グリーンサテン（ARI 5851）は、イギリス空軍が航空航法支援のために開発したドップラーレーダーシステムです。このシステムは、漂流速度と方向を直接測定し、上空の風向を正確に計算することができました。これらの値は航法爆撃システムに送られ、推測航法を用いて現在位置を継続的に計算します。
このエンジンは、1949年にイングリッシュ・エレクトリック社製キャンベラ爆撃機向けにOR.3015として最初に仕様が定められた。最初のエンジンは1953年に到着し[1]、すぐに実戦配備された。その後、V爆撃機にも使用された。1969年にアブロ・バルカンがデッカ72Mに置き換えられるまで、V爆撃機にも使用され続けた。ハンドレページ・ビクターは1993年に退役するまで使用していた可能性がある。
この名称は、補給省がコードネームが文字通りになりすぎないように、色とコードワードをランダムに組み合わせて使用していた時代に由来しています。最高速度制限が低い「ブルーシルク」と呼ばれるバージョンは、シャクルトン、キャンベラ、そしてイギリス海軍の航空機に使用されました。
背景
航空航法において、注目すべき値は6つあります。対気速度、機首が向いている方位（コンパス角）、対地速度、針路（実際の運動におけるコンパス角）、風速、風向です。これらの値のうち4つと基本的なベクトルの加算を用いることで、残りの値は風向三角形によって決定できます。風向三角形が決定されれば、元の固定点と比較することで推測航法を用いて航空機の進路を正確に計算できます。
対気速度と機首方位は、機上計測装置、すなわち対気速度計とジャイロコンパスを用いて、かなりの精度で計測できる。航空機は気団内を飛行するため、風速を直接計測することはできないため、風速の測定は何らかの外部計測値を参照して行う必要がある。航空航法の歴史の大部分において、これは逆推測航法によって行われてきた。これは、地上の物体の通過時間を計測して対地速度を計測し、偏流を推定するか、ドリフトメーターのような単純な光学機器で計測するものである。どちらも本質的に不正確であり、米海軍はそのような計測値の精度はわずか10%であると示唆している。
グリーンサテンは、真対地速度と偏流角を正確かつ即座に測定しました。対気速度と方位と組み合わせることで、航空航法の複雑さは大幅に軽減されました。しかし、正確な推測航法には、将来の動きを決定するための正確な最初の「位置」も必要です。実際には、航空機が巡航高度と巡航速度に達した後にGee法が使用され、Gee法の射程範囲外、おそらく300～450海里を通過するまで、航法を微調整するために使用されました。
発達
グリーンサテンは、1949年の運用要件（OR）3015で誕生しました。この要件では、100ノットから700ノットまでの速度で飛行中の航空機の対地速度を、高度60,000フィートまでのあらゆる高度において、0.2%以内の精度で測定できる装置が求められました。また、機首方位の左右最大20度の偏角を0.1度未満の精度で測定する必要がありました。これらの測定は、陸上でも水上でも、あらゆる天候下で実施する必要がありました。[2]
対地速度を測定する方法は当時既によく知られており、ドップラーレーダーシステムを用いて2つ以上の信号の周波数を比較していました。グリーンサテンは4つの信号を用いて対地速度とドリフト角の両方を判定しました。これらの信号は1つの送信機で生成され、 4つの端にフィードホーンを備えた1つの十字型アンテナから同時に送信されました。中立位置（前方を向く）では、1組のアンテナからわずかに船首と船尾に揃った2つの信号が送信され、もう1組のアンテナからわずかに左舷と右舷に揃った2つの信号が送信されました。受信時には、各信号ペアは別々の周波数比較器に送られ、出力は電圧で表される周波数の差でした。[3]
風のない地上を飛行する航空機を考えてみましょう。この場合、横方向の速度はゼロなので、左舷と右舷の信号は同じ周波数で航空機に戻ります。コンパレータを通過すると、出力はゼロ電圧となり、横方向のドリフトがないことを示します。次に、航空機が右に吹かれている場合を考えてみましょう。この場合、右舷（右側）の信号は周波数が上昇し、左舷（左側）の信号は周波数が下降します。横方向の移動速度は重要ではなく、角度のみが重要です。角度を測定するために、アンテナアレイ全体を電動ピボットに取り付け、出力が再びゼロになるまで前後に回転させました。[3]
ドリフト角が正確に測定されると、アンテナはドリフトの方向をまっすぐに向くようになります。この時点での前方と後方の指向信号の周波数差が対地速度の指標となります。[3]
グリーンサテンはパルス方式のシステムであったが、典型的な意味でのパルスドップラーレーダーではなかった。パルスは、単一のアンテナを放送と受信の両方に使用できるようにするために使用されたものであり、パルスタイミングによって距離（またはこの場合は高度）を測定するために使用されたものではない。周波数は単一のパルス内で比較された（モノパルスレーダー）ため、長時間のマルチパルス時間にわたる高い周波数安定性は必要とされなかった。したがって、グリーンサテンは、クライストロンのようなより周波数安定性の高いソリューションではなく、単純な空洞マグネトロン発生器に基づいていた。[4]
電子機器は、電源や各種電気接続部を備えた大型バックプレーンに取り付けられた2つの加圧容器に収納されていました。これらの容器はキャンベラの後部隔壁の客室上部に設置されていました。[4]これらの容器の中には、退役後数十年経っても加圧状態を維持していたものもありました。
グリーンサテンからのデータは、航法爆撃システム（NBS）に送られました。これは機械式コンピュータで、入力された情報を継続的に推測航法することで航空機の現在位置を計算します。これらの入力のほとんどは航空機の各種計器から自動的に入力されましたが、グリーンサテンのデータは通常手動で入力されました。NBSの出力は、対気速度と方位のみに基づいて計算された緯度と経度であり、これにグリーンサテンからの値が加算され、航法コンピュータの最終出力が生成されました。これらの出力は、H2S Mk. IX爆撃レーダーとMark XIV爆撃照準器の補正回路も駆動し、予測された爆弾の軌道を調整しました。[3]
テスト
グリーンサテンの運用精度を判定するため、初期のキャンベラ機から陸上および水上での長期にわたる試験飛行が行われた。しかし、これらの試験においてG4Bジャイロコンパスは、常にドリフト修正が必要であったため、あまりにも不正確であることが判明した。また、ジージャイロコンパスは十分な精度を備えていたものの、測位にはオペレーターによる長時間の手計算が必要であった。試験計画では、これらの問題を解決するために追加の機器が必要となった。[5]
正確な方位情報は、潜望鏡に取り付けられた恒星追跡装置である方位基準装置（ADI）によって提供され、航法士の目の前のプレートに表示が投影された。[6]六分儀で得られるのと同様の角度測定を用いることで、航空機の方向を正確に決定することができた。初期の位置測定には、ジー式の代わりにデッカ・ナビゲーター・システム（マーク6）が使用され、3つの目盛りに直接測定値が表示された。[7]
ADIとデッカの出力をナビゲーションコンソールに、そしてグリーンサテンの出力も設置することで、ムービーカメラでリアルタイムにすべての情報を記録し、地上でのデータ解析に利用できるようになりました。これは、6秒ごとに設定のスナップショットを撮影し、計器の位置を平均化するというものでした。[8]試験の結果、グリーンサテンの地上における直線水平飛行の精度は、飛行距離の±0.1%未満、偏流は±0.1度未満であることが実証されました。[9]
使用中
グリーンサテンは当初、2つの大きなダイヤルを備えたシンプルな表示システムを採用していました。左側には真対地速度（ノット）、右側にはドリフト角が表示されていました。このシステムの出力は通常、G4コンパスの出力と共に、マーク4地上位置指示器（GPI）に送信されていました。GPIはシンプルな機械式コンピューターで、入力データを統合し、ユーザーが指定した初期位置（例えばジーから取得）からのオフセットを算出し、2つのオドメーターのようなディスプレイに緯度と経度、またはグリッド参照番号として表示しました。
グリーンサテンは当初キャンベラ部隊に装備されていましたが、すぐにイギリス空軍の大型航空機のほとんどに採用されました。穏やかな海面へのロックオンに問題があったため、ヴァリアント機からのグラップル爆弾照準時には、代わりにデッカ社の航法装置を使用せざるを得ませんでした。
その他のアプリケーション
グリーンサテンは、レッドセッターと呼ばれる2つ目のレーダーシステムと組み合わせて、側方監視型航空レーダー（SLAR）システムを構築するためにも使用されました。[a]このシステムはH2S Mark IXAのアンテナと電子機器を使用しましたが、スキャンモーターを停止することで、通常は機体の片側を向くようにしました。グリーンサテンからの偏角はモーターに入力され、機首方位に関係なく、アンテナが機体の地上航跡に対して直角になるように微調整されました。[3]
通常のH2Sで使用されていたCRTディスプレイには、電動巻き取りリールを備えたフィルムシステムが取り付けられていました。このモーターはグリーンサテンの対地速度出力に接続されており、対地速度に比例した速度でフィルムをディスプレイ前面に巻き取ります。スキャンモーターをオフにすると、CRTの表示は1本の線となり、航空機からの距離に応じて明るさが調整されます。これによりフィルムが露光され、航空機の片側にある地形の2D画像が生成されました。[3]
フィルムは、様々な用途で同様のシステムを製造していたケルビン・ヒューズ社製の迅速現像システムで現像処理されました。フィルムは現像処理され、少し待つと鑑賞できる状態になりました。[3]
参照
- AN/APN-89、グリーンサテンの米国版。
注記
- ^ ラヴェルは、これは「レッド ネック」として知られていたと主張しているが、この名前は別の SLAR システムのものである。
参考文献
引用
- ^ ファーナー1997、93ページ。
- ^ ファーナー1997、92ページ。
- ^ abcdefg Lovell 1991、259ページ。
- ^ ランバート 2005より。
- ^ ファーナー1997、93-94頁。
- ^ ファーナー 1997、94～95頁。
- ^ ファーナー1997、94ページ。
- ^ ファーナー 1997、97～98頁。
- ^ ファーナー 1997、98ページ。
参考文献
- パンヌ、アナディープ. 「キャンベラ：写真偵察マーク PR.57 および PR.67」. 2013年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年5月17日閲覧。
- ファーナー、ジャック (1997). 「第9章：1950年代初頭の発展」(PDF) .イギリス空軍における航空航法の歴史. pp. 92– 97. 2017年8月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2017年8月3日閲覧。
- ランバート、マルコム（2005年3月）「ミッドランド航空博物館所蔵のキャンベラPR.3 WF922」ミッドランド航空博物館
- ラヴェル、バーナード（1991年）『戦争の響き：H2Sレーダーの物語』CRCプレス、ISBN 9780852743171。
