Obo (navigation) - Oboe (navigation)

En illustration av obosystemet. Flygplanet använder någon annan form av navigering för att placera sig i det allmänna området i ena änden av den förberäknade bågen från "Cat" -stationen och instrueras sedan att följa bågen. 'Mus' ser på flygplanet närma sig målet och säger åt det att släppa bomberna vid en förberäknad punkt.

Oboe var en brittisk flyg blinda bombningen system i andra världskriget , som bygger på radiotransponderteknik. Systemet bestod av ett par radiosändare på marken, som skickade signaler som mottogs och sändes om av en transponder i flygplanet. Genom att jämföra tiden varje signal tog för att nå flygplanet kunde avståndet mellan flygplanet och stationen bestämmas. Oboe -operatörerna skickade sedan radiosignaler till flygplanet för att få dem till sitt mål och korrekt tid att släppa sina bomber.

Systemet användes första gången i december 1941 vid kortdistansattacker över Frankrike där den nödvändiga siktlinjen kunde upprätthållas. För att attackera de värdefulla industrimålen i Ruhr flög bara de Havilland -myggan tillräckligt högt för att vara synlig för markstationerna på det avståndet. Sådana operationer började 1942, då Pathfinder- skvadronen Mosquitos använde Oboe både för att markera mål för tunga bombplan , såväl som för direkta attacker mot högvärdiga mål. I en attack den 21 december 1942 släppte obobefogade bombplan över 50% av sina bomber på Krupp- fabrikerna i Essen , en enorm förbättring jämfört med tidigare insatser som resulterade i att mindre än 10% av bomberna landade på sina mål. Versioner med kortare våglängder visade noggrannhet i storleksordningen 15 meter (49 fot).

Oboe användes i stor utsträckning av Pathfinder -markörflygplan under slaget vid Ruhr 1943. I december 1943 inledde bombplanskampen slaget vid Berlin , som låg utanför obobegränserna. För denna kampanj tvingades Bomber Command istället förlita sig på H2S , vilket aldrig kunde ge Oboes konsekventa noggrannhet. En senare utveckling var Gee-H- systemet, där transpondern låg kvar på marken men sändaren var monterad i flygplanet där avläsningen gjordes. Detta system gjorde att cirka 80 flygplan kunde styras samtidigt. Varken H2S eller Gee-H kunde ge Oboes noggrannhet, vilket visade den högsta genomsnittliga bombningsnoggrannheten för något system i kriget.

Historia

Bakgrund

För att exakt kunna bestämma din plats i förhållande till objekt på marken behöver du två datapunkter; två vinklar (som vid triangulering ), två avstånd ( trilateration ), eller en vinkel och ett avstånd ( VOR/DME ). Att använda radio för att tillhandahålla några eller alla av dessa mätningar var ett område med ständig utveckling fram till krigets början. Tyskarna var banbrytande för detta tillvägagångssätt med operativa system som Lorenz-strålen och X-Gerät som använde två smala strålliknande signaler som korsade vid en punkt på himlen för att indikera ett mål. Senare under The Blitz introducerade tyskarna Y-Gerät , som kombinerade en enda Lorenz-stråle med en transponderbaserad avståndsmätning för att fixa platser. Problemet med alla dessa system var att de inte producerade någon information utom inom sina smala strålar och inte var användbara för navigering för allmänna ändamål.

Ett mer användbart system introducerades i RAF: s Gee -system, som använde två tidsinställda signaler som gjorde det möjligt för navigatorn på bombplanen att bestämma sin plats. Den kan användas var som helst inom siktlinjen för sändarstationerna i Storbritannien och generellt gav den en rimlig signal upp till cirka 500 kilometer (310 mi), beroende på flygplanets höjd. Gee lästes på en oscilloskopdisplay med en längd på cirka 76 mm, vilket begränsade noggrannheten i tidmätningarna. Som ett resultat var Gee noggrann i storleksordningen kilometer, vilket var oerhört användbart för navigering och bombning av områden, men gav inte den noggrannhet som behövs för att fastställa bombningar.

Eftersom noggrannheten hos Gee till stor del berodde på den mekaniska storleken på indikatorenheten, kunde noggrannheten förbättras genom att använda en större display. Men under dessa tidiga dagar av katodstråleröret (CRT) var sådana displayer extremt dyra och mycket långa, vilket gjorde dem olämpliga för montering på ett stort antal Bomber Command -flygplan.

Inledande förslag

Konceptet att vända displayarrangemanget så att displayen kunde ligga på marken och sändaren på flygplanet var uppenbar. Det hade först föreslagits av Alec Reeves från standardtelefoner och kablar 1940 och presenterades sedan formellt med hjälp av Francis Jones våren 1941.

Grundidén skulle vara att ha två markstationer som regelbundet skulle skicka ut signaler på liknande men separata frekvenser. Flygplanet bar transpondrar , en för varje signal, som vidarebefordrade signalerna vid mottagning. Genom att tajma den totala rundturstiden från sändning till mottagning och sedan dividera med två gånger ljusets hastighet (signalen går till flygplanet och tillbaka igen) kan avståndet till flygplanet bestämmas. Detta var i huvudsak identiskt med radar , med undantag för att transpondern kraftigt förstärkte signalerna för återresan, vilket underlättade noggrannheten genom att tillhandahålla starka, skarpt definierade signalpulser.

Ett praktiskt problem var att använda dessa avståndsmätningar för att styra en bombplan mot målet. I fallet med Y-Gerät användes en enda balk som gav en naturlig väg för bombplanet att flyga längs. Endast räckvidden längs denna väg behövde mätas och vidarebefordras till bombplanets besättning. När det gäller ett system som använder två avståndsmätningar fanns det ingen inneboende väg på himlen för flygplanet att följa. Platser och riktningar kan bestämmas genom att ringa de två avståndsmätningarna till ett plottrum, dra bågar från stationerna vid de uppmätta avstånden och sedan lokalisera korsningen. Detta tog dock tid, under vilket flygplanet rörde sig, vilket gjorde det för långsamt för att ge önskad noggrannhet.

Oboe antog en enkel lösning på detta problem. Före uppdraget definierades en väg som representerade cirkelbågen vars radie passerade genom målet mätt från en av de två stationerna. Denna station fick namnet "Cat". Flygplanet skulle sedan använda konventionella navigationstekniker, dödräkning eller Gee om det var utrustat, för att placera sig en bit norr eller söder om målet på en punkt nära denna linje. De skulle sedan börja flyga mot målet, vid vilken tidpunkt en operatör vid Cat skulle kalla ut korrigeringar för att få flygplanet att flyga närmare eller längre från stationen tills det flyger på precis rätt avstånd för att hålla det på cirkeln.

Cat-stationen fortsatte att hålla flygplanet placerat på detta exakta avstånd när det flög mot målet, vilket fick flygplanet att flyga längs den fördefinierade bågen. Den andra stationen, med kodnamnet "Mus", beräknade också avståndet till målet före uppdraget. När bombplanen närmade sig det förutbestämda intervallet skulle de först ropa en "heads up" för att berätta för bombmålaren att börja körningen, och sedan en andra signal vid rätt tidpunkt för att släppa den. Med denna metod var det inte nödvändigt för de två stationerna att jämföra mätningar eller utföra någon trigonometri för att bestämma en verklig plats i rymden, båda utförde enkla avståndsmätningar direkt från skärmen och skickade sina separata korrigeringar till flygplanet.

I praktiken skickades inte avstånd med röst till flygplanet. Istället producerade en tongenerator morse -kodpunkter eller -streck under operatörernas kontroll. Detta liknade strålsystemen som Lorenz, som brittiska flygbesättningen redan var bekanta med att använda som ett blindlandningshjälpmedel under förkrigstiden. Om flygplanet var för nära stationen skulle operatören spela pricksignalen, och när de var för långt, streck. De två kunde blandas så att när de närmade sig rätt intervall skulle punkterna fylla i luckorna mellan streckarna och bilda en stadig ton.

Med jämna mellanrum skulle signalen knappas in för att skicka ut ett brev för att ange hur långt de var från rätt avstånd, X indikerar 32 km, Y 10 miles (16 km) och Z 5 miles (8,0 km). På samma sätt skickade musstationen en serie nyckelsignaler för att indikera inflygningen, S för att indikera att inflygningen startade och sedan A, B, C och D när flygplanet närmade sig.

Utveckling och testning

Den vänstra sidan av den här bilden visar en Oboe -navigeringskonsol. De två CRT: erna, några av de största som byggdes under den tiden, användes för brutto- och finavståndsmätning. Detta kontrollrum är inbyggt i en Nissen-hydda (eller liknande) vilket kan tyda på att det är en av de mobila webbplatser som flyttas till kontinentala Europa efter D-Day.

Det fanns dock några uppenbara problem med detta tillvägagångssätt. En av de mest uppenbara är att en given markstation bara kunde spåra ett enda flygplan åt gången, jämfört med Gee där alla bombplan kunde hämta signalerna från Storbritannien och utföra nödvändiga beräkningar. Detta eliminerade det inte omedelbart som ett användbart system; Y-Gerät hade samma begränsning, så den användes för målmarkering genom att flyga ett flygplan under kontroll och låta det släppa facklor för följande flygplan att släppa på. Britterna antog samma lösning.

Men en mer oroande oro var att bombplanen skulle behöva flyga rakt och jämnt utmed en svagt krökt bana medan markoperatörerna bestämde dess räckvidd och sände det till korrigeringar. Under denna tid skulle flygplanet vara öppet för attacker, vilket vissa ansåg var nästan självmordsbenäget. Och slutligen påpekades det att eftersom britterna så lätt hade fastnat Y-Gerät , redan innan det användes i stor utsträckning, fanns det ingen anledning att förvänta sig att tyskarna inte skulle göra detsamma så snart de upptäckte signalerna.

Trots ett stort motstånd mot användningen av Oboe beordrade AP Rowe att utvecklingen skulle börja. Utvecklingen började både på 1,5 m våglängden som delas av de flesta tidiga brittiska radarsystemen, men också vid den nya "fashionabla" 10 cm mikrovåglängden som tillhandahålls av kavitetsmagnetronen . Det senare skulle inte bara ge högre noggrannhet, utan också vara i stort sett immun mot störningar om inte tyskarna utvecklade sina egna mikrovågsenheter med hög effekt. Detta inträffade bara under de sista dagarna av kriget.

Två stationer inrättades så långt österut som möjligt, en i Dover ( Walmer ) och en andra i Cromer ( RAF Trimingham ). På ett givet uppdrag skulle en av stationerna vara Cat och den andra musen. Vid tidiga tester i september 1941 visade ett flygplan som flyger längs bågen 130 kilometer från Dover en noggrannhet på 50 meter (160 fot), bättre än någon bombningsmetod som då användes. Noggrannheten med bomber var inte riktigt lika bra, eftersom bomberna själva inte var identiska och hade lite olika banor. I en demonstration för högre tjänstemän den 2 juli 1942 visade systemet en verklig noggrannhet på 65 meter (213 fot). Däremot, även med hjälp av avancerade visuella bombsights som Norden , var genomsnittliga noggrannheter 1942 i storleksordningen 1500 yards (1400 m).

Oboe användes först i experimentella operationer av Short Stirling tunga bombplan i december 1941 och attackerade Brest . Dessa flygplan hade ett relativt begränsat servicetak och var begränsade till attacker på kort räckvidd där de höll siktlinjen till Storbritannien.

På den tiden ägde en stor debatt rum i bombplanskommando om användningen av "sökare", specialiserade flygplan och besättningar som skulle hitta målen och använda facklor för att markera dem för attack. Samma teknik hade först använts under Blitz av tyskarna, i synnerhet av specialisten Kampfgeschwader 100 , men dess effektivitet hade kraftigt inskränkts av brittiska störningar . Ändå hade konceptet tillräckligt med stöd för att en liten myggstyrka hade organiserats för att fungera som en sökande kraft med normal optisk syn. Detta visade sig vara en besvikelse i praktiken och erbjuder bara en liten förbättring av noggrannheten.

Men myggorna var också det enda flygplan som hade prestanda att flyga på höjder där obosignalerna kunde tas emot över Tyskland. Vid ett möte sommaren 1942 kom man överens om att sökaren Myggor skulle utrustas med Obo. Efter att ha mött motstånd tidigare uppstod tillägget av Oboe argumentet mot specialistrollen, och vad som skulle bli Pathfinder Force började bildas över de pågående invändningarna.

Till tjänst

De första experimenten med Oboe i en stridsmiljö över Tyskland började natten den 20/21 december 1942, då en liten styrka på sex obobutrustade myggor skickades för att bomba ett kraftverk vid Lutterade i Nederländerna, vid den tyska gränsen. Tre av uppsättningarna misslyckades, men de tre återstående flygplanen, med Squadron Leader LE Bufton i spetsen, kunde tappa ordentligt. Ett uppföljande spaningsuppdrag dagen efter visade att nio av bombkratrarna kunde identifieras, alla samlade nära varandra men cirka 2 kilometer från målet. Liknande tester med ett litet antal Oboe -flygplan, som ibland tappade facklor för ett litet antal Avro Lancasters efter dem, gjordes under december och januari.

Till en början avskrev tyskarna dessa små attacker som störningar, avsedda att störa produktionen genom att skicka arbetarna till flygräderna. Emellertid insåg man snart att något mycket udda inträffade; flygplan släppte bara 6 till 10 bomber, ofta genom tungt molntäcke, och med 80 till 90% av dem träffade sina mål, normalt masugnar eller kraftverk. Som en del av denna process släppte bombplanen fotoflash -facklor , som upplyste marken under flygplanet tillräckligt för fotografering. Den 7 januari 1943 noterade Hauptmann Alexander Dahl dessa och föreslog att de använde fotografierna för att korrigera mätfel i ett nytt bombsystem.

Detta var precis vad som hade hänt. I Storbritannien visade Oboe noggrannhet i storleksordningen tiotals meter, men över kontinenten gav de tidiga testerna alltid sämre resultat. Men det var snart klart att det fanns ett mönster för missarna, vilket antogs bero på skillnader i de lantmäterigaller som används på kontinenten. Lösningen på detta problem gavs av tyskarna själva; före kriget hade de ansträngt sig för att kalibrera de två systemen i en serie tvärkanalsmätningar som även den brittiska Ordnance Survey fick. Med hjälp av dessa korrigeringar kunde de åtgärda felaktigheterna nästan omedelbart.

I slutet av våren hade Bomber Command-besättningarna övat bomb-på-markörtekniken tillräckligt för att påbörja större operationer. Harris inledde sedan en rad räder som kallades slaget vid Ruhr och inledde med en raid på Essen den 5 mars som gav ganska dåliga resultat trots korrekt markering. Nästa stora razzia mot Kruppfabriken i Essen den 12/13 mars var något mer framgångsrik, följt av en blandning av räder som fick mycket olika resultat. I maj justerades dock tekniken och en rad mycket stora räder, vanligtvis med 500 till 800 bombplan, visade allt mer framgångsrika resultat. Bland dessa fanns en raid i slutet av maj på Dortmund som fick Hoesch stålverk att upphöra med produktionen, och en raid i slutet av juli på Krupps som Goebbels uppgav hade orsakat "fullständig produktionsstopp i Krupps-verken". Analys av resultaten visade att antalet bomber som föll på deras mål fördubblades från tiden före Oboe.

Tyska motåtgärder

Obo -uppdrag var tydligt identifierbara för tyska radaroperatörer; flygplanet skulle starta en bit norr eller söder om målet och sedan närma sig det på en bågbana som de kallade " Boomerang ". Även om operatörerna snabbt blev vana vid dessa flygplan, visade det sig vara extremt svårt att faktiskt fånga upp de högflygande och höghastighetsflygplanen.

Det tog tyskarna mer än ett år att dechiffrera driften av systemet, ledd av ingenjören H. Widdra, som hade upptäckt det brittiska " Pip-squeak " -identifieringsvän eller fiende [IFF] -systemet 1940. Det första försöket att fastna Oboe ägde rum i slutet av augusti 1943 under en attack mot stålverket Bochumer Verein i Essen. Ett system som upprättades vid Maibaum -spårningsstationen i Kettwig sände falska prick- och streck -signaler på 1,5 m -bandet, i hopp om att göra det omöjligt för piloten att ta reda på om de var på rätt position. Detta var samma teknik som britterna hade använt mot tyska system under The Blitz.

Oboe-systemet hade dock redan flyttat till mikrovågsfrekvensen 10 cm Oboe Mk. II, men britterna fortsatte att sända de äldre signalerna som en skurk. Misslyckandet med att stoppa Oboe förblev ett mysterium fram till juli 1944, då den äldre signalen felaktigt sattes för att markera ett mål medan en sökare perfekt markerade ett annat. Tyskarna antog snabbt att det fanns en annan signal eller ett system i bruk. Tyskarna var väl bekanta med de brittiska mikrovågssystemen på 10 cm -området, men i april 1944 hade RAF redan introducerat Oboe Mk. III, som motstod tyska störningar. Mk. III tillät också upp till fyra flygplan att använda en uppsättning frekvenser (stationer) och tillät olika inflygningsstilar, inte bara bågen.

Användning av sent krig

Vid denna tidpunkt var slaget vid Ruhr långt över och majoriteten av RAF: s bombförsök koncentrerade sig på mål som var för långt in i Tyskland för att vara synliga för Oboe. H2S tog på sig huvudrollen i denna era. Den D-Day invasioner och efterföljande breakout tillåtit detta åtgärdas genom att inrätta nya Oboe stationer på kontinenten.

Sent i kriget användes Oboe för att hjälpa matdroppar till holländarna som fortfarande var fångade under tysk ockupation, som en del av Operation Manna . Droppunkter ordnades med det nederländska motståndet och matbehållarna tappades inom cirka 30 m (98 fot) från siktpunkten med hjälp av Oboe.

Tekniska detaljer

Oboe använde två stationer på väl separerade platser i England för att överföra en signal till en Mosquito Pathfinder- bombplan som bär en radiotransponder. Transpondern sände om signalerna som sedan mottogs av de två stationerna. Rundturstiden för varje signal gav avståndet till bombplanet.

Varje Oboe -station använde radiointervall för att definiera en cirkel med specifik radie. Skärningspunkten mellan de två cirklarna bestämde målet. Myggen flög längs cirkelns omkrets som definieras av en station, känd som "katten", och tappade sin last (antingen bomber eller markeringsbluss, beroende på uppdraget) när den nådde skärningspunkten med cirkeln definierad av en annan station, känd som "mus". Det fanns ett nätverk av obostationer över södra England och någon av stationerna kunde drivas som en katt eller en mus.

Mark I Oboe härstammar från Chain Home Low- teknik, som fungerar vid VHF- frekvenser på över 200 MHz (1,5 meter). De två stationerna avgav en serie pulser med en hastighet av cirka 133 per sekund. Pulsbredden kan göras kort eller lång så att den mottogs av flygplanet som en morsekodpunkt eller streck. Cat -stationen skickade kontinuerliga prickar om flygplanet var för nära och kontinuerliga streck om flygplanet var för långt och från dessa kunde piloten göra kurskorrigeringar. (Tyskarna använde en liknande metod med Knickebein .)

Olika morsebrev kunde också skickas; till exempel att meddela ett flygbesättning att deras mygga var inom ett avstånd från målet. Musstationen skickade fem punkter och ett streck för att indikera att bomben släpptes. Musstationen inkluderade en bombsight -dator, känd som "Micestro", för att bestämma rätt släpptid; det fanns ingen speciell logik i att bära bombsikten på myggen när den var under kontroll av markstationen.

Även om Oboe hade testats mot Essen i januari 1943, användes Oboe sällan för "stora industrianläggningar" som de i Ruhrområdet . Grundtanken med Oboe kom från Alec Reeves från Standard Telephones and Cables Ltd, implementerat i ett partnerskap med Frank Jones från Telecommunications Research Establishment (TRE); också en del av teamet var Dr Denis Stops, som senare blev en ledande fysiker vid University College London. Denis Stops roll i utvecklingen av Oboe var så hemlig att han togs in i RAF Pathfinder Squadron som en Wing Commander för att utföra sitt arbete. Hans roll var till stor del att utveckla systemen på flygplanet tillsammans med de landbaserade radarsystemen. Systemet fungerade genom att använda triangulering för att fästa målet. Dr Stops sa en gång att en oväntad avknoppning av systemet var att tyskarna ofta inte visste vad britterna planerade att bomba.

Liknande system

Tyskarna improviserade ett system som konceptuellt liknar Oboe, koden som heter Egon , för bombning på östfronten i begränsad skala. Den använde två modifierade Freyas för att spela rollerna som katt och mus; dessa två Freya Egon- uppsättningar var belägna cirka 150 mil från varandra och flygplanet bar en tvåkanals IFF för att svara på dem. Röstradion styrde bombplanen. Trots den stora ansträngning som tyskarna lagt ner på andra elektroniska navigationssystem tog de aldrig detta koncept längre.

Tillsammans med avståndsbegränsningen hade Oboe en annan begränsning: den kunde bara användas av ett flygplan åt gången. Som ett resultat tänkte britterna om på Oboe och kom med ett nytt schema med namnet " GEE-H " (eller "GH") baserat på exakt samma tänkande, som bara skiljer sig från att låta flygplanet bära sändaren och montera markstationer med transponder.

Flygplan kunde använda de två stationerna parallellt, eftersom slumpmässigt brus infogades i tidpunkten för varje flygplans pulsutgång. Mottagningsutrustningen på flygplanet kan matcha sitt eget unika pulsmönster med det som skickas tillbaka av transpondern. Varje mottagnings -svar -cykel tog transpondern 100 mikrosekunder , så att den kunde hantera högst 10 000 förhör per sekund och göra "kollisioner" osannolika. Den praktiska gränsen var cirka 80 flygplan samtidigt.

Namnet "GEE-H" kan vara förvirrande, eftersom schemat var mycket nära Oboe och inte mycket som GEE . Namnet antogs eftersom systemet var baserat på GEE -teknik, som arbetar på samma vågband på 15 till 3,5 meter / 20 till 85 MHz, och ursprungligen använde GEE -displayen och kalibratorn. "H" -tillägget kom från systemet med hjälp av två-intervallet eller "H" -principen för att mäta avståndet från transpondrar vid två markstationer. Det var ungefär lika exakt som Oboe.

I populärkulturen

Oboe framträder som en intrigpunkt i avsnittet "Lost Sheep" i BBC -serien Secret Army , som innehöll sökandet efter en nedslagen flygare med teknisk kunskap om systemet.

Se även

Lista över utrustning för elektronisk krigföring från andra världskriget

Referenser

Citat

Bibliografi

Attribution

externa länkar