przez nocne myśliwce , operujące na 212 MHz AI Mark IV, które posiadały.

Aby skorzystać z systemu, samolot najpierw leciałby w przybliżonym kierunku lotniska, aby ich sygnały radarowe trafiały w transponder. Transponder odpowiadałby następnie na impulsy radaru myśliwca, dostarczając potężny sygnał, który można było odbierać z odległości nawet 100 mil (160 km). Sygnał był odbierany przez dwie anteny, które były skierowane nieco w lewo lub w prawo od kierunku lotu, a porównując długość powstałych punkcików na wyświetlaczu radaru, operator mógł powiedzieć pilotowi, w którym kierunku skręcić, aby skierować nos bezpośrednio na To.

Robert Hanbury Brown użył zasilanej bateryjnie wersji tego samego sprzętu podczas demonstracji dla Dowództwa Współpracy Armii RAF . Powiedział im, aby ukryli transponder w dowolnym miejscu w promieniu 15 mil (24 km) od ich kwatery głównej w Bracknell . Nie tylko ich RAF Bristol Blenheim z łatwością go znalazł, ale także przyciągnął uwagę nocnego myśliwca które właśnie przeleciały w okolicy i zobaczyły dziwny powrót na ich wyświetlaczu. Kiedy obserwatorzy Dowództwa Współpracy skarżyli się, że to ustawienie, ich Blenheim powtórzył sztuczkę po raz drugi po przesunięciu transpondera.

Dalszy rozwój tej podstawowej koncepcji doprowadził do powstania transponującego systemu radarowego Rebecca/Eureka . Jedyną poważną zmianą w stosunku do pierwotnej koncepcji radiolatarni było reagowanie na drugiej częstotliwości, aby uniknąć hałasu wytwarzanego przez oryginalny sygnał radarowy odbijający się od ziemi. Wymagało to podobnej zmiany w radarze, aby otrzymać tę drugą częstotliwość. Transpondery, znane jako Eureka, zostały zrzucone grupom ruchu oporu w okupowanej Europie, umożliwiając im dokładne kierowanie samolotami wyposażonymi w Rebekę, zrzucającymi zapasy i agentów. Ponieważ system nie nadawał żadnych sygnałów, dopóki samolot nie włączył radaru, a potem tylko przez kilka minut podczas zrzutu, były one bardzo bezpieczne, ponieważ niemieccy radiooperatorzy nie mieli zbyt wiele czasu na użycie radionamiernik na sygnałach.

Podobny system został wprowadzony w 1943 roku jako „Walter”. Była to mała wersja systemu ostrzegawczego, który był przenoszony na pokładach tratw ratunkowych samolotów i aktywowany, jeśli zostały zepchnięte na wodę. Umożliwiło to poszukiwawczo-ratowniczym namierzenie zestrzelonego samolotu z bardzo dużej odległości. W praktyce okazały się one przydatne, ale zmienne; system musiał być mały i lekki, przez co jego wydajność była daleka od ideału.

Mniej więcej w tym samym czasie naziemne radiolatarnie naprowadzające zostały umieszczone w samolotach Dowództwa Wybrzeża operujących w rejonie Morza Śródziemnego . Instalacje te były znane jako „Kogut”. Latające patrole samolotów nie atakowałyby celów bezpośrednio, ale zamiast tego włączały swojego Koguta i podążały za celem. To spowodowało, że na wszystkich ASV Mark II drugiego samolotu pojawił się blip , którego następnie użyli do znalezienia wskazanego obszaru. Te IIF Mark IIIG (R) (dla Rooster) pozwoliły samolotowi na masowe zbieżność .

IFF Mark IV i V

Chociaż bardzo udany, Mark III miał własne problemy. Najważniejszym z nich było to, że reagował na każdy sygnał w szerokim zakresie częstotliwości około 180 MHz. Wróg, który o tym wiedział, mógł wysyłać losowe sygnały na tym paśmie i odbierać sygnały o pozycji dowolnego samolotu z transponderem Mark III. Mniej ważnym problemem było to, że wraz z poprawą elektroniki stało się możliwe przejście na wyższe częstotliwości w UHF , co pozwoliło na zastosowanie mniejszych anten, a tym samym mniejszy opór samolotu.

Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych (NRL) pracowało już nad urządzeniami podobnymi do IFF, zanim zostało wprowadzone do Mark II. Ich system wykorzystywał oddzielne częstotliwości 470 MHz ze stacji naziemnej i 493,5 MHz do odpowiedzi z samolotu. To rozdzielenie częstotliwości oznaczało, że trzeba było używać oddzielnych nadajników i odbiorników, co czyniło zestawy bardziej złożonymi, ale miało tę znaczącą zaletę, że odpowiedź z jednego samolotu nie mogła uruchomić jednostek IFF w pobliskim samolocie.

Gdy Mark II i Mark III weszły do ​​​​służby, projektowi NRL nadano nazwę Mark IV. Wybrana częstotliwość była zbliżona do częstotliwości używanych przez niemiecki radar z Würzburga . Istniały obawy, że Würzburg może uruchomić Mark IV i wywołać odpowiedź na ich wyświetlaczu, natychmiast ujawniając obecność systemu i jego częstotliwości robocze. Z tego powodu Mark IV był trzymany w rezerwie na wypadek naruszenia Mark III. Stało się to bardzo późno w czasie wojny, ale za późno, by być powodem do niepokoju. jakiś Mk. IV były używane na Pacyfiku podczas II wojny światowej, ale nigdy nie były używane w Europie.

Bowden pozostał w USA, dołączając do grupy NRL w 1942 roku, aby rozpocząć prace nad udoskonalonym Mark V, znanym później jako United Nations Beacon lub UNB. To przeniosło się do jeszcze wyższych częstotliwości między 950 a 1150 MHz, dzieląc to pasmo na dwanaście dyskretnych „kanałów”. Pozwoliło to operatorom naziemnym na poinstruowanie samolotu, aby zmienił transponder na określony kanał, aby mieć pewność, że odbiera sygnały od swojego przesłuchującego, a nie od wrogiego nadawcy. System zawierał również wiele innych odmian sygnału zwrotnego, co pozwoliło operatorom naziemnym ustawić kod dzienny, a następnie zignorować sygnały, które nie odpowiedziały właściwym kodem.

W tym czasie Kontrolerem Badań i Rozwoju Marynarki Wojennej był admirał Ernest King , który rozwój UNB nadał najwyższy możliwy narodowy priorytet. Aby pomieścić zespół programistów, ogromny zespół roboczy, pracujący 24 godziny na dobę, wzniósł nowy budynek o powierzchni 60 000 stóp kwadratowych (5600 m 2 ). W przeciwieństwie do rozwoju Mark III, który miał kilkudziesięcioosobowy zespół, zespół UNB był ponad dziesięciokrotnie większy. Pierwsze systemy były dostępne w sierpniu 1944 roku, ale koniec wojny w 1945 roku zakończył poważny wysiłek. Testy kontynuowano i zakończono w 1948 roku.

Zastąpienie przez Marka X

III został ostatecznie zastąpiony na początku lat pięćdziesiątych przez IFF Mark X. To przeniosło się na jeszcze wyższe częstotliwości, 1030 MHz do przesłuchań i 1090 MHz do odpowiedzi. Użycie oddzielnych częstotliwości pomogło zredukować przesłuchy między elektroniką. Późniejsze wersje zawierały „Selective Identification Feature” (lub „Facility”), w skrócie SIF. Wprowadziło to możliwość reagowania tylko na określony wzór impulsów z przesłuchującego i reagowania podobnie niestandardowym zestawem impulsów. To bardzo utrudniało wrogowi uruchomienie IFF bez znajomości odpowiedniego kodu.

Fakt, że Związek Radziecki otrzymał 500 jednostek Mark III, był poważnym problemem dla planistów Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Zakładano, że Sowieci użyją tych jednostek podczas wojny koreańskiej , co wywołało obawy, że lotniskowiec może zostać zaatakowany przez grupę samolotów wykazujących prawidłowe reakcje IFF. W maju 1951 roku Siły Powietrzne Dalekiego Wschodu Stanów Zjednoczonych nakazały swoim jednostkom, aby nie zakładały, że samolot z oznaczeniem Mark III jest przyjazny.

W tym czasie Stany Zjednoczone zaczęły już przechodzić na Mark X, chociaż spowodowało to tyle samo zamieszania, co przejście na Mark III. Okręty brytyjskie i Wspólnoty Narodów nie rozpoczęły jeszcze tej konwersji. Rezultatem był incydent z przyjaznym pożarem 23 czerwca 1950 r., Kiedy HMS Hart otworzył ogień do dwóch P-51 Mustangów , gdy w pobliżu zrzucono bomby. W lipcu 1951 roku Scott-Moncrieff stwierdził, że „identyfikacja była jedną z bardziej niezadowalających cech tej wojny”, aw sierpniu podjęto decyzję o traktowaniu wszystkich samolotów jako przyjaznych, aby uniknąć incydentów z udziałem sojuszników.

Cytaty

Bibliografia