Radar AI Mark IV

Radar  Airborne Interception, Mark IV yang disingkat AI Mk. IV, diproduksi oleh AS sebagai SCR-540, adalah sistem radar udara-ke-udara operasional pertama di dunia. Awal Mk. Unit III muncul pada bulan Juli 1940 pada pengebom ringan Bristol Blenheim yang dikonversi, sedangkan definitif Mk. IV mencapai ketersediaan luas pada pesawat tempur berat Bristol Beaufighter pada awal 1941. Di Beaufighter, Mk. IV bisa dibilang memainkan peran dalam mengakhiri Blitz, kampanye pengeboman malam Luftwaffe pada akhir 1940 dan awal 1941.

Perkembangan awal didorong oleh memo tahun 1936 dari Henry Tizard tentang topik pertempuran malam. Memo itu dikirim ke Robert Watt, direktur upaya penelitian radar, yang setuju untuk mengizinkan fisikawan Edward George "Taffy" Bowen membentuk tim untuk mempelajari masalah intersepsi udara. Tim memiliki sistem uji coba dalam penerbangan akhir tahun itu, tetapi kemajuan tertunda selama empat tahun oleh relokasi darurat, tiga desain produksi yang ditinggalkan, dan hubungan Bowen yang semakin bermusuhan dengan pengganti Watt, Albert Percival Rowe . Pada akhirnya, Bowen dipaksa keluar dari tim tepat saat sistem akhirnya matang.

Mk. Seri IV dioperasikan pada frekuensi sekitar 193 megahertz (MHz) dengan panjang gelombang 1,5 meter, dan menawarkan jangkauan deteksi terhadap pesawat besar hingga 20.000 kaki (6,1 km). Itu memiliki banyak keterbatasan operasional, termasuk jangkauan maksimum yang meningkat dengan ketinggian pesawat dan jangkauan minimum yang hampir tidak cukup dekat untuk memungkinkan pilot melihat target. Keterampilan yang cukup diperlukan dari operator radar untuk menafsirkan tampilan dua tabung sinar katoda (CRT) untuk pilot. Hanya dengan meningkatnya kemahiran kru, bersama dengan pemasangan sistem radar berbasis darat baru yang didedikasikan untuk tugas intersepsi, tingkat intersepsi mulai meningkat. Ini kira-kira dua kali lipat setiap bulan selama musim semi 1941, selama puncak The Blitz.

Mk. IV digunakan di garis depan hanya untuk waktu yang singkat. Pengenalan magnetron rongga pada tahun 1940 menyebabkan kemajuan pesat dalam radar frekuensi gelombang mikro, yang menawarkan akurasi yang jauh lebih besar dan efektif pada ketinggian rendah. Prototipe Mk. VII mulai menggantikan Mk. IV pada akhir tahun 1941, dan AI Mk. VIII sebagian besar menurunkan Mk. IV untuk tugas lini kedua pada tahun 1943. Mk. Penerima IV, awalnya penerima televisi, digunakan sebagai dasar dari ASV Mk. II radar, Chain Home Low, AMES Type 7, dan banyak sistem radar lainnya selama perang.

Perkembangan

Asal 
Pada akhir 1935, pengembangan  Robert Watt dari apa yang kemudian dikenal sebagai Range and Direction Finding (RDF) di Bawdsey Manor di Suffolk di pantai timur Inggris telah berhasil membangun sistem yang mampu mendeteksi pesawat besar pada jarak tertentu. lebih dari  .  Pada tanggal 9 Oktober, Watt menulis memo yang menyerukan pembangunan rantai stasiun radar yang membentang di pantai timur Inggris dan Skotlandia, dengan jarak sekitar  terpisah, memberikan peringatan dini untuk seluruh Kepulauan Inggris. Ini dikenal sebagai Chain Home (CH), dan segera radar itu sendiri dikenal dengan nama yang sama. Pengembangan berlanjut, dan pada akhir 1935 jangkauannya telah meningkat menjadi lebih dari , mengurangi jumlah stasiun yang dibutuhkan. 

Selama tahun 1936 sistem eksperimental di Bawdsey diuji terhadap berbagai serangan simulasi, bersama dengan pengembangan ekstensif teori intersepsi yang dilakukan di RAF Biggin Hill . Salah satu pengamat adalah Hugh Dowding, awalnya sebagai direktur penelitian untuk RAF, dan kemudian sebagai komandan Komando Tempur RAF . Dowding mencatat bahwa stasiun CH memberikan begitu banyak informasi sehingga operator mengalami masalah dalam menyampaikannya kepada pilot, dan pilot memiliki masalah dalam memahaminya. Dia membahas ini melalui penciptaan apa yang sekarang dikenal sebagai sistem Dowding.

Sistem Dowding mengandalkan jaringan telepon pribadi yang meneruskan informasi dari stasiun CH, Royal Observer Corps (ROC), dan radio direction Finding (RDF) pip-squeak ke ruang pusat di mana laporan diplot pada peta besar. Informasi ini kemudian ditelepon ke empat markas besar Grup regional, yang membuat ulang peta yang mencakup wilayah operasi mereka. Rincian dari peta-peta ini kemudian akan dikirim ke masing-masing Sektor Grup, yang mencakup satu atau dua pangkalan udara utama, dan dari sana ke pilot melalui radio. Proses ini memakan waktu, di mana pesawat target bergerak. Karena sistem CH hanya akurat hingga sekitar 1 km terbaik,  laporan berikutnya tersebar dan tidak dapat menempatkan target lebih akurat dari sekitar  .  Ini bagus untuk intersepsi siang hari; pilot biasanya akan melihat target mereka dalam kisaran ini.

Pengeboman malam 
Henry Tizard, yang Komite Survei Ilmiah Pertahanan Udaranya mempelopori pengembangan sistem CH, semakin khawatir bahwa CH akan terlalu efektif. Dia berharap Luftwaffe akan menderita begitu banyak kerugian sehingga mereka terpaksa membatalkan serangan siang hari, dan akan beralih ke upaya pengeboman malam hari.  Pendahulu mereka dalam Perang Dunia I melakukan hal yang sama ketika Area Pertahanan Udara London berhasil memblokir serangan siang hari, dan upaya untuk mencegat pembom Jerman di malam hari terbukti tidak efektif. Kekhawatiran Tizard akan membuktikan kenabian; Bowen menyebutnya "salah satu contoh terbaik dari peramalan teknologi yang dibuat pada abad kedua puluh". 

Tizard menyadari bahwa tes menunjukkan pengamat hanya akan dapat melihat pesawat di malam hari pada jarak kisaran sekitar 1.000 kaki (300 m), mungkin 2.000 kaki (610 m) di bawah kondisi cahaya bulan terbaik, akurasi yang tidak dapat diberikan oleh sistem Dowding.   Menambah masalah adalah hilangnya informasi dari ROC, yang tidak akan dapat melihat pesawat kecuali dalam kondisi terbaik. Jika intersepsi ditangani oleh radar, itu harus diatur dalam waktu singkat antara deteksi awal dan pesawat yang melewati situs CH di garis pantai.  

Tizard menaruh pemikirannya dalam surat 27 April 1936 kepada Hugh Dowding, yang pada waktu itu adalah Anggota Udara untuk Penelitian dan Pengembangan . Dia juga mengirim salinan ke Watt, yang diteruskan ke para peneliti yang pindah ke stasiun penelitian baru mereka di Bawdsey Manor.  Dalam sebuah pertemuan di pub Crown and Castle, Bowen meminta izin kepada Watt untuk membentuk kelompok untuk mempelajari kemungkinan menempatkan radar di pesawat itu sendiri.   Ini berarti stasiun CH hanya perlu membawa pesawat tempur ke area umum pembom, pesawat tempur akan dapat menggunakan radarnya sendiri selama sisa intersepsi. Watt akhirnya yakin bahwa staf yang dibutuhkan untuk mendukung pengembangan CH dan sistem baru telah tersedia, dan Grup Lintas Udara dipisahkan dari upaya CH pada Agustus 1936.

Upaya awal 

Bowen memulai upaya radar Airborne Interception (AI) dengan mendiskusikan masalah tersebut dengan dua insinyur di dekat RAF Martlesham Heath, Fred Roland, dan NE Rowe. Dia juga melakukan sejumlah kunjungan ke markas Komando Tempur di RAF Bentley Priory dan mendiskusikan teknik pertempuran malam dengan siapa saja yang terbukti tertarik.  Kriteria pertama untuk radar udara, yang dapat dioperasikan oleh pilot atau pengamat, termasuk:

 berat tidak melebihi 200 pon (91 kg),
 ruang terpasang 8 kaki kubik (0,23 m3) atau kurang,
 penggunaan daya maksimum 500 W (watt), dan
 antena dengan panjang 1 kaki (30 cm) atau kurang.

Bowen memimpin tim baru untuk membangun apa yang kemudian dikenal sebagai RDF2, sistem aslinya menjadi RDF1. Mereka mulai mencari sistem penerima yang sesuai, dan segera mendapat keberuntungan; EMI baru-baru ini membangun penerima prototipe untuk siaran televisi BBC eksperimental pada panjang gelombang 6,7 m (45 MHz). Penerima menggunakan tujuh atau delapan tabung vakum (katup) pada sasis yang tingginya hanya 3 inci (7,6 cm) dan panjang sekitar 18 inci (46 cm). Dikombinasikan dengan tampilan CRT, berat keseluruhan sistem hanya 20 pon (9,1 kg). Bowen kemudian menggambarkannya sebagai "jauh dan jauh lebih baik daripada apa pun yang telah dicapai di Inggris hingga saat itu".

Hanya satu penerima yang tersedia, yang dipindahkan antar pesawat untuk pengujian. Pemancar daya yang dibutuhkan tidak tersedia dalam bentuk portabel. Bowen memutuskan untuk membiasakan diri dengan peralatan dengan membangun pemancar berbasis darat. Menempatkan pemancar di Menara Merah Bawdsey dan penerima di Menara Putih, mereka menemukan bahwa mereka dapat mendeteksi pesawat sejauh  jauhnya.

RDF 1.5 

Dengan konsep dasar yang terbukti, tim kemudian mencari pesawat yang cocok untuk membawa receiver. Martlesham menyediakan pembom Handley Page Heyford, pembalikan tugas dari Eksperimen Daventry asli yang mengarah pada pengembangan CH di mana Heyford adalah targetnya. Salah satu alasan pemilihan desain ini adalah karena mesin Rolls-Royce Kestrel- nya memiliki sistem pengapian yang terlindungi dengan baik yang mengeluarkan kebisingan listrik minimal. 

Memasang receiver di Heyford bukanlah tugas yang sepele; antena dipol setengah gelombang standar perlu sekitar  panjang untuk mendeteksi panjang gelombang 6,7 m. Solusinya akhirnya ditemukan dengan merangkai kabel di antara penyangga roda pendaratan tetap Heyford. Serangkaian baterai sel kering yang melapisi lantai pesawat memberi daya pada penerima, memberikan tegangan tinggi untuk CRT melalui koil pengapian yang diambil dari mobil Ford . 

Ketika sistem mengudara untuk pertama kalinya pada musim gugur 1936, sistem itu segera mendeteksi pesawat terbang di sirkuit di Martlesham,  jauhnya, terlepas dari kekasaran instalasi. Tes lebih lanjut sama suksesnya, dengan jangkauan yang didorong hingga . 

Sekitar waktu inilah Watt mengatur pengujian besar sistem CH di Bawdsey dengan banyak pesawat yang terlibat. Dowding telah dipromosikan menjadi Perwira Udara Komandan Komando Tempur, dan siap untuk menonton. Hal-hal tidak berjalan dengan baik; untuk alasan yang tidak diketahui radar tidak menangkap pesawat yang mendekat sampai mereka terlalu dekat untuk mengatur intersepsi. Dowding mengamati layar dengan saksama untuk mencari tanda-tanda pengebom, gagal menemukannya ketika mendengar mereka lewat di atas. Bowen menghindari bencana total dengan segera mengatur demonstrasi sistemnya di Menara Merah, yang memilih pesawat saat mereka membentuk kembali  jauhnya. 

Sistem, yang kemudian dikenal sebagai RDF 1.5,  akan membutuhkan sejumlah besar pemancar berbasis darat untuk bekerja dalam pengaturan operasional. Selain itu, penerimaan yang baik hanya dapat dicapai ketika target, pencegat, dan pemancar kira-kira berada dalam satu garis. Karena keterbatasan ini, konsep dasar dianggap tidak dapat dijalankan sebagai sistem operasional, dan semua upaya dipindahkan ke desain dengan pemancar dan penerima di pesawat pencegat. 

Bowen kemudian menyesali keputusan ini dalam bukunya Radar Days, di mana dia mencatat perasaannya tentang kegagalan menindaklanjuti sistem RDF 1.5:Upaya lain untuk menghidupkan kembali konsep RDF 1.5, yang sekarang lebih dikenal sebagai radar bistatic, dilakukan pada Maret 1940 ketika satu set yang dimodifikasi dipasang di seri Bristol Blenheim . L6622 . Perangkat ini disetel ke transmisi pemancar Chain Home Low yang baru, lusinan di antaranya sedang dipasang di sepanjang garis pantai Inggris . Eksperimen ini tidak terbukti berhasil, dengan jangkauan deteksi pada urutan , dan konsep itu ditinggalkan untuk selamanya.

Biji ek raksasa, panjang gelombang lebih pendek, dan ASV 

Tim menerima sejumlah tabung vakum biji besar Western Electric Type 316A pada awal 1937. Ini cocok untuk membangun unit pemancar sekitar 20 W daya terus menerus untuk panjang gelombang 1 sampai 10 m (300 hingga 30 MHz). Percy Hibberd membangun pemancar prototipe dengan pulsa beberapa ratus watt dan memasangnya ke Heyford pada Maret 1937. 

Dalam pengujian pemancar terbukti hanya hampir tidak cocok dalam peran udara-ke-udara, dengan rentang deteksi pendek karena daya yang relatif rendah. Tetapi yang mengejutkan semua orang, ia dapat dengan mudah memilih dermaga dan derek di dermaga Harwich beberapa mil di selatan Bawdsey. Pengiriman juga muncul, tetapi tim tidak dapat mengujinya dengan baik karena Heyford dilarang terbang di atas air.  Setelah keberhasilan ini, Bowen diberikan dua pesawat patroli Avro Anson, K6260 dan K8758, bersama dengan lima pilot yang ditempatkan di Martlesham untuk menguji peran pendeteksian kapal ini. Tes awal menunjukkan masalah dengan kebisingan dari sistem pengapian yang mengganggu penerima, tetapi ini segera diselesaikan oleh tukang di Royal Aircraft Establishment (RAE).

Sementara itu, Hibberd telah berhasil membangun penguat push-pull baru menggunakan dua tabung yang sama tetapi bekerja di pita 1,25 meter, pita VHF atas (sekitar 220 MHz); di bawah 1,25 m sensitivitas turun tajam.  Gerald Touch, berasal dari Laboratorium Clarendon, mengubah penerima EMI menjadi panjang gelombang ini dengan menggunakan rangkaian yang ada sebagai tahap frekuensi menengah (IF) dari rangkaian superheterodyne . asli 45 Frekuensi MHz akan tetap menjadi pengaturan JIKA untuk banyak sistem radar berikut. Pada tes pertamanya pada 17 Agustus, Anson K6260 dengan Touch and Keith Wood di atas kapal segera mendeteksi pengiriman di Selat Inggris pada kisaran  .  Tim kemudian meningkatkan panjang gelombang sedikit menjadi 1,5 m untuk meningkatkan sensitivitas penerima,  dan 200 . ini Pengaturan MHz akan umum untuk banyak sistem radar di era ini.

Setelah mendengar keberhasilan, Watt menelepon tim dan menanyakan apakah mereka akan tersedia untuk pengujian pada bulan September, ketika armada gabungan kapal Angkatan Laut Kerajaan dan pesawat Komando Pesisir RAF akan melakukan latihan militer di Selat. Pada sore hari tanggal 3 September pesawat berhasil mendeteksi kapal perang , kapal induk  dan kapal penjelajah ringan , menerima pengembalian yang sangat kuat. Keesokan harinya mereka berangkat saat fajar dan, dalam cuaca mendung yang hampir mendung, menemukan Courageous dan Southampton pada jarak dari 5 hingga 6 mil (8,0–9,7 km). Saat mereka mendekati kapal dan akhirnya menjadi terlihat, mereka bisa melihat pesawat meluncurkan Courageous untuk mencegat mereka.  Janji sistem tidak hilang pada pengamat; Albert Percival Rowe dari Komite Tizard berkomentar bahwa "Ini, jika mereka tahu, adalah tulisan di dinding untuk Layanan Kapal Selam Jerman." 

Radar udara untuk mendeteksi kapal di laut kemudian dikenal sebagai radar Air-to-Surface-Vessel (ASV). Keberhasilannya menyebabkan tuntutan lanjutan untuk tes tambahan. Tumbuhnya minat dan peningkatan upaya dalam ASV berkontribusi pada penundaan set pencegat udara; tim menghabiskan banyak waktu pada tahun 1937 dan 1938 mengerjakan masalah ASV.

Kemunculan ASV 

Pada Mei 1938 AP Rowe mengambil alih Bawdsey Manor dari Watt, yang telah ditunjuk sebagai Direktur Pengembangan Komunikasi di Kementerian Udara.  Sisa tahun 1938 diambil dengan masalah praktis dalam pengembangan ASV. Salah satu perubahannya adalah penggunaan tabung Western Electric 4304 yang baru menggantikan 316As sebelumnya. Ini memungkinkan peningkatan daya lebih lanjut ke pulsa sekitar 2 kW, yang menyediakan deteksi kapal pada  . Target pengujian mereka adalah Cork Lightship, sebuah kapal kecil yang berlabuh sekitar  .). dari Menara Putih. Performa melawan kapal sekecil itu sudah cukup untuk mendorong Angkatan Darat untuk mulai mengerjakan apa yang akan menjadi radar Coast Defense (CD).  Sel Angkatan Darat pertama kali didirikan pada 16 Oktober 1936 untuk mengembangkan sistem radar Peletakan Senjata . 

Perubahan lainnya adalah karena setiap bagian dari peralatan memiliki kebutuhan daya yang berbeda. Tabung untuk pemancar yang digunakan 6 V untuk memanaskan filamennya, tetapi 4 V diperlukan untuk tabung penerima dan 2 V untuk filamen CRT. CRT juga membutuhkan 800 V untuk senjata elektronnya, tetapi tabung pemancar 1000 V untuk modulatornya (driver). Pada awalnya, tim menggunakan set motor-generator yang ditempatkan di badan pesawat Anson dan Battle, atau baterai yang dihubungkan dengan berbagai cara seperti pada set paling awal di Heyfords.  Bowen memutuskan solusinya adalah membangun catu daya yang akan menghasilkan semua tegangan DC ini dari satu 240 V 50 Suplai Hz menggunakan transformator dan penyearah. Ini akan memungkinkan mereka untuk memberi daya pada sistem radar menggunakan daya utama saat pesawat berada di darat.

Mesin aero Inggris biasanya dilengkapi dengan power take-off shaft yang mengarah ke bagian belakang mesin. Di pesawat bermesin ganda seperti Anson, salah satunya akan digunakan untuk generator yang menggerakkan instrumen pesawat pada 24 V DC, yang lain akan dibiarkan tidak terhubung dan tersedia untuk digunakan.  Mengikuti saran dari Watt untuk menghindari saluran Kementerian Udara, pada bulan Oktober Bowen menerbangkan salah satu Pertempuran ke pabrik Metropolitan-Vickers (Metrovic) di Sheffield, di mana ia menarik generator DC dari mesin,  menjatuhkannya di atas meja, dan meminta alternator AC dengan ukuran dan bentuk yang sama.  Arnold Tustin, insinyur utama Metrovick, dipanggil untuk mempertimbangkan masalah tersebut, dan setelah beberapa menit dia kembali untuk mengatakan bahwa dia dapat memasok 80 Unit V pada 1200 hingga 2400 Hz dan 800 W, bahkan lebih baik dari 500 W meminta. Bowen memiliki pesanan untuk 18 unit pra-produksi yang ditempatkan sesegera mungkin, dan unit pertama mulai berdatangan pada akhir Oktober.  Urutan kedua untuk 400 lebih cepat diikuti. Akhirnya sekitar 133.800 dari alternator ini akan diproduksi selama perang.

Desain kerja 

Untuk menguji kebutuhan AI dengan lebih baik, dibutuhkan pesawat dengan kecepatan yang dibutuhkan untuk mencegat pembom modern. Pada bulan Oktober 1938 tim dilengkapi dengan dua pembom ringan Fairey Battle, yang memiliki kinerja dan ukuran yang lebih cocok untuk peran pejuang malam . Pertempuran K9207 dan K9208, dan kru untuk menerbangkannya, dikirim ke Martlesham;  K9208 dipilih untuk membawa radar, sedangkan K9207 digunakan sebagai pesawat target dan pendukung.  

Pada tahun 1939, jelas bahwa perang akan segera terjadi, dan tim mulai mengalihkan perhatian utama mereka dari ASV kembali ke AI. Satu set baru, dibuat dengan menggabungkan unit pemancar dari unit ASV terbaru dengan penerima EMI, pertama kali terbang dalam Pertempuran pada Mei 1939. Sistem menunjukkan jangkauan maksimum yang hampir tidak memadai, sekitar , tetapi jarak minimum yang terlalu panjang terbukti menjadi masalah yang jauh lebih besar. 

Jangkauan minimum dari sistem radar apa pun adalah karena lebar pulsanya, lamanya waktu pemancar dihidupkan sebelum dimatikan sehingga penerima dapat mendengarkan pantulan dari target. Jika gema dari target diterima saat pemancar masih mengirim, gema akan dibanjiri oleh hamburan balik pulsa yang ditransmisikan dari sumber lokal. Misalnya, radar dengan lebar pulsa 1 s tidak akan dapat melihat pengembalian dari target kurang dari 150 m jauhnya, karena sinyal radar yang bergerak dengan kecepatan cahaya akan menempuh jarak perjalanan pulang pergi 300 m sebelum itu 1 interval s telah berlalu.

Referensi

Bibliografi 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Excerpts are available in Part One; 1936–1945 and Part Two; 1945–1959
 
  First published in: 

Radar pesawat terbang