IFF Mark III

El IFF Mark III , también conocido como ARI.5025 en el Reino Unido o SCR.595 en los EE. UU., fue el sistema de identificación amigo-enemigo (IFF) estándar de las Fuerzas Aliadas desde 1943 hasta mucho después del final de la Segunda Guerra Mundial . Fue ampliamente utilizado por aviones, barcos y submarinos, así como en varias adaptaciones para fines secundarios como búsqueda y rescate . También se suministraron 500 unidades a la Unión Soviética durante la guerra.

El Mark III sustituyó al anterior Mark II, que había estado en servicio desde 1940. El Mark II tenía una antena que recibía señales de los sistemas de radar , las amplificaba y las devolvía. Esto hacía que el punto en la pantalla del radar se hiciera más grande, lo que indicaba que se trataba de un avión amigo. A medida que el número de sistemas de radar en diferentes frecuencias proliferaba durante el período de mitad de guerra, el número de modelos del Mark II tuvo que hacer lo mismo. Los aviones nunca podían estar seguros de que su IFF respondiera a los radares que sobrevolaban.

Freddie Williams había sugerido utilizar una única frecuencia independiente para la IFF ya en 1940, pero en ese momento el problema no se había agudizado. La introducción de los radares de microondas basados ​​en el magnetrón de cavidad fue el principal impulso para adoptar esta solución, ya que el Mark II no podía adaptarse fácilmente para responder en estas frecuencias. En 1942, se seleccionó una nueva banda de frecuencia, entre 157 y 187 MHz, justo por debajo de la mayoría de los radares VHF , para esta función. El único inconveniente de este diseño es que el propio radar ya no proporcionaba la señal de activación para el transpondedor, por lo que se necesitaba un transmisor y un receptor independientes en las estaciones de radar.

El Mark III comenzó a reemplazar al Mark II en 1942 y 1943, en un período de transición algo prolongado. También se utilizó como base para varios otros sistemas de transpondedores como Walter y Rebecca/Eureka , que permitían a los aviones debidamente equipados localizar ubicaciones en tierra. Estos se utilizaron para lanzar paracaidistas y suministros en Europa, localizar aviones derribados y otras funciones. Se probaron varios diseños más nuevos de IFF, pero ninguno de ellos ofrecía una ventaja suficiente como para justificar un cambio. El Mark III fue reemplazado por el IFF Mark X durante un período prolongado a partir de 1952.

El Mark I fue el primer sistema IFF en utilizarse de forma experimental, con un pequeño número de unidades instaladas en 1939. El Mark I era un sistema sencillo que escuchaba las señales en la banda de 5 metros utilizada por los radares Chain Home y respondía enviando un pulso corto en la misma frecuencia. En la estación Chain Home, esta señal se recibía ligeramente después de la reflexión de la señal de transmisión de la propia estación, y era más potente. El resultado fue que el punto luminoso del avión en la pantalla del radar se hacía más grande y se estiraba. El mismo punto luminoso se producía si el radar estaba rastreando un grupo de objetivos en formación, por lo que el transpondedor también tenía un interruptor motorizado que encendía y apagaba la señal, haciendo que el punto luminoso oscilara en la pantalla de Chain Home. El Mark I se utilizó solo de forma experimental, con unos 50 conjuntos completados en total. ^[1]

El problema con el Mark I era que operaba únicamente en la frecuencia Chain Home de 23 MHz. En 1939 ya se estaban introduciendo otros radares que operaban en frecuencias diferentes, en particular los 75 MHz utilizados por el radar GL Mk. I y los 43 MHz utilizados por el radar Type 79 de la Royal Navy . Para abordar esto, el desarrollo del IFF Mark II comenzó en octubre de 1939 y las primeras unidades estuvieron disponibles a principios de 1940. ^[2] Este utilizaba un sistema mecánico complejo para seleccionar entre varios sintonizadores de radio separados y barrer la banda de frecuencias de cada uno, asegurando que escuchara la señal del radar de cualquiera de los sistemas en servicio en algún momento del ciclo de 10 segundos. ^[3] El Mark II fue el primer sistema que se implementó operativamente, ^[4] y se generalizó a fines de 1940.

Incluso cuando se estaba desplegando el Mark II, estaba claro que la cantidad de radares que se estaban introduciendo pronto presentaría un problema incluso para ese sistema. ^[5] En 1940, Freddie Williams había sugerido que los sistemas IFF deberían funcionar en su propia banda de frecuencia en lugar de intentar escuchar todos los radares posibles que pudieran aparecer. ^[6] Esto también tendría la ventaja de que la electrónica de radio sería mucho más simple, eliminando el complejo interruptor mecánico y los múltiples sintonizadores. En ese momento no se consideró un problema lo suficientemente grave como para justificar un cambio, en cambio, los Mark II recibirían sintonizadores diferentes según los radares con los que se esperaba que se encontraran. No pasó mucho tiempo antes de que hubiera una profusión de diferentes versiones del Mark II que cubrían diferentes combinaciones de radares. ^{[7] [8]}

Después de la introducción en 1941 del magnetrón de cavidad que operaba en el rango de 3 GHz, este proceso no pudo continuar. Estas frecuencias requerían una electrónica completamente diferente para detectarlas y amplificarlas. Fue en ese momento cuando la sugerencia de Williams se tomó en serio por primera vez. Durante el desarrollo del nuevo Mark III en 1941, Vivian Bowden estaba a cargo. La conversión del Mark II a este nuevo concepto fue sencilla; simplemente quitaron todo el equipo de sintonización existente y lo reemplazaron por uno mucho más simple sintonizado en una sola banda. La banda elegida fue de 157 a 187 MHz, que el sintonizador motorizado recorría cada dos segundos. ^[9]

Las cosas no eran tan sencillas en el lado de la estación de radar. Como la señal del radar ya no era el disparador del transceptor IFF, se tuvo que añadir un nuevo transmisor, conocido en la terminología británica como interrogador . Para garantizar que las señales permanecieran sincronizadas con el radar, el interrogador tenía una entrada de disparo que recibía una pequeña cantidad de la señal del radar para que la estación terrestre enviara su pulso de interrogación al mismo tiempo que la señal principal del radar. El transpondedor de la aeronave recibía y retransmitía el pulso de interrogación. Esta señal era recibida por el respondedor en la estación de radar. El segundo transmisor y receptor dieron lugar rápidamente al nombre de " radar secundario ", que sigue utilizándose hasta el día de hoy. ^[6]

Este cambio también trajo consigo dos ventajas adicionales. Las señales de radar solían estar polarizadas horizontalmente , lo que mejoraba la interacción con la superficie del suelo o del mar. Esto también significaba que la antena del avión idealmente también debería estar horizontal. Esto no era fácil de organizar, en el Supermarine Spitfire , por ejemplo, la antena se extendía a lo largo del fuselaje hacia la cola, y solo funcionaba correctamente si el avión volaba aproximadamente perpendicular al radar para que la antena fuera visible. Con el cambio a un transmisor separado, la señal podía estar polarizada verticalmente en su lugar. Las antenas Mark III eran un simple unipolo de cuarto de onda que se proyectaba hacia abajo desde la parte inferior del avión, lo que proporcionaba una excelente recepción omnidireccional siempre que el avión no estuviera boca abajo. ^[10]

La otra ventaja era que el pulso de retorno ya no tenía que ser corto o singular. Con el Mark II, las señales IFF se mostraban en la misma pantalla que las señales del radar, por lo que si el IFF devolvía demasiadas de estas señales o algunas que eran demasiado largas, podían ocultar los destellos de otras aeronaves en la pantalla. Con el Mark III, la señal se recibía por separado y no tenía que enviarse a la misma pantalla. Generalmente, la señal se enviaba a través de un inversor y luego se enviaba a un segundo canal en el tubo de rayos catódicos del radar . El resultado era una pantalla de radar normal en la mitad superior (o inferior) de la pantalla, y una segunda pantalla similar debajo (o encima) con las señales IFF solamente. Esto permitió que el Mark III enviara pulsos más largos, ya que ya no se superponían a los reflejos de las aeronaves que estaban por encima del eje. Esto hizo que las señales fueran más fáciles de ver y permitió modificarlas para identificar aeronaves individuales o brindar seguridad. ^[11]

Otro problema que se había observado en el Mark II a medida que aumentaba el número de radares en uso era que el número de señales de interrogación que se recibían comenzaba a inundar la capacidad del transpondedor para responder. Un problema relacionado dificultaba el seguimiento de objetivos distantes; en el caso de que dos aeronaves estuvieran siendo interrogadas por un solo radar, sus respuestas no se superpondrían porque la aeronave más distante no se activaría hasta que la señal lo alcanzara en un momento posterior. Sin embargo, si la aeronave más cercana estaba siendo interrogada por más de un radar, sus respuestas a esos otros radares podrían ocurrir al mismo tiempo que la respuesta de la otra aeronave al primero, enmascarándolo. El Mark III solucionó ambos problemas. El primero se solucionó añadiendo un retraso para que el transpondedor respondiera solo después de recibir 4, 5 o 6 pulsos. ^[11] El segundo era algo más complejo; a medida que aumentaba la tasa de interrogación, el Mark III comenzó a reducir su señal de salida, de modo que las señales de las aeronaves más distantes no se enmascararan. ^[12]

El nuevo diseño también incluyó una serie de mejoras de detalle, en particular una nueva fuente de alimentación para el transpondedor. Esto permitió a las tripulaciones ajustar la intensidad de la señal de retorno mientras el avión estaba en tierra (o en la cubierta de un portaaviones ) y no fue necesario realizar ajustes en vuelo. Esto mejoró enormemente la confiabilidad del sistema. ^[10]

Poco después de que Bowden se hiciera cargo del desarrollo del Mark III, fue convocado por el Comandante en Jefe del Mando de Cazas, Hugh Dowding . Dowding declaró

Bueno, el sábado pasado por la noche, un bombardero Stirling regresó de un ataque a la cuenca del Ruhr. Se perdió y se supuso que era hostil. Dos Beaufighters fueron a interceptarlo. Uno de ellos lo derribó y luego fue derribado por el otro Beaufighter. ¡Dos aviones y una docena de vidas perdidas! ¿Qué van a hacer al respecto? ^[12]

Respondieron trabajando día y noche hasta que el sistema estuvo terminado, que fue "introducido rápidamente" y entró en producción en Ferranti en Manchester. ^[12] Se llevó a cabo una gran prueba en Pembrokeshire con transpondedores instalados en todo tipo de aeronaves. Esta demostración exitosa fue una de las razones por las que la Fuerza Aérea del Ejército de los EE. UU. eligió el Mark III para sus propias aeronaves, en lugar de sus propios diseños que eran algo más sofisticados. Esto condujo a un esfuerzo de producción masivo en los EE. UU., a donde Bowden fue enviado para ayudar a poner las cosas en marcha. En un momento dado, Hazeltine Corporation estaba construyendo más unidades IFF que todos los demás radares en los EE. UU. juntos. ^[12]

El IFF sólo funciona si el avión interrogado lo lleva; esto hace que el cambio de un IFF a otro sea una tarea difícil, ya que debe realizarse a todo o nada en cualquier área de operaciones determinada. Esto era casi imposible de organizar y condujo a una gran confusión. Por ejemplo, durante el período de la Operación Avalancha en septiembre de 1943, el crucero antiaéreo HMS  Delhi informó que durante un período de un mes interrogaron a Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN y Mark III, así como a muchos aviones amigos que no mostraban IFF en absoluto. ^[8] El Mark III todavía se consideraba un éxito limitado durante esta era. ^[13]

Una de las pocas modificaciones del Mark III básico fue el Mark IIIG, también conocido como ARI.5131 en el Reino Unido o SCR-695 en los EE. UU. ^[14] Este combinaba el transpondedor Mark III normal con un segundo sintonizado a la frecuencia de los radares de control terrestre más nuevos, en particular el AMES Tipo 7 a 209 MHz. Se utilizaba un interruptor motorizado para encender la segunda frecuencia durante 1 ⁄ 5 de segundo, una vez por segundo. Esto producía una señal similar a la del Mark I original, pero como el Tipo 7 utilizaba una pantalla indicadora de posición en planta , el resultado era una serie de pequeños destellos a cada lado del retorno del objetivo. Esto se conocía como la "corona de espinas". ^[12] No parece que se haya desplegado una versión posterior, Mark IIIQ o ARI.5640. ^[15]

James Rennie Whitehead utilizó la electrónica del Mark III para producir balizas que respondían en la frecuencia de 176 MHz del radar ASV Mk. II . Estas se colocaron en bases navales y aeródromos de la Fleet Air Arm , lo que permitió a las aeronaves utilizar sus radares antibuque como sistemas de navegación de largo alcance. ^[12] Como solo respondían a una sola frecuencia, se parecían más al Mark I original en un sentido técnico, pero utilizaban los componentes internos del Mark III para obtener todas las ventajas de la electrónica más nueva y la capacidad de producción. Cuando se introdujo el sistema de balizas de aproximación ciega (BABS) en 173,5 MHz, las balizas ASV tuvieron que pasar a 177 MHz. ^{[16] Los} cazas nocturnos adoptaron rápidamente un sistema similar para los aeródromos de la RAF , que operaban en los 212 MHz del AI Mark IV que llevaban. ^[17]

Para utilizar el sistema, el avión volaría primero en la dirección aproximada del aeródromo para que sus señales de radar llegaran al transpondedor. El transpondedor respondería entonces a los pulsos del radar del caza, proporcionando una señal potente que podría recibirse a distancias de hasta 100 millas (160 km). La señal era recibida por dos antenas que apuntaban ligeramente a la izquierda o la derecha de la dirección de viaje y, al comparar la longitud de los puntos resultantes en la pantalla del radar , el operador podía decirle al piloto en qué dirección girar para apuntar el morro directamente hacia ella. ^[18]

En junio de 1941, Robert Hanbury Brown utilizó una versión a batería del mismo equipo en una demostración para el Comando de Cooperación del Ejército de la RAF . Les dijo que escondieran el transpondedor en cualquier lugar a 15 millas (24 km) de su cuartel general en Bracknell . No solo su RAF Bristol Blenheim lo encontró fácilmente, sino que también atrajo la atención de un caza nocturno que estaba volando en el área y vio un extraño retorno en su pantalla. Cuando los observadores del Comando de Cooperación se quejaron de que era una trampa, su Blenheim repitió el truco una segunda vez después de que se moviera el transpondedor. ^[19]

Un desarrollo posterior de este concepto básico condujo al sistema de radar transpondedor Rebecca/Eureka . El único cambio importante en el concepto original de baliza fue responder en una segunda frecuencia, para evitar el ruido creado por la señal del radar original que se reflejaba en el suelo. Esto requirió un cambio similar en el radar para recibir esta segunda frecuencia. Los transpondedores, conocidos como Eureka, fueron lanzados a los grupos de resistencia en la Europa ocupada, lo que les permitió guiar con precisión a los aviones equipados con Rebecca que lanzaban suministros y agentes. ^[20] Dado que el sistema no transmitía ninguna señal hasta que el avión encendía su radar, y solo durante unos minutos durante el lanzamiento, eran muy seguros ya que los operadores de radio alemanes no tenían mucho tiempo para usar un radiogoniómetro en las señales. ^[12]

En 1943 se introdujo un sistema similar, denominado "Walter". Se trataba de una versión reducida del sistema de balizas que se llevaba a bordo de las balsas salvavidas de los aviones y que se activaba si se veían obligadas a descender sobre el agua. Esto permitía a los aviones de búsqueda y rescate localizar al avión derribado desde una distancia muy lejana. ^[21] En la práctica, estos sistemas resultaron útiles, pero variables; el sistema tenía que ser pequeño y ligero, lo que hacía que su rendimiento no fuera el ideal. ^[22]

Casi al mismo tiempo, se instalaron las balizas de localización terrestre en los aviones del Mando Costero que operaban en la zona del Mediterráneo . Estas instalaciones se conocían como "Rooster". Los aviones que realizaban patrullas no atacaban directamente a los objetivos, sino que encendían su Rooster y seguían al objetivo. Esto hacía que apareciera un punto en las pantallas de radar ASV Mark II de todos los demás aviones , que luego utilizaban para encontrar el área indicada. Estas IIF Mark IIIG(R) (por Rooster) permitían que los aviones convergieran en masa . ^[22]

Aunque tuvo mucho éxito, el Mark III tenía sus propios problemas. El principal de ellos era que respondía a cualquier señal en una amplia variedad de frecuencias en torno a los 180 MHz. Un enemigo que conociera esto podría enviar señales aleatorias en esta banda y recibir señales sobre la posición de cualquier avión que llevara un transpondedor Mark III. Un problema menos importante fue que, a medida que la electrónica mejoraba, se hizo posible pasar a frecuencias más altas en la región UHF , lo que permitió antenas más pequeñas y, por lo tanto, menos resistencia al avance del avión. ^[23]

El Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) ya había estado trabajando en dispositivos similares a los IFF antes de que se le presentara el Mark II. Su sistema utilizaba frecuencias separadas de 470 MHz desde la estación terrestre y 493,5 MHz para la respuesta desde la aeronave. Esta separación de frecuencias significaba que se debían utilizar transmisores y receptores separados, lo que hacía que los equipos fueran más complejos, pero tenía la importante ventaja de que una respuesta de una aeronave no podía activar las unidades IFF en aeronaves cercanas. ^{[24] [25]}

Cuando el Mark II y el Mark III entraron en servicio, el diseño del NRL recibió el nombre de Mark IV. ^[26] La frecuencia seleccionada resultó ser cercana a las frecuencias utilizadas por el radar alemán Würzburg . Existían preocupaciones de que un Würzburg pudiera activar el Mark IV y causar una respuesta en su pantalla, revelando inmediatamente la presencia del sistema y sus frecuencias de trabajo. Por esta razón, el Mark IV se mantuvo en reserva en caso de que el Mark III se viera comprometido. Esto ocurrió muy tarde en la guerra, pero demasiado tarde para ser una preocupación. Algunos Mk. IV se utilizaron en el teatro del Pacífico en la Segunda Guerra Mundial, pero nunca se utilizaron en Europa. ^[23]

Bowden se quedó en los EE. UU. y se unió al grupo NRL en 1942 para comenzar a desarrollar el Mark V, aún más mejorado, más tarde conocido como United Nations Beacon o UNB. Este pasó a frecuencias aún más altas, entre 950 y 1150 MHz, dividiendo esta banda en doce "canales" discretos. Esto permitió a los operadores de tierra ordenar a la aeronave que cambiara su transpondedor a un canal específico para que pudieran estar seguros de que estaban recibiendo las señales de su interrogador y no de una emisora ​​enemiga. El sistema también incluía muchas más variaciones en la señal de retorno, lo que permitía a los operadores de tierra establecer un código de día y luego ignorar las señales que no respondían con el código adecuado. ^[27]

En ese momento, el controlador de investigación y desarrollo de la Armada era el almirante Ernest King , quien le dio la máxima prioridad nacional posible al desarrollo del UNB. Para albergar al equipo de desarrollo, se construyó un nuevo edificio de 60.000 pies cuadrados (5.600 m2 ⁾ por un enorme equipo de trabajo las 24 horas. A diferencia del desarrollo del Mark III, que contó con un equipo de unas pocas docenas, el equipo del UNB era más de diez veces mayor. Los primeros sistemas estuvieron disponibles en agosto de 1944, pero el final de la guerra en 1945 puso fin a un gran esfuerzo. Las pruebas continuaron y se completaron en 1948. ^{[27] [23]}

El Mark III fue finalmente reemplazado a principios de la década de 1950 por el IFF Mark X. Este último pasó a frecuencias aún más altas, 1030 MHz para interrogación y 1090 MHz para respuestas. El uso de frecuencias separadas ayudó a reducir la diafonía entre los componentes electrónicos. Las versiones posteriores incluyeron la "Función de identificación selectiva" (o "Función"), o SIF para abreviar. Esto introdujo la capacidad de responder solo a un cierto patrón de pulsos del interrogador y responder con un conjunto de pulsos personalizado similar. Esto hizo que fuera muy difícil para un enemigo activar el IFF sin conocer el código adecuado. ^[24]

El hecho de que la Unión Soviética hubiera recibido 500 unidades Mark III fue una seria preocupación para los planificadores de la Armada de los Estados Unidos. Se suponía que los soviéticos utilizarían estas unidades durante la Guerra de Corea , y esto provocó la preocupación de que un portaaviones pudiera encontrarse siendo atacado por un grupo de aviones que mostraran respuestas de IFF adecuadas. En mayo de 1951, la Fuerza Aérea del Lejano Oriente de los Estados Unidos ordenó a sus unidades que no asumieran que un avión que mostrara Mark III era amigo. ^[28]

En ese momento, Estados Unidos ya había comenzado a cambiar al Mark X, aunque esto causó tanta confusión como el cambio al Mark III. Los barcos británicos y de la Commonwealth aún no habían comenzado esta conversión. El resultado fue un incidente de fuego amigo el 23 de junio de 1950, cuando el HMS  Hart abrió fuego contra dos Mustang P-51 cuando se lanzaron bombas cerca. En julio de 1951, Scott-Moncrieff declaró que "la identificación ha sido una de las características más insatisfactorias de esta guerra" y en agosto se tomó la decisión de tratar a todos los aviones como amigos para evitar incidentes de fuego amigo. ^[29]

• AP1093C: Principios básicos del radar y resumen de los dispositivos de radar (informe técnico). Ministerio del Aire. Diciembre de 1948.
• AP1093D: Estudio introductorio del radar, parte II (informe técnico). Ministerio del Aire, octubre de 1947.
• Bowden, Bertram Vivian (octubre de 1985). "La historia de la IFF (identificación amiga o enemiga)". Actas del IEE A . 132 (6).
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• Hanbury Brown, Robert (1991). Boffin: una historia personal de los primeros días del radar, la radioastronomía y la óptica cuántica. CRC Press. ISBN 978-0-7503-0130-5.
• Howse, Derek (1993). Radar en el mar: la Marina Real Británica en la Segunda Guerra Mundial. Springer. ISBN 9781349130603.
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• Smith, RA; Hanbury Brown, Robert; Mould, AJ; Ward, AG; Walker, BA (octubre de 1985). "ASV: la detección de buques de superficie mediante radar aerotransportado". IEE Proceedings A . 132 (6): 359–384. doi :10.1049/ip-a-1.1985.0071.