Grön satinradar

Green Satin , även känd som ARI 5851 , var ett Doppler-radarsystem utvecklat av Royal Air Force som ett flygnavigeringshjälpmedel . Systemet gav direkta mått på avdriftens hastighet och riktning och möjliggjorde därigenom noggrann beräkning av vindarna i luften. Dessa värden matades sedan in i navigations- och bombningssystemet .

Den specificerades ursprungligen 1949 som OR.3015 för den engelska Electric Canberra bombplanen. De första exemplen anlände 1953, och det var snart driftsklar. Den användes senare på V-bombplansflottan . Den förblev i användning på V-bombplanen fram till Avro Vulcans 1969 då den ersattes av Decca 73. Handley Page Victors kan ha använt den tills de lämnade tjänsten 1993.

Namnet kommer från en era då försörjningsministeriet använde slumpmässiga kombinationer av färger och kodord för att förhindra att deras kodnamn var för bokstavliga. En version känd som Blue Silk med lägre topphastighetsgränser användes i vissa märken av Canberra och Royal Navy flygplan.

Bakgrund

Inom flygnavigering finns sex värden av intresse; flyghastighet, kurs (kompassvinkeln näsan pekar), markhastighet, kurs (kompassvinkeln för den faktiska rörelsen), vindhastighet och vindriktning. Med hjälp av vilka fyra av dessa värden som helst och grundläggande vektoraddition kan de andra värdena bestämmas genom vindtriangeln . När den väl har bestämts kan flygplanets bana exakt beräknas med hjälp av dödräkning i jämförelse med en ursprunglig fast punkt.

Flyghastighet och kurs kan mätas med en rimlig grad av noggrannhet med hjälp av ombordmätningar, nämligen flyghastighetsindikatorn och gyrokompassen . Eftersom flygplanet flyger inom luftmassan är det inte möjligt att direkt mäta vindvärden, så deras bestämning måste utföras med hänvisning till någon extern åtgärd. Under större delen av flygnavigeringens historia åstadkoms detta genom en omvänd dödräkningsprocess , där man tog tiden för passage av objekt på marken för att mäta markhastigheten, och antingen uppskattade driften eller mätte den med enkla optiska instrument som driftmätaren . Båda är till sin natur felaktiga, och den amerikanska flottan antyder att sådana åtgärder är korrekta till endast 10 %.

Green Satin gav exakta och omedelbara mätningar av den verkliga markhastigheten och driftvinkeln. I kombination med flyghastigheten och kursen reducerades flygnavigeringens komplexitet avsevärt. Men noggrann dödräkning kräver också en exakt original "fix" från vilken framtida rörelser bestäms. I praktiken Gee användas för att fixa efter att flygplanet nått kryssningshöjd och hastighet, och skulle användas för att finjustera navigeringen tills den passerade utanför Gee-räckvidden, kanske 300 till 450 nautiska mil.

Utveckling

Green Satin startade sitt liv i Operational Requirement (OR) 3015 1949. Detta krävde en anordning för att ge ett noggrant mått på ett flygplans markhastighet till inom 0,2 procent medan den flyger i vilken hastighet som helst mellan 100 och 700 knop på alla höjder upp till 60 000 fötter. Den var också tvungen att mäta driftvinkeln upp till 20 grader på vardera sidan av kursen, med en noggrannhet på mindre än 0,1 grad. Den var tvungen att göra dessa mätningar över land eller vatten, i alla väder.

Lösningen för att mäta markhastigheten var redan väl förstått vid den tiden, med hjälp av ett Doppler-radarsystem för att jämföra den returnerade frekvensen för två eller flera signaler. Green Satin använde fyra sådana signaler för att bestämma både markhastighet och driftvinkel, som sändes ut samtidigt av en enda korsformad antenn med fyra matningar. I sitt neutrala läge, vänd framåt, sände en uppsättning antenner ut två signaler riktade något framåt och akterut, och den andra något mot babords och styrbords sida. Varje par av signaler sändes till en separat frekvenskomparator , där utgången var skillnaden i frekvenser som representeras av en spänning .

Tänk på ett flygplan som flyger över marken utan vind. I det här fallet är hastigheten åt sidan noll, så babords och styrbords signaler kommer att återvända till flygplanet med samma frekvens. När den sänds genom deras komparator är utgången nollspänning, vilket indikerar ingen sidodrift. Tänk nu på fallet där flygplanet blåser åt höger. I detta fall kommer styrbordssignalen att skiftas uppåt i frekvens och babordssignalen nedåt. Rörelsens hastighet är inte av intresse, bara vinkeln. För att mäta vinkeln monterades hela antennuppsättningen på en motoriserad pivot och roterades fram och tillbaka tills utgången var noll igen.

När avdriftsvinkeln väl är uppmätt kommer antennen att peka direkt i avdriftens riktning. Eventuell skillnad i frekvens mellan de främre och akterutgående signalerna vid denna punkt är alltså ett mått på markhastigheten.

Green Satin var ett pulsat system, även om det inte var en puls-Doppler-radar i den typiska betydelsen. Pulser användes för att en enda antenn skulle kunna användas för både sändning och mottagning, inte för att mäta avstånd (eller i det här fallet höjd) genom pulstiming. Frekvenser jämfördes inom en enda puls (en monopulsradar ), så högfrekvensstabiliteten över längre multipulstider krävdes inte. Green Satin baserades alltså på en enkel kavitetsmagnetrongenerator , snarare än de mer frekvensstabila lösningarna som klystronen .

Elektroniken var inrymd i två trycksatta kapslar monterade på stora bakplan som inkluderade strömförsörjning och olika elektriska anslutningar. Dessa monterades ovanför kabinområdet på bakskottet på Canberra. Några av dessa bibehöll sin trycksättning årtionden efter att de tagits ur drift.

Data från Green Satin matades in i Navigation and Bombing System (NBS), en mekanisk dator som beräknade den aktuella platsen för flygplanet genom den ständiga dödräkningen av ingångarna. De flesta av dessa ingångar matades automatiskt från olika flygplansinstrument, men Green Satin-data matades normalt in manuellt. Utdata från NBS var den beräknade latitud och longitud baserat enbart på flyghastighet och kurs, värdena från Green Satin adderades sedan till dessa för att producera de slutliga utdata i navigationsdatorn. Dessa utgångar drev också korrigeringskretsar i H2S Mk. IX bombradar och Mark XIV bombsikte för att justera de förutspådda bombbanorna.

Testning

För att bestämma den operativa noggrannheten hos Green Satin, genomfördes en lång serie testflygningar över land och vatten från en tidig Canberra. Men för dessa tester visade sig G4B-gyrokompassen alldeles för felaktig eftersom den krävde konstant korrigering för drift. Och medan Gee var tillräckligt noggrann för ändamålet, krävde operatören långa manuella beräkningar för att fixa det. Testprogrammet krävde ytterligare utrustning för att lösa båda dessa problem.

Exakt kursinformation tillhandahölls av Azimuth Datum Instrument (ADI), en stjärnspårare monterad på ett periskop så att den projicerade sin display på en platta framför navigatorn. Med hjälp av vinkelmätningar liknande de som tas med en sextant kunde flygplanets kurs bestämmas exakt. För initiala positionsfixar ersattes Gee med Decca Navigator System (Mark 6), som direkt matar ut mätningar på tre urtavlor.

Genom att lokalisera både ADI- och Decca-utgången på navigationskonsolen, tillsammans med Green Satin-utgångarna, kunde en filmkamera spela in allt i realtid för senare dataanalys på marken. Detta bestod av att ta en ögonblicksbild av inställningarna var sjätte sekund och sedan beräkna medelvärdet för instrumentpositionerna. Tester visade att noggrannheten för Green Satin över land i rak och plan flygning var mindre än ±0,1 % av flygsträckan och mindre än ±0,1 grad i drift.

I användning

Green Satin användes från början med ett enkelt displaysystem med två stora rattar som presenterade verklig markhastighet i knop till vänster och driftvinkel till höger. Utdata från detta system skickades vanligtvis, tillsammans med G4-kompassens utdata, till Mark 4 Ground Position Indicator (GPI). GPI:n var en enkel mekanisk dator som integrerade ingångarna för att producera en offset från en av användaren tillhandahållen initial plats (tagen från Gee, till exempel), och presenterade detta som antingen latitud och longitud eller rutnätsreferensnummer på två vägmätareliknande displayer .

Green Satin utrustade ursprungligen Canberra-styrkan, men användes snart på de flesta större RAF-flygplan. Problem med att låsa sig till en lugn havsyta gjorde att Deccas navigationsutrustning måste användas istället under Grapple- bombens sikte från Valiant -flygplan.

Andra applikationer

Green Satin användes också i kombination med ett andra radarsystem vid namn Red Setter för att producera ett luftburet radarsystem ( SLAR). Denna använde antennen och elektroniken från en H2S Mark IXA , men stängde av skanningsmotorn så att den normalt pekade mot ena sidan av flygplanet. Driftvinkeln från Green Satin matades in i motorn för att göra mindre justeringar för att hålla antennen inriktad i rät vinkel mot flygplanets markspår, oberoende av kursen.

CRT-skärmen som användes av den normala H2S var utrustad med ett filmsystem med en motoriserad upptagningsrulle. Motorn var kopplad till markhastighetsutgången på Green Satin, så den ritade filmen över skärmens framsida med en inställd hastighet oberoende av flyghastigheten. Med avsökningsmotorn avstängd var displayen på CRT en enda linje, modulerad i ljusstyrka av returer på olika avstånd från flygplanet. Detta exponerade filmen och producerade en 2D-bild av landet på ena sidan av flygplanet.

Filmen drogs genom ett snabbt framkallningssystem producerat av Kelvin Hughes , som gjorde liknande system för en mängd olika ändamål. Filmen var bearbetad och klar för visning efter en kort fördröjning.

Se även

• AN/APN-89, USA:s motsvarighet till Green Satin.

Anteckningar

Bibliografi

• Pannu, Anandeep. "Canberra: Photo Reconnaissance Marks PR.57 och PR.67" . Arkiverad från originalet 2013-05-10 . Hämtad 2012-05-17 .
• Furner, Jack (1997). "Kapitel 9: Utvecklingen i början av 1950-talet" (PDF) . Historia om flygnavigering i RAF . s. 92–97.
• Lambert, Malcolm (mars 2005). "Canberra PR.3 WF922 på Midland Aviation Museum" . Midland Aviation Museum .
•   Lovell, Bernard (1991). Echoes of War: The Story of H2S Radar . CRC Tryck. ISBN 9780852743171 .