軽量航空警戒レーダー

軽量対空警戒レーダー（LW /AW）は、第二次世界大戦中にオーストラリアで製造された携帯型早期警戒レーダーです。オーストラリア北部およびニューギニア戦域 において、野戦部隊に空襲警報を提供することを目的として、オーストラリア科学産業研究評議会（現在のCSIRO）によって設計されました。

軽量航空警戒レーダー
LW/AW Mark 1A、上部にIFFアンテナ付き
原産国オーストラリア
紹介された1942 (1942)
建造数約250 [ a ]
タイプ早期警告
頻度200MHz
PRF50pps
パルス幅10μS
回転数手動回転
範囲100マイル（160 km）以上
方位角360度
力10kW Mk. I、160～200kW Mark III
その他の名前LW/AW、A286Q

1940年から、CSIRは固定陣地用の大型システム、航空警戒マークI（AW.1）を設計していた。これは英国のチェーンホームに似た概念である。ダーウィンへの最初の日本軍の空襲はAW.1の配備前に行われたため、この大型システムが実戦投入されるまでにはしばらく時間がかかった。このため、1941年12月、予備として保管し、AWシステムが攻撃された際に現場に移動できる小型版の要請が出された。その後まもなく、野戦部隊から前線飛行場に迅速に配備できる可搬型のシステムが要請された。1942年夏、CSIRは両方のニーズを満たすシステムの開発に着手した。

LW/AWは、過酷な環境下での携行を想定し、ダグラスDC-2およびダグラス・ダコタに搭載可能な小型軽量システムとして開発されました。AWとその他の点では類似していますが、英国のチェーンホームローをベースとした新しいアンテナ設計により、現場で容易に組み立てられる堅牢なマルチユニットアレイで、必要な射程範囲を確保しました。試作機は1942年9月に試験に入り、最初の2つの量産型は10月中旬にニューギニアへ輸送され、11月8日に本格運用を開始しました。マークIと若干改良されたマークIAは約260機が生産され、終戦まで運用されました。

Mark IIはキャビンが拡大され、IFF Mark IIIに対応するためにアンテナが改良されましたが、それ以外はMark IIIとほぼ同様でした。1944年に導入されたMark IIIは、小規模な改良を経て導入されましたが、初期のモデルが大成功を収めたため、生産には至りませんでした。Mk IIIの改良型はA286Qとして艦艇に使用され、約120機が生産されました。

歴史

以前の開発

1939年初頭、英国政府はカナダ、オーストラリア、ニュージーランド、南アフリカの調査団を英国に招き、当時極秘とされていたレーダー開発について説明を受けた。[ 1 ] 9月、第二次世界大戦の勃発に伴い、科学産業研究会議の無線物理研究所（RPL）は、海岸防衛（SHD）として知られる水上捜索レーダーの開発を開始した。SHDは英国自身の沿岸防衛システム（CD）に類似していたが、1つのアンテナを送信と受信の両方に使用できるスイッチが追加され、2つのアンテナを使用するCDに比べてシステムが簡素化された。最初のSHDはシドニー港の入り口近くのドーバーハイツに設置された。[ 2 ]

航空攻撃の脅威に注目が集まると、SHDシステムはアンテナ配置が変更され、より高角度でのスキャンが可能になった。こうして航空警戒レーダー（AW Mark I）が誕生した。このレーダーは強力なシステムで、100マイル（160 km）先の爆撃機サイズの標的を探知できたが、比較的大型だったため、船舶でしか輸送できなかった。システムの輸送には時間がかかり、組み立てにはさらに時間がかかった。ニューギニア島から日本軍の爆撃機の射程圏内にあったダーウィンに配備される予定だったこのシステムは、 1942年2月19日の最初の攻撃の時点ではまだ準備中だった。[ 2 ]ダーウィンは度重なる攻撃にさらされたが、最初のシステムが運用可能になるまでにはさらに7週間を要した。[ 3 ]

小規模システム

1941年12月、ピッチャー中佐は、オーストラリア空軍（RAAF）に対し、AW施設が攻撃を受けた場合の予備として、小型の移動式レーダーシステムを複数製造することを提案した。これらのシステムは現場外で保管され、必要に応じて元のAW施設へ移動される。そのためには、より小型で機動性の高いシステムが必要だった。1942年1月、シンガポールでのRAF（英国空軍）との任務から帰還したBFNイスラエル飛行士は、現場で使用できる真に機動性の高いシステムの必要性を強調した。イスラエルは、RPLと製造元であるHMVとの間のレーダー連絡将校としてシドニーに配属された。 [ 2 ]

1942年の夏までに、オーストラリア軍は前進し、新しい飛行場を建設していた。これらの前進基地はいくつかの日本軍飛行場から容易に攻撃できる距離にあったため、早期警戒装置の必要性は深刻な問題であった。ピサーは、 AWとSHD装置の機械構造を製造するグループを率いていたニューサウスウェールズ鉄道のジョン・ウォーレッジに覚書を送った。ピサーは、AWの電子機器は正しく梱包すれば移動使用に適しているが、アンテナシステムはオーストラリア輸送司令部の基礎となったダグラスDC-2航空機でこれらの飛行場に持ち込めるバージョンで製造する必要があると示唆した。ピサーはまた、イスラエルとリッチモンドの無線学校の司令官ミッチェル中隊長にも倣った。[ 4 ]

ピサーは、アンテナを小型化する一つの方法として、水平方向の素子列を1列削除することを提案した。しかし、これは出力を1/3に低下させ、到達範囲を大幅に狭めることになる。シンガポールでチェーン・ホーム・ロー（CHL）システムを見たイスラエルは、その配置を知っていた。彼はRPLのアンテナ設計専門家であるJL・パウジーと連携し、パウジーは8つのダイポールを4列に並べた新しい設計を生み出した。この設計は、元のアンテナ利得の89%を維持し、改良された電子部品によってさらに5%の利得を回復した。しかし、最大の利点は、アンテナが2×2素子のキューブ8個で構成されるようになったことで、航空機輸送が可能で、現場で接続も可能になった。このシステムは後に「ウォーレッジ・エアリアル・システム」と呼ばれるようになった。[ 5 ]

就役

試作システムは1942年9月に完成し、試験のためドーバー高地へ輸送された。[ b ]最初の2基の生産ユニットは10月中にパプアニューギニアへ輸送された。最初のユニットはトゥフィ空港に設置され、11月8日に運用を開始した。システムの設置は困難な作業であった。

機材はポートモレスビー郊外に設置・試験され、その後オーウェン・スタンレー山脈上空を飛行した。…機材は沼地やジャングルを抜け、橋のない小川を渡って海まで陸路で運ばれた。岩礁の外にいるトロール船まで運ぶため、機材は2艘の原住民のカヌーを繋ぎ合わせて作られたプラットフォームに積み込まれた。トロール船は1942年10月30日、海抜200フィートの断崖絶壁のあるフィヨルド、マクラーレン港に到着した。機材とすべての物資は人力で[頂上まで]運ばれた。その後、岬の現場まで約3.5マイル運ばれた。[ 7 ]

2つ目のユニットは12月3日にドボドゥラ飛行場で運用を開始した。ドボドゥラはブナ飛行場に近い前線基地であり、ブナ飛行場自体は1942年12月14日に占領された。さらなるユニットが戦域に到着し続け、その時点でいくつかの問題が初めて確認された。1つは、レーダーがメンテナンスのためにオフにされると、冷却電子機器によってシステム内に著しい結露が生じ、ユニット内にカビが発生することであった。[ 8 ]この問題は非常に深刻であると考えられ、1942年後半にトーマス・ブレイミー将軍が問題解決の責任者に任命された。1943年初頭、野戦部隊に205Wの電気ヒーターが送られ、これは電子機器の電源がオフになると自動的にオンになった。これにより、2つの大きな機器シャーシ内の温度が維持された。[ 8 ]

その他の変更は比較的小規模なものであった。この期間を通してパッケージングは​​改良され続け、シドニー港とマンリービーチの波打ち際で、水中に落としても浮くかどうかがテストされた。また、ターンテーブルの高さを地上から高くしたのも変更点の一つである。これは、機器下部の空気の流れが悪すぎてシャーシ底面を適切に冷却できないことが分かったためである。これらの変更はLW/AW Mark IAとして正式に発表された。Mark IとMark IAは260台以上が生産された。[ 8 ]

マークII

1942年4月、送信機に電力を供給する米国製のVT90マイクロパップ真空管の供給が不足した。代替設計の100TH Eimacを使用する試みが始まった。これはMark IのVT90よりもはるかに大きな出力を生成でき、有効範囲を大幅に向上できることが証明された。これはLWの役割にはそれほど重要ではなかったが、都市のような広い地域を防衛することが典型的な固定配置のAWユニットにとって短すぎる範囲が大きな問題であることが判明した。これをAW Mark IIという新しいユニットに置き換える試みが始まった。これはEimac真空管をリング状に4つ使用し、最大出力50kWを生成するものだった。これは小型船舶向けにA79としてより小型のアンテナに改造された。最初の量産型は1942年12月に到着したが、戦場での運用を維持するのは困難であることが判明した。VT90の供給が改善されたため、AW Mark IIはわずか15個が製造されただけで廃止された。[ 8 ]

1943年までに、IFF Mark IIIは米軍に広く導入され、LW/AWへのアドホックな追加が一般的になりました。同年後半には、米国製BL3 IFFインタロゲーターユニットを接続するためのより正式なソリューションを構築し、標準装備リストに追加するための急ぎの取り組みが開始されました。IFFアンテナは既存のアンテナアレイの上に設置されました。同時に、既存の狭いテントでは空気の流れが悪く、高温多湿になるというオペレーターからの苦情を受け、より大きな筐体を設計する取り組みが進められました。この新しいシステムがLW/AW Mark IIとなりました。[ 9 ]

最初のマークIIユニットの1つは、1944年初頭、アドミラルティ諸島作戦の一環としてビピ島に派遣されました。4月5日に到着し、地元の人々のカヌーで陸揚げされました。しかし、その場所は劣悪であることが判明し、 5月にロスネグロス島に移動されました。その後、7月26日に再びマヌス島に移動されました。しかし、再び運用可能になった時には、18回も移動させられていましたが、19ヶ月間の作戦期間中、運用不能になったのはわずか5時間でした。[ 9 ]

マークIII

マイクロパップの改良型であるNT99もほぼ同時期に届き始めた。これをAWの電子機器に応用することで、出力を150kWまで増加させることができた。実験版は1943年7月に運用を開始したが、出力が非常に大きいため、LW/AWセットのアンテナフィーダーラインを改造する必要があることが判明した。こうして完成したLW/AW Mark IIIの試作機は、1944年2月にロスネグロスに送られた。翌月、送信機の設計に携わっていたブルース・アレクサンダーが試験飛行を行い、到着直前に部隊が高度92マイル（148km）でMark Iでは捉えられなかった航空機を捕捉したと語った。[ 9 ]これは行方不明のC-47であることが判明し、戦闘機が飛行場まで護衛するために派遣された。[ 10 ]

マークIIIはより強力なユニットであることが証明されたが、以前のバージョンが十分に機能していたことと、新しい部品が物流に複雑さをもたらすことから、広く生産されることはなかった。[ 10 ]

GCI

1942年8月、地上管制迎撃（GCI）レーダーの開発が開始された。GCIは戦闘機を目標に誘導するために用いられるため、目標の大まかな位置を示すだけの早期警戒レーダーよりも高い解像度が求められる。さらに、 EW用途で使用されるAスコープ型ディスプレイは、目標と迎撃機の位置を同時に表示する必要があるGCIには適さない。そのため、計画位置指示器（PPI）ディスプレイの使用が必要となる。一方、別のレーダーが既に早期警戒を行っているため、射程距離の要件は一般的に緩和される。[ 10 ]

こうしてLW/GCI Mark Iが誕生した。これはオリジナルのLW/AWから大幅に改良されたものである。電子機器はアメリカのSCR-602 Type 6から流用され、新しいアンテナ支持システムによってオリジナルの2列のアンテナを垂直に分離した。2つのアレイを切り替えることで、送信ビームの垂直ローブを用いて高度を測定できるようになった。PPI表示はイギリス沿岸砲兵隊第2レーダーから流用された。このシステムは高度20,000フィート（6,100メートル）を超えると性能が劣ることが判明したが、それでも十分に有用であったため、アメリカ軍は20セットを発注した。[ 10 ]

改良型LW/GCI Mark IIの開発は1944年3月に開始された。この改良型では、602送信機の信頼性向上のため改造が行われ、受信機には感度向上のためプリアンプが追加され、アンテナシステムは2×12ダイポールアンテナの3アレイ構成に変更された。これにより、高度測定精度と角度分解能が向上した。改良は相当なものであったが、マイクロ波帯で動作する新型機の登場が間近に迫っていたため、生産は限定的なものにとどまった。[ 10 ]

高さの測定

1943年1月には、既存のLW/AWセットに高度測定機能を追加する、やや限定的な改修が開始されました。LW /AWH Mark Iは、基本的に2つのMark IAアンテナを重ね合わせたものでした。どちらかのアンテナに接続することで、受信パターンのローブが垂直方向にシフトし、高度を計算できるようになりました。マイクロ波システムに切り替えられたため、わずか4台しか製造されませんでした。[ 10 ]

マイクロ波システムが到着すると、2つの独立したレーダーが必要になりました。1つはPPI方位用、もう1つは高度探知用です。システムの重量は35ロングトン（36トン）で、南太平洋での運用制限である2ロングトン（2.0トン）を大きく上回りました。このため、波長25cmで動作する、現地設計の空洞マグネトロンを用いた軽量型高度探知機の開発が進められました。このLW/AWH Mark IIIの開発は1944年2月に開始されました。以前のモデルとは全く異なるものであったにもかかわらず、この名称はそのまま残されました。[ 11 ]

後の使用

戦争終結に伴い、大量に製造されていたアメリカのレーダーシステムは突如として余剰となり、非常に安価で売却された。AN /TPS-1は多くの部隊でLW/AWなどの旧式レーダーを急速に置き換えた。これによりLW/AWも余剰となり、二次的な役割で使用されるようになった。民間航空局は、当時オーストラリアで最も利用者数が多かったメルボルンのエッセンドン空港にLW/AWを設置した。しかし、このレーダーは有用性に乏しく、後に元イギリス海軍の276型レーダーに置き換えられ、飛行場管制レーダーの名称が付けられた。[ 12 ]

説明

身体的特徴

システムの明示された目標は、どの部品も質量が200ポンド（91kg）を超えないようにすることだった。これは、ほとんどの電子機器とアンテナシステムについては比較的容易だったが、フォード10のエンジンで稼働する5kWの発電機で構成される電源についてはより困難だった。これも最終的に、エンジン、オルタネーターとフライホイール、ラジエーター、排気装置およびその他のさまざまな部品、下部のシャーシ、および制御パネルで構成される部品に分割された。最終的に所望の質量制限を超えたのは、エンジンが250ポンド、オルタネーターとフライホイールが450ポンドの2つだけだった。ほとんどの場合、ユニットは桟橋やビーチに着陸させることができず、ほとんどが岩礁の外で降ろしてから陸上に運ぶ必要があった。このため、すべてのパックは防水であった。[ 6 ]

現場での設営は、まずオペレーションテントの設置から始まりました。オペレーションテントは、所定の位置に持ち上げてテント布で覆うことができる鋼鉄製のスペースフレームを使用していました。フレームの最上部は、ベアリングを内蔵した四角い金属板で構成されていました。アンテナ支持部は、テントの床に設置されたターンテーブルで構成され、マストが上方に突出し、上部のベアリングを貫通していました。アンテナはこのマストの上に設置されました。アンテナ支持構造は、足場のような8つの独立した鋼鉄製フレームで構成され、高さ2、幅4の配置に組み立てられていました。支持部には2種類の設計があり、1つは厚いもので内側部分を形成しマストに接続され、もう1つは薄いもので外側の「翼」を形成していました。組み立てると、フレームはほぼレンズ状になり、中央が厚く、側面が薄くなりました。4つのダイポールアンテナ素子が各支持部の表面に接続され、中央で330Ωのツインリード線を使用して配線されました。これにより、幅8、高さ4のアレイが構成されました。[ 13 ]

電子機器は2つの大きなシャーシに収められており、マストの両側に1つずつ設置されていました。機器セクション全体は、2つのオペレーター用椅子とともにターンテーブル上で同時に回転し、アンテナを回転させて捜索を行いました。[ 14 ]オペレーター側から見て右側のキャビネットには、無線受信機とブラウン管（CRT）ディスプレイが収納されており、オペレーターのメインステーションでした。左側のキャビネットには、送信機とその他の無線機器が収納されていました。このステーションのオペレーターは、主にマスト上の大きなハンドルを使ってアンテナを回転させていました。[ 12 ]

Mark IAは細部においてのみ異なり、上部にIFFアンテナが追加されました。これは、既存のアンテナの上部に直接取り付けられた送信アンテナで構成されていました。これは、メインアンテナの単一のフレームワークとサイズと形状が似ていました。その上には、はるかに小型の受信機と、下部のアンテナからの信号が受信機に届かないようにする水平の四角い金属メッシュがありました。Mark IIIは、キャビネット内の電子部品のみが異なっていた以外は、他の点では同一でした。[ 13 ] GCI版は、2列の間に新しい三角形のフレームワークを追加し、上部の2列のダイポールをより高く空中に持ち上げた点で大きく異なりました。[ 14 ]

GCIシステムは実戦において多くの問題を抱えていることが判明し、マークII型ではオリジナルのテントを、アンテナと共に回転する合板製の小屋に置き換えました。そして、システム全体は、大型対空砲の支持に使用されていたシステムに類似した、大型の4本脚鋼鉄製地上支持台上に設置されました。[ 15 ]

展示と解説

初期の受信機は早期警戒のみに使用されました。オペレーターは、アンテナを接近経路に沿って前後に振り、直径5インチ（130 mm）のCRTに現れる反射波を監視しました。これはAスコープのチェーンホーム方式で、上部に目盛りがあり、反射波によってビームが下向きに偏向していました。オペレーターは、反射波の位置とその上の目盛りを比較することで、目標までの距離を読み取ることができました。目盛りは80マイル（130 km）に調整されていましたが[ 15 ] 、良好な条件下ではそれを超える反射波が見られることも珍しくなく、時には150マイル（240 km）に達することもありました[ 6 ] 。

GCIユニットは、PPIディスプレイとして機能する2台目のCRTを追加しました。これは、アンテナマストに接続されたセルシン（CRTの偏向コイルを物理的に回転させる装置）を使用し、ディスプレイ上の線がアンテナと同じ角度に回転するようにしました。Aスコープと同じタイムベースジェネレータが使用されましたが、生成される線はディスプレイの半分だけを覆うように調整され、中央から外側に向かって移動しました。角度調整と組み合わせることで、ステーションから一定の距離と角度で点としてブリップが表示される、典型的な「スイープライン」タイプのレーダー表示が実現しました。目標と攻撃側の戦闘機の両方が同時に視認できたため、オペレーターは戦闘機を目標に容易に誘導することができました。[ 14 ]元のAスコープは、主に高度探知システムとして機能し、2つのアンテナアレイからの反射を同時に表示し、各目標に対して2つのブリップを表示しました。2つのアンテナアレイ間の距離は、地平線からの角度を示しました。[ 15 ]

注記

  1. ^いくつかの資料によると、「オーストラリア軍では合計56両、太平洋地域ではアメリカ陸軍で60両、さらにビルマで12両が使用された」とされています。海軍仕様の120両を加えると、約250両となります。しかし、ミネットはマークIとマークIIがそれぞれ260両製造されたと述べているため、合計で400両近くになります。実際の生産数については、より正確な情報源が役立つでしょう。
  2. ^ブリトンは、最初の試作機がダーウィンに出荷され、日本軍による最初の攻撃からわずか数日後の1942年2月22日までに運用可能だったと述べている。彼はさらに、このユニットにより、戦闘機がダーウィンから25マイル（40km）離れた地点で日本軍の攻撃を阻止することが可能になったと指摘している。これに対し、以前は戦闘機は爆撃機が既に飛び去っている前に到達することができなかった。 [ 6 ]開発時期を考えると、これは極めてありそうにない。ミネットなどの他の報告では、最初のユニットがダーウィンに到着したのは「7週間」後だったと述べており、これがLWセットなのか、それとも当初ダーウィン向けに予定されていたオリジナルのAWなのかは不明である。

参考文献

引用

参考文献

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