Radar antiaéreo n.º 3 Mk. 7

Los primeros radares del Ejército Británico tenían como objetivo medir la distancia a las aeronaves para facilitar el tiro de la artillería antiaérea . En la década de 1930, medir el ángulo con respecto al objetivo era sencillo con instrumentos ópticos, pero la medición de distancias seguía siendo un proceso lento e impreciso. Esto llevó a la creación del radar GL Mk. I , que se introdujo en 1939. ^{[ 3 ]}

Pronto quedó claro que un sistema basado únicamente en el alcance desaprovechaba una utilidad considerable inherente al diseño. Dado que la señal del radar abarcaba unos 20  grados, observaba una amplia zona del cielo y podía detectar objetivos antes que las tripulaciones de los instrumentos ópticos. Además, funcionaba de noche o con mal tiempo. Esto dio lugar al diseño del GL Mk. II, que también medía ángulos con la precisión suficiente para apuntar directamente los cañones, eliminando por completo la necesidad de los instrumentos ópticos. Sin embargo, como este no estuvo disponible de inmediato, se utilizó una modificación de los Mk. I existentes, el Mk. I/EF, hasta que los Mk. II estuvieron más ampliamente disponibles en 1941. ^{[ 4 ]}

Si bien estos sistemas funcionaban, eran poco prácticos. El tamaño de una antena necesaria para transmitir y recibir una señal de manera eficiente depende de la longitud de onda; por lo tanto, con la  longitud de onda de aproximadamente 4 m del GL, se necesitaban elementos de antena de varios metros de diámetro. Enfocar dicha señal requiere varias antenas de este tipo, o una antena y un reflector adecuado, lo que hace que el sistema de antena completo sea mucho más grande. En el caso de los radares GL, las antenas estaban soportadas por grandes estructuras de acero de unos 10  m de diámetro, lo que las hacía menos portátiles de lo deseado. ^{[ 4 ]}

La introducción del magnetrón de cavidad en 1940 revolucionó el diseño de radares. Un dispositivo sencillo, del tamaño de un puño, generaba decenas de kilovatios de energía radioeléctrica, rivalizando con algunas de las emisoras más potentes capaces de llenar una habitación. Y lo que es más importante, operaba en longitudes de onda mucho más cortas que cualquier sistema existente; con aproximadamente 10  cm, las antenas medían solo unos pocos centímetros, lo que facilitaba su instalación en aeronaves y vehículos pequeños. Eran tan pequeñas que resultaba práctico utilizar un reflector parabólico para enfocarlas, produciendo haces de apenas unos grados de ancho desde un conjunto de quizás un metro de diámetro, o incluso menos.

Inicialmente, la mayor parte del trabajo con el magnetrón se centró en funciones aéreas, donde su pequeño tamaño representaba una enorme ventaja. Sin embargo, con el cambio de rumbo de la guerra, aumentó la demanda de un nuevo radar antiaéreo que pudiera reemplazar a los GL existentes por uno mucho más práctico y, sobre todo, mucho más móvil. En noviembre de 1940, el magnetrón se presentó a investigadores canadienses y estadounidenses, quienes comenzaron a desarrollar sus propias versiones del GL basadas en él. Tras un trabajo inicial, los tres países acordaron que Canadá y el Reino Unido trabajarían en un sistema sencillo que pudiera desplegarse lo antes posible, mientras que Estados Unidos trabajaría en un sistema mucho más avanzado.

El resultado de todo este trabajo fue el radar GL Mk. III , cuyas versiones fueron fabricadas tanto por empresas canadienses como británicas. La versión canadiense entró en servicio primero, y los primeros ejemplares de producción se enviaron al Reino Unido en noviembre de 1942. Estos demostraron ser muy poco fiables en el campo de batalla y utilizaban un sistema de indicadores mecánicos en lugar de sistemas de tubo de rayos catódicos (TRC), lo que requirió que las tripulaciones recibieran nueva formación. Las unidades de producción de la versión británica, que utilizaba TRC, no comenzaron a llegar hasta mediados de 1943.

Mientras se diseñaban los Mk. III, se desarrollaban dos nuevos conceptos que mejoraron enormemente los diseños de radar.

El primer avance se produjo en el marco del desarrollo de radares de microondas aerotransportados. El Mk. 3 utilizaba antenas de transmisión y recepción independientes, ya que carecía de un método adecuado para conmutar rápidamente la señal de la antena entre el transmisor y el receptor. El uso de dos reflectores no era viable en aeronaves, y los equipos del Ministerio del Aire , ahora conocidos como el Centro de Investigación de Telecomunicaciones (TRE), continuaron buscando soluciones. En marzo de 1941, esta llegó en forma del tubo Sutton flexible , un sencillo dispositivo de tubo de vacío que conmutaba la entrada y la salida con tal rapidez que resultaba prácticamente instantáneo.

El segundo fue parte del desarrollo de sistemas de seguimiento de objetivos . A finales de 1940, el Ejército comenzó a introducir su radar más reciente, el radar de control de reflectores (SLC). Este era un sistema sencillo que se acoplaba directamente a un reflector para permitirle localizar fácilmente objetivos por la noche. El sistema utilizaba una disposición única de cuatro antenas conectadas en pares, arriba/abajo e izquierda/derecha. Se requerían tres operadores, cada uno con su propia pantalla CRT. Una pantalla recibía la señal de las cuatro antenas, mostrando todos los objetivos en el área, y su operador seleccionaba uno para su seguimiento. Las otras dos pantallas CRT recibían las señales de los pares arriba/abajo e izquierda/derecha. Al comparar la altura de los puntos , sus operadores podían ver qué antena estaba más cerca del objetivo y dirigir el reflector en esa dirección para seguirlo.

En 1941, el ingeniero LC Ludbrook, del BTH, comenzó a desarrollar un sistema de seguimiento de objetivo para el SLC. Este sistema utilizaba componentes electrónicos sencillos que recibían las señales emparejadas y generaban una corriente cuya magnitud dependía de la diferencia entre ambas. Esta señal se enviaba a amplificadores que la amplificaban e impulsaban motores que hacían girar la luz. Solo se necesitaba un operador; este seleccionaba un objetivo en su pantalla CRT y el resto de la operación se automatizaba por completo. Esto no solo mejoró la precisión, sino que también eliminó a dos operarios y sus respectivas pantallas CRT, que escaseaban.

El sistema de Ludbrook no se produjo en serie para los sistemas SLC, pero la idea rápidamente captó el interés de toda la comunidad de radares. Casi al mismo tiempo, se introdujeron varios diseños diferentes que utilizaban distintos componentes electrónicos o controladores. Hubo un breve intento de adaptar los Mk. III canadienses para usar el seguimiento automático, pero como este sistema hacía girar toda la cabina para el seguimiento, la potencia necesaria para accionar los motores de apuntamiento era enorme. Se experimentó con el seguimiento por bloqueo en los Mk. III británicos, que solo giraban las antenas, dando lugar a los modelos 3/1 y 3/3. Ambos intentos fueron finalmente abandonados.

En cambio, se decidió combinar el sistema de seguimiento de bloqueo y el interruptor Sutton en un nuevo conjunto, cuyo desarrollo comenzó en 1942. ^{[ 5 ]} Como parte de una reorganización general de sus esfuerzos en materia de radares, el Ejército renombró los conjuntos Mk. III existentes como AA No. 3 Mk. 1 para los conjuntos canadienses y Mk. 2 para las versiones del Reino Unido. El nuevo diseño recibió el nombre de AA No. 3 Mk. 4. ^{[ a ]}

Para 1943, el proyecto estadounidense había desarrollado el SCR-584 . Al igual que el Mk. 4, incorporaba tanto el tubo Sutton como un sistema de seguimiento de objetivo. Sin embargo, también incluía una función de búsqueda que hacía girar la antena y mostraba un indicador de posición en planta , lo que permitía a un segundo operador buscar nuevos objetivos en un radio de aproximadamente 48 km (30 millas) antes de transferir el objetivo seleccionado al operador de seguimiento. 

Inicialmente, se esperaba que el SCR-584 estuviera disponible a finales de 1943, antes que el Mk. 4, cuyo desarrollo pasó a ser de baja prioridad. Sin embargo, los equipos no comenzaron a llegar en cantidades significativas hasta mediados de 1944. A medida que aumentaban los retrasos, el desarrollo del Mk. 4 se reanudó por completo y los primeros prototipos comenzaron a llegar en 1944, justo cuando mejoró el suministro del SCR-584. El desarrollo se vio nuevamente interrumpido.

Todo esto resultó ser una coincidencia afortunada, ya que la llegada de los misiles SCR-584 de producción coincidió con el inicio de la campaña de bombas volantes V-1 ese verano. La combinación del SCR-584, la espoleta de proximidad y los nuevos sistemas de predicción electromecánicos como el M-9 aumentó drásticamente la efectividad de la artillería antiaérea, y demostraron ser un arma muy eficaz contra las veloces V-1.

Si bien el SCR-584 representó un enorme avance con respecto a los sistemas anteriores, también era grande y algo engorroso. En la inmediata posguerra, el magnetrón experimentó un rápido desarrollo y mejora, y se generalizó la disponibilidad de nuevos tubos de vacío que combinaban varios tubos en uno solo. Se decidió rediseñar los conceptos del Mk. 4 con estas nuevas tecnologías, lo que dio como resultado el proyecto Mk. 7, que comenzó en

La Mk. 7 era conceptualmente muy similar a la SCR-584, pero presentaba varias mejoras prácticas. Una de ellas consistía en utilizar un reflector parabólico de fibra de vidrio en lugar de metal, con un reborde alrededor del borde exterior para mayor rigidez. Esto resultó en una antena más ligera en general, reduciendo así también el peso de los elementos de soporte. Gracias a estos cambios, la Mk. 7 podía transportarse en un pequeño remolque que ocupaba aproximadamente la mitad del tamaño y peso de la SCR-584.

Como la mayoría de los proyectos del Ejército de posguerra, el desarrollo del Mk. 7 avanzó a paso de tortuga. Las estimaciones que indicaban que otra guerra estaría a por lo menos diez años de distancia sugerían que no se debía iniciar una producción importante, ya que los avances tecnológicos durante ese período dejarían obsoletos los radares construidos hasta entonces. Sin embargo, diversos acontecimientos en 1949, en particular la primera prueba atómica soviética, propiciaron mejoras sustanciales, incluyendo el primer contrato para la producción de Mk. 7. Estos comenzaron a llegar en 1952.

La Fuerza Aérea Suiza recibió doce Mk. 7 en 1958, a los que denominaron Feuerleitradar ("radar de control de tiro") Mark VII. Los combinaron con su propio predictor, el Kommandogerät ("dispositivo de mando") 43/50R fabricado por Hasler. ^{[ b ]} Al igual que su homólogo británico, el 43/50R podía recibir información directamente del Mk. 7 y, a su vez, alimentar las armas. También combinaban a veces el Mk. 7 con el radar de control táctico AN/TPS-1 de fabricación estadounidense para la orientación inicial. El Mk. 7 comenzó a ser reemplazado en 1965 por el Oerlikon Contraves Super Fledermaus .

El Ejército Australiano operó varios de estos radares en diversas ubicaciones de Australia. Tres de ellos fueron modificados por RAEME para ser utilizados como radares de localización de morteros a finales de los años 50 y principios de los 60. Otros fueron modificados para duplicar su alcance y se utilizaron durante las pruebas en el Campo de Pruebas de Cohetes de Woomera, en Australia Meridional. El proyecto para el que se utilizaron fue para las pruebas del misil británico Blue Streak realizadas allí. Su último uso fue antes de la Guerra de Vietnam por la Batería de Localización de la 131.ª División en North Head, y fueron reemplazados por el ANKPQ-1 del Ejército de los Estados Unidos.

• Servicios de radar costero (PDF) . Ministerio del Aire. Octubre de 1944.
• Bennett, Stuart (1993). Historia de la ingeniería de control, 1930-1955 . IET. ISBN 9780863412998.

• Bedford, Leslie (julio de 1946). "El desarrollo de receptores de radar de puntería de tipo GL Mk.I, GL Mk.I* y GL/EF" . Journal of the Institution of Electrical Engineers . 93 (6): 1115– 1122. doi : 10.1049/ji-3a-1.1946.0199 .
• Alber Wüst: Die Schweizerische Fliegerabwehr. 2011, ISBN 978-3-905616-20-0
• "Fabricantes de instrumentos científicos rinden homenaje al pionero del radar" . The Radio and Electronic Engineer . 51 (1): 10– 11. Enero de 1981. doi : 10.1049/ree.1981.0002 .