Radar tipo 277

El Tipo 271 fue uno de los primeros radares de microondas en entrar en servicio. El primer ejemplar comenzó las pruebas en marzo de 1941 y se declaró operativo en mayo. En aquel entonces, el campo de las microondas estaba en sus inicios, ya que el magnetrón de cavidad y los detectores de cristal sellados necesarios se habían desarrollado apenas un año antes. No obstante, el 271 demostró ser un dispositivo extremadamente útil, lo suficientemente pequeño como para caber en corbetas y con la resolución óptica suficiente para detectar un submarino alemán a una distancia de aproximadamente 4,8 km (3 millas) . ^{[ 1 ]} 

El modelo original Tipo 271 estaba diseñado para buques pequeños, donde la antena podía colocarse directamente sobre el puente de mando. El operador la balanceaba manualmente mediante un volante conectado a un eje que atravesaba el techo. El modelo Tipo 272 sustituyó el eje por un cable Bowden y actualizó la electrónica para permitir la transmisión de datos a través de hasta 12 metros (40 pies) de cable coaxial , con el objetivo de que la antena pudiera montarse en el mástil de buques de tamaño medio, como los destructores . En la práctica, el modelo 272 se consideró un fracaso. ^{[ 2 ]} 

La antena Tipo 273 era similar a la 272, pero sustituyó la antena original tipo "queso" por un reflector parabólico mucho más grande con una ganancia de antena mucho mayor , lo que compensaba con creces las pérdidas de señal en el cable coaxial. Debido a que este tipo de antena tenía un haz estrecho en lugar del haz en forma de abanico de la antena tipo "queso", para mantenerla apuntando al horizonte mientras el barco cabeceaba y se balanceaba, necesitaba ser estabilizada mecánicamente mediante una plataforma giroscópica . Esta versión estaba destinada a barcos más grandes, como cruceros y acorazados, que tenían espacio suficiente en su mástil para instalar una antena de mayor tamaño. Estas antenas resultaron extremadamente exitosas y las versiones no estabilizadas pronto fueron adoptadas por el Ejército Británico para la defensa costera. ^{[ 3 ]}

Mientras se instalaba la mayor parte de las 271 unidades, se lograban grandes avances en la electrónica relacionada con el uso de microondas. Los detectores de cristal, un componente clave para los receptores de microondas prácticos, se mejoraban constantemente. Llegaron nuevos modelos de Estados Unidos que eran más robustos que los primeros modelos británicos y presentaban mucho menos ruido electrónico, pasando de unos 20 dB en los primeros modelos utilizados en los prototipos 271 a tan solo 14 dB en 1943. El magnetrón experimentó varias mejoras rápidas en sus niveles de potencia, primero hasta alcanzar los 100 kW, y en 1943 ya se acercaba a 1 MW. Estas dos mejoras por sí solas ofrecían la posibilidad de aumentar drásticamente el alcance de un sistema de radar. ^{[ 4 ]}    

Durante ese mismo período, el diseño de guías de onda y bocinas de alimentación mejoró rápidamente, reemplazando los antiguos cables coaxiales y antenas dipolo que presentaban pérdidas significativas en frecuencias de microondas. Los diseños de reflectores y los soportes estabilizados necesarios para su correcta orientación también mejoraron. Un avance clave fue el tubo Sutton flexible , que permitió utilizar una sola antena tanto para la transmisión como para la recepción. Finalmente, los nuevos conceptos en el procesamiento de señales permitieron la construcción de los primeros sistemas de seguimiento de radar , que permitieron al radar rastrear automáticamente un objetivo con una precisión muy superior a la que podría lograr un operador humano. ^{[ 5 ]}

Tras considerarlo detenidamente, se decidió incorporar varias de las mejoras más sencillas en un nuevo diseño: los modelos "Q", también conocidos como Mark IV. Estos utilizarían los nuevos magnetrones CV56 de 70  kW junto con un nuevo sistema de guía de ondas para alimentar las antenas. Tras realizar pequeños cambios como resultado de las pruebas de campo, los primeros modelos Q de producción se instalaron en mayo de 1942 y, a finales de 1943, ya habían sustituido en gran medida a los modelos anteriores. ^{[ 6 ]}

Si bien los modelos Q solucionaron los principales problemas del modelo 271, persistía un inconveniente importante. El modelo 272, la versión de lectura remota del 271 original, se consideraba generalmente un fracaso. La unidad seguía siendo difícil de instalar y la gran distancia entre esta y la electrónica del receptor provocaba un rendimiento deficiente. ^{[ 7 ]}

La introducción del tubo Sutton flexible permitió utilizar una sola antena tanto para la transmisión como para la recepción, lo que se consideró una solución para este problema. El menor peso de una sola antena permitiría utilizar un reflector más grande, compensando las pérdidas en la conexión larga de la misma manera que en el modelo 273. Además, a medida que se comprendió mejor el concepto de guía de ondas, fue posible construir una guía de ondas con una junta giratoria. Esto permitiría reemplazar el cable coaxial por una guía de ondas, lo que posibilitaría  una rotación de 360 ​​grados ^{[ a ]} y reduciría considerablemente las pérdidas de señal. ^{[ 8 ]}

Finalmente, se decidió adoptar dos nuevos diseños de antena. Uno utilizaría el reflector de 1,4 m (4,5 pies ) de las versiones 271 de Defensa Costera del Ejército, mejorando aún más la ganancia con respecto a la 273 de 0,91 m (3 pies ). Dado que solo existía una de estas antenas parabólicas, podría montarse en un soporte estabilizado incluso en el techo de los buques de escolta más pequeños. Esta antena se conoció como Tipo 271 Mark V. Una segunda versión, que conservaba la antena original tipo "queso", se colocaría en una nueva carcasa y se convertiría en el Tipo 272 Mark V para destructores. El peso ligero de esta antena permitía montarla incluso en un mástil relativamente pequeño. No se necesitaría una antena 273 adicional; la 271 Mark V, de mayor tamaño, también podría utilizarse en buques más grandes que ya contaban con espacio para su montaje. Aunque la 272 Mark V tendría la antena más pequeña, el nuevo magnetrón aumentaría tanto su potencia que se esperaba que su rendimiento igualara, como mínimo, al de la 273Q original. ^{[ 9 ]}  

El principal problema para adaptar el nuevo magnetrón fue que su  potencia de salida de 500 kW requería una  fuente de alimentación de 1 MW. Esto exigió un nuevo diseño que utilizara un modulador de línea de descarga de diseño mucho más robusto, ya que no solo alcanzaba una mayor potencia pico, sino que su potencia de salida continua promediaba 1  kW. ^{[ 8 ]}

Para probar el sistema en su conjunto, se construyó una versión experimental del nuevo sistema durante el verano de 1942, el Tipo 273S Mark V. Este consistía en una cabina de operación montada sobre un afuste de cañón que permitía su rotación. Encima de la cabina había una antena compuesta por un reflector tipo queso alimentado por una guía de ondas, ampliado a 4,57 x 0,76 m (15 x 2,5 pies ) . Esta se probó en la costa cerca de la base aérea de Ventnor . ^{[ 10 ]} 

Durante este período, la Armada estaba introduciendo el radar Tipo 281 para alerta aérea en buques de mayor tamaño. Este sistema de longitud de onda métrica se montaba relativamente bajo en los buques y, por lo tanto, tenía un horizonte de radar limitado. Las aeronaves solo eran visibles para el radar a 40 millas (64 km) si volaban por encima de los 4000 pies de altitud, y existía un fuerte deseo de "cubrir el vacío" por debajo de esta altitud. Los nuevos Mark V generaron un considerable interés en la posibilidad de adaptarlos a esta función secundaria. ^{[ 7 ]}  

Para probar este concepto, el 273S se modificó aún más con la adición de un receptor IFF Mark III independiente sobre el queso. Su antena consistía en una serie de postes verticales montados a lo largo de la parte posterior del queso, con una malla metálica colgada de los postes para formar una segunda sección cilíndrica. Una antena Yagi estándar de dos elementos se colocó frente al reflector. ^{[ 11 ]}

Tras su modificación, fue llevado a un campo de pruebas del Ejército en el norte de Gales, en Great Orme , a unos 460  pies sobre el nivel del mar. ^{[ 10 ]} En pruebas realizadas entre diciembre de 1942 y febrero de 1943, demostró su capacidad para detectar un Bristol Beaufighter a 80 millas (130 km) mientras volaba a una altitud de 8000 pies. A esa altitud, el horizonte del radar era de aproximadamente 110 millas (180 km) , por lo que este fue un rendimiento excelente. Esto se logró con una rotación manual en modo A-scope ; se esperaba que este alcance se redujera a quizás 60 millas (97 km) en un sistema PPI que girara a 2 a 4 rpm. ^{[ 12 ]}     

En marzo de 1943, durante un ejercicio de cambio de nombre, los Mark V 271 y 272 se convirtieron en los Tipo 277 y Tipo 276, respectivamente. Al mismo tiempo, el Mark V 273S pasó a llamarse 277T. ^{[ 7 ] [ b ]}

El desempeño en Orne fue tan impresionante que se ordenó la producción del 277T en Allen West & Co., Metrovick y la compañía Marconi para su uso por el Ejército y la Real Fuerza Aérea (RAF) como Chain Home Extra Low (CHEL). El primer modelo de producción llegó en marzo de 1943 y se puso en funcionamiento en Capel-le-Ferne , Dover. Esto demostró ser extremadamente efectivo contra los invasores Focke-Wulf Fw 190 "tip-n-run" que habían estado causando tantos problemas durante este período. El 277T podía detectarlos poco después de que pasaran la costa francesa. ^{[ 13 ]} El sistema pudo proporcionar alerta aérea del inminente ataque a la Escuela Ashford en marzo de 1943, salvando la vida de las estudiantes de la Escuela de Niñas. ^{[ 12 ] [ 14 ]}

El modelo Tipo 277S (de Estático, es decir, inmóvil) presentaba una mejora adicional en el sistema de montaje, sustituyendo el remolque del cañón por un carro diseñado a medida. Estos comenzaron a llegar a mediados de 1943, y el primero fue enviado a Sæból, Islandia . Algunas unidades fueron enviadas al continente durante el desembarco de Normandía . ^{[ 12 ]}

Mientras el 277T probaba el rendimiento general de la electrónica, se avanzaba en la versión naval del sistema de antena en un sistema único conocido como 277X. La nueva  antena parabólica de 4,5 pies estaba hecha de chapa metálica prensada y montada en un soporte de horquilla . El eje de elevación de la horquilla tenía un motor en uno de los cojinetes para proporcionar estabilización vertical. Un giroscopio en el motor proporcionaba la referencia del horizonte. La guía de ondas estaba fijada al cojinete opuesto al motor vertical, subiendo y pasando por encima del reflector y luego bajando directamente por su parte frontal con un orificio en el medio para alojar la bocina de alimentación. El hecho de que la guía de ondas recorriera toda la superficie permitía conectarla al reflector en la parte superior e inferior, proporcionando un excelente soporte mecánico. ^{[ 15 ]}

No se requería estabilización horizontal, ya que la antena giraba continuamente y estaba referenciada al norte con una brújula de lectura remota . La velocidad de rotación podía controlarse entre 0 y 16  rpm, además de ofrecer un modo de apuntamiento controlado manualmente. La elevación también podía ajustarse manualmente, desplazándola del horizonte proporcionado por el giroscopio, lo que permitía escanear en ángulos más altos si era necesario. Se utilizaron dos pantallas: una PPI de la pantalla experimental Outfit JE de EMI y una segunda pantalla para medir el alcance. Esta última, desarrollada por el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) del Ministerio del Aire, utilizaba un cursor ^{[ c ]} que permitía al operador seleccionar un punto en la pantalla, leer la elevación y usar la medición del alcance para calcular la altitud. ^{[ 15 ]}

El 277X se montó en el Saltburn para realizar pruebas, a pesar de que el punto de montaje de este barco era anormalmente bajo, a 8,2 m (27 pies) por encima de la línea de flotación. No había preocupación por el rendimiento; el nuevo transmisor y la ganancia de antena considerablemente mejorada significaban que el sistema proporcionaba aproximadamente 25 veces la energía del haz. Para esta instalación, la guía de ondas tenía unos 30 m (100 pies) de longitud, lo que en teoría resultaba en pérdidas de solo 3 dB. ^{[ d ]} En la práctica, descubrieron que las diversas curvas y otros efectos provocaban reflexiones y un acoplamiento ineficiente entre el receptor y la guía de ondas. Esto no se había observado en el 277T debido a su longitud mucho menor, pero nuevos experimentos en esos sistemas confirmaron el problema y se desarrollaron nuevas técnicas para ajustar la guía de ondas. ^{[ 16 ]}   

Hubo dos periodos principales de pruebas en Saltburn : el primero del 8 al 20 de abril de 1943 frente a Lough Foyle , y el segundo del 2 al 5 de mayo frente a la Isla de Man . El mal tiempo influyó en ambas pruebas, lo que resultó en resultados poco satisfactorios contra aeronaves. Lograron demostrar la detección de un bombardero medio a 40 millas (64 km) en el PPI y la determinación de la altitud a 20 millas (32 km) . El mal tiempo tuvo la ventaja de demostrar que el sistema de estabilización funcionaba correctamente. ^{[ 9 ]}  

A medida que avanzaban las pruebas del 277X, se introdujo una nueva antena que utilizaba un reflector de malla metálica en lugar de chapa metálica. Esta antena AUK prácticamente no afectó al rendimiento, pero era más ligera y tenía menor resistencia al viento. ^{[ 17 ]} Las versiones de producción del 277 con AUK comenzaron a llegar a principios de 1943 y las instalaciones se generalizaron a mediados de 1943. ^{[ 18 ]}

La idea básica detrás del 276 era utilizar la antena original tipo queso del 271Q y un tubo Sutton flexible para permitir que el receptor y el transmisor compartieran una sola antena. Esto reduciría el tamaño y el peso de la instalación en la parte superior del mástil. Al combinarse con el nuevo magnetrón del 277 y el uso de una guía de ondas, se calculó que ofrecería prácticamente el mismo rendimiento que las antenas parabólicas 273Q, mucho más grandes, y por lo tanto proporcionaría un excelente reemplazo para el fallido 272. ^{[ 19 ]}

A medida que crecía el interés en la detección de aeronaves, se hicieron algunas estimaciones de su rendimiento en esta función. La ganancia de 180 de la antena era mucho menor que la de 800 de la 277. Como se había predicho que la 277 detectaría un bombardero ligero a 45 millas (72 km) , esto implicaba que la 276 haría lo mismo a unas 21 millas (34 km) . Se observó que la antena original de 4 pies (1,2 m) por 10 pulgadas (250 mm) tendría una cobertura vertical limitada, lo que significaba que tendría dificultades para rastrear aeronaves a mayor altitud. A finales de 1942, se realizó una ligera modificación para reducir el tamaño vertical a 10 pulgadas (250 mm) , extendiendo el haz más verticalmente de 10 a 20 grados a costa de cierta pérdida de ganancia. ^{[ 20 ]}      

Otro cambio, aparentemente trivial en retrospectiva, fue eliminar el radomo cilíndrico y reemplazarlo con una sola lámina de plexiglás que sellaba la parte frontal del queso. El Outfit AUJ resultante era significativamente más fácil de montar en el mástil de un barco que los diseños anteriores. El primer AUJ se instaló en el HMS Tuscan  . La guía de ondas en el Tuscan era ligeramente más larga de lo normal, con 70 pies (21 m) , pero cualquier pérdida de rendimiento se compensó con un cambio de latón a cobre de baja pérdida . ^{[ e ]} La antena también estaba ligeramente más cerca del mar, a 63 pies (19 m) . ^{[ 19 ]}  

En las pruebas, el 276X pudo detectar al HMS Kempenfelt  ^{[ f ]} a 29.000 yardas (27.000 m) , prácticamente idéntico al rendimiento del 273Q desde el montaje de 100 pies (30 m) en el King George V , como se había predicho. ^{[ 19 ]}  

Los combates en el Mediterráneo, especialmente durante la invasión aliada de Sicilia y la península italiana , estuvieron marcados por importantes ataques aéreos de aviones italianos y alemanes. También se caracterizaron por el rendimiento relativamente deficiente de la artillería antiaérea. Para mejorar su rendimiento, la Armada mostró un creciente interés en un radar dedicado al seguimiento continuo de la ubicación de las aeronaves a corta distancia, cuando su posición relativa al buque cambiaba rápidamente. La idea era equipar todos los buques del tamaño de un destructor o mayores para permitir que toda la fuerza operativa operara eficazmente contra las aeronaves. En diciembre de 1942 se publicó un requisito formal para esta nueva función de "Indicación de Objetivo" o "TI". ^{[ 10 ]}

Se realizaron algunas pruebas con aeronaves utilizando las antenas parabólicas originales del 273Q en el King George V , pero en general resultaron insatisfactorias. El principal problema era que el uso de un telescopio convencional y el apuntamiento manual no permitían rastrear los objetivos de forma continua con precisión, y dificultaban enormemente la búsqueda de más aeronaves mientras se rastreaba otra. Una pantalla PPI, que mostraba todas las aeronaves alrededor del barco simultáneamente, supuso una gran mejora. En julio de 1943 se realizaron más pruebas con una pantalla PPI en el puente del HMS Rother.  ^{[ 20 ]}

El principal problema con el uso de los sistemas existentes para el seguimiento de aeronaves era que las nuevas antenas parabólicas tenían haces muy estrechos que no eran adecuados para el escaneo continuo a los ángulos elevados que requería la función de seguimiento de aeronaves, hasta 70  grados por encima del barco. Un haz en forma de abanico como el generado por las antenas originales 271 o las nuevas antenas 276 sería mucho más adecuado. Se desarrolló una nueva antena, la Outfit AUR, que era algo más grande que la 276, con 1,8 m de ancho y solo 100 mm de alto. Dicha instalación, que combinaría la electrónica de la 277 con la antena AUR, se conocería como Tipo 293. ^{[ 10 ]}  

Para buques más grandes con espacio suficiente para montar más de una antena de radar, se podían instalar tanto la antena parabólica AUJ como la AUR. La electrónica podía entonces cambiar de una a otra según fuera necesario. Para los buques de escolta mucho más pequeños que carecían de armas antiaéreas de largo alcance, no se necesitaba radar TI. Esto planteaba un problema para los destructores y cruceros pequeños ; estos buques carecían de espacio para montar tanto la AUJ para búsqueda de superficie como la AUR para TI, y tendrían que conformarse con una u otra. A medida que la función de TI cobró importancia, se planeó utilizar la AUR y que funcionara en ambas funciones. ^{[ 20 ]} El montaje se diseñó para que las antenas 293 o 276 pudieran intercambiarse fácilmente. ^{[ 19 ]}

Para probar el rendimiento del sistema en la superficie, el primer Tipo 293X se instaló en el HMS Janus  . Este se conectó a la cabina del operador mediante una guía de ondas de latón de 20 m (67 pies ) de longitud. ^{[ g ]} Esto se probó entre el 27 de agosto y el 4 de septiembre de 1943 en la zona de Pentland Firth . ^{[ 21 ]} 

Para la función de alerta de superficie, Janus realizó pruebas contra el HMS Obedient,  que actuaba como objetivo. El 293 solo pudo detectar al Obedient a 24 000 yardas (22 000 m) , un alcance en el que únicamente los 4 pies inferiores (1,2 m) de su casco permanecían por debajo del horizonte del radar. En comparación, el 273Q había demostrado la capacidad de detectar un destructor cuando solo las partes superiores de su mástil estaban por encima del horizonte, y se esperaba que el 276 proporcionara un alcance similar. Esto significaba que el 293 tenía limitaciones en esta función secundaria. ^{[ 19 ]}  

El desempeño poco satisfactorio del 293X en su función de superficie llevó a reconsiderar la idea de montar el 293 en destructores. Para entonces, el 276 ya estaba en producción y había demostrado un desempeño mucho mejor contra aeronaves que el 293, aunque su desempeño disminuía contra objetivos que volaban a más de 8000  pies de altitud, como cabría esperar de su patrón de emisión. ^{[ 19 ]}

Esto llevó a la decisión de volver a la antena de queso 271Q original para el 276, en lugar del diseño comprimido de ángulo más elevado. Esto se mejoró con una modificación pequeña pero importante: en lugar de colocar la antena en un radomo, el sistema se protegía simplemente cubriendo la parte frontal del queso con una placa de plexiglás, como en el caso del 293. Para entonces, varios destructores habían recibido el 293, y a partir del otoño de 1943 estos fueron reemplazados por el 276 cuando entraban para mantenimiento. ^{[ 19 ]}

Todas estas pruebas sugirieron que era posible un radar combinado de superficie/TI, pero la antena tendría que tener aproximadamente tres veces la ganancia de la antena AUR original. Esto condujo a un nuevo diseño de antena, la Outfit AQR, que era más grande, con 2,4 m (8 pies ) de ancho y 190 mm (7,5 pulgadas ) de alto. ^{[ 22 ]} A diferencia de los diseños anteriores que utilizaban la forma del reflector para producir el haz enfocado, la AQR utilizaba un reflector rectangular que consistía en una gran barra de metal en la parte superior e inferior del rectángulo, y cuatro barras más pequeñas que corrían paralelas a ellas formando el cuerpo del reflector. Esto significaba que tenía una carga de viento mucho menor que los diseños sólidos anteriores, por lo que su mayor tamaño no sobrecargaba el montaje. El enfoque del haz ahora lo proporcionaba la bocina de alimentación en lugar de la forma del reflector. Esto proporcionó una ganancia de aproximadamente 220, mucho mayor que la AUJ del 276. Cuando finalmente llegaron las AQR de producción en 1945, la AUJ fue declarada obsoleta y reemplazada por la AQR. ^{[ 23 ]}  

Una versión aún más grande del AQR, el Outfit ANS, estaba en desarrollo para cruceros, pero no se instaló hasta el período de posguerra. Conocido como Tipo 293Q, era capaz de detectar cualquier aeronave a una distancia de 18 millas (29 km) a cualquier altitud desde el horizonte hasta los 35 000 pies. ^{[ 23 ]}  

En marzo de 1944, el radar Tipo 277 a bordo del portaaviones de escolta HMS Campania se utilizó en una serie de pruebas contra los aviones Fairey Fulmar del buque. El Campania también llevaba el radar Tipo 281, más antiguo , para alerta aérea, lo que permitió realizar mediciones comparativas entre ambos. Un problema del Tipo 281 era que no proporcionaba mediciones de altitud, por lo que se iniciaron una serie de experimentos para utilizar el Tipo 281 para el seguimiento y el Tipo 277 para la determinación de la altura. Para ello, el Tipo 277 se fijaba en acimut y luego se giraba manualmente en elevación para maximizar la señal. El ángulo resultante se utilizaba para calcular la altitud. ^{[ 17 ]}

Como parte de estas pruebas, se prestó una atención significativa a las capacidades de detección del 277. Esto dio lugar a una serie de gráficos de probabilidad que demostraron que la detección era aproximadamente lineal con el alcance para un objetivo de altitud media a 2000  pies de altitud, desde el 100 por ciento a alcances inferiores a 5 millas náuticas (9,3 km; 5,8 mi) hasta aproximadamente el 80 por ciento a 10 millas náuticas (19 km; 12 mi) , hasta aproximadamente cero a 40 millas náuticas (74 km; 46 mi) . ^{[ 24 ]}      

Dado que los detectores Tipo 276 y Tipo 293 utilizaban el mismo montaje de velocidad fija de 10  rpm, no había sido posible realizar pruebas significativas de su capacidad para detectar aeronaves. Campania centró entonces su atención en la cuestión de la velocidad de escaneo óptima, llevando a cabo una serie de pruebas a 10 y 16  rpm, y a diversas velocidades mucho más lentas utilizando el control de velocidad variable. Estas pruebas revelaron que no existía un efecto evidente en la probabilidad de detección al operar a velocidades más lentas, entre 2,25 y 2,5  rpm. ^{[ 25 ]}

Se dio prioridad al 277 en los buques más grandes, donde el aumento de rendimiento era bienvenido, mientras que el 271Q en los escoltas ya tenía un rendimiento adecuado. A finales de 1944, la Armada tuvo conocimiento de los esfuerzos alemanes por equipar su flota de submarinos con el Schnorkel . Esto llevó a que se priorizara el 277 en los escoltas para contrarrestar esta amenaza. ^{[ 25 ]}

En septiembre de 1944, la corbeta HMCS Copper Cliff fue equipada con el AUJ en la parte superior de su mástil de 20 m (65 pies ) , en lugar de la ubicación típica en el puente de mando. Esto le proporcionó un horizonte de radar de 15,3 km (9,5 millas ) . En pruebas realizadas en el estuario del Clyde y el canal del Norte , el Copper Cliff pudo detectar de forma fiable un submarino en superficie a 18 km (11 millas) cuando solo era visible parte de la torre de mando. Frente a un Schnorkel , que tenía solo 0,91 m (3 pies) de altura, el alcance se redujo a unos 8,9 km (5,5 millas ) , y cuando estaba más cerca de la superficie se perdía entre el eco de radar de las olas. ^{[ 25 ]}     

Aunque el 277 incorporó muchos de los avances disponibles cuando se diseñó en 1943, para 1944 los nuevos progresos habían introducido sistemas muy deseables. Entre ellos se encontraba un nuevo detector de cristal combinado con el conmutador de tubo Sutton que podía montarse directamente en la guía de ondas en lugar de necesitar un cable coaxial para conectar el conmutador a la guía de ondas. Esto eliminó la necesidad de ajustar constantemente el sistema para obtener el mejor rendimiento. Otro cambio fue pasar de la frecuencia intermedia  estándar de principios de la guerra de 60 MHz a una nueva tira receptora que funcionaba a 13,5 MHz. ^{[ h ]} Estos cambios redujeron el ruido del sistema receptor en aproximadamente 2 dB. ^{[ 26 ]}  

Además, se añadieron nuevos sistemas antiinterferencias. Estos consistían en una tercera etapa en el receptor de FI que podía activarse opcionalmente en caso de detectar interferencias. Esto reducía el ancho de banda del receptor a 0,5  MHz, filtrando las señales de banda ancha. Se incluyeron disposiciones para la posible incorporación de filtros adicionales en el futuro, si fuera necesario. ^{[ 26 ]}

Para entonces, la configuración original del equipo 271, que se mantuvo en gran medida para el 277, se había ampliado repetidamente a medida que se añadían nuevas pantallas repetidoras. También existía un fuerte deseo de racionalizar todas las conexiones, lo que resultó ser un problema constante de mantenimiento. Se diseñó un nuevo conjunto de paneles de control de radar para incorporar todos estos cambios, lo que dio como resultado los modelos 277P y 293P. ^{[ 26 ]}

Las unidades de producción estarían disponibles a mediados de 1945, pero a finales de 1944 se estaba llevando a cabo un importante esfuerzo para realizar un mantenimiento exhaustivo en muchas de las principales unidades de la flota, preparándolas para su traslado al teatro de operaciones del Pacífico. Para equipar estas unidades, se lanzó el Proyecto Bubbly como una producción de "emergencia limitada" y el acorazado HMS Anson recibió la primera unidad en marzo de 1945. Se enviaron kits de conversión para los buques que ya habían partido hacia el Lejano Oriente. ^{[ 26 ]}

Dado que los ataques aéreos contra buques habían sido una característica importante de la guerra del Pacífico, también existía el deseo de mejorar aún más el rendimiento de los radares 277 y 293. Para entonces, varios buques habían sido equipados para la nueva función de "Dirección de Cazas", que consistía en el mando de operaciones aéreas de amplio alcance. Para esta función, incluso el radar 277P tenía un alcance demasiado corto, por lo que se diseñó un nuevo reflector de 2,4 m (8 pies ) de diámetro, recortado a 1,8 m (6 pies ) de ancho. Para reducir las interferencias, este radar utilizaba polarización vertical, que se dispersaba con las ondas y reducía la señal reflejada. ^{[ 27 ]}  

El sistema resultante, el Tipo 277Q, llegó demasiado tarde para el Proyecto Bubbly y no entró en servicio hasta la posguerra. En las pruebas realizadas a bordo del HMS Illustrious en marzo de 1947, el 277Q proporcionó una detección fiable en la función TI hasta 85 millas (137 km) y una determinación de altitud hasta 55 millas (89 km) , mejoras drásticas con respecto al 293. El sistema fue extremadamente eficaz y permaneció en servicio durante muchos años. ^{[ 27 ]}  

Las operaciones en el Mediterráneo demostraron la necesidad de coordinar mejor las operaciones de los aviones de combate para contraatacar con éxito a las flotas aéreas alemanas e italianas. En 1942, se realizaron algunos experimentos adaptando una pantalla PPI con un skiatron para producir una visualización de larga duración similar a un mapa para el Type 281. La pantalla resultó exitosa, pero el 281 carecía de resolución y sufría fuertes reflejos de cualquier terreno cercano que saturara la pantalla. ^{[ 27 ]}

Las pruebas del 277T a finales de 1942 fueron extremadamente prometedoras, y ese mismo año se emitió un requerimiento del Estado Mayor para un radar de dirección de cazas (FD) específico. El diseño debía ser capaz de detectar cualquier aeronave por encima de los 35 000  pies a una distancia de hasta 80 millas (130 km) y también ofrecer una determinación de altura con una precisión de 1000 pies a una distancia de entre 40 y 80 millas, y una precisión de 500 pies por debajo de las 40 millas. Se entendió que para lograr el rendimiento requerido se necesitaría un sistema de antenas grande, pesado y totalmente estabilizado, por lo que solo lo transportarían los portaaviones y los buques de dirección de cazas específicos. ^{[ 28 ]}   

Los cálculos iniciales mostraron que una antena tipo queso de 3,7 m (12 pies ) de ancho con una separación de 430 mm (17 pulgadas) entre la parte superior e inferior podría proporcionar la misma ganancia que la antena parabólica del 277. Se había estimado que el 277 tendría un alcance de aproximadamente 72 km (45 millas ) contra aeronaves, por lo que esto significaba que se requería duplicar el alcance para cumplir con el requisito. Para compensar la diferencia de rendimiento, se planeó utilizar un magnetrón que funcionara a 2 MW y tuviera una duración de pulso más larga de 5 µs, produciendo así diez veces más potencia que los sistemas existentes. ^{[ 28 ]}     

Como el requisito del personal exigía la determinación de la altura mientras el sistema continuaba el barrido, se necesitaría un sistema de determinación de altura completamente independiente. Este era un concepto relativamente nuevo, pero se desarrolló rápidamente una solución. Se instalaría una segunda antena receptora sobre la antena principal. Al instalar cuatro bocinas de alimentación en la guía de ondas frente al reflector, se generaría un patrón de recepción con múltiples lóbulos verticales apilados. Esto requirió el desarrollo de una nueva guía de ondas con cuatro juntas giratorias. ^{[ 29 ]}

El nuevo sistema recibió el nombre de Tipo 295, y si el equipo hubiera estado disponible antes que el nuevo magnetrón, también se especificó un Tipo 294 provisional que utilizaría el magnetrón Tipo 277 existente. Para 1944, quedó claro que el sistema de medición de altura no funcionaba como se esperaba, lo que paralizó ambos planes. También quedó claro que el  magnetrón de 2 MW no estaría disponible a tiempo para equipar al HMS Eagle  , que entonces se encontraba en construcción en Harland and Wolff . ^{[ 30 ]}

Como ambos diseños dependían del buscador de altura multilobular, y ese parecía ser un concepto inviable, la Armada emitió nuevos requisitos que utilizaban magnetrones Tipo 277 en radares PPI y buscador de altura separados. Estos se convirtieron en los Tipo 980 y 291, respectivamente. Estos también resultaron problemáticos y finalmente entraron en servicio como Tipo 982 y Tipo 983. ^{[ 31 ]}

Cuando las pruebas del 277T comenzaron a arrojar resultados excelentes, el Ejército Británico lo adoptó, casi sin cambios, como Radar de Defensa Costera Número 1, Mark VI, o CD No. 1 Mk. VI para abreviar. Los radares CD se utilizaban para buscar barcos en el Canal de la Mancha y, para esta función, debían ser capaces de escanear cerca de la superficie. Los primeros equipos CD se basaban en la  electrónica común de 1,5 m ampliamente utilizada tanto por el Ejército como por la RAF, pero tenían una precisión relativamente baja. Habían pasado al 271P como Mark IV y al 271 como Mark V, y ahora adoptaron el 277T como Mark VI. Con el cambio al 277, la precisión fue suficiente para detectar lanchas torpederas individuales cuando abandonaban la costa francesa. ^{[ 33 ] [ i ]}

Cuando el Ejército introdujo sus primeros radares de defensa costera, el Ministerio del Aire tomó varios de ellos y los instaló en torres altas para poder detectar aeronaves que volaban a baja altitud. Estas instalaciones se convirtieron en los sistemas Chain Home Low , capaces de detectar aeronaves a tan solo 500  pies de altura a distancias que permitían organizar interceptaciones. Se les dio el nombre oficial de AMES Tipo 2, aunque este nombre rara vez se usó en la práctica. ^{[ 34 ]}

Cuando el Ejército trasladó el sistema CD al 271P, la RAF hizo lo mismo, denominándolos oficialmente AMES Tipo 30, con una serie de sistemas similares que recibieron diferentes números de tipo según las diferencias en sus sistemas de montaje. Cuando el 271P fue reemplazado por el 271Q, los nuevos sistemas se desplegaron bajo el nombre de Tipo 40, y a su vez se convirtieron en Tipo 50 cuando se trasladaron al 277. Los sistemas se denominaron genéricamente Chain Home Extra Low (CHEL). ^{[ 34 ]}

El AMES Tipo 50 era esencialmente idéntico al 277T, utilizando un reflector tipo queso que se había empleado en el prototipo. La antena estaba montada en una estructura y debajo se colocaba una antena IFF. El Tipo 52 pasó a utilizar reflectores parabólicos para un mejor rendimiento. Esto dio lugar a una serie de diseños con reflectores de 3,0 m (10 pies ) de diámetro, Tipos 52 a 56, que se diferenciaban únicamente en su sistema de montaje. Para mayor confusión, cualquiera de ellos puede denominarse CHEL. ^{[ 34 ]} 

CHEL y CD a menudo eran el mismo sistema, simplemente dos nombres para la misma instalación dependiendo de quién se refiriera a ella, el Ejército o la Fuerza Aérea. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Para complicar aún más las cosas, si el radar estaba ubicado cerca de una posición de artillería costera , el Ejército se refería a él como Radar, Artillería Costera o CA para abreviar. ^{[ 36 ]}

En 1941, la Real Fuerza Aérea (RAF) comenzó a introducir un nuevo sistema de radar terrestre conocido como AMES Tipo 7. En servicio, quedó claro que la precisión del sistema de conmutación de lóbulos del Tipo 7 para la medición de altura no era óptima, y ​​su uso también requería dividir la potencia del transmisor a la mitad, reduciendo así el alcance. Se desarrolló la necesidad de un buscador de altura específico, que dio lugar al AMES Tipo 13 , también conocido como "Altura Centimétrica" ​​o "CMH". ^{[ 35 ]} Dado el gran éxito de los experimentos con el 277T, se decidió utilizarlo como base para el Tipo 13. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

La principal diferencia entre el Tipo 13 y el 277 radicaba en la antena. Para la función de determinación de altura, el objetivo es obtener un haz estrecho verticalmente y ancho horizontalmente; para una pantalla PPI se busca lo contrario. Esto se puede lograr fácilmente utilizando una antena tipo queso, girada de manera que su eje longitudinal quede vertical. El Tipo 13 utilizaba una enorme antena tipo queso de 6,1 m (20 pies) de alto por 460 mm (18 pulgadas ) de ancho. El sistema era tan grande que resultaba estructuralmente inestable, por lo que se construyó como dos unidades conectadas una al lado de la otra, alimentadas por una guía de ondas con dos bocinas de alimentación, una para cada lado. ^{[ 39 ]}  

Cuando el Tipo 13 comenzaba a entrar en producción, la RAF debatía sobre la introducción del sistema Window para bloquear los radares alemanes. El Mando de Cazas de la RAF temía que los alemanes fabricaran rápidamente su propio sistema Window y lo utilizaran contra los  radares de 1,5 m de la RAF, como el Tipo 7. En respuesta, la producción del Tipo 13 se redirigió al Tipo 14, que era esencialmente un Tipo 13 girado de lado, volviendo a una disposición horizontal como la de los CD y CHEL. Esto le permitía escanear el horizonte en lugar de hacia arriba y hacia abajo, produciendo una pantalla PPI. ^{[ 38 ]}

Cuando la atención se centró de nuevo en el Tipo 13, las pruebas demostraron un rendimiento decepcionante. ^{[ 40 ]} Las unidades existentes se utilizaron como unidades PPI desactivando el sistema de "inclinación" y girándolas manualmente para escanear el horizonte. Se realizaron varias mejoras, pero el sistema no fue realmente satisfactorio hasta el Mark V, introducido después de la guerra. El Mark V utilizaba una antena completamente nueva que consistía en un reflector cilíndrico hecho de tubos metálicos verticales. ^{[ 39 ]} Cuando se combinaba con un Tipo 14, el sistema de dos unidades se conocía como Tipo 21. ^{[ 41 ]}

El sistema de antena estándar para el 277 consistía en una antena parabólica de malla metálica de 1,4 m (4,5 pies ) de diámetro. La señal se alimentaba hacia y desde la antena mediante una guía de ondas que abarcaba el diámetro de la antena, extendiéndose verticalmente por la parte frontal. Esto permitía montarla firmemente en la parte superior e inferior del reflector, sin necesidad de una estructura de soporte independiente. ^{[ 15 ]} El sistema tenía una ganancia total de 800, aunque la antena posterior utilizada en el 277Q la aumentó a 1750 y la antena más pequeña del 276 la redujo a 180. ^{[ 42 ]} 

El conjunto estaba montado en una horquilla que se conectaba al reflector en los extremos izquierdo y derecho. El motor de accionamiento para la estabilización vertical se encontraba en el brazo izquierdo de la horquilla, visto desde el frente. Una junta giratoria para la guía de ondas estaba ubicada en el lado derecho, y la señal se alimentaba desde este punto a la guía de ondas principal y a la bocina de alimentación mediante un tramo corto de tubería que iba desde la junta hasta la parte superior del reflector. El otro extremo de la junta conducía a una guía de ondas que atravesaba la horquilla hasta la parte inferior del soporte, donde una segunda junta giratoria conducía a la cabina del radar. ^{[ 15 ]}

La electrónica del 277 era de última generación para 1944, ya que había introducido varios sistemas nuevos para mejorar el rendimiento con respecto al 271. En particular, los cristales detectores de fabricación estadounidense mejoraron el ruido del receptor a entre 14 y 16  dB, mientras que el 271 era aproximadamente 2  dB más alto. ^{[ 42 ]}

El sistema de equipos completo estaba empaquetado de forma similar a los modelos posteriores 271P y Q, consistiendo en un único gabinete con dos cajas grandes en la parte inferior y central, y una unidad mucho más pequeña en la parte superior. La unidad inferior era la fuente de alimentación y el sistema de conformación de pulsos, con el receptor y la pantalla en el medio, y el sintonizador en la parte superior. ^{[ 43 ]}

El 277 utilizaba un indicador de posición en planta como pantalla principal, basado en un tubo de rayos catódicos (CTR) de 9 pulgadas (230 mm), de gran tamaño para la época. En un PPI, un generador de base de tiempo desplaza el haz desde el centro del tubo hasta su circunferencia exterior en el mismo tiempo que tarda una señal de radar en recorrer su distancia máxima y regresar. La señal de retorno amplificada controla el brillo del haz, lo que provoca que las fuertes reflexiones produzcan un "pulso" en la pantalla. ^{[ 43 ]} 

A medida que la antena giraba, un sistema mecánico hacía girar la pantalla a la misma velocidad, con respecto al norte magnético . Esto significaba que los reflejos en ciertos ángulos con respecto al barco aparecían en esa posición en la pantalla, en relación con el norte. Como el haz tenía un ancho finito, los "puntos" resultantes eran arcos cortos, no puntos individuales. Debido a la sincronización del movimiento del haz, la distancia del punto al centro de la pantalla revelaba el alcance del objetivo. ^{[ 43 ]}

• Servicios de radar costero (PDF) . Ministerio del Aire. Octubre de 1944.

• Cochrane, C. Alec (2016). «Desarrollo del radar táctico y de alerta naval» . En Kingsley, Fred (ed.). El desarrollo de equipos de radar para la Royal Navy, 1935-1945 . Springer . pp. 184-275 . ISBN  9781349134571.
• Gough, Jack (1993). Watching the Skies: The History of Ground Radar in the Air Defense of the United Kingdom . Her Majesty's Stationery Office. ISBN 9780117727236.
• Howse, Derek (1993). Radar en el mar: La Marina Real en la Segunda Guerra Mundial . Springer. ISBN 9781349130603.