Radar de advertencia de aire de peso ligero

Radar de advertencia de aire de peso ligero

LW/AW Mark 1A, con antenas IFF en la parte superior
País natal	Australia
Introducido	1942 ( 1942 )
No. construido	alrededor de 250 [a]
Tipo	advertencia temprana
Frecuencia	200 MHz
PRF	50 páginas por segundo
Ancho de pulso	10 μS
RPM	rotación manual
Rango	Más de 100 millas (160 km)
Azimut	360º
Fuerza	10 kW Mk. I, 160 a 200 kW Mark III
Otros nombres	Ancho de banda/ancho de banda, A286Q

El radar de advertencia aérea de peso ligero , o LW/AW, era un radar portátil de advertencia temprana fabricado en Australia durante la Segunda Guerra Mundial . Fue diseñado por el Consejo de Investigación Científica e Industrial, hoy CSIRO , para proporcionar a las tropas de campo una advertencia de ataques aéreos en los teatros de operaciones del norte de Australia y Nueva Guinea .

Desde 1940, el CSIR había estado diseñando un gran sistema conocido como Air Warning, Mark I (AW.1) para emplazamientos fijos, similar en concepto al Chain Home del Reino Unido . Los primeros ataques aéreos japoneses sobre Darwin se llevaron a cabo antes de que estuviera en funcionamiento, y pasó algún tiempo antes de que esta unidad más grande pudiera ponerse en acción. Esto llevó a una solicitud en diciembre de 1941 de una versión más pequeña que pudiera mantenerse en reserva y trasladarse al lugar si el sistema AW era atacado. Poco después, las unidades de campo solicitaron un sistema portátil que pudiera entregarse rápidamente a los aeródromos de avanzada. El trabajo en el CSIR comenzó en el verano de 1942.

El LW/AW surgió como un sistema diseñado para ser transportado en condiciones difíciles y lo suficientemente pequeño y ligero como para caber en el Douglas DC-2 y el Douglas Dakota . Similar en todo lo demás al AW, un nuevo diseño de antena basado en el Chain Home Low del Reino Unido proporcionaba el alcance deseado en un conjunto de unidades múltiples robusto que se podía ensamblar fácilmente en el campo. El prototipo entró en pruebas en septiembre de 1942, y los dos primeros modelos de producción se trasladaron a Nueva Guinea a mediados de octubre y entraron en pleno funcionamiento el 8 de noviembre. El Mark I y el Mark IA ligeramente modificado prestaron servicio hasta el final de la guerra, con unas 260 unidades producidas.

El Mark II tenía una cabina más grande y una antena modificada para soportar el IFF Mark III, pero por lo demás era similar. El Mark III se introdujo en 1944, pero las versiones anteriores tuvieron tanto éxito que no se pusieron en producción. Se utilizó una modificación del Mk. III en barcos como el A286Q y se produjeron alrededor de 120.

A principios de 1939, el gobierno británico invitó a equipos de Canadá, Australia, Nueva Zelanda y Sudáfrica a visitar el Reino Unido para recibir información sobre los desarrollos altamente secretos en el radar. ^[1] En septiembre, con el inicio de la Segunda Guerra Mundial , el Laboratorio de Física de Radio (RPL) del Consejo de Investigación Científica e Industrial comenzó el desarrollo de un radar de búsqueda de superficie , conocido como Shore Defence o SHD. SHD era similar al sistema Coast Defense del propio Reino Unido, pero agregó un interruptor que permitía que se usara una sola antena tanto para transmisión como para recepción, simplificando el sistema en comparación con el CD de dos antenas. El primer SHD se instaló en Dover Heights cerca de la entrada al puerto de Sídney . ^[2]

Cuando la atención se centró en la amenaza de un ataque aéreo, el sistema SHD fue modificado con una disposición de antena diferente para permitirle escanear a ángulos más altos. Esto produjo el radar de advertencia aérea, o AW Mark I. Aunque se trataba de un sistema potente, con detección de objetivos del tamaño de un bombardero a una distancia de 100 millas (160 km), también era relativamente grande y solo podía ser entregado por barco. El envío del sistema llevó tiempo, y el montaje aún más. El sistema destinado a Darwin , que estaba dentro del alcance de los bombarderos japoneses de Nueva Guinea , todavía se estaba preparando cuando tuvo lugar el primer ataque el 19 de febrero de 1942. ^[2] Darwin fue objeto de repetidos ataques, pero aún pasaron otras siete semanas antes de que el primer conjunto estuviera operativo. ^[3]

En diciembre de 1941, el comandante de escuadrón AG Pitcher sugirió que la Real Fuerza Aérea Australiana (RAAF) produjera una serie de sistemas de radar móviles más pequeños para actuar como respaldo en caso de que los sitios de AW fueran atacados. Estos se mantendrían fuera del sitio y se trasladarían a la ubicación original de AW según fuera necesario. Hacerlo requeriría un sistema más pequeño y más móvil. En enero de 1942, el oficial de vuelo BFN Israel regresó de trabajar con la Real Fuerza Aérea (RAF) en Singapur y enfatizó que existía la necesidad de un sistema verdaderamente móvil que pudiera usarse en el campo. Israel fue enviado a Sydney como oficial de enlace de radar entre la RPL y HMV , el fabricante. ^[2]

En el verano de 1942, el ejército australiano estaba avanzando y estableciendo nuevos aeródromos. La necesidad de equipos de alerta temprana en estas bases avanzadas era una preocupación seria, ya que estaban dentro del alcance de ataque fácil de varios aeródromos japoneses. Pither envió un memorándum a John Worledge de NSW Railways , que lideraba un grupo que producía las estructuras mecánicas para los equipos AW y SHD. Pither sugirió que la electrónica del AW era adecuada para uso móvil si se empaquetaba correctamente, pero el sistema de antena necesitaba ser producido en una versión que pudiera volar a estos aeródromos utilizando aviones Douglas DC-2 , que formaron la base del Comando de Transporte Australiano. Pither también copió a Israel y al líder de escuadrón Mitchell, comandante de la Escuela de Radio en Richmond . ^[4]

Pither sugirió que una forma de reducir el tamaño de la antena sería eliminar una fila horizontal de elementos. Pero esto reduciría la potencia en 1 ⁄ 3 y reduciría en gran medida el alcance. Israel, que había visto los sistemas Chain Home Low (CHL) en Singapur, conocía su diseño. Se puso en contacto con JL Pawsey, un experto en diseño de antenas del RPL, que produjo un nuevo diseño de cuatro filas de ocho dipolos , que mantenía el 89% de la ganancia de antena original y la electrónica mejorada recuperaba otro 5%. Pero el principal beneficio era que la antena ahora estaba formada por ocho cubos de 2 por 2 elementos que eran lo suficientemente pequeños para el transporte aéreo y podían conectarse entre sí en el campo. El sistema se denominó más tarde "sistema aéreo Worledge". ^[5]

El prototipo del sistema se completó en septiembre de 1942 y se envió a Dover Heights para realizar pruebas. ^[b] Las dos primeras unidades de producción volaron a Papúa Nueva Guinea en algún momento de octubre. La primera se instaló en el aeropuerto de Tufi y entró en funcionamiento el 8 de noviembre. Poner en funcionamiento el sistema fue una tarea difícil:

El equipo fue erigido y probado en las afueras de Port Moresby y luego volado sobre Owen Stanleys ... El equipo fue luego trasladado por tierra a través de los pantanos y la jungla y a través de arroyos sin puentes hasta el mar. Para llegar al arrastrero fuera de los arrecifes, el equipo fue cargado en plataformas formadas entre pares de canoas nativas amarradas entre sí. El arrastrero llegó al puerto McLaren el 30 de octubre de 1942, un fiordo con acantilados que se elevan 200 pies sobre el nivel del mar. El equipo y todos los suministros fueron transportados a mano [hasta la cima]. Luego fue transportado aproximadamente tres millas y media hasta el sitio en el promontorio. ^[7]

La segunda unidad estuvo operativa en el aeródromo de Dobodura el 3 de diciembre. Dobodura era una base avanzada cerca del aeródromo de Buna , que fue capturado el 14 de diciembre de 1942. Continuaron llegando más unidades al teatro de operaciones, momento en el que se detectaron por primera vez varios problemas. Uno de ellos era que cuando se apagaba el radar para realizar tareas de mantenimiento, la electrónica de refrigeración provocaba una importante condensación en el interior del sistema, lo que a su vez provocaba el desarrollo de hongos en el interior de las unidades. ^[8] El problema se consideró tan grave que, a finales de 1942, el mariscal de campo de la Primera Guerra Mundial, Thomas Blamey, fue puesto a cargo de resolver los problemas. A principios de 1943, se envió a las unidades de campo un calentador eléctrico de 205 W que se encendía automáticamente cuando se apagaba la electrónica. Esto mantenía la temperatura dentro de los dos grandes chasis del equipo. ^[8]

Otros cambios fueron menores. El embalaje siguió mejorando durante este período, y su capacidad de flotar si se dejaba caer al agua se probó en el puerto de Sídney y en las olas de Manly Beach . Otro cambio fue elevar la altura del plato giratorio sobre el suelo, ya que se observó que el flujo de aire debajo del equipo era demasiado bajo para enfriar adecuadamente la parte inferior del chasis. Estos cambios se formalizaron como LW/AW Mark IA . Se produjeron más de 260 Mark I y Mark IA. ^[8]

En abril de 1942, el suministro de los tubos de vacío micropup VT90 construidos en EE. UU. que alimentaban el transmisor se agotó. Se inició un esfuerzo para utilizar un diseño alternativo, el Eimac 100TH . Estos demostraron ser capaces de generar una salida mucho mayor que los VT90 del Mark I y ofrecerían ganancias significativas en alcance efectivo. Esto no era tan importante para el papel de LW, pero el alcance demasiado corto había demostrado ser un problema importante para las unidades AW de lugar fijo que generalmente protegían áreas más grandes como ciudades. Se inició un esfuerzo para reemplazarlos con las nuevas unidades como AW Mark II , que usaban cuatro de los tubos Eimac en un anillo para producir una potencia pico de 50 kW. También se adaptó con una antena más pequeña como el A79 , para barcos pequeños. Los primeros ejemplos de producción llegaron en diciembre de 1942, pero resultó difícil mantenerlos operativos en el campo. Los suministros del VT90 mejoraron y el AW Mark II se abandonó después de que solo se produjeron 15. ^[8]

En 1943, el IFF Mark III se estaba introduciendo ampliamente en las fuerzas estadounidenses y las adiciones ad hoc al LW/AW eran comunes. En la segunda mitad del año, comenzó un esfuerzo urgente para construir una solución más formal para conectar las unidades de interrogador IFF BL3 construidas en los EE. UU. y hacerlas parte de la lista de equipos estándar. Las antenas IFF se colocaron sobre el conjunto de antenas existente. Al mismo tiempo, las quejas de los operadores sobre la carpa abarrotada existente que provocaba un flujo de aire deficiente y las altas temperaturas y humedad resultantes llevaron a un esfuerzo para diseñar un recinto más grande. Este nuevo sistema se convirtió en el LW/AW Mark II . ^[9]

Una de las primeras unidades Mark II fue enviada a la isla Bipi a principios de 1944 como parte de la campaña de las islas del Almirantazgo . Llegó el 5 de abril y tuvo que ser transportada a tierra en canoas locales. El sitio resultó ser pobre y fue trasladada a la isla Los Negros en mayo, antes de trasladarse nuevamente a la isla Manus el 26 de julio. Pero cuando estuvo operativa nuevamente, había sido trasladada dieciocho veces y, sin embargo, solo estuvo fuera de servicio durante cinco horas en diecinueve meses de operaciones. ^[9]

Una versión mejorada del micropup, el NT99, comenzó a llegar por la misma época. Cuando se aplicó a la electrónica AW, permitió aumentar la potencia a 150 kW. Una versión experimental estuvo operativa en julio de 1943, lo que reveló que la potencia era tanta que las líneas de alimentación de antena del conjunto LW/AW tendrían que ser modificadas. Un prototipo del LW/AW Mark III resultante fue enviado a Los Negros en febrero de 1944. El mes siguiente, Bruce Alexander, que había trabajado en el diseño del transmisor, voló para probar la unidad y contó que justo antes de llegar, la unidad había detectado un avión a 92 millas (148 km) que era invisible para el Mark I. ^[9] Resultó ser un C-47 que se perdió, y se enviaron cazas para escoltarlo hasta el aeródromo. ^[10]

Aunque el Mark III demostró ser una unidad más potente, no se puso en producción generalizada debido a que las versiones anteriores funcionaban bastante bien y a las complicaciones que las nuevas piezas causarían en la logística . ^[10]

En agosto de 1942, se inició un esfuerzo para desarrollar un radar de interceptación controlado desde tierra (GCI). El GCI se utiliza para dirigir a los aviones de combate hacia sus objetivos y, por lo tanto, debe tener una resolución más alta que un diseño de alerta temprana que simplemente tiene que mostrar la ubicación aproximada de los objetivos. Además, la pantalla tipo A-scope utilizada para la función de guerra electrónica no es útil para el GCI, donde el radar necesita mostrar las ubicaciones tanto del objetivo como del interceptor al mismo tiempo. Esto exige el uso de una pantalla de indicador de posición del plan (PPI). Por otro lado, los requisitos de alcance generalmente se reducen, ya que otro radar ya estaría proporcionando una alerta temprana. ^[10]

Esto dio lugar al LW/GCI Mark I , que fue modificado en gran medida a partir del LW/AW original. Su electrónica se tomó de un SCR-602 Tipo 6 estadounidense y un nuevo sistema de soporte de antena que separaba verticalmente las dos filas originales de antenas. Al cambiar entre los dos conjuntos, los lóbulos verticales de los haces del transmisor se podían utilizar para medir la altitud. La pantalla PPI se tomó del radar número 2 de la Artillería Costera británica . El sistema demostró tener un rendimiento deficiente en altitudes superiores a los 20.000 pies (6.100 m), pero seguía siendo lo suficientemente útil como para que las fuerzas estadounidenses realizaran un pedido de veinte equipos. ^[10]

En marzo de 1944 se inició el desarrollo de un modelo mejorado, el LW/GCI Mark II . Este modelo modificó el transmisor 602 para mejorar su fiabilidad, añadió un preamplificador al receptor para mejorar su sensibilidad y cambió el sistema de antena para utilizar tres conjuntos de dipolos de 2 por 12 que ofrecían una mejor medición de la altura y una mayor resolución angular. Aunque las mejoras fueron considerables, solo se inició una producción limitada debido a la inminente llegada de nuevas unidades que operaban en el rango de las microondas . ^[10]

En enero de 1943 se inició una actualización algo más limitada para añadir la detección de altura a los equipos LW/AW existentes. El LW/AWH Mark I consistía básicamente en dos antenas Mark IA apiladas una sobre otra. Al conectar una antena u otra, los lóbulos de los patrones de recepción se desplazaban verticalmente y permitían al operador calcular la altitud. Solo se produjeron cuatro unidades en favor de los sistemas de microondas. ^[10]

Cuando llegaron los sistemas de microondas, se requirieron dos radares separados, uno para la dirección PPI y sistemas separados para la búsqueda de altura. El sistema pesaba 35 toneladas largas (36 t) en comparación con el límite de 2 toneladas largas (2,0 t) para las operaciones en el Pacífico Sur. Esto llevó a los esfuerzos para desarrollar un nuevo buscador de altura liviano, utilizando un magnetrón de cavidad diseñado localmente que operaba a una longitud de onda de 25 cm. El trabajo en este LW/AWH Mark III comenzó en febrero de 1944. El nombre se mantuvo a pesar de que era completamente diferente a los modelos anteriores. ^[11]

Con el fin de la guerra, los sistemas de radar estadounidenses que se estaban construyendo en grandes cantidades se convirtieron repentinamente en excedentes y se vendieron a precios muy bajos. El AN/TPS-1 reemplazó a unidades más antiguas como el LW/AW muy rápidamente en muchas fuerzas. Esto, a su vez, llevó a que el LW/AW también se convirtiera en excedente y se utilizara en funciones secundarias. El Departamento de Aviación Civil instaló un LW/AW en el Aeropuerto Essendon en Melbourne , en ese momento el aeropuerto más transitado de Australia. La instalación no resultó útil y más tarde fue reemplazada por un ex radar Tipo 276 de la Marina Real con el nombre de Aerodrome Control Radar. ^[12]

Un objetivo declarado del sistema era que ninguna de sus partes pesara más de 200 libras (91 kg). Esto era relativamente fácil para la mayoría de los componentes electrónicos y los sistemas de antena, pero era más difícil para la fuente de alimentación , que consistía en un generador de 5 kW alimentado por el motor de un Ford 10. Esto también se descompuso en partes, que consistían en el motor, el alternador y el volante, el radiador, el escape junto con varias otras partes, el chasis subyacente y el panel de control. Solo dos de ellas superaron finalmente los límites de masa deseados, el motor con 250 libras y el alternador y el volante con 450. En casi todos los casos, las unidades no podían desembarcar en un muelle, o incluso en la playa, la mayoría debían descargarse fuera de un arrecife y luego llevarse a tierra. Por esta razón, todos los paquetes eran herméticos. ^[6]

La instalación en el sitio comenzó con la carpa de operaciones, que utilizaba un armazón de acero que se podía levantar hasta su posición y luego cubrir con la tela de la carpa. La parte superior del armazón consistía en una placa metálica cuadrada que contenía un cojinete. El soporte de la antena consistía en una plataforma giratoria que se apoyaba en el suelo de la carpa y tenía un mástil que se proyectaba hacia arriba y a través del cojinete en la parte superior. Luego se construyó la antena sobre este mástil. La estructura de soporte de la antena consistía en ocho armazones de acero separados que parecían similares a un andamio y se ensamblaron en una disposición de dos de alto por cuatro de ancho. Había dos diseños de soporte diferentes, uno que era más grueso y formaba la parte interior y se conectaba al mástil, y una sección más delgada que formaba las "alas" exteriores. Una vez ensamblado, el armazón era aproximadamente lenticular, grueso en el centro y delgado en los lados. Luego se conectaron cuatro elementos de antena dipolo a la cara de cada soporte y se conectaron juntos en el centro utilizando cables dobles de 330 ohmios . Esto produjo un conjunto de ocho de ancho por cuatro de alto. ^[13]

La electrónica estaba empaquetada en dos grandes chasis, colocados uno a cada lado del mástil. Toda la sección del equipo giraba junta en la plataforma giratoria, junto con las dos sillas del operador, para girar la antena para la búsqueda. ^[14] El gabinete de la derecha, visto desde el lado del operador, albergaba los receptores de radio y las pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT) y era la estación principal del operador. El gabinete de la izquierda contenía el transmisor y otros equipos de radio. El operador en esta estación se encargaba principalmente de girar la antena utilizando un gran volante en el mástil. ^[12]

El Mark IA se diferenciaba únicamente en los detalles, ya que añadía las antenas IFF en la parte superior. Ésta consistía en una antena transmisora ​​montada directamente sobre la antena existente. Esta era similar en tamaño y forma a cualquier armazón individual de la antena principal. Por encima de ésta había un receptor mucho más pequeño, así como una malla metálica cuadrada horizontal que impedía que las señales de las antenas de abajo se vieran en el receptor. El Mark III era idéntico en todo lo demás, diferenciándose únicamente en la electrónica de los gabinetes. ^[13] Las versiones GCI se diferenciaban en gran medida al añadir un nuevo armazón triangular entre las dos filas, elevando las dos filas superiores de dipolos más arriba en el aire. ^[14]

En el campo, los sistemas GCI demostraron tener muchos problemas, y las versiones Mark II reemplazaron la tienda original por una cabaña de madera contrachapada que giraba con las antenas. Todo el conjunto se montó entonces sobre un gran soporte de acero de cuatro patas en el suelo similar a los sistemas utilizados para sostener los grandes cañones de artillería antiaérea . ^[15]

Los equipos originales se utilizaban únicamente para la alerta temprana. Los operadores balanceaban la antena de un lado a otro a lo largo de las posibles rutas de aproximación y observaban los ecos que aparecían en el tubo de rayos catódicos de 130 mm (5 pulgadas) de diámetro. Esto estaba dispuesto como en Chain Home, en forma de telescopio A , con una escala a lo largo de la parte superior y los puntos que desviaban el haz hacia abajo. El operador podía leer la distancia al objetivo comparando la ubicación de un punto con la escala que estaba sobre él. La escala estaba calibrada a 130 km (80 millas), ^[15] aunque era común ver retornos más allá de eso en buenas condiciones y, en ocasiones, se alcanzaban alcances de hasta 240 km (150 millas). ^[6]

Las unidades GCI añadieron un segundo CRT para que actuara como pantalla PPI. Para ello se utilizaron selsyns conectados al mástil de la antena que rotaban físicamente las bobinas de deflexión del CRT de modo que la línea de la pantalla se rotara en el mismo ángulo que la antena. Se utilizó el mismo generador de base de tiempo que el osciloscopio A, pero ajustado de modo que la línea que creaba solo cubriera la mitad de la pantalla y se moviera de modo que comenzara desde el centro y se extendiera hacia afuera. Combinado con el ajuste del ángulo, esto creó el tipo clásico de pantalla de radar de "línea de barrido" con puntos que aparecían como puntos a una distancia y un ángulo determinados desde la estación. Como tanto el objetivo como los cazas atacantes eran visibles al mismo tiempo, el operador podía dirigir fácilmente los cazas hacia los objetivos. ^[14] El osciloscopio A original ahora servía principalmente como sistema de búsqueda de altura, mostrando los retornos de los dos conjuntos de antenas al mismo tiempo, lo que hacía que aparecieran dos puntos para cada objetivo. La distancia entre los dos proporcionaba una medida del ángulo sobre el horizonte. ^[15]

• Briton, JN (1947). "Radar de advertencia aérea de peso ligero". Revista de la Institución de Ingenieros de Australia . 19 : 121–132.
• Minnett, Harry (diciembre de 1998). "Radar de advertencia aérea de peso ligero". Registros históricos de la ciencia australiana . 12 (4): 457–467. doi :10.1071/HR9991240457.
• Bowen, Edward George (1954). Un libro de texto sobre radar . Cambridge University Press.
• "Experimentos de radar: el radar de advertencia aérea de peso ligero". Sociedad histórica de aviación civil y museo de las vías aéreas .
• "Epílogo: El fracaso del radar de Darwin en 1942" (PDF) . Observatorio Nacional de Radioastronomía .