IFF Mark III - IFF Mark III
IFF Mark III , também conhecido como ARI.5025 no Reino Unido ou SCR.595 nos EUA, foi o sistema de identificação padrão de amigo ou inimigo (IFF) das Forças Aliadas de 1943 até bem depois do fim da Segunda Guerra Mundial . Foi amplamente utilizado por aeronaves, navios e submarinos, bem como em várias adaptações para fins secundários, como busca e salvamento . 500 unidades também foram fornecidas à União Soviética durante a guerra.
O Mark III substituiu o Mark II anterior que estava em serviço desde 1940. O Mark II tinha uma antena que recebia sinais de sistemas de radar , os amplificava e os retornava. Isso fez com que o blip no visor do radar se tornasse maior, indicando uma aeronave amiga. Como o número de sistemas de radar em diferentes frequências proliferou durante o período de meados da guerra, o número de modelos do Mark II teve que fazer o mesmo. As aeronaves nunca poderiam ter certeza de que seu IFF responderia aos radares sobre os quais sobrevoavam.
Freddie Williams havia sugerido o uso de uma única frequência separada para o IFF já em 1940, mas naquela época o problema não havia se tornado agudo. A introdução dos radares de microondas baseados no magnetron de cavidade foi o principal impulso para a adoção dessa solução, já que o Mark II não poderia ser facilmente adaptado para responder nessas frequências. Em 1942, uma nova faixa de frequência, entre 157 e 187 MHz, logo abaixo da maioria dos radares VHF , foi selecionada para essa função. A única desvantagem desse projeto é que o próprio radar não fornece mais o sinal de disparo para o transponder, portanto, um transmissor e um receptor separados são necessários nas estações de radar.
O Mark III começou a substituir o Mark II em 1942 e 1943, em um período de transição um tanto demorado. Ele também foi usado como base para vários outros sistemas de transponder, como Walter e Rebecca / Eureka , que permitiram que aeronaves devidamente equipadas pousassem em locais no solo. Eles foram usados para lançar paraquedistas e suprimentos na Europa, localizar aeronaves abatidas e outras funções. Vários projetos IFF mais recentes foram testados, mas nenhum deles ofereceu vantagem suficiente para justificar uma mudança. O Mark III foi substituído pelo IFF Mark X por um longo período, começando em 1952.
História
IFF Mark I e II
IFF Mark I foi o primeiro sistema IFF a ver o uso experimental, com um pequeno número de unidades instaladas em 1939. Mark I era um sistema simples que ouvia os sinais na banda de 5 metros usados pelos radares Chain Home e respondia enviando um curto pulsar na mesma frequência. Na estação Chain Home, esse sinal seria recebido um pouco após o reflexo do sinal de transmissão da própria estação e era mais poderoso. O resultado foi que o blip da aeronave no visor do radar ficou maior e esticado. O mesmo blip seria produzido se o radar estivesse rastreando um grupo de alvos em formação, então o transponder também tinha um interruptor motorizado que ligava e desligava o sinal, fazendo o blip oscilar no display Chain Home. Mark I foi usado apenas experimentalmente, com cerca de 50 conjuntos concluídos no total.
O problema com Mark I era que ele operava apenas na frequência Chain Home de 23 MHz. Em 1939 já havia vários outros radares sendo introduzidos que operavam em diferentes frequências, notadamente o 75 MHz usado pelo GL Mk. Radar I e a 43 MHz usado pelo marinha real do Tipo 79 radar . Para resolver isso, o desenvolvimento do IFF Mark II começou em outubro de 1939 e as primeiras unidades estavam disponíveis no início de 1940. Ele usava um sistema mecânico complexo para selecionar entre vários sintonizadores de rádio separados e varrer a banda de frequências de cada um, garantindo que ouviria o sinal de radar de qualquer um dos sistemas em serviço em algum ponto do ciclo de 10 segundos. Mark II foi o primeiro sistema a ser implementado operacionalmente e foi amplamente difundido no final de 1940.
IFF Mark III
Mesmo enquanto o Mark II estava sendo implantado, estava claro que o número de radares sendo introduzidos em breve representaria um problema até mesmo para aquele sistema. Em 1940, Freddie Williams sugeriu que os sistemas IFF deveriam trabalhar em sua própria banda de frequência, em vez de tentar ouvir todos os radares possíveis que pudessem surgir. Isso também teria a vantagem de que a eletrônica de rádio seria muito mais simples, eliminando a complexa chave mecânica e vários sintonizadores. Na época, não era considerado um problema sério o suficiente para justificar uma mudança, e não demorou muito para que houvesse uma profusão de diferentes versões do Mark II cobrindo diferentes combinações de radares.
Após a introdução em 1941 do magnetron de cavidade operando na faixa de 3 GHz, esse processo não pôde ser continuado. Essas frequências exigiam componentes eletrônicos totalmente diferentes para serem detectadas e amplificadas. Foi nesse ponto que a sugestão de Williams foi levada a sério pela primeira vez. Durante o desenvolvimento do novo Mark III em 1941, Vivian Bowden estava no comando. Converter o Mark II para este novo conceito foi simples; eles simplesmente removeram todo o equipamento de sintonizador existente e o substituíram por um muito mais simples sintonizado em uma única banda. A banda escolhida foi de 157 a 187 MHz, que o sintonizador motorizado varreu a cada dois segundos.
As coisas não eram tão simples do lado da estação de radar. Como o sinal do radar em si não era mais o gatilho para o transceptor IFF, um novo transmissor teve que ser adicionado, conhecido na terminologia britânica como interrogador . Para garantir que os sinais permanecessem em sincronicidade com o radar, o interrogador tinha uma entrada de gatilho que alimentava uma pequena quantidade do sinal do radar para que a estação terrestre enviasse seu pulso de interrogação ao mesmo tempo que o sinal do radar principal. O transponder da aeronave recebeu e retransmitiu o pulso de interrogação. Este sinal foi recebido pelo responddor na estação de radar. O segundo transmissor e receptor rapidamente deu origem ao nome de "radar secundário", que permanece em uso até hoje.
Essa mudança também trouxe duas vantagens adicionais. Os sinais de radar eram tipicamente polarizados horizontalmente, o que melhorava a interação com o solo ou a superfície do mar. No entanto, isso também significa que a antena da aeronave deve ser idealmente também horizontal. Isso não foi fácil de arranjar, no Supermarine Spitfire , por exemplo, a antena era esticada ao longo da fuselagem em direção à cauda e só funcionava corretamente se a aeronave estivesse voando aproximadamente perpendicular ao radar para que a antena ficasse visível. Com a mudança para um transmissor separado, o sinal pode ser polarizado verticalmente. As antenas Mark III eram um unipolo simples de um quarto de onda projetando-se da parte inferior da aeronave, o que proporcionava excelente recepção omnidirecional, desde que a aeronave não estivesse de cabeça para baixo.
A outra vantagem era que o pulso de retorno não precisava mais ser curto ou singular. Com o Mark II, os sinais IFF eram exibidos no mesmo visor que os sinais de radar, portanto, se o IFF retornasse muitos desses sinais ou muito longos, eles poderiam ocultar os blips de outras aeronaves no visor. Com o Mark III, o sinal era recebido separadamente e não precisava ser enviado para o mesmo display. Geralmente, o sinal era enviado por meio de um inversor e, em seguida, enviado a um segundo canal no tubo de raios catódicos do radar . O resultado foi uma exibição de radar normal na metade superior (ou inferior) da tela e uma segunda exibição semelhante abaixo (ou acima) apenas com os sinais IFF. Isso permitiu que o Mark III enviasse pulsos mais longos, pois eles não mais se sobrepunham às reflexões da aeronave que estavam acima do eixo. Isso tornou os sinais mais fáceis de ver e também permitiu que fossem modificados para identificar aeronaves individuais ou fornecer segurança.
Outro problema observado no Mark II à medida que o número de conjuntos de radar em uso aumentava foi que o número de sinais de interrogação recebidos começou a atrapalhar a capacidade de resposta do transponder. Um problema relacionado dificultou o rastreamento de alvos distantes; no caso em que duas aeronaves fossem interrogadas por um único radar, suas respostas não se sobreporiam porque a aeronave mais distante não foi acionada até que o sinal a alcançasse em um momento posterior. No entanto, se a aeronave mais próxima estiver sendo interrogada por mais de um radar, suas respostas a esses outros radares podem ocorrer ao mesmo tempo que a resposta da outra aeronave ao primeiro, mascarando-o. Mark III corrigiu esses dois problemas. O primeiro foi resolvido adicionando um atraso para que o transponder respondesse somente após receber 4, 5 ou 6 pulsos. O segundo era um pouco mais complexo; à medida que a taxa de interrogação aumentava, o Mark III começou a diminuir seu sinal de saída, para que os sinais de aeronaves mais distantes não fossem mascarados.
O novo design também incluiu uma série de melhorias de detalhes, mais notavelmente uma nova fonte de alimentação para o transponder. Isso permitiu que as tripulações ajustassem a intensidade do sinal de retorno enquanto a aeronave estava no solo (ou no convés de um porta-aviões ) e nenhum ajuste foi necessário durante o vôo. Isso melhorou muito a confiabilidade do sistema.
Em serviço
Pouco depois de Bowden assumir o desenvolvimento do Mark III, ele foi convocado pelo Comandante em Chefe, Comando de Caça, Hugh Dowding . Dowding afirmou
Bem, no último sábado à noite, um bombardeiro Stirling voltou de um ataque ao Ruhr. Ele se perdeu e foi considerado hostil. Dois Beaufighters foram interceptá-lo. Um deles o abateu, e então ele próprio foi abatido pelo outro Beaufighter. Duas aeronaves e uma dúzia de vidas perdidas! O que você vai fazer a respeito?
Eles responderam trabalhando noite e dia até que o sistema fosse concluído, que foi "introduzido rapidamente" e entrou em produção na Ferranti em Manchester. Um grande teste foi realizado em Pembrokeshire com transponders instalados em todos os tipos de aeronaves. Essa demonstração bem-sucedida foi uma das razões pelas quais a Força Aérea do Exército dos EUA escolheu o Mark III para suas próprias aeronaves, em vez de seus próprios projetos, que eram um pouco mais sofisticados. Isso levou a um grande esforço de produção nos Estados Unidos, para onde Bowden foi enviado para ajudar a iniciar as coisas. A certa altura, a Hazeltine Corporation estava construindo mais unidades IFF do que todos os outros radares nos Estados Unidos combinados.
O IFF só funciona se a aeronave consultada o estiver transportando; isso torna a transição de um IFF para outro um assunto difícil, pois deve ser realizado tudo ou nada em qualquer área de operações. Isso foi quase impossível de organizar e causou grande confusão. Por exemplo, durante o período da Operação Avalanche em setembro de 1943, o cruzador antiaéreo HMS Delhi relatou que durante um período de um mês eles interrogaram Mark I, Mark II, Mark IIG, Mark IIN e Mark III, bem como muitas aeronaves amigas que não exibiu nenhum IFF. Mark III ainda era considerado um sucesso qualificado durante esta época.
Uma das poucas modificações no Mark III básico foi o Mark IIIG, também conhecido como ARI.5131 ou SCR.695 nos EUA. Isso combinou o transponder Mark III normal com um segundo sintonizado na frequência dos radares de controle de solo mais recentes, notadamente o AMES Tipo 7 a 209 MHz. Um interruptor motorizado foi usado para ligar a segunda frequência por 1 ⁄ 5 de um segundo, uma vez a cada segundo. Isso produziu um sinal semelhante ao do Mark I original, mas como o Tipo 7 usava um visor de indicador de posição do plano , o resultado foi uma série de pequenos sinais em cada lado do retorno do alvo. Isso era conhecido como a "coroa de espinhos". Uma outra versão, Mark IIIQ ou ARI.5640, não parece ter sido implantada.
Uso de farol
James Rennie Whitehead usou a eletrônica Mark III para produzir beacons que responderam na frequência de 176 MHz do ASV Mk. Radar II . Eles foram colocados em bases navais e aeródromos da Fleet Air Arm , permitindo que as aeronaves usassem seus radares anti-embarque como sistemas de navegação de longo alcance. Como eles respondiam apenas a uma única frequência, eram mais parecidos com o Mark I original em um sentido técnico, mas usavam os componentes internos do Mark III para obter todas as vantagens dos novos componentes eletrônicos e capacidade de produção. Quando o Blind Approach Beacon System (BABS) foi introduzido em 173,5 MHz, os beacons ASV tiveram que se mover para 177 MHz. Um sistema semelhante para campos de aviação RAF foi rapidamente adotado pelos caças noturnos , operando nos 212 MHz do AI Mark IV que transportavam.
Para usar o sistema, a aeronave voaria primeiro na direção aproximada do campo de aviação para que seus sinais de radar atingissem o transponder. O transponder então responderia aos pulsos do radar, fornecendo um sinal poderoso que poderia ser recebido em alcances de até 100 milhas (160 km). O sinal foi recebido por duas antenas que foram apontadas ligeiramente para a esquerda ou direita da direção de viagem e, comparando o comprimento dos blips resultantes no visor do radar , o operador poderia dizer ao piloto em qual direção virar para apontar o nariz diretamente para isto.
Em junho de 1941, uma versão movida a bateria do mesmo equipamento foi usada por Robert Hanbury Brown em uma demonstração para o Comando de Cooperação do Exército da RAF . Ele disse a eles para esconderem o transponder em qualquer lugar dentro de 15 milhas (24 km) de seu QG em Bracknell . Não apenas o RAF Bristol Blenheim o encontrou facilmente, mas também atraiu a atenção de um caça noturno que por acaso estava voando na área e viu um estranho retorno em sua exibição. Quando os observadores do Comando de Cooperação reclamaram que era uma armação, o Blenheim repetiu o truque uma segunda vez depois que o transponder foi movido.
O desenvolvimento deste conceito básico levou ao sistema de radar de transponder Rebecca / Eureka . A única grande mudança no conceito de farol original foi responder em uma segunda frequência, para evitar o ruído criado pelo sinal de radar original refletido no solo. Isso exigiu uma mudança semelhante no radar para receber essa segunda frequência. Os transponders, conhecidos como Eureka, foram lançados em grupos de resistência na Europa ocupada, permitindo-lhes guiar com precisão aeronaves equipadas com Rebecca, lançando suprimentos e agentes. Como o sistema não transmitiu nenhum sinal até que a aeronave ligasse o radar, e apenas por alguns minutos durante a queda, eles estavam muito seguros, pois os operadores de rádio alemães não tinham muito tempo para usar um localizador de direção de rádio nos sinais.
Um sistema semelhante foi introduzido em 1943 como "Walter". Esta era uma versão pequena do sistema de farol que era transportado a bordo dos botes salva-vidas da aeronave e ativado se eles fossem forçados a descer na água. Isso permitiu que aeronaves de busca e salvamento se aproximassem da aeronave abatida de um longo alcance.
IFF Mark IV e V
Embora muito bem-sucedido, Mark III teve seus próprios problemas. O principal deles era que ele responderia a qualquer sinal em uma ampla variedade de frequências em torno de 180 MHz. Um inimigo que soubesse disso poderia enviar sinais aleatórios nesta banda e receber sinais sobre a posição de qualquer aeronave carregando um transponder Mark III. Um problema menos importante era que à medida que a eletrônica melhorava, tornou-se possível mover para frequências mais altas na região de UHF , o que permitiu antenas menores e, portanto, menos arrasto na aeronave.
O US Naval Research Laboratory (NRL) já vinha trabalhando em dispositivos semelhantes ao IFF antes de ser apresentado ao Mark II. Seu sistema usava frequências separadas de 470 MHz da estação terrestre e 493,5 MHz para a resposta da aeronave. Essa separação de frequências significava que transmissores e receptores separados tinham que ser usados, tornando os conjuntos mais complexos, mas tinha a vantagem significativa de que uma resposta de uma aeronave não poderia acionar unidades IFF em aeronaves próximas.
Quando o Mark II e o Mark III entraram em serviço, o design do NRL recebeu o nome de Mark IV. A frequência selecionada passou a ser próxima das frequências usadas pelo radar alemão de Würzburg . Havia a preocupação de que um Würzburg pudesse acionar o Mark IV e causar uma resposta em seu visor, revelando imediatamente a presença do sistema e suas frequências de trabalho. Por esta razão, o Mark IV foi mantido em reserva caso o Mark III fosse comprometido. Isso ocorreu muito tarde na guerra, mas tarde demais para ser uma preocupação. Alguns Mk. IVs foram usados no Pacific Theatre na Segunda Guerra Mundial, mas nunca foi usado na Europa.
Bowden permaneceu nos Estados Unidos, juntando-se ao grupo NRL em 1942 para iniciar o desenvolvimento do Mark V, mais tarde conhecido como United Nations Beacon ou UNB. Isso mudou para frequências ainda mais altas entre 950 e 1150 MHz, dividindo essa banda em doze "canais" discretos. Isso permitiu que os operadores de solo instruíssem a aeronave a mudar seu transponder para um canal específico, de modo que pudessem ter certeza de que estavam recebendo os sinais de seu interrogador e não de um transmissor inimigo. O sistema também incluiu muitas outras variações no sinal de retorno, o que permitiu que os operadores de solo definissem um código de dia e depois ignorassem os sinais que não respondiam com o código adequado.
Naquela época, o Controlador de Pesquisa e Desenvolvimento da Marinha era o almirante Ernest King , que dava a mais alta prioridade nacional possível ao desenvolvimento da UnB. Para abrigar a equipe de desenvolvimento, um novo prédio de 60.000 pés quadrados (5.600 m 2 ) foi construído por uma enorme equipe de trabalho trabalhando 24 horas por dia. Em contraste com o desenvolvimento do Mark III, que tinha uma equipe de algumas dezenas, a equipe da UNB era mais de dez vezes isso. Os primeiros sistemas estavam disponíveis em agosto de 1944, mas o fim da guerra em 1945 encerrou grandes esforços. Os testes continuaram e foram concluídos em 1948.
Substituição por Mark X
Mark III foi finalmente substituído no início de 1950 pelo IFF Mark X . Isso mudou para frequências ainda mais altas, 1030 MHz para interrogatório e 1090 MHz para respostas. O uso de frequências separadas ajudou a reduzir a interferência entre os componentes eletrônicos. Versões posteriores incluíam o "Recurso de Identificação Seletiva" (ou "Instalação"), ou SIF para abreviar. Isso introduziu a capacidade de responder apenas a um determinado padrão de pulsos do interrogador e responder com um conjunto de pulsos personalizado semelhante. Isso tornava muito difícil para um inimigo acionar o IFF sem conhecer o código adequado.
O fato de a União Soviética ter recebido 500 unidades Mark III era uma séria preocupação para os planejadores da Marinha dos Estados Unidos. Supunha-se que os soviéticos usariam essas unidades durante a Guerra da Coréia , e isso causou a preocupação de que um porta-aviões pudesse ser atacado por um grupo de aviões exibindo respostas adequadas do IFF. Em maio de 1951, a Força Aérea do Extremo Oriente dos Estados Unidos ordenou que suas unidades não presumissem que uma aeronave exibindo o Mark III era amigável.
A essa altura, os EUA já haviam começado a mudar para o Mark X, embora isso tenha causado tanta confusão quanto a mudança para o Mark III. Os navios britânicos e da Commonwealth ainda não haviam iniciado esta conversão. O resultado foi um incidente de fogo amigo em 23 de junho de 1950, quando o HMS Hart abriu fogo contra dois Mustangs P-51 quando bombas foram lançadas nas proximidades. Em julho de 1951, Scott-Moncrieff afirmou que "a identificação tem sido uma das características mais insatisfatórias desta guerra" e em agosto foi tomada a decisão de tratar todas as aeronaves como amigas para evitar incidentes de fogo amigo.
Referências
Citações
Bibliografia
- AP1093C: Princípios básicos de radar e resumo de dispositivos de radar (relatório técnico). Ministério da Aeronáutica. Dezembro de 1948.
- AP1093D: Levantamento introdutório do radar Parte II (relatório técnico). Ministério da Aeronáutica. Outubro de 1947.
- Bowden, Bertram Vivian (outubro de 1985). "A história do IFF (amigo ou inimigo de identificação)". IEE Proceedings A . 132 (6).
- Brown, Louis (1999). Imperativos Técnicos e Militares: Uma História de Radar da 2ª Guerra Mundial . CRC Press. ISBN 9781420050660.
- Hanbury Brown, Robert (1991). Boffin: uma história pessoal dos primeiros dias do radar, da radioastronomia e da óptica quântica . CRC Press. ISBN 978-0-7503-0130-5.
- Howse, Derek (1993). Radar no mar: a Marinha Real na 2ª Guerra Mundial . Springer. ISBN 9781349130603.
- Mullis, Ina (2004). Quem vai lá: amigo ou inimigo? Vítimas de fogo amigável . DIANE Publishing. ISBN 9780788101496.
- Nebeker, Frederik (2009). Dawn of the Electronic Age: Electrical Technologies in the Shaping of the Modern World, 1914-1945 . John Wiley & Sons. ISBN 9780470409749.
- Proc, Jerry (2017). "SISTEMAS IFF" . SISTEMAS ASDIC, RADAR e IFF conforme usados pelo RCN .
- Shayler, JS (2016). Kingsley, FA (ed.). The Development of Radar Equipments for the Royal Navy, 1935-1945 . Springer. ISBN 9781349134571.