AIマークIVレーダー

AI Mk. IV
グループキャプテン「パディ」グリーンは、確認された撃墜数 11 機のうち、ほとんどをこの Mk. IV 搭載のボーファイターで達成しました。
原産国英国
紹介された1940 （1940年）
タイプ航空機迎撃
頻度193 MHz（VHF）
PRF750pps
ビーム幅約175度
パルス幅2.8μs
範囲400～18,000フィート（120～5,490メートル）
精度5度
力10kW
その他の名前ARI 5003、SCR-540

迎撃レーダー Mark IV（AI Mk. IV）は、アメリカ合衆国でSCR-540としても製造され、世界初の実用空対空レーダーシステムでした。初期のMk. IIIユニットは1940年7月に改造されたブリストル・ブレニム軽爆撃機に搭載され、最終型のMk. IVは1941年初頭までにブリストル・ボーファイター重戦闘機に広く搭載されました。ボーファイターにおいて、Mk. IVは1940年後半から1941年初頭にかけてドイツ空軍が実施した夜間爆撃作戦「ブリッツ」の終結に大きく貢献したと言えるでしょう。

初期の開発は、1936年にヘンリー・ティザードが夜間戦闘に関するメモを書いたことがきっかけとなった。このメモはレーダー研究責任者のロバート・ワトソン＝ワットに送られ、ワットは物理学者のエドワード・ジョージ「タフィー」ボーエンが空中迎撃の問題を研究するチームを結成することに同意した。チームは同年後半にテストベッドシステムを飛行させたが、緊急移転、3つの生産設計の放棄、そしてボーエンとワットの後任であるアルバート・ロウとの関係悪化により、開発は4年間遅延した。最終的に、システムがようやく成熟し始めた矢先に、ボーエンはチームから追放された。

Mk. IVシリーズは、約193 メガヘルツ（MHz）の周波数で動作し、波長は1.5メートルで、大型航空機に対して最大20,000フィート（3.8マイル、6.1キロメートル）の探知距離を提供しました。航空機の高度に応じて増加する最大距離と、パイロットが目標を視認できるのがやっとという最小距離など、多くの運用上の制約がありました。パイロットのために2つのブラウン管（CRT）の表示を解読するために、レーダー操作員には相当の技能が要求されました。乗組員の熟練度が向上し、迎撃任務専用の新しい地上設置型レーダーシステムが導入されて初めて、迎撃率は上昇し始めました。1941年の春、ロンドン大空襲の真っ最中、迎撃率は毎月ほぼ倍増しました。

Mk. IVは実戦投入されたのはごく短期間であった。1940年にキャビティ・マグネトロンが導入されたことで、マイクロ波レーダーが急速に進歩し、精度が大幅に向上し、低高度でも有効性を発揮するようになった。試作機Mk. VIIは1941年末にMk. IVに取って代わり始め、 1943年までにAI Mk. VIIIの登場によりMk. IVはほぼ二次的な任務へと追いやられた。Mk. IVの受信機は元々テレビ受信機であったが、戦争中を通して ASV Mk. IIレーダー、Chain Home Low、AMES Type 7 、そしてその他多くのレーダーシステムの基盤として用いられた。

発達

創世記

1935年後半、ロバート・ワットはイングランド東海岸のサフォーク州ボージー・マナーで、当時は距離方向探知（RDF）と呼ばれていたシステムの開発に成功し、40マイル（64km）以上の距離にある大型航空機を探知できるシステムを構築した。[2] 10月9日、ワットは、イギリス諸島全体に早期警戒を 提供するために、イングランド東海岸とスコットランドに約20マイル（32km）間隔で走るレーダーステーションのチェーンを建設することを要求する覚書を書いた。これはチェーンホーム（CH）として知られるようになり、すぐにレーダー自体も同じ名前で知られるようになった。開発は続けられ、1935年末までには範囲は80マイル（130km）以上に改善され、必要なステーションの数は減少した。[ 3 ]

1936年、ボージー基地の実験システムは、様々な模擬攻撃に対して試験され、同時にイギリス空軍ビギンヒル基地で行われた迎撃理論の広範な開発も行われました。その観察者の一人が、当初はイギリス空軍の研究責任者、後にイギリス空軍戦闘機司令部の司令官を務めたヒュー・ダウディングでした。ダウディングは、CHステーションから提供される情報が多すぎるため、オペレーターがパイロットに伝えるのに苦労し、パイロットもそれを理解するのに苦労していることに気づきました。彼はこの問題に対処するため、今日ダウディングシステムとして知られるシステムを開発しました。[ 4 ]

ダウディングシステムは、CH局、王立観測隊（ROC）、簡易無線方向探知機（RDF）からの情報を民間の電話網を使って中央室に転送し、そこで報告が大きな地図上にプロットされていた。この情報は4つの地域航空群司令部に電話で伝えられ、司令部はそれぞれの作戦地域をカバーする地図を再作成した。これらの地図の詳細は、1つまたは2つの主要空軍基地をカバーする各航空群のセクターに送信され、そこから無線でパイロットに届けられた。このプロセスには時間がかかり、その間に標的の航空機は移動していた。CHシステムの精度はせいぜい1 km程度だったため、[ 5 ]その後の報告は分散し、約5マイル（8.0 km）より正確に標的を配置することはできなかった。[ 6 ]これは昼間の迎撃には十分であり、パイロットは通常この範囲内で標的を発見していたであろう。[ 7 ]

夜間爆撃

防空科学調査委員会のヘンリー・ティザードは、CHシステムの開発を主導したが、CHがあまりにも効果的すぎるのではないかと懸念を抱くようになった。彼は、ドイツ空軍が甚大な損害を被り、昼間の攻撃を中止せざるを得なくなり、夜間爆撃に転じるだろうと予想した。[ 6 ]第一次世界大戦では、彼らの先駆者たちも同様のことをした。ロンドン防空軍管区は昼間の空襲を阻止することに成功し、夜間におけるドイツ爆撃機の迎撃は滑稽なほど効果がなかった。ティザードの懸念は予言的であったことが証明され、ボーエンはこれを「20世紀における技術予測の最も優れた例の一つ」と呼んだ。[ 6 ]

ティザードは、試験により観測員が夜間に航空機を視認できるのは約1,000フィート（300メートル）、最良の月明かりの下ではおそらく2,000フィート（610メートル）の範囲であり、ダウディングシステムでは提供できない精度であることを認識していた。[ 8 ] [ 6 ] [ 9 ]さらに問題となるのは、最良の条件下でなければ航空機を発見できない中華民国軍からの情報が失われることである。迎撃をレーダーで行う場合、最初の探知から航空機が海岸線のCHサイトを通過するまでの短時間で手配する必要がある。[ 6 ] [ 10 ]

ティザードは1936年4月27日、当時研究開発担当の空軍委員だったヒュー・ダウディングに宛てた手紙で自らの考えを伝えた。彼はそのコピーをワットにも送り、ワットはそれをバウジー・マナーの新しい研究基地に移転する研究員たちに転送した。[ 11 ]クラウン・アンド・キャッスル・パブでの会合で、ボーエンはワットに、航空機自体にレーダーを設置する可能性を研究するグループを結成する許可を求めた。[ 11 ] [ b ]これにより、CH基地は戦闘機を爆撃機の攻撃範囲に誘導するだけでよく、戦闘機は迎撃の残りの期間は自身のレーダーを使用できることになる。ワットは最終的に、CHと新システムの開発を支援するために必要な人員は確保できると確信し、1936年8月に空挺部隊はCHの研究から分離した。[ 12 ]

初期の取り組み

ボーエンの最初の 6.7 メートルのセットはレッド タワーからホワイト タワーに放送されました。両方とも、このバウズィー マナーの写真の左側に見えています。

ボーエンは、近隣のマートルシャム・ヒース空軍基地 の2人の技術者、フレッド・ローランドとNEロウと議論を重ね、航空機迎撃（AI）レーダーの開発に着手した。また、彼はベントレー・プライアリー空軍基地の戦闘機司令部本部を何度も訪れ、関心を示した者と夜間戦闘技術について議論した。[ 13 ]パイロットまたは観測員が操作できる航空機搭載レーダーの最初の基準は、以下の通りであった。

  • 重量は200ポンド（91kg）を超えないこと。
  • 設置スペースが8立方フィート（0.23 m 3）以下であること
  • 最大電力使用量は500W（ワット）であり、
  • 長さ1フィート（30cm）以下のアンテナ。[ 12 ]

ボーエンは新しいチームを率いて、当時RDF2と呼ばれていたシステムを構築した。当初のシステムは後にRDF1となった。[ 14 ]彼らは適切な受信システムを探し始め、すぐに幸運が訪れた。EMIがちょうどBBCの実験的なテレビ放送（6.7m波長（45MHz））用の受信機のプロトタイプを製作していたのだ。この受信機は、高さわずか3インチ（7.6cm）、長さ約18インチ（46cm）の筐体に7～8本の真空管（バルブ）[ c ]を搭載していた。CRTディスプレイと組み合わせたシステム全体の重量はわずか20ポンド（9.1kg）だった。ボーエンは後にこれを「それまでイギリスで達成されたものよりもはるかに優れたもの」と評した。[ 15 ]

受信機は1台しかなく、テストのために航空機間で移動させられました。必要な出力の送信機は携帯型では入手できませんでした。ボーエンは地上設置型の送信機を製作することで、この装置に慣れることにしました。送信機をボージーのレッドタワーに、受信機をホワイトタワーに設置したところ、40～50マイル（64～80km）離れた航空機を検知できることが分かりました。[ 16 ]

RDF 1.5

不格好なヘイフォードは、レーダーの歴史において 2 つの重要な先駆者という称号を保持している。それは、レーダーによって探知された最初の航空機であり、レーダー システムを搭載した最初の航空機であるということだ。

基本概念が実証された後、チームは受信機を搭載するのに適した航空機を探しました。マートルシャムはハンドレページ社製のヘイフォード爆撃機を提供しました。これは、ヘイフォードを標的としたCHの開発につながった、当初のダヴェントリー実験とは役割が逆転したものでした。この設計が選ばれた理由の一つは、ロールスロイス社製のケストレルエンジンが、遮蔽性の高い点火システムを備えており、電気ノイズが最小限に抑えられていたことです。[ 17 ]

ヘイフォード機に受信機を搭載するのは容易な作業ではなかった。標準的な半波長ダイポールアンテナでは、6.7メートルの波長を検知するために約3.5メートル（11フィート）の長さが必要だった。最終的に、ヘイフォード機の固定脚支柱の間にケーブルを配線することで解決策が見出された。機体の床面に並べられた一連の乾電池が受信機に電力を供給し、フォード車から取り出した点火コイルを介してCRTに高電圧を供給した。[ 18 ]

1936年秋、このシステムが初めて飛行を開始した際、設置が粗雑であったにもかかわらず、マートルシャムのサーキット内を飛行する航空機を8～10マイル（13～16km）離れた場所で即座に検知しました。その後のテストも同様に成功し、検知範囲は12マイル（19km）まで拡大されました。[ 19 ]

この頃、ワットは多数の航空機を投入して、ボードシーでCHシステムの大規模な試験を準備していた。ダウディングは戦闘機司令部の航空士官に昇進しており、その場に立ち会って監視していた。しかし、事態はうまくいかなかった。理由は不明だが、レーダーは接近する航空機を捕捉できず、迎撃の準備ができないほど接近した。ダウディングは爆撃機の兆候がないか画面を熱心に監視していたが、頭上を通過する爆撃機の音を聞いても、一機も見つけることができなかった。ボーエンは急いでレッドタワーでシステムのデモンストレーションを手配し、50マイル（80キロ）離れた場所で再編隊を組む航空機を捕捉することで、完全な惨事は免れた。[ 20 ]

当時RDF 1.5と呼ばれていたこのシステム[ d ]は、運用環境下で動作させるために多数の地上送信機を必要としました。さらに、良好な受信状態は、目標、迎撃機、送信機がほぼ一直線上にある場合にのみ得られました。これらの制限により、基本コンセプトは運用システムとしては機能しないと考えられ、すべての開発は、送信機と受信機の両方を迎撃機に搭載する設計へと移行しました[ 19 ] 。

ボウエンは後に、著書『Radar Days』の中でこの決定を嘆き、RDF 1.5 システムをフォローアップできなかったことに対する自分の気持ちを次のように記している。

今となっては、これが重大な過ちであったことは明らかです。…そもそも、この計画によって、開戦の2年も前に夜間に試験的な迎撃を実施できる暫定的な装置が得られたはずです。これにより、パイロットと観測員は夜間迎撃技術の訓練を受けることができたはずですが、実際には開戦宣言までその訓練を受けることはありませんでした。[ 19 ]

RDF 1.5（今日ではバイスタティックレーダーとして広く知られている）のコンセプトを復活させようとするもう一つの試みは、1940年3月にブリストル・ブレニムL6622型機 に改造されたセットを搭載したことである。このセットは、当時イギリス沿岸に数十基設置されていた新型チェーンホームロー送信機の送信に合わせて調整されていた。しかし、これらの実験は成功せず、探知範囲は約4マイル（6.4 km）にとどまり、このコンセプトは完全に放棄された。[ 21 ]

巨大なドングリ、より短い波長、そしてASV

K6260から見たアブロ アンソンK8758。K6260はレーダーユニットを搭載し、K8758は標的機として機能した。

1937年初頭、チームはウェスタン・エレクトリック社製の大型エイコーン型真空管316Aを数本入手した。これらは、波長1～10m（300～30MHz）の送信機を製作するのに適しており、連続出力約20Wの送信機を製作するのに適していた。パーシー・ヒバードは数百ワットのパルス出力を持つ送信機の試作機を製作し、1937年3月にヘイフォードに搭載した。[ 22 ]

テストでは、この送信機は空対空の役割にはほとんど適さず、比較的低出力のため探知範囲も短かった。しかし、皆が驚いたことに、バウジーの数マイル南にあるハーウィッチ港の埠頭とクレーンを容易に見つけることができた。船舶も現れたが、ヘイフォードは水上飛行を禁じられていたため、チームはこれを十分にテストすることができなかった。[ 23 ]この成功の後、ボーエンは2機のアブロ アンソン哨戒機、K6260とK8758を与えられ、5人のパイロットがマートルシャムに駐留してこの船舶探知の役割をテストした。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明らかになったが、これは王立航空機協会（RAE）の整備士によってすぐに解決された。[ 24 ]

その一方で、ヒバードは同じ真空管2本を使って1.25メートル帯、つまりVHF帯の上部（約220MHz）で動作する新しいプッシュプル増幅器の構築に成功していた。1.25m以下では感度が急激に低下していた。 [ 25 ]元クラレンドン研究所のジェラルド・タッチは、既存のセットをスーパーヘテロダイン回路の中間周波数（IF）段として使用して、EMI受信機をこの波長に変換した。元の45MHz周波数は、その後の多くのレーダーシステムでIF設定のままとなった。8月17日の最初のテストで、タッチとキース・ウッドが乗ったアンソンK6260は、2～3マイル（3.2～4​​.8km）の範囲でイギリス海峡の船舶を直ちに探知した。 [ 26 ]その後、チームは受信機の感度を上げるために波長をわずかに1.5mに増やし、[ 27 ]この200MHz設定は、この時代における多くのレーダーシステムで一般的となった。

成功の知らせを聞いたワットはチームに電話をかけ、9月にイギリス海軍艦艇とイギリス空軍沿岸司令部の航空機による連合艦隊がイギリス海峡で軍事演習を行う予定だったため、テストに協力できるかどうか尋ねた。9月3日の午後、航空機は戦艦ロドニー、空母カレイジャス、軽巡洋艦サウサンプトンを非常に強力な反射波で探知することに成功した。 翌日 、航空機は 夜明けに離陸し、ほぼ完全な雲の中、カレイジャスとサウサンプトンを5～6マイル（8.0～9.7km）の距離で発見した。両艦に接近し、ようやく視界に入った時、カレイジャスが迎撃のために航空機を発進させているのが見えたが、無駄だった。 [ 23 ]このシステムの将来性は観測者にも見過ごされていなかった。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、ドイツ潜水艦隊の将来は暗転していただろう」とコメントした。[ 28 ]

海上の船舶を探知するための航空機搭載レーダーは、空対水上艦艇（ASV）レーダーとして知られるようになりました。その成功により、追加試験の要請が高まりました。ASVへの関心の高まりと努力の増大は、航空機搭載迎撃装置の開発遅延の一因となり、チームは1937年と1938年にかなりの時間を費やしてASV問題に取り組みました。[ 29 ]

ASVの出現

ASVは、このASV Mk. IIを搭載した沿岸司令部リベレーターGR Mk IIIのような、より大型で低速飛行する航空機に搭載されました。これにより、夜間戦闘機よりも大型アンテナの搭載が容易になりました。

1938年5月、APロウは航空省の通信開発部長に任命されたワットからバウジー・マナーを引き継いだ。[ 30 ] 1938年の残り期間はASV開発の実際的な問題に費やされた。一つの変更点は、従来の316A管に代えて新型のウェスタン・エレクトリック4304管を使用したことだった。これによりパルス出力が約2kWにまで増加し、12～15マイル（19～24km）離れた船舶の探知が可能になった。試験対象はホワイトタワーから約4マイル（6.4km）離れた場所に停泊している小型船舶、コーク灯台船だった。このような小型船舶に対するこの性能は、陸軍が沿岸防衛（CD）レーダーとなるものの開発に着手するきっかけとなった。[ 31 ]陸軍は1936年10月16日に砲射撃レーダーシステムの開発のために初めて組織された。[ 32 ]

もうひとつの変更点は、機器の各部で電力要件が異なっていたことによる。送信機の管はフィラメントを加熱するために 6 V を使用したが、受信管には 4 V、CRT のフィラメントには 2 V 必要だった。CRT は電子銃に 800 V を必要としたが、送信管の変調器（ドライバー）には 1000 V が必要だった。当初、チームはアンソンとバトルの機体内に設置されたモーター発電機セット、またはヘイフォードの初期のセットのようにさまざまな方法で接続されたバッテリーを使用していた。[ 33 ]ボーエンは、解決策として、変圧器と整流器を使用して単一の 240 V 50 Hz 電源からこれらすべてのDC 電圧を生成する電源を構築することを決定した。これにより、航空機が地上にある間に主電源を使用してレーダー システムに電力を供給できるようになった。 [ 33 ]

イギリスの航空エンジンには通常、エンジン後部につながる動力取出軸が装備されていた。アンソンのような双発機では、このうちの1つは24Vの直流で航空機の計器に電力を供給する発電機として使用され、もう1つは未接続のまま使用可能であった。 [ 34 ]ワットから航空省のルートを避けるようにという助言を受けて、10月にボーエンはバトルの1機をシェフィールドのメトロポリタン・ヴィッカース（メトロヴィック）工場まで飛ばし、そこでエンジンから直流発電機を取り外して[ e ]テーブルの上に落とし、同様のサイズと形状の交流発電機を求めた。 [ 36 ]メトロヴィックの主任技術者であるアーノルド・タスティンが問題を検討するために呼ばれ、数分後に戻ってきて、要求された500Wよりも良い、1200～2400Hz、800Wの80Vユニットを供給できると言った。ボーエン社はできるだけ早く18台の試作機を発注し、最初のユニットは10月末に到着し始めた。[ 34 ]その後すぐに400台の追加注文が続いた。最終的に、戦時中に約13万3800台のオルタネーターが生産された。[ 37 ]

実用的なデザイン

フェアリーバトルは、レーダー操作員と観測員の両方のためのスペースを確保しながら、戦闘機のような性能を提供しました。
このブリストル ブレニム( K7033)、オリジナルのブレニムのプロトタイプに対して、さらなるテストが行​​われました。

AIのニーズをより良くテストするためには、近代的な爆撃機を迎撃するのに必要な速度を持つ航空機が必要でした。1938年10月、チームは夜間戦闘機としての役割に適した性能とサイズを持つフェアリー・バトル軽爆撃機2機を受け取りました。バトルK9207とK9208、そしてその操縦士はマートルシャムに派遣されました。[ 38 ] K9208はレーダーを搭載するために選ばれ、K9207は標的機および支援機として使用されました。[ 39 ] [ f ]

1939年までに戦争の兆候が明らかとなり、チームはASVからAIへと重点を戻し始めた。最新鋭のASVユニットの送信機とEMI受信機を組み合わせた新しいセットは、1939年5月に実戦で初飛行した。このシステムは最大射程距離が2～3マイル（3.2～4​​.8km）と、かろうじて十分な性能を示したが、最小射程距離が長すぎることがより大きな問題となった。[ 41 ]

レーダーシステムの最小範囲は、送信機がオンになってからオフになるまでの時間、つまり受信機が目標からの反射波を受信できる時間であるパルス幅によって決まります。送信機がまだ送信している間に目標からのエコーを受信した場合、エコーは送信されたパルスが局所的な発生源から後方散乱することでかき消されてしまいます。例えば、パルス幅が1μsのレーダーは、150m未満の目標からの反射波を捉えることができません。これは、光速で移動するレーダー信号が、1μsの間隔が経過する前に往復距離300mをカバーしてしまうためです。[ 41 ]

ASVの場合、これは問題ではありませんでした。航空機は地上の船舶の高度数千フィートより接近することはないため、パルス幅を長くしても問題ありませんでした。しかし、AIの役割では、パイロットの視力によって最小距離が300メートル以下と事前に定義されており、夜間迎撃にはサブマイクロ秒のパルス幅が必要でした。これは非常に困難であることが判明し、1,000フィート以下の距離を実現することは困難でした。[ 41 ]

ジェラルド・タッチはこの問題の解決に多大な労力を費やし、最終的に1μs未満の送信パルスが実現可能であると結論付けました。しかし、これを試みたところ、信号が受信機に漏れ込み、1μsよりも長い期間、受信機が受信不能状態になることが判明しました。彼は、送信パルスをトリガーすると同時に受信機のフロントエンドを遮断するタイムベースジェネレータを使用した解決策を考案しました。これにより、この期間中、受信機の感度が大幅に低下します。この概念は後にスクエギングとして知られるようになりました。[ 42 ]タッチはアンソンK6260を用いた広範なテストの結果、視認性と感度の最良の妥協点として、最小範囲を800フィート（240メートル）に決定しました。[ 8 ]

さらに、これらの受信機は地上反射に関する深刻な問題を抱えていた。放送アンテナは機体前方全体を覆う非常に広い範囲にパルスを発射していた。そのため、放送エネルギーの一部は地面に当たり、受信機に反射して戻ってくる。その結果、機体の高度に相当する距離で実線が表示され、それを超えると何も見えなくなる。これは、機体が15,000フィート（4.6 km）以上を飛行し、地上反射がほぼ最大有効距離にある場合には問題なかったが、低高度で傍受を行うと、その距離はますます短くなることを意味した。[ 43 ]

ダウディング訪問

1939年5月、部隊は戦闘飛行へと転属となり、6月中旬には「スタッフィー」ことダウディングが試験飛行に出発した。ボーエンはレーダーを操作し、様々な地点から複数回接近を試みた。ダウディングは感銘を受け、最小距離のデモンストレーションを依頼した。彼はボーエンに対し、レーダースコープで最接近したらパイロットにその場をキープするよう指示し、実際にどれくらい近いのかを確認させた。ボーエンはその結果を次のように語っている。

30分か40分前、私たちの頭はブラウン管を覆う黒い布の下に隠れていました。私が布をはがすと、スタッフィーはまっすぐ前を見て「どこだ？見えないよ」と言いました。私はまっすぐ上を指差しました。私たちは標的のほぼ真下を飛んでいました。「なんてことだ」とスタッフィーは言いました。「あいつに離れるように言ってくれ。近すぎる」[ 44 ]

ダウディングによる同じ出来事の記述は異なる。彼はその可能性に「非常に感銘を受けた」と述べているものの、ボーエンに対し、最低射程距離が1,000フィート（約300メートル）であることは深刻なハンディキャップだと指摘した。彼は接近については言及しておらず、その言葉遣いから、接近はなかったことが示唆されている。ダウディングの報告によると、その日遅くにボーエンが再会した際、ボーエンは驚異的な前進を遂げ、最低射程距離はわずか220フィート（約67メートル）にまで縮まったと述べたという。ダウディングはこれを無批判に報告しているが、歴史的記録はそのような前進はなかったことを示している。[ 45 ]

ボーファイターは、機関銃2挺と20mm砲4門を搭載し、ダウディングの武装に関する懸念を解消した。

マートルシャムに戻ると、ダウディングは夜間迎撃と適切な夜間戦闘機の特性に関する懸念を説明した。迎撃は長期にわたるため、機体には長時間の滞空時間が必要である。友軍誤射を起こさないためには、パイロットはすべての目標を目視で識別する必要がある。これは、パイロットがCRTを見ることで夜間視力を失わないように、別途レーダー操作員が必要となることを意味する。そして最後に、迎撃の準備に非常に長い時間を要するため、機体には一回の通過で爆撃機を確実に撃墜できる武装が必要であり、二度目の迎撃が可能な可能性は低いとされた。[ 46 ]

ダウディングは後に、この任務に複数の航空機を検討する覚書を書き、ボルトン・ポール・デファイアント複座戦闘機は後部砲塔の面積が狭いという理由で却下した。ブリストル・ボーファイターがこの任務には最適だと確信していたが、準備にはしばらく時間がかかるだろうと考えた。そこで当面はブリストル・ブレニム軽爆撃機を選択し、初期の試作機2機をマートルシャム・ヒースに送り、バトルズで使用されたレーダーを取り付けさせた。ブレニムK7033にはレーダーが取り付けられ、K7034は標的機として機能した。[ 47 ]これらの機体は飛行中にプロペラを失ったが、無事に着陸した。K7033のプロペラは見つからなかったが、K7034のプロペラは翌日、激怒した農夫によってマートルシャムに返却された。[ 48 ]

マークI

1.5mの波長においても、実用的なサイズのアンテナは利得が比較的低く、分解能も非常に低かった。送信アンテナは90度以上の扇形の信号を発生させた。これは目標へのホーミングには役立たず、何らかの方向指示システムが必要だった。チームは位相比較を解決策として真剣に検討したが、適切な位相シフト回路を見つけることができなかった。[ 49 ]

代わりに、複数の受信アンテナを備えたシステムが採用され、各アンテナは空の特定の部分のみを観測できるように配置されました。機体の両側に水平受信機2台が設置され、左右からの反射のみを観測し、中央でわずかに重なるように配置しました。翼の上下に垂直受信機2台が設置され、機体の上方または下方からの反射を観測しました。[ 50 ]

各アンテナペアは電動スイッチに接続されており、このスイッチはペア間を高速に切り替える。この技術はローブスイッチングと呼ばれている。[ 51 ]両方の信号はCRTに送られ、そのうちの1つは電圧インバータを通過する。目標が左側にある場合、ディスプレイには右側よりも左側のブリップが長く表示される。目標が正面にある場合、ブリップの長さは同じになる。[ 52 ]このような解決策には、約5度という本来的に限界のある精度があったが、アンテナサイズを制限するという点では実用的な解決策であった。[ 50 ]

この時点で航空省は、部隊の運用開始を切望していた。5月の訪問に満足したダウディングは、Mk. Iは運用試験には十分であると示唆した。1939年6月11日、AIは最優先事項となり、ホーキンジ空軍基地の第25飛行隊にブレニム11機を追加供給する準備が整えられた（合計21機）。部品はそれぞれ異なる供給元から供給されており、整備士は部品の扱いに全く精通していなかったため、AIチームのメンバーは部品が到着するたびに手作業で組み立て、整備士に組み立て方法を指導する必要があった。[ 45 ]

ワットは注文を待ち、1938年にメトロヴィック社で送信機、ACコッサー社で受信機の生産を手配した。しかし、これらは誤った製品であることが判明した。メトロヴィック社はパーシー・ヒバードによる1937年の設計をそのまま（「中国製」）コピーするよう指示されていたが、バウジー社はメトロヴィック社に誤ったプロトタイプを納品し、メトロヴィック社はそれをコピーしてしまったのだ。[ 53 ]コッサー社の受信機は使用不可能であることが判明した。重量は送信機と受信機全体と同じで、感度はEMIラッシュアップの半分程度だった。[ 54 ]

パイストリップ

この時点で、チームにさらなる幸運が訪れた。ロンドン大学キングス・カレッジでボーウェンの元論文指導教官はエドワード・アップルトンで、1920年代にワットやハロルド・パイと共に研究していた。パイはその後、自身のラジオ会社パイ社を設立し、テレビ分野で活躍していた。彼らは当時、オランダのフィリップスが開発した革新的な真空管、EF50五極管をベースにした新型テレビを発表したばかりだった。アップルトンがパイの設計についてボーウェンに話すと、ボーウェンはそれがEMIのバージョンに比べて大幅に改良されていると感じ、実験に使用できる少量生産があることを知って喜んだ。[ 55 ]この設計はパイ・ストリップとして広く知られるようになった。[ 56 ]

パイ・ストリップはEMIユニットに対して大きな進歩であり、EF50は重要な戦略的構成要素となった。1940年にドイツ軍の西部侵攻が迫ると、イギリスはフィリップス社に連絡を取り、同社の取締役会、さらに2万5000台のEF50、そしてフィリップスの英国子会社であるムラード社が完全な受信管を製造するための25万個のベースをイギリスに移送する計画を立てた。駆逐艦HMS ウィンザー[ 57 ]が5月にそれらを回収するために派遣され、1940年5月15日のドイツ軍侵攻のわずか数日前にオランダを出発した。[55] [ g ]パイ・ストリップとその45MHz中間周波数は、他の多くの戦時レーダーシステムで再利用されることになる。[ 58 ]

新型ブレニムが最終的にマートルシャムに到着した。これらの機体は、4挺の.303ブリティッシュ（7.7 mm）ブローニング機関銃と4門の20 mmイスパノ機関砲を追加して重戦闘機に試験的に改造され、また、中央上部の砲塔を撤去して重量を800ポンド（360 kg）減らし、抗力をわずかに減らしていた。[ 59 ] [ 60 ] [ h ]これらの機体にはレーダーを搭載するために必要なラックやその他の装備が一切付属していなかったため、現地の整備工が製作しなければならなかった。さらに納入されたのは、当初提供されたブレニム Mk. IF [ i ]と IIF モデルではなく、機首が長くなり再設計された新型 Mk. IVF バージョンであった。脚を新型機に合わせて再装備する必要があり、受信機と CRT は拡大された機首に搭載され、通信機が故障した場合のバックアップとして、操縦士が手信号でパイロットに修正指示を出すことができた。[ 61 ]

9月までに、数機のブレニムに当時公式にAI Mk. Iとして知られるようになった装置が搭載され、ノースホルト空軍基地の第25飛行隊で乗組員の訓練が始まった。 1939年8月には、後にアメリカでレーダー研究に携わることになる物理学者のロバート・ハンベリー・ブラウンとキース・ウッドが加わり、整備士たちがシステムを稼働させ続けるのを手伝い、迎撃に有効な手段を考案した。8月末頃、ダウディングが基地を訪れ、機首のレーダーを見て、敵の銃手がCRTの光を見て操作者を撃つだろうとボーエンに指摘した。レーダーは再び機体後部に戻され、さらなる遅延を招いた。[ 62 ]

後方にユニットを配置していたため、唯一の通信手段はインターコムだった。当時のシステムでは無線をインターコムとしても使用していたが、イギリス空軍の航空機で使用されていたTR9D機は、毎分15秒間、音声チャンネルをピップスクイーク・システムで使用していたため、通信が遮断されていた。この問題を解決した改造機が供給された後も、レーダーはインターコムに強い干渉を与えることが判明した。通話管の使用も試みられたが、効果はなかった。同時期に開発されていた新型VHF無線機はこれらの問題を回避し、ブレニムはこれらのユニットを受領するために列の先頭に移動された。[ 63 ] [ 64 ]

緊急移動

1939 年にレーダー チームが到着したとき、バウジーよりそれほど大きくないダンディー大学は学生でいっぱいでした。

東海岸の比較的隔絶された場所にあるバウジーは、空襲はおろか、沖合の船舶からの砲撃からも効果的に守ることができませんでした。開戦時にチームをより安全な場所に移動させる必要があることは、開戦よりかなり前から認識されていました。母校であるダンディー大学を訪れた際、ワットは学長に、急遽チームをそこに駐留させる可能性について尋ねました。ドイツ軍がポーランドに侵攻し、1939年9月3日に戦争が宣言されると、研究チームは荷物をまとめてダンディーに到着しましたが、学長は会話をぼんやりとしか覚えておらず、到着の準備は何もしていませんでした。学生と教授は夏休みが終わって戻ってきており、グループ全員に利用できる小さな部屋は2つしかありませんでした。[ 65 ]

D飛行隊飛行機兵器実験施設（A&AEE）のAIグループと実験機は、 [ 66 ]スコットランドのパースにある少し離れた空港に移転した。[ j ]この空港は艤装作業には全く適しておらず、航空機の作業に使えるのは小さな格納庫が1つだけで、もう1つは事務所と研究室に使用されていた。そのため、ほとんどの航空機を屋外に残し、他の航空機を屋内で作業する必要がありました。それでも、最初の航空機グループは1939年10月までに完成した。この成功により、AIチームにレーダーを取り付けてもらうために、ますます多くの航空機が空港に到着した。そのほとんどはロッキード ハドソンやショート サンダーランド哨戒機などの哨戒機用のASVユニットで、続いて艦隊航空隊のフェアリーソードフィッシュ雷撃機やスーパーマリン ウォルラスへの実験的な艤装が続いた。[ 67 ] [ 68 ]

バーナード・ラヴェルは、ティザード委員会の創設メンバーであるパトリック・ブラケットの個人的な推薦により、レーダーチームに加わった。ダンディーに到着した彼はシドニー・ジェファーソンと面会し、AIグループへの異動を告げられた。 [ 9 ]パースの状況は非常に粗末で、明らかに作業に影響を及ぼしていたため、ラヴェルは10月14日にブラケットにその旨を手紙で伝えることにした。多くの懸念事項の中で、彼は以下の点を指摘した。

ここの状況は本当に信じられない。何百機もの航空機の整備を要求している。整備工たちは週7日、時には1日15時間も働いている。彼ら自身の言葉を借りれば、「テレビ受信機を作るにも不十分な装置だ」とのことだ。[ 69 ]

ブラケットはラヴェルへの直接的な言及を削除し、ティザードに渡した。ティザードは次にダンディーを訪れた際にロウとこの問題について話し合った。[ 69 ]ロウはすぐに手紙の著者を推測し、ラヴェルを呼び出して話し合った。ラヴェルは当時はあまり気にしていなかったが、後にロウが10月26日にティザードに返信していたことを知った。

彼は明らかに、私が彼がブラケットに手紙を書いたことを知っていることを知らないようです。あなたが引用してくれた手紙だけから判断すると、ラヴェルは仕事から外すべき、ひどい人間だと予想していました。しかし、そうではありませんでした。[ 70 ]

ロウは会話から、パースが単に研究に適していないことが主な問題だと推測した。[ 71 ]彼は、現在航空省研究施設（AMRE）として知られる研究施設の大部分をダンディーに残し、AIチームはより適切な場所に移転することを決定した。今回選ばれた場所は、カーディフから約15マイル（24km）離れたウェールズのセント・アサン空軍基地だった。セント・アサンはイギリス空軍の訓練場としても機能する大規模な基地であり、理想的な場所であるはずだった。[ 72 ]

1939年11月5日にAIチームが到着したとき、彼らは事務所スペースのない使われていない格納庫に収容されていた。ヘイフォードの廃墟となった翼を仕切りとして利用することで多少の緩和が図られたが[ 73 ]、寒さが厳しくなるにつれてほとんど役に立たなくなった。格納庫の正面扉は通常日中は開け放たれていたため、ドライバーを握るにも寒すぎることがよくあった[ 72 ] 。ボーエンは、この状況は「刑務所農場で暴動を起こしただろう」と不満を漏らした[ 74 ] 。

皮肉なことに、バウジーは戦争中ずっとドイツ軍に無視されていた一方、セント・アサンはチームが到着してからわずか数週間後にユンカースJu 88の攻撃を受けた。一発の爆弾は滑走路に直撃したが、不発に終わった。[ 60 ]

マークII

10月の納入を受け、航空省はAI Mk. IIの生産計画を開始した。この計画は、新しいタイムベースシステムの追加が大きな特徴で、これにより最小航続距離が非常に実用的な400フィート（120メートル）に短縮されると期待されていた。しかし、新しいユニットが搭載された際に、最小航続距離が1000フィートにまで増加していることが判明した。この問題は、管内の予想外に高い静電容量に起因するものであり、更なる作業を経てもMk. Iの800フィートまでしか回復できなかった。[ 75 ] 1940年5月、複数の飛行隊のブレニムにMk. IIが搭載され、第23、25、29、219、600、604飛行隊にそれぞれ3機ずつ割り当てられた。[ 76 ]

Mk. IIの実験版が2つ試験された。AIHユニットは、出力を高めるためにAcornバルブの代わりにGEC VT90 Micropupバルブを使用した。Hは約5kWの高出力を意味する。ブレニム中間周回軌道に取り付けられた試験ユニットは3月に有望な結果を示し、2基目は4月初旬に納入されたが、理由は不明であるが開発は中止された。AILはロックタイムベースを備え、最大射程距離は向上したが、最小射程距離が3,000～3,500フィート（0.91～1.07 km）と大幅に延長されたため、開発は中止された。[ 77 ] [ k ]

航空機の納入が進む中、ボーエン、ティザード、ワットは航空省に対し、航空機の納入とレーダー製造の確保からパイロットと地上要員の訓練に至るまで、夜間戦闘システム全体を指揮する者を任命するよう圧力をかけた。これが、リチャード・ピアースの指揮の下、夜間迎撃委員会（1940年7月に名称が決定）の設立につながった。ピアースは1940年4月10日、イギリス空軍タングミア基地に夜間迎撃部隊を発足させた。この部隊は後に戦闘機​​迎撃部隊（FIU）と改名された。[ 78 ]

ボーエンはベントレー・プライオリーでレーダー誘導による夜間迎撃の理論に関する一連の講義を行い、戦闘機は目標に対して20～25%の速度優位性が必要であると結論付けた。ドイツ空軍の主力爆撃機であるユンカース Ju 88、ドルニエ Do 17 Z、ハインケル He 111は、少なくとも中程度の積載量であれば時速約250マイル（400 km/h）で飛行することができた。これは戦闘機が少なくとも時速300マイル（480 km/h）で飛行する必要があることを意味し、満載のブレニムは時速280マイル（450 km/h）しか出せなかった。ブレニムの速度不足に関するボーエンの懸念は実戦で正しかったことが証明された。[ 76 ]

マークIII

1940年7月25日、マートルシャム・ヒースの第25飛行隊のブレニム Mk. IF 2機が滑走路を飛行している。右側の航空機は、送信アンテナを元の水平配置で搭載している。
最小距離差を埋める一つの方法はサーチライトの使用でした。このハボックも機首にタービンライトを搭載しています。両脇のMk. IVアンテナに注目してください。Mk. IVはハボックを近距離まで誘導し、その後サーチライトが点灯して他の戦闘機が攻撃できるよう目標を照らしました。

Mk. IIは、チームがその送信部を新しいマイクロパップバルブを使用したASV Mk. Iのものと交換したため、短期間しか使用されなかった。[ 79 ] [ l ]新しいAI Mk. IIIセットは、1940年4月に約20台のブレニムIFに試験的に取り付けられ、最大範囲が3〜4マイル（4.8〜6.4 km）に改善されたことが実証された。[ 80 ]しかし、受信機の調整方法に応じて800〜1,500フィートと、最小範囲がまだ長かった。[ 81 ]

これがハンベリー・ブラウンが「大最小射程距離論争」と呼ぶものにつながった。[ 81 ] 1939年10月から、パースとセント・アサンに残りのMk. Iセットを設置するために昼夜を問わず作業していたチームは、電子機器の更なる開発に割く時間がなかった。彼らは最小射程距離がまだ満足できる範囲を超えていることを認識していたが、ボーエンとハンベリー・ブラウンは、最初の設置が完了したら実行できる簡単な解決策があると確信していた。[ 82 ]一方、既存のセットは、誰もが問題点を認識していたにもかかわらず、設置が続けられた。1940年1月24日、研究総局長アーサー・テダーはティザードに対し、次のように認めた。

残念ながら、ほとんどの、いや、大部分は、AIが製造、導入、あるいは利用の準備が整う前に、AIの製造と導入を急いだという致命的な過ちに起因するものだと思います。この不幸な性急な行動は、研究チームを本来の研究から導入へと転換させ、AI研究を必然的に破滅させました。[ 83 ]

最小航続距離の問題は引き続き提起され、航空省を経て、最終的に当時スタンモア研究センターとして知られていた研究所の所長ハロルド・ラードナーにまで及んだ。 [ 84 ]ロウと副所長ベネット・ルイスはラードナーと面会し、この問題について話し合うよう招集された。どうやらラードナーにはボーエンとハンバリー・ブラウンが提案した解決策や、進行中の装備のために作業できないという事実を知らせず、彼らはルイスに調査を依頼することに同意したようだ。その後ルイスはEMIに契約書を送り、何ができるかを尋ねた。[ 85 ]ボーエンとハンバリー・ブラウンの両者によると、ロウとルイスはAIプロジェクトの管理権をAIチームから奪うために、これらの出来事を故意に扇動したとのことである。[ 80 ] [ 85 ]

ダンディーでルイスがこの問題を提起し、射程距離を延ばすための2つの解決策が検討された。Mk. IIIAは、送信機と受信機にいくつかの小さな変更を加えたもので、最小射程距離を約800フィート（240メートル）に短縮することを目標としていた。ルイス自身の解決策はMk. IIIBで、これは主送信機に信号を混合し、パルスの終期に打ち消す2つ目の送信機を使用した。彼は、この方法では最小射程距離がわずか600フィート（180メートル）にまで短縮されると考えた。1940年5月に2つのIIIAが試験に入ったが、ほとんど改善が見られず、射程距離はわずか950フィート（290メートル）にまで短縮されたが、その代償として最大射程距離はわずか8,500フィート（2.6キロメートル）に大幅に短縮された。IIIBの試験は、AIチームが5月にセント・アサンからワース・マトラヴァースへ移動する間待機状態となり[ 86 ]、最終的に様々な出来事によって中止された。両モデルの開発は1940年6月に中止された[ 87 ]。

ルイスが最小距離問題に対する独自の解決策を開発しているという知らせは、1940年初頭のある時期にセント・アサンのAIチームに届いた。ボーウェンは非常に動揺していた。研究者たちが軽率な製造の試みに巻き込まれることに慣れてしまっていたのに、今度はロウが彼らを研究活動からも直接外そうとしていたのだ。ティザードは苦情を聞き、ダンディーを訪れてなだめようとしたが、明らかに失敗に終わった。1940年3月29日、ワットのDCDオフィスからのメモで空挺グループの再編が発表された。ジェラルド・タッチはRAEに異動してMk. IVの製造、設置、保守手順の開発に協力し、他の数名はRAFの飛行場に散らばって地上および航空要員の部隊直接訓練を支援する一方、ラベルやホジキンを含むチームの残りのメンバーはダンディーの主力レーダー研究チームに再び加わることになっていた。ボーウェンはこの再編から外されたことで注目され、AIへの関与は終わった。[ 88 ] 7月下旬、ボーエンはティザード・ミッションに参加するよう招待され、同ミッションは1940年8月に米国に向けて出発した。[ 89 ]

プロトタイプの使用

1940年5月、第25飛行隊でMk. IIIの徹底的な試験が行われ、新たな問題が発見された。標的機が戦闘機の側面に移動するにつれて、水平角の誤差が増大した。最終的に、約60度横にずれたところで、標的が戦闘機の反対側にあると表示された。ハンベリー・ブラウンは、この問題は、短機首の中間飛翔体と中間飛翔体から長機首のIVFに変更されたことによる、胴体とエンジン・ナセル間の反射に起因すると結論付けた。以前の例では、機体の胴体を反射鏡として用い、アンテナを機首または翼の前縁に沿って配置し、角度を調整していた。[ 90 ]

彼は水平アンテナをナセルの外側に移動させようとしたが、効果はほとんどなかった。垂直方向のアンテナを用いた別の試みは「問題を完全に解決」し、アンテナを翼の任意の場所に配置できるようになった。[ 91 ]後に彼がなぜアンテナが常に水平だったのかを理解しようとした時、それはASVの試験で波の反射を減らすことがわかったことに由来していたことがわかった。ASVとAIシステムは並行して開発されていたため、この配置はAI側にも模倣され、他の解決策が検討されることはなかった。[ 92 ]

5月2日の夜間迎撃委員会の会合において、爆撃機の脅威は潜水艦よりも大きいとの判断が下され、140基のASV Mk. I送信機のうち80基をAIに移管することが決定された。これはEKCO（EK Cole）が製造中の70基に加えられた。これらはIIIA型送信機60基とIIIB型送信機40基に改造される予定だった。[ 93 ] [ m ] 5月23日の更なる会合において、ティザードは、おそらく航空通信部長の発言に促されたのか、これらの送信機は信頼性の低さから実戦には適さず、昼間の訓練任務に限定すべきであると示唆した。[ 64 ]

7月26日までに、70機のブレニムにマークIIIが搭載され、RAE（英国航空宇宙局）はこのシステムに関する詳細な報告書を作成した。RAEもまた、いわゆる「部分的に信頼できる」システムに懸念を抱き、アンテナ接続とケーブル配線の信頼性の低さが大きな問題であると指摘した。しかし、彼らはさらに踏み込み、自己励起方式は量産システムには到底適合しないと述べた。これらのシステムは、動作周波数を生成するために送信機回路を発振器として用いていたが、安定するまでに時間がかかり、その後再び停止するという欠点があった。ハンベリー・ブラウンもこの評価に同意し、ダンディーでマークIIIBの開発を主導したエドマンド・クック＝ヤーボローも同意した。[ 64 ]

マークIV

初期のモスキート夜間戦闘機には、この NF Mark II、 DD609のように、Mk. IV が装備されていました。
SCR-540 を搭載したダグラス P-70 は、イギリス空軍の Mk. IV を搭載した Havoc I に相当する USAAF の戦闘機でした。

RAEの自己励起送信機に関するコメントは、決して的外れなものではない。ルイスの以前の契約の直接的な結果として、EMIでちょうど実現しつつあった研究に言及していたのだ。EMIのエンジニアであるアラン・ブルムラインとエリック・ホワイトは、自己励起送信機回路を廃止し、代わりに送信機に信号を送り増幅する別の変調器を使用するシステムを開発していた。発振信号は受信機にも送られ、受信機の感度を低下させるのに使われた。この相乗効果により、送信パルスは鋭くなり、受信機の「リンギング」が低減した。[ 94 ] 1940年5月のテストでは、ハンベリー・ブラウンは500フィート（150メートル）の距離から反射波を明瞭に観測することができ、400フィートまで接近してもまだ受信できた。[ 89 ]

当時RAEファーンボローに所属し、ASVの改良版を納入していたタッチは、新しい発振器を既存のMk. III送信機に迅速に適合させた。[ 89 ]ハンバリー・ブラウンがMk. IIIで使用した垂直送信用の「矢じり型」折り畳み式ツインダイポールアンテナを機首に取り付けることで、残っていた問題はすべて解消された。[ 91 ] 1940年7月の最初の運用試験で、新型AI Mk. IVは2万フィート（6.1km）の距離から別のブレニムを探知し、最低500フィートまで追跡する能力を示した。ハンバリー・ブラウンは「夜間戦闘における航空レーダーの当初の期待をすべて実現した」と述べた。[ 89 ]彼はさらに、Mk. IVは最初のMk. Iの登場からわずか1年後に登場したにもかかわらず、まるで10年間も運用されていたかのようだったと述べている。[ 89 ]

EMI、パイ、EKCOで3,000台の生産契約が直ちに開始された。[ 95 ] 8月に米国に向けて出発した際、ティザード・ミッションのチームはカナダ国立研究会議経由でMk. IV、ASV Mk. II、IFF Mk. IIを携行した。[ 96 ]その後の協議で、米国がAIを、カナダがASVを生産することで合意した。ウエスタン・エレクトリックは米国でMk. IVの生産ライセンスを取得し、SCR-540として知られるようになった。1942年にはP-70（A-20 ハボック）とPV-1航空機の納入が開始された。 [ 97 ] [ 98 ]

運用上の使用

初期の運用

Mk. IからIIIの開発過程を通じて、様々な部隊が適切な迎撃技術の開発を目指し、これらのシステムを運用してきました。当初から、ダウディング・システムの完全な報告網を廃止し、チェーン・ホーム（CH）サイトのレーダー操作員が戦闘機と直接交信することで遅延を大幅に削減することが決定されました。これにより状況は改善し、航空機がCHステーションから実際の標的への指示を受け取る機会が増加しました。[ 99 ]

乗組員たちは最終的には幸運に恵まれる運命にあり、1940年7月22日から23日の夜にそれが実現した。FIUのブレニムIFがポーリングCHステーションからの指示を受け、8,000フィート（1.5マイル、2.4km）の距離で目標を捕捉した。CHレーダーオペレーターは、観測者がDo 17を視認するまで彼らを指示した。パイロットは400フィート（120m）まで接近してから発砲し、目標から噴き出す油が風防を覆うほど接近し続けた。離脱したブレニムはひっくり返り、視界がなくなったためパイロットは700フィート（210m）に達するまで回復できなかった。目標はイングランド南岸のボグナー・リージス沖に墜落した。これは歴史上知られている最初の航空機搭載レーダーの使用成​​功であった。[ 100 ] [ n ]

この成功にもかかわらず、ブレニムが戦闘機として機能しないことは明らかでした。CH局は何度か戦闘機にレーダー捕捉を指示しましたが、標的は戦闘機からゆっくりと離れていくだけでした。あるケースではブレニムは標的を視認できましたが、発見すると出力を上げて姿を消しました。1940年10月1日から15日まで、ケンリー空軍基地のマークIII搭載戦闘機は92回飛行し、28回のレーダー迎撃を行いましたが、撃墜数はゼロでした。[ 102 ]

1940年7月のMk. IVの到着で状況は改善したが、真に効果的なシステムを生み出したのは、8月からのブリストル・ボーファイターの納入であった。ボーファイターは、はるかに強力なエンジン、目標を捉える速度、そして一撃で爆撃機を容易に撃破できる強力な20mm機関砲4門を備えていた。飛行隊による運用は10月に開始され、その直後の11月19日と20日には、第604飛行隊のボーファイターIFがチチェスター近郊でJu 88A-5を撃破し、Mk. IIIの最初の成功に非常に近づいた。[ 103 ] [ o ]

ダウディングとAI

ハリケーンは、この第 87 飛行隊の Mk. IIC のように、1942 年まで夜間戦闘機として広く使用されていました。この役割での成功は限られていました。
ヒュー・ダウディングは、上に示したハリケーンのようなキャッツアイ昼間戦闘機を含む、ブリッツに対するレーダーを使用しない解決策の導入を拒否したため、最終的に解雇されました。

1940年8月から9月にかけて、ドイツ空軍はバトル・オブ・ブリテンにおいてダウディング・システムと対峙し、多大な努力にもかかわらず戦闘機司令部を破ることはできなかった。1936年のティザードの書簡は予言的であった。昼間の戦闘で敗北を喫したドイツ空軍は、夜間作戦に移行した。電撃戦は9月に本格的に開始された。[ 105 ]ダウディングはこの時点よりずっと前から、あらゆる方面からほぼ絶え間なく批判を受けていた。彼は将校の通常の定年退職年齢を過ぎてもなお権力の座に就いており、「堅苦しい」というあだ名を付けられた気難しい性格で、戦闘機司令部に対して強硬な統制を保っていた。また、ロンドン周辺の第11飛行隊と第12飛行隊の司令官、キース・パークとトラフォード・リー＝マロリーの戦闘を終結させるのに消極的であったことでも批判された。しかしながら、ウィンストン・チャーチルの支持とバトル・オブ・ブリテンにおける明確な勝利によって、ほとんどの不満は無意味なものとなった。[ 106 ]

電撃戦はすべてを変えた。1940年9月、ドイツ空軍は6,135回の夜間出撃を行い、戦闘による損失はわずか4機だった。ダウディングシステムは夜間迎撃に実用的に対処できず、ダウディングはAIの運用が唯一の解決策であると主張し続けた。代替案を模索した空軍参謀総長シリル・ニューオールは、ジョン・サモンドの指揮の下、検討委員会を招集した。サモンドは、ショルト・ダグラス、アーサー・テダー、フィリップ・ジュベール・デ・ラ・フェルテ、ウィルフリッド・フリーマンを含む有力な委員を組織した。[ 107 ]

9月14日の最初の会合で、夜間防衛委員会は改善のための提案を集め始め、10月1日に詳細な議論が行われた。これらの提案はダウディングに渡され実行に移されたが、彼は提案の多くがすでに時代遅れであることに気付いた。例えば、陸上で使用でき、襲撃中も戦闘を継続できる新しいレーダーの建造が提案された。このタイプのレーダーの契約は既に6月か7月に送付されていた。委員会は、情報の流れを改善するためにベントレー・プライオリー空軍基地のフィルター室をグループ本部に移譲することを提案したが、ダウディングは既に一歩進んで夜間迎撃を飛行場のセクターレベルに移譲していた。ダウディングが受け入れたのは提案のうち4つだけだった。[ 108 ]

これに続き、チャーチルの要請により、今度はトム・フィリップス提督による報告書が提出された。フィリップスは10月16日に報告書を返し、サーチライト誘導のホーカー・ハリケーン戦闘機、いわゆるキャッツアイ戦闘機による常時哨戒を要請した。ダウディングは、現代の航空機の速度と高度を考えると、そのような努力はほとんど無駄だと反論し、フィリップスは「ミコーバーのような、航空機に飛行命令を出して何かが現れるのを待つだけの方法に戻る」ことを提案していると述べた。彼は再び、AIこそが唯一の解決策であると述べた。フィリップスはAIを無視したわけではなく、「戦争開始当初、AIは1、2か月先を行くと言われていた。1年以上経った今でも、1か月かそこらで実際に成果を上げるかもしれないという話を聞く」と指摘した。[ 108 ]

ダウディングがAIを待つことに固執したことが、1940年11月24日の彼の解任に直接つながった。ボーエンを含む多くの歴史家や著述家は、彼の解任は賢明ではなく、AIレーダーを唯一の実際的な解決策と彼が特定したことが最終的に正しかったと示唆している。[ 108 ]これは本当かもしれないが、キャットアイ部隊はブリッツ中に多くの撃墜を達成したが、その有効性は限られており、すぐに夜間戦闘機部隊の影に隠れてしまった。1941年5月、キャットアイ戦闘機は106機の撃墜に対し夜間戦闘機は79機だったが、そのためには2倍の出撃回数を飛行する必要がある。[ 109 ]偶然にも、キャットアイ戦闘機に似たシステムであるヴィルデザウは、戦争後期にドイツ空軍によって独自に完成されることになる。

GCI

7 型 GCI レーダーの広範な配備は、夜間戦闘機を真に効果的なものにするための鍵でした。

AIの最大射程距離は機体の高度に固定されていたため、ドイツ空軍機は低高度を飛行することで迎撃を逃れることができた。地上方向の精度は5マイル（8km）であったため、高度25,000フィート（7.6km）以下の高度ではこの問題が発生することになり、ドイツ空軍の出撃の大部分はこれに該当した。地上レーダーによる陸上カバー範囲の不足も、もう一つの深刻な制約であった。[ 110 ]

1939年11月24日、ハンベリー・ブラウンはRDFによる戦闘機管制に関する提案に関する覚書を作成し、目標機と迎撃戦闘機の両方を直接表示し、地上管制官が解釈を必要とせずに戦闘機を直接管制できる新型レーダーの必要性を訴えた。[ 111 ]解決策は、レーダーを電動プラットフォームに搭載し、連続的に回転させて全天を掃射することだった。CRTディスプレイ内のモーターがビーム偏向板を同期して回転させ、アンテナが特定の角度にあるときに見えるブリップが、スコープディスプレイにも同じ角度で表示される。少なくとも1回転持続する蛍光体を使用することで、射程内のすべての目標のブリップが正しい相対角度でディスプレイに描画され、PPIと呼ばれる地図のような画像が生成される。爆撃機と戦闘機の両方が同じディスプレイに表示されるようになったため、レーダーオペレーターは直接迎撃を指示することができ、遅延をすべて排除することができた。[ 110 ]

問題は、適切な大きさのレーダーを見つけることだった。CHレーダーの巨大な塔は、このように振り回すことは明らかに不可能だった。この頃までに陸軍はAI電子機器の改造にかなりの進歩を遂げ、イギリス海峡で船舶を探知するための新しいレーダーCDを開発していた。このレーダーは、方位を振り回せるほど小型のアンテナを備えていた。1938年、イギリス空軍のパイロットは低高度飛行中にCHによる探知を回避できることに気づき、1939年8月、ワットはChain Home Low（CHL）という名称で24台のCDレーダーを発注し、CHのカバー範囲の隙間を埋めるために使用した。[ 112 ]これらのシステムは当初、自転車のフレームをペダルで漕ぎ、ギアセットを駆動することで回転していた。当時のジョークは、「WAAFRDFのオペレーターは、ふくらはぎの筋肉が盛り上がり、異常にスリムな体型ですぐに見分けられる」というものだった。CHLの電動制御装置は1941年4月に導入された。[ 113 ]

1939年後半までには、レーダー画面上のビームの回転が電子機器を用いて実現できることが認識された。1939年12月、GWAダマー社はそのようなシステムの開発を開始し[ 111 ]、1940年6月には改良型CHLレーダーがモーター駆動され、継続的に方位内で回転するようにされ、これらの新しい画面の1つに接続された。その結果、レーダー周囲の空域の360度ビューが得られた。地上管制迎撃レーダー（GCI）のプロトタイプの6つのコピーが、1940年11月から12月にかけてAMES（航空省実験ステーション）とRAEで手作業で製作され、最初の1台は1941年元旦にRAFソプリーで運用を開始し、残りは月末までに続いた。1940年12月の導入前の迎撃率は0.5％であった。 1941年5月までに、多数のGCIステーションが稼働し、より慣れてきたことで、その割合は7％になり、[ 102 ]殺害率は約2.5％になりました。[ 114 ]

ブリッツの終焉

AI Mk. IV、ボーファイター、そしてGCIレーダーの組み合わせによって初めて真に効果的なシステムが実現し、関係者全員が熟練度を身につけるまでには時間を要しました。しかし、それに伴い迎撃率は飛躍的に向上し始めました。

  • 1941年1月、3機の航空機が撃墜された。
  • 2月には、ボーファイターによる最初の撃墜を含め、撃墜数は4に増加した。
  • 3月には22機の航空機が撃墜された。
  • 4月には48に改善した。
  • 5月には96に改善した。

AI搭載部隊による撃墜数の割合は増加を続け、5月の撃墜数のうち37機はAI搭載のボースまたはハボックによるもので、6月にはこれらが撃墜数のほぼすべてを占めるようになった。[ 114 ] [ p ]

この時点で、ドイツ空軍は英国に対して大規模な空襲を実施し、甚大な被害と民間人の避難を引き起こしていた。しかし、英国を和平交渉に導くことはできず、経済生産にも明らかな影響はなかった。5月末、ドイツ軍は電撃攻撃を中止し、それ以降、英国への爆撃率は劇的に低下した。この減少が夜間戦闘機部隊の効果によるものであったかどうかは、歴史家の間でも議論の的となっている。ドイツ軍は東方に目を向けており、ドイツ空軍の大半はこれらの活動を支援するために派遣された。[ 105 ] 5月時点でも、損失は攻撃部隊のわずか2.4%に過ぎず、ドイツ空軍によって容易に補充可能なわずかな数であった。[ 115 ] [ q ]

ベデカー・ブリッツ

夜間戦闘機は悪天候下で使用され、そのため夜間戦闘機／全天候戦闘機と呼ばれることもありました。この映像は、ビスケー湾上空で、 Mk. IVを搭載したモスキートNF Mk. IIが悪天候の中、Ju 88を撃墜する様子を捉えています。

アーサー・ハリスは1942年2月22日、イギリス空軍爆撃司令部の航空司令官に任命され、直ちに住宅破壊によるドイツ殲滅計画の実行に着手した。地域攻撃の一環として、3月28日夜、部隊はリューベックに爆薬と焼夷弾を投下し、甚大な被害をもたらした。アドルフ・ヒトラーをはじめとするナチス指導者たちは激怒し、報復を命じた。[ 117 ]

1942年4月23日の夜、エクセターへの小規模な空襲が行われ、翌日、グスタフ・ブラウン・フォン・シュトゥムは、ベデカー観光ガイドに掲載されている三つ星の場所をすべて破壊すると宣言した。その後1週間にわたって空襲はますます大規模になり、英国ではベデカー・ブリッツとして知られるようになった。この最初の一連の空襲は5月初旬に終了した。最初の1,000機の爆撃機による空襲でケルンが大きな被害を受けると、ドイツ空軍は5月31日から6月6日までの1週間、再び空襲を行った。[ 117 ]

最初の空襲は奇襲であり、効果的な対応はできなかった。最初の空襲では、第604飛行隊のボーファイターが爆撃機1機を撃墜したが、続く3回の空襲では撃墜はなく、その次の空襲でも1機しか撃墜できなかった。しかし、攻撃のパターンが沿岸の小都市への短期攻撃というより顕著になると、防衛側は対応した。5月3日と4日の夜に爆撃機4機が撃墜され、7日と8日にはさらに2機、18日に1機、23日に2機が撃墜された。ドイツ空軍も戦術を変え、爆撃機は低高度で接近し、目標を発見するために上昇し、爆弾投下後に再び急降下するようになった。つまり、Mk. IVによる迎撃は爆撃航行中のみ可能だったということである。[ 118 ]

結局、ベデカー空襲はイギリス空軍のドイツ空襲の減少にはつながらなかった。民間人の損失は甚大で、1,637人が死亡、1,760人が負傷、5万戸の家屋が破壊または損壊した。[ 119 ]ブリッツと比較するとこれは比較的小規模で、その作戦終了までに3万人の民間人が死亡、5万人が負傷した。[ 120 ]ドイツ空軍の損失は爆撃機40機と乗組員150名だった。[ 121 ]夜間戦闘機は特に成功したわけではなく、4月下旬から6月末までにおそらく22機が飛行したが、[ 101 ]その欠点は解決されつつあった。

AIS、交換

直径約 10 cm のこのオリジナルのマグネトロンは、レーダー開発に革命をもたらしました。
モスキートの機首にあるこの奇妙な形のレドーム内に設置されたSHF S バンドレーダーは、最高速の標的に対しても効果を発揮しました。

空挺部隊は、適切な配置のエイコーン管によって30cmという短い波長でも動作できることを発見し、1938年という早い時期からマイクロ波システムの実験を行っていた。しかし、このシステムは出力が非常に低く、受信側の感度低下領域内で動作したため、検出範囲は非常に狭かった。そのため、当面は更なる開発を断念した。[ 122 ]

開発は主に海軍本部の強い要請で続けられた。海軍本部はこれを、半水没したUボートの司令塔を探知する解決策とみなしていた。1939年11月にティザードがウェンブリーにあるGECのハースト研究センターを訪問し、続いてワットが訪問した後、同社は開発に着手し、1940年夏までに改造されたVT90を使用した実用的な25cmレーダーセットを開発した。[ 123 ]この成功を受けて、ラヴェルと空挺部隊に新しく加わったアラン・ホジキンは、角度の精度が著​​しく高いホーン型アンテナの実験を開始した。このシステムでは、航空機の前方半球全体にレーダー信号を送信してその体積のあらゆる場所からのエコーを聴くのではなく、観測方向に向けられた懐中電灯のようにレーダーを使用できる。 [ 88 ]これにより、目標に降り注ぐエネルギー量が大幅に増加し、探知能力が向上する。

1940年2月21日、ジョン・ランドールとハリー・ブートは、 10cm（3GHz）で初めてキャビティ・マグネトロンを動作させた。4月、GECは彼らの研究成果を聞き、設計の改良を依頼された。彼らは新しいシーリング方法と改良されたカソードを導入し、10cmで10kWの電力を生成できる2つの装置を完成した。これは既存のマイクロ波装置よりも1桁も優れたものであった。[ 123 ]この波長では、ハーフダイポールアンテナはわずか数cmの長さで、ラヴェルのチームはパラボラ反射鏡を検討し始めることができた。この反射鏡は、わずか5度の幅のビームを生成する。この反射鏡には、アンテナを下向きに向けないことで地面からの反射を回避できるという大きな利点があり、戦闘機は目標の高度またはその上空にあるあらゆる目標を視認できた。[ 124 ]

この期間を経て、ロウはダンディーはどの研究者にとっても不向きだと結論づけ、再び移転を決意した。今回は南海岸のワース・マトラヴァースを選び、そこで再びレーダーチーム全員が共同作業を行うことができた。ところが、AIチームのタイミングの混乱とより綿密な計画のおかげで、彼らはダンディーからの長い車列が南へ向かう前にセント・アサンからワース・マトラヴァースに到着した。これが交通渋滞を引き起こし、ロウはさらに動揺した。しかしながら、1940年5月末までに全てが準備され、AIチームは主にワース・マトラヴァース南の小屋で作業し、近くの飛行場で設備の設置作業を行った。この移転により、グループ全体が航空機製造省研究施設（MAPRE）となり、 1940年11月に電気通信研究施設（TRE）に改名された。 [ 88 ]

移転後まもなく、ロウはハーバート・スキナーの指揮下でマグネトロンをAIシステム[ 88 ]として開発する新しいグループを結成した。[ 125 ]ラヴェルはパラボラアンテナをマグネトロンに比較的容易に適合させ、AISチームは1940年8月12日に初めて装置を作動させた際、通過する航空機を即座に検知した。翌日、彼らは管理者向けに装置のデモンストレーションを行うよう依頼されたが、たまたま航空機は飛んでいなかった。そこで、作業員の一人にアルミ板の小板を担いで近くの崖沿いを自転車で走らせた。これにより、地面に非常に近い物体を検知する能力が見事に実証された。AISが急速にAI Mk. VIIへと発展するにつれ、Mk. IVの後継機であるMk. VとMk. VI（下記参照）の開発は揺らぎのある支持を得た。[ 88 ]

AISには相当な追加開発が必要となり、最初の量産型は1942年2月に到着しましたが、その後も長期間にわたる装備開発と試験が必要となりました。Mk. VIIによる最初の撃墜は1942年6月5日から6日にかけての夜でした。[ 126 ]

鋸歯状

リヒテンシュタインレーダーをイギリス空軍に公開した実在のJu 88R-1夜間戦闘機が復元され展示されている

マイクロ波システムが運用に入り、それを搭載した航空機のバージョンも更新されたため、それ以外は使用可能なMk. IVを搭載した航空機をどうするかという問題が浮上した。1942年には早くも提案された可能性の一つは、ドイツ空軍自身のレーダー装置にホーミングすることだった。ドイツ空軍のMk. IVに相当するFuG 202 リヒテンシュタインBCレーダーの基本動作周波数は、1942年12月に発見されていた。1943年4月3日、迎撃委員会はTREにSerrateというコード名でホーミングコンセプトの検討を開始するよう命じた。[ 127 ] [ r ]幸運なことに、これは完璧なタイミングであったことが判明した。 1943年5月9日の午後遅く、IV/NJG.3の乗組員が完全装備のJu 88R-1夜間戦闘機D5+EVでスコットランドのダイス空軍基地に飛び立ち、イギリスに亡命した。このとき、TREは初めてリヒテンシュタインを直接目にした。[ 127 ] [ 129 ]

オリジナルのMk. IVのアンテナアレイは、実用上の理由から、1.5メートルの信号に最適な75センチメートルよりもやや短いものに制限されていました。リヒテンシュタインは75センチメートルで動作したため、Mk. IVのアンテナはそれらの信号を受信するのにほぼ最適でした。既存の電動スイッチを介してリヒテンシュタインの周波数に同調した新しい受信機に信号を送ると、Mk. IV自身の送信によって生成されるものと非常によく似た表示が生成されました。しかし、信号はもはやイギリス空軍の戦闘機から往復する必要はなく、代わりにドイツ軍の航空機から戦闘機まで信号が伝わるだけで済みました。レーダー方程式によると、これによりシステムの感度は8倍になり、システムは50マイル（80キロメートル）もの距離から敵戦闘機を追跡する能力を示しました。[ 130 ]

敵の放送に追尾するということは、目標までの距離を正確に計算する方法がないことを意味する。レーダーによる距離測定は、放送と受信の遅延時間に基づいており、敵の信号が最初に放送された時刻を知る方法がなかった。つまり、追尾装置は最初の追跡にのみ使用でき、最終接近はレーダーによって実行する必要があることを意味する。[ 131 ] Mk. VIIIの追加距離は、この役割では必要なかった。なぜなら、Serrateは戦闘機を容易に追跡できる距離まで引き込み、Mk. IVを失ってもマグネトロンの秘密がドイツ軍に漏れることはないからである。このため、新しい設計に技術的な利点があったにもかかわらず、この役割ではMk. IVが新しいレーダーよりも優れていると考えられた。[ 132 ]

セラートは1943年6月、イギリス空軍第141飛行隊のボーファイターMk.VIFに初めて搭載された。同飛行隊は6月14日の夜にセラートを用いた作戦を開始し、9月7日までにドイツ戦闘機14機を撃墜、3機を失ったと報告している。[ 133 ] [ s ]その後、同飛行隊はイギリス空軍第100飛行隊に移管され、爆撃司令部内での特殊作戦、例えば妨害工作などを担当した。こうした成功にもかかわらず、ボーファイターにはドイツ機を捕捉するのに十分な速度が不足していることは明らかであり、1943年後半にはモスキート機がボーファイターに取って代わり始めた。[ 134 ]

ドイツ軍は夜間戦闘機による損失を認識し、異なる周波数で動作する新型レーダーの導入を急ぎ始めた。これが低VHF帯域のFuG 220リヒテンシュタインSN-2につながり、1943年8月から10月にかけて少数が運用部隊に配備され始め、11月までに約50台が使用された。[ 135 ] 1944年2月、第80飛行隊はFuG 202の送信が著しく減少していることを確認した。この時までにドイツ軍は200台のSN-2を生産しており、5月までに1,000台に達した。[ 136 ]このレーダーは意図的に地上のフレイヤレーダーに近い周波数を選択し、これらの信号源がイギリス空軍の航空機で使用されているあらゆる広帯域受信機を圧倒することを期待した。初期のセレートレーダーは1944年6月までに役に立たなくなり、後継機もそれほど成功することはなかった。[ 136 ]

さらなる発展

Mk. IVAとMk. V

経験から、目標への最終進入には素早い行動が必要であり、レーダー操作員がパイロットに修正指示を伝えるには速すぎることが分かっていた。[ 137 ] 1940年、ハンベリー・ブラウンは「AIコンタクトからの映像取得について」という論文を執筆し、迎撃システムに固有の時間遅延が進入に深刻な支障をきたしていることを数学的に証明した。短期的には、戦闘機が2,500フィート（760メートル）離れた地点から後方に進入し、その後直進することを提案した。長期的には、迎撃に必要な方向を直接示すパイロット指示器を追加することを提案した。[ 138 ]

これがハンベリー・ブラウンのマークIVAの研究につながった。マークIVAは主にパイロットの前方に追加の表示装置を備えている点でマークIVAと異なっていた。[ 50 ]レーダー操作員はストロボと呼ばれる追加の制御装置を持っており、これを調整することで特定の距離での反射を拾うことができた。それらの反射だけがパイロットの表示装置に送られるため、混乱は大幅に減少した。[ 139 ]操作員の表示装置とは異なり、パイロットの表示装置では目標の位置がボアスコープのような形で単一の点で表示された。もしその点が表示装置の中央より右上にあった場合、パイロットは右に旋回して上昇し迎撃しなければならなかった。その結果、飛行点指示器として知られるものができあがり、[ t ]選択された単一の目標がその相対位置を直接示すようになった。[ 140 ]

1940年10月から試験が開始され、すぐにいくつかの小さな問題が明らかになった。小さな問題の一つは、中心を示す管上の十字線がスポットを遮り、飛行機が正確に整列し始めた直後に視界が悪くなることだった。より深刻な懸念は距離情報が不足していることで、FIUのパイロットはこれを致命的だと考えていた。ハンベリー・ブラウンはこれらの問題に取り組み、12月に改良版を完成した。画面中央のU字型のレチクルが中心位置を示し、スポットを視認できるようになった。さらに、回路には第2のタイムベースが組み込まれており、オペレーターがストロボを操作して追跡していた目標に戦闘機が接近すると、より長い信号が出力される。出力は、線が点の中央に水平に来るようにタイミング調整された。これにより距離が分かりやすく表示され、線は戦闘機が接近するにつれて自然に大きくなる航空機の翼のように見えた。[ 52 ]

U字型のセンタリングポストは、目標高度が2,500フィート（0.76 km）のときにU字の先端が距離表示線と同じ幅になるように設計されており、これはパイロットがスロットルを戻して最終進入を開始する必要があることを示している。ディスプレイの両側にある2本の垂直線（ゴールポスト）は、目標高度が1,000フィート（300 m）先にあり、見上げて目標を確認する必要があることを示している。2本の短い線は500フィート（150 m）の距離を示しており、この時点でパイロットは目標を視認しているはずであり、そうでなければ衝突を避けるために離脱しなければならないことを示している。[ 52 ]

1940年12月30日の会議で、既存のMk. IVシステムへの追加ユニットとして新しい指示器の限定生産を開始することが決定され、AI Mk. IVAが誕生した。最初のものは1941年1月に到着し、2月初旬にはADEEとDynatronからさらに多くのユニットが続いた。ハンバリー・ブラウンのAIへの関与は、新しいユニットのテスト中に突然終了した。1941年2月、高度20,000フィート（6.1 km）での飛行中に酸素供給が途絶え、救急車の中で突然地上に目覚めた。[ 141 ] [ 142 ]彼はもはやテスト飛行を許可されず、レーダービーコンシステムの開発に移った。[ 141 ]

作業を継続する中で、いくつかの小さな問題が明らかになったため、パッケージング、断熱材、その他の実用的な変更を大幅に改善した再設計ユニットの導入が決定された。これがAI Mk. Vとなり、2月下旬にパイから到着したが、すぐに多くの問題が露呈した。この頃にはマイクロ波ユニットの設計が進められており、Mk. Vはほぼキャンセルされるところだった。しかし、新ユニットの遅延に備えて、1,000台以上の契約が継続された。5月までにパイの設計上の問題は解決され、FIUの試験では特にメンテナンスの面でMk. IVよりも優れていることが明らかになった。RAEの報告書もこれを承認した。[ 143 ]

最初の更新されたMk. Vセットは1942年4月に到着し、利用可能になり次第、デ・ハビランド モスキートに装備されました。Mk. Vを装備したモスキートは6月24日から25日にかけて最初の撃墜を記録しました。第151飛行隊のモスキートNF.IIが北海上空でドルニエDo 217 E-4を撃墜したのです。[ 144 ]実際には、パイロットが最後の瞬間にディスプレイから目を上げるのにかなり苦労することが判明し、このシステムは実験的にのみ使用されました。[ 145 ]この頃にはマイクロ波ユニットが少量ずつ届き始めていたため、Mk. Vの生産はそれらの到着を待って何度も延期され、最終的には中止されました。[ 144 ]

1942年夏から、TRE開発チームはフロントガラスにディスプレイを投影するシステムの実験を開始し、10月までに既存のGGS Mk. IIジャイロ照準器の画像と組み合わせることで、自動操縦指示器（API）として知られる真のヘッドアップディスプレイを開発しました。1機がボーファイターに搭載され、10月まで試験され、その後1年間で数多くの改良型と後継機が試験されました。[ 146 ]

マークVI

ホーカー・タイフーンR7881には、試験的にAI Mk. VIレーダーが搭載されました。電子機器は、ドロップタンクのような翼下のコンテナに収納されていました。

1940年初頭にAIの実力が実証され始めると、イギリス空軍はレーダーの供給がまもなく利用可能な適切な航空機の数を上回ってしまうことを認識した。夜間戦闘機部隊にはすでに多数の単発単座機が配備されていたため、これらの機体にレーダーを搭載する何らかの方法が求められていた。航空省は1940年夏、この件を検討するためにAI Mk. VI設計委員会を設置した。その結果生まれたAI Mk. VIの設計は、基本的にMk. IVAをベースに、ストロボの照射距離を自動設定するシステムを追加したものだった。目標が視認できない場合、システムはストロボを最小設定から約6マイル（9.7km）の最大設定距離まで移動させ、その後再び最小設定から開始する。この処理には約4秒かかった[ 147 ] 。目標が視認されると、ストロボは目標に追従し、パイロットはCスコープを用いて目標に接近することができた[ 148 ]。パイロットは地上管制下で飛行し、目標がパイロット指示器に突然現れたら迎撃する[ 149 ] 。

自動ストロボユニットの試作機は10月に製作され、試験用に手動ストロボを備えたMk. IVA型レーダーユニットも製作された。その後、EMIは空中試験用にストロボユニットのブレッドボード試作機の製作を依頼され、10月12日に納品された。[ 150 ]多くの問題が発見され、対処された。その中で、ストロボが地面の反射に頻繁に貼り付くこと、また貼り付かない場合は短距離で強い信号を受信するまで貼り付かなかったり、間違った目標に貼り付いたりすることが判明した。最終的に、このような場合にストロボの貼り付きを解除する万能ボタンが追加された。[ 147 ]

Mk. IVA が改良型の Mk. V に改修されると、Mk. VI もそれに倣った。しかし 1941 年初頭までに、小型航空機に搭載しやすいように、Mk. VI を完全に新設計にすることが決定された。EMI は 1940 年 10 月に 2 月の納入予定で 12 台の試作機の契約を既に締結していたが、度重なる変更によりこれは不可能となった。[ 149 ]それでも EMI は 12 月に 1,500 台の生産契約を提示した。[ 151 ] 12 月から 3 月の間に、生産例が到着し始め、膨大な数の問題点が明らかになったため、技術者たちはそれらを 1 つ 1 つ解決していった。7 月までにシステムは使用可能となり、8 月初旬には新型の Defiant Mk. II への搭載が始まったが、システムがそのエリア内の他の AI 航空機からの通信にロックオンするという問題が判明し、さらなる改修が必要となった。1941 年 12 月初旬になってようやくこれらの問題が完全に解決され、ユニットが飛行隊での使用を許可された。[ 152 ]

この時点で、ボーファイターと新型モスキートの供給は劇的に改善され、1942年中に夜間戦闘機部隊から単発機設計機を全て撤去することが決定された。[ 152 ]デファイアント2機はMk. VIに切り替えたが、モスキートへの転換までわずか4ヶ月しか運用されなかった。AI任務用の生産は終了し、[ 153 ]爆撃機部隊の電子機器はモニカ尾部警戒レーダーに転換された。 [ 152 ] 1944年半ば、モニカの通信を捕捉するドイツのフレンスブルク・レーダー探知機の存在がイギリス軍に暴露された。

Mk. VIの海外での運用は短かった。初期のユニットの1つがハリケーンMk. IIcに試験的に搭載され、これがきっかけで1942年7月から1飛行隊が生産された。これらの改修は優先度が低かったため、1943年春まで完了しなかった。これらの機体の一部はカルカッタに送られ、そこで多くの日本軍爆撃機の命中を阻止された[ 152 ] 。ホーカー・タイフーンiA R7881への試験的な搭載も行われ、このシステムは標準的な翼下増槽に収納された。これは1943年3月に利用可能となり、1944年まで続く長期にわたる試験が行われたが、この研究は成果をあげなかった[ 154 ] 。

説明

Mk. IVは複雑なシステムの寄せ集めであり、イギリス空軍では総称して空中無線設備5003（ARI 5003）と呼ばれていました。個々の部品には、R3066またはR3102受信機、T3065送信機、タイプ20変調器、タイプ19送信アンテナ、タイプ25仰角アンテナ、タイプ21およ​​び25方位アンテナ、タイプ35インピーダンス整合装置、タイプ3電圧制御盤、タイプ20または48指示装置が含まれていました。[ 155 ]

アンテナレイアウト

これらの画像は、試作機A-20に搭載されたSCR-540の受信アンテナを示しています。-540はAI Mk. IVの米国版であり、主に受動導波器（白）の位置が異なっています。

Mk. IVシステムは単一周波数で動作するため、日本の特許がマルコーニ社に売却された際にイギリスに持ち込まれた八木アンテナの設計に自然に適応しました。「八木」ウォルターズは5本の八木アンテナを用いたAI用システムを開発した。[ 29 ]

送信は機首に取り付けられた1本の矢じり型アンテナから行われていた。このアンテナは、折り畳み式ダイポールアンテナとその前方に受動導波器で構成され、どちらも後方に約35度曲げられ、ノーズコーンから取り付けロッドに突き出ていた。[ 156 ]垂直受信用には、受信アンテナは翼の上下に取り付けられた2本の半波長ユニポールアンテナと、その背後に反射鏡で構成されていた。翼は信号バリアとして機能し、アンテナは翼の真上と真下の空の一部と正面のみを観測できた。これらのアンテナは送信機と同じ角度で後方に傾けられていた。水平受信機と導波器は翼の前縁から突き出たロッドに取り付けられ、アンテナは垂直に一列に並んでいた。胴体とエンジンナセルがこれらのアンテナのバリアとなっていた。[ 157 ]

4本の受信アンテナはすべて別々のリード線で電動スイッチに接続され、各入力を順に選択して増幅器に送りました。出力は同じシステムでCRTの4つの入力のいずれかに切り替えられました。[ 158 ] AI Mk.IVのレーダーダイポールアンテナのセットアップ全体は、AIレーダーを搭載した初期のドイツ夜間戦闘機の機首に取り付けられた32ダイポールのMatratze（マットレス）送受信アレイと比較するとシンプルなものでした。これは、1942年から1943年にかけてドイツが独自に開発したUHF帯リヒテンシュタインB/C空中レーダー設計に使用されました。

展示と解説

Mk. IVのディスプレイ画像。タイムベースのほぼ中間地点で、ターゲットのブリップが1つだけ見えています。ブリップの長さは左側のディスプレイでは等しく、右側のディスプレイの右側ではわずかに長くなっています。これは、戦闘機がターゲットを迎撃するにはわずかに右に旋回する必要があることを意味します。左側と上部の大きな三角形は、最大射程距離を制限する地面の反射です。
このシミュレーションによるMk. IV方位角表示には、大きくて小さい2つの点が見られます。下は、システムの最小距離を計測したリンギングからの信号です。地面からの反射はシミュレーションされていません。

Mk. IV表示装置は、直径3インチ（7.6cm）のCRT2台で構成され、共通のタイムベース・ジェネレーターに接続されていた。タイムベース・ジェネレーターは通常、高度20,000フィート（6.1km）からの信号を受信するのにかかる時間で画面を横切るように設定されていた。これらの表示装置は、ボーファイター後部のレーダー操作員ステーションに並んで設置されていた。左側の管は垂直方向の状況（高度）を、右側の管は水平方向の状況（方位角）を表示した。[ 159 ]

各受信アンテナからの信号は、ディスプレイのチャンネルに順次送られ、ディスプレイの1つが更新される。例えば、ある瞬間にスイッチが方位角ディスプレイの左側に信号を送るように設定される。送信終了後、タイムベースジェネレータがトリガーされ、CRTのドットを画面上で上方へ掃引する。反射によってドットは左に偏向し、その垂直位置をスケールに照らし合わせて測定することで距離を測定できるブリップが生じる。その後、スイッチは次の位置に移動し、ディスプレイの右側が再描画されるが、信号は反転するためドットは右へ移動する。この切り替えは高速に行われるため、ディスプレイは連続的に見える。[ 160 ]

各アンテナは主に一方向に感度を持つように設計されていたため、ブリップの長さは戦闘機に対する目標の位置に依存していました。例えば、戦闘機の35度上方に位置する目標の場合、上部の垂直受信機の信号が最大になり、上部のトレースに長いブリップが現れ、下部のトレースには何も現れません。正面からの感度は低くなりますが、両方の垂直アンテナは戦闘機の正面を捉えることができたため、真正面に位置する目標の場合、中心線の両側にそれぞれ1つずつ、わずかに短いブリップが2つ現れました。[ 160 ]

迎撃を行うには、レーダー操作員は画面上のブリップの長さを比較する必要がありました。例えば、方位表示においてブリップが左側よりも右側でわずかに長い場合、操作員はパイロットに右旋回を指示し、目標を中央に誘導しました。[ 161 ]迎撃は通常、（うまくいけば）距離が縮まるのを読み取りながら、左右と上下の修正を繰り返すことになります。[ 160 ]

送信パルスの立ち下がりエッジは完全に鋭くなく、パルスが表面上完了した後に受信機の電源を入れた場合でも、受信機の信号が短時間鳴り響いた。この残留信号は、送信機ブレークスルーと呼ばれる大きな持続的なブリップを引き起こし、管の短距離端（左と下）に現れた。発振器バイアスと呼ばれる制御により、送信パルスに対する受信機の起動の正確なタイミングを調整することができ、通常はパルスの残骸がちょうど見える程度であった。[ 162 ]

送信アンテナのパターンが広いため、信号の一部は常に地面に当たり、一部は反射して機体に戻り、地表反射を引き起こしました。[ 163 ]この反射は非常に強力で、下方にある信号から隠れている上部の垂直受信機を含むすべてのアンテナで受信されました。機体の真下の反射から最短距離、つまり最も強い信号が受信されたため、戦闘機の高度範囲ですべてのディスプレイに強い点滅が表示されました。機体のさらに前方の地表からも反射信号が発生しましたが、その距離は次第に遠ざかるため（斜距離参照）、信号の一部のみが機体に反射し、残りの部分は前方や遠方に散乱しました。そのため、遠方では地表反射信号は小さくなり、ディスプレイの上部または右側にほぼ三角形の線が連続して現れました。[ 163 ]これは「クリスマスツリー効果」として知られ、この効果を超えると目標は見えなくなりました。[ 160 ]

セレート操作

セレートは受信と表示にMk. IV機器を使用し、受信機ユニットのみを交換した。これはコックピットから回路への接続と切断を切り替えることができ、同時に送信機もオフにできた。典型的な迎撃では、レーダー操作員はセレートを使用してドイツ戦闘機を追跡し、ディスプレイに表示される方向指示に基づいてパイロットに迎撃コースを指示した。距離は提供されなかったが、操作員は信号強度と戦闘機の機動による信号の変化を観察することで大まかな推定を行うことができた。セレートの指示に従って推定距離6,000フィート（1.8 km）まで移動した後、戦闘機自身のレーダーが最終進入のためにオンになった。[ 133 ]

IFFの使用

1940年以降、イギリスの航空機にはIFF Mk. IIシステムの搭載が進み、レーダー操作員は画面上のブリップが友軍機かどうかを判断できるようになりました。IFFは、レーダーシステムからの無線信号を受信するとすぐに無線パルスを送信する応答機[ u ]です。IFFの送信信号はレーダー自身のパルスと混ざり合い、ブリップは時間の経過とともに小さなピークから長方形へと広がります。[ 165 ]

異なる周波数で動作する新型レーダーの急速な導入により、IFFシステムは増え続ける信号に対応する必要があり、Mk. IIの直接応答には、それぞれ異なる周波数に対応するサブモデルの数がますます増えることになった。1941年までに、この需要は際限なく増大することが明らかになり、新たな解決策が必要となった。[ 166 ]その結果、間接照会技術を使用する新しいIFFユニットシリーズが開発された。これらはレーダーとは異なる固定周波数で動作する。照会信号は、レーダーのボタンを押すことで航空機から送信され、レーダーの主信号に同期したパルス信号が送信される。受信信号は増幅され、レーダーと同じビデオ信号に混合され、同じ拡張ブリップが発生する。[ 167 ] [ 168 ]

ホーミングシステム

地上で使用されるトランスポンダーシステムは、トランスポンダーの位置を特定する機能を提供し、この技術はMk. IVや他の多くのAIおよびASVレーダーシステムで広く使用されていました。[ 169 ]

ホーミングトランスポンダーはIFFシステムと概ね類似しているが、より短いパルスを使用する。レーダーからの信号を受信すると、トランスポンダーは同じ周波数の短いパルスで応答する。元のレーダーパルスは反射されないため、IFFの場合のように信号を長くする必要はない。[ 167 ]パルスはMk. IVのディスプレイに送信され、鋭いブリップとして表示される。航空機に対するトランスポンダーの位置に応じて、ブリップは方位角ディスプレイの左側または右側で長くなり、オペレーターは従来の航空機迎撃と全く同じ方法で航空機をトランスポンダーまで誘導することができる。[ 170 ]

トランスポンダーは地上に設置されていたため、最もよく見える受信アンテナは翼の下に設置されていました。レーダーオペレーターは通常、非常に遠距離であっても、仰角表示の下側で信号を拾うことができました。ビーコンからの信号は非常に強力だったため、Mk. IVには長距離受信のために時間軸を60マイル（97 km）に設定するスイッチが搭載されていました。目標地点に近づくと、信号は十分に強くなり、方位（左右）管に表示され始めました。[ 170 ]

バブス

Mk. IVで使用されたもう一つのシステムはビームアプローチビーコンシステム（BABS）で、滑走路の中心線を表示するものでした。[ 171 ]

この基本構想はMk. IVより古く、本質的にはドイツのローレンツ・ビーム・システムの英国版でした。英国ではローレンツ、あるいは標準ビーム・アプローチとして知られていたこのシステムは、滑走路の遠端に設置された単一の送信機を用いていました。この送信機は、電動スイッチを用いて2つのわずかに指向性のあるアンテナのいずれかに交互に接続されていました。アンテナは滑走路の左右に信号を送信するように向けられていましたが、滑走路の中心線上では信号が重なっていました。スイッチは0.2秒間（航空機から見て）左側のアンテナに接続し、その後1秒間右側のアンテナに接続していました。[ 172 ]

ローレンツ法を用いるには、従来の無線機を送信に合わせ、オペレーターは信号を聞いて、短点か長点かを判断します。0.2秒の短いパルスである短点が聞こえれば、オペレーターは左に行き過ぎていることが分かり、センターラインに到達するために右に曲がる必要があります。長点が聞こえれば、オペレーターは左に曲がるべきです。センターラインでは、受信機は両方の信号を聞くことができ、それらが融合して等信号と呼ばれる安定した音を形成します。[ 173 ]

BABSにおける唯一の変更点は、放送の送信を連続信号から短いパルスの連続に変更した点である。これらのパルスはAIレーダーの信号に反応して送信され、数マイル以内のMk. IV受信機で受信できるほど強力であった。[ 172 ]受信時には、Mk. IVは点または破線のいずれかを受信し、オペレーターは画面中央に交互に点滅する一連の点を見る。この点滅はBABSアンテナの切り替えに応じて消え、消える。点滅の持続時間は航空機が左右どちらに寄っているかを示し、センターライン上で連続した点滅となる。この技術はAIビームアプローチ（AIBA）として知られていた。[ 174 ]

BABSはオリジナルのMk. IV AIと同じ基本装備をベースにしているため、占領下のヨーロッパに物資を投下するための地上トランスポンダーをホームするために開発されたレベッカの装備にも使用可能であった。 [ 175 ]後のルセロユニットは基本的にレベッカ受信機のアダプターであり、既存のAI、ASV、H2Sなどのディスプレイに接続できるものであった。[ 176 ]

参照

注記

  1. ^ワットは1942年に名前にワトソンを加えてロバート・ワトソン＝ワットとなった。 [ 1 ]
  2. ^様々な資料によると、AIの開発を強く求めていたのは航空省かティザード委員会だったとされています。しかし、いずれも空中レーダーを解決策として提案したとは明言していません。ボーエン氏の説明はこの点を指摘しており、彼の説明が最も詳細であり、他の参考文献と直接矛盾しないため、ここに掲載します。
  3. ^ボーエンは「7本または8本」という表現を用いている。元の設計では7本の真空管が使用されていたが、高周波数化に伴い8本目が追加されたようだ。 [ 15 ]
  4. ^ CHの地上ベースのRDF 1と、RDF 2となる真の空中セットの中間であったため、このように名付けられました。 [ 19 ] WhiteのHistoryでは、RDF 1.5がRDF1Rと記載されている箇所と記載されていない箇所があることに留意してください。 [ 21 ]これは印刷ミスと思われます。Hanbury-BrownはRDF1αと記載しています。
  5. ^文字通り。ボーエンは飛行機から降り、レンチを取り、エンジンから発電機のボルトを外した。これが帰路の飛行中に問題を引き起こした。 [ 35 ]
  6. ^ハンバリー・ブラウンはまた、古い複葉軽爆撃機であるホーカー・ハートで行われた飛行についても述べている。 [ 40 ]
  7. ^ロナルド・デッカーによるEF50真空管の非常に詳細な歴史では、真空管はボーエンが述べているように駆逐艦に積まれていたのではなく、1940年5月10日にイギリスに向けて出航した2隻の定期船コニンギン・エマ号またはプリンセス・ベアトリクス号のいずれかに積まれていたとされている。駆逐艦 が間接的に関与しており、アントン・フィリップスとフィリップスの取締役の大半は、真空管の新しい台座を作るためにムラードの伸線機用の工業用ダイヤモンドが入った箱とともに避難させられた。 [ 57 ]
  8. ^ Fシリーズのすべての機体から銃塔が撤去されたわけではない。戦時中の写真の中には、ブレニム夜間戦闘機が中上部銃塔を装備しているものもいくつかある。典型的な例はIWMの画像CH 1585で見ることができる。また、ホワイトはMk. I試験機の一つであるブレニムK7159（YX+N）の銃塔装備の同様の写真を所蔵している。この機体のイラストはこちらに掲載されている。
  9. ^現代の情報源では、一般的にこれらを大文字の F で表していますが、この記事で使用されているほとんどの参考文献、特にエンジニアによって書かれたものには小文字のバージョンが使用されています。
  10. ^具体的な記載はないが、これは1936年に開港したばかりのパース空港である可能性が高い。ラヴェルが、この場所が空港に最も近い町であるスコーンにあると述べていることから、このことが示唆される。近くに他の空港はない。
  11. ^ロックタイムベースがどのようなものであるかについては、どの参考文献にも記載されていません。ロックフォローの可能性は、1年後まで登場せず、AIFと名付けられたため、無視できます。
  12. ^ハンバリー・ブラウン・アンド・ホワイトによるMk. IIIの説明は、AIHと本質的に同一であるように思われる。しかし、どのような違いがあったのかは、入手可能などの文献にも記載されていない。
  13. ^ホワイトはASVとEKCOの合計150セットについて言及しているが、そのうち異なるモデルとして挙げているのは100セットだけである。 [ 93 ]
  14. ^ホワイトは、現代の資料によればドイツ軍の乗組員は救助され、航空機は第3戦闘航空団第2中隊の所属であると確認されたと指摘しているが、この主張の妥当性に疑問を呈している。 [ 101 ]
  15. ^ボーファイターの乗組員は、Ju 88が視界から消え、墜落する様子も見られなかったため、撃墜を主張しなかった。後に、Ju 88の乗組員がパラシュートで機体から脱出し救助された際に、撃墜が確認された。 [ 104 ]
  16. ^ホワイトは付録IVで、夜間戦闘機部隊による個々の撃墜数を列挙した全く異なるリストを提示している。著者は、このリストは網羅的なものではなく、また網羅的であることを意図したものでもないと述べている。しかしながら、相対的な尺度としては非常に有用である。 [ 101 ]
  17. ^戦闘任務では、機械的な問題により兵力の2%以上が失われることが多い。 1986年のリビア空襲では、8%以上の航空機が機械的な故障により任務を遂行できなかったが、これは典型的な割合である。 [ 116 ]
  18. ^この名称はCRTディスプレイに表示される信号の鋸歯状のエッジに由来する。 [ 128 ]
  19. ^これら 3 つの損失は戦闘とは関係がなかったようですが、参考文献のいずれにもそれが直接述べられていません。
  20. ^飛行地点指示器は戦後、Cスコープとして広く知られるようになった。
  21. ^英国の用語では、トランスポンダーはトリガー信号とは異なる周波数で送信し、レスポンダーは同じ周波数で送信します。 [ 164 ]

参考文献

引用

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情報ボックスの仕様は、AP1093D 1946、第 1 章、パラグラフ 25 から引用されています。

参考文献

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